Sensory profiling of heat-treated allulose solutions using generalized descriptive analysis and electronic sensors = 일반화 묘사 분석 및 전자 센서를 이용한 열처리 알룰로스 용액의 감각적 프로파일링

국문 초록 (Abstract)

D-알룰로스는 설탕의 카라멜화와 유사한 비효소적 갈변 반응을 거칠 수 있는 저칼로리 단당류로, 열처리 식품에서 설탕 대체제로 활용될 잠재력이 있다. 본 연구에서는 10% (v/v) 알룰로스 수용액 모델을 이용하여 열처리가 감각 프로파일을 어떻게 변화시키는지 평가하고, 색도 측정(colorimetry), 전자 코(electronic nose), 전자 혀(electronic tongue)와 같은 기기 측정값이 이러한 변화를 얼마나 잘 포착하며 훈련된 패널의 평가와 일치하는지 확인하였다. 비가열 용액과 가열 용액으로 분류되었고, 60, 80, 100 °C에서 24, 48, 72 h의 조건에서 가열하여10개의 시료를 제조하였다. 훈련된 패널 10명이 묘사분석을 수행하여 13개 감각 속성에 대한 합의 어휘집을 구축하였으며, 모든 속성에서 10개 시료 간 유의한 차이(p < 0.001)가 나타났다. 주성분분석(PCA)과 Correlation loading plot 결과, 열처리 수준이 증가할수록 13개 중 10개 속성의 강도는 전반적으로 증가한 반면, 단맛, 깔끔함, 달고나 향은 유지되거나 감소하는 경향을 보였다. 색도 측정은 열처리에 따른 외관의 어두워짐을 일관되게 반영하였고, 전자 코는 열처리 정도에 따라 변화하는 휘발성 화합물 패턴을 포착하였으며, 전자 혀는 주로 기본 맛 축을 중심으로 시료를 구분하였다. 이러한 결과는 알룰로스 수용액 모델에서 열처리 조건에 따른 감각 반응과 기기 측정 값의 연계를 체계적으로 제시하였으며, 색도 측정, 전자 코, 전자 혀를 병행 활용한 열처리 기반 감각 변화의 신속한 다중 기기 선별검사의 보완적 사용이 가능함을 보여주었다. 예측 모델의 광범위한 활용을 위해서는 대표 식품 매트릭스에서의 GC–MS 등 확증적 분석과 외부 검증을 통해 일반화 가능성을 입증할 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

D-allulose is a low-calorie monosaccharide that can undergo non-enzymatic browning reactions analogous to sucrose caramelization, suggesting potential as a sugar alternative in heat-treated foods. This study assessed how heat treatment modifies the sensory profile of a 10% (v/v) aqueous allulose solution model and whether instrumental measurements (colorimetry, electronic nose, electronic tongue) capture these changes and align with trained- panel ratings. Ten solutions were prepared at 60, 80, or 100 °C for 24, 48, or 72 h. Ten trained panelists conducted descriptive analysis and established a thirteen-attribute consensus lexicon; all attributes differed significantly across the ten samples (p < 0.001). Principal component analysis (PCA) and correlation loadings plots indicated that, as heat treatment increased, ten of thirteen attributes intensified, whereas sweet taste, clean mouthfeel, and dalgona-like odor remained stable or declined. Colorimetry tracked appearance darkening; the electronic nose (e-nose) reflected changes in volatile compounds patterns with heat treatment; and the electronic tongue (e-tongue) differentiated samples primarily along basic taste axes. Together, these results provide a mechanism‑consistent baseline for managing heat treatment in aqueous allulose solution model and support the complementary use of colorimetry, an e-nose, and an e-tongue for rapid, multi‑instrument screening of sensory change with heat treatment. Broader predictive application will benefit from confirmatory analyses (e.g., GC–MS in representative food matrices) and external validation to document generalization.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and Methods 8
• 2.1. Sample preparation 8
• 2.2. Sensory evaluation 9
• 2.2.1. Sensory panel recruitment and selection 9
• 2.2.2. Panel training and generalized descriptive analysis 12
• 2.3. Instrumental analysis 13
• 2.3.1. Color measurement 13
• 2.3.2. Volatile compound profiling by electronic nose 13
• 2.3.3. Taste profiling by electronic tongue 14
• 2.4. Data Analysis 16
• 3. Results 19
• 3.1. Sensory characterization of heat-treated allulose 19
• 3.1.1. Lexicon 19
• 3.1.2. Sensory profiling 22
• 3.2. Instrumental characterization of samples 25
• 3.2.1. Color measurement 25
• 3.2.2. Volatile and taste profiling: integrated sensor analysis 27
• 3.3. Correlation of human sensory evaluation with instrumental measurements 33
• 3.3.1. PLSR relationships and key contributors 33
• 3.3.2. Appearance-colorimetry and browning indices 36
• 3.3.3. Odor and flavor-electronic nose correlations 39
• 3.3.4. Taste-electronic tongue correlations 41
• 4. Discussion 43
• 5. Conclusion 46
• References 47
• Abstract in Korean 55