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문제 정의
- 따라서 보존기간 중에도 계속적으로 미생물의 작용을 받는 장류제품에 이 기술을 적용할 경우 상당한 효과가 기대되며 이미 된장(9) 고추장(10,11), 쌈장(12), 메주(13), 청국장(14) 등의 보존에 대한 감마선 조사의 긍정적 효과가 보고된 바 있다. 본 연구에서는 가열살균 및 보존료 첨가를 배제한 간장의 장기보존 기술개발의 한 단계로서 양조간장과 한식간장의 model system에 감마선을 조사하여 미생물의 살균효과와 함께 보존기간에 따른 간장의 일반품질 및 관능의 변화를 살펴보았다.
제안 방법
- 시료의 감마선 조사는 한국원 자력연구소의 선원 100 kCi, Co-60 감마선 조사시설(AECL, IR-79, Canada)에서 실시하였으며 조사조건은 실온에서 분당 70 Gy의 선량율로 각각 5, 10, 20 kGy의 총 흡수선량을 얻 도록 하였다. 감마선 조사 시료는 가열살균(90℃,60 min)한 비조사 대조시료와 함께 25。(2에서 18주간 저장하면서 3주 간격으로 분석하였다.
- 간장 1 mL를 멸균 식염수(NaCl, 1.0%)로 1/10씩 연속 희 석하여 Bacillus, 젖산균, 효모의 선택배지에 pour plating method로 접종·배양하여 미생물 검사를 실시하였다. 이 때, Bacillus(15) dextrose tryptone agar(Difco)에 시료를 접종 한 다음 50℃ 에서 3일간 배양하여 생성된 colony의 수를 계수하였으며, 젖산균(16)은 MRS 배지 (Difco)에, 효모(17)는 10% tartaric acid를 첨가하여 pH를 3.
- 간장의 숙성정도 및 보존기간중의 품질평가 지표가 되는 총질소(Table 2)와 아미노산성질소(Table 3)의 변화를 측정하였다. 양조간장 보존 초기의 총질소 함량은 1.
- 감마선 조사 직후의 보존 초기 및 보존 18주째의 제품에 대하여 맛, 향, 색상의 선호도를 조사하였다(Table 6). 전체적으로 보존 초기의 시료에서는 감마선 조사구의 색상에 대한 선호도가 유의적으로 높았으나 맛과 향에서는 유의적인 차이가 없었다.
- 감마선을 조사한 양조간장과 한식간장의 Bacillus (Fig. 1), 효모(Fig. 2), 젖산균(Fig. 3)의 생존율과 보존기간 동안의 생장변화를 측정하였다. Bacillus는 양조간장의 경우(Fig.
- 준비된 시료 는 polyethylene(PE) 재질의 screw cap tube에 100 mL씩 포 장하여 감마선을 조사하였다. 시료의 감마선 조사는 한국원 자력연구소의 선원 100 kCi, Co-60 감마선 조사시설(AECL, IR-79, Canada)에서 실시하였으며 조사조건은 실온에서 분당 70 Gy의 선량율로 각각 5, 10, 20 kGy의 총 흡수선량을 얻 도록 하였다. 감마선 조사 시료는 가열살균(90℃,60 min)한 비조사 대조시료와 함께 25。(2에서 18주간 저장하면서 3주 간격으로 분석하였다.
- 0%)로 1/10씩 연속 희 석하여 Bacillus, 젖산균, 효모의 선택배지에 pour plating method로 접종·배양하여 미생물 검사를 실시하였다. 이 때, Bacillus(15) dextrose tryptone agar(Difco)에 시료를 접종 한 다음 50℃ 에서 3일간 배양하여 생성된 colony의 수를 계수하였으며, 젖산균(16)은 MRS 배지 (Difco)에, 효모(17)는 10% tartaric acid를 첨가하여 pH를 3.5로 조정한 potato dextrose agar(Difco) 배지에 시료를 접종한 다음 25℃(에서 3일간 배 양하여 생성된 colony를 colony counter(IPI Inc., Microcount 1008, USA)로 계수하였다.
- 시료인 양조간장과 한식간장은 숙성 완료 후 압착여과 과 정을 거친 반제품을 명가식품(주)에서 구입하여 사용하였으 며 각 시료의 일반성분 규격은 Table 1과 같다. 준비된 시료 는 polyethylene(PE) 재질의 screw cap tube에 100 mL씩 포 장하여 감마선을 조사하였다. 시료의 감마선 조사는 한국원 자력연구소의 선원 100 kCi, Co-60 감마선 조사시설(AECL, IR-79, Canada)에서 실시하였으며 조사조건은 실온에서 분당 70 Gy의 선량율로 각각 5, 10, 20 kGy의 총 흡수선량을 얻 도록 하였다.
데이터처리
- 제조된 시제품의 관능검사는 최 등(21)의 방법에 따라 12인의 panel을 대상으로 맛, 향기, 색상에 대하여 5점 평점법(1 매우 싫다, 2 싫다, 3 보통이다, 4 좋다, 5 매우 좋다)으로 실시하였으며 결과는 ANOVA분석으로 처리한 후 Ducan's multiple range test(p<0.05)로 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 2)한 여과액을 사용하였으며 pH는 pH meter(Orion 520A, USA)로, 총질소량(total nitrogen, TN)은 micro-kjeldahl법(18)으로, 아미노산성질소는 sorensen formal titration법(18)으로 측정하였다. 단백질 분해효소의 활성은 김 등(19)의 방법에 따라 0.5% casein(dissolved in 50mM acetate buffer, pH 5.5)을 기질로 하여 생성된 tyrosine 양을 측정하였으며 효소의 1 unit은 1분당 1 ㎛ole의 tyrosine을 유리시키는 효소의 양으로 하였다. 보존기간 중 간장의 갈변도는 박 등(20)의 방법에 준하여 여과액의 흡광도(O.
- 5)을 기질로 하여 생성된 tyrosine 양을 측정하였으며 효소의 1 unit은 1분당 1 ㎛ole의 tyrosine을 유리시키는 효소의 양으로 하였다. 보존기간 중 간장의 갈변도는 박 등(20)의 방법에 준하여 여과액의 흡광도(O.D. at 500 nm)로 비교하였다.
- 시료는 간장 1mL에 멸균수 9mL를 가하여 균질화한 다음 상압에서 여과(Whatman Paper No.2)한 여과액을 사용하였으며 pH는 pH meter(Orion 520A, USA)로, 총질소량(total nitrogen, TN)은 micro-kjeldahl법(18)으로, 아미노산성질소는 sorensen formal titration법(18)으로 측정하였다. 단백질 분해효소의 활성은 김 등(19)의 방법에 따라 0.
성능/효과
- 우리 나라의 식품공전에서는 간장을 “단백질 및 탄수화물이 함유된 원료로 제국하거나 메주를 주원료로 하여 식염수 등을 섞어 발효한 것과 효소분해 또는 산분해법 등으로 가수분해하여 얻은 여액을 가공한 것”으로 정의하고 있으며 원료와 제조 방법에 따라 이를 다시 양조간장, 산분해간장, 혼합간장, 한식간장 등으로 구분하고 있다.(2)본래 우리 나라의 전통 간장인 한식간장은 메주를 염수에 발효시킨 후 그 여액을 간장으로 쓰는 것이 일반적이었으며 용도에 따라 조리용의 진간장과 국이나 나물의 간을 맞추기 위한 국간장으로 구분하여 사용하여왔다. 그러나 최근에는 한식간장의 진간장으로의 용도는 양조간장과 산분해간장, 그리고 이를 혼합한 혼합간장으로 거의 대체되었고 한식간장은 국간장으로의 용도로만 사용하는 것이 정형화되는 추세이다.
- 4B) 계산되어 한식간장에 분포하는 미생물의 감마선 저항성이 약간 높았다. 간장 Bacilus의 %값인 2.67~ 2.75 kGy는 일반적인 Bacillus 내생포자의 D10 값으로 알려진 2.4 kGy 내외(22)나 장류의 선행 연구결과인 메주의 2.28 kGy(13)보다는 높아 감마선 저항성이 약간 높은 수준이었으나 된장(D10=5.26kGy)(9)이나 고추장(D10= 3.94 kGy)(10)에 비해서는 감마선 저항성이 낮았다. 일반적으로 방사선의 미생물에 대한 살균효과는 미생물이 서식하고 있는 주변환경에 크게 영향을 받으며 식품의 수분활성이 높을수록 free radical의 영향을 많이 받아 방사선 감수성이 증가하는 것으로 알려져 있다 간장의 pH는 보존초기, 비조사구의 양조간장은 5.48, 한식 간장은 5.기이었으며 감마선 조사에 의한 pH의 변화는 없었다(Table 5). 보존기간에 따른 pH의 변화는 전체적으로 모든 시험구에서 점차 낮아지는 경향이었으나, 감마선 조사구나 열처리구에 비하여 비조 간장의 갈색도는 보존초기, 비조사구의 양조간장은 1.35, 한식간장은 0.94의 흡광도를 보였으며 열처리에 의해서는 흡광도가 증가하였고 감마선 조사에 의해서는 흡광도가 낮아지는 양상을 보였으며 흡광도의 저하는 양조간장에서 보다 현저하게 나타났다(Fig. 5). 즉, 양조간장의 경우 비조 사구에서 1.
- 효모는 비조사구의 경우 보존 6주 후에 가스의 생성과 함께 21og cycle 이상의 증식이 관찰되었으며 열살균 시 료는 초기 효모의 밀도는 낮았으나 보존 후기에 이르러 양 조간장은 105 cells/mL까지 한식간장은 104cells/mL까지 증식하였다. 감마선 조사구의 효모는 조사 직후 5 kGy 조사구 에서 약간의 생존 균체가 관찰되었을 뿐 전 보존 기간을 통하여 거의 검출되지 않았다. 젖산균은 비조사구의 경우 보존 후기에 1 log cycle의 증식이 있었으며 열살균 시료도 초기의 밀도는 낮았으나 보존 후기에 이르러 l~21og cycle 이상 증식하였다.
- 3A) 105 cells/mL, 한식간장에서는 104, cells/mL이었던 것이 5 kGy 감마선 조사에 의하여 102 cells/mL까지, 10 kGy 감마선 조사에 의하여 100 cells/mL까지 감소되었다. 감마선 조사에 대한 각 미생물군의 방사선감수성을 나타내는 D10값은 양조간장의 Bacillus, 효모, 젖산균은 각각 2.67, 0.81, 1.30 kGy로(Fig. 4A), 한식간장의 Bacillus, 효모, 젖산균은 각각 2.75, 0.98, 1.47 kGy로(Fig. 4B) 계산되어 한식간장에 분포하는 미생물의 감마선 저항성이 약간 높았다. 간장 Bacilus의 %값인 2.
- 아미노산성질소 함량은 양조간장이 717~733mg%, 한식간장이 548~572mg%의 범위로 감마선 조사 직후의 품질변화는 없었다. 그러나 보존 18주 후에는 양조간장과 한식간장 모두 비조사구에서는 100 mg% 내외, 감마선 조사구에서는 50mg% 내외의 증가를 보였으며 열처리 구에서는 큰 변화가 나타나지 않았다. 이러한 결과는 감마선 조사에 의하여 아미노산성질소의 상승이 유의적으로 억제된다고 보고된 쌈장(12)이나 개량메주(13)와는 다르며, 감마선 조사 후에도 아미노산성 질소의 함량이 증가한다고 보고된 된장(9)과는 비슷한 경향이었다.
- 전체적으로 보존 초기의 시료에서는 감마선 조사구의 색상에 대한 선호도가 유의적으로 높았으나 맛과 향에서는 유의적인 차이가 없었다. 보존 18주 후에는 WkGy의 감마선을 조사한 양조간장의 선호도가 유의적으로 높았고 열살균, 비조사구의 순으로 선호도가 낮아졌다. 따라서 감마선 조사는 간장의 미생물 및 이화학적 관점의 보존성 향상뿐만 아니라 관능품질을 유지, 향상시키는데도 유용한 방법이 될 것으로 보인다.
- 보존기간 중의 Bacillus(Fig. 1) 생장변화를 살펴본 결과 비 조사구와 열살균 시료는 보존기간 중 유의할만한 미생물의 생장변화가 관찰되지 않았으나 감마선 조사구에서는 보존기간의 경과에 따라 약 1 log cycle 정도의 균체수 감소가 관찰되었다. 이러한 결과는 다른 장류에 대한 선행연구(9-14)에서도 확인된 것으로 감마선 조사에 의해 손상을 받은 생존세포가 보존기간이 경과함에 따라 주변 환경에 적응하지 못하고 점차 사멸되는 post-irradiation 효과(26)에 의한 것으로 해석된다.
- 27 unit/g이었으며 감마선 조사에의한 효소활성의 변화는 없었으나 열처리구에서는 효소활성이 95% 이상 감소하였다(Table 4). 보존기간 중의 효소활성은 비조사구에서 약간의 증가가, 감마선 조사구에서는 약간의 감 소가 나타났다.
- 기이었으며 감마선 조사에 의한 pH의 변화는 없었다(Table 5). 보존기간에 따른 pH의 변화는 전체적으로 모든 시험구에서 점차 낮아지는 경향이었으나, 감마선 조사구나 열처리구에 비하여 비조사구의 pH 저하가 현저하였다.
- 보존초기의 단백질분해효소 활성은 비조사구의 양조간장은 0.31 unit/g, 한식간장은 0.27 unit/g이었으며 감마선 조사에의한 효소활성의 변화는 없었으나 열처리구에서는 효소활성이 95% 이상 감소하였다(Table 4). 보존기간 중의 효소활성은 비조사구에서 약간의 증가가, 감마선 조사구에서는 약간의 감 소가 나타났다.
- 양조간장 보존 초기의 총질소 함량은 1.17~1.23의 범위였으며 보존 18주 후, 비조사구와 열살균구에서 약간의 감소가 관찰되었을 뿐 감마선 조사구는 보존 초기의 수준을 계속 유지하였다. 한식간장의 총질소 함량은 0.
- 양조간장과 한식간장의 주요 미생물 분포를 보면 Bacillus 는 각각 104, cells/mL와 103 cells/mL로, 효모는 각각 105 cells/mL와 104 cells/mLS, 젖산균은 각각 105cells/mL와 104cells/mL로 조사되어 Bacillus는 한식간장에서, 효모와 젖산균은 양조간장에서 상대적으로 1 log cycle 정도 높은 밀도를 나타내었다. 감마선을 조사한 양조간장과 한식간장의 Bacillus (Fig.
- 전체적으로 보존 초기의 시료에서는 감마선 조사구의 색상에 대한 선호도가 유의적으로 높았으나 맛과 향에서는 유의적인 차이가 없었다. 보존 18주 후에는 WkGy의 감마선을 조사한 양조간장의 선호도가 유의적으로 높았고 열살균, 비조사구의 순으로 선호도가 낮아졌다.
- 5). 즉, 양조간장의 경우 비조 사구에서 1.35의 흡광도를 보이던 것이 5 kGy 조사구에서는 1.22 로, 10 kGy 조사구에서는 0.92로 흡광도가 낮아졌으며 한식 간장도 비조사구의 0.94에서 5 kGy 조사구에서는 0.87로, 10 kGy 조사구에서는 0.76으로 흡광도가 낮아졌다. 보존 기간에 따른 갈색도의 변화는 시간의 경과에 따라 점차 흡광도가 증가하였으며 특히 감마선 조사 직후 색이 엷어졌던 시료들도 보존 6주 이후에는 비조사구와 비슷한 수준으로 환원되었다.
- 23의 범위였으며 보존 18주 후, 비조사구와 열살균구에서 약간의 감소가 관찰되었을 뿐 감마선 조사구는 보존 초기의 수준을 계속 유지하였다. 한식간장의 총질소 함량은 0.87~0.91의 범위로 양조간장에 비하여 낮았으며 보존기간에 따른 각 시험 구의 차이는 관찰되지 않았다. 아미노산성질소 함량은 양조간장이 717~733mg%, 한식간장이 548~572mg%의 범위로 감마선 조사 직후의 품질변화는 없었다.
후속연구
- 25);">(25)보다 높은 것 역시 간장의 수분활성이 완충용액에 비하여 낮은 것이 주요요인인 것으로 해석된다. 그러나 간장에는 여러 종의 미생물이 생장하고 있으므로 보다 명확한 감마선 감수성의 평가를 위해서는 각 미생물을 분리한 후 이들 미생물에 대한 상세한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 보존 18주 후에는 WkGy의 감마선을 조사한 양조간장의 선호도가 유의적으로 높았고 열살균, 비조사구의 순으로 선호도가 낮아졌다. 따라서 감마선 조사는 간장의 미생물 및 이화학적 관점의 보존성 향상뿐만 아니라 관능품질을 유지, 향상시키는데도 유용한 방법이 될 것으로 보인다.
- 한편, 간장 제품의 변패는 주로 효모와 젖산균 등에 의한 가스의 생성과 관능의 저하 등이 주요 요인이므로(27,28) 10 kGy 이내의 감마선 조사를 통하여 간장의 효모와 젖산균을 완전 살균함으로써 장류의 보존성을 향상시키고 조미식품 및 식품첨가물로서의 활용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 대부분 포자상태로 존재하는 Bacillus는 장류제품 자체에는 큰 영향을 주지 않으나 조미식품으로 첨가되었을 경우에는 포자의 발아와 미생물 생장에 의한 2차 오염을 유발할 수 있으므로 열살균 등과 병행한 Bacillus 의 효율적인 살균기술 개발이 필요할 것으로 사료된다.
- 감마선 조사구는, 5 kGy 조사구의 경우 보존 기간 동안 102 cells/mL의 수준을 유지하였으며 10 kGy와 20 kGy 조사구에서는 보존 기간을 통하여 젖산균이 거의 검출되지 않았다. 한편, 간장 제품의 변패는 주로 효모와 젖산균 등에 의한 가스의 생성과 관능의 저하 등이 주요 요인이므로(27,28) 10 kGy 이내의 감마선 조사를 통하여 간장의 효모와 젖산균을 완전 살균함으로써 장류의 보존성을 향상시키고 조미식품 및 식품첨가물로서의 활용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 대부분 포자상태로 존재하는 Bacillus는 장류제품 자체에는 큰 영향을 주지 않으나 조미식품으로 첨가되었을 경우에는 포자의 발아와 미생물 생장에 의한 2차 오염을 유발할 수 있으므로 열살균 등과 병행한 Bacillus 의 효율적인 살균기술 개발이 필요할 것으로 사료된다.
- 이러한 결과는 감마선 조사에 의하여 제품의 갈색도가 낮아졌다가 보존기간의 경과에 따라 다시 색이 환원되었다고 보고된 멸치액젓(29)의 연구결과와 같은 것이었다. 한편, 간장의 갈변은 주로 maillard 반응 산물에 의하여 발현된다고 알려져 있으므로(30), 감마선 조사에 의한 간장의 탈색은 maillard 반응 산물의 물리화학적 분해에 기인하고 보존기간 의 경과에 따른 색의 환원은 분해된 당이나 아미노산의 재결합에 의한 결과로 해석되나 보다 상세한 기작을 알기 위해 in vitro의 model system에 대한 연구가 필요할 것으로 보인다.
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