고추장에 초고압-열 병합처리법을 적용하여 미생물 살균효과 및 품질변화와 $37^{\circ}C$ 저장 중 품질변화를 측정하였다. 고추장을 680 MPa/30분에서 $49{\sim}73^{\circ}C$로 처리하였을 때 생균수는 $0{\sim}3$ log cycle 감소하였고. $73^{\circ}C/30$분에서 $380{\sim}680\;MPa$로 처리하였을 때 $0{\sim}3$ log cycle 감소하였고, $73^{\circ}C/680\;MPa$에서 $10{\sim}70$분 처리하였을 때 $2{\sim}5$ log cycle 감소하였다. 고추장의 pH, 적정산도, 아미노태질소 함량, 환원당 함량, 에탄올 함량 등 이화학적 성질은 초고압-열 병합처리 여부와 처리 조건에 관계없이 유의적인 차이가 없었다. 초고압-열 병합처리한 고추장의 L, a, b값은 무처리 고추장에 비하여 유의적으로 높았다. 고추장을 $37^{\circ}C$에서 저장 중 생균수와 품질 변화를 측정하였다. 고추장의 생균수는 저장기간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 생균수는 380 Mpa/30분 처리군이 처리직 후 $1.88{\times}10^6$에서 저장 120일 후 $1.94{\times}10^4$로 약 2 log cycle 감소한 반면, 680 MPa/70분 처리군은 저장 초기 $4.00{\times}10^1$에서 60일 후 검출되지 않았다. 저장기간에 따라 고추장의 pH는 유의적으로 감소하였고, 적정산도는 증가하였다. 아미노태질소 함량은 저장기간에 따라 유의적으로 감소하였고, 환원당 함량은 다소 증감을 반복하였으며, 에탄올 함량은 저장기간에 따라 간헐적으로 다소 감소하는 경향을 보였다. 고추장의 L, a, b값은 저장기간에 따라 유의적으로 큰 폭으로 감소하였다. 전체적으로 380 MPa/30분 처리군보다 680 MPa/70분 처리군의 변화폭이 더 컸다.
고추장에 초고압-열 병합처리법을 적용하여 미생물 살균효과 및 품질변화와 $37^{\circ}C$ 저장 중 품질변화를 측정하였다. 고추장을 680 MPa/30분에서 $49{\sim}73^{\circ}C$로 처리하였을 때 생균수는 $0{\sim}3$ log cycle 감소하였고. $73^{\circ}C/30$분에서 $380{\sim}680\;MPa$로 처리하였을 때 $0{\sim}3$ log cycle 감소하였고, $73^{\circ}C/680\;MPa$에서 $10{\sim}70$분 처리하였을 때 $2{\sim}5$ log cycle 감소하였다. 고추장의 pH, 적정산도, 아미노태질소 함량, 환원당 함량, 에탄올 함량 등 이화학적 성질은 초고압-열 병합처리 여부와 처리 조건에 관계없이 유의적인 차이가 없었다. 초고압-열 병합처리한 고추장의 L, a, b값은 무처리 고추장에 비하여 유의적으로 높았다. 고추장을 $37^{\circ}C$에서 저장 중 생균수와 품질 변화를 측정하였다. 고추장의 생균수는 저장기간에 따라 감소하는 경향을 보였다. 생균수는 380 Mpa/30분 처리군이 처리직 후 $1.88{\times}10^6$에서 저장 120일 후 $1.94{\times}10^4$로 약 2 log cycle 감소한 반면, 680 MPa/70분 처리군은 저장 초기 $4.00{\times}10^1$에서 60일 후 검출되지 않았다. 저장기간에 따라 고추장의 pH는 유의적으로 감소하였고, 적정산도는 증가하였다. 아미노태질소 함량은 저장기간에 따라 유의적으로 감소하였고, 환원당 함량은 다소 증감을 반복하였으며, 에탄올 함량은 저장기간에 따라 간헐적으로 다소 감소하는 경향을 보였다. 고추장의 L, a, b값은 저장기간에 따라 유의적으로 큰 폭으로 감소하였다. 전체적으로 380 MPa/30분 처리군보다 680 MPa/70분 처리군의 변화폭이 더 컸다.
Kochujang, fermented hot pepper paste, was treated with combined high hydrostatic pressure and heat. Viable cell counts and chemical compositions of Kochujang were determined as a function of high pressure processing conditions such as temperature, pressure and time, and during storage for 120 days ...
Kochujang, fermented hot pepper paste, was treated with combined high hydrostatic pressure and heat. Viable cell counts and chemical compositions of Kochujang were determined as a function of high pressure processing conditions such as temperature, pressure and time, and during storage for 120 days at $37^{\circ}C$. Viable cell counts were decreased with the increase of temperature, pressure and time. Viable cell counts in the treated Kochujang were decreased up to $0{\sim}3$ log cycle with the temperature of $49{\sim}73^{\circ}C$, $0{\sim}3$ log cycle with the pressure of $380{\sim}680\;MPa$, and $2{\sim}5$ log cycle with the time of $10{\sim}70\;min$, compared with the untreated. pH, titratable acidity, amino nitrogen, reducing sugar and ethanol content in the treated Kochujang were comparable to the untreated regardless of the treatment condition. Hunter L, a and b values in the treated Kochujang were higher than those of the untreated. Viable cell counts were decreased with the increase of the storage period at $37^{\circ}C$. Viable cell counts in Kochujang treated at 380 MPa/30 min were decreased up to 2 log cycle from $1.8{\times}10^6\;to\;1.94{\times}10^4\;CFU/g$ after 120 days of storage, while those at 680 MPa/70 min were not detected after 60 days from the initial stage of $4.00{\times}10^1\;CFU/g$. pH, amino nitrogen and ethanol content were decreased, and titratable acidity were increased significantly as the increase of the storage period. Hunter L, a and b values also decreased significantly. The changes in physicochemical properties of Kochujang treated at 680 MPa/70 min were greater than those at 380 MPa/30 min.
Kochujang, fermented hot pepper paste, was treated with combined high hydrostatic pressure and heat. Viable cell counts and chemical compositions of Kochujang were determined as a function of high pressure processing conditions such as temperature, pressure and time, and during storage for 120 days at $37^{\circ}C$. Viable cell counts were decreased with the increase of temperature, pressure and time. Viable cell counts in the treated Kochujang were decreased up to $0{\sim}3$ log cycle with the temperature of $49{\sim}73^{\circ}C$, $0{\sim}3$ log cycle with the pressure of $380{\sim}680\;MPa$, and $2{\sim}5$ log cycle with the time of $10{\sim}70\;min$, compared with the untreated. pH, titratable acidity, amino nitrogen, reducing sugar and ethanol content in the treated Kochujang were comparable to the untreated regardless of the treatment condition. Hunter L, a and b values in the treated Kochujang were higher than those of the untreated. Viable cell counts were decreased with the increase of the storage period at $37^{\circ}C$. Viable cell counts in Kochujang treated at 380 MPa/30 min were decreased up to 2 log cycle from $1.8{\times}10^6\;to\;1.94{\times}10^4\;CFU/g$ after 120 days of storage, while those at 680 MPa/70 min were not detected after 60 days from the initial stage of $4.00{\times}10^1\;CFU/g$. pH, amino nitrogen and ethanol content were decreased, and titratable acidity were increased significantly as the increase of the storage period. Hunter L, a and b values also decreased significantly. The changes in physicochemical properties of Kochujang treated at 680 MPa/70 min were greater than those at 380 MPa/30 min.
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미생물 살균효과는 매우 미약하였다. 따라서 고추장 중의 미생물 살균을 위해서는 초고압-열 병합처리가 요구될것으로 추정하였다. 이를 위하여 먼저 고압에서 처리온도의 효과를 측정하기 위하여 (Table 1) 고추장을 680 MPa/30분에서 49, 57, 66, 73℃로 처리하였는데, 생균수는 무처리 고추장에 비하여 0~3 log cycle 감소하였다.
따라서 본 연구에서는 숙성이 완료된 고추장에 초고압-열병합처리법을 적용하여 미생물 살균효과 및 품질변화와 37℃ 저장 중 품질 변화를 측정하였다.
먼저 예비실험을 통하여 고추장을 상온과 40℃에서 압력을 400, 600, 680 MPa로 처리하여 생균수의 변화를 측정하였는데, 미생물 살균효과는 매우 미약하였다. 따라서 고추장 중의 미생물 살균을 위해서는 초고압-열 병합처리가 요구될것으로 추정하였다.
1). 산업적으로 적용할 것을 고려하여 낮은 압력으로 380 MPa/30분의 처리조건을 선택하였고, 680 MPa/70분의 처리조건은 미생물 살균효과가 가장 높았기에 선택하여 저장 실험을 행하였다. 고추장의 생균수는 저장기간에 따라 서서히 감소하는 경향을 보였다.
숙성된 고추장을 초고압-열 병합처리한 후 37℃에서 저장하는 동안 생균수의 변화를 측정하였다(Fig. 1). 산업적으로 적용할 것을 고려하여 낮은 압력으로 380 MPa/30분의 처리조건을 선택하였고, 680 MPa/70분의 처리조건은 미생물 살균효과가 가장 높았기에 선택하여 저장 실험을 행하였다.
시료 약 10g에 멸균된 생리식염수(0.8% NaCl, 0.1% Tween 80) 90mL를 가하고 상온에서 15분간 진탕한후 시료를 단계별로 희석하여, nutrient agar(Difco Lab. 염농도 7%)에서 평판 배양하여 37℃에서 24시간 배양한 후에 나타나는 colony의 수를 계수하였으며, 3회 반복 측정하여 평균하였다.
따라서 고추장 중의 미생물 살균을 위해서는 초고압-열 병합처리가 요구될것으로 추정하였다. 이를 위하여 먼저 고압에서 처리온도의 효과를 측정하기 위하여 (Table 1) 고추장을 680 MPa/30분에서 49, 57, 66, 73℃로 처리하였는데, 생균수는 무처리 고추장에 비하여 0~3 log cycle 감소하였다. 상온에서 고압처리인 경우에는 살균효과가 적었는데 반하여 고온을 병용할 경우 살균효과가 높게 나타났는데, 이는 고온과 고압의 조건에서 세균 포자각의 결합이 느슨해지거나 균열이 나타나, 세포벽 및 포자 내부의 원형질이 변성되었기 때문인 것으로 추정하고 있다(15).
즉, 250 mL 환저플라스크에 고추장 약 10 g과 탄산칼슘 1g 및 증류수 150mL를 가하고, 수기로 100 mL 메스플라스크를 사용해서 수증기 증류를 행하였다. 증류액이메스플라스크의 목선에 이르면 수기를 장치에서 떼내어 100 mL로 정용하였다.
고추장의 초고압 처리는 680 MPa/30분에서 처리온도(49, 57, 66, 73℃)를 달리하여, 73℃/30분에서 처리압력(380, 480, 580, 680 MPa)을 달리하여, 73℃/680 MPa에서 처리시간(10, 30, 50, 70분)을 달리하여 실시하였다. 처리온도는 순환항온조를 이용하여 조절하였으며, 처리압력에서 처리시간 동안 매분마다 chamber 내부의 온도를 측정하여 평균한 값으로 나타내었다.
초고압-열 병합처리한 고추장의 저장 중 이화학적 성질의 변화를 측정하였다. 고추장의 pH(Table 5)는 저장기간에 따라 유의적으로 감소하였다.
대상 데이터
고추장은 밀가루((주)제일제당의 중력분) 6.4%, 메주가루 6.4%, 고춧가루 15.3%, 소금((주)오복식품(함량 88% 이상)) 7.7%, 물엿 29.8%에 물을 34.4% 혼합하여 제조한(10) 후 약 150 g씩 폴리에틸렌 필름(0.15 min thickness, 15 cm×20 cm)으로 진공포장하여 30℃에서 90일 숙성 후 시험재료로 사용하였다. 또한 시판되고 있는 S사 제품을 구입하여 분석하였다.
15 min thickness, 15 cm×20 cm)으로 진공포장하여 30℃에서 90일 숙성 후 시험재료로 사용하였다. 또한 시판되고 있는 S사 제품을 구입하여 분석하였다.
데이터처리
본 실험의 측정 결과는 SAS package(14)를 이용하여 통계처리하였으며, Duncan's multiple range test에 의하여 분석하였고, 유의성 검정은 a = 0.05에서 시행하였다.
이론/모형
고추장의 에탄올 함량은 산화환원적정법으로 측정하였다(12). 즉, 250 mL 환저플라스크에 고추장 약 10 g과 탄산칼슘 1g 및 증류수 150mL를 가하고, 수기로 100 mL 메스플라스크를 사용해서 수증기 증류를 행하였다.
성능/효과
380 MPa/30분 처리군보다 680 MPa/70분분 처리군의 감소폭이 더 컸다. 고추장의 a와 b값도 저장기간에 따라 유의적으로 감소하여 고추장 고유의 색을 잃어가는 경향을 보였으며, 380 MPa/30분 처리군보다 680 MPa/70분 처리군의 감소폭이 더 컸다. 이는 고줏가루에서 유래하는 capsanthin을 포함하는 car-otenoids류와 갈색화 반응의 산물은 고추장의 색을 구성하는 주요 요소인데, carotenoids는 불포화도가 매우 크므로 저장 중 산화에 의하여 파괴되었으며(2,11), 또한 고추장에는 당과 아미노산이 다량 함유되어 있으므로, 37℃와 같이 높은 온도에서 저장 중 Maillard 반응이 촉진되어 HMF(5-hydroxy methylfurfural)의 생성 및 그 산화, 중합체가 고추장의 변색에 기여할 것으로 추정된다(26).
초고압 처리 조건간에는 일부 유의적인 차이가있었으나, 처리 조건에 따른 뚜렷한 경향을 찾을 수 없었다. 고추장의 a와 b값은 일부 처리조건간에 유의적인 차이가 있었으며 무처리 고추장과는 뚜렷한 유의적 차이를 보여 초고압-열 병합처리로 적색과 황색이 짙어지는 경향을 나타내었다. MaiHard 반응은 일차적으로 아미노 화합물과 카보닐화합물이 축합반응을 일으킨 후에 이차적으로 melanoidin 형성과 중합 과정을 통하여 갈색화 반응을 거치게 되는데, melanoidin으로부터 stable free radicals의 생성이 압력에 의하여 억제되므로, 초고압 처리는 Maillard 반응에 의한 갈색화를 억제하는 것으로 알려져 있다(20).
고추장의 pH(Table 2)는 무처리 고추장과 비교하여 처리온도, 압력, 시간에 관계없이 유의적인 차이가 없었다. 고추장의 적정산도는 일부 처리조건간에는 차이가 있었으나 전체적으로 볼 때 무처리군과 비교하여 처리온도, 압력, 시간에 관계없이 유의적인 차이가 없었다.
차이가 없었다(Table 3). 고추장의 단맛에 영향을 미치는 환원당 함량은 pH, 적정산도, 아미노태질소보다는 처리조건간에 보다 많은 차이를 보였으나 전체적으로 볼 때 무처리 고추장과 비교하여 처리조건에 따라 유의적인 차이가 없었다. 고추장의 풍미와 관련이 있는 에탄올 함량은 무처리 고추장과 처리조건간에 유의적인 차이가 없었다.
고추장의 pH(Table 2)는 무처리 고추장과 비교하여 처리온도, 압력, 시간에 관계없이 유의적인 차이가 없었다. 고추장의 적정산도는 일부 처리조건간에는 차이가 있었으나 전체적으로 볼 때 무처리군과 비교하여 처리온도, 압력, 시간에 관계없이 유의적인 차이가 없었다.
34X 106 CFU/g 인 것으로 보아, 열처리만으로는 고추장의 미생물이 그다지살균되지 않고 있음을 시사하여 주고 있다. 이상의 결과로부터 고추장 중의 미생물 살균은 고온·고압에서도 처리시간을 길게 하여야 극대화시킬 수 있음을 알 수 있었다.
고추장의 풍미와 관련이 있는 에탄올 함량은 무처리 고추장과 처리조건간에 유의적인 차이가 없었다. 이상의 결과로부터 초고압-열 병합처리는 고추장의 pH, 적정산도, 아미노태질소 함량, 환원당 함량, 에탄올 함량 등 이화학적 성질에 커다란 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었다.
적정산도는 저장기간에 따라 유의적으로 서서히 증가하였다. 즉 pH 가 높은 저장 초기에는 적정산도가 낮았으며, 저장기간의 경과에 따라 pH의 저하와 더불어 적정산도는 증가하였다. 380 MPa/30분 처리군보다 680 MPa/70분 처리군의 증가폭이 더 컸다.
처리 압력의 효과를 측정하기 위하여 고추장을 73℃/30분에서 380, 480, 580, 680 MPa로 처리하였는데, 생균수는 무처리 고추장에 비하여 0~3 log cycle 감소하여, 미생물 살균효과는 처리압력의 증가에 따라 증가한 것으로 보아 고추장 중의 미생물 살균을 위해서는 높은 압력이 요구되었다. 고추장에는 식염과 당이 다량 함유되어 있는데, 이들 성분은 초고압 처리시 그 효과를 억제하는 것으로 알려져 있는바(8) 이에 의한 압력 살균 억제효과도 한 요인으로 지적될 수 있다.
4). 초고압-열 병합처리한 고추장의 L값은 무처리 고추장에 비하여 유의적으로 높은 것으로 보아, 초고압-열 병합처리로 고추장의 색이 밝아지는 경향을 나타내는 것을 알수 있었다. 초고압 처리 조건간에는 일부 유의적인 차이가있었으나, 처리 조건에 따른 뚜렷한 경향을 찾을 수 없었다.
초고압-열 병합처리한 고추장의 저장 중 아미노태질소 함량(Table 6)은 저장기간에 따라 유의적으로 감소하였다. 380 MPa/30분 처리군보다 680 MPa/70분 처리군의 감소폭이 더 컸다.
후속연구
Miyama 등(17)은 김치를 100, 200 MPa 처리구는 10℃에서 30일 저장 중 pH는 감소하였고, 적정산도는 증가하였으나, 300 MPa 이상 처리구는 변화가 없어 산생성이 억제되었다고 보고하였다. 본 연구에서는 특히 680 MPa/70분 처리군인 경우 미생물 살균효과가 높았으며 또한 60일 저장후 미생물이 검출되지 않아 저장중 품질의 변화가 미약할 것으로 기대하였으나 pH 및 적정산도가 유의적으로 변화되었는데, 이는 미생물에 의한 효과라기보다는 어떤 화학반응에 의한 것으로 추정되며, 이에 대한 연구가 요망된다.
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