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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위한 연구의 일환으로 키토산 코팅 및 감마선 조사 병용처리에 의한 계란에 오염된 위해 미생물 제어 및 이화학적, 영양학적 특성을 평가하였다.
- 본 연구는 계란의 위생화 및 저장성 연장에 관한 연구의 일환으로 키토산 코팅 및 감마선 조사 병용처리에 의한 계란에 오염된 위해 미생물 제어 및 영양학적 특성을 평가하였다. 키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 E.
제안 방법
- 1% BHT를 함유한 hexane으로 적어도 3번 이상 hexane 층이 무색이 될 때까지 추출하고, 추출된 용액은 질소가스로 용매를 제거한 후 Reverse Phase HPLC로 분석하였다. HPLC의 이동상으로는 acetonitrile : tetrahydrofuran:methanol : 1% ammonium acetate (80:10:6:4, v/v)를 사용하였고, 여기에 0.1% BHT와 0.05% triethylamine을 산화 방지를 위해 첨가하였다. HPLC 칼럼은 C18(Rainin, Woburn, MA, USA)으로 3 cm × 22.
- 냉각 후 10% NaCl 50 mL를 첨가하고 hexane을 이용하여 콜레스테롤을 추출하였다. Sodium sulfate를 소량 첨가하여 수분을 제거하고 35 ℃에서 evaporator를 이용하여 진공 농축한 다음 chloroform으로 다시 추출하여 기체크로마토그래프(Agillent GC 6890, Palo Alto, CA, USA)에 Mass Selective Detector를 장착하여 측정하였다. Split inlet(split ratio, 70:1)으로 HP50-MS capillary column (30 m × 0.
- 감마선 조사는 한국원자력연구원 방사선과학연구소의 선원 11.1 PBq, Co-60 감마선 조사시설(AECL, IR-79, Canada)을 이용하여 15 °C의 실온에서 분당 10 kGy의 선량률로 각각 0 및 2 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 하였다.
- 키토산 처리한 계란과 처리하지 않은 계란을 70% 알콜로 표면을 닦은 후 균 배양액에 계란을 10분 동안 침지시킨 다음 멸균실에서 건조하였다. 건조된 계란은 상온, 냉장(4 ℃) 및 드라이아이스 조건에서 14일간 저장하면서 항균 효과를 관찰하였다. 실험균의 분석은 계란난각을 분리하여 증류수 90 mL가 들어있는 멸균백에 넣어서 순차적으로 희석하여 tryptic soy agar 배지에 도말한 후 37 ℃에서 48시간 배양한 후 형성된 집락수(CFU/g)를 계수하였다.
- 실험에 사용된 계란은 26주령 Lohmann Brown 종의 산란계가 낳은 직후 공주 남산양계조합의 계란처리 가공장에서 가공된 후 특란, 1등급으로 판정된 것을 바로 다음날 사용하였다. 계란은 키토산 코팅처리구와 무처리구 각 45개씩 구분하였고, 조사선량별 각 15개로 하여 이를 3회 반복(총 270개)하였다.
- 사용된 internal standard 는 5α-cholestane이었으며 측정된 피크의 면적(GC-MS Chem- station software, Rev. A. 08. 03., Agillent Technology)과 internal standard의 면적 비율을 이용하여 최종 콜레스테롤 함량을 계산하였다.
- Retinol(vitamin A)의 정량은 우선 시료 2 g을 균질화한 후 BHT 1 g/L를 함유한 ethanol 5 mL와 포화 KOH 용액 1 mL를 넣고 70 ℃에서 3분간 가온하여 retinyl ester를 retinol 형태로전환시켰다. 실온까지 시료 용액을 냉각한 후 0.1% BHT를 함유한 hexane으로 적어도 3번 이상 hexane 층이 무색이 될 때까지 추출하고, 추출된 용액은 질소가스로 용매를 제거한 후 Reverse Phase HPLC로 분석하였다. HPLC의 이동상으로는 acetonitrile : tetrahydrofuran:methanol : 1% ammonium acetate (80:10:6:4, v/v)를 사용하였고, 여기에 0.
- 건조된 계란은 상온, 냉장(4 ℃) 및 드라이아이스 조건에서 14일간 저장하면서 항균 효과를 관찰하였다. 실험균의 분석은 계란난각을 분리하여 증류수 90 mL가 들어있는 멸균백에 넣어서 순차적으로 희석하여 tryptic soy agar 배지에 도말한 후 37 ℃에서 48시간 배양한 후 형성된 집락수(CFU/g)를 계수하였다.
- 5B)로 여과하였다. 여과액을 증류수로 50 mL로 만든 후 아미노산 분석기(Hitachi L- 8500A, Japan)로 분석하였다. Cysteine과 methionine은 HCl 첨가전에 안정액(85% formic acid 45 mL + 30% H2O2 5 mL) 20 mL를 가하여 cysteic acid와 methionine sulfone으로 변환시켰다.
- , Korea)하였다. 여과지로 상층액을 회수하여 농축하고 50 mL의 acetone으로 세척한 후 다시 여과지로 여과하여 침전물, 즉 아세톤 불용물질을 제한값을 측정하여 인지질의 % 함량으로 계산하였다.
- , Matthews, NC, USA)을 이용하여 1,200 W, 150 psi, 150 ℃에서 30분간 전처리하였다. 전처리된 시료(5 mL)는 증류수 5 mL를 넣고 Optima 4300 DV Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer(ICP-OES, PerkinElmer Instruments, Norwalk, NJ, USA)를 이용하여 주요 무기물의 함량을 측정하였다. 표준 시료(Quality Control Standard 21) 100 μg/mL로 계산된 값을 이용하여 WinLab 32 Instrument Control Software(Perkin Elmer Instruments, Norwalk, NJ, USA)로 무기물 함량을 계산하였다.
- 총 조인지질 함량 분석은 난황 시료와 ethanol을 1:3(v/v) 비율로 혼합하고 균질화한 후 3,000 rpm에서 15분간 원심분리(Union 32R, Hanil Co., Ltd., Korea)하였다. 여과지로 상층액을 회수하여 농축하고 50 mL의 acetone으로 세척한 후 다시 여과지로 여과하여 침전물, 즉 아세톤 불용물질을 제한값을 측정하여 인지질의 % 함량으로 계산하였다.
- 키토산 및 감마선 조사 병용처리에 의한 위해 미생물 제어 효과를 알아보기 위하여 Escherichia coli를 접종한 후 7일 동안 실온에 저장하면서 관찰하였다. E.
- 준비된 계란은 키토산 용액에 2분간 침지한 후 1시간 가량 fan(Hanil Electro- nics, Seoul, Korea)을 이용하여 건조하였다. 키토산 코팅이 끝난 계란은 15개 들이 종이 박스에 넣어 감마선 조사를 진행하였다.
- , Columia, MD, USA)와 UV detector를 함께 사용하였으며, 실온에서 측정하였다. 표준 물질과의 retention time을 비교하여 peak의 면적으로 retinol의 함량을 계산하였다.
- 표준 시료(Quality Control Standard 21) 100 μg/mL로 계산된 값을 이용하여 WinLab 32 Instrument Control Software(Perkin Elmer Instruments, Norwalk, NJ, USA)로 무기물 함량을 계산하였다.
대상 데이터
- 키토산 및 감마선 조사 병용처리에 의한 위해 미생물 제어 효과를 알아보기 위하여 Escherichia coli를 접종한 후 7일 동안 실온에 저장하면서 관찰하였다. E. coli(KCTC 1682)를 tryptic soy broth에서 37 ℃, 20시간 배양시켜 최종 10 Log CFU/mL의 균 배양액을 제조하였다. 키토산 처리한 계란과 처리하지 않은 계란을 70% 알콜로 표면을 닦은 후 균 배양액에 계란을 10분 동안 침지시킨 다음 멸균실에서 건조하였다.
- HPLC 칼럼은 C18(Rainin, Woburn, MA, USA)으로 3 cm × 22.6 mm에 5 μm particle size를 이용하였고, Photodiode Array Detector(Shimadzu Scientific Instruments, Inc., Columia, MD, USA)와 UV detector를 함께 사용하였으며, 실온에서 측정하였다.
- 실험에 사용된 계란은 26주령 Lohmann Brown 종의 산란계가 낳은 직후 공주 남산양계조합의 계란처리 가공장에서 가공된 후 특란, 1등급으로 판정된 것을 바로 다음날 사용하였다. 계란은 키토산 코팅처리구와 무처리구 각 45개씩 구분하였고, 조사선량별 각 15개로 하여 이를 3회 반복(총 270개)하였다.
- 키토산(M.W. 40 kDa)은 근호화성(Seoul, Korea)에서 구입하여 사과식초(6%)로 1%(w/v) 키토산 용액을 제조한 후 6 NNaOH로 pH를 5.0으로 조정하여 사용하였다. 준비된 계란은 키토산 용액에 2분간 침지한 후 1시간 가량 fan(Hanil Electro- nics, Seoul, Korea)을 이용하여 건조하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들에 대한 통계 처리는 SAS(SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 One-way ANOVA를 실시하여 군간의 유의차를 검정하였고, 사후 검정으로는 Duncan's multiple range test(P<0.05)로 평균값간 유의차를 분석하였다.
- , Fullerton, CA, USA) 를 이용하여 측정하였다. 측정된 흡광도에 extinction coefficient를 이용하여 총 carotenoid 함량을 계산하였다.
이론/모형
- 흡수선량 확인은 alanine dosimeter(5 mm, Bruker Instruments, Rheinstetten, Germany)를 사용하였다. Dosimetry 시스템은 국제원자력기구(IAEA)의 규격에 준용하여 표준화한 후 사용하였으며, 총 흡수선량의 오차는 2% 이내였다.
- 계란 난황 및 난백의 일반 성분 분석은 AOAC법(1984)에 따라 수분, 조단백질 및 조회분을 측정하였다.
- 난황의 총 carotenoid 함량은 분광 분석법을 이용하였다. 난황 시료 5 g을 Folch의 방법으로 지방을 추출, 농축한 후 0.3 g 의 지방을 2 mL의 hexane으로 녹인 후 450 nm에서 spectrophotometer(DUⓇ530, Beckman Instruments Inc., Fullerton, CA, USA) 를 이용하여 측정하였다. 측정된 흡광도에 extinction coefficient를 이용하여 총 carotenoid 함량을 계산하였다.
- 난황의 총 carotenoid 함량은 분광 분석법을 이용하였다. 난황 시료 5 g을 Folch의 방법으로 지방을 추출, 농축한 후 0.
- 콜레스테롤 함량은 Folch 법(1957)을 이용하여 chloroform : methanol(2 : 1) 용매로 난황의 지방을 추출한 후 1 N ethanolic KOH 50 mL를 첨가하고 80 ℃에서 1시간 검화하였다. 냉각 후 10% NaCl 50 mL를 첨가하고 hexane을 이용하여 콜레스테롤을 추출하였다.
성능/효과
- Carotenoid 함량 측정 결과, 키토산 코팅 유무에 관계없이 감마선 조사선량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다(Table 4). Carotenoid는 감마선 조사에 의해 민감하게 반응하여 함량에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며(WHO, 1994), 이는 Badr(2005)의 연구 결과와도 일치하였다.
- 수분 함량은 난백이 난황보다 높았고, 조회분 및 조단백질은 난황이 난백보다 그 함량이 높았다(P<0.05).
- coli를 접종한 결과 2 kGy 방사선 조사에 의해 검출한계 이하 수준으로 감소하였으며, 키토산 코팅시 3일 후부터 검출되지 않았다. 수분, 조단백질 및 조회분 등 일반 성분은 난백 및 난황 모두에서 차이를 나타내지 않았으며, retinol, 인지질과 미량 원소의 함량도 처리에 따른 차이가 없었다. 난황의 콜레스테롤 및 carotenoid의 함량은 키토산 코팅 유무와 상관없이 방사선 조사에 의해 그 함량이 감소하였다(P<0.
- 30%로 나타났다. 전체적으로 키토산 처리구가 아미노산 함량이 낮은 것으로 나타났으며, 감마선 조사에 의한 유의적인 차이는 없는 것으로 나타나, 감마선 조사에 의해 난황 및 난백의 아미노산의 함량이 감소하거나 차이가 없었다는 이전 연구와 일치하는 경향을 보였다(Badr, 2006).
- 본 연구는 계란의 위생화 및 저장성 연장에 관한 연구의 일환으로 키토산 코팅 및 감마선 조사 병용처리에 의한 계란에 오염된 위해 미생물 제어 및 영양학적 특성을 평가하였다. 키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 E. coli를 접종한 결과 2 kGy 방사선 조사에 의해 검출한계 이하 수준으로 감소하였으며, 키토산 코팅시 3일 후부터 검출되지 않았다. 수분, 조단백질 및 조회분 등 일반 성분은 난백 및 난황 모두에서 차이를 나타내지 않았으며, retinol, 인지질과 미량 원소의 함량도 처리에 따른 차이가 없었다.
- 키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 E. coli를 접종한 결과 키토산 코팅 유무와 상관없이 방사선 조사(2 kGy)에 의해 검출 한계 이하 수준으로 감소하였다(Table 1). 비조사구의 경우 실온 저장에 따라 키토산 코팅한 시료는 저장 3일 후 E.
- 키토산 코팅 및 감마선 조사에 의한 계란의 콜레스테롤, 인지질, carotenoid, retinol 및 무기질 함량 측정 결과는 Table 4에 나타내었다. 키토산 코팅은 난황의 콜레스테롤 함량이나 carotenoid 함량 변화에 영향이 없었으나, 감마선 조사는 콜레스테롤과 carotenoid 함량을 유의적으로 감소시키는 결과를 얻었다. 콜레스테롤 함량의 경우, 코팅 무처리구에서는 방사선 조사에 의해 다소 감소되나 유의차를 보이지 않았으나, 키토산 코팅 후 감마선 조사한 처리구에서 가장 낮게 나타났다.
후속연구
- 현대인의 식생활을 비추어볼 때 포화지방산과 콜레스테롤 섭취가 문제가 되면서 계란 내 함유된 콜레스테롤 저하를 위한 지속적인 연구가 필요하다는 의견(Chee, 2004)에 비추어 볼 때, 적정선량의 감마선 조사는 효과적이라고 사료된다. 다만 산소의 존재 하에서는 방사선 조사가 지방내 콜레스테롤의 산화를 촉진시킨다는 연구 결과(Ahn et al., 2001)가 있으므로 계란 난황의 콜레스테롤 함량 저하와 함께 콜레스테롤 산화 물질(cholesterol oxidation products)에 대한 추가적인 확인 작업이 필요하다고 본다.
- 05). 따라서 키토산 코팅(1%)과 감마선 조사(2 kGy) 병용처리는 계란의 미생물학적 안전성을 확보할 수 있으며, 영양학적 성분변화에 큰 영향을 끼치지 않아, 향후 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위해 산업적으로 적용이 가능할 것이라고 판단된다.
- 이상의 결과를 종합하여 볼 때, 키토산 코팅(1 %)과 감마선 조사(2 kGy) 병용 처리는 계란의 미생물학적 안전성을 확보할 수 있으며, 영양학적 성분 변화에 큰 영향을 끼치지 않아 향후 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위해 산업적으로 적용이 가능할 것이라고 판단된다.
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