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문제 정의
- 본 연구는 비가열 신선 과채음료 6종에 대한 250-350 MPa 범위의 중고압 처리에 따른 미생물 개체수, 비타민함량, 관능적 특성 변화 즉면에서 권장 유통기간 3일 동안의 품질 안정성 확보 및 유통기간 연장가능성을 검토하였다. 초기 미생물 개체수가 g당 IxKf 이하로 유지되는 채소및 과일 원료에 있어서 온도 21~25℃, 습도 55-60% 가유지되며, 낙하균과 부유균의 미생물이 각각 1x101 CFU/plate, lxl02~103 CFU/n?의 수준으로 관리되는 신선 음료 생산 현장의 경우, 외부 환경에 의한 시료의 대장균군과 내열성균 오염은 거의 없는 것으로 조사되었다.
- 비가열 신선 과채음료의 경우, 타 식품 품목군에 비해 비교적 원료 선별과 초기 미생물 개체수가 적정수준으로 유지관리되며 생산현장의 온도 및 청정구역 관리는 물론 10℃ 내외의 냉장 조건에서의 저장 및 유통이 원활하게 이뤄지고있는 신선식품군이다. 이에 본 연구는 저온 조건 유지가용이한 비가열 신선 과채음료군 생산현장에의 400 MPa 이하의 범용형 압력 시스템 도입 및 확대를 목적으로 비가열 신선 과채음료 중 대표적인 6종에 대한 250-350 MPa 범위의 중고압 처리에 따른 미생물 개체수, 비타민 함량, 관능적 특성 변화 측면에서 권장 유통기간 3일동안의 품질안정성 확보 및 유통기간 연장가능성을 검토하였다.
제안 방법
- KN(non-treated kiwi), KH(kiwi treated at 270±10 MPa, 5~7℃ for 10min), BN(non-treated strawbeny), BH(strawbeny treated at 270±10 MPa, 5-7 ℃ for 10min). Results are means of three independent replicatiors for three seasons (spring, summer, autumn). n=3, p<0.
- 300±10 MPa, 5~7℃ for 10min). Results are means of three independent replications for three seasais (spring, summer, autumn). n=3, p<0.
- . Results are means of three independent replications for three seasons (spring, summer, autumn). n=3, p<0.
- )로 평가를 수행하였다. 각시료는 동일한 원료로 당일 제조한 신선한 채소 착즙시료와퓨레 타입의 과일시료를 기준으로 비교 평가하였다. 평가된 측정값은 아래의 식에 따라 계산하여 통계 처리하였다(8).
- 시료액 1 mL와 각 단계희석액 1 mL를 일반세균용, 대장균 및 대장균군용 페트리필름(3M)에 각각 접종하여 35도에서 48~72시간 배양시 킨후 균체수를 확인하였다. 또한 바실러스 세레우스는 MYP 한천배지에 접종하여 30℃ 에서 24~48시간 배양시킨 후혼탁한 환을 갖는 분홍색 집락을 선별하여 계수하였다.
- 미생물과 비타민 측정용 시료의 경우 저장 후 5일 간격으로 15~20일간 무처리군과 처리군의 시료 중 무작위적으로 3개씩 샘플링하였으며, 관능평가용 시료의 경우 저장후 5일 간격으로 3회 실시하였다.
- 세레우스 개체수 변화를 측정하였다. 선택한 시료를 무균적으로 10 mL를 취한 뒤 9배의 멸균된 0.85% saline 용액을 가하여 1분간 혼합 희석한 다음 시료액을 1 mL를 취하여 9 mL의 멸균된 0.85% saline 용액으로 단계희석하여 시험 용액을 조제하였다. 시료액 1 mL와 각 단계희석액 1 mL를 일반세균용, 대장균 및 대장균군용 페트리필름(3M)에 각각 접종하여 35도에서 48~72시간 배양시 킨후 균체수를 확인하였다.
- 시료 제작은 봄(3~4월), 여름(7~8월), 가을(9~10월) 3회 실시하였으며, 온도 21~25℃, 습도 55-60% 가 유지되며, 낙하균과 부유균의 미생물이 각각 IxlO1 CFU/plate, Ixltf-lO3 CFU/n?의 수준으로 관리되는 식품용 작업장에서 수행하였다. 채소원료는 열 발생이 적은 스텐레스 재질의 습식 분쇄기와 스크류 타입의 압착기가 연결된 소형착즙기를 이용하였으며, 배출관에 코크가 달린 멸균 용기를 연결하여 착즙액을 받은 다음 스크류 타입 밀폐 뚜껑이 달린 PET재질의 100 mL용기에 분주하고 질소치환으로 잔존 공기를 제거한 다음 밀봉하였다 과일원료는 10℃ 이하의 냉장상태에서 해동시킨 다음 균질화 후 고형물 농도를 6~7 °brix 수준으로 조정하여 스크류 타입 밀폐 뚜껑이 달린 PET재질의 100 mL 용기 에 분주하고 질소치환으로 잔존공기를 제거한 다음 밀봉하였다.
- L, KOBELCO, J&pan)을 이용하였다. 시료를 처리하기 전에 압력 용기에 음용수를 주입하고, 냉각수를 순환 시켜 압력 용기 내부 수온이 5~7℃ 유지되도록 하였다. 착즙한 채소 시료(당근, 시금치)는 300±10 MPa 에서 10분간 처리하였으며, 퓨레 타입의 과일시료(딸기, 키위, 석류, 알로에)는 270+10 MPa 에서 10분간 처리하였다.
- 85% saline 용액으로 단계희석하여 시험 용액을 조제하였다. 시료액 1 mL와 각 단계희석액 1 mL를 일반세균용, 대장균 및 대장균군용 페트리필름(3M)에 각각 접종하여 35도에서 48~72시간 배양시 킨후 균체수를 확인하였다. 또한 바실러스 세레우스는 MYP 한천배지에 접종하여 30℃ 에서 24~48시간 배양시킨 후혼탁한 환을 갖는 분홍색 집락을 선별하여 계수하였다.
- 시료를 처리하기 전에 압력 용기에 음용수를 주입하고, 냉각수를 순환 시켜 압력 용기 내부 수온이 5~7℃ 유지되도록 하였다. 착즙한 채소 시료(당근, 시금치)는 300±10 MPa 에서 10분간 처리하였으며, 퓨레 타입의 과일시료(딸기, 키위, 석류, 알로에)는 270+10 MPa 에서 10분간 처리하였다. 압력처리는 시료 제작 후 24시간 이내 실시하였다.
- 착즙한 채소시료 중 당근즙의 베타 카로틴 함량 변화를 저장 기간 동안 즉정하였다. 측정은 C-18 column (Shimadzu, Japan), UV 450 nm, 유속 1.
- 착즙한 채소시료(당근, 시금치)는 일반세균, 대장균 및대장균군의 개체수 변화를 측정하였으며, 퓨레 타입의 과일시료(딸기, 키위, 석류, 알로에)는 일반세균, 대장균군, 바실러스 세레우스 개체수 변화를 측정하였다. 선택한 시료를 무균적으로 10 mL를 취한 뒤 9배의 멸균된 0.
- 착즙한 채소시료(당근과 시금치)의 무처리군과 압력처리 군에 대한 일반세균수, 대장균 및 대장균군 개체수 변화를 15일동안 측정하였으며, 그 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 착즙한 채소시료(당근과 시금치) 모두 대장균은 음성으로 시료 제작시 외부환경적 요인에 의한 대장균 오염은 없었음을 알 수 있었다.
- 채소시료와 과일시료 모두 무처리군과 압력처 리군으로그룹화하여 동일한 10℃ 이하의 냉장 쇼케이스에 저장하였다. 미생물과 비타민 측정용 시료의 경우 저장 후 5일 간격으로 15~20일간 무처리군과 처리군의 시료 중 무작위적으로 3개씩 샘플링하였으며, 관능평가용 시료의 경우 저장후 5일 간격으로 3회 실시하였다.
- 수행하였다. 채소원료는 열 발생이 적은 스텐레스 재질의 습식 분쇄기와 스크류 타입의 압착기가 연결된 소형착즙기를 이용하였으며, 배출관에 코크가 달린 멸균 용기를 연결하여 착즙액을 받은 다음 스크류 타입 밀폐 뚜껑이 달린 PET재질의 100 mL용기에 분주하고 질소치환으로 잔존 공기를 제거한 다음 밀봉하였다 과일원료는 10℃ 이하의 냉장상태에서 해동시킨 다음 균질화 후 고형물 농도를 6~7 °brix 수준으로 조정하여 스크류 타입 밀폐 뚜껑이 달린 PET재질의 100 mL 용기 에 분주하고 질소치환으로 잔존공기를 제거한 다음 밀봉하였다. 제작한 시료는 1O℃ 이하 냉장 보관하였다.
- 퓨레 타입의 과일시료 중 딸기와 키위의 비타민C 함량변화를 저장기간 동안 측정하였다. 측정은 시료 2 mL에 동량의 10% 메탄인산용액을 가하여 10분간 현탁시킨 후 5% 메탄인산을 가하여 총량을 100 ml로 한 다음 3000rpm 10분간 원심분리 후 상등액을 취한 것을 시험용액으로 하였다.
- 퓨레 타입의 과일시료(딸기, 키위, 석류, 알로에)의 무처리군과 압력처리군에 대한 일반세균수와 대장균군 및 바실러스 세레우스 개체수 변화를 20일동안 측정하였으며, 그결과를 Fig. 2에 나타내었다(9). 과일시료 모두 초기 대장균군은 음성으로 시료 제작시 외부환경적 요인에 의한 대장균군의 오염은 없었음을 알 수 있었다.
대상 데이터
- 과일원료(딸기, 키위, 석류, 알로에)는 해당 과일 이외의 다른 식품 및 식품 첨가물이 포함되지 않은 냉동상태의퓨레 타입으로 세균수가 ml당 IxlO2 이하, 대장균군 불검출에 적합한 원료를 사용하였다.
- 본 실험에서, 채소원료(당근, 시금치; 한국산)는 실험 당일 원료 표면 수세 및 절단 등 최소한의 비가열 가공 공정만을 거친 후 포장하여 KTC이하 냉장 보관한 것으로 식품공전상의 신선편의식품에 대한 미생물 안전관리기준 세균수가 g당 1x10* 이하, 대장균 불검출에 적합한 원료를 사용하였다. 과일원료(딸기, 키위, 석류, 알로에)는 해당 과일 이외의 다른 식품 및 식품 첨가물이 포함되지 않은 냉동상태의퓨레 타입으로 세균수가 ml당 IxlO2 이하, 대장균군 불검출에 적합한 원료를 사용하였다.
이론/모형
- 본 평 가는 DIN standard-10952 방법에 준하였으며, 저장기간 중 각 시료에 대한 관능적 품질 변화에 대한 평가는 5명의 훈련된 평가원에 의해 실시되었다 평가는 10t 이하냉장 보관 중이던 시료를 꺼낸 즉시 실시하였으며, 개봉한 다음 이취를 먼저 평가하였으며, 뒤이어 맛과 색, 조화도등에 대한 전반적인 기호도를 9점 척도(9=perfect, optimal; 8=typical, without defects; 7=typical, with slight deviations; 6=noticeable deviations; 5=noticeable detractions, slight defects; 4=distinct defects; 3=strong defects; 2=veiy strong defects; Incompletely changed.)로 평가를 수행하였다. 각시료는 동일한 원료로 당일 제조한 신선한 채소 착즙시료와퓨레 타입의 과일시료를 기준으로 비교 평가하였다.
성능/효과
- 또한 그람양성 간균으로 내열성 아포을 형성하는 바실러스 세레우스 역시 초기개체수가 g당 1x10' 이하로 무처리군과 압력처리군 모두저장 후 2Q일 경과하는 동안 g당 Ixltf 이하 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 일반세균의 경우 전반적으로 채소시료에 비해 초기 미생물 개체수가 낮은 수준으로 석류와알로에 퓨레는 일반 세균수가 각각 g 당 1xK)2~103, 1x10!~102 였으며 딸기와 키위 퓨레는 g당 1x10* 이하수준으로 채소시료보다 낮은 압력(270±10 Mpa)에서 처리 하였음에도 불구하고, 저장 20일 경과 후에도 미생물개체수가 g당 1x10, 이하로 개체수 증가율에 있어서 채소시료와 달리 무처리군과의 다소 큰 유의차를 보이며 미생물안정성을 유지하는 것으로 나타났다.
- 2에 나타내었다(9). 과일시료 모두 초기 대장균군은 음성으로 시료 제작시 외부환경적 요인에 의한 대장균군의 오염은 없었음을 알 수 있었다. 또한 그람양성 간균으로 내열성 아포을 형성하는 바실러스 세레우스 역시 초기개체수가 g당 1x10' 이하로 무처리군과 압력처리군 모두저장 후 2Q일 경과하는 동안 g당 Ixltf 이하 수준을 유지하는 것으로 나타났다.
- 과일시료 모두 초기 대장균군은 음성으로 시료 제작시 외부환경적 요인에 의한 대장균군의 오염은 없었음을 알 수 있었다. 또한 그람양성 간균으로 내열성 아포을 형성하는 바실러스 세레우스 역시 초기개체수가 g당 1x10' 이하로 무처리군과 압력처리군 모두저장 후 2Q일 경과하는 동안 g당 Ixltf 이하 수준을 유지하는 것으로 나타났다. 일반세균의 경우 전반적으로 채소시료에 비해 초기 미생물 개체수가 낮은 수준으로 석류와알로에 퓨레는 일반 세균수가 각각 g 당 1xK)2~103, 1x10!~102 였으며 딸기와 키위 퓨레는 g당 1x10* 이하수준으로 채소시료보다 낮은 압력(270±10 Mpa)에서 처리 하였음에도 불구하고, 저장 20일 경과 후에도 미생물개체수가 g당 1x10, 이하로 개체수 증가율에 있어서 채소시료와 달리 무처리군과의 다소 큰 유의차를 보이며 미생물안정성을 유지하는 것으로 나타났다.
- 반면 압력처리전 일반 세균수가 g당 lxl04~105, 대장균군이 g당 IxlglO2 수준으로 초기 미생물 개체수가 다른 시료에 비해 높았던 당근즙은 300+10 MPa 압력처리에 의해 일반세균과 대장균군 모두 g당 IxlO2 수준의 개체수 감소 경향을 보였으나, 시간이 경과함에 따른 개체수 증가율이 무처리군과의 유의차가 거의 없었음을 알 수 있었다. 또한 당근즙의 경우 저장 5일 이후 일반 세균수가 g당 1x10s, 대장균군이 g당 1x102수준을 넘어서는 것으로 나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 미생물 제어 효과가 거의 없음을 알 수 있었다. 이와 달리 시금치즙의 경우 초기 미생물 개체수가 g당 lxl02~103, 대장균군가 g당 1x100-10* 수준으로 시간이 경과함에 따른 개체수 증가율에서의 무처리군과의 유의차를 보였을 뿐만 아니라 저장 후 10일 경과하였음에도 일반세균수는 g당 1X1(/이하, 대장균군은 g당 1x102 이하로 나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 미생물 제어 효과가 다소 있음을 알 수 있었다.
- 이와 달리 압력 처리전 시료의초기 미생물 개체수가g당 lxl02~103, 대장균군이 g당 1x100-101 수준의 시금치즙은 저장 후 10일전까지 일반세균수는 g 당 1X10, 이하, 대장균군은 g 당 1X102 이하로유지되며 관능적인 품질 저하 또한 거의 없는 것으로 나타나 300+10 Mpa 압력처리에 의한 품질 안정성 확보 및유통기간 연장 또한 가능한 것으로 예측되었다. 또한 압력처리전 초기 일반 세균수와 바실러스 세레우스가 각각 g당 IxlO2 이하, 1x10* 이하이며 대장균군이 검출되지 않은퓨레 타입의 과일시료의 경우 채소 시료보다 낮은 압력 (270+10 N@a)에서 처리하였음에도 불구하고, 저장 15 일 경과 후에도 미생물 개체수 제어, 비타민 함량 유지와관능적 품질 변화도 거의 없는 것으로 나타나 270+10 MPa 압력처리에 의한 품질 안정성 확보는 물론 현재보다 2~3배 유통기간 연장 또한 가능한 것으로 예측되었다.
- 시금치즙의 경우, 시금치 본연의 쓴맛과 고유의 이취가다소 자극적인 면이 있어 당일 제조한 시료에서도 색을 제외한 이취, 맛, 기호도에서 다소 낮은 점수를 나타내었으나 무처리군과 달리 압력처리군은 저장 일수에 따른 관능평가 점수는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 채소 시료 대비 압력처리한 과일시료는 전반적으로 색, 이취, 맛, 기호도 모두 당일 제조한 시료와의 유의차가 없었으며, 특히 키위와 딸기 퓨레의 경우 15일 경과 후에도 관능적으로 양호함을 알 수 있었다.
- 착즙한 채소시료(당근과 시금치) 모두 대장균은 음성으로 시료 제작시 외부환경적 요인에 의한 대장균 오염은 없었음을 알 수 있었다. 반면 압력처리전 일반 세균수가 g당 lxl04~105, 대장균군이 g당 IxlglO2 수준으로 초기 미생물 개체수가 다른 시료에 비해 높았던 당근즙은 300+10 MPa 압력처리에 의해 일반세균과 대장균군 모두 g당 IxlO2 수준의 개체수 감소 경향을 보였으나, 시간이 경과함에 따른 개체수 증가율이 무처리군과의 유의차가 거의 없었음을 알 수 있었다. 또한 당근즙의 경우 저장 5일 이후 일반 세균수가 g당 1x10s, 대장균군이 g당 1x102수준을 넘어서는 것으로 나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 미생물 제어 효과가 거의 없음을 알 수 있었다.
- 초기 미생물 개체수가 g당 IxKf 이하로 유지되는 채소및 과일 원료에 있어서 온도 21~25℃, 습도 55-60% 가유지되며, 낙하균과 부유균의 미생물이 각각 1x101 CFU/plate, lxl02~103 CFU/n?의 수준으로 관리되는 신선 음료 생산 현장의 경우, 외부 환경에 의한 시료의 대장균군과 내열성균 오염은 거의 없는 것으로 조사되었다. 반면, 압력 처리전 시료의 초기 일반 세균수가 g당 lxl04~105, 대장균군이 g당 수준으로 다른 시료에 비해초기 미생물 개체수가 높았던 당근즙의 경우 저장 5일 이후일반세균수가 g당 IxlO5, 대장균군이 g당 lxl02 수준을넘어섰으며, 베타 카로틴 함량이 20% 이상 감소되었을뿐만 아니라 관능적인 품질 또한 급격히 떨어지는 것으로나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 품질 안전성 확보가어려울 것으로 예측되었다. 이와 달리 압력 처리전 시료의초기 미생물 개체수가g당 lxl02~103, 대장균군이 g당 1x100-101 수준의 시금치즙은 저장 후 10일전까지 일반세균수는 g 당 1X10, 이하, 대장균군은 g 당 1X102 이하로유지되며 관능적인 품질 저하 또한 거의 없는 것으로 나타나 300+10 Mpa 압력처리에 의한 품질 안정성 확보 및유통기간 연장 또한 가능한 것으로 예측되었다.
- 또한 당근즙의 경우 저장 5일 이후 일반 세균수가 g당 1x10s, 대장균군이 g당 1x102수준을 넘어서는 것으로 나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 미생물 제어 효과가 거의 없음을 알 수 있었다. 이와 달리 시금치즙의 경우 초기 미생물 개체수가 g당 lxl02~103, 대장균군가 g당 1x100-10* 수준으로 시간이 경과함에 따른 개체수 증가율에서의 무처리군과의 유의차를 보였을 뿐만 아니라 저장 후 10일 경과하였음에도 일반세균수는 g당 1X1(/이하, 대장균군은 g당 1x102 이하로 나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 미생물 제어 효과가 다소 있음을 알 수 있었다.
- 반면, 압력 처리전 시료의 초기 일반 세균수가 g당 lxl04~105, 대장균군이 g당 수준으로 다른 시료에 비해초기 미생물 개체수가 높았던 당근즙의 경우 저장 5일 이후일반세균수가 g당 IxlO5, 대장균군이 g당 lxl02 수준을넘어섰으며, 베타 카로틴 함량이 20% 이상 감소되었을뿐만 아니라 관능적인 품질 또한 급격히 떨어지는 것으로나타나 300±10 MPa 압력처리에 의한 품질 안전성 확보가어려울 것으로 예측되었다. 이와 달리 압력 처리전 시료의초기 미생물 개체수가g당 lxl02~103, 대장균군이 g당 1x100-101 수준의 시금치즙은 저장 후 10일전까지 일반세균수는 g 당 1X10, 이하, 대장균군은 g 당 1X102 이하로유지되며 관능적인 품질 저하 또한 거의 없는 것으로 나타나 300+10 Mpa 압력처리에 의한 품질 안정성 확보 및유통기간 연장 또한 가능한 것으로 예측되었다. 또한 압력처리전 초기 일반 세균수와 바실러스 세레우스가 각각 g당 IxlO2 이하, 1x10* 이하이며 대장균군이 검출되지 않은퓨레 타입의 과일시료의 경우 채소 시료보다 낮은 압력 (270+10 N@a)에서 처리하였음에도 불구하고, 저장 15 일 경과 후에도 미생물 개체수 제어, 비타민 함량 유지와관능적 품질 변화도 거의 없는 것으로 나타나 270+10 MPa 압력처리에 의한 품질 안정성 확보는 물론 현재보다 2~3배 유통기간 연장 또한 가능한 것으로 예측되었다.
- 3에 야채시료 중 당근즙의 베타 카로틴 함량의 저장 기간별 측정한 결과를 나타내었다. 저장 5일째 시료 측정 시무 처리 군과 압력처리군 각각 베타카로틴 함량이 40%, 20% 감소된 것으로 나타나 압력처리가 베타 카로틴 함량유지에 영향을 주는 것으로 나타났으나, 저장 5일 이후에는 무처리군과 압력처리군 모두 급속도로 베타 카로틴 함량이 감소되어 압력 처리에 따른 베타카로틴 함량 유지에 따른 품질 안정성 확보는 어려울 것으로 예측되었다.
- 1에 나타내었다. 착즙한 채소시료(당근과 시금치) 모두 대장균은 음성으로 시료 제작시 외부환경적 요인에 의한 대장균 오염은 없었음을 알 수 있었다. 반면 압력처리전 일반 세균수가 g당 lxl04~105, 대장균군이 g당 IxlglO2 수준으로 초기 미생물 개체수가 다른 시료에 비해 높았던 당근즙은 300+10 MPa 압력처리에 의해 일반세균과 대장균군 모두 g당 IxlO2 수준의 개체수 감소 경향을 보였으나, 시간이 경과함에 따른 개체수 증가율이 무처리군과의 유의차가 거의 없었음을 알 수 있었다.
- 4에 착즙한 채소시료와 퓨레 타입의 과일 시료의 저장 기간에 따른 관능적 특성 변화를 측정한 결과를 나타내었다. 채소시료는 전반적으로 저장일수가 경과됨에 따라 관능적인 품질 저하가 급격히 떨어졌으며, 특히 당근즙의 경우 무처리군과 압력처리군 모두 저장 후 5일 경과 후색을 제외한 이취, 맛, 기호도 모두 최저 수준을 나타냈었다. 시금치즙의 경우, 시금치 본연의 쓴맛과 고유의 이취가다소 자극적인 면이 있어 당일 제조한 시료에서도 색을 제외한 이취, 맛, 기호도에서 다소 낮은 점수를 나타내었으나 무처리군과 달리 압력처리군은 저장 일수에 따른 관능평가 점수는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
후속연구
- 비가열 신선 과채음료 중 대표적인 6종에 대한 본 연구 결과를통해, 미생물 개체수가 적정수준으로 유지 관리 되는 엄선된 원료 이용 및 온도와 구역관리가 행하여지는 청정한생산현장에서 제조되는 비가열 신선 과채음료와 같은 신선식품군에 있어서 미생물 및 효소활성에 따른 근본적인 품질변화를 최소화 할 수 있는 수단으로서 400 MPa 이하의범용형 압력 시스템 도입 및 적용 가능성을 보았으며, 향후좀 더 다양한 신선식품군에 대한 품질 안전성 확보를 위한폭넓은 적용 가능성 검토가 필요할 것으로 사료된다
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