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문제 정의
- 이것은 김치 숙성과정에서 나타나는 유기산들이 탄산칼슘으로 구성된 항산화제와의 반응으로 중화시키는 효과가 있는 것으로 보며 또한 다공성으로 구성된 비드 형태의 물리적 특성으로 산패도를 낮추는 것으로 예상되었다. 그래서 앞으로 식품 산업에 다양하게 활용할 수 있도록 세부적인 연구를 추진하여 가까운 시일 내에 보고하고자 한다.
- 본 연구에서는 굴 패각류를 가공, 분말로 제조한 후 무기 항균제의 담체로 이용하고 여기에 이론상 금속으로 은을 결합시켜 항균제로서의 개발 하고자하여 무기 항균제의 균 증식 억제력을 조사하고 동시에 이들의 항균제의 살균력을 조사 하였다[13,14,15]. 그래서 유무기 천연항균 소재를 제조하여 식품 산화과정에 넣고 식품의 숙성 중 품질변화에 관한 영향을 조사하여 산화 속도를 조절할 수 있는 방법을 제시하고자 본 실험을 실시하였다.
- 일반적으로 천연 고분자 결합 비는 상 분리 거동이나 화합물의 물리, 화학적 성질에 가장 크게 영향을 준다. 따라서 본 실험에서는 형태학적 상 분리(Microphase separation) 거동 및 단면형태를 중심으로 고찰하였다. 그림 11에서 알 수 있듯이 파단면을 육안으로 관찰하였을 때 해조펄프와 Cl-전분 사이에 상분리가 일어나지 않는 것으로 보이며, 이러한 결과로 미루어 보아 분자 간 수소결합에 의한 상호작용으로 결합성이 비교적 우수한 것으로 생각되어 진다.
- 여기에서 골격구속 이온과의 이온교환이 가능하다[11,12]. 본 연구에서는 굴 패각류를 가공, 분말로 제조한 후 무기 항균제의 담체로 이용하고 여기에 이론상 금속으로 은을 결합시켜 항균제로서의 개발 하고자하여 무기 항균제의 균 증식 억제력을 조사하고 동시에 이들의 항균제의 살균력을 조사 하였다[13,14,15]. 그래서 유무기 천연항균 소재를 제조하여 식품 산화과정에 넣고 식품의 숙성 중 품질변화에 관한 영향을 조사하여 산화 속도를 조절할 수 있는 방법을 제시하고자 본 실험을 실시하였다.
제안 방법
- 2) 김치에 항산화제 추출액을 부피 비로 3% 첨가하여 경과일에 따른 pH변화를 조사하여 산패도 유무를 확인하여 표 3과 같은 결과를 얻었다. 따라서 항산화제로 제조한 Ag-Oyster shell[C-b] 의 형태별로 둥근 볼형, 사각형 그리고 평판형인 항산화제를 이용하여 김치를 담근 후에 김치 도가니에 김치를 넣을 때 즉, Ag-Oyster shell[C-b] 항산화제를 김치 사이에 넣어둠으로써 김치의 산패도를 크게 저하시켜 신선도를 더 크게 유지시켜 20일 후에도 식용으로 사용할 수 있는 산도가 크게 저하되지 않았다.
- MIC 결과를 토대로 하여 Ag-oyster shell을 함유한 각 화합물이 1500ppm의 농도로 첨가된 100 ml의 배지에 2차 계대 배양하여 준비된 균액을 접종하여 초기 균수를 106∼107/ml로 조절하여 36℃의 진탕 배양 조에서 배양하면서 일정 시간 간격으로 그 배양액을 채취하여 생균수를 계산하였다.
- 즉, Ag-Oyster shell을 함유한 각 화합물이 200∼3500ppm의 농도로 첨가된 20 ml의 배지에 미리 2차 계대 배양하여 준비된 균액 1 ml을 첨가하여 36℃의 진탕 배양 조에서 24시간 배양한 후 육안으로 그 증식 여부를 판별하여 최소 증식저지 농도(Minimum inhibitory concentration : MIC)를 구하였다. 각 농도에서의 실험은 triplicate로 행하였다.
- 2 L 비커에 시료 무기항균제 굴 패각 분말 50 g를 넣은 다음 산과 알칼리로 유리시킨 다음 증류수 200 ml에 현탁시켜 slurry 상태로 하였다. 그리고 60℃에서 20분 동안 저어준 다음, pH를 6.5정도로 조절하고, 여기에 AgNO3 10 g를 증류수 50 ml에 녹인 용액을 잘 저어주면서약 10분간 소량씩 첨가시켜 최종 Ag의 농도는 0.01 M로 조절하였다. 그리고 항산화 보조제인 hexandioic acid를 첨가하였다.
- R급 시약을 각각 사용하였다. 그리고 IR 스펙트럼은 Bruker IFS 66 FT-IR 분광계를 사용하여 얻었으며, 표면구조는 Hitachi X-650의 Scanning electron microscope를 사용하여 확인하였다. 열중량 분석기(TGA)는 Mettler TG 50을 이용하였으며 Scanning the temperature linearly는 10 C/min로서 30 ℃∼450 ℃에서 질소기류 하에서 100 ml/min 속도로 측정하였다.
- 5정도로 조절한 용액에 약 3 g의 굴 패각 분말을 추가로 넣고 혼합한 후 DMAc와 에탄올(1:1 v/v)용매 하에서 약 2시간 동안 잘 저어준 용액을 앞에서 제조한 혼합물에 넣은 다음 4시간동안 저어주었다. 그리고 비드 제조기를 이용 하여 형태 및 크기에 따른 비드를 제조하여 10% NaOH(aq)를 이용하여 중화시키고 이어서 300 ml EtOH을 넣은 다음 생성된 결정 화합물을 거르고 증류수로 24 시간 동안 투석을 실시하였다. 그리고 회수한 화합물을 냉동 건조기에서 건조하여 최종 생성물을 얻었다.
- 그리고 비드 제조기를 이용 하여 형태 및 크기에 따른 비드를 제조하여 10% NaOH(aq)를 이용하여 중화시키고 이어서 300 ml EtOH을 넣은 다음 생성된 결정 화합물을 거르고 증류수로 24 시간 동안 투석을 실시하였다. 그리고 회수한 화합물을 냉동 건조기에서 건조하여 최종 생성물을 얻었다.
- 김치의 변성 미생물 확인을 동정하기 위해서 별도로 발효 후 잔류 패각류 성분을 80℃ 물에 3분간 중탕한 추출물(B), 60% 메탄올로 추출한후 감압 증류한 추출물을 100배 희석한 물질 (C)을 이용하여 Ag-Oyster shell[C-b] 성분 추출물에 대한 주요 항산화 효과를 검정하기 위해 다음과 같은 결과를 도출하였다.
- 열중량 분석기(TGA)는 Mettler TG 50을 이용하였으며 Scanning the temperature linearly는 10 C/min로서 30 ℃∼450 ℃에서 질소기류 하에서 100 ml/min 속도로 측정하였다.
- 즉, Ag-Oyster shell을 함유한 각 화합물이 200∼3500ppm의 농도로 첨가된 20 ml의 배지에 미리 2차 계대 배양하여 준비된 균액 1 ml을 첨가하여 36℃의 진탕 배양 조에서 24시간 배양한 후 육안으로 그 증식 여부를 판별하여 최소 증식저지 농도(Minimum inhibitory concentration : MIC)를 구하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 균주의 2차 계대 배양된 대수기의 균액을 사용하였다. 배지는 영양배지를 사용하였고, V. parahaemolyticus는 2%의 NaCl이 첨가된 영양 배지를 사용하였다.
- 본 실험에서 사용된 굴 패각 (oyster shell) 8.5 kg을 전남 목포 북항에서 구입하여 분쇄하여 사용하였으며, 그리고 해조펄프는 (유)오비티 사에서 구입하여 사용하였다. 그리고 시약 및 용매는 덕산 사 제품을 정제하여 사용하였으며, 합성에 사용된 시약은 일본 Yakuri pure chemical Co와 일본 Kanto chemical Co.
- 을 선정하여 실험하였다. 실험에 사용된 균주의 2차 계대 배양된 대수기의 균액을 사용하였다. 배지는 영양배지를 사용하였고, V.
- 그리고 시약 및 용매는 덕산 사 제품을 정제하여 사용하였으며, 합성에 사용된 시약은 일본 Yakuri pure chemical Co와 일본 Kanto chemical Co.의 G. R급 시약 그리고 미국 Aldrich사의 G. R급 시약을 각각 사용하였다. 그리고 IR 스펙트럼은 Bruker IFS 66 FT-IR 분광계를 사용하여 얻었으며, 표면구조는 Hitachi X-650의 Scanning electron microscope를 사용하여 확인하였다.
데이터처리
- MIC 결과를 토대로 하여 Ag-oyster shell을 함유한 각 화합물이 1500ppm의 농도로 첨가된 100 ml의 배지에 2차 계대 배양하여 준비된 균액을 접종하여 초기 균수를 106∼107/ml로 조절하여 36℃의 진탕 배양 조에서 배양하면서 일정 시간 간격으로 그 배양액을 채취하여 생균수를 계산하였다. 결과는 반 대수 값으로 처리하여 최소자승법으로 직선 식을 구하여 초기 살균 속도로 나타내었다.
이론/모형
- Joo 등의 방법[15]를 이용하여 다음과 같은 항균시험을 실시하였다. 즉, Ag-Oyster shell을 함유한 각 화합물이 200∼3500ppm의 농도로 첨가된 20 ml의 배지에 미리 2차 계대 배양하여 준비된 균액 1 ml을 첨가하여 36℃의 진탕 배양 조에서 24시간 배양한 후 육안으로 그 증식 여부를 판별하여 최소 증식저지 농도(Minimum inhibitory concentration : MIC)를 구하였다.
- 해조펄프와의 합성방법은 저자가 기 보고한 방법[16]을 이용하였다. 즉 3구 250 ml 플라스크에 Cl-starch 5 g를 5% LiCl/DMAc 용액에 녹인 다음 약 10분 동안 천천히 넣어 주었다.
성능/효과
- 1) 산도에 대한 최적 억제 농도 실험 결과, 항산화 효능이 우수한 Ag-Oyster shell[C-b] 일정온도에서 추출물을 농도별로 (0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%)로 대상 시료에 첨가시켜 실험을 실시하여 최저 농도에서도 변성이 일어나지 않았으며 pH의 변화에 따른 산패도의 증식 억제 효과가 나타났다.
- 1) 해조펄프와 전분과의 결합물질에 은이 결합된 굴 패각을 혼합하여 형태별 비드 제조하였는데, 최적 굴 패각 함량은 Ag+는 2%였다. 특히 제조과정에서 다공성 형성으로 구성된 비드 제는 김치적용 항산화 효과가 비 다공성 비드제 보다는 시간 변화에 따른 산성화를 억제시켜 항산화 효과가 뛰어난 것으로 나타났다.
- 2) Ag-굴 패각을 개발하여 비드 화 함으로서 발효액 산패도에서 발생되는 요인을 제거하거나 화학적 반응으로 인해 김치의 숙성에 따른 숙성속도 즉 산도 속도를 저해하는 것으로 나타났다.
- 3) 식품공전에 의하면 비 가열 식품의 부패기준은 106이며, 김치의 유통기한은 약 7일이다. 위와 같은 결과로부터 Ag-Oyster shell[C-b]바이오메스는 식품 저장에 좋은 첨가제로 활용이 기대된다.
- 3) 식품공전에 의하면 비 가열 식품의 부패기준은 106이며, 대체로 유통기한은 5일이다. 위와 같은 결과로부터 항산화성 분리 액은 정제 과정을 거쳐 항균제와 식품 저장에 좋은 첨가제로 활용이 기대된다.
- 4) 김치의 산패도 변화를 확인하기위해서 실온에서 항산화제를 첨가하지 않은 일반김치는약 2주 반 정도 경과 했을 때 pH는 급격히 떨어져 신맛을 나타내었으며, 반면에 정제된 해조 펄프 및 굴 패각으로 제조한 직경 4 Cm의 볼 형태인 항산화제를 김치가 들어있는 20 L 부피를 갖는 통에 약 15∼20개를 첨가 시 약 5주까지는 비교적 느리게 pH가 낮아짐을 확인하였다. 이것은 김치 숙성과정에서 나타나는 유기산들이 탄산칼슘으로 구성된 항산화제와의 반응으로 중화시키는 효과가 있는 것으로 보며 또한 다공성으로 구성된 비드 형태의 물리적 특성으로 산패도를 낮추는 것으로 예상되었다.
- 그림 8에서 나타난 IR 스펙트럼에서 a=전분, b=해조펄프, c= 결합된 화합물로서 분자간 가교결합으로 새로 생성된 CH2기와 C-O기의 중첩으로 1200∼1400Cm-1에 a, b의 피크에 비해서 보다 강한 신축진동과 굽힘 진동에 따른 새로운 스펙트럼이 나타난 것으로 판단되었다. 그리고 그림 9에서 TGA 와 DSC curves 는 N2와 air하에서 주로 약 300℃에서 거의 유사한 것으로 나타났으며 비드 제조시 용해도, 생물학적 분해도가 크게 개선한 것으로 나타났다. 따라서 김치 식품의 경우 시간 경과에 따른 산성화에 항산화제 등으로 활용할 수 있을 것으로 예상된다.
- 특히 해조류 성분이 갖는 펄프를 전분에 결합하여 흡수 기능성을 향상시키고 또한 은 치환 패각의 분말을 이용하여 복합적인 다공성 비드를 제조함으로써 항균효과를 향상시켜 식품에 물리․화학적 성질을 변화시켜 항산화 효과를 높일 수 있다고 본다. 따라서 본 연구에서는 해조펄프 및 전분과의 결합으로 가교시키는 비드제조 방법은 비드 형태에 따른 지지체로의 견고성은 구조특성 및 기타 물리적 특성으로 확인할 수 있었다.
- 해조펄프와의 염소 치환 전분 결합 화합물은 물리적 강도가 우수하여 첨가제 결합으로 제조한 비드제조의 활용 가능성이 높다고 본다. 또한 결합 조직력이 우수하여 280℃에서 천천히 분해하는 것으로 나타나 열적 저항성이 우수할 것으로 보며, 해조 펄프 적용으로 견고성이 증가되고 흡착효능이 높은 것으로 본다. 그리고 Cl-starch : pulp =5: 3(mole ratio), 온도는 60℃에서 수행하였다.
- 본 실험에서는 S. aureus 가 820ppm, M. luteus는 300ppm, E. aerogenes는 900ppm, P. aeruginosa는 750pm, S. faecalis는 810ppm, E. coli는 810ppm, S. typhimurium는 820ppm , B. subtilis는 900ppm으로 나타났다. 이것은 세균류 세포벽의 차이에 따른 은의 흡착과 비드 화합물중 항균제 추출농도에 따라서 차이가 나타난 것으로 예측할 수 있다.
- 위와 같은 결과로부터 Ag-Oyster shell[C-b]바이오메스는 식품 저장에 좋은 첨가제로 활용이 기대된다. 실제 김치, 액젓 등의 산패도에 따른 항균 효능을 갖기 위해 현재 화학 합성물질을 사용하고 있는데 앞으로 산패도에 대한 균의 생육억제 능력이 뛰어나며, 식품 함량기준에 적합한 항균 천연 패각 추출액과 본 연구에서 제조한 Ag-Oyster shell[C-b]와 같은 바이오메스 항산화 부품제와 대체가 가능 즉 김치 제조시 사이사이에다 넣어둠으로써 김치의 산패도에 중요한 촉매제로 작용하고 있는 Ni, Zn, Cu 등의 이온들을 Ag-Oyster shell[C-b]바이오메스가 킬레이트화 하여 흡착하거나 결합하는 작용을 하고 또한 항균활성을 나타내어 산패도 억제 효능을 나타냈다. 따라서 앞으로 이를 식품보관용으로 적용하면 안정성 및 저장성이 크게 효능이 향상될 것으로 본다.
- 1) 해조펄프와 전분과의 결합물질에 은이 결합된 굴 패각을 혼합하여 형태별 비드 제조하였는데, 최적 굴 패각 함량은 Ag+는 2%였다. 특히 제조과정에서 다공성 형성으로 구성된 비드 제는 김치적용 항산화 효과가 비 다공성 비드제 보다는 시간 변화에 따른 산성화를 억제시켜 항산화 효과가 뛰어난 것으로 나타났다. 이것은 다공성에 산성물질의 약산과 약염기의 중화반응과 산패도를 촉진하는 유리 금속이온의 킬레이트화를 효율적으로 촉진하여 식품 안정화를 나타낸 것으로 본다.
후속연구
- 39%)을 지니고 있어 다양한 염기와 여러 종류의 미량원소는 유용한 성분으로 긍정적인 평가[2]와 함께 다양한 재활용 가능성을 가지고 있는 것으로 평가된다.[3,4] 그래서 본 과제 연구자들은 식품에 적용하여 항산화 효능 물질개발을 연구 수행해오면서 패류 추출 공정에 따른 응용가공항균, 항산화제 개발을 시도해왔으며, 식품으로서 제일 문제시되고 해결해야 할 항산화방지제 개발은 보다 효율적으로 개량된 기능성 시제품을 얻을 수 있게 된다면 김치나 기타 음식물산업인 식품가공 산업에 새로운 장을 열게 될 획기적 신상품으로 부상할 것으로 예상된다. 이러한 결과는 어패류양식 어민들의 지속적인 생산량 증가 및 해양 오염해결 및 패각류 가공 산업에 종사하는 인적 수요를 마련하게 되며 어촌의 소득증대에도 기여하게 될 것이다.
- 또한 상승 제는 항산화제의 유리기로부터 재생되어 산화시 발생되는 과산화물 분해의 억제 등 2차 산화 생성물의 생성을 억제한다. 그래서 이러한 항산화에 대한 이론을 수산분야 폐자원 재활용에 적용하여 응용할 수 있는 연구의 필요성이 있다고 본다.
- 실제 김치, 액젓 등의 산패도에 따른 항균 효능을 갖기 위해 현재 화학 합성물질을 사용하고 있는데 앞으로 산패도에 대한 균의 생육억제 능력이 뛰어나며, 식품 함량기준에 적합한 항균 천연 패각 추출액과 본 연구에서 제조한 Ag-Oyster shell[C-b]와 같은 바이오메스 항산화 부품제와 대체가 가능 즉 김치 제조시 사이사이에다 넣어둠으로써 김치의 산패도에 중요한 촉매제로 작용하고 있는 Ni, Zn, Cu 등의 이온들을 Ag-Oyster shell[C-b]바이오메스가 킬레이트화 하여 흡착하거나 결합하는 작용을 하고 또한 항균활성을 나타내어 산패도 억제 효능을 나타냈다. 따라서 앞으로 이를 식품보관용으로 적용하면 안정성 및 저장성이 크게 효능이 향상될 것으로 본다.
- 위와 같은 결과로부터 항산화성 분리 액은 정제 과정을 거쳐 항균제와 식품 저장에 좋은 첨가제로 활용이 기대된다. 실제 액젓이나 발효액 등의 항균 효능을 갖기 위해 화학 합성물질을 사용하고 있는데 앞으로 산패도에 대한 균의 생육억제 능력이 뛰어나며, 식품 함량기준에 적합한 항균천연 굴 패각 항산화 부품 제를 식품 보관용으로 적용하면 안정성 및 저장성이 향상될 것으로 본다.
- 3) 식품공전에 의하면 비 가열 식품의 부패기준은 106이며, 대체로 유통기한은 5일이다. 위와 같은 결과로부터 항산화성 분리 액은 정제 과정을 거쳐 항균제와 식품 저장에 좋은 첨가제로 활용이 기대된다. 실제 액젓이나 발효액 등의 항균 효능을 갖기 위해 화학 합성물질을 사용하고 있는데 앞으로 산패도에 대한 균의 생육억제 능력이 뛰어나며, 식품 함량기준에 적합한 항균천연 굴 패각 항산화 부품 제를 식품 보관용으로 적용하면 안정성 및 저장성이 향상될 것으로 본다.
- [3,4] 그래서 본 과제 연구자들은 식품에 적용하여 항산화 효능 물질개발을 연구 수행해오면서 패류 추출 공정에 따른 응용가공항균, 항산화제 개발을 시도해왔으며, 식품으로서 제일 문제시되고 해결해야 할 항산화방지제 개발은 보다 효율적으로 개량된 기능성 시제품을 얻을 수 있게 된다면 김치나 기타 음식물산업인 식품가공 산업에 새로운 장을 열게 될 획기적 신상품으로 부상할 것으로 예상된다. 이러한 결과는 어패류양식 어민들의 지속적인 생산량 증가 및 해양 오염해결 및 패각류 가공 산업에 종사하는 인적 수요를 마련하게 되며 어촌의 소득증대에도 기여하게 될 것이다.
- 4) Ag-Oyster shell[C-b] 항산화제를 합성하는 과정에서 화합물들의 특성을 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 해조펄프와의 염소 치환 전분 결합 화합물은 물리적 강도가 우수하여 첨가제 결합으로 제조한 비드제조의 활용 가능성이 높다고 본다. 또한 결합 조직력이 우수하여 280℃에서 천천히 분해하는 것으로 나타나 열적 저항성이 우수할 것으로 보며, 해조 펄프 적용으로 견고성이 증가되고 흡착효능이 높은 것으로 본다.
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