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문제 정의
- 따라서 이 연구는 국내에서 유통되는 신선편이 연근의 갈변도를 분석하는 방법으로써 이미지 분석법의 가능성에 대해서 연구하고, 관능평가와의 상관관계 분석을 통해 이 방법의 신뢰성에 대해서 확인 해 보고자 하였다.
가설 설정
- 2)Means±SD (n=3) with different letters are significantly different at 5% level.
제안 방법
- 0)를 가하여 균질화한 후 원심분리(15,000×g, 4℃, 20분)해서 얻은 상등액을 조효소액으로 사용하였다. Sodium phosphate buffer(50 mM)에 20 mM의 catechol을 녹인 것을 기질로 하여, 추출한 조효소액 0.2 mL에 기질 2.8 mL을 넣어 혼합한 즉시 spectrophotometer(Evolution 201, Thermo Fisher Scientific Inc, Madison, WI, USA)로 410 nm에서 3분간 흡광도의 변화를 측정하였다. PPO 활성은 1분당 흡광도가 0.
- 2, Mathworks, USA)를 이용해서 갈변도를 분석하였다. 갈변도는 RGB, CIE L*a*b*, HSV의 3가지 컬러모델을 이용하였고, R(red), G(green), B(blue), L*(lightness), a*(redness), b*(yellowness)의 6가지 값과 HSV 컬러 모델을 이용한 갈변면적의 분석을 실시하였다.
- 관능 평가는 갈변에 대해서 잘 훈련된 7명의 패널을 선발하여 갈변도를 기준으로 품질 변화에 대해서 7점법(1점: 매우 나쁨, 7점: 매우 좋음)으로 평가하였다. 관능 평가의 결과는 이미지 분석 및 Polyphenol Oxidase(PPO) 활성 분석 결과와의 상관관계 분석을 위한 기초 자료로 사용하였다.
- 사진은 디지털 카메라(NEX-5N, Sony, Tokyo, Japan)를 무광의 검은색 배경에서 30 cm 간격을 두고 촬영하였다. 그림자를 최대한 없애기 위해서 27 W의 형광등을 동서남북 방향에 설치하고, 무광의 검은색 천 위에 연근을 3조각씩 올려놓고 사진을 촬영하였다. 모든 작업은 실온의 암실에서 진행되었다.
- 1에 나타내었다. 대조구는 저장 3일째부터 갈변이 진행되기 시작하였는데 모든 저장 기간 동안 가장 낮은 점수를 받았고, CB 처리구의 경우에는 저장 마지막 날인 9일째까지 5점 이상의 점수를 유지하였다. 유기산과 블랜칭에 의한 갈변 저해 효과는 많은 논문에서 보고 된 바 있으며(20-23), 이번 실험에서도 그 효과를 확인할 수 있었다.
- 모양이 균일한 연근을 선별 후 표면의 흙을 수돗물로 제거하고 수작업으로 박피하였다. 박피한 연근을 1 cm 두께로 절단 후 Park 등(18)의 갈변 저해 방법을 변형하여 처리하였다.
- 모양이 균일한 연근을 선별 후 표면의 흙을 수돗물로 제거하고 수작업으로 박피하였다. 박피한 연근을 1 cm 두께로 절단 후 Park 등(18)의 갈변 저해 방법을 변형하여 처리하였다. 아무런 처리를 하지 않은 것을 대조구로 하고(Cont), 실험구는 50℃에서 5분간 증류수(DB), 1% ascorbic acid(AB), 1% citric acid(CB)로 블랜칭 처리를 하였다.
- 사진은 디지털 카메라(NEX-5N, Sony, Tokyo, Japan)를 무광의 검은색 배경에서 30 cm 간격을 두고 촬영하였다. 그림자를 최대한 없애기 위해서 27 W의 형광등을 동서남북 방향에 설치하고, 무광의 검은색 천 위에 연근을 3조각씩 올려놓고 사진을 촬영하였다.
- 신선 절단 처리 후 물기를 키친 타올로 제거하고 0.04 mm 두께의 polyethylene bag(25 cm×30 cm)에 4조각씩 넣고 열 접합 포장 후 4℃에서 9일 동안 저장하면서 3일 간격으로 분석하였다.
- 박피한 연근을 1 cm 두께로 절단 후 Park 등(18)의 갈변 저해 방법을 변형하여 처리하였다. 아무런 처리를 하지 않은 것을 대조구로 하고(Cont), 실험구는 50℃에서 5분간 증류수(DB), 1% ascorbic acid(AB), 1% citric acid(CB)로 블랜칭 처리를 하였다. 신선 절단 처리 후 물기를 키친 타올로 제거하고 0.
- 이미지 분석은 RGB, L*a*b*, HSV 3가지의 컬러 모델을 이용하여 7가지 색 지표를 대상으로 분석하였다. 우선 RGB 와 L*a*b* 컬러 모델을 이용한 색의 변화를 Table 1과 2에 나타내었다.
- 획득한 사진 파일을 JPEG format(600×40 pixels)으로 저장 후 MATLAB image processing toolbox(8.2, Mathworks, USA)를 이용해서 갈변도를 분석하였다.
대상 데이터
- 관능 평가는 갈변에 대해서 잘 훈련된 7명의 패널을 선발하여 갈변도를 기준으로 품질 변화에 대해서 7점법(1점: 매우 나쁨, 7점: 매우 좋음)으로 평가하였다. 관능 평가의 결과는 이미지 분석 및 Polyphenol Oxidase(PPO) 활성 분석 결과와의 상관관계 분석을 위한 기초 자료로 사용하였다.
- 실험에 사용된 연근은 경상북도의 한 농가에서 2013년에 수확된 것을 구입하여 즉시 실험에 이용하였다.
데이터처리
- 관능평가의 결과와 이미지 분석 및 PPO 활성 분석 결과와의 상관관계 분석은 SPSS software(19.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)의 pearson test를 이용하여 분석하였다.
- 모든 실험 결과는 3 반복 후 그 결과 값을 SAS(Statistical Analysis System, SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 분산분석과 Duncan's multiple range test(p<0.05)를 실시하였다.
성능/효과
- 우선 RGB 컬러의 경우에는 저장기간이 지남에 따라서 R, G, B 값이 모두 감소하고, L*a*b* 컬러 모델에서는 L* 값은 감소하고, a* , b* 값은 증가하는 경향을 보였다. 6가지 색 지표에서 대조구의 값이 가장 큰 폭으로 변하였고, AB와 CB 처리구의 경우 가장 적은 변화를 보였다. 모든데이터에서 증가 또는 감소의 일관성 있는 경향성을 확인하였기 때문에 색 변화가 크다는 것은 갈변이 많이 진행되었음을 의미하고, 관능 평가와 같이 대조구의 갈변 진행 속도가 가장 빠른 것을 확인하였다.
- 갈변이 진행되면서 절단면의 색이 전체적으로 어두워지는 현상을 보이기 때문에 신선편이 식품의 갈변도 분석에서 L* 값은 갈변을 대표 할 수 있는 분석 결과로볼 수 있다. 따라서 관능평가와 이미지분석을 통한 L* 값의 상관관계가 가장 높은 것으로 보아 이미지 분석은 신선편이 연근의 갈변도 분석을 위한 방법이 될 수 있을 것으로 사료된다. 그리고 L* a*b* 컬러 모델보다 RGB 컬러 모델을 이용한 색 변화의 분석이 평균적으로 상관관계가 높은 것으로 나타났기 때문에, 추후 연구에서는 RGB 방식의 색 지표를 이용한 분석법에 대해서 보다 다양한 시료를 대상으로 깊은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 4에 나타내었다. 모든 실험 결과는 관능평가와의 상관관계가 0.84 이상의 높은 수준을 보였으며, 특히 L* 값의 변화는 0.93 수준으로 가장 높은 상관관계를 보였다. 갈변이 진행되면서 절단면의 색이 전체적으로 어두워지는 현상을 보이기 때문에 신선편이 식품의 갈변도 분석에서 L* 값은 갈변을 대표 할 수 있는 분석 결과로볼 수 있다.
- 6가지 색 지표에서 대조구의 값이 가장 큰 폭으로 변하였고, AB와 CB 처리구의 경우 가장 적은 변화를 보였다. 모든데이터에서 증가 또는 감소의 일관성 있는 경향성을 확인하였기 때문에 색 변화가 크다는 것은 갈변이 많이 진행되었음을 의미하고, 관능 평가와 같이 대조구의 갈변 진행 속도가 가장 빠른 것을 확인하였다.
- 우선 RGB 와 L*a*b* 컬러 모델을 이용한 색의 변화를 Table 1과 2에 나타내었다. 우선 RGB 컬러의 경우에는 저장기간이 지남에 따라서 R, G, B 값이 모두 감소하고, L*a*b* 컬러 모델에서는 L* 값은 감소하고, a* , b* 값은 증가하는 경향을 보였다. 6가지 색 지표에서 대조구의 값이 가장 큰 폭으로 변하였고, AB와 CB 처리구의 경우 가장 적은 변화를 보였다.
- 저장 3일째부터 대조구에서 유의적으로 높은 수준의 갈변 면적을 확인 하였으며(23%), AB와 CB구의 경우는 모든 저장 기간 동안 가장 낮은 수준의 갈면 면적이 분석되었다. 이것 또한 유기산과 블랜칭 병용 처리구에서 갈변이 가장 억제되었음을 나타내며, 관능 평가와 유사한 결과를 확인 할 수 있었다.
- 3에 나타내었다. 저장 3일째까지는 큰 차이를 보이지 않다가 저장 6일째부터 AB와 CB 처리구에서 유의적으로 낮은 PPO 활성을 보였으며, 저장 9일째는 CB 처리구(155 U), AB 처리구(178 U), DB 처리구(216 U), 대조구(225 U) 순으로 활성이 낮은 것을 확인하였다. 이는 유기산과 블랜칭의 병용 처리에 의해서 갈변 관련 효소의 활성이 억제되었음을 의미하고 Table 1, 2와 Fig.
- 신선편이 연근에서의 갈변 현상은 갈색이 점점 짙고 넓어지는 현상이며 이러한 갈색의 채도를 일정한 기준으로 갈변이 진행된 부분과 진행되지 않은 부분으로 나눔으로써 갈변 면적을 계산 할 수 있다. 저장 3일째부터 대조구에서 유의적으로 높은 수준의 갈변 면적을 확인 하였으며(23%), AB와 CB구의 경우는 모든 저장 기간 동안 가장 낮은 수준의 갈면 면적이 분석되었다. 이것 또한 유기산과 블랜칭 병용 처리구에서 갈변이 가장 억제되었음을 나타내며, 관능 평가와 유사한 결과를 확인 할 수 있었다.
후속연구
- 따라서 관능평가와 이미지분석을 통한 L* 값의 상관관계가 가장 높은 것으로 보아 이미지 분석은 신선편이 연근의 갈변도 분석을 위한 방법이 될 수 있을 것으로 사료된다. 그리고 L* a*b* 컬러 모델보다 RGB 컬러 모델을 이용한 색 변화의 분석이 평균적으로 상관관계가 높은 것으로 나타났기 때문에, 추후 연구에서는 RGB 방식의 색 지표를 이용한 분석법에 대해서 보다 다양한 시료를 대상으로 깊은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- RGB 컬러 모델에서 저장 기간이 지남에 따라 G(green)값과 B(blue)값이 감소하는 것은 이를 뒷받침 하는 근거가 될 수 있다. 하지만 a*값이 증가하면서 R(red)값이 증가해야 하는데, 이번 연구에서는 R 값이 감소하는 것으로 확인되었으며, 위 2가지의 적색도의 값이 의미하는 바에 대해서는 조금 더 깊은 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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