UV-C 및 전자선 조사에 의한 막걸리의 품질변화를 측정하기 위하여 생막걸리를 UV-C 및 전자선 조사하고 $4^{\circ}C$에서 15일간 저장하여 이에 따른 품질 변화를 측정하였다. UV-C 및 전자선 조사에 의한 미생물 분석 결과, 전자선 조사가 UV-C 조사보다 막걸리 내 미생물을 제어하는 데 더 효과적인 기술로 확인되었다. UV-C 또는 전자선 및 저장기간에 따라 pH가 증가하는 경향을 보였다. 산도 측정 결과, 저장기간에 따라 UV-C 및 전자선 조사군이 대조군보다 산도가 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 명도의 경우 UV-C 및 전자선에 의해 그 값이 증가하는 경향을 보인 반면 저장기간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 적색도는 전자선 처리군이 다른 처리군에 비해 높은 값을 보였으며, 저장기간에 따른 변화는 일관적이게 나타나지 않았다. 황색도는 UV-C 및 전자선 조사에 따른 변화는 일관적이지 않았으나 저장기간에 따라 값이 증가하는 경향을 보였다. 환원당 함량 측정 결과 저장 초기 UV-C 및 전자선 조사에 의해 함량이 높았으나, 저장기간에 따라 대조군에 비해 빨리 감소하였다. 따라서, 전자선 조사가 UV-C 조사보다 막걸리 내 미생물을 효과적으로 제어할 수 있다고 판단된다. 그러나 막걸리에의 UV-C 또는 전자선 조사로 인해 발생되는 품질변화를 최소화하기 위한 방법 및 UV-C 또는 전자선 조사에 의한 화학적 특성 변화의 규명에 대한 지속적인 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.
UV-C 및 전자선 조사에 의한 막걸리의 품질변화를 측정하기 위하여 생막걸리를 UV-C 및 전자선 조사하고 $4^{\circ}C$에서 15일간 저장하여 이에 따른 품질 변화를 측정하였다. UV-C 및 전자선 조사에 의한 미생물 분석 결과, 전자선 조사가 UV-C 조사보다 막걸리 내 미생물을 제어하는 데 더 효과적인 기술로 확인되었다. UV-C 또는 전자선 및 저장기간에 따라 pH가 증가하는 경향을 보였다. 산도 측정 결과, 저장기간에 따라 UV-C 및 전자선 조사군이 대조군보다 산도가 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 명도의 경우 UV-C 및 전자선에 의해 그 값이 증가하는 경향을 보인 반면 저장기간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 적색도는 전자선 처리군이 다른 처리군에 비해 높은 값을 보였으며, 저장기간에 따른 변화는 일관적이게 나타나지 않았다. 황색도는 UV-C 및 전자선 조사에 따른 변화는 일관적이지 않았으나 저장기간에 따라 값이 증가하는 경향을 보였다. 환원당 함량 측정 결과 저장 초기 UV-C 및 전자선 조사에 의해 함량이 높았으나, 저장기간에 따라 대조군에 비해 빨리 감소하였다. 따라서, 전자선 조사가 UV-C 조사보다 막걸리 내 미생물을 효과적으로 제어할 수 있다고 판단된다. 그러나 막걸리에의 UV-C 또는 전자선 조사로 인해 발생되는 품질변화를 최소화하기 위한 방법 및 UV-C 또는 전자선 조사에 의한 화학적 특성 변화의 규명에 대한 지속적인 후속연구가 필요할 것으로 판단된다.
This study was conducted to evaluate the changes in the quality of rice wine (Makgeolli) treated with UV-C and electron beam (EB) irradiation during its storage at $4^{\circ}C$ for 15 days. The EB irradiation was found to be more effective than the UV-C irradiation for microbiological con...
This study was conducted to evaluate the changes in the quality of rice wine (Makgeolli) treated with UV-C and electron beam (EB) irradiation during its storage at $4^{\circ}C$ for 15 days. The EB irradiation was found to be more effective than the UV-C irradiation for microbiological control. The pH tended to be increased by UV-C, EB irradiation, and storage period. Acidity was significantly higher in rice wine treated with EB irradiation than those of control and UV-C irradiation during storage period. The $L^*$-value of the samples treated with UV-C and EB irradiation tended to be proportionately higher than that of the control, but this was not consistent during storage period. The $a^*$-value of the sample treated with EB was higher than that of the others, but this was not consistent during the storage period. The reducing sugar content was higher in the control at day 0, but it rapidly decreased compared with the control during the storage. The results indicate that EB irradiation was more effective than UV-C irradiation in controlling microorganisms of rice wine. However, a further study is needed to minimize the rice wine quality deterioration caused by UV-C or EB irradiation during storage.
This study was conducted to evaluate the changes in the quality of rice wine (Makgeolli) treated with UV-C and electron beam (EB) irradiation during its storage at $4^{\circ}C$ for 15 days. The EB irradiation was found to be more effective than the UV-C irradiation for microbiological control. The pH tended to be increased by UV-C, EB irradiation, and storage period. Acidity was significantly higher in rice wine treated with EB irradiation than those of control and UV-C irradiation during storage period. The $L^*$-value of the samples treated with UV-C and EB irradiation tended to be proportionately higher than that of the control, but this was not consistent during storage period. The $a^*$-value of the sample treated with EB was higher than that of the others, but this was not consistent during the storage period. The reducing sugar content was higher in the control at day 0, but it rapidly decreased compared with the control during the storage. The results indicate that EB irradiation was more effective than UV-C irradiation in controlling microorganisms of rice wine. However, a further study is needed to minimize the rice wine quality deterioration caused by UV-C or EB irradiation during storage.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 품질변화를 최소화 하면서 저장성이 증가된 막걸리의 제조 가능성을 확인하기 위한 기초연구의 일환으로 제조한 막걸리를 UV-C 및 전자선 조사한 후 저장기간에 따른 미생물학적 및 이화학적 변화를 측정하였다.
제안 방법
1). UV-C 강도는 UV light meter (YK-37UVSD, Lutron Electronic Co., Taipei, Taiwan)를 사용하여 3회 반복하여 측정하였으며 이때 사용된 UV-C 조사선량은 5.32, 10.64 및 15.96 kJ/m2이었고 조사시간은 10, 20 및 30분이었다.
UV-C 및 전자선 조사된 막걸리를 여과(Whatman No. 4)한 후 5 mL을 삼각플라스크에 취한 다음, 0.1% phenolphthalein (Daejung Chemicals & Metals Co., Siheung, Korea) 지시약을 2～3방울 떨어뜨렸다.
UV-C 및 전자선 조사한 막걸리는 4℃에서 0, 5, 10 및 15일 동안 저장하면서 실험을 진행하였다.
5 MeV, EB-Tech, Daejeon, Korea)를 이용하였다. 가속 전류 5 mA, 속도 10 m/min으로 하여 총 흡수선량은 0, 0.5, 1, 2 및 3 kGy로 각각의 선량률은 0, 0.6, 1.1, 2.2 및 3.3 kGy/s의 선량률로 조사하였다. 이때의 흡수선량은 cellulose triacetate (CTA) dosimeter로 확인하였다.
막걸리의 색도는 지름 50 mm의 투명 용기에 넣은 후 Color Differencemeter (Model CM-3500d, Minolta, Osaka, Japan)를 이용하여 측정하였다. 기계는 측정 전 표준흑판과 표준백판을 표준화한 후 사용하였으며 명도(L*, lightness), 적색도(a*, redness) 및 황색도(b*, yellowness)값으로 나타내었다. 측정된 값은 Spectra Magic Software (Minolta Cyber Chrom Inc.
시료 5 g에 멸균된 식염수(0.85%, NaCl) 45 mL을 첨가하여 Bag mixerⓇ (Model 400, Interscience, France)를 사용하여 120초 동안 혼합한 후 십진 희석법으로 희석한 희석액을 배지에 도말하였다. 본 실험에 사용한 배지는 일반 호기성 미생물은 total plate count agar (Difco, Laboratories, Sparks, MD, USA)를 사용하였고 효모는 멸균된 10% citric acid가 첨가된 YM agar (Difco)를 사용하였다.
전자선 조사는 electron-beam accelerator (model ELV-8, 2.5 MeV, EB-Tech, Daejeon, Korea)를 이용하였다. 가속 전류 5 mA, 속도 10 m/min으로 하여 총 흡수선량은 0, 0.
준비된 시료를 각각 20 g씩 취하여 멸균된 polyethylene bag (14 cm × 18 cm; Sunkyung Co., Seoul, Korea)에 넣은 다음 UV-C 조사를 실시하였다.
환원당은 dinitrosalicyclic acid (DNS)법(13)을 변형하여 측정하였다. 시료 2 mL을 test tube에 넣고 DNS reagent 2 mL을 혼합한 후 끓는 물에서 15분 동안 중탕 시켰다.
대상 데이터
UV-C 조사는 자체 제작된 UV chamber (70 cm × 25 cm × 22 cm)의 중앙에 grahm condenser (400 mm)를 위치시키고 253.7 nm 파장의 unfiltered germicidal emitting lamps (G20, Sankyo denki, hiraska, Japan)를 condenser로부터 약 10 cm 위치한 곳에 4개를 직렬로 설치하였으며 condenser에 진공펌프를 연결 하여 UV chamber를 통과시켜 사용하였다(Fig. 1).
85%, NaCl) 45 mL을 첨가하여 Bag mixerⓇ (Model 400, Interscience, France)를 사용하여 120초 동안 혼합한 후 십진 희석법으로 희석한 희석액을 배지에 도말하였다. 본 실험에 사용한 배지는 일반 호기성 미생물은 total plate count agar (Difco, Laboratories, Sparks, MD, USA)를 사용하였고 효모는 멸균된 10% citric acid가 첨가된 YM agar (Difco)를 사용하였다. 미생물의 증식은 표준한천배양방법으로 일반호기성미생물은 37℃에서 48시간, 효모는 25℃에서 5일간 배양한 후 30～300개의 집락을 형성한 배지만 계수하여 시료 1 g당 colony forming unit (CFU)로 나타내었다.
실험재료는 시판되고 있는 생막걸리(Sungkwang Co., Dangjin, Korea)와 대조군으로서 살균 탁주(Woorisool Co., Gapyung, Korea)를 구입하여 사용하였다.
데이터처리
본 시험에서 얻어진 결과는 SPSS 12.0(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) program을 사용하여 각 실험구간의 유의성을 검증한 후 Duncan's multiple range test에 의해 실험군간의 차이를 분석하였다.
성능/효과
UV-C 및 전자선 조사한 막걸리의 일반호기성미생물 및 효모 실험 결과를 Table 1 및 2에 제시하였다. 대조군의 경우 일반호기성미생물 및 효모가 각각 8.42 및 8.16 log CFU/g이 검출되었고, 대조군으로 사용한 살균막걸리는 5.79 및 5.29 log CFU/g이 검출되었으며 모든 처리군에서 저장기간에 따라 각각의 미생물의 수가 감소하였다. Mok 등(14) 및 Lim 등(3)의 연구결과에서도 저장기간이 증가함에 따라 막걸리의 미생물 수가 감소하여 본 결과와 동일한 결과를 나타내었으며 이는 저장기간 중에 유기산의 생성과 영양분의 저하로 세균의 성장에 영향을 끼쳤다고 판단되었다.
명도의 경우 살균막걸리가 다른 처리군에 비해 가장 낮게 측정되었다. 또한 UV-C 및 전자선 조사에 의해 그 값이 증가하는 경향을 보인 반면 저장기간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다(Table 5). 적색도의 경우(Table 6), 전자선 처리군이 다른 처리군에 비해 높은 값을 보였으며, 저장기간에 따른 변화는 일관적인 경향을 보이지는 않는 것으로 나타났다.
34 log CFU/g이 감소하였으며 조사시간이 증가할수록 미생물의 감소가 큰 것으로 나타났다. 또한 효모의 경우도 비슷한 양상을 보였으며 UV-C 조사군이 저장기간 동안 대조군보다 다소 낮은 균수를 보이는 것으로 나타났다. Lee 등(4)의 연구에서 허니컴 방식의 UV 살균기를 이용하여 탁주의 살균효과를 측정한 결과 곰팡이 및 일반호기성 미생물이 감소되었다고 발표한 것으로 볼 때, 본 처리 살균기와는 방식의 차이는 있지만 막걸리에 UV-C 처리 시 균수를 감소시킬 수 있는 것으로 판단되었다.
UV-C 및 전자선 조사에 따른 막걸리의 환원당 변화를 Table 8에 제시하였다. 모든 처리군에서 저장기간이 증가함에 따라 그 함량이 감소하는 경향을 보였다. 특히 저장 초기 UV-C 및 전자선 조사에 의해 환원당 함량이 높았으나, 저장 기간에 따른 변화에서는 대조군에 비해 빠르게 감소하는 경향을 보였다.
전자선 조사군의 경우, 조사선량이 증가할수록 급격히 균수가 감소하는 것으로 나타났으며 3 kGy 전자선 조사 시에는 미생물이 전혀 검출되지 않았으며 저장 10일 이후에는 2 kGy 이상에서 미생물이 검출되지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 볼 때 실험에 사용한 UV-C 조사보다 전자선 조사가 막걸리에 존재하는 미생물을 효과적으로 제어할 수 있는 것으로 확인되었다.
이상의 연구결과를 종합하여 볼 때, 전자선 조사가 UV-C 조사보다 막걸리 내 미생물을 효과적으로 제어할 수 있다고 판단된다. 하지만, 막걸리에의 전자선 또는 UV-C 조사로 인해 발생되는 품질변화를 최소화하기 위해 지속적인 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다.
막걸리에서 pH는 저장 중 발효 정도 및 미생물에 의한 오염 정도를 측정할 수 있는 지표가 되며, 막걸리 품질 변화에 중요한 영향 요인으로 품질 평가 시 반드시 측정되어야 할 실험항목이라 할 수 있다(15). 저장 0일차에서의 pH는 대조군은 3.48, UV-C 처리군은 3.42～3.50 이었으며 전자선 조사군은 3.55～3.72 정도로 UV-C 처리시간 및 전자선 조사선량이 증가할수록 소폭 증가하는 경향이었으나 대조군과 많은 차이를 보이지는 않는 것으로 판단되었다. 반면, 살균막걸리의 경우, pH는 4.
UV-C 및 전자선 조사에 따른 막걸리의 저장기간에 따른 산도변화를 Table 4에 제시하였다. 저장 초기에는 처리군에 따른 변화는 일관적이지 않았으나, 대조군은 저장기간에 따라 산도가 증가하여 저장 15일에 0.44%의 산도를 보였다. UV-C 처리군의 경우, 10분 처리 시에는 큰 변화를 보이지 않았고 20～30분 처리군의 경우 저장 15일차에서 0.
저장기간에 따른 변화에서는 모든 시료 처리군에서 저장 기간이 증가함에 따라 pH가 증가하는 경향을 보였는데 대조군 및 UV-C 처리군에 비하여 전자선 조사군의 pH 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. Lee 등(2)과 Lee 등(4)의 연구결과에 따르면 탁주의 저장기간이 증가함에 따라 pH가 증가한 다고 발표하였으며 이는 본 연구결과와 일치하는 경향을 보였다.
또한 UV-C 및 전자선 조사에 의해 그 값이 증가하는 경향을 보인 반면 저장기간이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다(Table 5). 적색도의 경우(Table 6), 전자선 처리군이 다른 처리군에 비해 높은 값을 보였으며, 저장기간에 따른 변화는 일관적인 경향을 보이지는 않는 것으로 나타났다. 황색도에서는 대조군의 경우, 초기에는 8.
40%로 산도가 증가하는 경향을 보였다. 전자선 조사 처리군의 경우, 저장기간 중 대조군 또는 UV-C 조사군에 비하여 산도변화가 빠르게 증가하는 것으로 나타났으며 조사선량에 따른 경향은 없는 것으로 나타났다.
전자선 조사군의 경우, 조사선량이 증가할수록 급격히 균수가 감소하는 것으로 나타났으며 3 kGy 전자선 조사 시에는 미생물이 전혀 검출되지 않았으며 저장 10일 이후에는 2 kGy 이상에서 미생물이 검출되지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 볼 때 실험에 사용한 UV-C 조사보다 전자선 조사가 막걸리에 존재하는 미생물을 효과적으로 제어할 수 있는 것으로 확인되었다.
모든 처리군에서 저장기간이 증가함에 따라 그 함량이 감소하는 경향을 보였다. 특히 저장 초기 UV-C 및 전자선 조사에 의해 환원당 함량이 높았으나, 저장 기간에 따른 변화에서는 대조군에 비해 빠르게 감소하는 경향을 보였다. Jeong 등(17)은 환원당의 감소는 저장 중 알코올 발효 현상이 나타남에 따라서 효모의 영양원으로 환원당이 이용되기 때문에 환원당 함량이 감소하였다고 보고하였다.
96이었으며 저장 중 약간 증가하는 경향이었다. 한편, UV-C 및 전자선 조사에 따른 황색도의 변화에서는 일관적이지 않았으나 저장기간에 따라 대조군과 마찬가지로 황색도가 소폭 증가하는 경향을 보였다(Table 7).
후속연구
So 등(16)의 연구결과에 따르면 유기산이 막걸리 중 고형분 내에 골고루 분포되어 있고, 단백질의 분해로 생성된 아미노산과 펩타이드 등의 완충력이 작용하였기 때문이라고 보고하였다. 또한 이온화 에너지를 가진 전자선 조사로 인해 발생되는 간접작용으로 라디칼이 생성되고, 생성된 라디칼은 강한 반응성을 가지고 있어(18), 다른 화학적 변화에 영향을 미쳤을 것이라 판단되며 보다 더 정확한 규명을 위한 후속연구가 요구된다.
또한 막걸리 내에 존재하는 미생물이 생산하는 α-amylase 와 glucoamylase의 생성으로 환원당이 생성되지만 효소에 의해 생성된 환원당 함량보다 미생물의 영양원으로 이용되는 환원당 함량이 많아 전체 환원당 함량이 감소하였다는 연구결과가 발표되었다(22). 하지만 UV-C 및 전자선 조사한 막걸리에서의 환원당 함량 변화는 살균에 의하여 미생물이 감소 및 제거되었음에도 불구하고 환원당의 함량이 감소한 것으로 보아 이러한 살균처리 방법과 환원당의 물리화학적 변화에 대해서 차후 연구가 더 필요할 것으로 판단되었다.
이상의 연구결과를 종합하여 볼 때, 전자선 조사가 UV-C 조사보다 막걸리 내 미생물을 효과적으로 제어할 수 있다고 판단된다. 하지만, 막걸리에의 전자선 또는 UV-C 조사로 인해 발생되는 품질변화를 최소화하기 위해 지속적인 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
막걸리의 국내 유통이나 수출과정에 문제가 되는 부분은 무엇인가?
그러나 현재 막걸리 시장이 급성장하고 있음에도 불구하고 막걸리에 대한 체계적인 연구는 미비한 실정이다. 특히 효모와 유산균이 살아있는 막걸리는 상온에서 시간이 지남에 따라 미생물이 기하급수적으로 증가하면서 품질저하에 따른 변질을 일으켜 국내 유통 뿐 아니라 수출과정에도 크게 문제가 되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 저온 살균, 초고압 및 UV-C 등을 이용하여 저장기간을 연장하려는 노력을 지속하고 있으나(2-4), 살균효과도 적을 뿐만 아니라 관능적인 품질저하를 야기시켜 새로운 방법이 요구되고 있는 실정이다.
막걸리는 상온에서 시간이 지남에 따라 미생물이 기하급수적으로 증가하면서 품질저하에 따른 변질이 일어나는데 이를 해결하기 위해 어떤 노력을 지속하고 있으며 그 노력에 대한 한계점은 무엇인가?
특히 효모와 유산균이 살아있는 막걸리는 상온에서 시간이 지남에 따라 미생물이 기하급수적으로 증가하면서 품질저하에 따른 변질을 일으켜 국내 유통 뿐 아니라 수출과정에도 크게 문제가 되고 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 저온 살균, 초고압 및 UV-C 등을 이용하여 저장기간을 연장하려는 노력을 지속하고 있으나(2-4), 살균효과도 적을 뿐만 아니라 관능적인 품질저하를 야기시켜 새로운 방법이 요구되고 있는 실정이다.
식품에 있어서 방사선 조사는 어떤 방법인가?
방사선 조사는 식품의 저장 중 병원성 및 부패성 미생물을 사멸시키는 가장 효율적인 방법으로 알려져 있고, 전세계적으로 그 사용이 증가하고 있다. 식품에 이용가능한 방사선 조사선원의 형태는 감마선, 전자선 및 엑스선이 있으며 FAO, IAEA 및 WHO와 같은 국제기구를 통해 방사선 조사는 미생물학적, 영양학적 및 독성학적으로 안전하다고 공인되었다(5).
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