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문제 정의
- 최근 냉동과일에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있지만, 이에 따른 적합한 전처리 세척공정에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 냉동 베리류의 미생물학적 안전성을 확보를 위하여 이산화염소수와 유기산(푸마르산, 구연산)의 단일 세척 및 병합처리를 통해 최적 세척처리 조건을 수립함으로써, 블루베리, 복분자, 오디의 수확 후 냉동 전처리 기술을 확립하고자 하였다.
제안 방법
- 푸마르산을 단일 세척 처리에 적용할 경우, 초기 감균 효과는 있으나 Escherichia coli 등 몇몇의 미생물은 세포막의 지방산 조성을 변화시켜 푸마르산에 대한 저항 기작을 가지기 때문에 다른 살균제와 병합 사용하면 시너지 효과로 인해 효율적으로 미생물을 사멸할 수 있다(Chun과 Song, 2013). 따라서 본 실험에서는 위의 단일 처리 결과를 바탕으로, 수확 후 블루베리, 오디, 복분자에 이산화염소수와 푸마르산의 병합처리를 통해 보다 효과적인 세척조건을 수립하였다.
- 1% 구연산 용액으로 각각 단일 세척 처리 하였다. 또한 50 ppm 이산화염소수/0.1% 푸마르산과 50 ppm 이산화염소수/0.1% 구연산 용액을 병합처리조건으로 적용하였다. 시료 200 g을 각각 세척수 2L에 넣고 10분간 침지한 후, laminar-flow biosafety hood로 옮겨 90분간 airdried 상태로 표면의 물기를 제거하였다.
- 먼저, 이산화염소수 10, 30, 50, 70, 100 ppm 등으로 처리한 후의 미생물 살균 효과를 비교한 결과 50 ppm 이상에서는 크게 차이를 보이지 않아 50 ppm으로 고정하여 실험을 진행하였다. 또한 유기산의 경우, 0.01, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5% 농도의 세척수로 예비 실험한 결과, 0.1% 이상에서는 농도에 따른 유의적인 살균효과가 나타나지 않아 0.1%로 고정하여 실험을 진행하였다.
- 이산화염소수와 유기산 세척수의 농도 조건은 예비실험을 통해 설정한 후 실험에 적용하였다. 먼저, 이산화염소수 10, 30, 50, 70, 100 ppm 등으로 처리한 후의 미생물 살균 효과를 비교한 결과 50 ppm 이상에서는 크게 차이를 보이지 않아 50 ppm으로 고정하여 실험을 진행하였다. 또한 유기산의 경우, 0.
- 시료 200 g을 각각 세척수 2L에 넣고 10분간 침지한 후, laminar-flow biosafety hood로 옮겨 90분간 airdried 상태로 표면의 물기를 제거하였다. 미생물 생육 측정을 위해 시료 20 g과 0.1% 멸균 펩톤수 180 mL를 멸균 bag에 넣고 10분간 shaking하여 균질화시킨 후 0.1% 멸균 펩톤수로 10배수 연속 희석한 후 각각의 배지에 분주하였다. 총 호기성 세균은 PetrifilmTM (Aerobic Count Plate, 3M, USA)를 사용하여 37°C에서 48 h 배양을 하였고, 효모 및 곰팡이는 PetrifilmTM (Yeast and Mold Count Plate, 3M)를 사용하여 25°C에서120 h 배양한 후 형성된 colony를 계수 하였다.
- 시료는외관상으로 흠이 없고 균일한 크기의 상업적 판매에 적합하게 숙성된 정도가 동일한 것을 선별하여 사용하였다. 본 연구에서는 예비실험 및 선행연구의 결과들을 참고하여 50 ppm 이산화염소 용액, 0.1% 푸마르산 용액, 0.1% 구연산 용액으로 각각 단일 세척 처리 하였다. 또한 50 ppm 이산화염소수/0.
- 블루베리, 복분자, 오디 시료를 증류수, 이산화염소수, 푸마르산, 구연산 용액에 각각 단일세척 처리하고, 이산화염소수와 푸마르산, 이산화염소수와 구연산의 병합 처리를 한 후 총 호기성 세균과 효모 및 곰팡이 수를 측정 하였다(Table 1-3). 이산화염소수와 유기산 세척수의 농도 조건은 예비실험을 통해 설정한 후 실험에 적용하였다.
- 블루베리, 복분자, 오디 시료를 증류수, 이산화염소수, 푸마르산, 구연산 용액에 각각 단일세척 처리하고, 이산화염소수와 푸마르산, 이산화염소수와 구연산의 병합 처리를 한 후 총 호기성 세균과 효모 및 곰팡이 수를 측정 하였다(Table 1-3). 이산화염소수와 유기산 세척수의 농도 조건은 예비실험을 통해 설정한 후 실험에 적용하였다. 먼저, 이산화염소수 10, 30, 50, 70, 100 ppm 등으로 처리한 후의 미생물 살균 효과를 비교한 결과 50 ppm 이상에서는 크게 차이를 보이지 않아 50 ppm으로 고정하여 실험을 진행하였다.
- 총 호기성 세균은 PetrifilmTM (Aerobic Count Plate, 3M, USA)를 사용하여 37°C에서 48 h 배양을 하였고, 효모 및 곰팡이는 PetrifilmTM (Yeast and Mold Count Plate, 3M)를 사용하여 25°C에서120 h 배양한 후 형성된 colony를 계수 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 블루베리는 그린농원(Yesan, Chungnam)에서 당일 수확된 듀크 품종, 복분자는 복분자농원(Gochang, Jeonbuk)에서 당일 수확된 블랙베리 품종, 오디는 오디농원 (Sangju, Gyeongbuk)에서 수원뽕 품종을 당일 수확하여 4°C 온도를 유지하며 실험실로 운반되어 실험에 사용되었다.
- 본 연구의 단일 세척처리에 사용된 세척수로는 이산화염소수와 유기산(푸마르산, 구연산) 등이었다. 이산화염소수는 박테리아의 세포막을 통해 침투하여 높은 산화력으로 세포막을 손상시키고, 단백질의 특정 아미노산과 반응하여 단백질을 변성, mRNA의 불활성화 시켜 단백질 합성에 영향을 끼쳐 미생물을 사멸 시킨다고 보고된 안전하고 효과적인 살균소독제 중 하나이다(Kim 등, 2011).
- 본 연구에서 사용한 블루베리는 그린농원(Yesan, Chungnam)에서 당일 수확된 듀크 품종, 복분자는 복분자농원(Gochang, Jeonbuk)에서 당일 수확된 블랙베리 품종, 오디는 오디농원 (Sangju, Gyeongbuk)에서 수원뽕 품종을 당일 수확하여 4°C 온도를 유지하며 실험실로 운반되어 실험에 사용되었다. 시료는외관상으로 흠이 없고 균일한 크기의 상업적 판매에 적합하게 숙성된 정도가 동일한 것을 선별하여 사용하였다. 본 연구에서는 예비실험 및 선행연구의 결과들을 참고하여 50 ppm 이산화염소 용액, 0.
데이터처리
- 1)Any means in the same column (a-d) followed by different letters are significantly (p <0.05) different by Duncan’s multiple range test.
- 1)Any means in the same column (a-e) followed by different letters are significantly (p <0.05) different by Duncan’s multiple range test.
- 1)Any means in the same column (a-f) followed by different letters are significantly (p <0.05) different by Duncan’s multiple range test.
성능/효과
- 19 log CFU/g으로 블루베리나 복분자에 비해 초기 미생물 오염도가 높은 것으로 나타나(Table 3), 세척처리가 반드시 필요하다고 판단되었다. 50 ppm 이산화염소수, 0.1% 푸마르산, 0.1% 구연산의 단일 세척 처리 결과, 각각 1.77, 1.70, 1.88 log CFU/g의 감균 효과를 나타냈다. 또한 50 ppm 이산화염소수와 0.
- 44 log CFU/ g의 미생물 감소를 보여 효과가 가장 좋았다(Table 2). 그리고 이산화염소수와 푸마르산, 이산화염소수와 구연산의 병합 처리구는 3.57, 3.75 log CFU/g으로 각각 2.26, 2.08 log CFU/g의 초기 미생물 수의 감소를 나타냈다. 복분자의 세척 후 효모 및 곰팡이 수 경우에도 총 호기성 세균의 결과와 같은 경향을 나타냈다.
- 이러한 결과는 염소나 오존 세척수로 세척 처리한 신선편이 채소에서 색도 변화가 없었다는 보고와 일치한다(Das 등, 2011). 따라서 본 연구에서 사용된 병합 세척처리는 베리류의 품질에 영향을 미치지 않는다고 판단된다.
- 1% 푸마르산의 살균효과가 가장 높았다. 또한 50 ppm 이산화염소수와 0.1% 푸마르산, 50 ppm 이산화염소수와 0.1% 구연산의 병합 처리 결과는 2.83, 3.11 log CFU/g으로 대조구에 비해 각각 2.56, 2.28 log CFU/g의 미생물 수 감소를 나타냈는데, 그중에서도 이산화염소수와 푸마르산 병합처리가 더욱 효과가 높았다. 블루베리의 세척 후 효모 및 곰팡이 수의 경우도, 총 호기성 세균의 결과와 비슷한 경향을 나타냈다(Table 1).
- 88 log CFU/g의 감균 효과를 나타냈다. 또한 50 ppm 이산화염소수와 0.1% 푸마르산, 50 ppm 이산화염소수와 0.1% 구연산의 병합 처리결과 각각 2.56, 2.15 log CFU/g의 미생물이 감소하여, 이산화염소수와 푸마르산 병합처리가 가장 우수한 살균 효과를 보였다. 효모 및 곰팡이 수도 비슷한 경향을 보였는데, 이산화염소수와 푸마르산의 병합 처리구가 대조구에 비해 1.
- 35 log CFU/g의 감균을 나타냈고, 특히 단일 처리구 중에서는 50 ppm 이산화염소수가 감균 효과가 가장 좋았다. 또한 이산화염소수와 푸마르산, 이산화염소수와 구연산의 병합 처리 결과 각각 2.24, 2.00 log CFU/g의 미생물 수의 감소를 나타내 푸마르산과의 병합처리가 더욱 효과가 높았다. 이러한 연구결과는 이산화염소수와 푸마르산 병합처리를 통한 시너지 효과를 가져다 주는 hurdle effect로 설명되는데, 새싹채소에 다양한 화학세척제의 병합이나 초고압 또는 열처리와의 병합처리가 효과적인 미생물 감균 효과를 보였다는 보고와 유사하다(Ding 등, 2013).
- 48 log CFU/g의 감소를 보였다(Table 1). 반면에 50 ppm 이산화염소수, 0.1% 푸마르산, 0.1% 구연산 단일 세척 처리는 블루베리의 총 호기성 세균에 있어서 각각 1.69, 2.01, 1.67 log CFU/g의 미생물 감소 효과를 나타냈고, 특히 단일 처리구 중에서는 0.1% 푸마르산의 살균효과가 가장 높았다. 또한 50 ppm 이산화염소수와 0.
- 복분자의 세척 전 총 호기성 세균은 5.83 log CFU/g이었고, 50 ppm 이산화염소수, 0.1% 푸마르산, 0.1% 구연산 단일 세척 처리구 중에서는 50 ppm 이산화염소수 처리가 1.44 log CFU/ g의 미생물 감소를 보여 효과가 가장 좋았다(Table 2). 그리고 이산화염소수와 푸마르산, 이산화염소수와 구연산의 병합 처리구는 3.
- 복분자의 세척 후 효모 및 곰팡이 수 경우에도 총 호기성 세균의 결과와 같은 경향을 나타냈다. 복분자의 세척 전 효모 및 곰팡이 수는 4.86 log CFU/ g이었는데, 단일 처리구중에서는 50 ppm 이산화 염소수가 1.25 log CFU/g 감소로 감균효과가 가장 높았고, 또한 이산화염소수와 푸마르산의 병합 처리구가 2.78 log CFU/g으로 2.08 log CFU/g의 감균으로 가장 효과가 높았다.
- 두 가지 이상의 처리를 병합시킨 허들 기술은 각기 다른 살균작용으로 상승효과를 유도할 수 있다고 알려져 있는데 (Leistner, 2000), 절단된 당근에 50°C에서 알칼리성 전해수와 1% 구연산을 병합처리 시 병원성 미생물을 4 log CFU/g 이상 감균 되었다고 보고 되었다(Rahman 등, 2011). 본 실험에서는 열처리 없이 50 ppm 이산화염소수와 0.1% 푸마르산의 병합처리 결과, 블루베리, 복분자, 오디 모두 총 호기성균과 효모 및 곰팡이에서 2 log CFU/g 이상의 높은 감균 효과를 나타내었다. 이러한 결과는 Kim 등(2009 b)의 브로콜리 새싹채소에 관한 연구에서, 이산화염소수와 푸마르산 병합 처리가 총 호기성균을 약 2.
- 블루베리의 세척 후 효모 및 곰팡이 수의 경우도, 총 호기성 세균의 결과와 비슷한 경향을 나타냈다(Table 1). 블루베리 세척 전 효모 및 곰팡이 수는 4.39 log CFU/g이었는데, 증류수 세척처리구는 3.77 log CFU/g으로 약 0.62 log CFU/g의 감소를 보인 반면에, 이산화염소수, 푸마르산, 구연산 단일 세척 처리구의 효모 및 곰팡이 수는 2.74, 2.78, 3.04 log CFU/g으로 1.65, 1.61, 1.35 log CFU/g의 감균을 나타냈고, 특히 단일 처리구 중에서는 50 ppm 이산화염소수가 감균 효과가 가장 좋았다. 또한 이산화염소수와 푸마르산, 이산화염소수와 구연산의 병합 처리 결과 각각 2.
- 블루베리, 복분자, 오디의 세척 처리에 따른 미생물 감균 결과를 종합해보면, 증류수를 이용한 단순 세척은 이산화염소수나 유기산 등을 이용한 화학적 살균 처리 방법 보다 미생물 감소에 큰 효과가 없는 것으로 보여진다. 이는 Song 등(2012)의 샐러리와 체리의 화학적 살균방법에 관련된 연구나, ‘매향’ 딸기의 수확 후 세척에 관한 연구(Kim 등, 2010)에서 대조구와 증류수로 세척한 처리구 사이에 약 0.
- 블루베리의 세척 전 총 호기성 세균 수는 5.39 log CFU/g이었고, 증류수 세척 처리구는 4.91 log CFU/g으로 약 0.48 log CFU/g의 감소를 보였다(Table 1). 반면에 50 ppm 이산화염소수, 0.
- 오디의 세척 전 총 호기성 세균은 7.19 log CFU/g으로 블루베리나 복분자에 비해 초기 미생물 오염도가 높은 것으로 나타나(Table 3), 세척처리가 반드시 필요하다고 판단되었다. 50 ppm 이산화염소수, 0.
- 이산화염소수와 푸마르산 병합처리 후 베리류의 품질지표로서 색차계를 사용하여 측정한 Hunter values에 있어서 처리군 간에 차이가 없었고(data not shown), 또한 당도계를 이용하여 측정한 당도에 있어서도 차이가 없었기에, 본 연구에서 사용한 세척처리가 베리류의 품질에는 영향을 주지 않는다고 판단된다. 이러한 결과는 염소나 오존 세척수로 세척 처리한 신선편이 채소에서 색도 변화가 없었다는 보고와 일치한다(Das 등, 2011).
- 15 log CFU/g의 미생물이 감소하여, 이산화염소수와 푸마르산 병합처리가 가장 우수한 살균 효과를 보였다. 효모 및 곰팡이 수도 비슷한 경향을 보였는데, 이산화염소수와 푸마르산의 병합 처리구가 대조구에 비해 1.49 log CFU/g의 감균을 나타내어 미생물 감균 효과가 가장 높았다.
후속연구
- 7 log CFU/g 감균 시켰다는 연구결과와 유사하였다. 따라서 본 연구의 결과로 블루베리, 복분자, 오디의 냉동전처리 세척조건으로써, 이산화염소수, 푸마르산, 구연산 단일 처리 보다는 미생물 감균 효과가 가장 높은 50 ppm 이산화염소와 0.1%푸마르산의 병합처리가 미생물학적 안전성을 확보할 수 있는 가장 효율적인 냉동 전처리 세척방법이라고 생각되고, 향후 세척 처리 후 냉동된 시료의 저장 중 품질변화 등에 관한 연구가 더 필요하다고 판단된다.
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