냉동 조건에 따른 양파의 이화학적 특성 및 영양성분 변화 Physicochemical Characterization and Changes in Nutritional Composition of Onions Depending on Type of Freezing Process원문보기
본 연구는 양파의 최적 냉동 분석 조건을 확립하기 위해 다양한 냉동속도가 양파의 이화학적 및 영양학적 특성 변화에 미치는 정도를 관찰함으로써 진행되었다. 본 실험에서는 강제송풍방식을 이용하였으며, 자연대류식($0.1^{\circ}C/min$), 저속 ($0.5^{\circ}C/min$) 및 고속($0.7^{\circ}C/min$)으로 냉동속도를 조절하여 $-12^{\circ}C$까지 냉동하였다. 냉동양파의 해동은 전자레인지를 이용하여 중심부의 온도가 $4^{\circ}C$가 될 때까지 400 W의 세기로 해동하였다. 분석 결과 양파의 강도는 데치기 처리된 양파(대조구)에 비해 냉 해동 후 현저히 감소하는 경향을 보였고, 냉동속도가 빠를수록 대조구와 유사하게 나타났다. 양파의 해동 감량은 냉동속도가 빠를수록 증가하였다. 양파의 색도는 냉동속도가 느릴수록 대조구와 현저한 차이를 보였다. 또한 전자현미경(SEM) 관찰 결과 냉동속도가 빠를수록 기공의 크기가 작았으며, 이는 빠른 냉동속도가 식품 조직의 손상을 방지하는 것으로 사료된다. 영양성분의 분석 결과 비타민 C의 경우 생 시료(대조구)에 비해 데치기 및 냉 해동처리 후 값은 감소하였지만 냉동속도에 따른 큰 차이는 나타나지 않았다. 유리당의 함량은 데치기 및 냉 해동 처리 후 감소하였으며, fructose, glucose 및 sucrose의 함량은 고속으로 냉동 시 가장 높았다. Citric acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 냉동속도에 따른 차이는 없었고, malic acid 함량은 고속냉동 시에 가장 높은 값을 보였다. 본 연구결과 고속으로 양파를 냉동할 때 물리적 및 영양적 손실을 막아 품질을 유지하는데 효과적인 것으로 사료된다.
본 연구는 양파의 최적 냉동 분석 조건을 확립하기 위해 다양한 냉동속도가 양파의 이화학적 및 영양학적 특성 변화에 미치는 정도를 관찰함으로써 진행되었다. 본 실험에서는 강제송풍방식을 이용하였으며, 자연대류식($0.1^{\circ}C/min$), 저속 ($0.5^{\circ}C/min$) 및 고속($0.7^{\circ}C/min$)으로 냉동속도를 조절하여 $-12^{\circ}C$까지 냉동하였다. 냉동양파의 해동은 전자레인지를 이용하여 중심부의 온도가 $4^{\circ}C$가 될 때까지 400 W의 세기로 해동하였다. 분석 결과 양파의 강도는 데치기 처리된 양파(대조구)에 비해 냉 해동 후 현저히 감소하는 경향을 보였고, 냉동속도가 빠를수록 대조구와 유사하게 나타났다. 양파의 해동 감량은 냉동속도가 빠를수록 증가하였다. 양파의 색도는 냉동속도가 느릴수록 대조구와 현저한 차이를 보였다. 또한 전자현미경(SEM) 관찰 결과 냉동속도가 빠를수록 기공의 크기가 작았으며, 이는 빠른 냉동속도가 식품 조직의 손상을 방지하는 것으로 사료된다. 영양성분의 분석 결과 비타민 C의 경우 생 시료(대조구)에 비해 데치기 및 냉 해동처리 후 값은 감소하였지만 냉동속도에 따른 큰 차이는 나타나지 않았다. 유리당의 함량은 데치기 및 냉 해동 처리 후 감소하였으며, fructose, glucose 및 sucrose의 함량은 고속으로 냉동 시 가장 높았다. Citric acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 냉동속도에 따른 차이는 없었고, malic acid 함량은 고속냉동 시에 가장 높은 값을 보였다. 본 연구결과 고속으로 양파를 냉동할 때 물리적 및 영양적 손실을 막아 품질을 유지하는데 효과적인 것으로 사료된다.
Innovative freezing technology is currently applied to preserve foodstuffs for long-term storage. Generally, the quality of frozen food is closely related to the types of freezing and thawing processes. In this study, we characterized the physicochemical properties of onions depending on freezing ra...
Innovative freezing technology is currently applied to preserve foodstuffs for long-term storage. Generally, the quality of frozen food is closely related to the types of freezing and thawing processes. In this study, we characterized the physicochemical properties of onions depending on freezing rate. When onions were frozen at $-40^{\circ}C$, freezing rates were 0.1, 0.5, and $0.7^{\circ}C/min$ depending on air-blast quick freezer mode. Onions were thawed by microwave irradiation at 400 W. Hardness of onion dramatically decreased after freezing and thawing compared with blanched onion. However, the fastest freezing rate did not affect hardness. Thawing loss of onion decreased with a faster freezing rate. For morphological observation, onion frozen at a faster rate showed a smaller ice-crystal size. Vitamin C content decreased upon blanching or freezing, but there was no significant difference according to freezing rate. Although free sugar content also decreased upon blanching and freezing, its highest content was at $0.7^{\circ}C/min$ freezing. Among organic acids, malic acid content was highest at $0.7^{\circ}C/min$ freezing. Based on this study, it could be suggested that a faster freezing rate is effective to improve frozen food quality in accordance with preventing tissue damage or minimizing destruction of nutrients.
Innovative freezing technology is currently applied to preserve foodstuffs for long-term storage. Generally, the quality of frozen food is closely related to the types of freezing and thawing processes. In this study, we characterized the physicochemical properties of onions depending on freezing rate. When onions were frozen at $-40^{\circ}C$, freezing rates were 0.1, 0.5, and $0.7^{\circ}C/min$ depending on air-blast quick freezer mode. Onions were thawed by microwave irradiation at 400 W. Hardness of onion dramatically decreased after freezing and thawing compared with blanched onion. However, the fastest freezing rate did not affect hardness. Thawing loss of onion decreased with a faster freezing rate. For morphological observation, onion frozen at a faster rate showed a smaller ice-crystal size. Vitamin C content decreased upon blanching or freezing, but there was no significant difference according to freezing rate. Although free sugar content also decreased upon blanching and freezing, its highest content was at $0.7^{\circ}C/min$ freezing. Among organic acids, malic acid content was highest at $0.7^{\circ}C/min$ freezing. Based on this study, it could be suggested that a faster freezing rate is effective to improve frozen food quality in accordance with preventing tissue damage or minimizing destruction of nutrients.
냉동과정 동안의 양파 조직변화를 관찰하기 위하여 다양한 냉동속도에서 처리된 양파는 동결건조기를 통하여 건조한 후 scanning electron microscope(SEM, S-3000N, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 기공의 크기를 관찰하였다. 모든 처리구는 50배 확대하여 8.
냉동기술은 강제송풍냉동기법을 이용하였으며, 급속강제송풍식 냉동고(Air-blast Quick Freezer, Seojin, Gyeonggi, Korea)는 서진프리저에서 공급받아 송풍조절장치를 특수 장착하여 제작하였다. 냉동방식 및 냉동속도는 자연대류식, 저속 및 고속으로 나누어 진행하였으며, 시료 중심부에 온도센서를 장착하여 양파의 중심부 온도가 -12℃가 될 때까지 냉동을 진행하였다.
냉동기술은 강제송풍냉동기법을 이용하였으며, 급속강제송풍식 냉동고(Air-blast Quick Freezer, Seojin, Gyeonggi, Korea)는 서진프리저에서 공급받아 송풍조절장치를 특수 장착하여 제작하였다. 냉동방식 및 냉동속도는 자연대류식, 저속 및 고속으로 나누어 진행하였으며, 시료 중심부에 온도센서를 장착하여 양파의 중심부 온도가 -12℃가 될 때까지 냉동을 진행하였다. 자연대류식 냉동방식은 냉동고의 송풍조절장치를 가동하지 않은 채 양파를 냉동하였으며, 저속 및 고속에 따른 냉동방식은 냉동고의 송풍조절장치를 가동시켜 송풍 세기를 약과 강으로 조절하여 양파를 냉동하였다.
냉･해동 처리 후 양파의 강도 변화는 Texture analyzer (CT3-1000, Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Middleboro, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. Compression type에서 target value는 5.
본 연구는 양파의 최적 냉동 분석 조건을 확립하기 위해 다양한 냉동속도가 양파의 이화학적 및 영양학적 특성 변화에 미치는 정도를 관찰함으로써 진행되었다. 본 실험에서는 강제송풍방식을 이용하였으며, 자연대류식(0.1℃/min), 저속 (0.5℃/min) 및 고속(0.7℃/min)으로 냉동속도를 조절하여 -12℃까지 냉동하였다. 냉동양파의 해동은 전자레인지를 이용하여 중심부의 온도가 4℃가 될 때까지 400 W의 세기로 해동하였다.
색도는 Chroma meter(CR-400, Konica Minolta, Inc., Tokyo, Japan)를 사용하여 명도(lightness)를 나타내는 CIE L*, 적색도(redness)를 나타내는 CIE a* 및 황색도 (yellowness)를 나타내는 CIE b*를 3회 반복 측정하였다. 이때 표준색은 CIE L* 이 94.
시료의 주입량은 20 μL이었으며 UV detector를 사용하여 254 nm에서 비타민 C를 분석하였다.
유기산 함량은 Kim 등(19)의 방법을 변경하여 측정하였다. 즉 동결건조 된 시료 1.
냉동된 시료는 250 g씩 일정 용기에 분배한 후 해동이 진행되었다. 이화학적 특성의 비교 시 대조구는 1분 데친 시료이며, 영양학적 분석은 생 시료를 대조구로 설정하였다.
추출물은 0.20 μm membrane filter(Millipore Corporation, Billerica, MA, USA) 로 여과하여 Agilent Technologies 1200 series HPLC system(Palo Alto, CA, USA)으로 분석하였다.
칼럼은 aminex HPX-87H ion exclusion column(7.8×300 mm, Bio-Rad, Hercules, CA, USA)을 사용하였고 검출기는 UV detector 로 215 nm에서 검출하였으며 이동상은 0.008 N sulphuric acid 용액을 0.6 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다.
해동 감량을 측정하기 위해 데친 양파 무게(W1)를 측정하였고, 냉동한 양파를 해동 후 시료의 수분을 충분히 제거하여 양파 무게(W2)를 측정하였다. 측정한 값을 식(2)의 공식에 대입하여 산출하였다.
해동은 전자레인지(KR-S340TC, Daewoo, Seoul, Korea)를 사용하였으며, 전자레인지의 출력 세기는 400 W를 사용하였다. 해동 시 시료의 중심부에 광센서(fiber optic temperature sensor, FISO Technologies Inc., Quebec, QC, Canada)를 장착하여 양파의 중심부 온도가 4℃가 될 때까지 해동하였다. 냉동된 시료는 250 g씩 일정 용기에 분배한 후 해동이 진행되었다.
대상 데이터
50 mm/sec로 설정하였다. 길이가 70 mm, 폭이 0.3 mm인 칼날 형태의 plain vee probe(Brookfield Engineering Laboratories, Inc.)와 TA-SBA fixture(Brookfield Engineering Laboratories, Inc.)를 사용하였다. 각 조건에 따른 시료는 3회 반복 측정하 였다.
본 실험에서 사용한 양파는 대형 유통마트에서 구입하여 사용하였다. Ascorbic acid, fructose, glucose, sucrose, citric acid, malic acid, succinic acid, fumaric acid 표준품은 Sigma-Aldrich Co.
6 mL/min 유속으로 흘려주었고 20 μL를 주입하여 분석하였다. 표준물질로 citric acid, malic acid, succinic acid 및 fumaric acid를 사용하였다.
2 mL/min 속도로 흘려주었고 10 μL를 주입하여 분석하였다(18). 표준물질로는 fructose, glucose 및 sucrose를 사용하였다.
해동은 전자레인지(KR-S340TC, Daewoo, Seoul, Korea)를 사용하였으며, 전자레인지의 출력 세기는 400 W를 사용하였다. 해동 시 시료의 중심부에 광센서(fiber optic temperature sensor, FISO Technologies Inc.
데이터처리
2)Values with different superscripts in the same column are significant differences (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
3)Values with different superscripts (A,B) in the same row are significant difference (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
3)Values with different superscripts in the same column are significant difference (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
4)Values with different superscripts (a-c) in the same column are significant difference (P<0.05) by Duncan's multiple range test.
통계분석은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하고 처리 간의 차이 유무를 one-way ANOVA(analysis of variation)로 분석한 뒤 Duncan's multiple range test를 이용하여 P<0.05 수준에서 유의성을 검정하였다.
이론/모형
비타민 C의 함량은 Hwang 등(17)의 방법을 이용하여 측정하였다. 동결건조 된 시료 0.
성능/효과
유리당의 함량은 데치기 및 냉･해동 처리 후 감소하였으며, fructose, glucose 및 sucrose의 함량은 고속으로 냉동 시 가장 높았다. Citric acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 냉동속도에 따른 차이는 없었고, malic acid 함량은 고속냉동 시에 가장 높은 값을 보였다. 본 연구 결과 고속으로 양파를 냉동할 때 물리적 및 영양적 손실을 막아 품질을 유지하는데 효과적인 것으로 사료된다.
2). SEM 관찰 시 동결건조 된 양파의 기공 크기는 0.1 ℃/min, 0.5℃/min, 0.7℃/min 순서로 냉동속도가 빠를수록 작게 관찰되었으며, 0.1℃/min으로 냉동한 양파의 기공 크기는 약 3 mm, 0.5℃/min으로 냉동한 양파의 기공 크기는 약 2 mm, 0.7℃/min으로 냉동한 경우 양파조직의 기공 크기는 약 0.6 mm으로 측정되었다. 서로 다른 냉동속도에 따른 기공의 크기 변화는 냉동과정 동안 형성된 얼음결정에 기인한 것으로 사료되며, 본 연구와 유사한 연구에서는 냉동 속도가 빠름에 따라 작은 얼음결정이 생기고 얼음결정이 커지는 것을 지연시키거나 막음으로써 냉동 시 식품 조직의 파괴가 적을 것이라 보고하였다(20).
그러나 본 연구에서 데친 양파와 냉･해동 후의 양파의 lightness, redness, yellowness는 냉동속도에 따른 영향은 나타나지 않았는데, 냉동속도가 증가함에 따라 total color difference는 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었으며(P<0.05) 감지할 수 있을 정도로 노란빛이 강해지며 투명도도 감소하였다.
냉･해동 처리 후 citric acid, malic acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 각각 34.48∼ 36.32, 141.14∼152.87, 102.03∼104.65 및 0.66∼0.69 mg% 범위였으며, citric acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 냉동속도에 따른 차이는 없었고(P<0.05) malic acid 함량은 0.7℃/min의 속도로 냉동 처리 시 유의적으로 높은 함량을 보였다.
냉･해동 처리 후양파의 fructose, glucose 및 sucrose 함량 각각 1.63∼ 1.80, 1.84∼2.06 및 0.69∼0.75% 범위였고, 0.7℃/min의 속도로 냉동 처리 시 유의적으로(P<0.05) 높은 함량을 보였다.
냉동속도에 따른 양파의 pH 변화는 Table 1에 제시하였다. 데친 양파(대조구)의 pH는 5.95이며, 냉동 및 해동 후 양파의 pH는 6.26~6.32 범위로 약간 증가하는 경향을 보였다. 양파의 냉동속도에 따른 pH 변화는 유의적인 것으로 나타났으나 그 영향이 미비하다고 사료된다.
또한 냉동속도가 빠를수록 강도가 유의적으로 높아지는 경향을 보였으며 (P<0.05) 그 결과는 SEM 관찰 결과와 유사하게 나타났다 (Fig. 2).
양파의 색도는 냉동속도가 느릴수록 대조구와 현저한 차이를 보였다. 또한 전자현미경(SEM) 관찰 결과 냉동속도가 빠를수록 기공의 크기가 작았으며, 이는 빠른 냉동속도가 식품 조직의 손상을 방지하는 것으로 사료된다. 영양성분의 분석 결과 비타민 C의 경우 생 시료(대조구)에 비해 데치기 및 냉･해동 처리 후 값은 감소하였지만 냉동속도에 따른 큰 차이는 나타나지 않았다.
Citric acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 냉동속도에 따른 차이는 없었고, malic acid 함량은 고속냉동 시에 가장 높은 값을 보였다. 본 연구 결과 고속으로 양파를 냉동할 때 물리적 및 영양적 손실을 막아 품질을 유지하는데 효과적인 것으로 사료된다.
냉동양파의 해동은 전자레인지를 이용하여 중심부의 온도가 4℃가 될 때까지 400 W의 세기로 해동하였다. 분석 결과 양파의 강도는 데치기 처리된 양파(대조구)에 비해 냉･해동 후 현저히 감소하는 경향을 보였고, 냉동속도가 빠를수록 대조구와 유사하게 나타났다. 양파의 해동 감량은 냉동속도가 빠를수록 증가하였다.
생 양파(대조구)의 citric acid, malic acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 각각 46.90, 161.79, 117.10 및 1.64 mg%이었고, 데치기 처리 후 각각 33.14, 137.41, 86.67 및 0.66 mg%로 유의적으로(P<0.05) 감소하였다.
냉동속도에 따른 양파의 비타민 C 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 생 양파(대조구)의 비타민 C 함량은 7.91 mg%이었고 데치기 처리 후 7.74 mg%로 감소하는 것으로 나타났는데, 이는 데치기 처리 시 가열에 의한 파괴와 조직의 연화에 따른 조리수로 용출로 인한 결과로 생각된다. 냉･해동 처리 후 양파의 비타민 C 함량은 7.
7℃/min)으로 갈수록 상변이 구간이 감소하였다. 양파의 강도 측정 결과(Table 1), 대조구(데치기 처리 1분)의 강도는 3,074 g이며, 냉･해동 후 모든 처리구의 강도는 대조구에 비해 1,100 g 이상 감소하였다. 또한 냉동속도가 빠를수록 강도가 유의적으로 높아지는 경향을 보였으며 (P<0.
양파의 해동 감량은 냉동속도가 빠를수록 증가하였다. 양파의 색도는 냉동속도가 느릴수록 대조구와 현저한 차이를 보였다. 또한 전자현미경(SEM) 관찰 결과 냉동속도가 빠를수록 기공의 크기가 작았으며, 이는 빠른 냉동속도가 식품 조직의 손상을 방지하는 것으로 사료된다.
양파의 해동 감량은 냉동속도가 높을수록 해동 감량이 증가하는 경향을 나타내었다(Table 1)(P<0.05).
영양성분의 분석 결과 비타민 C의 경우 생 시료(대조구)에 비해 데치기 및 냉･해동 처리 후 값은 감소하였지만 냉동속도에 따른 큰 차이는 나타나지 않았다. 유리당의 함량은 데치기 및 냉･해동 처리 후 감소하였으며, fructose, glucose 및 sucrose의 함량은 고속으로 냉동 시 가장 높았다. Citric acid, succinic acid 및 fumaric acid 함량은 냉동속도에 따른 차이는 없었고, malic acid 함량은 고속냉동 시에 가장 높은 값을 보였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
강제송풍식 냉동기법과 각 식재료를 개별급속냉동하는 방식을 결합하여 이용하는 방법의 특징은?
이와 같은 문제를 해결하고자 최근 저온의 공기를 강제순환시키는 방식인 강제송풍식 냉동(air blast freezing) 기법과 각 식재료를 개별급속냉동(individual quick freezing)하는 방식이 결합하여 이용되고 있다. 이는 공기의 대류 속도를 조절하고각 식재료에 맞는 적합한 냉동 조건을 구축할 수 있기 때문에 여러 식품업체에서 선호되고 있는 실정이다.
냉동식품이란?
냉동식품은 제조, 가공 또는 조리한 식품의 미생물 번식과 효소작용을 억제시켜 식품의 부패와 변질을 막기 위한 목적으로 용기나 포장지에 넣어 급속냉동 처리를 하여 장기간 보존이 가능한 식품을 말한다(4). 냉동기술 및 식품 주로 육류 및 어류식품에 대하여 많이 발전해 왔으며(5), 최근에는 well-being 문화의 영향으로 채소류의 소비가 증가하면서 농산 냉동식품 또한 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다.
농산 냉동식품은 어떤 장점을 갖는가?
냉동기술 및 식품 주로 육류 및 어류식품에 대하여 많이 발전해 왔으며(5), 최근에는 well-being 문화의 영향으로 채소류의 소비가 증가하면서 농산 냉동식품 또한 수요가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 농산 냉동식품은 수세, 탈수 및 데침 등의 전처리 공정을 거쳤기 때문에 씻고 자를 필요 없이 바로 섭취가 가능하고 조리 시에도 빠른 조리가 가능하다는 장점을 가지고 있어 바쁜 현대인들에게 선호되고 있다(6,7). 그러나 국내 냉동채소류 시장을 보면 지난 2005년에서 2008년까지 4년간 수입량 중 25%를 차지하였으며 2013년 냉동채소의 수출량은 전체 채소류 수출량 중에서 1%밖에 차지하지 못하는 비율로 냉동채소는 대부분이 수입되고 있는 실정이다(8).
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