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문제 정의
- 본 연구에서는 곤약 가공을 위한 응고제와 침지액을 선정하고, 침지액 농도에 따른 식중독균에 대한 항균 활성을 확인 하였다. 응고제 종류에 따른 곤약의 응고시간별 물성 변화는 응고액의 종류에 관계없이 응고시간이 진행될수록 경도, 검성 및 씹힘성이 증가하였다.
- 이에 본 연구진은 구약감자를 활용한 식품소재 개발 연구의 일환으로 본 논문에서는 곤약가공을 위한 응고제와 침지액를 선정하고, 침지액의 농도에 따른 식중독균에 대한 항균활성을 확인하였다. 또한, 최근까지 식품업계에서는 구약감자와 곤약을 혼용하여 사용하고 있으나, 본 연구진은 가공전의 분말은 구약감자로 표기하며, 구약감자 분말과 물을 혼합하여 젤리 형태로 가공한 제품을 곤약으로 구분하여 표기하였다.
제안 방법
- 213 nm이었다. 각 분석은 한 시료에 대해 3회씩 반복하여 실시하였다. P의 함량 분석은 몰리브덴청 비색법을 이용하여 측정하였다.
- 검사 시 시료는 알칼리 응고제인 Ca(OH)2와 NaOH를 이용하여 제조한 곤약을 약 20×20×20 mm로 자른 다음, 끓는 물에 한번 데친 후 제공 하였다. 검사 항목은 색(color), 냄새(Flavor), 맛(taste), 조직감(texture) 및 종합적 기호도(overall preference)를 5점 채점법으로 평가하였다. 그 기준은 아주 싫다(dislike extremely)를 1점, 보통이다(neither like nor dislike)를 3점, 아주 좋다(like extremely)를 5점으로 평가하였다.
- 실험에 사용한 균주는 그람 양성균 1종(Staphylococcus aureus KCTC 1621), 그람 음성균 2종(Escherichia coli KCTC 1039와 Salmonella typhimurium KCCM11862)을 사용하였다. 곤약 제조 과정 중 1시간 동안 팽윤시킨 gel type의 구약감자 분말에 0.2% Ca(OH)2 용액을 첨가하면서 혼합시킬 때 균주를 접종하였다. 실험에 사용한 미생물은 곤약에 접종하기 전에 활성시킨 후 초기 균수를 약 103 cfu/g 정도로 조절한 후 증류수에 희석하여 접종하였으며, 제조된 곤약은 응고액의 pH를 7.
- 곤약의 물성 측정은 곤약의 가로, 세로, 높이를 각각 20×20×20 mm로 자른 시료에 대해서 Texture analyzer (TA-XT2, Stable Micro System Co. Ltd., Surrey, England)를 이용하여 경도(hardness), 점착성(adhesiveness), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness)를 측정하였다.
- 를 사용할 경우, pH의 상승에 따른 미생물 성장 억제 효과를 기대할 수 있다. 따라서, 곤약을 제조하면서 식중독 미생물의 초기 균수가 약 3.0 log cfu/g이 되도록 접종한 후, Ca(OH)2의 응고제 농도에 따라서 항미생물 활성을 확인하였으며, 그 결과를 Fig. 6에 나타내었다. 곤약의 제조과정 중 응고액인 0.
- 무기질 종류 중 Ca, Na, Mg 함량 분석은 유도결합 플라즈마 원자방출분광분석기(ICP-OES, Optima8300, Perkinelmer, USA)를 이용하여 측정하였다. 시료 약 0.
- 실험에 사용한 미생물은 곤약에 접종하기 전에 활성시킨 후 초기 균수를 약 103 cfu/g 정도로 조절한 후 증류수에 희석하여 접종하였으며, 제조된 곤약은 응고액의 pH를 7.0~12.0까지 조절한 1.0×10-2, 3.0×10-3, 1.0×10-3, 3.0×10-4 N 및 1.0×10-4 N 농도의 응고액에 침지시킨 후 실온 저장하면서 3시간 간격으로 시료를 채취하여 생균수를 측정하였다.
- 응고제의 농도에 따른 pH의 상승에 대한 미생물 성장 억제 효과를 확인하기 위해 항미생물 활성 측정하였다. 실험에 사용한 균주는 그람 양성균 1종(Staphylococcus aureus KCTC 1621), 그람 음성균 2종(Escherichia coli KCTC 1039와 Salmonella typhimurium KCCM11862)을 사용하였다.
- , Surrey, England)를 이용하여 경도(hardness), 점착성(adhesiveness), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness)를 측정하였다. 측정조건은 예비실험을 거쳐 변형속도(cross-head speed) 1.0 mm/sec, 압착율(compression ratio) 30%로 하여 지름 5 cm인 평판원형 stainless-steel 재질 탐침을 이용하여 측정하였다.
- 표준용액은 multi element calibration standard 21(100 μg/mL, Perkin Elmer, ICP grade)을 0.5 M 질산으로 희석하여 원하는 농도로 조제하였으며, 표준용액과 시험용액을 ICP-OES에 주입하여 시험용액의 농도를 구하였다.
대상 데이터
- 검사 시 시료는 알칼리 응고제인 Ca(OH)2와 NaOH를 이용하여 제조한 곤약을 약 20×20×20 mm로 자른 다음, 끓는 물에 한번 데친 후 제공 하였다.
- 곤약은 삼진식품(주)의 곤약 제조방법을 참고하여 제조하였으며, Fig. 2에 나타내었다. 먼저 구약감자 분말을 제조하기 위하여 구약감자를 깨끗이 세척한 후 건조시킨 다음, 외피를 완전히 제거하고 분쇄하였다.
- 곤약의 관능검사는 훈련된 9명의 한국교통대학교 식품공학과 관능평가원을 대상으로 실시하였다. 검사 시 시료는 알칼리 응고제인 Ca(OH)2와 NaOH를 이용하여 제조한 곤약을 약 20×20×20 mm로 자른 다음, 끓는 물에 한번 데친 후 제공 하였다.
- 본 실험에 사용된 구약감자 분말은 삼진식품(주)으로부터 제공 받아 사용하였다. 그 외 실험에 사용된 시약은 모두 특급시약을 사용하였으며, 배지는 Difco(USA)사 제품을 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 구약감자 분말은 삼진식품(주)으로부터 제공 받아 사용하였다. 그 외 실험에 사용된 시약은 모두 특급시약을 사용하였으며, 배지는 Difco(USA)사 제품을 구입하여 사용하였다.
- 응고제의 농도에 따른 pH의 상승에 대한 미생물 성장 억제 효과를 확인하기 위해 항미생물 활성 측정하였다. 실험에 사용한 균주는 그람 양성균 1종(Staphylococcus aureus KCTC 1621), 그람 음성균 2종(Escherichia coli KCTC 1039와 Salmonella typhimurium KCCM11862)을 사용하였다. 곤약 제조 과정 중 1시간 동안 팽윤시킨 gel type의 구약감자 분말에 0.
- 이러한 응고제는 실제로 수산이온농도나 알칼리 정도에 따라 곤약의 물성과 품질에 영향을 미친다. 이에 따라 본 연구진은 알칼리 응고제로 Ca(OH)2와 NaOH를 사용하였으며, 각각 응고제를 gel type의 곤약에 첨가하여 굳힌 후 시료로 사용하였다. Kim SJ(2013)은 곤약 분말에 물을 첨가하여 겔화를 일으키는 곤약 분말의 농도는 0.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치로 나타내었으며, 관능검사 결과는 한국교통대학교 식품공학과 관능평가원 9명의 평균치로 나타내었다. 두 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 Student t-test를 이용하여 분석하였다.
이론/모형
- 각 분석은 한 시료에 대해 3회씩 반복하여 실시하였다. P의 함량 분석은 몰리브덴청 비색법을 이용하여 측정하였다. 시료 약 0.
성능/효과
- 3.0×10-3 N Ca(OH)2 용액에 저장한 곤약의 경우는 배양 3시간 이후부터는 감소하는 패턴을 보였으며, 1.0×10-3 N Ca(OH)2 용액에 저장한 곤약은 배양 3시간째에는 약간 줄어들었으나, 그 이후부터는 증가하는 패턴을 보였다.
- 3.0×10-4, 1.0×10-4 N Ca(OH)2 용액에 저장한 곤약도 0.001 N의 결과와 비슷한 패턴을 보였으나, 1.0×10-4 N 용액에 저장한 곤약이 가장 항균 활성이 적었으며, 1.0×10-2 N 농도가 가장 항균 활성이 높았다.
- 5에 나타내었다. Ca(OH)2를 이용하여 응고한 곤약의 Ca 함량은 42.51 mg%로 나타나, NaOH로 응고한 곤약(2.41 mg%)보다 20배 가량 높은 함량을 나타내었으며, NaOH를 이용하여 응 고한 곤약의 경우에는 Na 함량이 35.03 mg%로 Ca(OH)2(0.64 mg%)보다 50배 이상 높은 함량을 나타내었다. Mg와 P의 경우에는 응고제의 종류에 따른 유의적 차이는 보이지 않았다.
- 검성을 비교한 결과, NaOH 용액에서의 검성은 응고 12시간째에 363.2±3.9를 나타낸 반면, Ca(OH)2 용액으로 응고시킬 경우에서는 18시간 째에 358.9±5.0으로 나타나, 검성을 기준으로 볼 때는 NaOH 용액에서 응고시킬 경우 응고시간을 조금 더 단축시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
- 곤약 제조과정 중 S. typhimurium을 접종하여 응고액 농도에 따른 항균 활성을 본 결과, 1.0×10-2 N Ca(OH)2에 저장한 곤약은 급격히 감소하여 배양 6시간째 이후부터는 사멸되어 항균 활성이 가장 뛰어난 것으로 확인되 었으며, 3.0×10-3 N Ca(OH)2의 경우는 배양시간에 따라 서서히 감소하였다.
- 곤약의 제조과정 중 E. coli를 접종하여 응고액 농도에 따른 항균 활성을 본 결과, 1.0×10-2 N Ca(OH)2에 저장한 곤약은 배양 0시간째에서 3시간째 사이에 급격하게 감소하였으며, 6시간째에는 거의 사멸 되어 항균성이 가장 높았으며, 3.0×10-3 N Ca(OH)2에 저장한 곤약 역시, 배양 3시간째 이후 급격히 감소하여 6시간째에 거의 사멸되었다.
- 곤약의 제조과정 중 식중독균인 Staphylococcus aureus, E. coli, Salmonella typhimurium을 접종하여 Ca(OH)2 농도에 따른 항균 활성을 본 결과, 1.0×10-4 N 용액에 저장한 곤약이 가장 항균 활성이 적었으며, 1.0×10-2 N 농도가 가장 항균 활성이 높았다.
- 곤약의 제조과정 중 응고액인 0.2% Ca(OH)2를 첨가하고 혼합시키는 과정에 Staphylococcus aureus를 접종하여 응고 농도에 따른 항균 활성을 본 결과, 1.0×10-2 N Ca(OH)2 용액에 저장한 곤약의 경우는 배양시간이 진행됨에 따라서 급격하게 감소하였으며, 배양 12시간째에는 거의 사멸됨을 확인할 수 있었다(Fig. 5A).
- 곤약의 침지 응고액의 농도에 따른 식중독균의 항균 활성을 본 연구는 현재까지 보고되고 있지 않으며, 1.0×10-2 N Ca(OH)2 의 농도에서 배양 12시간째에는 대부분 식중독균이 사멸되는 결과를 보여 곤약제품의 유통 시 초기 미생물 관리를 철저히 한다면 별도의 살균공정이 없더라도 안정적인 상온유통이 가능할 것으로 사료된다.
- 7에 나타내었다. 구약감자 분말을 입고하여 저장시켰을 때 미생물 수가 약간 증가하지만, 그 이후 공정부터는 미생물 수가 급격하게 감소되며, 성형 이후부터는 검출되지 않는 것으로 확인되었다. 즉, 0.
- 8)보다 더 높은 것을 확인하였다. 따라서, 곤약을 응고시킬 경우, NaOH 용액에서 응고시키는 것이 Ca(OH)2로 응고시키는 것보다 6시간 정도의 시간을 단축시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 하지만 Ca(OH)2로 응고시킬 경우에도 시간적인 차이는 있었으나, 18시간 이후에는 충분한 경도를 보이는 것으로 나타나, 두 응고액 모두 곤약의 경화에 사용하는 것은 가능할 것으로 판단되었다.
- 또한, 두 응고액의 첨가시 곤약의 응고 정도를 비교한 결과, 경도의 경우 NaOH 용액으로 응고시킨 곤약의 경도는 12시간째에 399.1±24.5 g이었으며, Ca(OH)2 용액에서는 393.5±20.5 g으로 NaOH 용액으로 응고시킬 경우보다 약간 더 단단하였으나, 그 차이는 오차범위 내에 있음을 확인할 수 있었다.
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치로 나타내었으며, 관능검사 결과는 한국교통대학교 식품공학과 관능평가원 9명의 평균치로 나타내었다. 두 처리군 간의 유의성에 대한 검증은 Student t-test를 이용하여 분석하였다.
- 응고제 종류에 따른 곤약의 관능적 특성을 9명의 패널을 대상으로 검사하여 비교한 결과는 Table 1에 나타내었다. 색, 향, 맛, 조직감 및 전반적인 기호도에서 응고제의 종류에 따른 유의적 차이는 없었지만, 향과 조직감에서 Ca(OH)2를 이용한 곤약이 NaOH를 이용한 곤약보다 높은 점수를 얻었다. 실제로 소비자가 곤약 구매 시 큰 영향을 끼치는 항목은 향과 조직감이며, 무기질 함량 결과를 고려할 때 응고제로서 Ca(OH)2 를 사용하는 것이 적합하다고 판단되었다.
- 하지만 Ca(OH)2로 응고시킬 경우에도 시간적인 차이는 있었으나, 18시간 이후에는 충분한 경도를 보이는 것으로 나타나, 두 응고액 모두 곤약의 경화에 사용하는 것은 가능할 것으로 판단되었다. 실제 곤약 생산시 곤약 응고를 위하여 하룻밤을 방치하므로 두 응고액 모두 곤약 응고에는 활용이 가능할 것으로 사료되었다. 또한 곤약의 제조방법을 체계화하고 품질을 최적화하고자 한 시도는 현재 미비한 상태이며, 유사 연구로 Kim SJ(2013)는쑥 첨가 곤약국수의 최적 제조 조건을 확립하고자 응고제의 종류에 따른 물성 변화를 비교 분석한 결과, 응고제로 Na3PO4, K2CO3, NaOH, Ca(OH)2를 사용하였을 때 Na3PO4가 견고성, 탄력성, 응집성, 검성이 전반적으로 우수하였다고 보고된 바 있으며, NaOH가 Ca(OH)2 용액보다 견고성, 검성이 높다고 보고하여 본 연구결과와 일치하였다.
- 4B). 위의 결과를 종합해 볼 때, 곤약은 NaOH와 Ca(OH)2 용액 모두에서 12~15시간 사이에 응고가 완전히 이루어지면 그 이후부터는 응고 용액에 계속 침지하여도 더 이상 단단해지지 않고, 12시간째의 물성을 계속 유지하는 것으로 판단되었다. 또한, 두 응고액의 첨가시 곤약의 응고 정도를 비교한 결과, 경도의 경우 NaOH 용액으로 응고시킨 곤약의 경도는 12시간째에 399.
- NaOH 용액으로 응고시킨 곤약의 경우, 경도는 응고 4시간째 이후부터 급격하게 증가하였으며, 12~18시간 사이에서 가장 높은 값을 보였다. 응고 18시간 이후부터는 경도의 증가가 멈춘 것으로 확인되어, 응고액이 NaOH인 경우 응고 18시간 정도면 응고가 완료되는 것으로 판단되었다. 검성, 씹힘성도 응고시간에 따른 증가 패턴이 경도와 유사한 패턴을 보였다.
- 본 연구에서는 곤약 가공을 위한 응고제와 침지액을 선정하고, 침지액 농도에 따른 식중독균에 대한 항균 활성을 확인 하였다. 응고제 종류에 따른 곤약의 응고시간별 물성 변화는 응고액의 종류에 관계없이 응고시간이 진행될수록 경도, 검성 및 씹힘성이 증가하였다. 응고제 종류에 따른 곤약의 무기질 함량은 응고제가 Ca(OH)2일 경우, NaOH를 이용한 곤약보다 유의적으로 높은 Ca 함량을 나타내었으며, 응고제가 NaOH 일 경우에는 Ca(OH)2보다 유의적으로 높은 Na 함량을 나타내었다.
- 즉, 응고액의 농도에 비례하여 균 성장이 억제됨을 확인할 수 있었다. 제조 공정 별 미생물 변화는 구약감자 분말을 입고하여 저장시켰을 때 미생물 수가 약간 증가하지만, 그 이후 공정부터는 미생물 수가 급격하게 감소되며, 성형 이후부터는 검출되지 않는 것으로 확인되었다.
- 구약감자 분말을 입고하여 저장시켰을 때 미생물 수가 약간 증가하지만, 그 이후 공정부터는 미생물 수가 급격하게 감소되며, 성형 이후부터는 검출되지 않는 것으로 확인되었다. 즉, 0.2% Ca(OH)2 용액을 첨가하는 단계인 계량, 토출단계에서는 미생물 수가 약간 감소하며, 만들어진 곤약을 Ca(OH)2 용액에 담그는 시기인 성형 이후부터는 완전히 사멸되는 것으로 확인되었다. 이는 Ca(OH)2 용액이 pH가 12인 강알칼리 용액으로 인해 미생물의 생육조건을 충족시키지 못하여 제조공정 마지막 단계에서는 완전히 사멸되는 것으로 사료된다.
- 0×10-2 N 농도가 가장 항균 활성이 높았다. 즉, 응고액의 농도에 비례하여 균 성장이 억제됨을 확인할 수 있었다. 제조 공정 별 미생물 변화는 구약감자 분말을 입고하여 저장시켰을 때 미생물 수가 약간 증가하지만, 그 이후 공정부터는 미생물 수가 급격하게 감소되며, 성형 이후부터는 검출되지 않는 것으로 확인되었다.
- 따라서, 곤약을 응고시킬 경우, NaOH 용액에서 응고시키는 것이 Ca(OH)2로 응고시키는 것보다 6시간 정도의 시간을 단축시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 하지만 Ca(OH)2로 응고시킬 경우에도 시간적인 차이는 있었으나, 18시간 이후에는 충분한 경도를 보이는 것으로 나타나, 두 응고액 모두 곤약의 경화에 사용하는 것은 가능할 것으로 판단되었다. 실제 곤약 생산시 곤약 응고를 위하여 하룻밤을 방치하므로 두 응고액 모두 곤약 응고에는 활용이 가능할 것으로 사료되었다.
- 3B). 형태학적으로 확인한 결과는 응고 12시간째에는 안쪽 부분이 약간 응고가 덜 된 것을 확인할 수 있었으며, 완벽한 응고는 15시간째에 이루어짐을 확인할 수 있었다(Fig. 4B). 위의 결과를 종합해 볼 때, 곤약은 NaOH와 Ca(OH)2 용액 모두에서 12~15시간 사이에 응고가 완전히 이루어지면 그 이후부터는 응고 용액에 계속 침지하여도 더 이상 단단해지지 않고, 12시간째의 물성을 계속 유지하는 것으로 판단되었다.
후속연구
- 이는 Ca(OH)2 용액이 pH가 12인 강알칼리 용액으로 인해 미생물의 생육조건을 충족시키지 못하여 제조공정 마지막 단계에서는 완전히 사멸되는 것으로 사료된다. 이러한 결과는 곤약 제품의 생산 시 별도의 살균공정을 행하지 않고 응고제의 농도 조절을 통한 pH 관리만으로도 미생물에 대한 항균 효과를 기대할 수 있다는 점에서 곤약제품의 HACCP 기준 설정 시 미생물학적 한계기준 설정을 위한 중요한 자료가 될 것으로 판단된다.
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