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문제 정의
- 하지만 갈색거저리는 현재까지 국내에서 식품으로 등록되지 않아 식용으로 제조 및 판매가 불가하므로 식용 갈색거저리의 제조 및 판매를 위해서는 과학적인 연구를 통한 식약처에 식품등록이 시급히 이루어져야 하므로 2011년부터 국립농업과학원 곤충산업과에서는 갈색거저리를 새로운 식품으로 등록하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다. 따라서 본 연구에서는 갈색거저리 유충의 식품 등록 후 산업화에 대비하기 위해 대량생산 조건에서 갈색거저리 유충 제조를 위한 표준화 공정을 확립하였다(그림 1).
- 본 연구에서는 갈색거저리 유충의 식품등록 후 산업화에 대비하여 대량생산 시설에 적용 가능한 동결건조 갈색거저리 유충곤충의 제조공정을 확립하였다. 갈색거저리 유충을 1~2일간 절식시킨 후 식용을 목적으로 하므로 위생적인 측면을 고려하여 분변제거 및 세척한 후 고온·고압 살균법으로 살균하였다.
제안 방법
- 갈색거저리 유충을 1~2일간 절식시킨 후 식용을 목적으로 하므로 위생적인 측면을 고려하여 분변제거 및 세척한 후 고온·고압 살균법으로 살균하였다.
- 갈색거저리 유충의 대량 살균시 용기 내에 과다한 유충을 넣을 경우 고온·고압 스팀이 내부까지 전달되지 않으므로 완벽한 살균을 위해 살균 용기 내에 갈색거저리 유충의 양에 따른 세균 및 진균 존재여부 확인을 통해 살균기 내에 투입할 갈색거저리 유충 양을 결정하였다.
- 갈색거저리 유충의 동결건조를 위해 살균 처리된 갈색거저리 유충을 소분한 후 동결실에서 갈색거저리 유충의 물리적 변화를 일으키지 않는 최적의 동결조건을 설정하였다. 그리고 동결된 갈색거저리 유충은 동결실에서 건조기(Woosung, Korea)로 이송하여 건조효율을 높일 수 있는 건조조건을 설정하였다.
- 고온·고압 살균을 실시한 후 세균 및 진균의 존재여부를 확인하기 위해 세균 확인을 위해서는 PCA(Plate Counter Agar) 고체배지를, 진균 확인을 위해서는 PDA(Potato Dextrose Agar) 고체배지를 각각 이용하였으며 대장균군의 확인을 위해 2% Brilliant Green Bile Broth 고체배지를 사용하였다.
- 1995). 그러나 식용 갈색거저리의 산업화를 위한 대량생산 시설에서의 제조공정에 대한 연구는 전무한 실정이므로 본 연구에서는 갈색거저리 유충의 식품 등록 후 산업화에 대비하여 대량생산 시설에 적용 가능한 제조공정을 표준화하였고 이에 따른 자가규격 및 품질보존기간(유통기한)을 결정하였다.
- 갈색거저리 유충의 동결건조를 위해 살균 처리된 갈색거저리 유충을 소분한 후 동결실에서 갈색거저리 유충의 물리적 변화를 일으키지 않는 최적의 동결조건을 설정하였다. 그리고 동결된 갈색거저리 유충은 동결실에서 건조기(Woosung, Korea)로 이송하여 건조효율을 높일 수 있는 건조조건을 설정하였다.
- 농가로부터 구입한 갈색거저리 유충은 이미(異味)와 이취(異臭)를 제거하기 위해 앞서 보고된 소량의 갈색거저리 유충의 최적 분말 제조조건(Chung et al. 2013)을 적용하여 1~2일간 절식(絶食)시킨 후 체반을 이용하여 분변을 분리하고 고압세척 시스템(UP TECH, Korea)을 이용하여 세척하였다.
- 대량생산 시설에서의 살균처리 시 적합한 용량 설정을 위해 다단식 살균기의 용기 내에 부직포(48 cm × 55 cm)를 깔고 갈색거저리 유충을 각각 1 kg(3 cm), 1.5 kg(4 cm), 2 kg(5 cm), 3 kg(7.5 cm) 씩 넣어 밀봉한 후 고온·고압 살균 탱크(6 m3)에 넣고 115℃, 1 kgf/cm2에서 10분간 살균한 후 세균 및 진균 검사를 통해 살균여부를 확인하였다.
- 동결건조 갈색거저리 유충의 유통기한 설정을 위해 보관 용기로 PET(polyethylene terephthalate) 재질을 사용하였으며, 이들 용기에 보관된 동결건조 갈색거저리의 저장온도를 각각 25 ± 2℃, 35 ± 2℃, 40 ± 2℃로 설정하여 실험하였다.
- 동결건조 갈색거저리 유충의 유통기한은 포장용기로는 PET 재질을 사용하였고, 25℃, 35℃, 40℃에서 각각 6개월 이상 보관하면서 1개월 단위로 평가하여 설정하였다 (표 3). 유통기한은 이화학적 특성, 관능적 특성, 미생물적 변화 분석을 통해 설정하였다.
- 자가규격 설정을 위해 사용된 갈색거저리 유충은 고성 곤충생태원, 에스웜, (주)한국유용곤충연구소에서 사육된 것을 각각 사용하여 평균값을 기준으로 설정하였다. 본 연구에서 설정한 갈색거저리 유충의 자가규격으로 수분 5% 이하, 산가 3 mg/g 이하, 과산화물가 30 meq/g 이하, 조단백 45% 이상, 조지방 25% 이상을 허용범위로 설정하였으며, 올레산의 경우 전체 함량의 11 ~ 16% 범위를 기준규격으로 설정하였다. 식용으로 제조된 동결건조 갈색거저리 유충은 일반세균은 1,000 cfu/g 이하여야 하며, 대장균군 및 병원성 세균의 경우는 음성이어야 한다(표 2).
- 살균기 내에 있는 다단식 스테인레스 용기 위에 부직포를 깔고 세척된 갈색거저리 유충을 부직포(48 cm × 55 cm) 당 1 kg, 1.5 kg, 2 kg, 3 kg씩 넣어 밀봉한 후 고압 멸균 탱크(6 m3)에 넣고 115℃, 1 kgf/cm2 에서 10분간 고온·고압 스팀으로 살균하였다.
- 살균작업이 완료된 갈색거저리 유충에 대한 세균 및 진균 분석 결과, 부직포(48 cm × 55 cm) 당 1 kg(3 cm) 이하로 소분하여 살균할 경우에 세균 및 진균이 전혀 검출되지 않았으므로 살균기 내 갈색거저리 투입량은 부직포(48 cm × 55 cm) 당 1 kg(3 cm) 이하로 결정하였다(표 1).
- 살균한 갈색거저리 유충 동결건조를 위해 동결은 −35℃ 이하에서 용기[W(63 cm) × L(57 cm) × H(3 cm)]별 4 kg씩(두께 1.5 cm 이하) 투입하여 실시하고, 건조는 −15℃ 이하, 0.5 torr 이하에서 최소 30시간 이상 건조하는 것이 효율적인 것으로 판단하였다.
- 자가 규격 설정시 식품공전의 식품원재료 종류 중 “동물성원료/기타 항(메뚜기, 번데기, 식용개구리, 식용달팽이 등)”, “식품별 기준 및 규격 외의 일반가공식품 규격” 과 “EPA/DHA 함유식품” 대한 기준을 참고하였으며, 갈색거저리의 자가규격 항목으로 수분, 산가, 과산화물가, 조단백질, 조지방 및 올레산의 함량과 일반세균 및 대장균군에 대한 기준을 설정하였다. 수분 측정은 상압가열건조법을 사용하였으며, 산가 측정은 지방 1 g 중 함유되어 있는 유리지방산을 중화하는데 필요한 KOH의 mg 수로, 시료를 취하여 삼각플라스크에 넣고 ether-ethanol 혼합액 20 ~ 40 mL을 가하여 완전히 녹인 후 1% phenolpthalein-ethanol 용액 2 ~ 3 방울을 가하고, 0.1 N KOH-ethanol 용액으로 적정하여 용액이 미홍색으로 30초간 지속될 때 실험을 종료하고 이때 KOH 적정량을 산가로 간주하였다. 과산화물가는 유지 1 kg에 KI 용액을 가하여 유리되는 I2의 mg 당량수를 측정한 것으로 검체 약3 g을 취하여 CH3COOH : CHCl3 =3:2로 가온하여 녹이고 KI 용액 1 mL을 섞어 10분간 방치 후 증류수 30 mL을 가하고 녹말용액 1 mL을 지시약으로 하여 0.
- 그리고 14% Boron trifluoride(BF3)를 가하여 100℃에서 약 30분간 가온 후 30 ~ 40℃로 냉각하고 이소옥탄용액 2 mL을 가한 후 상층액 중 약 1 mL의 이소옥탄용액을 취하여 표준용액으로 하였다. 시험용액 중 oleic acid의 분석을 위해 속실렛 추출법으로 추출한 지방 40 mg을 이소옥탄 20 mL에 녹여 표준용액의 조제방법과 동일한 방법으로 시험용액 조제 후 Na2SO4로 탈수하고 가스크로마토그래피로 분석한 후 표준용액과 비교분석하여 시험용액 중 oleic acid의 양을 측정하였다.
- 식품으로서 산업화하기 위해서는 균일한 품질의 갈색거저리 유충이 제조되어야 하고 품질관리에 대한 기준이 설정되어야 하므로 자가규격을 설정하였다. 자가규격 항목으로 수분, 산가, 과산화물가, 조단백질, 조지방 및 올레산 함량과 일반세균 및 대장균군에 대한 허용 범위를 설정하였다.
- 우선 농가로부터 구입한 갈색거저리는 위생적 측면을 고려하여 유충의 분변 분리 및 세척 작업을 실시하였다. 체를 이용하여 분변 분리 후 고압세척 시스템에 의해 세척된 갈색거저리 유충은 식용을 목적으로 하므로 다단식 살균기로 살균작업을 실시하였다.
- 유통기한 설정은 각각의 품질지표 항목들을 대상으로 진행한 후 계산되었다. 저장온도별 저장기간에 따른 각 품질지표별 함량변화 분석을 통해 함량변화 방정식을 산출하고, 산출한 온도별 K 값을 이용하여 활성화 에너지를 산출한 뒤 유통기한을 계산하였고 계산된 유통기한에 안전계수(0.
- 동결건조 갈색거저리 유충의 유통기한은 포장용기로는 PET 재질을 사용하였고, 25℃, 35℃, 40℃에서 각각 6개월 이상 보관하면서 1개월 단위로 평가하여 설정하였다 (표 3). 유통기한은 이화학적 특성, 관능적 특성, 미생물적 변화 분석을 통해 설정하였다. 이화학적 특성으로 수분, 산가, 과산화물가, 올레산의 함량 변화 측정하였는데 이중 과산화 물가는 저장기간이 증가할수록 감소되어 유통기한 설정 지표 항목으로 부적합하여 제외시켰다.
- 이화학적 특성, 관능적 특성, 미생물적 변화를 조사하여 이들 조건에서의 유통기한을 각각 계산한 후 그 기간이 가장 짧은 항목에 안전계수를 반영한 기간을 유통기한으로 설정하였다. 이화학적 특성으로 수분, 산가, 과산화물가, 올레산의 함량 변화를, 관능적 평가로 색상, 향, 맛, 산패취 및 기호도를, 미생물적 지표로 세균수와 대장균군을 분석하였다.
- 이화학적 특성, 관능적 특성, 미생물적 변화를 조사하여 이들 조건에서의 유통기한을 각각 계산한 후 그 기간이 가장 짧은 항목에 안전계수를 반영한 기간을 유통기한으로 설정하였다. 이화학적 특성으로 수분, 산가, 과산화물가, 올레산의 함량 변화를, 관능적 평가로 색상, 향, 맛, 산패취 및 기호도를, 미생물적 지표로 세균수와 대장균군을 분석하였다. 수분측정은 식품공전에 기재되어 있는 상압가열 건조법을 토대로 수행하였으며, 산가 및 그 외 이화학적 특성평가와 미생물 평가는 식품공전을 토대로 실험하였고, 관능평가는 9점 척도법 및 기준차이 검사법에 의해 수행되었다(MFDS, 2011).
- 자가 규격 설정시 식품공전의 식품원재료 종류 중 “동물성원료/기타 항(메뚜기, 번데기, 식용개구리, 식용달팽이 등)”, “식품별 기준 및 규격 외의 일반가공식품 규격” 과 “EPA/DHA 함유식품” 대한 기준을 참고하였으며, 갈색거저리의 자가규격 항목으로 수분, 산가, 과산화물가, 조단백질, 조지방 및 올레산의 함량과 일반세균 및 대장균군에 대한 기준을 설정하였다.
- 식품으로서 산업화하기 위해서는 균일한 품질의 갈색거저리 유충이 제조되어야 하고 품질관리에 대한 기준이 설정되어야 하므로 자가규격을 설정하였다. 자가규격 항목으로 수분, 산가, 과산화물가, 조단백질, 조지방 및 올레산 함량과 일반세균 및 대장균군에 대한 허용 범위를 설정하였다. 자가규격 설정을 위해 사용된 갈색거저리 유충은 고성 곤충생태원, 에스웜, (주)한국유용곤충연구소에서 사육된 것을 각각 사용하여 평균값을 기준으로 설정하였다.
- 유통기한 설정은 각각의 품질지표 항목들을 대상으로 진행한 후 계산되었다. 저장온도별 저장기간에 따른 각 품질지표별 함량변화 분석을 통해 함량변화 방정식을 산출하고, 산출한 온도별 K 값을 이용하여 활성화 에너지를 산출한 뒤 유통기한을 계산하였고 계산된 유통기한에 안전계수(0.7)를 곱하여 얻어진 기간을 각 항목별 최종적인 품질보존기간(유통기한)으로 설정하였다. 각 항목별 최종 유통기한 분석 결과, 산가 기준의 경우 43.
- 고온·고압 살균을 실시한 후 세균 및 진균의 존재여부를 확인하기 위해 세균 확인을 위해서는 PCA(Plate Counter Agar) 고체배지를, 진균 확인을 위해서는 PDA(Potato Dextrose Agar) 고체배지를 각각 이용하였으며 대장균군의 확인을 위해 2% Brilliant Green Bile Broth 고체배지를 사용하였다. 제조한 갈색거저리 분말을 멸균수에 녹인 후 각각의 고체배지에 시료를 도말하고 세균은 37℃에서24시간, 진균은 25℃에서 48시간 배양한 후 미생물 존재 여부를 확인하였다.
- 우선 농가로부터 구입한 갈색거저리는 위생적 측면을 고려하여 유충의 분변 분리 및 세척 작업을 실시하였다. 체를 이용하여 분변 분리 후 고압세척 시스템에 의해 세척된 갈색거저리 유충은 식용을 목적으로 하므로 다단식 살균기로 살균작업을 실시하였다. 앞서 보고된 소량의 갈색거저리 전처리 조건에 따르면 살균과정을 거치지 않고 동결건조를 할 경우 대장균을 포함한 병원성 세균 및 일반세균이 다량 검출되었으나 고온·고압 살균과정을 거칠 경우 살균 직후 모든 세균이 존재하지 않았다(Chung et al.
- 효율적인 동결을 위해 동결실은 미리 온도 −35℃ 이하로 냉각한 후 살균 처리된 갈색거저리를 용기[W(63 cm) × L(57 cm) × H(3 cm)]별 4 kg씩(두께 1.5 cm 이하) 소분하여 12시간 급속 동결시킴으로써 그 효율을 높였으며, 동결된 상태에서 승화 건조를 위해 온도는 지방 중 녹는점이 가장 낮은 α-Linoleic acid (−12oC)의 녹는점 보다 낮은 −15℃ 이하, 진공도는 0.5 torr 이하에서 최소 30시간 이상 건조하였다.
대상 데이터
- molitor, larvae) 은 고성 곤충생태원(경남 고성시), 에스웜(충남 천안시), (주)한국유용곤충연구소(전남 곡성군)로부터 구입하였다. 갈색거저리 유충은 길이 28 ~ 35 mm, 폭 5 ~ 7 mm의 최대 성장 유충을 사용하였다.
- 본 연구에서 이용한 갈색거저리 유충(T. molitor, larvae) 은 고성 곤충생태원(경남 고성시), 에스웜(충남 천안시), (주)한국유용곤충연구소(전남 곡성군)로부터 구입하였다. 갈색거저리 유충은 길이 28 ~ 35 mm, 폭 5 ~ 7 mm의 최대 성장 유충을 사용하였다.
- 자가규격 항목으로 수분, 산가, 과산화물가, 조단백질, 조지방 및 올레산 함량과 일반세균 및 대장균군에 대한 허용 범위를 설정하였다. 자가규격 설정을 위해 사용된 갈색거저리 유충은 고성 곤충생태원, 에스웜, (주)한국유용곤충연구소에서 사육된 것을 각각 사용하여 평균값을 기준으로 설정하였다. 본 연구에서 설정한 갈색거저리 유충의 자가규격으로 수분 5% 이하, 산가 3 mg/g 이하, 과산화물가 30 meq/g 이하, 조단백 45% 이상, 조지방 25% 이상을 허용범위로 설정하였으며, 올레산의 경우 전체 함량의 11 ~ 16% 범위를 기준규격으로 설정하였다.
이론/모형
- 따라서 대량생산을 위한 갈색거저리 유충의 살균방법 또한 고온 ·고압 살균방법을 선택하였다.
- 이화학적 특성으로 수분, 산가, 과산화물가, 올레산의 함량 변화를, 관능적 평가로 색상, 향, 맛, 산패취 및 기호도를, 미생물적 지표로 세균수와 대장균군을 분석하였다. 수분측정은 식품공전에 기재되어 있는 상압가열 건조법을 토대로 수행하였으며, 산가 및 그 외 이화학적 특성평가와 미생물 평가는 식품공전을 토대로 실험하였고, 관능평가는 9점 척도법 및 기준차이 검사법에 의해 수행되었다(MFDS, 2011).
- 식약처의 『건강기능식품 기능성 원료 인정에 관한 규정』(고시 제 2009-176호)에 따라 갈색거저리 유충에 대한 자가규격을 설정하였다. 자가 규격 설정시 식품공전의 식품원재료 종류 중 “동물성원료/기타 항(메뚜기, 번데기, 식용개구리, 식용달팽이 등)”, “식품별 기준 및 규격 외의 일반가공식품 규격” 과 “EPA/DHA 함유식품” 대한 기준을 참고하였으며, 갈색거저리의 자가규격 항목으로 수분, 산가, 과산화물가, 조단백질, 조지방 및 올레산의 함량과 일반세균 및 대장균군에 대한 기준을 설정하였다.
성능/효과
- 7)를 곱하여 얻어진 기간을 각 항목별 최종적인 품질보존기간(유통기한)으로 설정하였다. 각 항목별 최종 유통기한 분석 결과, 산가 기준의 경우 43.5개월, 올레산 기준의 경우 210.2개월, 수분 기준의 경우 16.9개월로 산출 되었으므로 이 중 가장 유통기한이 짧은 수분을 기준으로 한 16.9개월까지는 동결건조 갈색거저리가 변성되지 않고 거의 원형 그대로 보존되어 안전하게 식품으로 이용 가능할 것이라 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 동결건조 갈색거저리 유충의 보다 안전한 유통을 위해 최종 유통기한은 제조일로부터 12개월로 결정하였으며(표 4), 본 연구를 통해 분석된 동결건조 갈색거저리의 유통기한을 통해 갈색거저리 유충의 식품 산업화시에 원료의 위생, 안전성 및 안정성 확보가 가능할 것이라고 사료된다.
- 그 결과, 건조기 내부 위치에 따라 약간의 차이는 있었지만 건조된 갈색거저리 유충은 수분 0.61%로 양호한 건조 상태를 나타내었으므로 대량생산 시설 내에서의 갈색거저리 유충 동결건조를 위해 동결은 −35℃ 이하에서 용기[W(63 cm) × L(57 cm) × H(3 cm)] 별 4 kg씩(두께 1.5 cm 이하) 투입하여 실시하고, 건조는 −15℃ 이하, 0.5 torr 이하에서 최소 30시간 이상 건조하는 것이 효율적인 것으로 판단되었다.
- 또한 생산효율을 증가시키기 위하여 다단식 살균기를 사용하여 각 단 사이의 공간을 10 cm 이상 확보하여 115℃, 1 kgf/cm2에서 10분간 고온·고압 살균한 경우 미생물이 검출되지 않음을 확인하였다.
- 동결건조 갈색거저리 유충의 자가규격으로 수분 5% 이하, 산가 3 mg/g 이하, 과산화물가 30 meq/g 이하, 조단백 45% 이상, 조지방 25% 이상, 올레산 11 ~ 16%를 허용범위로 설정하였다. 마지막으로 이화학적 특성, 관능적 특성, 미생물학적 지표 조사를 통한 유통기한 설정 결과 PET 재질 용기로 포장될 경우 동결건조 갈색거저리 유충의 최종 유통기한은 제조일로부터 12개월로 결정하였다. 따라서 본 연구를 통해 확립된 대량생산 시설에 적용 가능한 동결건조 갈색거저리 유충의 제조공정을 통해 식품등록 후 산업화시 보다 위생적이며 균일한 제품 제조가 가능할 것이고, 자가규격 및 유통기한은 제품 관리에 응용되어 보다 안전성 및 안정성 확보가 가능할 것이라고 사료된다.
- 살균시 용기 내에 부직포(48 cm × 55 cm)를 깔고 갈색거저리 투입량은 1 kg(3 cm) 이하로 하는 것이 세균 및 진균의 제거에 효율적임을 확인하였다.
후속연구
- 마지막으로 이화학적 특성, 관능적 특성, 미생물학적 지표 조사를 통한 유통기한 설정 결과 PET 재질 용기로 포장될 경우 동결건조 갈색거저리 유충의 최종 유통기한은 제조일로부터 12개월로 결정하였다. 따라서 본 연구를 통해 확립된 대량생산 시설에 적용 가능한 동결건조 갈색거저리 유충의 제조공정을 통해 식품등록 후 산업화시 보다 위생적이며 균일한 제품 제조가 가능할 것이고, 자가규격 및 유통기한은 제품 관리에 응용되어 보다 안전성 및 안정성 확보가 가능할 것이라고 사료된다.
- 2013). 따라서 본 연구에서 설정한 동결건조된 갈색거저리 유충에 대한 자가규격은 추후 식품등록이 되고 산업화가 될 경우 이들에 대한 균일한 제품제조 및 품질관리에 용이하게 이용될 것이라 판단된다.
- 따라서 본 연구에서 확립한 세척, 살균 및 동결건조 조건을 통한 대량생산 시설에 적용 가능한 갈색거저리 유충의 제조공정은 갈색거저리 유충의 식품 산업화를 위한 기초 자료로 활용 가능할 것이라 사료된다.
- 9개월까지는 동결건조 갈색거저리가 변성되지 않고 거의 원형 그대로 보존되어 안전하게 식품으로 이용 가능할 것이라 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 동결건조 갈색거저리 유충의 보다 안전한 유통을 위해 최종 유통기한은 제조일로부터 12개월로 결정하였으며(표 4), 본 연구를 통해 분석된 동결건조 갈색거저리의 유통기한을 통해 갈색거저리 유충의 식품 산업화시에 원료의 위생, 안전성 및 안정성 확보가 가능할 것이라고 사료된다.
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