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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 장류를 이용하여 제조된 소스류에 대하여 줄가열 및 초고압 처리를 통해 총균수 저감효과 및 인위적으로 접종된 B. cereus 포자의 저감효과를 검토한 동시에 살균 처리된 소스류의 저장성을 검토함으로써 최종적으로는 소스 제품의 미생물 제어에 활용할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다.
가설 설정
- 1)All values are mean±SD of three replications.
- 2)Mean with the same letter within a column are not significantly different (P<0.05).
- 2)Mean with the same letter within a row are not significantly different (P<0.05).
- 2)NS: not significant.
제안 방법
- Batch식 Joule 가열장비(Ohmic Heater, Frontier Engineering, Tokyo, Japan)를 이용하여 살균 시험을 행하였다. Joule 가열장치는 출력전압 100∼400 V까지 조절할 수 있 ㅁ으며, 주파수는 20 kHz의 고정형의 것을 사용하였다.
- MYP 배지 분석법(19)을 변형하여 계수하였다. 시료 10 g을 취하여 20 mL의 멸균생리식염수를 가하여 2분간 고속으로 균질화하여 시험용액으로 하였다.
- 마리네이드, 간장소스, 된장소스 및 고추장소스를 대상으로 총균수 및 Bacillus cereus 접종포자에 대해 초고압, 줄가열, 항균물질에 단독처리나 hurdle 복합처리에 의한 저감효과를 분석하였다. 줄가열 처리는 된장 및 고추장소스의 총균과 접종포자에 대해서 1.
- 1 mL 씩을 도말하여 30℃에서 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 집락 주변에 lecithinase를 생성하는 혼탁한 환을 갖는 분홍색 집락을 선별하여 계수하였다.
- 본 연구에서는 소스에 이용되는 장류에서 특히 문제시되고 있는 B. cereus 포자(Fig. 2)를 소스에 인위적으로 접종하고 상기의 총균수에 대한 허들처리 방법을 같은 조건으로 적용하고 B. cereus 포자의 살균효과를 평가하였다. Fig.
- 소스류의 총균수에 대한 줄가열 처리 및 초고압 처리 효과 평가 결과를 바탕으로 소스의 허들처리를 목적으로 총균수에 적용 가능한 허들인자를 검토하여 적정 처리 조건을 설정 하였다. 본 연구의 소스시료는 장류를 기본적인 재료로 이용 하여 제조한 것으로 당 연구팀의 선행연구(11)에서 검토한 허들을 참고로 하였으며 진공포장 방법을 모든 처리구에 공통으로 적용하였고 항균물질로 주정(EtOH) 3%를 첨가물로 이용하는 방법(A), 열에 의한 총균 저감 방법으로 Joule 가열, 85℃(J)로 하였으며 압력에 의한 총균 저감 방법으로 초고압 처리, 즉 550 Mpa, 5분 처리 조건(P)을 적용 방법으로 설정하였다. Fig.
- 소스 시료를 10진 희석법에 의하여 희석한 후 각 샘플1 mL를 취하여, PCA(plate count agar) 배지(Difco)를 이용하여 pour plate counting method로 30℃에서 72시간 배양하여 총균수를 계수하였다.
- 소스1 kg을 20×20×20 cm 규격의 chamber에 채우고 온도를 설정하고 가열을 실시한 다음 설정온도(80, 85, 95℃)에 도달한 즉시 시료를 PE 필름에 포장하여 급랭시켰다.
- 소스류의 총균수에 대한 줄가열 처리 및 초고압 처리 효과 평가 결과를 바탕으로 소스의 허들처리를 목적으로 총균수에 적용 가능한 허들인자를 검토하여 적정 처리 조건을 설정 하였다. 본 연구의 소스시료는 장류를 기본적인 재료로 이용 하여 제조한 것으로 당 연구팀의 선행연구(11)에서 검토한 허들을 참고로 하였으며 진공포장 방법을 모든 처리구에 공통으로 적용하였고 항균물질로 주정(EtOH) 3%를 첨가물로 이용하는 방법(A), 열에 의한 총균 저감 방법으로 Joule 가열, 85℃(J)로 하였으며 압력에 의한 총균 저감 방법으로 초고압 처리, 즉 550 Mpa, 5분 처리 조건(P)을 적용 방법으로 설정하였다.
- 시료를 30℃ incubator에서 4~8주 동안 저장하고 총균수 및 B. cereus 수를 측정하였다.
- 즉 시료 25 μL를 슬라이드상에 도말 후 열고정 하고 malachite green(5%) 용액(Fluka, Steinheim, Switzerland)을 마르지 않도록 계속 첨가해주면서 5분 간 가열하며 염색하였다. 염색이 끝난 후 safranin O(2.5%) 용액(Fluka) 으로 20초간 대조 염색한 후 다시 증류수로 세척하고 위상차현미경(Olympus, Tokyo, Japan)으로 포자를 관찰하였다.
- 즉 B. cereus를 nutrient broth(Difco)에서 24시간 배양 후 5 μg/ mL MnSO4(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)를 포함한 nutrient agar(Difco)에 2 mL 접종하여 30℃, 3일간 배양하여 포자를 발생시켰으며 0.1% Triton X-100(Daejung, Seoul, Korea)를 포함한 0.1 M NaCl 용액을 5 mL 주입한 뒤 spreader를 이용하여 포자를 회수하였다.
- 즉 시료 25 μL를 슬라이드상에 도말 후 열고정 하고 malachite green(5%) 용액(Fluka, Steinheim, Switzerland)을 마르지 않도록 계속 첨가해주면서 5분 간 가열하며 염색하였다.
대상 데이터
- Tryptic soy broth(TSB)는 Difco사(Detroit, MI, USA), Mannitol Egg York Polymyxin Agar(MYP), egg yolk 및 supplement는 Merck사(Darmstadt, Germany)의 특급품을 사용하였고 기타 시약은 모두 특급을 사용하였다. Bacillus cereus(ATCC 21772, ATCC, Manassas, VA, USA)는 50% glycerol stock으로 보관 중인 균주를 사용하였다. 소스 제조용 주요 재료로서 간장, 진장, 쌀된장, 쌀발효액 및 고추장은 샘표식품의 생산제품을 이용하였고 배, 마늘, 생강, 참깨, 청양고추, 물엿, 참기름, 설탕, 프락토올리고당 및 사과식초 등은 국내 유명 마트에서 구입하여 사용하였다.
- Tryptic soy broth(TSB)는 Difco사(Detroit, MI, USA), Mannitol Egg York Polymyxin Agar(MYP), egg yolk 및 supplement는 Merck사(Darmstadt, Germany)의 특급품을 사용하였고 기타 시약은 모두 특급을 사용하였다. Bacillus cereus(ATCC 21772, ATCC, Manassas, VA, USA)는 50% glycerol stock으로 보관 중인 균주를 사용하였다.
- 주요 재료로서 마리네이드는 진장(S사), 배, 설탕, 마늘 및 생강 등을 사용하였고 간장소스는 간장(S사), 설탕, 물엿, 마늘, 생강 및 참기름 등을 사용하였다. 계속해서 된장소스는 쌀된장(S사), 쌀발효액(S 사, 증자쌀에 0.2% Aspergillus oryzae 접종 발효), 청양고추, 식초 및 설탕 등을 사용하였고, 고추장소스는 고추장, 쌀발효액(S사), 프락토올리고당, 사과식초, 마늘 및 참깨 등을 사용하였다.
- 마리네이드, 간장소스, 된장소스 및 고추장소스는 S사에서 개발한 레시피를 활용하였다. 주요 재료로서 마리네이드는 진장(S사), 배, 설탕, 마늘 및 생강 등을 사용하였고 간장소스는 간장(S사), 설탕, 물엿, 마늘, 생강 및 참기름 등을 사용하였다.
- Bacillus cereus(ATCC 21772, ATCC, Manassas, VA, USA)는 50% glycerol stock으로 보관 중인 균주를 사용하였다. 소스 제조용 주요 재료로서 간장, 진장, 쌀된장, 쌀발효액 및 고추장은 샘표식품의 생산제품을 이용하였고 배, 마늘, 생강, 참깨, 청양고추, 물엿, 참기름, 설탕, 프락토올리고당 및 사과식초 등은 국내 유명 마트에서 구입하여 사용하였다.
- 마리네이드, 간장소스, 된장소스 및 고추장소스는 S사에서 개발한 레시피를 활용하였다. 주요 재료로서 마리네이드는 진장(S사), 배, 설탕, 마늘 및 생강 등을 사용하였고 간장소스는 간장(S사), 설탕, 물엿, 마늘, 생강 및 참기름 등을 사용하였다. 계속해서 된장소스는 쌀된장(S사), 쌀발효액(S 사, 증자쌀에 0.
데이터처리
- 실험은 모두 3회 반복하였고 SPSS(Statistical Package for the Social Science, Ver. 18.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 통계분석 하였으며 각 처리구 간의 유의성 검증을 위해 one-way ANOVA를 실시한 후 처리군의 평균값 간의 비교를 위해 Duncan의 다중검정(multiple range test)을 이용하여 5% 유의수준에서 유의성 검정을 실시하였다.
이론/모형
- Yang 등(17)이 제시한 방법에 따라 제조하였다. 즉 B.
- 포자 확인은 Schaeffer와 Fulton 포자염색법(18)을 사용 하였다. 즉 시료 25 μL를 슬라이드상에 도말 후 열고정 하고 malachite green(5%) 용액(Fluka, Steinheim, Switzerland)을 마르지 않도록 계속 첨가해주면서 5분 간 가열하며 염색하였다.
성능/효과
- cereus 포자의 살균효과를 평가하였다. Fig. 2에서와 같이 마리네이드는 초기 포자수가 5.58 log에서 JAP 처리에서 4.80 log로 저감되었으며, 간장소스의 경우에는 초기 포자수 5.74 log에서 J 처리구에서 5.52 log로 저감되었고 이와 연계처리구인 JA 처리구가 5.26 log, JP 처리구가 5.09 log 및 JAP 처리구가 5.21 log로 다소 낮아지는 효과를 보였다. 이는 앞서 단일기술이나 복합처리에서 변화가 전혀 없었던 총균수에서의 결과와는 다른 결과로서 마리네이드와 간장소스에 접종된 포자는 허들처리에 민감성을 보이는 것으로 사료된다.
- Table 3의 총균수를 측정 결과를 살펴볼 경우 초기 총균수에 있어서 마리네이드 4.55 log, 간장소스 4.36 log, 된장소스 2.10 log 및 고추장소스 6.06 log였으며 마리네이드와 간장소스의 경우 줄가열에 의한 총균수의 감소 효과가 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 마리네이드나 간장소스는 간장을 주원료로 하고 있어 간장 유래의 총균이 줄가열에 대해 저항성을 나타내는 특성이 있기 때문으로 생각되었다.
- 고추장소스의 경우 된장소스의 경우와 같이 A(주정 첨가), P(초고압) 및 AP(주정+초고압) 처리에서는 저감효과를 보이지 않았지만 Joule 가열 시 대조구 6.36 log에서 4.97 log로 총균수 저감효과가 있었고 JA 처리구에서 5.10 log, JP 처리구에서 4.66 log(초고압), JAP 처리구에서는 4.89 log로서 Joule 가열과 연계한 복합처리 효과는 나타나지 않았다.
- 32 log로 더욱 저감되었다. 고추장소스의 경우 초기 포자수 5.60 log던 것이 P와 AP 처리에 의해 각각 5.31 및 5.13 log 수준으로 저감되었고 J 처리 시에는 3.6 log로 매우 낮아졌으며 첨가물(A) 혹은 초고압 (P)과 연계 시에는 JA 처리구가 2.3 log, JP 처리구와 JAP 처리구 모두 2.15 log로서 더욱 감소하는 효과를 보였다.
- 된장소스의 경우 A(주정), P(초고압) 및 AP(주정+초고압) 처리에서 총균수 감화 효과를 보이지 않았다. 그러나 Joule 가열(J) 시대조구 1.51 log에서 1.22 log로 0.29 log만큼의 총균수 저감효과를 보였고 Joule 가열과 주정 첨가 처리(JA)에서는 1.16 log, Joule 가열과 초고압(JP) 처리에서는 0.59 log로 낮아지고 Joule 가열, 주정 및 초고압(JAP) 처리에서는 총균수가 0.3 log로 낮아져 총균수 저감효과가 더욱 커지는 경향을 보였다.
- 된장과 고추장 소스의 경우 마리네이드나 간장소스보다는 다소 높은 저감효과를 보였는데, 된장소스의 경우 초기 포자수 5.70 log던 것이 P와 AP 처리에 의해 각각 5.23 및 5.20 log 수준으로 저감되었고 J 처리에는 4.50 log로 매우 낮아졌으며 초고압 처리와 연계처리구인 JP와 JAP 처리구가 각각 4.28 log 및 4.32 log로 더욱 저감되었다. 고추장소스의 경우 초기 포자수 5.
- 된장소스 및 고추장소스의 총균수는 20분 처리 시 1 log 이하의 낮은 수준의 감소 효과를 보였고 마리네이드와 간장소스의 총균수는 동일한 조건에서 변화를 보이지 않았다. Farkas와 Hoover(22)는 압력이 미생물 세포막 단백질의 변성을 초래하여 세포막 기능 상실로 이어져 미생물의 손상이 가속화된다고 하였고, Jung 등(23)은 초고압 기술은 미생물의 형태와 소수성 결합 및 이온결합 등에 영향을 주어 미생물과 효소의 활성을 효과적으로 제어할 수 있다고 하였다.
- 따라서 본 연구의 허들처리구는 색상이나 향미성분이 대조구에 비해 유의한 변화는 없는 것으로 허들처리방법은 상기 소스류의 물성 변화를 최소화할 수 있는 방법(11)의 하나가 될 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 따라서 상기 소스류들의 환경차이는 총균수나 접종포자에 대한 살균효과에서도 차이를 나타낼 가능성을 시사하였다.
- 1에는 허들처리구들에 대한 총균수 측정 결과를 나타내었다. 마리네이드 및 간장소스는 단일처리구 및 2종 이상의 복합처리구에서 총균수 저감이 일어나지 않아 허들처리에 대해 강한 저항성을 보였다. 된장소스의 경우 A(주정), P(초고압) 및 AP(주정+초고압) 처리에서 총균수 감화 효과를 보이지 않았다.
- Joule 가열처리법은 식품 자체에 전류를 통과시켜 얻어지는 저항열을 이용한 것으로 급속가열이 가능하여 열에 의한 손실이 적기 때문에 품질 유지에 유리하다고 알려져 있다 (20). 본 연구의 장류소스는 전기전도도를 충분히 유지할 수 있을 만큼 염을 함유하고 있어 줄가열 처리법의 적용에 큰 문제는 없을 것으로 판단되었다.
- cereus 포자 접종 소스의 처리구들을 30°C에서 8주간 저장한바 전반적으로 0일 수준에 비해 비슷하거나 더욱 낮아지는 경우가 많았고 특히 고추장소스의 JA, JP 및 JAP 처리구와 된장소스의 JP 및 JAP 처리구가 상대적으로 낮은 수준을 유지하였다. 상기 결과로부터 된장소스와 고추장소스는 Joule 가열과 초고압 및 주정을 연계한 처리기법을 통해 B. cereus 포자를 충분히 제어할 수 있을 것으로 기대된다.
- 상기 결과에서 80℃ 기준으로 줄가열 처리 시 90초에 불과한 짧은 온도 도달속도 및 온도 유지시간을 감안하면 줄가열 방법은 동일한 온도에서 30분간 열수 처리를 하는 방법에 비해 균 저감율이 크고 풍미 유지에도 유리하므로 줄가열 법을 적용할 경우에 90℃ 이상의 온도에서도 살균이 가능할 것으로 기대되었다.
- 상기 된장소스와 고추장소스의 총균수는 허들처리에 의해서 1 log 수준 감소 효과를 나타내었지만 B. cereus 포자에 대한 허들처리 시 고추장소스의 경우 3 log 수준만큼 포자수가 크게 저감되는 결과를 얻을 수 있었고 된장소스의 경우에는 1 log 수준만큼의 저감에 그친 것으로 나타나 B. cereus 포자의 생존이 소스의 환경에 영향을 받고 있음이 시사되었다.
- 45 log만큼 크게 감소하였다. 상기 소스의 총균과 포자에 대한 처리구는 30°C에서 8주간 저장 시 대조구 대비 유사하거나 낮은 수준을 유지하였다. 따라서 소스류 중에서 고추장소스와 된장소스는 줄가열과 초고압을 연계한 허들처리를 통해 총균수와 B.
- 상기와 같이 소스별로 열전달 시간이 다르게 나타난 것은 소스 시료의 이화학적 환경 차이를 반영하고 있음을 시사하고 있으며 전체적으로 도달시간이 매우 단시간인 점을 감안 하면 열에 의한 소스의 품질 손실 가능성이 매우 적을 것으로 생각되었다.
- Table 2에 줄가열 시 최종 도달 온도를 각각 80℃, 85℃ 및 95℃로 세팅하고 챔버 내 소스의 온도와 시간의 변화 경향을 나타내었다. 소스 시료는 모두 줄가열 처리 시 시간 경과에 따라 온도가 매우 빠르게 증가하였고 설정온도가 높을수록 온도 도달시간이 더욱 빠른 경향을 보였으며 소스류에 따라서 절대 도달시간에서 차이를 보였다.
- 0)에 해당되는 정도였다. 시료 중에서 된장소스는 마리네이드, 간장소스 및 고추장소스에 비해서 색도 변화가 가장 낮았고 허들처리구 중에서 A, P 및 AP 처리구보다 J 및 J와 연계된 처리구의 색차(delta E) 값이 다소 높은 특성을 보였다.
- 본 연구에 사용된 소스류에 대한 pH, 적정 산도, 염도 및 가용성 고형분 농도를 Table 1에 나타내었다. 적정 산도는 고추장소스가 4.13%로 가장 높았고 그 다음으로 된장소스가 1.62%, 마리네이드가 0.94% 및 간장소스가 0.57%의 순으로 높았으며 pH는 적정 산도의 수준에 따라 낮게 나타났다. 염도의 경우에는 마리네이드 및 간장소스는 각각 5.
- 47 log 감소하였다. 포자의 경우 된장소스는 AP 처리구가 0.50 log, JP와 JAP 처리구는 각각 1.42 log 및 1.38 log로 감소 효과가 증가하였고, 고추장소스는 AP 처리구가 0.47 log, JA 처리구가 3.3 log, JP와 JAP 처리구가 모두 3.45 log만큼 크게 감소하였다. 상기 소스의 총균과 포자에 대한 처리구는 30°C에서 8주간 저장 시 대조구 대비 유사하거나 낮은 수준을 유지하였다.
- 한편 J(85°C), A(EtOH 3.0%) 및 P(550 Mpa, 5분)를 허들로 설정하였을 경우 된장소스의 총균수는 JA 처리구가 0.35 log, JP 처리구가 0.92 log 및 JAP 처리구가 1.21 log 감소하였고, 고추장소스의 총균수는 JA 처리구가 1.26 log, JP 처리구가 1.7 log 및 JAP 처리구가 1.47 log 감소하였다.
- 한편 된장소스와 고추장소스의 경우 총균수는 줄가열에 의해 유의적으로 감소하는 경향을 보였고 80℃와 85℃ 처리에서는 대조구 대비 각각 1 log 수준 이하, 95℃ 처리에서는 각각 2 log 수준 감소하는 특성을 보였다.
- 한편 소스처리구들을 30°C에서 8주 동안 저장한 경우 전반적으로 0 day 수준과 비슷하거나 더욱 낮아지는 경향을 보였고 특히 된장과 고추장소스의 J, JA, JP 및 JAP 처리구가 저장에 의해 대조구보다 낮은 수준을 유지하였다.
후속연구
- 상기 소스의 총균과 포자에 대한 처리구는 30°C에서 8주간 저장 시 대조구 대비 유사하거나 낮은 수준을 유지하였다. 따라서 소스류 중에서 고추장소스와 된장소스는 줄가열과 초고압을 연계한 허들처리를 통해 총균수와 B. cereus 포자를 제어할 수 있을 것으로 기대된다.
- 상기 결과를 통하여 된장 및 고추장 소스의 총균수는 허들 처리를 통해 어느 정도 제어가 가능할 것으로 판단되었으며 마리네이드 및 간장소스는 재료단계에서의 전처리 혹은 다양한 허들처리법에 대한 검토가 필요할 것으로 생각된다.
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