This study investigated the effects of thawing conditions on physiological activities and quality of peeled garlic. Peeled frozen garlic was analyzed after thawing at low temperature ($4^{\circ}C$), room temperature ($20^{\circ}C$), tap water ($20^{\circ}C$), radio f...
This study investigated the effects of thawing conditions on physiological activities and quality of peeled garlic. Peeled frozen garlic was analyzed after thawing at low temperature ($4^{\circ}C$), room temperature ($20^{\circ}C$), tap water ($20^{\circ}C$), radio frequency of 27.12 MHz, and 2.45 GHz in a microwave. As a result, the time required to thaw garlic to $0^{\circ}C$ by various thawing methods was shortest at2.45 GHz in a microwave, followed by $20^{\circ}C$ tap water, radio frequency of 27.12 MHz, $20^{\circ}C$, and $4^{\circ}C$. Microwave thawing was faster than other methods, but it resulted in significant non-uniformity of heating. The hardness of peeled garlic significantly decreased upon freeze-thawing, whereas it showed improved hardness upon radio-frequency thawing. Total color difference in garlic increased upon freeze-thawing, and it was not improved by various thawing methods. Antioxidant activities were determined for DPPH radical scavenging ability, SOD-like activity, and reducing power. Total phenolic compounds and flavonoids in garlic extract were measured as $3.222{\pm}0.214{\mu}g$ GAE/g and $0.149{\pm}0.03{\mu}g$ QE/g, respectively. The content of total phenolic compounds was significantly reduced by 2.45 GHz microwave thawing ($1.90{\pm}0.02{\mu}g$ GAE/g); however, flavonoid contents were slightly reduced under freezing and thawing conditions. The DPPH radical scavenging ability of garlic extracts was not affected by thawing methods; however, SOD-like activity and reducing power were slightly reduced by freeze-thawing. These results indicate that physiological activities were not improved by radio-frequency thawing; however, thawing time and maintain hardness were reduced compared with conventional thawing methods.
This study investigated the effects of thawing conditions on physiological activities and quality of peeled garlic. Peeled frozen garlic was analyzed after thawing at low temperature ($4^{\circ}C$), room temperature ($20^{\circ}C$), tap water ($20^{\circ}C$), radio frequency of 27.12 MHz, and 2.45 GHz in a microwave. As a result, the time required to thaw garlic to $0^{\circ}C$ by various thawing methods was shortest at2.45 GHz in a microwave, followed by $20^{\circ}C$ tap water, radio frequency of 27.12 MHz, $20^{\circ}C$, and $4^{\circ}C$. Microwave thawing was faster than other methods, but it resulted in significant non-uniformity of heating. The hardness of peeled garlic significantly decreased upon freeze-thawing, whereas it showed improved hardness upon radio-frequency thawing. Total color difference in garlic increased upon freeze-thawing, and it was not improved by various thawing methods. Antioxidant activities were determined for DPPH radical scavenging ability, SOD-like activity, and reducing power. Total phenolic compounds and flavonoids in garlic extract were measured as $3.222{\pm}0.214{\mu}g$ GAE/g and $0.149{\pm}0.03{\mu}g$ QE/g, respectively. The content of total phenolic compounds was significantly reduced by 2.45 GHz microwave thawing ($1.90{\pm}0.02{\mu}g$ GAE/g); however, flavonoid contents were slightly reduced under freezing and thawing conditions. The DPPH radical scavenging ability of garlic extracts was not affected by thawing methods; however, SOD-like activity and reducing power were slightly reduced by freeze-thawing. These results indicate that physiological activities were not improved by radio-frequency thawing; however, thawing time and maintain hardness were reduced compared with conventional thawing methods.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 27.12 MHz의 라디오파(Radio fre- quency; RF)를 이용한 해동과 관행 해동방법을 이용한 마늘의 해동 후 품질 특성 및 생리활성 변화 비교를 통하여 전자기파를 이용한 해동이 냉동 조미채소의 품질에 미치는 효과를 규명하고자 수행되었다.
본 연구는 냉동마늘의 최적 해동조건을 분석하고, 전자기파를 이용한 농산물의 냉 해동 가능성 및 마늘의 항산화 효과에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 마늘의 냉 해동은 깐마늘을 이용하여 일괄적으로 —80℃에서 급속 냉동시킨 후 저온해동(4℃), 상온해동(20℃), 유수해동(20℃), 27.
제안 방법
12 MHz RF) 해동장치(Fig. 1) 및 마이크로파(2.45 GHz MW) 전자레인지(RE-C21KB, Sam- sung, Seoul, Korea)의 5가지 조건으로 해동하였고, 해동 시 마늘의 중심부 온도변화는 광센서(FISO Technologies Inc., Que- bec, QC, Canada)를 이용하여 30초 간격으로 중심부 온도가0℃ 이상으로 증가할 때까지 측정하였으며, 이때 라디오파 발생장치의 출력은 200 W, 전자레인지의 출력은 700 W이었다. 생리활성 변화 분석을 위한 추출물의 제조는 해동된 마늘 40 g을 칭량 후 4℃ 증류수 40 mL를 가하여 믹서(HMF-1000, Hanil, Seoul, Korea)를 이용하여 완전히 마쇄한 후 원심분리기(HA-1000-3, Hanil, Inchun, Korea)를 이용하여 4,000 rpm으로 4℃에서 20분간 원심분리하여 상등액 만을 얻었다.
마늘 추출액의 라디칼 소거능은 Blois MS(1958)의 방법을 변형하여 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)에 대한 환원력으로 측정하였다. 농도별로 희석한 마늘 추출액 0.
본 연구는 냉동마늘의 최적 해동조건을 분석하고, 전자기파를 이용한 농산물의 냉 해동 가능성 및 마늘의 항산화 효과에 미치는 영향을 분석하기 위해 수행되었다. 마늘의 냉 해동은 깐마늘을 이용하여 일괄적으로 —80℃에서 급속 냉동시킨 후 저온해동(4℃), 상온해동(20℃), 유수해동(20℃), 27.12 MHz 라디오파 및 2.45 GHz 마이크로파 조건하에서 해동을 수행하고, 냉 해동에 따른 색도, 감모율 및 경도 변화와 항산화 활성을 비교 분석하였다. 냉동마늘의 해동 소요시간은 사용된 방법 중 마이크로파 해동에서 30초로 가장 빨랐으나, 불균일 해동이 나타났으며, 유수식과 라디오파 해동에서는 냉동마늘의 해동에 11분이 소요되어 마늘의 해동에 적절한 방법으로 판단되었다.
해동에 따른 냉동마늘의 품질을 분석하기 위하여 모든 마늘은 —80℃ 에탄올을 이용한 침지식 급속냉동 후 에탄올을 제거하고, —80℃ 냉동고에서 30일 간 저장 후 해동을 수행하였다. 해동조건은 저온해동(4℃), 유수해동(20℃), 상온해동(20 ℃)과 자체 개발한 라디오파(27.
대상 데이터
본 실험에 사용된 마늘은 한지형 마늘로 의성에서 2015년 6월 수확된 마늘을 도매상을 통해 구입 후 수작업으로 상처가 나지 않게 껍질을 제거하였다. 외관이 양호하며, 인편 중량이 4~5 g인 마늘만을 선별하였고, 이때 수분함량은 64%이었다.
본 실험에 사용된 마늘은 한지형 마늘로 의성에서 2015년 6월 수확된 마늘을 도매상을 통해 구입 후 수작업으로 상처가 나지 않게 껍질을 제거하였다. 외관이 양호하며, 인편 중량이 4~5 g인 마늘만을 선별하였고, 이때 수분함량은 64%이었다.
데이터처리
통계분석은 IBM SPSS Statistics program(Version 22, IBM Corp., Armonk, NY, USA)을 사용하였으며, 모든 실험 결과들은 3회 반복 측정한 평균값을 이용하여 일원배치 분산분석(One-way ANOVA)을 실시하였고, 시료 간의 유의적 차이가 있으면 Duncan’s multiple range test를 통해 사후 검증하였다(p<0.05).
이론/모형
Marklund S & Marklund G(1974)의 방법을 이용하여 py- rogallol로부터 생성되는 활성 산소로부터 과산화수소로 전환시키는 반응을 산화된 pyrogallol을 측정하여 superoxide dis- mutase(SOD) 유사활성으로 나타내었다. 농도별로 희석한 마늘 추출액 0.
마늘 추출물의 환원력 측정은 Oyaizu M(1986)의 방법을 이용하여 측정하였다. 마늘 추출액 0.
마늘 추출액의 총 페놀화합물 함량은 Folin O & Denis W(1912)법을 이용하여 페놀화합물이 phosphomolybic acid와 반응하여 발색되는 현상을 이용하였다. 증류수 1.
마늘 추출액의 플라보노이드 함량은 Zhishen J 등(1999)의 방법에 따라 측정하였다. 마늘 추출액 0.
성능/효과
냉동마늘의 해동 소요시간은 사용된 방법 중 마이크로파 해동에서 30초로 가장 빨랐으나, 불균일 해동이 나타났으며, 유수식과 라디오파 해동에서는 냉동마늘의 해동에 11분이 소요되어 마늘의 해동에 적절한 방법으로 판단되었다. 냉 해동을 거친 마늘의 품질 특성 조사에서는 전체 색 변화가 유수식 해동에서 28.058±0.27로 라디오파 해동 32.058±2.61에 비해 적은 변화를 나타낸 반면, 경도는 유수해동이 1,973.72±603.20 g/mm인 것에 비해 라디오파 해동은 2,455.61±312.77 g/mm로 더 우수하였다. 냉 해동에 따른 항산화 활성 분석에서는 냉장저장된 마늘의 페놀화합물 함량이 3.
45 GHz 마이크로파 조건하에서 해동을 수행하고, 냉 해동에 따른 색도, 감모율 및 경도 변화와 항산화 활성을 비교 분석하였다. 냉동마늘의 해동 소요시간은 사용된 방법 중 마이크로파 해동에서 30초로 가장 빨랐으나, 불균일 해동이 나타났으며, 유수식과 라디오파 해동에서는 냉동마늘의 해동에 11분이 소요되어 마늘의 해동에 적절한 방법으로 판단되었다. 냉 해동을 거친 마늘의 품질 특성 조사에서는 전체 색 변화가 유수식 해동에서 28.
4와 같다. 대표적인 항산화제로서 높은 SOD 유사활성을 나타낸다고 알려진 비타민 C와 각 실험군 마늘 추출물의 SOD 유사활성은 농도가 증가할수록 농도 의존적인 증가 양상을 나타내었고, 냉장 저장한 마늘 추출물의 경우 5.2 mg/mL에서 10% 가량의 SOD 유사활성을 나타낸 반면, 해동 후 마늘 추출물에서는 2% 이하의 낮은 SOD 유사활성을 나타내었고, 10.4 mg/mL와 20.8 mg/mL의 고농도 추출물 이용 시에도 4℃, 20℃, 20℃ 유수식, 27.12 MHz 라디오파 해동 추출물에서 냉장저장 추출물대비 70∼80% 가량의 SOD 유사활성 손실이 발생하였고, 2.45 GHz 마이크로파 해동에서는 이보다 더 큰 90% 가량의 손실을 나타내었다.
이러한 이유에서 마늘의 경도를 포함한 외관은 색도와 더불어 중요한 품질평가의 척도로서 이용된다. 따라서 본 연구에서 사용된 해동방법 중 감모율과 경도변화를 종합해 볼 때 냉동마늘의 해동 시 27.12 MHz 라디오파에서 가장 좋은 품질 특성을 나타내는 것으로 판단된다.
02로 변화폭이 비교적 적게 나타났으나, 이는 마늘의 가열 조리 후 색상변화와 유사한 것으로 마이크로파 해동의 단점으로 지적되는 불균일 해동으로 인하여 익힘이 나타난 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서 수행된 27.12 MHz 라디오파 해동이 냉동마늘의 해동 시 색도 개선에 미치는 영향은 미미하나, 2.45 GHz 마이크로파에 비하여 균일한 해동이 이루어지는 것으로 사료된다.
해동조건에 따른 마늘 추출물의 총 페놀 화합물의 농도 및 플라보노이드 함량을 Table 4에 나타내었다. 분석결과, 냉장 보관된 마늘 추출물에는 총 페놀 화합물 함량이 3.22±0.21 μg GAE/g였으며, 냉동 후 4℃, 20℃, 20℃ 유수식, 27.12 MHz 라디오파 해동에서 3 μg GAE/g으로 각 실험군 간에 유의적 차이를 보이지 않는데 반해, 2.45 GHz 마이크로파 해동에서는 1.9 μg GAE/g으로 유의적 감소를 나타냈다. 하지만 해동조건에 따른 플라보노이드 함량을 측정한 결과(Table 1)에서는 냉장 보관된 마늘 추출물에서 1.
45 GHz 마이크로파 해동에서는 이보다 더 큰90% 가량의 손실을 나타내었다. 뿐만 아니라 냉 해동 후 마늘추출물의 환원력은 본 연구에서 사용된 모든 해동방법에서 저온저장 대비 66%로 감소하였다. 이러한 결과를 종합해 볼때 사용된 해동방법을 통해 냉동마늘의 해동 시 품질 특성을 크게 개선시키기는 어렵지만, 라디오파를 이용한 해동의 경우 해동시간 단축과 경도 유지에는 장점을 나타내었기 때문에 부피가 큰 식재료의 해동에서는 그 효과가 더욱 명확하게 나타날 것으로 사료된다.
뿐만 아니라 냉 해동 후 마늘추출물의 환원력은 본 연구에서 사용된 모든 해동방법에서 저온저장 대비 66%로 감소하였다. 이러한 결과를 종합해 볼때 사용된 해동방법을 통해 냉동마늘의 해동 시 품질 특성을 크게 개선시키기는 어렵지만, 라디오파를 이용한 해동의 경우 해동시간 단축과 경도 유지에는 장점을 나타내었기 때문에 부피가 큰 식재료의 해동에서는 그 효과가 더욱 명확하게 나타날 것으로 사료된다.
후속연구
마늘의 해동에서 마이크로파 해동이 적절치 않은데 비해, Cho KW (1997)에 따르면 낮은 주파수를 이용할수록(파장이 길수록) 유전손실 감소에 의한 침투 깊이가 증가하게 되고, 내부에서부터 균일한 해동이 가능하다고 밝히고 있다. 따라서 라디오파를 이용한 해동의 유용성을 입증하기 위해서는 부피가 큰 식재료에 대한 추가적인 고찰이 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
냉동저장의 특징은?
냉동저장은 식재료의 부패와 미생물 성장 및 화학반응을 둔화시켜 품질 특성을 유지함으로써 건조에 비해 더 나은 풍미와 색감 및 영양을 제공하는 최적의 장기저장방법으로 알려져 있다(Reied DS 1997). 또한 급속냉동은 식품 내부 수분에 의한 빙결정이 비대해지는 것을 막고, 다수의 미세 빙결정을 생성해 세포벽의 파괴를 최소화하여 식품의 형태 유지에 유리하며, 장기저장을 가능하게 한다(Choi WS & Woo KJ 2006; Kiani H & Sun DW 2011).
급속냉동의 특징은?
냉동저장은 식재료의 부패와 미생물 성장 및 화학반응을 둔화시켜 품질 특성을 유지함으로써 건조에 비해 더 나은 풍미와 색감 및 영양을 제공하는 최적의 장기저장방법으로 알려져 있다(Reied DS 1997). 또한 급속냉동은 식품 내부 수분에 의한 빙결정이 비대해지는 것을 막고, 다수의 미세 빙결정을 생성해 세포벽의 파괴를 최소화하여 식품의 형태 유지에 유리하며, 장기저장을 가능하게 한다(Choi WS & Woo KJ 2006; Kiani H & Sun DW 2011). 하지만 냉동 식자재를 이용하는데 있어 해동공정이 필수적이고, 이러한 해동은 물과 얼음의 전도도 차이로 인해 동결 속도에 비하여 느리게 진행되기 때문에 미생물의 성장이나 급격한 온도 상승에 의한 수분손실과 같은 품질 훼손을 피하기 위하여 가능한 낮은 온도에서 신속한 해동처리가 이루어져야 한다(Hong GP et al 2005).
육류의 해동 방법을 마이크로파 및 초음파를 이용한 해동과 초고압을 이용한 급속해동이 활발이 연구되게 된 배경에는 어떠한 문제를 해결하기 위해서인가?
하지만 냉동 식자재를 이용하는데 있어 해동공정이 필수적이고, 이러한 해동은 물과 얼음의 전도도 차이로 인해 동결 속도에 비하여 느리게 진행되기 때문에 미생물의 성장이나 급격한 온도 상승에 의한 수분손실과 같은 품질 훼손을 피하기 위하여 가능한 낮은 온도에서 신속한 해동처리가 이루어져야 한다(Hong GP et al 2005). 하지만 일반적인 상온 해동, 4℃ 냉장해동 및 유수 해동에서는 열전도율이 낮아 해동시간이 길어지게 되고, 미생물의 성장과 드립 발생이 활발히 일어나게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 육류의 해동 방법으로 마이크로파(Virtanen AJ et al 1997; Park MH et al 2012) 및 초음파(Miles CA et al 1999)를 이용한 해동과 초고압(Hong GP et al 2005; Ko SH et al 2006)을 이용한 급속해동 등이 활발히 연구되고 있으나, 전자레인지를 이용한 마이크로파 해동 정도만 실용화되어 사용되고 있다.
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