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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 지금까지 마늘의 장기저장을 위한 연구와 달리 박피마늘의 저장·유통 중 수분손실과 호흡을 억제하고 외부 환경에 대한 물리적 요인으로부터 최대한 보호할 수 있는 가식성 코팅제로 carboxymethyl cellulose(CMC)와 미생물 생육억제 효과가 있는 sodium benzoate 등을 첨가제로 이용하여 박피마늘의 저장성 향상을 모색하기 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.
- 본 연구에서는 가식성 코팅물질의 하나로 가장 널리 이용되어지고 있는 carboxymethyl cellulose(CMC)을 이용하고, 첨가제로서 미생물 생육억제 효과가 있는 sodium benzoate, citric acid 및 균질제로 lecithin 등을 혼합한 CMC 혼합코팅용액을 조제한 후 저장기간에 따른 박피 마늘의 품질변화(중량감소, 색도, 갈변화, 조직도)를 분석함으로써 박피 마늘의 저장성을 증대하고자 하였다. 각 농도에 따른 CMC 코팅 처리구의 경우 사용된 CMC의 점성이 높을수록 중량변화가 적었으며, 처리된 농도별로는 농도가 높을수록 중량변화가 적은 것으로 나타났다.
제안 방법
- 3. 결과 및 고찰 본 연구에서는 Table 1에 나타난 바와 같이 CMC을 주성분으로 하여 첨가된 각각의 성분에 따라 조제된 코팅 용액을 박피마늘에 적용한 경우 저장기간에 따른 마늘의 중량 감소율을 분석하여 그 결과를 Fig. 1에 나타내었다.
- 코팅 재료로 2%(w/v) CMC를 사용하였다. CMC 이외에 미생물 생육억제 효과 및 코팅용액의 균질화를 위해 sodium benzoate, citric acid 및 lecithin을 Table 1에 나타난 바와 같은 농도의 용액으로 만들어 각각 spray 처리하였다. carboxymethyl cellulose용액의 조제는 비이커에 200 mL을 넣은 후 70℃으로 가온시키면서 CMC 10g을 섞어 용액이 맑아질 때 까지 저어주면서 용액이 맑아지면 첨가제를 각 농도에 맞추어 혼합한 후 박피마늘을 제조된 코팅용액에 약 8~10초간 박피 마늘 전체에 분포될 수 있도록 분사 살포하였다.
- CMC 코팅물질은 그 자체로도 효과가 있지만 첨가제와 함께 이용하면 그 효과가 더 크다고 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 박피마늘의 부패를 좀 더 효과적으로 억제하기 위해 Table 1에 나타난 바와 같이 sodium benzoate, lecithin 및 citric acid을 각각 첨가하여 박피마늘의 부패율을 조사하여 그 결과를 Fig 4에 나타내었다. Fig 4에서 보는바와 같이 코팅용액 처리에 따른 박피마늘의 저장기간 중 부패율은 저장기간 1주 이후부터 대조구와 차이 보이기 시작하면서 저장 2주부터는 급격한 부패율의 차이를 나타내었다.
- 또한 박피마늘의 세포는 박피전의 세포에 비하여 산화적 갈변을 받기기 쉽다. 따라서, 본 연구에서는 마늘 저장기간 중 발생하는 갈변화 촉진을 억제하기 위해 sodium benzoate, lecithin 및 citric acid을 첨가한 CMC코팅용액 처리에 따른 저장기간별 마늘의 갈변 화를 측정하여 그 결과를 Fig. 3에 나타내었다. Fig.
- 저장기간에 따른 박피마늘의 감소율은 저장초기의 중량에 대한 중량감소를 측정하여 중량감소율(%) = 초기중량(g) -당일중량(g)/초기중량(g) ×100 으로 계산하였다.
대상 데이터
- 구입한 마늘은 손으로 박피한 후 실험에 사용하였으며 코팅 재료인 carboxymethyl cellulose(CMC)는 5,000~8,000 mPa·s의 점성을 가지는 AF 2985를 (주)고려 CMC에서 구입하여 사용하였다.
- 구입한 마늘은 손으로 박피한 후 실험에 사용하였으며 코팅 재료인 carboxymethyl cellulose(CMC)는 5,000~8,000 mPa·s의 점성을 가지는 AF 2985를 (주)고려 CMC에서 구입하여 사용하였다. 마늘의 부패 및 CMC 코팅용액의 균질화를 위해 사용된 Sodium Benzoate, citric acid 및 lecithin 등은 sigma사 제품을 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 마늘은 충남 서산에서 2014년 6월에 수확한 마늘을 사용하였다. 구입한 마늘은 손으로 박피한 후 실험에 사용하였으며 코팅 재료인 carboxymethyl cellulose(CMC)는 5,000~8,000 mPa·s의 점성을 가지는 AF 2985를 (주)고려 CMC에서 구입하여 사용하였다.
- 1에 나타내었다. 실험에 사용된 박피마늘의 초기 수분함량은 62.4%이었다. Fig.
- 코팅 재료로 2%(w/v) CMC를 사용하였다. CMC 이외에 미생물 생육억제 효과 및 코팅용액의 균질화를 위해 sodium benzoate, citric acid 및 lecithin을 Table 1에 나타난 바와 같은 농도의 용액으로 만들어 각각 spray 처리하였다.
데이터처리
- 실험은 독립적으로 3회 이상 반복실시 하였으며, 실험군 간의 통계적 유의성 검증은 SPSS 프로그램을 이용하여 p〈0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 통하여 검증하였다.
- 부패율은 부패인편수를 조사하여 전 인편에 대한 백분율로 표시하였다. 저장기간에 따른 박피마늘의 조직도 분석은 각 처리구별로 처리된 마늘을 임의로 20개씩 취한 후 Rheometer(Model Ez-test, Shimazu)을 이용하여 마늘의 중심부를 측정 한 후 그 평균값으로 나타내었다. 마늘의 조직도 분석조건은 Table 2에 나타난 바와 같다.
성능/효과
- 본 연구에서는 가식성 코팅물질의 하나로 가장 널리 이용되어지고 있는 carboxymethyl cellulose(CMC)을 이용하고, 첨가제로서 미생물 생육억제 효과가 있는 sodium benzoate, citric acid 및 균질제로 lecithin 등을 혼합한 CMC 혼합코팅용액을 조제한 후 저장기간에 따른 박피 마늘의 품질변화(중량감소, 색도, 갈변화, 조직도)를 분석함으로써 박피 마늘의 저장성을 증대하고자 하였다. 각 농도에 따른 CMC 코팅 처리구의 경우 사용된 CMC의 점성이 높을수록 중량변화가 적었으며, 처리된 농도별로는 농도가 높을수록 중량변화가 적은 것으로 나타났다. 따라서 기존의 박피마늘에 CMC을 이용한 코팅 처리구의 경우 대조구에 비해 뚜렷한 중량변화가 적어 수분함량 감소에 의한 박피마늘의 상품적 가치손실을 줄일 수 있는 것으로 보여 진다.
- 1에서 보는 바와 같이 대조구와 코팅용액 처리에 따른 박피마늘의 저장기간 중 중량 감소율은 저장기간 2주까지는 대조구와 비슷하게 나타내었으며 저장기간 2주 이후부터는 뚜렷한 차이를 나타내었다. 대조구의 경우 저장기간 2주 이후부터는 저장기간이 지날수록 중량 감소율이 증가하여 4주차에는 약 30% 내외의 중량감소를 나타낸 반면에 CMC 코팅용액으로 처리된 박피 마늘의 경우는 큰 변화 없이 10.2~13.4 %의 중량 감소를 나타내었다. 한편, sodium benzoate, citric acid 및 lecithin의 농도에 따른 중량감소의 변화는 큰 차이를 보이지 않은 것으로 나타났다.
- 각 농도에 따른 CMC 코팅 처리구의 경우 사용된 CMC의 점성이 높을수록 중량변화가 적었으며, 처리된 농도별로는 농도가 높을수록 중량변화가 적은 것으로 나타났다. 따라서 기존의 박피마늘에 CMC을 이용한 코팅 처리구의 경우 대조구에 비해 뚜렷한 중량변화가 적어 수분함량 감소에 의한 박피마늘의 상품적 가치손실을 줄일 수 있는 것으로 보여 진다. 저장기간에 따른 박피마늘의 색도 및 갈변화 현상은 CMC코팅 처리구의 경우 저장기간에 따른 색도의 변화 중 L값의 변화는 대조구와는 큰 차이가 나타나지 않았으나 b값의 변화는 저장기간이 연장될수록 대조구와는 급격한 차이점을 나타냄을 알 수 있었다.
- 일반적으로 미숙과채류는 수용성 펙틴을 적게 함유하고 있으나 숙성과 더불어 점차 증가한다고 보고되어 있으며[22], 이러한 불용성 펙틴질의 수용성으로의 전환은 숙성과 관련된 과채류 연화의 중요한 기작으로 여겨지며 펙틴의 수용화에 영향을 미치는 요인으로는 세포벽의 칼슘함량과 펙틴의 메틸에스테르화라고 하였다[23]. 따라서 본 실험의 결과에 나타난 박피마늘의 경도변화에 있어 대조구의 경우는 이러한 원인으로 인해 표면의 경도가 시간이 지남에 따라 급속하게 감소하는 경향을 보이는 것으로 판단되어 진다.
- 이는 CMC 이외에 첨가된 sodium benzoate, lecithin 및 citric acid등이 저장기간 동안 수분증발 억제에 기여 하는 것 보다는 미생물의 오염억제를 통해 마늘의 급속한 품질변화를 억제 하는 것으로 보여 진다. 따라서 본 연구를 통해 마늘의 색도변화를 억제하기 위해서는 수확 후 마늘의 미생물의 오염을 통한 오염제거를 우선적으로 강구하는 것이 좋을 것으로 보여 진다. 곰팡이 등 미생물에 의한 마늘의 부패는 일차적인 초기수분함량의 감소를 초래하지만 무엇보다도 미생물에 의한 마늘의 색도 변화에 큰 영향을 미치는 것으로 보여 진다.
- 이는 CMC 코팅 처리구에 비해 대조구가 저장기간 1주 이후부터는 급격한 갈변화 현상을 통해 상품적 가치를 손실되고 있는 결과와 일치하는 것을 알 수 있었다. 박피마늘의 초기 경도는 31.13 N이었으며, 대조구의 경우 최대 저장 4주에 14.0 N으로 55%가 감소되었는데, 이에 반해 코팅처리된 박피마늘의 경우 저장 기간 4주까지 초기 박피마늘의 경도 측정값에 비해 최대 26.4 %, 최소 11.7 %의 감소치를 보여 대조구와 뚜렷한 경도변화를 보여, 고품질의 박피마늘을 저장하는데 효과적인 것으로 판단되어졌다. 저장기간에 따른 박피마늘의 부패율은 대조구의 경우 저장기간 1주 이후 코팅용액을 처리한 박피마늘과 차이를 나타내어 저장 4주까지 약 40%의 부패율을 나타내었으며 코팅용액으로 처리한 박피 마늘의 경우 큰 변화 없이 4주까지 20%내외의 부패율을 나타내었다.
- 76%를 나타낸다고 보고 하였다[15]. 본 실험의 경우 박피 마늘의 코팅 저리에 따른 마늘의 중량 감소율은 코팅용액에 첨가된 성분보다는 CMC의 점성 및 농도에 영향을 받는 것으로 보여 진다. 즉, 저장 기간 중 마늘의 중량 감소율을 억제하기 위해서는 CMC 농도를 2% 이상, CMC 점성은 약 2,000 mPa·s이상으로 조제하여 적용하는 것이 가장 최적의 조건인 것으로 사료된다.
- 코팅에 의한 감균 효과는 CSW와 LO의 항균효과에 의한 것인데, CSW는 당의 결핍을 야기하여 미생물생장을 억제하고, 그 구성성분인 4-hydroxycinnamic acid 등이 항균효과를 가진다고 보고되었다[17, 18]. 이상의 결과를 종합해 볼 때 코팅물질로 CMC 단독으로 박피마늘에 이용하는 것 보다는 antioxidants, fungicides, preservatives로써 작용할 수 있는 여러 첨가제들과 동시에 처리함으로써 수분감량, 색도, 갈변화 등을 억제하여 저장성을 증가시키고 이와 아울러 shelf-life을 연장 시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것으로 보여 진다. 특히, 박피마늘의 갈변화 억제에 있어 최소 저장 3주까지 효과적인 갈변화를 억제하기 위해서는 무엇보다도 본 실험에서 사용되어진 sodium benzoate혹은 potassium sorbate등을 첨가제로 사용하는 것으로 좋을 것으로 사료 되어 진다.
- 7 %의 감소치를 보여 대조구와 뚜렷한 경도변화를 보여, 고품질의 박피마늘을 저장하는데 효과적인 것으로 판단되어졌다. 저장기간에 따른 박피마늘의 부패율은 대조구의 경우 저장기간 1주 이후 코팅용액을 처리한 박피마늘과 차이를 나타내어 저장 4주까지 약 40%의 부패율을 나타내었으며 코팅용액으로 처리한 박피 마늘의 경우 큰 변화 없이 4주까지 20%내외의 부패율을 나타내었다.
- 따라서 기존의 박피마늘에 CMC을 이용한 코팅 처리구의 경우 대조구에 비해 뚜렷한 중량변화가 적어 수분함량 감소에 의한 박피마늘의 상품적 가치손실을 줄일 수 있는 것으로 보여 진다. 저장기간에 따른 박피마늘의 색도 및 갈변화 현상은 CMC코팅 처리구의 경우 저장기간에 따른 색도의 변화 중 L값의 변화는 대조구와는 큰 차이가 나타나지 않았으나 b값의 변화는 저장기간이 연장될수록 대조구와는 급격한 차이점을 나타냄을 알 수 있었다. 이는 CMC 코팅 처리구에 비해 대조구가 저장기간 1주 이후부터는 급격한 갈변화 현상을 통해 상품적 가치를 손실되고 있는 결과와 일치하는 것을 알 수 있었다.
- 저장기간 중 마늘의 부패율을 억제하고자 O3의 처리가 부패를 감소시키는 효과가 있는 것으로 보고되어졌으며[19], 마늘 표피의 수분함량이 많은 것이 저장 중 부패율을 증가시켜 저장성이 저하된다고 하였다. 즉 이러한 기존의 마늘 저장성에 따른 부패율 결과와 본 연구의 결과는 저장처리 방법은 다르지만 부패율을 억제하는 결과는 일치하는 것으로 나타났다. Fig 4에 나타난 바와 같이 control의 경우 저장기간 1주 이후부터는 코팅용액을 처리한 박피마늘과 차이를 나타내며 저장 4주까지 약 40%의 부패율을 나타내었으며 초기에 비해 약 26% 내외의 증가율을 보였다.
- 즉, 저장 기간 중 마늘의 중량 감소율을 억제하기 위해서는 CMC 농도를 2% 이상, CMC 점성은 약 2,000 mPa·s이상으로 조제하여 적용하는 것이 가장 최적의 조건인 것으로 사료된다.
후속연구
- 이상의 결과를 종합해 볼 때 코팅물질로 CMC 단독으로 박피마늘에 이용하는 것 보다는 antioxidants, fungicides, preservatives로써 작용할 수 있는 여러 첨가제들과 동시에 처리함으로써 수분감량, 색도, 갈변화 등을 억제하여 저장성을 증가시키고 이와 아울러 shelf-life을 연장 시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것으로 보여 진다. 특히, 박피마늘의 갈변화 억제에 있어 최소 저장 3주까지 효과적인 갈변화를 억제하기 위해서는 무엇보다도 본 실험에서 사용되어진 sodium benzoate혹은 potassium sorbate등을 첨가제로 사용하는 것으로 좋을 것으로 사료 되어 진다.
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