[논문]국내산 농산물의 과냉각 및 동결점 분석

박종우; 김진세; 박석호; 최동수; 최승렬; 김용훈; 이수장; 박천완; 한귀정

doi:10.11002/kjfp.2016.23.3.438

초록
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본 연구는 국내산 농산물의 안정적인 저온저장온도 결정을 위하여 동결점을 분석하고 품질에 따른 저장온도 설정에 대한 기초자료를 제공하고 과냉각 한계점 측정을 통하여 과냉각 저장 가능성을 모색하고자 수행되었다. 동결점 및 과냉각 한계온도를 분석하기 위하여 국내산 마늘, 오이, 대파, 고추, 참외, 메론, 복숭아, 자두 등의 국내산 농산물을 자체 제작한 송풍식 냉동기를 이용하여 완만 냉각시키면서 농산물 내부에 삽입된 온도센서를 이용하여 열방출을 측정하였다. 또한 일반 품질특성 인자들이 각 농산물 동결점에 미치는 영향을 분석하기 위하여 당도, 산도, 함수율 및 경도를 측정하였다. 열방출 최고점을 기준으로 판단한 농산물의(동결점/과냉각 한계점)은 마늘(-1.6/-$7.8^{\circ}C$), 대파(-0.5/-$3.7^{\circ}C$), 오이(-0.5/$3.3^{\circ}C$), 풋고추(-0.7/-$4.9^{\circ}C$), 포도(-1.6/-$5.7^{\circ}C$), 참외(-1.6/-$4.6^{\circ}C$), 메론(-1.3/-$2.8^{\circ}C$), 복숭아(-0.8/-$3.3^{\circ}C$), 방울토마토(-0.3/-$5.9^{\circ}C$), 자두(-1.1/-$4.2^{\circ}C$), 무(-0.3/-$0.8^{\circ}C$), 단감(-1.7/-$4.7^{\circ}C$), 사과(-1.5/-$3.2^{\circ}C$), 고구마(-1.5/-$3.7^{\circ}C$), 감귤(-0.8/-$4.7^{\circ}C$), 배(-1.5/-$4.2^{\circ}C$), 딸기(-0.9/-$3.4^{\circ}C$)이었다. 이러한 동결점은 각 농산물의 이화학적 특성분석에 비추어 볼 때 당 성분에 따른 동결점 내림 경향과 일치하여 당도분석을 통한 저장온도 설정 가능성을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was performed to determine the optimal freezing point for the reliable cold storage of Korean agricultural products, and to provide basic data for determining the storage temperature based on the quality characteristics. Additional supercooling temperature analysis was conducted to explor...

This study was performed to determine the optimal freezing point for the reliable cold storage of Korean agricultural products, and to provide basic data for determining the storage temperature based on the quality characteristics. Additional supercooling temperature analysis was conducted to explore the possibility of supercooling storage. To determine the effects of quality characteristics on the freezing point, the hardness, acidity, moisture and sugar content were analyzed. The crops were frozen using customized cooling unit and their freezing and supercooling points were determined based on their heat release points. The freezing temperatures of garlic, leek, cucumber, hot pepper, grape, oriental melon, netted melon, peach, cherry tomato, plum, daikon, sweet persimmon, apple, sweet potato, mandarin, pear, and strawberry were -1.6, -0.5, -0.5, -0.7, -1.6, -1.6, -1.3, -0.8, -0.3, -1.1, -0.3, -1.7, -1.5, -1.5, -0.8, -1.5, and -$0.9^{\circ}C$, respectively; otherwise, supercooling points were -7.8, -3.7, -3.3, -4.9, -5.7, -4.6, -2.8, -3.3, -5.9, -4.2, -0.8, -4.7, -3.2, -3.7, -4.7, -4.2, and -$3.4^{\circ}C$, respectively. These results suggest that the ideal freezing temperature of crops could be estimated through freezing point depression because of their sugar content, and this technique should be used to maintain an optimum storage temperature. However, cold storage is complicated and further study is required because of the effects of long-term cold storage on the crops.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 정밀냉동 및 온도기록 장치를 이용한 국내산 농산물의 동결점 측정값과 당함량에 따른 동결점 내림 온도와의 상관관계 분석을 통하여 수확된 농산물의 당함량을 통한 저장온도 설정 가능성에 대한 조사 결과를 소개하고자 한다.

제안 방법

동결점 분석을 위한 냉동고는 정밀한 온도 제어를 위하여 1℃ 단위로 온도조절이 가능한 냉매 가스 및 실리콘 냉각 오일을 이용한 이원냉각방식의 강제 송풍식 냉동기를 자체 제작하여 사용하였다. 이는 냉매에 의해 냉각된 실리콘 오일을 순환시키고 냉기를 송풍 시키는 방식으로 냉동고 내부의 온도 센서와 외부의 컴퓨터를 통한 정밀 온도제어가 가능하다.
수확 적기에 수확된 각 농산물의 품질 특성을 분석하기 위하여 pH, 경도, 수분함량 및 당도를 조사하였다. 경도 측정은 각 농산물을 유사한 두께로 절단하여 경도계(TA-XT2, Stable Micro System Ltd.

대상 데이터

본 실험에 사용된 농산물은 2015년도에 국내에서 수확된 신선한 농산물을 이용하였으며, 수확시기 및 산지는 마늘의 경우 해남과 의성에서 5~6월 중 수확된 마늘, 7월 수확한 김포 대파, 홍천 백오이, 진주 풋고추, 김제 백구포도, 성주 참외 및 곡성 머스크 메론, 9월 수확된 곡성 유명 복숭아, 부여 방울토마토, 이천 장호원황도, 의성 추희 자두, 진안 호박고구마 및 해남 밤고구마, 10월 수확된 평창 무 및 이서배, 11월 수확된 광주 부유단감, 충주 후지사과 및 서귀포 감귤, 12월 수확된 곡성의 설향 딸기 등 20개 품목에 대하여 도매상을 통해 특 상품을 구입 후 시료의 특성분석 및 동결점 분석을 수행하였다. 마늘의 경우 박피 후 절편을 이용하였으며, 대파는 연백부를 기준으로 분석하였다.

이론/모형

굴절당도계에 의해 측정되는 당함량은 자당, 포도당, 과당, 및 소르비톨과 같은 전체 당에 대한수치로서 분석 된 농산물에 포함된 당중 평균 분자량을 가지는 자당의 몰랄

#

∆T_f = Kfm

ΔT_f : the freezing point depression

R : gas constant (joule/mol K)

T₀ : freezing temperature of the solvent

M₁ : molar mass of the substance dissolved

m : molar mass of the solvent

ΔHf : latent heat of freezing

Kf : kinetic constant of freezing (water=1.858℃/m)

농도를 이용하여 Blagden's Law(9)의 물에 대한 동결점 내림 관계식에 따라 동결점을 계산하였다.
이때 각 온도 구간은 농산물의 부피에 따라 전체가 동일한 온도를 이룰 때까지(30~60분) 유지 시키며 30초 간격으로 10~15시간 까지 측정 및 수집하였다. 농산물의 동결점 및 상변화는 Park 등(8)에 따라 열방출 현상 분석을 통하여 판단하였다.

성능/효과

농산물의 동결점에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로 알려진(16) 당함량에 따른 농산물의 동결 예측 온도를 Table 2에 나타내었다. 마늘의 경우 당함량에 따른 동결점은 -3. 3℃로 분석된 동결점 -1.4℃와 큰 차이를 나타내었지만, 대파, 오이, 고추, 포도, 멜론, 토마토 등 대부분의 농산물에서 실측된 동결점과 유사하게 나타났으며, 당도가 높은 농산물 일수록 동결점이 낮은 경향을 나타내었다. 이는 작황 및 산지에 따른 농산물의 품질 차이를 고려한 저장온도 결정에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
이는 작황 및 산지에 따른 농산물의 품질 차이를 고려한 저장온도 결정에 이용될 수 있을 것으로 판단된다. 최근 비파괴 선별 기술이 발전함에 따라 당도에 따른 선별 및 유통이 일반화되는 가운데 저장에서도 선별된 당도 정보를 이용한 최적의 저장온도 설정을 통해 고품질 농산물의 저장이 가능할 것으로 판단된다.

후속연구

분석이 이루어진 대부분의 과일류 농산물에서도 동결점에 차이를 보이는 품목이 많을 뿐만 아니라 대파, 오이, 고추, 고구마 및 무와 같은 채소류에 대한 분석은 찾기 힘들며, 대부분 국외자료(15)를 바탕으로 저장온도에 대하여 논하고 있다. 따라서 농산물의 저온저장 시 동해방지를 통한 품질향상을 도모하기 위하여 더욱 다양한 국내산 농산물에 대한 저장온도 분석이 필요하며 정확한 저장 온도에 대한 홍보가 필요할 것으로 판단된다. 또한 각 농산물의 과냉각 한계점은 동결점에 비하여 0.
4℃ 가량 낮게 나타나 과냉각 저장의 경우 저장기간을 더욱 연장 시킬 수 있을 것으로 판단되나, 과냉각 저장의 장기간 유지가 어려웠다. 이는 빙핵 형성 물질 등 외부 자극에 의한 과냉각 유지 균형이 깨어진 것으로 판단되며, 또한 현실적으로는 온도편차가 발생하지 않은 저장고 제작의 한계가 있어 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	농산물의 저온저장이 저장기한을 연장하는 원리는?	농산물의 저온저장은 저장기한을 연장하는데 있어 최적의 방법으로, 낮은 저장온도는 세포의 물리적, 생화학적 반응 및 생리대사 속도를 둔화시키고 저장력을 증진시키게 된다(1). 생물체 내에서는 10℃의 온도 상승에 따라 생리대사는 2~3배 증가하게 되며, 0에서 10℃ 온도 범위 내에서의 대사속도 차이는 더 크게 나타난다(2).
	농산물에 대해 동결점 및 과냉각 점을 분석할 수 있는 방법은?	동결점에서 수분이 얼음으로 상변화가 완료되면 온도는 다시 낮아지게 된다. 따라서 농산물에 대하여 정밀제어 냉동장치를 이용한 동결온도처리 시 실시간 온도기록계(data logger)를 이용한 열방출 현상관측 통해 동결점 및 과냉각 점을 분석할 수 있다.
	동결이론에 따라 열방출 현상관측은 언제 이루어지는가?	동결이론에 따르면 빙결정이 생성되기 이전에 동결점이하로 내려가는 과냉각(supercooling)점을 지나게 되며 빙 결정이 생성되면서 열방출 현상이 나타나 온도가 급격히 상승하여 동결점에 이르게 된다. 동결점에서 수분이 얼음으로 상변화가 완료되면 온도는 다시 낮아지게 된다.

참고문헌 (16)

Rutherford PP, Whittle R (1982) The carbohydrate composition of onions during long term cold storage. J Hort sci, 57, 349-356
Kim YB, Yasutaka K, Akitsugu I, Reinosuke N (1996) Effect of storage temperature on keeping quality of tomato and strawberry fruits. J Kor Soc Hort Sci, 37, 526-532
Auleda JM, Raventos M, Sanchez J, Hernandez E (2011) Estimation of the freezing point of concentrated fruit juices for application in freeze concentration. J Food Eng, 105, 289-294

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Hanover LM, White JS (1993) Manufacturing, composition, and application of fructose. AM J Clin Nutr, 58, 724-732

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Jeong JW, Kim JH, Park NH, Lee SH, Kim YD (1998) Freezing time prediction of foods by multiple regression analysis. Korean J Food Sci Technol, 30, 341-347
Miles CA, Mayer Z, Morley MJ, Houska M (1997) Estimating the initial freezing point of foods from composition data. Int J Food Sci Technol, 32, 389-400

상세보기
Jeong JW, Jeong SW, Park KJ (2003) Changes in internal pressure of frozen fruits by freezing methods. Korean J Food Preserv, 10, 459-465
Park YM, Hong YP (2009) Methodological approach to evaluate freezing points of peach and apple fruits through exotherm study. Kor J Hort Sci Technol, 27, 601-606
Blagde C (1775) Experiments and Observations in an Heated Room. Philosophical Transactions, 65, 111-123

상세보기
Hong YP, Choi SY, Cho MA, Choi ST, Kim SJ (2010) Correlation between soluble solid content and physicochemical properties of 'Bing' cherry at different stages of ripening after harvest. Korean J Food Preserv, 17, 370-375
Kim JY, Kwon KH, Gu KH, Kim BS (2011) Selection of quality indicator to determine the freshness of muskmelon (Cucumis melo L.) during distribution. Korean J Food Preserv, 18, 824-825

원문보기 상세보기
Park MH, Kim JP, Shin DB (1988) Studies on cold resistance of garlic bulbs at subzero temperature. Korean J Food Sci Technol, 20, 200-204
James C, Seignemartin V, James SJ (2009) The freezing and supercooling of garlic (Allium sativum L.). Int J Refrig, 32, 253-260

상세보기
Kim JY, Kim IH, Jeong DY, Chung DS, Lee YJ (2014) Analysis of freezing temperature through exotherm according to maturity and part of fruit of sweet persimmon and apple. Kor J Hort Sci Technol, 32, 44-45
Hardenburg RE, Watada AE, Wang CY (1986) The commercial storage of fruits, vegetables, and florist and nursery stocks. USDA Handbook no.66, Washington DC, USA, p 30
Hanover LM, White JS (1993) Manufacturing, composition, and application of fructose. AM J Clin Nutr, 58, 724-732

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