[논문]여러 상대습도에 저장된 건조분말 식품의 미생물적 품질 변화

김지연; 배영민; 현정은; 김은미; 김종찬; 이선영

doi:10.17495/easdl.2017.10.27.5.576

여러 상대습도에 저장된 건조분말 식품의 미생물적 품질 변화
Microbiological Quality of Dried and Powdered Foods Stored at Various Relative Humidities 원문보기

東아시아食生活學會誌 = Journal of the East Asian Society of Dietary Life, v.27 no.5, 2017년, pp.576 - 582

김지연 (중앙대학교 식품영양학과) , 배영민 (중앙대학교 식품영양학과) , 현정은 (중앙대학교 식품영양학과) , 김은미 (한국식품연구원 안전유통연구본부) , 김종찬 (한국식품연구원 안전유통연구본부) , 이선영 (중앙대학교 식품영양학과)

초록
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본 연구는 기후변화에 따른 온도 및 습도 상승에 대한 건조분말 식품에서의 미생물적인 품질 변화를 평가하였다. 건조분말 시료를 고온 및 다양한 상대습도에서 저장하며 총균수, 대장균군, 효모 및 곰팡이를 측정한 결과 높은 상대습도에서 건조분말 식품의 수분활성도가 유의적으로 증가하였으며, 총균수와 진균류가 저장기간 동안 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 진균류는 저장 기간 동안 건조분말식품의 수분활성도의 증가와 높은 상관성을 나타내어 건조분말 식품의 보관 시 가장 관리가 필요한 미생물 군으로 확인되었다. 반면 상대습도 85% 이하에서는 미생물의 높은 생육이 관찰되지 않아 건조분말 식품의 보관에서 저장 중 상대습도의 관리가 매우 중요함을 알 수 있다. 건조분말 식품은 낮은 수분활성도로 인하여 개봉 후에도 주로 상온에 장기간 보관하는 식품이다. 하지만 본 연구결과로부터 높은 상대습도는 건조분말 식품의 수분활성도와 미생물 품질에 유의적인 영향을 줄 수 있으므로, 개봉된 건조분말 식품은 밀봉하거나, 냉장 보관하는 등 저장 시 온도 및 습도를 철저히 관리할 필요가 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study evaluated the microbial quality of dried and powdered foods during storage with increased humidity because of climate change. Five types of dried and powdered foods (dried shredded squid, wheat flour, Sunsik, red pepper powder, and roasted sesame seed) were stored at different relative humidities (RH 23%, 43%, 68%, 85%, and 100%) and changes in water activity and microbial populations were measured during storage at $35^{\circ}C$ for 15 days. The results revealed that water activity values of dried and powdered foods were significantly increased during storage when samples were stored at RH 85 and 100%. In addition, levels of total mesophilic bacteria, yeast, and mold were significantly increased after storage for 6 days or 9 days at RH 85% and 100%. However, levels of Escherichia coli and coliform did not increase significantly during storage. Based on these findings, dried and powdered foods should not be stored at high RH because the increased water activity enables microbial growth.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기후변화에 따른 온도 및 습도 상승에 대한 건조분말 식품에서의 미생물적인 품질 변화를 평가하였다. 건조분말 시료를 고온 및 다양한 상대습도에서 저장하며 총균수, 대장균군, 효모 및 곰팡이를 측정한 결과 높은 상대습도에서 건조분말 식품의 수분활성도가 유의적으로 증가하였으며, 총균수와 진균류가 저장기간 동안 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다.
하지만 이러한 건조분말 식품에서의 저장 온도와 습도에 따른 미생물의 품질을 평가한 연구는 현재까지 거의 미비한 실정이다. 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 저장 온도와 습도의 상승에 대한 건조분말 식품에서의 미생물 증식에 대한 효과를 확인하기 위하여 높은 온도(35℃)에서 여러 상대습도에 저장된 다양한 건조분말 식품에서의 수분활성도의 변화와 미생물적인 품질변화를 조사하였다.

제안 방법

2. Populations (log₁₀ CFU/g) of coliform in dried and powdered foods (A-E) stored at different relative humidities (23%, 43%, 68%, 85%, and 100%) and 35℃ for 15 days.
1. Populations (log₁₀ CFU/g) of total mesophilic bacteria in dried and powdered foods (A-E) stored at different relative humidities (23%, 43%, 68%, 85%, and 100%) and 35℃ for 15 days.
3. Populations (log₁₀ CFU/g) of yeast/mold in dried and powdered foods (A-E) stored at different relative humidities (23%, 43%, 68%, 85%, and 100%) and 35℃ for 15 days.
습도가 맞춰진 데시케이터 안에 멸균된 Petri dish를 넣고, 각각 건조시료 100 g을 배분한 뒤, 35℃에 저장하였다. 각각의 시료는 1일, 3일, 6일, 9일, 12일, 15일간 저장한 뒤, 수분활성도와 미생물 수를 측정하였다.
같은 방법으로 효모/곰팡이는 Yeastand Mold Petrifilm(3M)에 분주하여 25℃에서 48시간, 대장균과 대장균군은 Escherichia coli and Coliform Petrifilm(3M)에 분주하여 35℃에서 24∼48시간 배양하여 대장균은 푸른색 기포를 형성한 colony, 대장균군은 붉은색 기포를 형성한 colony를 계수하였다.
), 100%는 증류수를 이용하였으며, 각각 포화용액 이상의 농도를 넣어 포화상태를 만든 후 데시케이터 안에 넣어 습도를 조절하는데 이용하였다. 데이케이터 안에는 온습도계(YTH-104, UINS, Korea)를 설치하여 실시간 온습도를 측정하는데 이용하였다. 습도가 맞춰진 데시케이터 안에 멸균된 Petri dish를 넣고, 각각 건조시료 100 g을 배분한 뒤, 35℃에 저장하였다.
Paul, MN, USA)에 분주하여 37℃에서 24∼48시간 배양하였다. 배양 후 Petrifilm에 형성된 colony를 계수하였다. 같은 방법으로 효모/곰팡이는 Yeastand Mold Petrifilm(3M)에 분주하여 25℃에서 48시간, 대장균과 대장균군은 Escherichia coli and Coliform Petrifilm(3M)에 분주하여 35℃에서 24∼48시간 배양하여 대장균은 푸른색 기포를 형성한 colony, 대장균군은 붉은색 기포를 형성한 colony를 계수하였다.
상대습도 23%, 43%, 68%, 85%, 100% 조건을 맞추어 주기 위해 데시케이터(Nalgene Desiccator, Nalge, Rochester, YN, USA)안에 각각의 포화용액을 넣어 습도를 맞춰주었다. 포화용액의 경우 23%는 potassium acetate(Osaka Hayashi Pure Chemical Industries, Ltd.
, California, USA)를 사용하여 측정하였다. 수분활성도는 측정용기에 시료를 50%까지 채운 후 수분활성측정기(LabMaster-aw, Novasina, Lachen, Switzerland)를 이용하여 측정하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 밀가루(CJ, Seoul, Korea), 고춧가루(CJ), 볶은깨(Ottogi, Seoul, Korea), 선식(E-Mart Inc., Seoul, Korea), 진미채(Chungang supermarket, Anseong, Korea)는 경기도 안성에 위치한 마트에서 실험 당일 구입하여 사용하였다.
상대습도 23%, 43%, 68%, 85%, 100% 조건을 맞추어 주기 위해 데시케이터(Nalgene Desiccator, Nalge, Rochester, YN, USA)안에 각각의 포화용액을 넣어 습도를 맞춰주었다. 포화용액의 경우 23%는 potassium acetate(Osaka Hayashi Pure Chemical Industries, Ltd., Japan), 43%는 potassium carbonate(Samchun Pure Chemical Co., Ltd., Korea), 68%는 lithium acetate(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.), 85%는 potassium chloride(Samchun Pure Chemical Co., Ltd.), 100%는 증류수를 이용하였으며, 각각 포화용액 이상의 농도를 넣어 포화상태를 만든 후 데시케이터 안에 넣어 습도를 조절하는데 이용하였다. 데이케이터 안에는 온습도계(YTH-104, UINS, Korea)를 설치하여 실시간 온습도를 측정하는데 이용하였다.

데이터처리

실험에서 얻어진 결과는 SAS program(version 9.4, SAS Institute, Cary, NC, USA)를 이용하여 분석하였고, 3반복 실험에 의한 평균값은 Duncan’s multiple range test를 이용하여 유의차를 분석하였다(p≤0.05).

성능/효과

건조분말 시료(진미채, 밀가루, 선식, 고춧가루, 볶은깨)의 pH를 측정한 결과 진미채 5.55, 밀가루 5.22, 선식 5.26, 고춧가루 4.27, 볶은깨 5.21로 고춧가루를 제외하고는 pH가 5.00 이상으로 측정되었다(data not shown). 이는 Wu XB 등(2016)과 Choi HY(2009)의 연구에서 보고된 선식의 pH가 5.
본 연구는 기후변화에 따른 온도 및 습도 상승에 대한 건조분말 식품에서의 미생물적인 품질 변화를 평가하였다. 건조분말 시료를 고온 및 다양한 상대습도에서 저장하며 총균수, 대장균군, 효모 및 곰팡이를 측정한 결과 높은 상대습도에서 건조분말 식품의 수분활성도가 유의적으로 증가하였으며, 총균수와 진균류가 저장기간 동안 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 진균류는 저장 기간 동안 건조분말 식품의 수분활성도의 증가와 높은 상관성을 나타내어 건조 분말 식품의 보관 시 가장 관리가 필요한 미생물 군으로 확인되었다.
건조분말 시료에서의 초기 총균수는 진미채 3.13∼3.68 log10 CFU/g, 선식 3.59∼3.60 log10 CFU/g, 고춧가루 2.92∼3.25log10 CFU/g, 밀가루 2.34∼2.51 log10 CFU/g, 볶은깨 1.87∼2.02 log10 CFU/g로 나타났으며, 이 총균수는 거의 모든 시료에서 상대습도 100%에 저장하였을 때 가장 높은 수준의 증식을 나타내었다(Fig. 1).
05). 결과적으로 저장 15일 후 진미채의 총균수는 상대습도 100%와 85%에서 각각 4.97과 3.76 log₁₀ CFU/g수준으로 나타났다. 밀가루와 볶은깨에서는 상대습도 100%에 저장했을 때 각각 저장 3일과 6일 후부터 총균수의 증가가 관찰되었으며, 상대습도 85%에서는 저장 12일 후부터 총균수가 증가하는 것으로 나타났다.
또한 선식에서는 가장 낮은 총균수의 변화가 관찰되어 상대습도 100%에서 15일 동안 저장 시에도 증가량은 1 log₁₀ CFU/g이하인 것으로 관찰되었다. 결과적으로 총균수는 상대습도가 높을수록 보다 단기간에 증식이 일어나는 것으로 관찰되었으며, 최소 상대습도 85% 이상에서만 증식이 되는 것으로 나타났다. 반면 85% 이하의 상대습도에서는 35℃에 저장 15일 동안 총균수의 증식이 나타나지 않는 것으로 관찰되었다.
밀가루와 볶은깨에서는 상대습도 100%에 저장했을 때 각각 저장 3일과 6일 후부터 총균수의 증가가 관찰되었으며, 상대습도 85%에서는 저장 12일 후부터 총균수가 증가하는 것으로 나타났다. 고춧가루에서는 상대습도 100% 저장했을 때 저장 9일 후부터, 상대습도 85%에 저장했을 때 저장 15일 후부터 총균수의 증식이 관찰되었으나, 증식된 양은 1 log₁₀ CFU/g으로 낮게 관찰되었다. 또한 선식에서는 가장 낮은 총균수의 변화가 관찰되어 상대습도 100%에서 15일 동안 저장 시에도 증가량은 1 log₁₀ CFU/g이하인 것으로 관찰되었다.
05). 다섯 종류의 시료에서 상대습도 100%에 저장 시 저장 6일 이후에 진균류의 양이 급격하게 증가하는 것으로 나타났으며, 저장 15일 후에는 각각 진미채 6.96 log₁₀ CFU/g, 밀가루 7.99 log₁₀ CFU/g, 선식 7.15 log₁₀ CFU/g, 고춧가루 6.52 log₁₀ CFU/g, 볶은깨 7.48 log₁₀ CFU/g의 수준이 관찰되었다. 또한 상대습도 85% 이상에서의 저장 약 12일 이후에 증식이 대부분 관찰되었으나 그 수준은 상대습도 100% 보다 유의적으로 낮은 것으로 관찰되었다(p≤0.
대장균군의 초기량은 대략 1∼2 log10 CFU/g 수준으로 나타났으며, 대부분의 시료에서 모든 처리된 상대습도에서 저장 기간동안 유의적인 변화가 없는 것으로 나타났다.
791로 나타났다. 따라서 진미채가 시료 중 가장 높은 수분활성도를 나타냈으며, 그 외 고춧가루, 밀가루가 높은 수분활성도를 나타냈고, 반면 선식과 볶은깨는 0.2 이하로 낮은 수분활성도를 나타내었다. 이러한 수분활성도 결과는 Hwang SY 등(2001)이 고춧가루의 초기 수분활성도가 0.
또한 모든 시료에서 저장 3일 이후부터 상대습도가 높아짐에 따라 수분활성도가 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p≤0.05).
또한 상대습도 85% 이상에서의 저장 약 12일 이후에 증식이 대부분 관찰되었으나 그 수준은 상대습도 100% 보다 유의적으로 낮은 것으로 관찰되었다(p≤0.05).
고춧가루에서는 상대습도 100% 저장했을 때 저장 9일 후부터, 상대습도 85%에 저장했을 때 저장 15일 후부터 총균수의 증식이 관찰되었으나, 증식된 양은 1 log₁₀ CFU/g으로 낮게 관찰되었다. 또한 선식에서는 가장 낮은 총균수의 변화가 관찰되어 상대습도 100%에서 15일 동안 저장 시에도 증가량은 1 log₁₀ CFU/g이하인 것으로 관찰되었다. 결과적으로 총균수는 상대습도가 높을수록 보다 단기간에 증식이 일어나는 것으로 관찰되었으며, 최소 상대습도 85% 이상에서만 증식이 되는 것으로 나타났다.
76 log₁₀ CFU/g수준으로 나타났다. 밀가루와 볶은깨에서는 상대습도 100%에 저장했을 때 각각 저장 3일과 6일 후부터 총균수의 증가가 관찰되었으며, 상대습도 85%에서는 저장 12일 후부터 총균수가 증가하는 것으로 나타났다. 고춧가루에서는 상대습도 100% 저장했을 때 저장 9일 후부터, 상대습도 85%에 저장했을 때 저장 15일 후부터 총균수의 증식이 관찰되었으나, 증식된 양은 1 log₁₀ CFU/g으로 낮게 관찰되었다.
8 이상으로 증가하는 것이 관찰되었다. 반면 상대습도 85% 조건에 저장하였을 때는 진미채는 저장 6일째부터 수분활성도가 0.8 이상으로 증가하였으며, 그 외 다른 시료는 저장 15일 동안 수분활성도가 0.8 이하 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 대부분 시료에서 저장 12일 또는, 저장 15일 이후 상대습도 100%에서 수분활성도가 Farkas J 등(2007)이 대부분의 세균이 자랄 수 있는 최저 수분활성도라고 보고한 0.
대장균군의 초기량은 대략 1∼2 log₁₀ CFU/g 수준으로 나타났으며, 대부분의 시료에서 모든 처리된 상대습도에서 저장 기간동안 유의적인 변화가 없는 것으로 나타났다. 반면 선식의 경우 상대습도 100%를 제외하고 저장 3일 이후에 약 1 log₁₀ CFU/g 이상 증식하는 것이 관찰되었으며, 상대습도 23%, 43%에 저장했을 때 저장 15일 이후에 각각 2.52 log₁₀ CFU/g, 2.37log₁₀ CFU/g 수준으로 나타났다. 흥미롭게도 그 외 다른 상대습도에서는 저장 기간이 12일 이후에서 대장균군의 수준이 감소하는 것으로 나타났다.
75 μg/g 생성되었으며 오염도가 증가함에 따라 독소의 생성도 증가하였다고 보고하였다(Gourama H & Bullerman LB 1994). 본 연구에서도 모든 시료에서 상대습도 100%에 저장 15일 후 곰팡이가 6 log₁₀ CFU/g 이상에 도달함을 보여 곰팡이 독소로 인한 문제가 있을 것으로 사료된다.
05). 상대습도 85% 저장 시에는 선식에서 가장 높은 진균류의 증식을 보였으며, 저장 15일 이후에 5.73 log₁₀ CFU/g 수준이 관찰되었다. 이는 건다시마를 35℃, 상대습도 90%인 환경에서 7∼9일 저장 후 진균류의 증식을 관찰했을 때 상대습도 70%에서 저장된 것에 비해 약 5 log₁₀ CFU/g 이상 높은 수준이 관찰된 기존의 보고와 유사한 연구 결과를 보여주고 있다(KFDA 2013).
시료의 진균류의 초기 오염도는 0.56∼2.44 log10 CFU/g나타났으며, 조사된 미생물 중 저장 기간 동안 가장 높은 수준의 증식이 관찰되었다.
반면 85% 이하의 상대습도에서는 35℃에 저장 15일 동안 총균수의 증식이 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 앞선 수분활성도의 결과와 비교했을 때 수분활성도는 볶은깨와 밀가루에서 상대습도 100%에 저장했을 때 수분활성도가 0.9 이상으로 증가하는 것으로 관찰되었으나, 실제 총균수의 증식은 앞선 수분활성도의 결과와는 유의적인 상관성을 나타내지는 않았다.
이상의 결과로부터 여러 상대습도의 환경에서 건조분말 식품을 저장했을 때, 높은 상대습도에 저장된 건조분말 식품은 저장 중 공기 중의 수분을 흡수하여 수분활성도가 유의적으로 증가하며, 이를 통해 오염된 미생물이 증식할 수 있음을 확인할 수 있다. 특히 높은 상대습도에 저장된 건조분말 식품의 수분활성도 변화에 의한 미생물 증식은 진균류가 가장 높은 영향을 받으며, 이에 저장 중 곰팡이로 인한 부패와 곰팡이 독소 생성에 의한 위해성이 증가할 수 있다.
05). 저장 중 수분활성도의 증가는 상대습도의 값과 비례하여 나타났으며, 특히 볶은깨는 상대습도 100%에서 저장 3일째, 진미채는 저장 6일째, 나머지 시료는 저장 9일째부터 수분활성도가 0.8 이상으로 증가하는 것이 관찰되었다. 반면 상대습도 85% 조건에 저장하였을 때는 진미채는 저장 6일째부터 수분활성도가 0.
진미채는 상대습도 100%에 저장했을 때 저장 6일 후부터 총균수의 증식이 나타났으며, 상대습도 85%에서는 저장 15일 후에 총균수의 유의적인 증가가 관찰되었다(p≤0.05).
특히 높은 상대습도인 100%에 저장 시 모든 시료에서 유의적인 증식이 관찰되었다(p≤0.05).
건조분말 시료를 고온 및 다양한 상대습도에서 저장하며 총균수, 대장균군, 효모 및 곰팡이를 측정한 결과 높은 상대습도에서 건조분말 식품의 수분활성도가 유의적으로 증가하였으며, 총균수와 진균류가 저장기간 동안 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 진균류는 저장 기간 동안 건조분말 식품의 수분활성도의 증가와 높은 상관성을 나타내어 건조 분말 식품의 보관 시 가장 관리가 필요한 미생물 군으로 확인되었다. 반면 상대습도 85% 이하에서는 미생물의 높은 생육이 관찰되지 않아 건조분말 식품의 보관에서 저장 중 상대습도의 관리가 매우 중요함을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기후변화와 식중독의 관계는?	특히 이러한 지구 온난화로 인한 식중독의 증가는 여름철 급성식중독의 주요 원인인 병원성 세균 등 생물학적 위해요인과 관련된 식중독의 증가와 직접적인 영향이 있다. 식품에 오염된 병원성 세균은 일정 농도로 증식하여 섭취되었을 때 식중독을 일으키며, 또한 이러한 온도와 습도의 상승은 식품에 오염된 곰팡이의 증식을 초래하여 곰팡이 독소로 인한 식중독을 야기시킬 수 있다. 실제로 국외에서도 향후 기후변화로 비브리오(Vibrio sp.
	기후변화란?	기후변화란 현재의 기후가 자연적 요인(대기, 해양, 육지, 설빙, 태양활동의 변화 등)과 인위적 요인(이산화탄소 양, 지구온난화 등)에 의해 점차 변화하는 현상을 말한다. 이러한 기후변화는 인류의 관련된 모든 분야에 다양하면서 광범위한 영향을 가져다 줄 수 있다(Lee HJ & Kim YS 2016).
	기후변화가 식품산업에 미치는 부정적인 영향은?	이러한 기후변화는 인류의 관련된 모든 분야에 다양하면서 광범위한 영향을 가져다 줄 수 있다(Lee HJ & Kim YS 2016). 특히 기후변화로 인한 기온, 습도, 강수량 등의 변화는 식중독의 원인인 생물 및 화학적 위해인자의 식품으로의 오염을 증가시키고, 미생물의 생육을 증가시켜 식중독 발생의 증가를 초래할 수 있다. 특히 우리나라의 기후변화는 이미 국제적 기후변화의 수준을 넘어(2009) 급속적인 기후변화가 전망됨에 따라 관련 식중독 사고의 빈도가 높아질 것으로 우려된다.

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