[논문]김치포장 내부의 이산화탄소 및 산소 제어를 위한 포장 기술 고찰

정수연; 이현규; 이정수; 유승란

doi:10.7318/kjfc/2019.34.2.233

김치포장 내부의 이산화탄소 및 산소 제어를 위한 포장 기술 고찰
Critical review on Active Technologies to Regulate the Levels of Carbon Dioxide and Oxygen for Kimchi Packaging 원문보기

韓國食生活文化學會誌 = Journal of the Korean Society of Food Culture, v.34 no.2, 2019년, pp.233 - 239

정수연 (세계김치연구소, 산업기술연구단) , 이현규 (세계김치연구소, 산업기술연구단) , 이정수 (세계김치연구소, 산업기술연구단) , 유승란 (세계김치연구소, 산업기술연구단)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents a literature review on the active technologies to regulate the levels of carbon dioxide and oxygen in Kimchi packaging. In this study, laser-etched pouches and $O_2$ scavengers were used for Kimchi packaging, and the efficiency of each packaging technique to regulate the $CO_2$ and $O_2$ levels inside Kimchi packages was investigated. When Kimchi was packaged with a laser-etched pouch, the $CO_2$ concentration in the sample with a high gas transmission rate was less than that in other pouches (p<0.05), and a low $CO_2$ level had little effect on the expansion of the package volume. Kimchi treated with an $O_2$ absorber exhibited a significantly lower (p<0.05) $O_2$ concentration inside the packages relative to the control. A low $O_2$ concentration inside the Kimchi package effectively inhibited the growth of total aerobic bacteria and lactic acid bacteria, as well as yeasts and molds on Kimchi. These results suggest that $O_2$ absorbers have a positive effect on the microbial quality of Kimchi. Therefore, packaging in a laser-etched pouch and the use of an $O_2$ scavenger could provide a novel packaging material for regulating the $CO_2$ and $O_2$ levels during Kimchi packaging.

주제어

표/그림 (5)

그림 Section of the laser-etched pouch. Red and green represent the surface film and etched part, respectively (Lee & Yoo 2017a)
그림 Changes in the carbon dioxide concentrations in Kimchi (김치) packaging during storage at 4℃, (A) and 10℃, (B); ●: A, ○: B, ▲: C, △: D, ■: E, □: F and ◆: G. (Lee & Yoo 2017a)
그림 Headspace oxygen and carbon dioxide concentration inside packages of packaged Kimchi (김치) with sulfite-based oxygen scavenger (SOS) and without sulfite-based oxygen scavenger (control). (a) and (b): headspace oxygen concentration inside packages of packaged Kimchi ( 김치 ) stored at 0℃ and 10℃, respectively. Data are expressed as the mean±standard error of three replicates. Asterisk (*) denotes a significant difference (p<0.05) as determined by Student’s t-test (Lee et al., 2018b).
표 Different types of oxygen scavenging agents (Ahn et al., 2016; Hutter et al., 2016; Gaikwad et al., 2018)
그림 Microbial population in Kimchi of packaged Kimchi with sulfite-based oxygen scavenger (SOS) and without sulfite-based oxygen scavenger (control). (a) and (b): total aerobic bacteria population in Kimchi of packaged Kimchi stored at 0℃ and 10℃, respectively; (c) and (d): lactic acid bacteria population in Kimchi of packaged Kimchi stored at 0℃ and 10℃, respectively; (e) and (f): total yeasts and molds population in Kimchi of packaged Kimchi stored at 0℃ and 10℃, respectively. Data are expressed as the mean±standard error of three replicates. Asterisk (*) denotes a significant difference (p<0.05) as determined by Student’s t-test (Lee et al., 2018b).

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 포장의 팽창방지 및 산막현상 방지를 위해 김치 포장 내 이산화탄소 및 산소를 제어할 필요가 있으며, 본 연구에서는 이산화탄소 및 산소 제어 기능성 포장 탐색을 통해 김치 포장에 적용 가능한 기술을 연구하고자 한다.
또한, 본 연구(Lee et al. 2018b)에서는 설파이트계 산소제거제로 인해 생성된 낮은 산소 농도 조건이 김치의 미생물 증식에 주는 영향을 알아보고자 일반세균, 젖산균, 효모 및 곰팡이 변화를 분석하였다. 혐기성 또는 호기성 미생물의 증식은 포장의 대기 조건에 달려있다(Nair et al.
본 논문에서는 김치 발효를 통해 생성된 이산화탄소의 축적으로 인한 김치 포장의 팽창 및 파손을 방지하기 위한 기술과 포장내부의 산막효모 발생을 방지하기 위한 포장 내부산소 제거 기술을 연구하였다. 다양한 이산화탄소 제어 포장기술 중 높은 투과도를 갖는 비천공 파우치는 일정 수준의 이산화탄소 농도가 되면 내부의 이산화탄소를 외부로 배출시켜 부피 팽창을 완화시켰다.
대조군의 경우에도 저장 기간이 증가함에 따라 포장 내부의 산소 농도가 지속적으로 감소되었는데, 그 이유는 첫째, 김치에 존재하는 미생물에 의해 산소가 소비되었고 둘째, 헤드스페이스의 산소가 김치의 조직 및 액즙에 녹아들었기 때문이라고 사료되며 이러한 현상은 김치의 품질을 저하시키게 된다. 본 연구에서는 이러한 현상을 해결하기 위하여 저장 초기에 포장 내부에 존재하는 산소를 빠르게 제거하여 김치 품질 변화를 억제하고자 산소제거제를 사용하였다. 설파이트계 산소제거제가 삽입된 샘플은 0^oC와 10^oC에서 저장 1주일 후 20.
본 연구팀에서는 산막효모 생성을 저해할 수 있는 설파이트 기반 산소 제거제(Sulfite-based oxygen scavenger, SOS)를 개발하고 이를 김치 포장 내부에 삽입하여 산막효모를 저해하고자 하였으며 저장 중 김치의 품질에 영향을 미치는지 분석하였다(Lee et al. 2018b). 가로 6 cm×세로 5 cm로 제작한 Tyvek 사쉐에 산소제거 물질인 소듐메타바이설파이트(SM, Sigma-Aldrich Inc.

제안 방법

김치 파우치는 1 L 용량(175 mm×250 mm)으로 제작하였으며, 레이저가공(etching) 횟수를 제어함으로써 각기 다른 산소 투과율(Oxygen Trasmission Rate, OTR)로 총 7가지 샘플(A=0, B=500, C=1500, D=3700, E=7500, F=13000, G=40000)을 제작하였다. PET, PE, Al, PE 및 LLDPE의 순서로 적층 된 필름의 상단(PET측)에 레이저 가공 처리를 하여 비천공 파우치를 제작하였다. 가공 형태는 laser confocal microscopy (OLS4100, Olympus, Tokyo, Japan)로 확인하였다[Figure 1].
개발한 레이저 가공 파우치가 저장기간 중 내부에 생성 된 이산화탄소 배출을 효과적으로 수행하는 것을 확인 하고자 포장 내부의 이산화탄소 농도 변화를 분석하였으며 이를 [Figure 2]에 나타내었다. [Figure 2]에서 보듯이 저장 온도 및 샘플에 관계없이 이산화탄소의 양은 저장 기간 동안 증가하였다.
김치 파우치는 1 L 용량(175 mm×250 mm)으로 제작하였으며, 레이저가공(etching) 횟수를 제어함으로써 각기 다른 산소 투과율(Oxygen Trasmission Rate, OTR)로 총 7가지 샘플(A=0, B=500, C=1500, D=3700, E=7500, F=13000, G=40000)을 제작하였다.
(2014)은 기존 가스 밸브에 주로 사용 되는 원판 모양의 고무막 대신 링모양의 고무막을 사용하여 중앙 개폐형 가스배출 밸브(SP 밸브)를 개발하였으며, 폴리에틸렌(Polyethylene, PE) 재질의 통기성 필름을 적용하여 가스 배출은 용이하고 액체 누출은 방지하는 액체 발효식품 포장용 밸브를 제작하였다. 또한, 본 연구팀에서는 김치 국물의 누액은 방지하면서 포장 내부의 가스를 배출 할 수 있는 oneway degassing valve를 개발하였다(Jeong et al. 2018).

대상 데이터

가로 6 cm×세로 5 cm로 제작한 Tyvek 사쉐에 산소제거 물질인 소듐메타바이설파이트(SM, Sigma-Aldrich Inc., St. Louis, Missouri, USA) 5 g을 넣고 열접착기(NT400-2; HANATO, Gimcheon-si, Gyeongbuk, South Korea)로 밀봉하여 산소제거사쉐를 제작하였다.
본 연구팀에서 개발한 레이저 가공법은 기존 천공 파우치와 달리 [Figure 1]과 같이 복합 필름의 일부만을 가공하여 비 천공으로 공기 이동을 완화시켜 필름의 투과율 장벽을 낮추는 기술이다(Lee & Yoo 2017a). 김치 파우치는 대륭 포장산업(주)(광주, 대한민국)에서 제공했다. 파우치는 PET (polyethylene terephthalate) 12 μm, PE(polyethylene) 20 μm, Al (aluminum foil) 7 μm, PE(polyethylene) 20 μm, LLDPE (linear low-density polyethylene) 70 μm로 만들어졌다.
Louis, Missouri, USA) 5 g을 넣고 열접착기(NT400-2; HANATO, Gimcheon-si, Gyeongbuk, South Korea)로 밀봉하여 산소제거사쉐를 제작하였다. 사용된 Tyvek은 고밀도폴리에틸렌으로 구성된 다공성 시트 재료로 듀폰사의 1073B (DuPont, Wilmington, DE, USA)를 사용하였다. 사용한 Tyvek의 평량은 75 g/m²이다.

성능/효과

또한, 파우치의 투과도에 따른 포장 내 이산화탄소 조성변화를 확인하고자 레이저 가공을 달리하여 분석한 결과, 투과도가 가장 높은 샘플 G의 포장 내부 이산화탄소가 가장 낮게 나타났다. 이를 통해 개발한 레이저 가공 파우치가 포장 내부의 이산화탄소 농도 조절에 효과가 있으며 투과도 조절을 통해 포장 내부의 이산화탄소 농도를 원하는 수준으로 조절할 수 있는 것을 확인하였다.
그 이유는 0^oC보다 10^oC에서 미생물의 생육이 더 활발히 일어났기 때문인 것으로 보인다. 분석결과를 통해 개발한 설파이트계 산소제거제가 포장 내부에 존재하는 산소를 효과적으로 제거하는 것을 확인할 수 있었다.
설파이트계 산소제거제가 삽입된 샘플은 0oC와 10oC에서 저장 1주일 후 20.90%에서 0.91%과 0.48%로 감소하였으며 저장 후반까지 1% 이하의 산소농도를 유지하였다(p<0.05).
또한, 파우치의 투과도에 따른 포장 내 이산화탄소 조성변화를 확인하고자 레이저 가공을 달리하여 분석한 결과, 투과도가 가장 높은 샘플 G의 포장 내부 이산화탄소가 가장 낮게 나타났다. 이를 통해 개발한 레이저 가공 파우치가 포장 내부의 이산화탄소 농도 조절에 효과가 있으며 투과도 조절을 통해 포장 내부의 이산화탄소 농도를 원하는 수준으로 조절할 수 있는 것을 확인하였다.
설파이트계 산소제거제는 기존 철계 산소제거제의 문제점을 해결 할 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해 레이저 가공 파우치와 설파이트계 산소제거제가 결합된다면 김치의 품질에는 영향을 주지 않으면서 김치 포장 내부의 이산화탄소 및 산소 농도를 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단하였다.
일반세균의 경우 0oC와 10oC에서 저장 기간 동안 대조군보다 설파이트계 산소제거제를 적용한 김치 포장에서 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05).
저장 기간 동안의 포장 내부 산소 조성 변화는 [Figure 3] (a)-(b) 에 나타내었다. 저장 기간 동안 모든 샘플에서 포장 내부의 산소 농도는 감소하는 경향이 나타났다. 산소제거제가 삽입된 포장의 경우, 산소제거 등으로 인하여 저장 초기에 산소의 농도가 급격히 저하되었다.
전반적으로 김치 포장에 설파이트계 산소제거제를 적용한 결과, 김치의 일반세균, 젖산균, 효모 및 곰팡이 수가 크게 감소하는 것을 확인하였으며, 이러한 결과는 설파이트계 산소제거제가 김치 포장에서 산소를 제거함으로써 미생물의 성장을 억제 했기 때문으로 판단된다.
젖산균의 경우에도 대조군은 6.90±0.00 (0oC), 8.17±0.02 log CFU/g (10oC)의 값을, 산소제거포장 샘플은 4.68±0.04 (0oC), 3.75±0.05 log CFU/g (10oC)의 값을 보여 설파이트계 산소제거제를 적용한 김치 포장에서 유의적으로 낮게 나타나는 것을 확인했다(p<0.05).
효모 및 곰팡이 역시 대조군에서 6.94±0.07 (0oC),8.14±0.07 log CFU/g (10oC)의 값을 보였으나 산소제거 포장을 적용한 경우5.18±0.21 (0oC), 5.10±0.01 log CFU/g(10oC)로 감소하는 것을 확인하였다(p<0.05).

후속연구

포장 내부의 산소제어를 위한 포장 기술 중 김치 포장 내부의 산소로 인한 품질열화를 방지하기 위하여 설파이트계 산소제거물질을 사용하여 사쉐형태로 개발한 산소제거제는 포장 내부의 산소를 제거하고 저장 후반까지 1% 이하의 산소농도를 유지하였다. 설파이트계 산소제거제는 기존 철계 산소제거제의 문제점을 해결 할 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해 레이저 가공 파우치와 설파이트계 산소제거제가 결합된다면 김치의 품질에는 영향을 주지 않으면서 김치 포장 내부의 이산화탄소 및 산소 농도를 효과적으로 제어할 수 있을 것으로 판단하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	김치란?	한국 전통음식인 김치는 일반적으로 배추, 무 등과 같은 채소를 식염에 절인 후 고춧가루, 마늘, 파, 생강 등의 다양한 양념을 첨가하여 발효 숙성시킨 식품이다(Nam et al. 2009).
	김치가 발효할 때 생성되는 이산화탄소로 강성 용기에 나타나는 문제점은?	발효에 의해서 생성된 이산화탄소에 의하여 강성용기의 경우 압력이 발생하고, 유연포장의 경우 부피가 팽창하게 된다. 압력발생이나 부피팽창으로 인해 미관의 저하를 가져오며, 심한 경우 용기의 파손을 야기한다(Lee et al. 2001; Kim et al.
	김치의 숙성 과정에서 젖산, 에탄올, CO2 등이 생성되는 이유는?	김치는 살아 있는 발효 식품으로 유통 중 이산화탄소가 발생한다. 김치의 숙성 과정에서 발효초기에 이상젖산발효균(heterofermentative lactic bacteria)인 Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis가 많이 번식하여 젖산, 에탄올, CO2 등을 생성하는 것으로 알려져 있다(Mheen & Kwon 1984; Lee 1997; Chang et al. 2011).

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증