한국산학기술학회논문지제 권제 1 호, 7 항갈변효과를지니는물질을찾기위한많은연구가국 내외에서진행되고있다. 그러나현실적으로이들역시지나치게낮은항갈변활성을보임으로신선편이가공농산물에적용시키기에는적합치못한것으로간주되고있다. 그러나유기산을다량함유하는일부과일및야채주스들의항갈변효과가우

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영광 목
5 years ago
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1 한국산학기술학회논문지 천연갈변방지제를이용한최소가공사과절편개발 손석민 1* 1* 요약사과절편에레몬, 귤, 오렌지, 파인애플그리고루바브주스로전처리한후 에서저장하면서갈변억 제효과를측정한결과루바브주스로처리한경우 L 값 (.7) 및 E 값의 (1.) 변화가매우낮아처리구중에가 장우수한갈변억제효과를보였다. 루바브주스의갈변억제력은원액을 배희석하더라도저장 일정도까지 효과적으로갈변이억제되었다. 투과성 ( LDPE) 및차단성포장재 (5 Nylon/PE 복합필름 ) 에따른사과절편 의갈변억제효과는최대저장기간 7 일동안갈변억제력의유의성차이를볼수없었다. 기체조성을달리하여 포장한경우에는진공감압 (.1atm) 및고산소 (7% O ) 포장보다는질소충진 (1% N ) 포장의경우가갈변억 제력이뛰어났다. Abstract A comprehensive study to evaluate the relative antibrowning activity of 5 known natural juices was conducted. Among the juices tested, rhubarb juice showed the highest inhibitory activity on apple browning ( L=.7 & E=1. after storage days at ). Even 5% diluted rhubarb juice was very effective in controlling apple discoloration, showing very limited change in Hunter's L and E values. No significant difference in apple slices browning was observed with respect to the packaging material (LDPE or Nylon/PE). However, gas composition inside package was closely related to apple browning. Key words: apple browning, natural antibrowning agent, rhubarb, and gas composition 1. 서론 1) 우리나라사과전체생산량은 5년도기준약 35만톤에달하며생산량은중국수입물에밀려해마다줄어가고있는실정이다. 국내산특 상품의사과의경우에는생과로서상대적으로높은가격으로유통시킬수있으나중 하품의경우에는그수요처를찾기가쉽지않다. 선진국의경우에는과실류가공비율이 % 이상되지만우리나라는 1% 에도못미치고있고과일가공기술수준도상당히낮은실정이다. 대표적인국내산과실류가운데생산량이많은사과를이용하여고품질의최소가공시박피, 절단, 제심, 분할등의가공처리를거치면서조직의손상에따른연화와절단면의공기노출로인한미이논문은 년호서대학교교내연구비 ( 과제번호 :117) 의지원에의하여연구되었음 1 호서대학교식품생물공학과 * 교신저자 : 손석민 (sson@office.hoseo.ac.kr) 생물오염및번식, 갈변등을겪게됨으로원재료상태의사과에비해저장성및안정성이현저하게떨어지는단점이있다. 이러한사과제품의고품질최소가공을위해서는우선적으로해결되어야할가장중요한기술적부분은갈변의억제이다. 이제까지이러한현상을억제시키기위해서는주로황화합물이사용되어왔다. 그러나기존에사용해오던황화합물이미국식품의약안전청으로부터사용에제한을받게됨에 [1] 따라현재이를대체할물질이나방법을탐색하는많은연구가이루어지고있다. 이중에는비타민 C 및천연황화합물등의환원제를이용하거나 ph를낮추어갈변반응을지연시키는구연산등의산미제사용, 킬레이팅약품의사용, 인산염등의무기염을사용하는방법등이모색되고있다 [,3,,5]. 그러나아직까지도기존의황화합물처럼강력한항갈변효과를보이면서도경제적가치가보장되는대체물은찾지못하고있는실정이다. 특히, 아미노산 [], 무화과추출물 [7], 벌꿀 [], 파인애플주스 [9], 파파인추출물 [1], 마이얄반응물 [11], 캬라멜반응물 [1] 등과같은천연물들로부터 151

2 한국산학기술학회논문지제 권제 1 호, 7 항갈변효과를지니는물질을찾기위한많은연구가국 내외에서진행되고있다. 그러나현실적으로이들역시지나치게낮은항갈변활성을보임으로신선편이가공농산물에적용시키기에는적합치못한것으로간주되고있다. 그러나유기산을다량함유하는일부과일및야채주스들의항갈변효과가우수할뿐만아니라경제적으로도저렴하여그실용적가치가매우높다 [13]. 그러므로본연구에서는과채류주스들로전처리후포장시천연항갈변제및기체조성에의한사과갈변저해효과를검토하고자한다.. 실험재료및방법.1 사과시료 원료인사과 ( 부사 ) 는예산지역에서재배된사과로서예산능금협동조합판매장에서구입하였다. 구입한사과는 1kg 종이박스로포장하여 5± (5-9% RH) 로유지되는저온창고에보관하면서시료로사용하였다. 사과의 ph는 3.9±.5 였으며, 가용성고형분함량은 1.5±. Brix였다.. 갈변방지전처리및갈변도측정균일한크기 (315±17g) 의사과를선택하여물로깨끗이세척한후, 수동사과박피기로박피하였다. 코아제거및분할은과일분할기로 (( 주 ) 화진정공, 한국 ) 분할하여 개의일정한절편을얻었다. 이렇게절단한절편들을각각의저해제용액에 3분간침지하였다. 종이타월로흐르는물기를제거한후포장하여저온저장시절단면의색변화를관찰하였다. 색도변화는색도계 (Color Techno System, Model JC 1S, Japan) 를이용하여시간에따라 Hunter's 값인 L, a 및 b값을측정하였다. 갈변도는 L( 값 값 ) 과 E( 값 값 값 값 값 값 ) 으로나타내었다. L값및 E값의변화가클수록갈변이진행되었음을의미한다..3 천연갈변방지제탐색천연갈변방지제탐색실험은 5종의과채류 ( 파인애플, 레몬, 귤, 오렌지, 루바브 ) 를이용하여 1% 주스를착즙하여이를전처리침지용액으로사용하였다. 갈변도및색도측정은 에서 7일간저장하면서색도계를이용하여 L값과 E값을측정하였다.. 갈변방지포장재선택천연갈변방지제탐색을통해갈변방지효과가우수한것으로판단되는천연물을선택하여 3분간침지한후각각투과성 ( LDPE, O TR:179±159mL/m day ) 또는차단성 (5 Ny/PE, O TR:5.±.7mL/m day ) 필름포장재 ( 7cm) 에충진밀봉하는능동형기체조절포장방법으로포장하여 에서 7일간저장하면서갈변화정도를측정하였다..5 포장방법에따른갈변화측정동일한천연갈변방지제로전처리한후포장재내의기체조성을산소농도에따라 가지 ( 무산소 : 1% N, 저산소 :.1atm 수준의진공감압, 보통산소 : % O / % N, 고산소 : 7% O / 15% CO / 15% N ) 로달리하여차단성 (5 Ny/PE, O TR:5.±.7mL/m day ) 필름포장재포장한후 에서 7일간저장하면서갈변화정도를측정하였다. 3. 결과및고찰 3.1 천연갈변방지제탐색 사과의갈색화반응은효소적갈색화반응으로이를방지하는방법으로는크게비타민 C 및천연황화화합물등의환원제를이용하거나 ph를낮추어갈변반응을지연시키는구연산등의산미제사용, 킬레이팅 (chelating) 약품의사용, 인산염등의무기염을사용하는방법등이사용될수있다. 일반적으로유기산들은환원제, 산미제그리고킬레이팅 (chelating) 제의역할을담당할수있다. 이러한유기산들은자연에서과채류에많이존재하므로본실험에서는 5종의과채류 ( 레몬, 귤, 오렌지, 파인애플, 루바브 ) 주스를이용하여갈변저해효과를조사하였다. 착즙한 5종의과채류주스에사과절편을 3분간침지하여건져낸후흐르는수분을제거하였다. 그후사과표면의색깔변화를색도계 (L값, a값및 b값 ) 로측정하여 L값및 E값을구하여그림 1에나타내었다. 그림 1a에서알수있듯이 L값 ( 흑 백을표시 ) 의경우에는저장초기 일까지는루바브와레몬주스의항갈변효과가매우우수하였으나저장 일이후에는루바브의항갈변효과가제일우수함을알수있었다. 결국저장 일후에 L값의변화는루바브주스의경우에는.7, 레몬주스의경우에는., 침지의경우에는 1.9값의변화를보였다. 전체색깔변화를나타내는 E 값에있어서도초기에는레몬과루바브주스의항갈변효과가우수하였으나저장 15

3 천연갈변방지제를이용한최소가공사과절편개발 말기에는루바브주스가처리구중에가장우수한항갈변효과를보였다 ( 그림 1b). 결국루바브주스의 E값의변화는최고 1.을보였으며침지의경우에는 5, 파인애플주스침지의경우에는.3까지의변화를보였다. 저장 일후결과를사진으로찍어그림 1c에나타내었다. 색도계로측정한결과와유사하게저장초기에는레몬주스와루바브주스가갈변억제효과가뛰어남을눈으로확인할수있다 레몬귤오렌지파인애플루바브 저해효과가감소하여 % 루바브주스의경우에는 No dipping 처리구와비슷하였다. 특히저장초기 시간이내동안은루바브주스의농도에상관없이갈변방지효과가나타났다. 저장말기에갈수록갈변저해효과가감소하였다. 특히, % 농도까지는항갈변력이서서히감소하였으나, % 이하에서는급속히감소함을알수있다. E값의변화를기준으로갈변저해효과를평가한경우에도 % 이상의농도에서항갈변력이 일정도유지됨을알수있었다 ( 그림 b). 루바브주스를단독항갈변제로전처리하였을경우최소 5% 희석주스에 3분간침지전처리하면약 일정도효과적으로갈변이억제됨을알수있다. 루바브농도별사과절편의색깔변화를저장 일후사진을찍어그림 c에서나타내었다. 사진에서볼수있듯이루바브농도가높을수록갈변이현저히저하됨을알수있다. 1 레몬 5 % % 5 귤오렌지 3 % % % 파인애플 1 1% 루바브 % % % % % No dipping water Mandarin Orange % Pineapple Lemon Rhubarb (c) 시간후사과절편의색깔 그림 1. 천연주스처리에의한사과절편의색깔변화 N o d ippin g w ater 1 % % 3. 루바브주스의농도별갈변저해효과 천연갈변방지제로선택된루바브주스의항갈변효과를알아보기위해루바브주스를연속적으로로희석하여농도별 (1%, %, %, %, %, %, & No dipping) 갈변저해정도를측정하였다. 그림 에서알수있듯이루바브주스가희석되어농도가낮아질수록갈변 % % % 1 % (c) 일후사과절편의색깔그림. 루바브주스농도에따른사과절편의색깔변화 153

4 한국산학기술학회논문지제 권제 1 호, 7 루바브 로짧은저장기간동안에포장재내의산소농도는포장재의산소투과도에영향을받지않으므로갈변화정도에영향을주지못하는것같다. 저장 일후사과절편의색깔변화를사진으로찍어그림 3c에나타내었다. 앞의색 PE + 루바브 PE + 도계결과와마찬가지로포장재에따른효과보다는전처리침지액의종류에따른갈변저하가뚜렷이나타났다 (b)e 값변화 PE water PE Rhubarb N/PE water N/PE Rhubarb (c) 일후사과절편의색깔 그림 3. 포장재에따른사과절편의색깔변화 루바브 PE + 루바브 PE 투과성및차단성포장재에따른갈변억제효과 산소투과성이약 3 배정도차이를보이는투과성포 장재인 LDPE( ) 와차단성포장재인 Nylon/PE(5 ) 복합필름을이용하여사과절단후루바브주스처리군 (1% 주스 ) 과미처리군 ( ) 을다른두포장재에밀 봉포장하여갈변화정도를측정하였다. 그림 3a 에서알 수있듯이포장재의산소투과성정도에상관없이 L 값의 변화가일정하였다. 단지전처리침지액의종류에따라 L 값의차이가매우크게나타났다. 저장기간 7 일동안 에는포장재의산소투과성차이에따른갈변화정도가 전혀영향을받지않았다. 이와같은결과는 E 값변화 에서도동일한결론을내릴수있다 ( 그림 3b). 상대적으 (a) L값변화 3. 기체조성을달리한포장방법에따른갈변억제효과 루바브주스로전처리한후포장재내의산소기체농 도를달리하여 ( 무산소 : 1% N, 저산소 :.1atm 수준 의진공감압, 보통산소 : % O / % N, 고산소 : 7% O / 15% CO / 15% N ) 충진, 밀봉한후갈변화정도를 측정하였다 ( 그림 ). 루바브전처리후공기조성에의한 갈변정도를측정한결과그림 a 에서알수있듯이상압 및질소충전포장이갈변억제력이가장뛰어났으나저 장후기에갈수록무산소즉 1% N 충진포장이갈변억 제력이가장뛰어났다. 그러나고산소포장이나진공포장 일경우에는갈변억제력이매우떨어짐을알수있다. 특히진공포장의경우에는신선절편사과가진공포장 중물리적상처를입어저장초기부터갈변화가심하게 진행되는것같다. E 값의변화에의한갈변억제력을검 토한결과 ( 그림 b) 앞에서의결과처럼무산소즉 1% N 충진포장이갈변억제력이가장뛰어났다. 그러므로 천연항갈변제인루바브주스와질소충전을병행처리 할경우저장기간 7 일동안효과적으로갈변을방지할수 있다 고산소 상압 진공 질소 고산소 상압 진공 질소 그림. 포장재내의기체조성에따른사과절편의색깔변화 15

천연갈변방지제를이용한최소가공사과절편개발. 결론 사과의최소가공시갈변을억제시킬수있는천연항갈변제를찾아본결과특히, 루바브주스의항갈변효과는매우강력하였으며경제적으로도저렴할뿐만아니라흔히식용하는채소에서간단한처리로도얻을수있으므로그실용적가치는매우높게평가된다. 루바브주스에서항갈변효과를지니는주요성분은옥살산인것으로밝혀졌다.

5 천연갈변방지제를이용한최소가공사과절편개발. 결론 사과의최소가공시갈변을억제시킬수있는천연항갈변제를찾아본결과특히, 루바브주스의항갈변효과는매우강력하였으며경제적으로도저렴할뿐만아니라흔히식용하는채소에서간단한처리로도얻을수있으므로그실용적가치는매우높게평가된다. 루바브주스에서항갈변효과를지니는주요성분은옥살산인것으로밝혀졌다. 옥살산의폴리페놀옥시데이즈 (PPO, 갈변의주원인효소 ) 저해기전은효소의활성부분에존재하는 + 가의구리이온에옥살산이비가역적으로결합함으로효소를불활성화시키는것으로밝혀졌다. 특히루바브주스의갈변억제력은원액을 배희석하더라도저장 일정도까지효과적으로갈변이억제되었다. 또한 1% 구연산과병행하여사용시루바브원액의농도를상당히낮출수있다. 투과성 ( LDPE) 및차단성포장재에 (5 Nylon/PE 복합필름 ) 따른사과절편의갈변억제효과는최대저장기간 7일동안산소투과성포장재에따른갈변억제에대한유의성의차이가없었다. 기체조성을달리하여포장한경우에는진공감압 (.1atm) 및고산소 (7% O ) 포장보다는질소충진 (1% N ) 포장의경우가갈변억제력이매우뛰어났다. 참고문헌 1. FDA. Chemical preservatives, "Food and Drug Administration. Code of Federal Regulation ", Title 1. Part 1; U.S. GPO, Washington, D.C., G.M. Sapers, and R.L. Miller, "Enzymatic browning control in potato with ascorbic acid--phosphates", J. Food Sic. Vol. 57(5), pp , B.S. Kim, and A. Klieber, "Quality maintenance of minimally processed chinese cabbage with low temperature and citric acid dip", J. Sci. Food Agric. Vol. 75, pp. 31-3, M. Adelmo, V. Gustavo, P. Ralph, J. Arthur, and I. Rhada, "Control of browning during storage of apple slices preserved by combined methods. -hexylresorcinol as anti-browning agent", J. Food Sci. Vol. 5(), pp. 797-, K. Varda, L. Pinchas, and Z. Varda, "Effect of kojic acid on the oxidation of o-dihydroxyphenols by mushroom tyrosinase", J. Food Biochemistry, Vol. 1, pp , V. Kahn, "Effects of proteins, protein hydrozates and amino acids on o-dihydroxyphenolase activity polyphenol oxidase of mushroom, avocado, and banana" J. Food Sci., Vol. 5, pp , A.J. McEvily, "Method of preventing browning in foods utilizing protease free latex extracts particularly from figs", U.S. patent,91,7, J. Oszmianski, and C.Y. Lee, "Inhibition of polyphenol oxidase activity and browning by honey", J. Agric. Food Chem., Vol. 3, pp , P.G. Lozano-De-Gonzalez, D.M. Barrett, R.E. Wrolstad, and R.W. Durst, of "Enzymatic browning inhibited in fresh and dried apple rings by pineapple juice", J. Food Sci., Vol. 5, pp. 399-, F.C. Richard-Forget, M.G. Cerny, D.P. De-Richard, N.N. Fayad-Eldahouk, and P.J. Varoquaux, "Antibrowning efficiency of papaine extracts", Presented at 19th International Conference on Polyphenols, Lille, France, pp. 1-, M.C. Nicoli, B.E. Elizalde, A. Pitotti, and C.R. Lerici, "Effect of sugars and Maillard reaction products on polyphenol oxidase and peroxidase activity in food", 19-1, J. Food Biochem., Vol. 15, pp. 1. G.C. Lee, and C.Y. Lee, "Inhibitory effect of caramelization products on enzymic browning", Food Chem. Vol. pp , S.M. Son, K.D. Moon, and C.Y. Lee, "Rhubarb juice as a natural antibrowning agent", J. Food Sci., Vol. 5(7), pp. 1-19,. 1. S.M. Son, K.D. Moon, and C.Y. Lee, "Kinetic of Oxalic acid inhibition on enzymatic browning", J. Agric. Food Chem. Vol., pp. 71-7,. 손석민 [ 정회원 ] 199 년 월 : 연세대학교식품공학과 ( 공학사 ) 199 년 월 : 연세대학교식품공학과 ( 공학석사 ) 199 년 월 : 미국퍼듀대학교식품공학과 ( 공학박사 ) 1 년 3 월 ~ 현재 : 호서대학교식품생물공학과조교수 < 관심분야 > 과채류최소가공, 식품위생, 유해미생물신속검지 155

Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No μ μ

Journal of Life Science 2011 Vol. 21. No. 8. 1120~1126 ISSN : 1225-9918 DOI : http://dx.doi.org/10.5352/jls.2011.21.8.1120 μ μ μ α β Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No. 8 1121 μ μ 1122 생명과학회지 2011,