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ISSN : 1738-7248(Print)
ISSN : 2287-7428(Online)
Korean Journal of Food Preservation Vol.24 No.5 pp.608-614
DOI : https://doi.org/10.11002/kjfp.2017.24.5.608

Microbiological changes and quality characteristics of dried persimmon by chlorine dioxide gas fumigation treatment

Hey-Kyung Moon2, Su-Won Lee1, Wha Jin Lee1, Abul Hossein1, Seul Lee3, Jong-Kuk Kim1,4*
1Department of Food and Food-Service Industry, Kyungpook National University, Sangju 37224, Korea
2Center for Scientific Instruments, Kyungpook National University, Daegu 41566, Koreaa
3Department of Food Science and Biotechnology, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea
4Food and Bio-industry Research Institute, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea
Corresponding author : kjk@knu.ac.kr82-54-530-1305, 82-54-530-1309
20170614 20170803 20170825

Abstract

This study was conducted to investigate the effect of chlorine dioxide fumigation as a substitute for sulfur fumigation which has been used as a method to prevent the quality change of persimmon during storage and distribution process. Dried persimmons were treated with chlorine dioxide gas concentration (0, 15 30, and 45 ppm) and time (0, 15, 30, and 45 min) and microbiological changes, texture properties and color of the treated samples were investigated during storage at room temperature. Total aerobic bacteria, yeast and mold numbers after chlorine dioxide gas fumigation were decreased when compared with the control group. The inhibitory effects of total aerobic bacteria, yeast, and mold were observed during storage. The texture properties and color value of dried persimmons were not affected by chlorine dioxide gas fumigation concentration and time. There was no difference in quality between chlorine dioxide gas fumigation treatment group and control group. These results suggested that chlorine dioxide gas fumigation treatment can be utilized as a processing technique to secure microbiological storage stability of dried persimmons.


이산화염소 가스 훈증 처리에 따른 곶감의 미생물학적 변화 및 품질특성

문 혜경2, 이 수원1, 이 화진1, Abul Hossein1, 이 슬3, 김 종국1,4*
1경북대학교 식품외식산업학과
2경북대학교 공동실험실습관
3경북대학교 식품공학부
4식품생물산업연구소

초록


    Rural Development Administration
    PJ01166401

    서 론

    곶감은 떫은 감을 박피한 후 건조한 것으로 고려시대부 터 이용되고 있는 대표적인 과실 건조가공품이다(1). 곶감 은 감 수확 시기에 다량 생산되는 감의 이용성을 증대시키 기 위한 중요한 수단으로 건조 시 단맛이 생감에 비해 약 4배 증가하는데 주요 생산지는 경북 상주, 충북 영동, 경남 함안 및 전북 완주 등이 있으며, 그 중 상주 지역이 전국 생산량의 60%를 차지한다(2,3).

    곶감은 대부분 천일건조를 이용하여 제조되어 건조하는 동안 이물질의 혼입, 감에 존재하는 폴리페놀성 물질의 산 화에 의한 흑변의 문제가 발생한다. 건조 시 습한 날씨가 지속될 경우에는 곰팡이 증식 등에 의한 품질저하가 우려된 다. 이러한 곶감의 품질 저하를 방지하고 저장성을 향상시 키기 위해 농가에서는 유황훈증 처리를 사용하여 왔다(4). 아황산가스는 미생물의 세포막 기능을 저해시키고 단백질 과 mRNA를 불활성화하여 미생물에 직접적인 위해 작용을 한다(5). 그러나 아황산가스는 미생물뿐만 아니라 인체에 도 유해한 작용을 하기 때문에 적절한 사용량이 요구되며, 잔류 문제가 없다 하더라도 소비자의 기피 현상이 일어날 수 있으므로 이를 대체할 수 있는 위생적인 처리 방법이 필요한 실정이다(6,7).

    이산화염소는 농산물의 미생물 제어를 위해 이용되는 소독제 중 하나로, 공기 중에서 쉽게 분해되어 소독제 처리 후 식품에 소독성분이 잔류하지 않고, pH 변화와 관계없이 살균력이 유지되는 것으로 알려져 있다(8-10). 이산화염소 는 액체 상태보다 기체형태로 이용될 경우 투과성이 높아 액체보다 살균력이 우수하여 농산물 저장 및 유통 시 보다 효과적으로 미생물을 제어할 수 있는 것으로 알려져 있다 (11).

    이산화염소의 살균효과를 검증하기 위해 농산물에 적용 시킨 다양한 연구들이 이루어져 왔는데, Youm 등(12)은 salad에 이산화염소를 처리하여 저장성을 향상시킬 수 있음 을 보여주었으며, Lee 등(13)은 수출 딸기에 이산화염소 가스 처리를 통해 병원성Escherichia coliSalmonella spp. 저감화 효과를 입증하였다. 최근에는 서방형 이산화염소 가스를 이용한 이슬송이버섯의 저장 중 품질 변화를 확인한 연구가 진행되었다(14).

    본 연구에서는 저장 및 유통과정 중 곶감의 품질 변화를 저해하기 위한 방법으로 기존에 사용되어 왔던 유황 훈증 대체 물질로 이산화염소의 훈증 처리 효과를 확인하고자 하였다.

    재료 및 방법

    실험재료

    본 실험에서 사용한 시료는 경북 상주지역에서 2015년 생산된 상주 둥시 곶감을 상주시농협공판장에서 구입하여 사용하였다.

    이산화염소 가스 훈증 및 저장 조건

    본 연구에서 사용한 이산화염소 가스 훈증 장치는 Fig. 1과 같다. 이산화염소 가스 훈증 장치는 이산화염소(ClO2) 가스를 생성하는 가스발생기(CA-300series, Purgofarm, Hwaseong, Korea), 생성된 이산화염소가스를 모아둔 챔버 에서 일정한 농도로 가스를 투입하고 측정하는 가스투입 기, 시료를 훈증처리할 수 있는 훈증 챔버로 구성되어 있다. 이때 이산화염소 가스의 농도를 조절하는 센서(ATi Series F12 Gas Transmitter, Delph, UK)를 사용하였고, 상대습도는 가습기에 습도조절센서(DH-2341A, Ko Lobster, Busan Korea)를 연결하여 조절하였다. 이산화염소 가스 훈증처리 는 20℃, 상대습도 60% 조건에서 15, 30, 45 ppm 농도로 각각 15, 30, 45분간 처리하였다. 곶감은 PP재질의 포장지에 각각 3개씩 포장하여 입구를 개봉한 후 이산화염소 훈증 처리된 시료들을 25±3℃에서 3일 동안 저장하면서 미생물 수 및 품질 변화를 측정하였다(13).

    미생물 수 측정

    시료 50 g과 0.1% 멸균 펩톤 수 50 mL를 멸균 bag에 넣고 10분 동안 균질화한 후, 추출액을 Whatman No. 2 여과 지를 이용하여 여과한 액을 0.1% 멸균 펩톤 수로 희석한 후 각각의 배지에 분주하여 실험하였다. 총 호기성 세균은 plate count agar(PCA)를 사용하여 37℃에서 2일간 배양하 였고, 효모 및 곰팡이는 potato dextrose agar(PDA)를 사용하 여 25℃에서 3일간 배양한 후 형성된 colony를 계수하였다. 검출된 미생물 수는 시료 g당 colony forming unit(CFU)으 로 나타내었다.

    물성 측정

    물성 측정은 곶감을 직경 5.0 mm probe가 장착된 texture analyser(CT3 4500, Brookfield Engineering Laboratories, Inc., Middleboro, USA)를 사용하여 실온에서 측정하였다. Texture profile analysis(TPA) test는 pre test speed 5.0 mm/s, test speed 5.0 mm/s의 속도로 두께의 50%까지 도달했을 때의 hardness(g), adhesiveness(mJ), resilience, cohesiveness, springiness(mm), gumminess(g), chewiness(mJ) 값을 측정하 여 평균값을 나타내었다.

    색도 측정

    곶감의 색도는 색차계(UltraScan Pro Spectrophotometer, HunterLab Inc., Reston, Virginia, USA)를 사용하여 각 시료 표면의 Hunter L, a, b 값을 측정하여 평균±표준편차로 나타 내었으며, 이 때 사용된 표준 백판의 L, a, b 값은 각각 L=99.26, a=-0.14, b=-0.16이었다. 색차(total color difference) 값은 Hunter L, a, b 값을 사용하여 다음 식에 의하여 계산하 였다.

    ΔE= [ ( L sample -L control ) 2 + ( a sample -a control ) 2 + ( b sample -b control ) 2 ] 1/2

    통계처리

    본 실험결과의 유의성 검증은 Statistical Analysis System(SAS, Version 9.2, Cary, NC, USA)을 이용하여 ANOVA 분석을 실시한 후, Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 유의차 검정을 실시하였다.

    결과 및 고찰

    미생물 수 변화

    이산화염소 가스 훈증 처리에 따른 곶감의 미생물 수 변화를 알아보기 위해 이산화염소 가스 농도 및 처리 시간 을 다르게 하여 3일 동안 총 세균 수, 효모 수 및 곰팡이 수를 측정하였다.

    이산화염소 가스 훈증 처리에 따른 곶감의 총 세균 수 변화는 Table 1에 나타내었다. 대조구는 저장 기간 3일 동안 총 세균 수가 급격하게 증가하여 초기 균수 22.67 CFU/g과 비교하여 약 30배 높은 수치를 나타내었다. 반면 이산화염 소 가스 훈증 처리 시에는 저장 기간 동안 총 세균 수의 증가폭이 감소하였다. 15 ppm 처리 구간에서는 훈증 시간 이 증가함에 따라 총 세균 수 증가폭이 감소하였으며, 30 ppm 처리 구간에서는 훈증 시간이 30분, 45분인 구간에서 는 저장 1일 째 세균이 검출되지 않았으며, 저장 3일째에는 대조구와 비교하여 총 세균 수가 약 92% 감소하였다. 45 ppm 처리 구간에서는 훈증 시간과 관계없이 모든 구간에서 세균이 검출되지 않았으며, 훈증 시간을 30분, 45분 처리하 였을 때는 저장 3일 동안 세균이 검출되지 않았습니다.

    이산화염소 가스 훈증 처리에 따른 곶감의 효모 수 변화 는 Table 2에 나타내었다. 대조구의 효모 수는 저장 1일 째와 비교하여 3일 째에는 41.67 CFU/g으로 약 4배 증가하 였다. 15 ppm 처리 시에는 훈증 시간 증가 시 대조구와 비교하여 효모 수 증가폭은 감소하였으며, 45분 동안 훈증 시 저장 1일째에는 효모가 검출되지 않은 것으로 나타났다. 30 ppm 처리 시에는 훈증 시간과 관계없이 저장 1일째 모든 구간에서 효모가 검출되지 않았으며, 45분 처리 시에 는 저장 기간 동안 효모가 검출되지 않았다. 45 ppm 처리 구간에서는 훈증 시간과 관계없이 모든 구간에서 효모가 검출되지 않았다.

    이산화염소 가스 훈증 처리에 따른 곶감의 곰팡이 수 변화는 Table 3에 나타내었다. 대조구의 곰팡이 수는 저장 기간 동안 약 8배 증가하였으며, 이산화염소 가스 훈증 처리 시에는 농도 및 시간과 관계없이 저장 1일째에는 모든 구간 에서 곰팡이가 검출되지 않았다. 15 ppm, 30 ppm를 각각 15분, 30분, 45분 처리할 경우 훈증 농도 및 시간이 증가할수 록 검출되는 곰팡이 수는 감소하였다. 45 ppm을 15분, 30분, 45분 처리 시 저장 2일째까지 곰팡이는 검출되지 않았으며, 저장 3일째에는 농도에 관계없이 동일한 수의 곰팡이가 검출되었다.

    Ku 등(15)은 양송이버섯에 이산화염소를 처리한 후 저장 기간 동안 미생물 수를 측정한 결과, 저장기간이 경과함에 따라 이산화염소를 처리한 경우 대조구와 비교하여 호기성 균, 효모 및 곰팡이수가 모두 감소하였다고 보고하여 본 실험과 일치하는 결과를 보였다. 농산물의 종류, 농도, 습도, 시간 등은 이산화염소의 살균효과에 영향을 주는 것으로 알려져 있으며(16-19), Mahmound 등(17)과 Bhaget 등(18) 은 딸기와 토마토의 미생물 저감효과는 이산화염소 가스의 농도와 시간을 증가시켰을 때 높아진다고 보고하여 본 실험 과 같은 경향을 나타내었다. 위의 결과로 미루어 볼 때 이산 화염소 훈증 처리는 곶감의 미생물 증식 억제에 효과를 가지며, 저장 및 유통 시 곶감의 품질 유지에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

    물성 변화

    이산화염소 가스 훈증 농도 및 시간에 따른 곶감의 물성 변화는 Table 4에 나타내었다. Hardness의 경우 대조군은 저장 기간 동안 계속 증가하였으며, 이산화염소 가스 훈증 처리 시에도 훈증 농도 및 시간에 관계없이 증가하는 모습 을 보였다. Hardness의 증가는 저장기간 동안 곶감의 수분 함량 변화에 의한 결과로 생각되며, 이산화염소 가스 처리 는 큰 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. Adhesiveness를 비롯한 cohesiveness, springiness, gumminess 및 chewiness 의 경우에도 대조군은 저장기간 동안 증가하는 경향을 보였 으며, resilience만 감소하였다. Hardness와 마찬가지로 이산 화염소 가스 훈증 처리 시 곶감의 물성은 큰 변화를 보이지 않았으며, 훈증 농도 및 시간 역시 영향을 미치지 않는 것으 로 나타났다.

    Yoon 등(14)은 이슬송이버섯에 이산화염소 가스를 처리 한후조직감을측정한결과, hardness, springiness, cohesiveness, gumminess 및 chewiness는 대조군의 경우 저장 중 지속적으 로 감소하였으며, 이산화염소 처리군은 대조군에 비해 서 서히 감소하는 것으로 나타났다고 보고하여 본 실험과 상이 한 결과를 나타내었다. 이는 실험에 사용된 원료의 차이에 기인한 것으로 생각된다.

    색도 변화

    이산화염소 가스 훈증 농도 및 시간에 따른 곶감의 색도 변화는 Table 5에 나타내었다. Lightness의 경우 대조군은 저장 3일 동안 큰 변화는 없는 것으로 나타났다. 이산화염소 가스를 훈증 농도 및 시간을 달리하여 처리하였을 때는 저장기간에 따라 값이 약간의 변화를 보였지만 대조군과 비교하였을 때 큰 변화는 없는 것으로 나타났다. Redness와 yellowness 측정 결과, 대조군은 저장기간 동안 그 값이 약 간 감소하는 것으로 나타났지만 이산화염소 훈층 처리 시에 는 훈증 농도 및 시간에 따라 값의 차이를 보였지만 일정하 게 증가하거나 감소하는 경향을 보이지 않았다. 이러한 차 이는 이산화염소 훈증 처리에 의한 것이 아니라 측정을 위해 선별된 시료에 의한 차이로 생각된다. 색차 측정 결과 또한 이산화염소 훈증 처리에 의한 값의 차이는 나타나지 않았다.

    Lee 등(13)은 수출딸기의 이산화염소 가스 처리에 의한 색도변화를 측정한 결과, L, a, b 값은 이산화염소 가스 처리구와 무처리구 사이에 유의적인 차이가 없다고 보고하 였고, 이산화염소 가스 처리에 의한 파프리카의 색도 변화 를 측정한 연구(20)에서도 저장 중 처리 유무에 의한 차이가 나타나지 않았다고 보고하여 본 실험 결과와 같은 경향을 나타내었다.

    요 약

    본 연구는 저장 및 유통과정 중 곶감의 품질 변화를 방지 하기 위한 방법으로 기존에 사용되어 왔던 유황 훈증 대체 물질로 이산화염소 훈증 방법의 효과를 확인하고자 하였 다. 곶감을 이산화염소 가스 훈증 농도(0, 15, 30, 45 ppm) 및 시간(0, 15, 30, 45 min)에 따라 처리한 후 상온에서 보관 하면서 미생물학적 변화, 물성 및 색도를 관찰하였다. 이산 화염소 가스 훈증 처리 후 총 호기성 세균과 효모 및 곰팡이 수는 대조구와 비교하였을 때 미생물 수가 감소하였으며, 총 호기성 세균의 저해 효과는 저장기간 동안 지속되었고, 효모 및 곰팡이 수의 경우에도 총 호기성 세균과 유사한 경향을 나타내었다. 곶감의 물성 및 색도는 이산화염소 가 스 훈증 농도 및 시간에 의해 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 이산화염소 가스 훈증 처리는 곶감의 저장 중 미생물학적 안전성 확보를 위한 처리 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

    감사의 글

    본연구는농촌진흥청공동연구사업(과제번호:PJ01166401) 의 지원에 의해 이루어진 것으로 감사드립니다.

    Figure

    KJFP-24-608_F1.gif
    The photo of chlor ine dioxide gas (ClO2) machine.

    A, ClO2 generation; B, ClO2 gas feeder; C, Fumigation chamber; D, ClO2 gas generating system.

    Table

    Changes of total bacter ial number in dried persimmon treated with different concentration of chlor ine dioxide gas and time dur ing storage (unit: CFU/g)
    1)Values are means±SD (n=3).
    2)a-f The values with different letters in the same column are significantly different (p<0.05).
    3)x-z The values with different letters in the same low are significantly different (p<0.05).
    Changes of yeast population in dried persimmon treated with different concentration of chlor ine dioxide gas and time dur ing storage (unit: CFU/g)
    1)Values are means±SD (n=3).
    2)a-c The values with different letters in the same column are significantly different (p<0.05).
    3)x-z The values with different letters in the same low are significantly different (p<0.05).
    Changes of mold number in dr ied persimmon treated with different concentration of chlorine dioxide gas and time during storage (unit: CFU/g)
    1)Values are means±SD (n=3).
    2)a-c The values with different letters in the same column are significantly different (p<0.05).
    3)x-z The values with different letters in the same low are significantly different (p<0.05).
    Changes of texture in dr ied persimmon treated with different concentration of chlor ine dioxide gas and time during storage
    1)Values are means±SD (n=15).
    2)a-c The values with different letters in the same column are significantly different (p<0.05).
    3)x-z The values with different letters in the same lows are significantly different (p<0.05).
    Changes of color value in dr ied persimmon treated with different concentration of chlorine dioxide gas and time during storage
    1)Values are means±SD (n=10).
    2)a-c The values with different letters in the same column are significantly different (p<0.05).
    3)x-z The values with different letters in the same lows are significantly different (p<0.05).

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