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서 론
신선편이 식품은 생산 당시의 신선도를 최대한 유지하면 서 간편하게 이용할 수 있는 상태로 저장, 유통하여 좋은 품질을 소비자에게 전달할 수 있도록 최소가공을 거친 제품 이다. 이러한 신선편이 식품은 가공과정 중에 조직이 손상 되기 쉬워 효소적 갈변 발생, 호흡량 증가, 미생물 번식 등의 품질 저하가 일어나 저장수명이 짧은 편이다(1,2). 따 라서 신선편이 식품은 신선한 상태로 안전하게 유통되는 것이 중요한 문제이므로 이의 유통기한을 연장하기 이한 가공기술 개발에 대한 연구가 끊임없이 이루어지고 있는 실정이다(3,4).
감자는 세계 4대 작물 중의 하나로 양질의 단백질, 무기 질, 비타민 C 등을 많이 함유하고 있어 훌륭한 식량자원으 로 이용된다(5). 신선편이 감자의 품질에 대한 연구는 ascorbic acid 및 유기산 용액(6,7), 감초추출물과 같은 천연 갈변저해물질(8), 열처리(9), 진공 포장(10), 기체조절포장 (11,12) 등의 연구가 다수 진행되어 왔다.
최근 기체조절포장의 응용으로 argon의 잠재적 가능성 에 대한 관심이 보여 지고 있다(13). 아르곤은 무색, 무취, 무독성의 비활성 기체로, 화학 반응성이 아주 낮아 대기 중의 다른 기체로부터 물질을 보호하는 데 주로 사용되고 있다. 현재 식품에 argon을 적용한 연구사례로는 고압 argon 처리가 신선편이 피망, 파인애플, 사과의 품질저하를 지연 시켜 저장수명을 연장하는데 효과가 있었다는 보고(14-16), argon 포장이 포크소시지 제품의 미생물 증식을 저하시키 는데 효과가 있었다는 보고(17) 등의 해외 연구사례들이 있다. Argon은 산업에서 사용되고 있지만 식품의 품질보존 효과에 대한 연구는 아직 미비하다.
이에 본 연구에서는 argon 가스포장이 신선편이 감자의 품질 유지에 미치는 효과를 확인해보고 argon 가스포장과 다른 물리화학적 병용처리를 통해 신선편이 감자의 저장 중 품질변화를 비교하였다.
재료 및 방법
본 실험에 사용한 감자(Solanum tuberosum var. Romano) 는 2013년에 강원도의 한 농가에서 생산된 수미감자를 구 입하여 4℃에서 저장 후 사용하였다. Argon 가스는 대덕가 스(Daegu, Korea)에서 구입하여 사용하였으며, 기타 시약 류는 분석용 특급 시약을 사용하였다.
외관과 중량이 균일한 감자를 선택하여 세척, 박피 후 절단기를 이용하여 cube(1.5×1.5×1.5 cm)모양으로 절단하 여 30조각씩 포장하였다. 대조구(Cont)는 절단된 감자를 증류수에 1분간 세척하여 대기조건에서 열접합 포장하였 고, ascorbic acid 단일처리구(AA)는 1% ascorbic acid에 1분 간 침지 후 열접합 포장, 저온 blanching 단일 처리구(BL)는 35℃에서 30분간 blanching 후 박피, 절단하여 증류수에 1분 간 세척하여 열접합 포장하였다. Argon 가스포장구(AR)는 절단된 감자를 증류수에 1분간 세척 후 argon 가스포장 하였고, ascorbic acid와 argon 가스포장 병용처리구(AAR) 는 절단된 감자를 1% ascorbic acid에 1분간 침지 후 argon 가스포장, 저온 blanching과 argon 가스포장 병용처리구 (BAR)는 박피 전 35℃에서 30분간 blanching 후 박피, 절단 하여 증류수에 1분간 세척 후 argon 가스포장 하였다. 모든 포장재는 0.04 mm 두께의 OPP film(15×20 cm)을 이용하였 고, 가스포장은 vacuum sealer(AZ-450E, AIRZERO, Ansan, Korea)에 argon 가스를 연결하여 가스치환 하였으며, 실온 에서 포장 후 5℃에서 9일 동안 저장하면서 품질 변화를 측정하였다.
포장 내부의 O2와 CO2 농도는 대기의 기체조성 O2 21%, CO2 0.2%를 기준으로 하여 oxygen/carbon dioxide analyzer (902D, Quantek Instruments, Northboro, MA, USA)를 이용 하여 측정하였다.
신선편이 감자 절단면의 색도는 백색판(L* = 97.78, a* = -0.39, b* = 2.05)을 이용하여 보정한 colorimeter(CR-400, Minolta, Osaka, Japan)로 L*(lightness), a*(redness), b*(yellowness) 값의 변화를 측정하고, 아래 식을 이용하여 갈변도(browning index, BI)를 계산하였다(18).
절단한 감자 2 g에 polyvinylpolypyrrolidone(PVPP, 20 g/L)을 첨가한 20 mM sodium phosphate buffer(pH 7) 18 mL를 가하여 균질화한 후, ice bath 상에서 여과하여 원심분 리(1,200×g, 4℃, 10 min)하여 얻은 상등액을 조효소액으로 사용하였다. 조효소액 0.2 mL에 20 mM sodium phosphate buffer 2.8 mL와 5 mM sodium phosphate buffer에 용해한 10 mM catechol용액 0.2 mL을 가하여 혼합한 즉시 UV-visible spectrophotometer(Evolution 201, Thermo Fisher Scientific Inc, Madison, WI, USA)를 이용하여 410 nm에서 총 3분간 흡광도의 변화를 측정하였다. 효소활성은 1분당 흡광도가 0.001 변하는 것을 1 unit(U)으로 나타내었다.
항산화 활성은 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) 라 디칼 소거능을 이용하여 측정하였다. 감자 시료 10 g을 80% methanol 100 mL과 마쇄하여 85℃ 진탕수조에서 4시간동 안 추출하여 그 여액을 감압농축기를 이용하여 10 mL가 되도록 농축하였다. 이 농축액 0.2 mL에 보정한 양의 ethanol과 0.4 mM DPPH 용액을 가하여 10초간 진탕 후 10분간 반응시켜 UV-visible spectrophotometer(Evolution 201, Thermo Fisher Scientific Inc, Madison, WI, USA)를 이용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다.
결과 및 고찰
신선편이 감자의 저장 중 O2 및 CO2 농도 변화를 Fig. 1에 나타내었다. Cont구와 AA, BL처리구의 O2 농도는 저장 기간이 지남에 따라 서서히 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 조직의 호흡현상에 의해 포장재 내의 O2 농도가 감소 한 것으로 사료된다. MAP 포장 농산물은 대개 호흡률이 낮아지고 대사와 성숙이 지연된다고 보고되어 있다(19). Argon gas 포장을 한 AR, AAR, BAR 처리구에서 O2 농도는 처리 직후에는 매우 낮았다가 저장기간이 지남에 따라 점차 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 가스치환포장 시 포장 재 내에 존재하던 O2가 대부분 argon gas로 치환되었기 때문 에 포장재 내에 산소가 거의 존재하지 않게 되어 초기 O2 농도가 낮게 나온 것으로 사료된다. 하지만 산소투과성이 있는 OPP film의 특성으로 인해 포장재 내부로 외부의 공기 가 조금씩 투과하게 되면서 저장기간이 지남에 따라 포장재 내부의 O2 농도가 점차 증가한 것으로 생각된다. Andres 등(20)의 연구에서는 저산소 포장 시 혐기적 조건으로 인해 이취가 발생한다고 하였는데 이 연구에서 이취는 발생하지 않았다. 신선편이 감자의 저장 중 CO2 농도 변화를 Fig. 1에 나타내었다. 모든 실험구에서 저장기간이 지남에 따라 CO2 농도는 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 조직의 호 흡현상에 의해 CO2가 생성되어 포장재 내의 CO2 농도가 증가한 것으로 사료된다. Argon gas 포장을 한 AR, AAR, BAR 처리구는 가스치환포장하지 않은 Cont, AA, BL구에 비해 비교적 낮은 CO2 농도를 나타내었는데 이는 가스치환 포장 시 포장재 내부에 있던 기존의 산소와 이산화탄소가 대부분 argon gas로 치환되었기 때문이며, 낮은 O2 농도로 인한 호흡현상 저해로 낮은 CO2 축적을 나타낸 것으로 사료 된다.
소비자들에게 신선한 농산물의 선택에 있어 외관은 중요 한 인자로 작용한다. 색도는 이러한 외관을 결정하는데 큰 영향을 미치는 요소이다(21). 신선편이 감자의 저장기간에 따른 L*, a*, b* 색도 변화를 Fig. 2에 나타내었다. 백색도를 나타내는 L*값은 저장기간이 경과함에 따라 대체적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 저장기간 동안 Cont구는 다 른 처리구들에 비해 L*값이 급격히 감소하였으며, argon 가스포장 처리구인 AR, AAR, BAR구가 AA, BL구에 비해 높은 L*값을 나타내었다. 저장 후기로 갈수록 L*값은 BAR, AAR, AR, AA, BL, Cont 순으로 높게 나타났다. 적색도를 나타내는 a*값은 저장기간이 증가함에 따라 대체적으로 증 가하였으며, AR, AAR, BAR구는 증가하다가 감소하는 경 향을 나타내었다. 다른 처리구에 비해 Cont구에서 a*값이 급격히 증가하여 갈변이 가장 많이 진행되었으며, AR, AAR, BAR구가 비교적 낮은 a*값을 나타내어 갈변이 적게 진행되었음을 알 수 있었다. 황색도를 나타내는 b*값은 저 장기간이 경과함에 따라 증가하였으며, Cont구에서 가장 높은 b*값을 나타내었다. 신선편이 농산물에서는 갈변이 진행됨에 따라 L*값은 감소하고, a*값은 증가하는 경향을 나타내는 것으로 알려져 있다(22). 신선편이 감자의 L*, a*, b* 값을 측정해 본 결과 Cont구에서 저장기간이 경과함에 따라 가장 낮은 L*값과 높은 a*값, b*값을 나타내어 갈변이 가장 많이 진행되었음을 알 수 있었고, AR, AAR, BAR 처리구는 비교적 높은 L*값을 유지하여 AA, BL 단일 처리 구에 비해 argon 가스포장이 감자의 갈변 저해에 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 이는 고압 argon처리가 신선편이 사과의 갈변을 지연시키는 데 효과가 있다는 연구결과(23) 와 유사한 결과를 나타낸다. 측정한 L*, a*, b*값을 이용하여 Browning index(BI)를 계산한 결과를 Fig. 3에 나타내었다. 저장 3일까지는 구간에 비슷한 갈변도를 나타내었으나, 저 장 3일 이후부터는 Cont구의 갈변도가 급격히 높아지며 다른 처리구들에 비해 높은 갈변도 값을 나타내었으며, 나 머지 처리구 중에서는 BL구에서 높은 갈변도 값을 나타내 었다.
신선편이 감자의 항산화 활성을 알아보기 위하여 DPPH 라디칼 소거능을 측정해 본 결과를 Fig. 3에 나타내었다. 저장 초기 AA구와 AAR구의 항산화 활성은 33.6%, 31.3% 로, Cont구 21.3%, AR구 20.7%, BL구 19.8%, BAR구 20.7% 에 비해 눈에 띄게 높은 항산화 활성을 나타내었으며, 저장 후기에도 AA, AAR구가 Cont, AR, BL, BAR구에 비해 가장 높은 항산화 활성을 유지하였다. 이는 ascorbic acid 침지 처리에 의해 감자에 잔존하고 있는 ascorbic acid의 항산화 활성에 의한 영향 때문인 것으로 사료된다. Ascorbic acid 처리구 이외에 나머지 처리구간에는 Cont구와 유의적인 차이가 나타나지 않은 것으로 보아 저온 blanching 처리나 argon 가스포장이 신선편이 감자의 항산화 활성 증진에는 영향을 주지 못하는 것으로 판단된다. Fig. 4
Polyphenol oxidase에 의한 효소적 갈변은 신선편이 감자 의 저장성과 품질을 저하시키는 주요 요인으로 알려져 있으 며, 감자에 함유되어 있는 polyphenol이 기질로 작용하여 가공 과정 중 절단면을 중심으로 갈변 현상이 일어난다 (24,25). 신선편이 감자의 저장기간에 따른 PPO 활성 변화 를 측정한 결과를 Fig. 5에 나타내었다. 저장기간이 지남에 따라 PPO 활성은 증가하는 경향을 나타내었으며, 저장 전 기간 동안 Cont구에서 가장 높은 PPO 활성을 나타내었다. 이는 argon gas 처리가 산화효소인 tyrosinase의 활성을 감소 시키는데 효과가 있다는 연구결과(26)와 유사한 경향을 나 타내었다. 처리 직후에는 blanching 처리구에서 가장 낮은 PPO 활성을 나타내었으나, 저장 후기에는 Cont, BL, AA, AAR, BAR, AR 순으로 AR구에서 가장 낮은 PPO 활성을 나타내었다. 이러한 PPO 활성 결과는 본 연구의 색도 변화 결과와도 일치하는 경향을 나타내었다. PPO 활성이 가장 높게 나타난 Cont구에서 L* 값도 가장 낮게 나타나 갈변이 많이 진행되었다는 사실을 확인할 수 있었다.
신선편이 감자의 저장기간에 따른 총균수 변화를 Fig. 6에 나타내었다. 저장 전 기간 동안 Cont구에서 가장 높은 총균수를 나타내었으며, 저장 3일 이후부터 Cont구의 총균 수가 급격하게 증가하였다. 총균수는 Cont, BL, AA, AAR, AR, BAR 순으로 높게 나타났으며 argon 가스포장한 AR, AAR, BAR구는 argon 가스포장을 하지 않은 단일 처리구들 에 비해 비교적 낮은 총균수를 나타내었다. 이는 argon 가스 포장 시 포장재 내의 낮은 O2 농도에 의해 호기성 미생물의 증식이 저해되었기 때문으로 사료된다. 한편, 급식업소에 서 식품의 미생물 허용범위는 5 log CFU/g 이하로 보고되어 있는데 Cont구는 저장 3일부터 그 기준치를 초과하였으며, AA, BL 단일 처리구는 저장 6일, argon 가스포장한 AR, AAR, BAR구는 저장 9일차부터 그 기준치를 넘어서기 시 작하였다(27). 이는 고압 argon처리가 신선편이 피망의 미 생물과 곰팡이의 증식 저해에 효과가 있다는 보고(28), argon포장이 절단한 소시지의 미생물 증식저해에 효과가 있다는 보고(29)의 결과와 유사하게 나타났다.
요 약
본 연구에서는 argon 가스포장과 기존의 갈변저해물질 중 그 효과가 입증된 ascorbic acid와 저온 blanching 처리 등의 병용처리를 통해 신선편이 감자의 저장 중 품질에 미치는 효과에 대하여 조사하였다. 감자는 박피 후 cube 형태(1.5×1.5×1.5 cm)로 절단하여 증류수에 1분간 세척 후 물기를 제거하여 argon 가스포장(AR), 1% ascorbic acid에 1분간 침지(AA), 1% ascorbic acid에 1분간 침지 후 argon 가스포장(AAR), 35℃에서 30분간 blanching처리(BA), 35℃ 에서 30분간 blanching처리 후 argon 가스포장(BAR), 아무 처리도 하지 않은 것을 대조구(Cont)로 하여 OPP film에 열접합 포장 후 5℃에 저장하였다. Cont, AA, BA구의 O2 농도는 저장기간이 지남에 따라 감소하였으나, argon 가스 포장처리구인 AR, AAR, BAR구에서 O2 농도는 저장기간 이 지남에 따라 조금씩 증가하였다. CO2 농도는 저장기간 이 지남에 따라 모두 증가하였다. 색도 분석 결과 argon 가스포장한 AR, AAR, BAR구에서 Cont, AA, BL구에 비해 높은 L*값과 낮은 갈변도 값을 나타내었으며, 총균수를 분 석한 결과 Cont구에서 눈에 띄게 높은 총균수를 나타내었 고, argon 가스포장처리구인 AR, AAR, BAR구에서 AA, BL구보다 비교적 낮은 총균수를 나타내어 argon 가스포장 이 항갈변 뿐만 아니라 호기성미생물의 생육 저해에 효과가 있음을 알 수 있었다. Polyphenol oxidase(PPO) 활성은 Cont 구에서 눈에 띄게 높은 PPO 활성을 나타내었고 AR처리구 에서 가장 낮은 PPO 활성을 나타내었다. DPPH 라디칼 소거 능을 이용하여 항산화 활성을 분석해 본 결과 AA, AAR구 에서 눈에 띄게 높은 항산화 활성을 나타내었으며, 나머지 구간에는 큰 차이가 없었다. 따라서 argon 가스포장과 병용 처리는 신선편이 감자의 갈변 저해, PPO 활성 저해, 항균 효과 등 품질저하를 방지하는데 효과가 있는 것으로 사료된 다.
