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모창연 ( Changyeun Mo ),김기영 ( Giyoung Kim ),임종국 ( Jongguk Lim ),권성원 ( Kwon Sung Won ),임동규 ( Dong Kyu Lim ) 한국농업기계학회 2016 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.21 No.2
국내 쌀 시장을 보호하기 위해 쌀의 수입물량을 제한하는 쌀 관세화 유예기간이 2014년에 종료되어 쌀 관세화가 2015년부터 시행되고 있다. 쌀 관세화에 의해 저가 수입산 쌀이 국내산 쌀로 둔갑할 우려가 높아지고 있다. 이에 수입산 쌀의 불법유통을 방지하기 위하여 양곡관리법이 개정되어 2015년부터 시행되고 있지만, 국내산 쌀과 외관이 유사한 중립종과 단립종을 육안으로 식별이 불가능하여 원산지가 국내산으로 둔갑될 우려가 있다. 이에 신속하고 비파괴적으로 쌀의 원산지를 판별할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 초분광 형광 영상을 이용하여 국내산 백미와 중국산 백미의 원산지를 신속하게 측정하는 기술을 개발하였다. 백미는 국내에서 생산된 50종과 중국 동북 삼성지역(흑룡강성, 길림성, 요령성)에서 생산된 50종을 수집하여 사용되었다. 백미의 원산지에 따른 형광 영상을 측정하기 위해 초분광 형광 영상 시스템을 이용하였다. 이 시스템은 365nm 파장의 UV-A 여기광, 시료 이송부, 초분광 형광 영상 획득부로 구성되어 있다. UV-A 광은 15° 각도로 대칭으로 시료에 조사되고 420 ∼ 780 nm 파장 영역의 형광 영상 스펙트럼이 측정되었다. 측정한 분광영상에서 추출한 픽셀스펙트럼으로 원산지 판별 모델을 개발하였다. 중국산 백미는 국내산 백미보다 465 nm와 489 nm 파장 피크에서 형광세기가 낮게 나타나는 특성을 보였으며, 650 nm ~ 710 nm 파장영역에서는 중국산 백미가 국내산 백미보다 형광세기가 높게 나타났다. 다양한 스펙트럼 전처리 수행한 결과, 미분을 한 스펙트럼에서 국내산과 중국산 백미의 형광 세기가 다른 전처리들 보다 더 큰 차이를 보였다. 주성분 분석과 선형판별법을 적용하여 국내산과 중국산 백미의 원산지 판별 모델들 개발하였다. 그 결과, 1차 미분과 2차 미분을 적용한 모델의 국내산과 중국산 판별정확도가 모두 100%로서 전처리를 수행하지 않은 스펙트럼을 이용하여 개발한 판별모델보다 판별성능이 개선되었다.
국내산과 중국산 쌀의 원산지 판별을 위한 초분광 영상 처리에 관한 연구
모창연 ( Changyeun Mo ),임종국 ( Jongguk Lim ),김기영 ( Giyoung Kim ),권성원 ( Kwon Sung Won ),임동규 ( Dong Kyu Lim ),민현정 ( Hyun Jung Min ),권경도 ( Kyungdo Kwon ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.1
우리나라에서는 수입 개방화 추세에 따라 공정한 유통질서 확립하고 국내 생산자와 소비자를 보호하기 위하여 원산지 표시제가 시행되고 있다. 그러나 수입 농산물과 국산 농산물의 큰 가격차이로 인하여 원산지를 허위 표시하는 경우가 증가하고 있다. 특히 쌀 관세화 전환 의무에 따른 수입산 쌀 증가하고 있으며 단립종과 중립종 수입산 쌀은 국내산 쌀과 외관이 유사하여 육안식별이 어려워 국내산 쌀로 둔갑할 우려가 있다. 이에 신속하고 비파괴적으로 쌀의 원산지를 판별할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 국내산 쌀과 중국산 쌀의 원산지를 신속하게 판별가능한 영상 처리기술을 개발하였다. 쌀은 국내에서 생산된 중립종 50점과 중국에서 생산된 단립종 및 중립종 51점이 수집되어 사용되었다. 쌀의 분광 영상은 초분광 가시광 및 근적외선 영상 시스템을 이용하여 측정하였다. 이 시스템은 할로겐-텅스텐 라인광, 시료 이송부, 초분광 영상 획득부로 구성되어 있다. 텅스텐-할로겐 라인광은 15° 각도로 대칭으로 시료에 조사되고 400 ~ 1000 nm 파장 영역의 반사광 영상 스펙트럼이 측정되었다. 초분광 영상 데이터는 광에 노출되지 않은 암실에서의 파장별 영상과 반사율이 99% 이상인 기준판의 파장별 영상을 이용하여 교정되었다. 부분최소제곱회귀법을 이용하여 쌀 원산지 판별모델 식을 개발하였고, 이 판별모델식을 교정된 초분광 영상에 적용하여 영상처리 판별 모델을 개발하였다. 그 결과, 원산지 판별정확도가 97.4% 이상으로 나타났으며, 국내산과 중국산 쌀의 원산지 판별이 가능하였다.
신선편이 식품의 생물학적 이물질 신속 검출에 관한 연구
모창연 ( Changyeun Mo ),김기영 ( Giyoung Kim ),임종국 ( Jongguk Lim ),이강진 ( Kangjin Lee ),김문성 ( Moon S. Kim ) 한국농업기계학회 2017 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.22 No.2
신선편이 농산물의 국내 시장규모는 매년 성장하고 있으며, 대상도 엽채류, 과채류로 확대되고 있다. 소비자들이 신선편이 농산물을 기피하는 주요 원인은 안전성 우려로 위생에 대한 불신이 존재하고 있다. 이를 해결하기 위해 신선편이 식품에 존재하는 생물학적 이물질인, 애벌레, 파리, 지렁이 등을 신속하게 검출할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 형광 영상을 이용하여 신선편이 식품에서 생물학적 이물질을 판별할 수 있는 기술을 개발하고자 한다. 이를 위해 365 nm의 여기광을 조사하여 400~740nm 파장의 형광 영상을 측정하였다. 생물학적 이물질과 신선편이 식품을 구별하기 위한 파장 특성을 조사하였다. 그 결과 식선편이 식품은 엽록소 파장 대역인 686 nm 영역에서 생물학적 이물질보다 높게 나타나는 경향을 보였다. 이러한 형광 특성은 생물학적 이물질의 검출 가능성을 보여주었다. 본 연구는 신선편이 식품에 존재하는 이물질 뿐만 아니라 신선편이 가공시설에 존재하는 생물학적 이물질도 신속하게 검출할 수 있는 검사 장치 개발을 위한 기초 자료로 활용 가능하다.
모창연(Changyeun Mo),이강진(Kangjin Lee),임종국(Jong-Guk Lim),강석원(Sukwon Kang),이현동(Hyun-Dong Lee),조병관(Byoung-Kwan Cho) 충남대학교 농업과학연구소 2012 농업과학연구 Vol.39 No.4
In this research, the feasibility of non-destructive measurement technique of pungency measurement was investigated for the red-pepper powders produced in different domestic areas in South Korea. The near-infrared absorption spectra in the range of 1100 nm~2300 ㎚ was used to measure capsaicinoids content in red-pepper powders by using a NIR spectroscopy equipped with Acousto-optic tunable filters (AOTF). Fourth three different red-pepper powders from 14 different locations were collected and separated in three different particle size (below 0.425 ㎜, 0.425~0.71 ㎜, 0.71~1.4 ㎜) for the spectral measurements. The partial least square regression (PLSR) models to predict the capsaicinoids content depends on particle size were developed with the measured spectra. The determinant coefficients and standard errors of the developed models for the red-pepper powders of below 0.425 ㎜, 0.425~0.71 ㎜, and 0.71~1.4 ㎜ were in the range of 0.859~0.887 and 12.90~12.99 ㎎/100 g, respectively. The PLS model with the pretreatment of Standard Normal Variate (SNV) for the red-pepper powders below 1.4 mm particle size showed the best performance with the determinant coefficient of 0.844 and the standard error of 14.63 ㎎/100 g.
모창연 ( Changyeun Mo ),김기영 ( Giyoung Kim ),김문성 ( Moon S. Kim ),황찬송 ( Chansong Hwang ),서영욱 ( Youngwook Seo ),이아영 ( Ah-yeong Lee ) 한국농업기계학회 2019 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.24 No.1
장출혈 대장균에 오염된 새싹채소 등으로 인한 식중독 사고 발생에 의해 고품질의 안전한 농식품에 대한 소비자의 요구가 증대되고 있으며 또한 농식품의 위해요소에 대한 국제기준 강화로 농식품 안전성 검사 수요가 증가하고 있다. 이에 농식품 생산 및 가공단계에서 농식품 안전성을 향상시키기 위해서 식품가공 공장의 안전성을 신속하게 검사할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 분광 영상 기술을 이용하여 식품 가공시설의 오염여부를 신속하게 측정할 수 있는 기술을 개발하였다. 농식품 가공 장치의 표면 재질에 미생물 번식 가능성이 높은 오염원 검출을 위해 초분광 형광 영상 시스템을 이용하였다. 이 시스템은 365nm 파장의 UV-A 여기광, 시료 이송부, 초분광 형광 영상 획득부로 구성되어 있고 형광 영상 스펙트럼의 파장영역은 420 ~ 780 nm 이다. 측정한 형광 영상을 이용하여 토마토, 오렌지, 사과의 오염 여부를 검출할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 500, 660, 780 nm 파장 대역에서 토마토, 오렌지, 사과의 오염된 부분이 스테인리스 표면 재질보다 형광의 세기가 크게 나타나는 특성을 보였다. 농식품 가공 장치 표면에서 형광 분광 영상으로 20배 희석된 잔류유기물에 의한 오염부위의 검출가능성을 확인하였다.
근적외선 스펙트럼을 이용한 고춧가루의 캡사이신 함량 예측 모델 개발 - 입자의 영향
모창연 ( Chang Yeun Mo ),강석원 ( Su Kwon Kang ),이강진 ( Kang Jin Lee ),임종국 ( Jong Guk Lim ),조병관 ( Byoung Kwan Cho ),이현동 ( Hyun Dong Lee ) 한국산업식품공학회 2011 산업 식품공학 Vol.15 No.1
본 연구에서는 고춧가루의 매운맛을 내는 주성분인 캡사이신 함량을 신속하게 측정할 수 있도록 근적외선 흡광도를 측정할 수 있는 시스템을 구성하였다. 이를 이용하여 동일지역(영광군)에서 생산된 맵지 않은 일반 품종의 고춧가루와 우리나라에서 아주 매운 고추로 알려진 청양 품종의 고춧가루를 혼합하여 만들어진 시료에 대하여 입자의 크기별로 캡사이신 함량을 예측할 수 있는 PLSR 모델을 개발하였다. 고춧가루 입도별로 캡사이신 함량의 예측성능을 향상시키기 위한 스펙트럼 전처리 조건을 구명하였으며, 입도가 캡사이신의 함량 예측에 미치는 영향을 구명하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 고춧가루의 근적외선 흡광도 측정 시스템은 1100- 2300nm 대역에서의 근적외선 흡광도 측정용 AOTF-NIR Spectrometer, 여러 부위의 흡광도를 측정하기 위하여 제작 된 시료 회전판, 시료 회전판을 회전시키는 모터, 회전판의 속도를 조절하는 속도조절장치와, 시료 용기 등으로 구성 되었다. (2) 1100-2300 nm의 대역에서 고춧가루와 순수 캡사이신 분말의 스펙트럼을 측정한 결과 고춧가루의 스펙트럼 피크들과 캡사이신의 스펙트럼 피크가 유사한 대역에서 나타나, 근적외선 분광법을 이용하여 고춧가루의 캡사이신 함량 예 측이 가능한 것으로 판단되었다. (3) 고춧가루 입도별(0.425 mm이하, 0.425-0.71 mm, 0.71 -1.4 mm)로 획득한 근적외선 흡광도에 대하여 전처리를 달리하여 개발한 캡사이신 함량 예측용 PLSR 모델을 교차 검증한 결과 결정계수(RV 2)는 0.948-0.979, 예측오차(SEP) 는 6.56-7.94 mg% 범위에서 나타났으며, 입도가 작을수록 예측성능이 우수하였다. (4) 3가지 입도를 통합한 고춧가루(입도 1.4 mm이하)에 대하여 캡사이신 함량 예측모델 개발을 위한 최적의 스펙트럼 전처리 조건은 영역 정규화, SNV와 1차 미분 3가지를 순차적으로 적용하는 것이었으며, 이를 이용하여 PLSR 예측모델을 개발하여 교차검증으로 검증할 때 결정 계수(Rv 2)는 0.959, 예측오차(SEP)는 8.82 mg%로 나타났다. (5) 입도가 구분된 고춧가루에는 입도별 예측모델을 적용하고, 입도가 구분되지 않은 고춧가루는 통합 입도 예측모델에 적용함으로써 캡사이신 함량의 예측정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단되었다. In this research, the near-infrared absorption from 1,100-2,300 nm was used to measure the content of capsaicinoids in the red-pepper powder by using the Acousto-optic tunable filters (AOTF) spectrometer with sample plate and sample rotating unit. Non-spicy red-pepper samples from one location (Younggwang-gun. Korea) were mixed with spicy one (var. Chungyang) to make samples separated by particle size (below 0.425 mm, 0.425-0.71 mm, and 0.71- 1.4 mm). The Partial Least Squares Regression (PLSR) model to predict the capsaicinoid content on particle sizes was developed with measured spectra by AOTF spectrometer and used to analyze the amount of capsaicinoids by HPLC. The PLSR Model of red-pepper powder of below 0.425 mm, 0.425-0.71 mm, and 0.71-1.4 mm with cross validation had RV 2 = 0.948-0.979 and Standard Error of Prediction (SEP) = 6.56-7.94 mg%. The prediction error of smaller particle size of red-pepper powder was low. The best PLSR model was found in pretreatment of Range Normalization, Standard Normal Variate, and 1st Derivatives of red-pepper powder of below 1.4 mm with cross validation, having RV 2 = 0.959 and SEP = 8.82 mg%.