기능성 표시식품형 패류기반 감바스 알 아히요(Gambas al ajillo) 레토르트 식품의 개발 및 상품화

박지훈 경상국립대학교 대학원 2024 국내석사

감바스 알 아히요(gambas al ajillo)는 주재료인 새우와 마늘에 올리브 오일(olive oil)을 넣어 조리한 요리로, MZ 세대들이 아주 선호하고 있는 대표적인 서양 요리 중의 하나이다. 그러나 감바스 알 아히요는 대부분이 저장성이 인정되지 않은 상태로 제공되거나, 저장성을 부여하기 위해 냉동식품으로 출시되고 있는 정도이고, 식품의 유형으로 실온 유통이 가능한 레토르트 식품으로 출시된 것은 아직 없다. 한편, 감바스 알 아히요는 레토르트 식품으로 제조하고자 하는 경우 고온가압 처리하여야하고, 이로 인해 새우는 물성이 급격히 연화되어 상품성이 결여될 뿐만이 아니라 주원료로 사용함으로 인하여 고가라는 단점을 가지게 된다. 따라서, 감바스 알 아히요를 레토르트 식품으로 제조하고자 하는 경우 새우의 일부를 가리비 등과 같은 저가이면서 물성이 우수한 소재로 대체하는 것이 주요하리라 판단된다. 본 연구는 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 상품화를 위해 1) 필수장비인 레토르트 및 건조기의 밸리데이션, 2) 고온가압 처리에 의해 일어나는 물성 연화에 대한 억제기술, 3) 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 제조를 위한 공정 최적화를 시도하였고, 아울러 4) 최적 공정 하에서 제조된 제품의 고도 이용을 위하여 품질 특성에 대하여 살펴보았으며, 5) 소비기한 설정, 단가 산출 및 품목신고 등을 통하여 상품화하였다. 본 연구에서 레토르트 식품의 제조를 위하여 적용한 레토르트는 목표 살균온도(121℃)까지의 도달시간이 5분 이내이었고, 살균온도에서의 온도 변화폭은 최소 120.0℃에서 최대 122.2℃, 냉각종온(25℃)에 도달하는 시간은 10분 이내이었으며, 냉점은 세 번째 대차의 하단(B-3)으로 나타났다. 본 연구에서 고온가압의 조건에서 물성 저하 억제를 목적으로 실시하는 가리비의 건조를 위하여 적용한 건조기의 온도 변화폭은 최소 58.4℃에서 최대 62.2℃이었으며, 품질관리를 위한 관리 지점은 상부로부터 첫째단이었다. 따라서, 본 연구에서 적용한 레토르트는 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 제조를 위한 장비로, 건조기는 건조에 의하여 고온가압의 조건에서 가리비의 물성이 저하되는 것을 억제하기 위한 전처리 장비로 적절하였다. 고온가압처리에 의해 발생하는 조직감 연화 현상의 억제를 위한 흰다리새우살의 침지 용액은 6종[ 1) 25% 레몬즙 용액, 2) 0.5% 구연산 용액, 3) 0.5% 아세트산 용액, 4) 0.5% transglutaminase 용액, 5) 0.5% (w/v) 염화칼슘 용액 및 6) 염화칼슘과 감자전분 혼합 용액]을 선정하여 살펴보았다. 이들 용액에 침지처리한 다음 고온가압 처리한 새우살의 압출 드립과 보수력, 조직감과 탄력성, 전기영동 및 주사전자현미경(SEM)을 통해 살펴본 결과 조직감 연화 억제를 위한 최적 용액은 염화칼슘과 감자전분 혼합 용액으로 나타났다. 염화칼슘과 감자전분 혼합 용액의 배합비율과 이들 용액에 대한 침지 시간을 반응표면분석법(RSM)으로 최적화를 시도한 결과 침지 용액은 0.57% 염화칼슘과 6.18% 감자 전분으로 구성된 혼합 용액이 적절하였고, 침지 시간은 새우살 중량 기준으로 3배를 가한 다음 냉장 조건에서 360분이었다. 반응표면분석법으로 고온가압처리에 의해 발생하는 물성 연화 현상의 억제를 위한 가리비살의 최적 건조온도 및 건조시간은 61.5℃에서 222분이었다. 단가 및 종합적 기호도로 살펴본 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 새우와 가리비의 중량 기준 적정 배합비율은 6:4이었다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품을 제조하기 위한 최적 공정은 다음과 같다. 고온가압 처리하기 위하여 폴리프로필렌 재질의 내열성 레토르트 파우치(retort pouch)에 믹스 중량 기준 전처리 새우살(30.44%), 마늘(19.93%), 전처리 가리비살(14.04%), 정제수(9.95%), 양송이버섯(6.67%), 올리브유(5.56%), 블랙올리브(3.89%), 고추(3.89%), 난소화성말토덱스트린(2.02%), monosodium glutamate (MSG)(1.39%), 바지락 농축액(1.10%), 아세틸아디핀산이전분(0.56%), 멸치액젓(0.28%), 후추가루(0.17%) 및 페페론치노(0.11%)를 각각 넣은 다음 밀봉한 후 증기식 레토르트로 121℃에서 20분간 살균하고, 냉각하여 제조하였다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 위생 특성은 성상 적합, 일반세균수, 대장균, Staphylococcus aureus 불검출, Salmonella spp. 음성, 2 mm 이상의 금속성 이물 불검출로 나타났다. 따라서, 기능성 표시식품형 레토르트 식품은 국내 위생기준규격에 적합한 것으로 나타났다. 최적 공정으로 제조한 기능성 표시식품형 레토르트 식품 100 g 당 일반성분 함량은 수분 72.8 g, 조단백질 9.8 g, 조지방 5.8 g, 회분 1.7 g, 탄수화물 9.9 g이었다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품은 시판 제품인 대조구에 비하여 강도와 종합적 기호도로 살펴본 냄새의 경우 우수하였고, 경도와 탄력성과 같은 조직감의 경우 각각 18.9 N/cm2 및 4.3 mm로 단단하면서, 탄성이 있는 것으로 판단되었으며, 관능평가에 의하여 맛의 경우 우수한 것으로 나타났다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품 100 g 당의 영양성분은 다음과 같다. 총아미노산 함량은 9.62 g이었고, 주요 아미노산은 lysine, leucine, arginine, aspartic acid 및 glutamic acid와 같은 5종이었다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품 100 g당 무기질의 1일 섭취 기준을 고려하는 경우 영양적으로 기대되는 것은 칼슘, 인 및 철이었다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품 100 g 당 지방산 총함량은 5.70 g이었고, 주요 지방산은 16:0 (11.9%), 18:1n-9 (67.9%), 18:2n-6 (8.4%)이었다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 가속 실험[저장 온도(15℃, 25℃ 및 35℃), 저장 기간(6개월 범위, 1달 간격), 실험항목(산가 및 과산화물가)]에 의한 소비기한은 산가 및 과산화물가에 대한 품질지표 초기값 및 품질한계, 연간변화량 및 안전계수 0.9로부터 15.0개월로 산출되었다. 기능성 표시식품형 레토르트 식품의 상품화는 내수 및 수출시장을 겨냥하여 패키지에 표기하기 위한 1) 공인인증기관에 의한 14대 영양소 (① 열량, ② 탄수화물, ③ 단백질, ④ 지방, ⑤ 당류, ⑥ 포화지방산, ⑦ 트랜스지방, ⑧ 나트륨, ⑨ 칼슘, ⑩ 철, ⑪ 식이섬유, ⑫ 비타민 D, ⑬ 칼륨, ⑭ 콜레스테롤)를 분석하고, 2) 가격 산출(판매 단가 4,950원)을 하였으며, 3) 지방자치단체에 품목제조보고서를 제출하여 완료하였다. 이상의 기능성 표시식품형 레토르트 식품은 위생성을 갖추고 있으면서, MZ세대 맞춤형 제품으로 맛, 냄새, 조직감과 같은 관능 특성, 총아미노산, 무기질 및 지방산 등과 같은 영양 특성, 단가 및 디자인 등으로 미루어 보아 충분히 시장성이 있을 것으로 판단되었다. The gambas al ajillo is a popular Western food, cooked using shrimp and garlic with the addition of olive oil, which is highly favored by the MZ generation. However, gambas al ajillo is mostly served in a state of uncertified storability or as frozen foods with storability, while there is no retort foods type allowing distribution at room temperature. In manufacturing a retort foods type of gambas al ajillo, high-temperature high-pressure treatment is necessary, a process that causes rapid softening of the shrimp and reduces the product’s value, in addition to the drawback of high cost due to the use of shrimp as a main ingredient. Hence, to produce a retort version of gambas al ajillo, a crucial step is to replace some of the shrimp content with a low-cost material with an outstanding texture, such as scallops. This study was conducted to commercialize retort foods based on functional labeling foods by the following steps: 1) validation of the essential devices—the retort and drying machines; 2) developing a technique to prevent texture softening due to high-temperature high-pressure treatment; 3) process optimization to produce a retort foods based on functional labeling foods; 4) quality characterization to ensure high-value use of the product manufactured through an optimized process; and 5) setting the use-by date, unit cost estimation, and item manufacturing report. The retort used in this study exhibited the following properties: the time taken to reach the target sterilization temperature (121℃) was within 5 min, and the temperature variation at sterilization ranged between 120.0℃ and 122.2℃. The time taken to reach the cooling temperature (25℃) was within 10 min, and the cold point was detected at the lower end of the third basket (B-3). In the process of scallop drying to prevent texture reduction under high-temperature high-pressure conditions, the temperature variation of the dryer used in this study ranged between 58.4℃ and 62.2℃, and the point requiring quality control was the first shelf from the top. Thus, among the devices used in the production of retort foods based on functional labeling foods for the retort in this study, the dryer was shown to be suitable as a pretreatment equipment for reducing texture softening in scallops under high-temperature high-pressure conditions due to drying. Six soaking solutions for whiteleg shrimp meat to reduce texture softening due to high-temperature high-pressure treatment were tested: 1) 25% (v/v) lemon juice, 2) 0.5% (w/v) citric acid solution, 3) 0.5% (v/v) acetic acid solution, 4) 0.5% (w/v) transglutaminase solution, 5) 0.5% (w/v) calcium chloride solution, and 6) 0.5% (w/w) a calcium chloride and 5.0% (w/v) potato starch mixture. using the shrimp meat treated at high temperature and pressure after soaking, expressible drip, water holding capacity, hardness, and springiness were examined on sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis and scanning electron microscope observation. The results revealed that the optimal solution to prevent texture softening was the calcium chloride and potato starch mixture. When the blending ratio of this solution and soaking time were optimized through the response surface methodology, the mixture of 0.57% (w/v) calcium chloride and 6.18% (w/v) potato starch was most suitable as a soaking solution, and the most effective soaking time was 360 min while refrigerated with three folds the amount of soaking solution based on the weight of the shrimp meat. The optimal drying temperature and time for shrimp meat to prevent texture softening caused by high-temperature high-pressure treatment were 61.5℃ and 222 min, respectively. For considering unit cost and overall acceptability, the best blending ratio of shrimp and scallops in retort foods based on functional labeling foods was 6:4. For the production of retort foods based on functional labeling foods, the optimized process was as follows. first, in a heat-resistant retort pouch made of polypropylene for high-temperature high-pressure treatment, the following materials were placed (percent by weight given in parentheses): pretreated shrimp (30.44%, w/w), garlic (19.93%. w/w/), pretreated scallops (14.04%, w/w), water (9.95%, w/w), button mushrooms (6.67%, w/w), olive oil (5.56%, w/w), black olives (3.89%, w/w), pepper (3.89%, w/w), nondigestible maltodextrin (2.02%, w/w), monosodium glutamate (1.39%, w/w), clam extract (1.10%, w/w), acetylated di-starch adipate (0.56%, w/w), anchovy sauce (0.28%, w/w), black pepper powder (0.17%, w/w), and pepperoncino (0.11%, w/w). the pouch was then sealed and sterilized at 121℃ for 20 min, after which it was cooled to produce in a steam-type retort. Regarding the hygienic properties of retort foods based on functional labeling foods, the appearance was acceptable, while viable cell count, E. coli, Staphylococcus aureus, Salmonella spp., and metallic foreign sub-stances ≥2 mm were not detected. Retort foods based on functional labeling foods was thus shown to satisfy for domestic hygiene standards. The proximate composition per 100 g of retort foods based on functional labeling foods produced under the optimized process was as follows: 72.8 g moisture, 9.8 g crude protein, 5.8 g crude lipid, 1.7 g ash, and 9.9 g carbohydrate . Compared to the control, as a commercial product, retort foods based on functional labeling foods exhibited outstanding levels of hardness and odor based on overall acceptability. The hardness and springiness were 18.9 N/cm2 and 4.3 mm, respectively, indicating a hard and springy texture. Additionally, the sensory evaluation demonstrated outstanding taste. The nutrient composition per 100 g of retort foods based on functional labeling foods as follows. The total amino acid content was 9.62 g, its major amino acids were lysine, leucine, arginine, aspartic acid, and glutamic acid. Based on the daily mineral intake, the minerals in 100 g of retort foods based on functional labeling foods with high nutritional potential were calcium, phosphorous, and iron. The total fatty acid content was 5.70 g per 100 g of retort foods based on functional labeling foods, with 16:0 (11.9%), 18:1n-9 (67.9%), and 18:2n-6 (8.4%) as the major fatty acids. In the acceleration experiment on retort foods based on functional labeling foods [storage temperature (15℃, 25℃, and 35℃), storage period (within six months, in one-month intervals), tested variables (acid value and peroxide value)], the estimated use-by date based on initial quality indicator values of the AV and POV as well as quality limit, annual change amount, and safety factor (0.9) was 15.0 months. Aiming at both domestic and export markets, the package of the commercial retort foods based on functional labeling foods listed the following information: 1) nutritional data of 14 items analyzed by the authorized certification body (1. calories, 2. carbohydrate, 3. protein, 4. fat, 5. total sugars, 6. saturated fat, 7. trans fat, 8. sodium, 9. calcium, 10. iron, 11. dietary fiber, 12. vitamin D, 13. potassium, and 14. cholesterol); 2) estimated unit cost (KRW 4,950); and 3) submission details of the item manufacturing report to the local government. From the above results, retort foods based on functional labeling foods is an ideal product for the MZ generation with verified hygienic quality, sensory properties (taste, odor, and texture), and nutrient properties (total amino acids, minerals, and fatty acids), as well as a suitable unit cost and design, which suggest adequate marketability.

Synergistic Effect of Sodium Hypochlorite and Cold Plasma against Biofilms of Vibrio parahaemolyticus and Listeria monocytogenes on Seafood and Seafood Contact Surface

김소희 경상국립대학교 대학원 2024 국내석사

수산물은 전 세계적으로 많이 섭취하는 식품 중 하나이며, 포획 직후 생화학적 분해와 식품 부패 병원체의 존재로 인해 품질저하가 발생하여 생산 및 유통과정에서 체계적으로 선도관리를 유지하는 것이 어려운 실정이다. 일반적으로 식품의 오염은 수확, 취급 및 보관과정에서 발생되며, 이로 인해 식품의 맛에 영향을 끼쳐 식품안전에 매우 심각한 위협이 된다. 특히, 수산물은 날것으로 섭취하거나 부분적으로 조리하여 섭취하기 때문에 전 세계적으로 모든 식중독 사고원인 중에서 차지하는 비중이 높다. 실제로 미국에서 식중독 사고 6건 중 최소 1건은 어류, 조개류 및 기타 해양생물에 의해 발생하였다. 해양환경에서 발생되는 Vibrio parahaemolyticus는 그람 음성균으로서 다양한 수산물에서 자주 분리되는 병원체이다. 또한, 한국, 중국 및 일본을 포함한 많은 아시아 국가에서의 식중독 원인 중 하나이며, 한국의 경우 전체 식중독 사례의 9-16%를 차지한다. V. parahaemolyticus에 오염된 수산물 섭취 시 설사, 두통, 구토 및 복부 경련이 나타나며, 심할 경우 패혈증, 괴사성 근막염으로 인해 사망까지 이를 수 있다. Listeria monocytogenes는 토양, 물 및 동물에 자연적으로 존재하는 식품 매개 병원체로서 그람양성의 통성 혐기성균이다. 오염 식품 섭취 시 리스테리아증이라는 질병을 일으킬 수 있다. 또한, 전 세계적으로 식중독 발생 빈도수가 적지만 20-30%의 치사율을 차지하여 식품 매개 인수공통감염병 중 사망률이 가장 높다. 이러한 V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes와 같은 식품 매개 병원체는 식품과 식품접촉표면에서 미생물들의 군집체인 바이오필름을 형성할 수 있다. 세균은 하나 이상의 종에 의해 형성된 세포 공동체인 바이오필름을 형성한다. 바이오필름은 표면과 비가역적으로 결합되어 있으며, 박테리아 세포와 달리 세포외 고분자 물질(EPS) 매트릭스에 내재되어 있다. EPS는 단백질, 지질 및 DNA 등 다양한 물질을 포함하고 이는 탄수화물 복합체로 바이오필름을 표면에 더 단단하게 고정시키는 역할을 한다. 이로 인해 바이오필름 내의 세포들은 살균제와 같은 외부자극 요인으로부터 보호되며, 일반적인 부유 세균보다 저항성이 10-1000배 강한 것으로 알려져 있다. 따라서 바이오필름 형성은 식품 안전에 큰 위협이 되기 때문에 식품산업에서 주목받고 있으며, 이를 제거하기 위한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 바이오필름 제어기술로 가열, 초고압 및 자외선 처리와 같은 물리적 처리, 오존, 염소 및 과산화수소와 같은 화학적 처리를 사용하고 있다. 그러나 이러한 살균기술은 각각의 식품에 적용하기 어려운 요소를 가지고 있다. 그래서 최근에는 두 가지 이상의 기술 및 공정을 혼합 또는 혼용하는 허들기술(Hurdle technology)이 주목받고 있으며, 바이오필름 제어관련 연구에서도 적용되고 있다. 차아염소산트륨(NaOCl)은 사용이 간편하고 효과적인 살균효능으로 인해 식품 산업에서 세척 및 소독제로 많이 사용되는 산화제이다. 일반적으로 식품 산업에서 사용되는 농도는 50-200 ppm이며, 이전의 다른 선행 연구를 통해 차아염소산트륨의 바이오필름 살균 효과에 대한 검증이 이루어졌다, 그러나 NaOCl 사용 시 불쾌한 냄새와 잔류염소 및 발암물질 등의 부산물 생성은 여전히 문제가 되고 있다. 최근에는 NaOCl의 이러한 문제점을 보완하기 위해 식품살균기술을 추가적으로 처리한 연구가 이루어지고 있다. 플라즈마는 물질의 네 번째 상태이며, 자유전자, 양이온 및 음이온, 가스원자 및 자류라디칼 등을 포함하는 준중성의 이온화된 기체이다. 플라즈마는 오존(O3), 과산화수소(H2O2) 등의 활성종(reactive species)을 발생시키며, 이 활성종들에 의해 세균의 세포막의 지질 및 단백질 등을 손상시킨다. 또한, 이러한 살균기술은 식품의 품질 및 영양적으로 영향을 미치지 않으면서 식품의 소독 및 멸균의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 플라즈마는 전자의 온도 기준에 따라 열 및 비열의 두 가지 유형이 있다. 그중에서 비열플라즈마인 FE-DBD 플라즈마는 Floating Electrode Dielectric Barrier Discharge의 약자로 두 개의 중 하나는 유전체로 보호된 전극이며, 두 번째 활성 전극은 접지되지 않아 부동 전위로 남아 있다. 일반적으로 시료가 없으면 방전되지 않으며, 효과적인 플라즈마 생성을 위해서는 전력 공급 전극이 두 번째 전극의 표면에 가까워야 한다. FE-DBD 플라즈마는 의학에서 상처 치유 및 암 치료에 사용되어 반응성이 높은 매체로 입증되었으며, 최근에는 FE-DBD 플라즈마의 항균효과와 관련된 연구들이 보고되고 있다. V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름은 다양한 식품 및 식품접촉표면에서 형성되며, 이러한 특성으로 인해 식품산업에서 이를 제거하기 위한 살균방법과 관련된 연구는 지속적으로 이루어져야 한다. 또한 식품의 살균을 위해 단일처리만으로는 식품에 악영향을 줄 수 있기 때문에 화학적 및 물리적 처리의 병용처리를 통해 식품 품질의 영향을 최소화하면서 살균효과를 높일 수 있는 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 식품접촉표면인 stainless steel과 식품표면인 오징어에 V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름을 형성시켜 NaOCl 과 FE-DBD 플라즈마를 병용처리효과를 확인하였으며, 이에 따른 시너지감소효과도 조사하였다. 제 1장의 연구에서 식품접촉표면에 V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름을 형성시켜준 후 NaOCl 과 FE-DBD 플라즈마의 단일처리와 병용처리를 하여 감소효과에 대해 비교분석하였다. 또한, 병용처리에 따른 시너지감소효과도 조사하였다. NaOCl의 처리농도는 50, 100, 150 및 200 ppm으로 처리하였으며, V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름의 감소값은 각각 0.22-1.04, 0.30-1.05 log CFU/cm2로 나타났다. FE-DBD 플라즈마의 경우 처리시간은 5, 10, 30 및 60분으로 설정하였고, 감소값은 각각0.27-1.07, 0.22-0.97 log CFU/cm2으로 확인되었다. 모두 처리농도 및 시간이 증가할수록 감소값이 유의적으로 증가하였다. 병용처리 후 V. parahaemolyticus 바이오필름은 0.76-3.56 log CFU/cm2 감소되었다. 50 ppm NaOCl/10 min FE-DBD plasma부터 1 log (90%) 감소되었고, 최대 3 log (99.9%) 이상의 살균효과를 보였다. 이에 따라 150 ppm NaOCl/60 min FE-DBD plasma, 200 ppm NaOCl/10~60 min FE-DBD plasma에서 1 log (90%) 이상의 시너지감소효과가 나타났다. L. monocytogenes 바이오필름의 경우 0.74-3.31 log CFU/cm2 감소되었으며, 최대 3 log (99.9%) 이상의 살균효과를 보였다. 이에 따라 150 ppm NaOCl/30~60 min FE-DBD plasma, 200 ppm NaOCl/5~60 min FE-DBD plasma에서 1 log (90%) 이상의 시너지감소효과가 나타났다. 또한, FE-SEM 확인결과, 큰 규모로 형성된 바이오필름이 병용처리(200 ppm NaOCl/60 min FE-DBD plasma)후 규모가 감소되어 바이오필의 형태를 찾아볼 수 없었다. 제 2장의 연구에서 식품표면에 V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름을 형성시켜준 후 NaOCl과 FE-DBD 플라즈마의 단일처리와 병용처리를 하여 감소효과에 대해 비교분석하였다. 또한, 병용처리에 따른 시너지감소효과도 조사하였다. NaOCl의 처리농도는 50, 100, 150 및 200 ppm으로 처리하였으며, V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름의 감소값은 각각 0.15-1.03, 0.19-1.10 log CFU/cm2로 나타났다. FE-DBD 플라즈마의 경우 처리시간은 5, 10, 30 및 60분으로 설정하였고, 감소값은 각각0.25-1.03, 0.27-1.00 log CFU/cm2으로 확인되었다. 모두 처리농도 및 시간이 증가할수록 감소값이 유의적으로 증가하였다. 병용처리 후 V. parahaemolyticus 바이오필름은 0.50-3.64 log CFU/cm2 감소되었다. 50 ppm NaOCl/10 min FE-DBD plasma부터 1 log (90%) 감소되었고, 최대 3 log (99.9%) 이상의 살균효과를 보였다. 이에 따라 150 ppm NaOCl/5~60 min FE-DBD plasma, 200 ppm NaOCl/5~60 min FE-DBD plasma에서 1 log (90%) 이상의 시너지감소효과가 나타났다. L. monocytogenes 바이오필름의 경우 0.78-3.67 log CFU/cm2 감소되었으며, 최대 3 log (99.9%) 이상의 살균효과를 보였다. 이에 따라 200 ppm NaOCl/5~60 min FE-DBD plasma에서 1 log (90%) 이상의 시너지감소효과가 나타났다. 본 연구의 종합적 분석결과 식품접촉표면 및 식품표면 모두 각각의 단일처리보다 병용처리 후 V. parahaemolyticus 및 L. monocytogenes 바이오필름 감소효과가 더 크게 나타났으며, 이에 따른 시너지감소효과도 확인되었다. 따라서 NaOCl과 FE-DBD 플라즈마 병용처리방법을 바이오필름 제어를 위한 새로운 식품살균기술의 기초자료로 제시하는 바이며, 이를 바탕으로 처리농도 및 시간을 조절한다면 식품산업에 적용가능 할 것으로 사료된다.

물성조절기술을 적용한 고령친화식 전복장의 개발 및 품질특성

손숙경 경상국립대학교 대학원 2023 국내석사

본 연구는 전복을 활용한 고령친화식품을 개발하기 위한 일련의 연구로 물성(경도) 조절, 영양 강화 및 소화 개선을 통해 고령인들을 위한 고령친화식 전복장을 개발하고, 상품화를 시도하였다. 즉, 고령친화식 전복장의 제조를 위하여 1) 고령친화식품의 국내 기준규격(식품공전 및 한국산업표준)을 조사하고, 2) 전복의 물성 연화 기술을 개발한 다음, 이를 응용하여 고령친화식 전복장을 제조하여 상품화하고자 하였다. 아울러, 제조한 3) 고령친화식 전복장의 고도 이용을 위하여 품질특성에 대하여도 살펴보았다. 국내 고령친화식품의 기준규격은 식품공전의 경우 1) 성상이 고유의 색택과 향미를 가지며, 이미 및 이취가 없어야 하고, 2) 대장균군 n=5, c=0, m=0 (살균제품), 3) 대장균 n=5, c=0, m=0 (비살균제품), 4) 금속 이물 2 mm 이상 불검출, 5) 경도 500,000 N/m2 이하 (경도조절제품), 6) 점도 1,500 mpa·s 이상 (경도 20,000 N/m2 이하의 점도 조절 액상제품), 7) 영양성분 9종[고령친화식품의 100 g 당 단백질 6 g 이상, 비타민 A 70 µg RAE 이상, 비타민 C 10 mg 이상, 비타민 D 1.5 µg 이상, 리보플라빈(riboflavin, 비타민 B2) 0.14 mg 이상, 나이아신(niacin, 비타민 B3) 1.4 mg NE 이상, 칼슘 70 mg 이상, 칼륨 350 mg 이상 및 식이섬유 2.5 g 이상] 중 3개 이상 충족(영양조절제품)하여야 하는 것으로 제시되어 있다. 또한, 한국산업표준에서는 1) 성상의 경우 고유의 색택과 향미를 가지며, 이미, 이취 및 이물이 없어야 하고, 2) 대장균군 n=5, c=0, m=0 (살균제품), 3) 대장균 n=5, c=0, m=0 (비살균제품), 4) 물성의 경우 경도 1단계(50,000 초과-500,000 N/m2 이하), 경도 2단계(20,000 초과-50,000 N/m2 이하) 및 경도 3단계(20,000 N/m2 이하이면서 점도 1,500 mpa·s 이상) 중 하나에 속하여야 하며, 반드시 5) 영양성분 9종(고령친화식품의 100 g 당 단백질 6 g 이상, 비타민 A 75 µg RAE 이상, 비타민 C 10 mg 이상, 비타민 D 1.5 µg 이상, 리보플라빈 0.15 mg 이상, 나이아신 1.6 mg NE 이상, 칼슘 80 mg 이상, 칼륨 0.35 g 이상 및 식이섬유 2.5 g 이상) 중 1종 이상이어야 하는 것으로 제시되어 있다. 고령친화식품 제조용 대조구(무처리 전복)의 경도는 제3법의 경우 8,384.6×1,000 N/m2, 제1법의 경우 11,265.6×1,000 N/m2이었다. 이는 식품공전 및 한국산업표준에서 제시한 기준규격으로부터 고령친화식품 소재로서 부적합하여 전복의 물성 조절 기술이 필요하다. 생 전복의 물성 개선을 위한 두드림 처리(pounding)는 횟수[0-16회(4회 간격), 14회]별로 처리하였고, 이들의 경도는 제3법의 경우 (2,222.1-5,690.1)×1,000 N/m2, 제1법의 경우 (2,404.6-6,968.7)×1,000 N/m2으로 대조구(무처리 전복)의 경도에 비하여 낮았으며, 두드림 처리 횟수가 증가할수록 경도가 낮아졌다. 이때, 두드림 16회 처리한 생전복은 육 조직이 분리되는 경향이 있어 12회 처리(제3법이 2,553.5×1,000 N/m2, 제1법이 2,744.6×1,000 N/m2)한 전복이 적합하다고 판단되었다. 하지만, 이는 두드림 12회 처리한 것의 경도도 식품공전 및 한국산업표준에서 제시한 기준규격에 부적합하여 생 전복을 두드림 처리한 다음 반드시 다른 연화 공정이 동반되어야 할 것으로 판단되었다. 따라서, 두드림 처리(12회) 전복의 물성 조절을 위하여 레토르트 처리[레토르트파우치에 전복장용 소스를 넣고, 두드림 처리한 전복을 넣은 다음 열처리 타깃 온도(118℃ 및 121℃에서 처리)에 각각 도달한 후 5-25분(10분 간격) 가열]한 전복의 경도는 118℃의 경우 제3법이 (368.9-390.1)×1,000 N/m2, 제1법이 (274.5-307.8)×1,000 N/m2, 121℃의 경우 제3법이 (308.8-378.9)×1,000 N/m2, 제1법이 (227.4-298.2) ×1,000 N/m2이었다. 가열처리한 전복장의 중심온도가 높아질수록, 가열시간이 길어질수록 전복의 경도가 낮아졌으나, 중심온도가 121℃에서 25분 처리한 전복의 경우 이보다 단시간 처리한 전복보다 경도가 상승하여 121℃에서 15분 레토르트 처리한 전복장(경도 제3법이 308.8×1,000 N/m2 및 제1법이 227.4×1,000 N/m2)이 가장 적합하였다. 이때, 121℃에서 15분 레토르트 처리한 전복장은 식품공전의 경도조절제품으로 적합하였고 한국산업표준의 1단계 고령친화식품으로 분류되었다. 2단계 및 3단계 전복 고령친화제품 제조를 위한 물성 조절은 생전복을 효소(Flavourzyme) 농도(0.5% 및 1.0%)별 및 침지시간(1-5시간, 2시간 간격)별에 따라 처리하여 실시하고자 하였다. 효소 처리한 전복의 경도는 효소 농도 0.5% 및 1.0%에서 1-5시간 처리한 경우 0.5%가 제3법의 경우 (437.4-850.2)×1,000 N/m2, 제1법의 경우 (405.5-798.0)×1,000 N/m2, 1.0%가 제3법의 경우 (418.9-663.8)×1,000 N/m2, 제1법의 경우 (369.1-620.6)×1,000 N/m2으로, 효소 농도가 높을수록, 그리고 처리 시간이 길어질수록 물성이 연화되었고, 0.5% 효소 농도로 5시간 처리(제3법의 경우 437.4×1,000 N/m2, 제1법의 경우 405.5×1,000 N/m2), 1.0% 효소 농도로 3시간 처리(제3법의 경우 498.3×1,000 N/m2, 제1법의 경우 463.4×1,000 N/m2) 및 5시간 처리(제3법의 경우 418.9×1,000 N/m2, 제1법의 경우 369.1×1,000 N/m2) 만이 식품공전의 경도조절제품으로 적합하였고, 모두 한국산업표준의 1단계 고령친화식품으로 분류되었다. 효소 처리(1.0%, 5시간) 전복의 물성 조절을 위하여 쵸퍼로 마쇄 처리[쵸퍼 플레이트의 지름(4-14 mm, 2 mm 간격)]한 것의 경도는 (11.2-27.1)×1,000 N/m2이었고, 이는 식품공전의 경도조절제품에 적합하였으며, 쵸퍼 플레이트 지름 12 및 14 mm로 마쇄 처리한 전복은 한국산업표준의 2단계 고령친화식품으로 분류되었고, 쵸퍼 플레이트 지름 4-10 mm 범위로 마쇄 처리한 전복은 한국산업표준의 3단계 고령친화식품으로 분류되었다. 즉, 고령친화식 전복장의 공정 최적화를 위하여 중심합성계획에 따라 독립변수인 두드림 횟수(2-14회) 및 레토르트 처리 시간(5-19분)을 5단계로 부호화하여 11구의 시료구를 무작위적으로 제조한 다음 이들의 종속변수(경도 및 종합적 기호도)에 대하여 살펴보았고, 최적 조건은 두드림 횟수가 12회, 레토르트 처리 시간이 17분으로 확인되었다. 따라서, 고령친화식 전복장을 제조하기 위한 최적 공정은 다음과 같다. 이어서 껍질과 내장을 제거한 냉동 전복은 유수 해동한 후 육을 연화시키기 위해 두드림 기계(자체 제작)를 이용하여 12회 두드림 처리한 다음 레토르트파우치에 전복 무게 대비 동량의 전복장용 소스[간장(22%, v/w), 정제수(22%, v/w), 탄산음료(44%, v/w), 미림(11%, v/w), 고추씨(1%, w/w)]를 첨가하고, 이것을 121℃에서 17분 동안 레토르트 처리를 한 후 냉각하여 제조하였다. 위에 언급한 최적 조건으로 제조한 고령친화식품용 전복장의 대장균은 불검출이었고, 중금속은 납 0.06 mg, 총수은 0.00 mg 및 카드뮴 0.04 mg으로, 식품공전의 기준규격에 적합하여 위생적으로 안전하였다. 고령친화식 전복장의 성상은 고유의 색택과 향미를 가지고, 이미, 이취 및 이물이 없었고, 경도는 제3법의 경우 259.1×1,000 N/m2, 제1법의 경우 209.2×1,000 N/m2이었다. 고령친화식 전복장의 영양적 특성은 검체 100 g 당 일반성분의 경우 수분 72.1 g, 단백질 13.1 g, 조지방 0.5 g, 회분 2.0 g, 탄수화물 12.3 g이었고, 비타민중 리보플라빈 0.21 mg, 나이아신 9.8 mg NE, 비타민 A, 비타민 D, 비타민 C의 경우 모두 불검출이었다. 고령친화식 전복장의 100 g 당 무기질 함량은 칼슘 33.2 mg, 칼륨 258.7 mg, 철 10.4 mg, 아연 2.1 mg이었으며, 식이섬유는 불검출이었고, 염도는 1.6 g이었다. 또한, 고령친화식 전복장 100 g 당 총아미노산 함량은 12,440.9 mg이었으며, 주요 아미노산은 aspartic acid 및 glutamic acid과 같은 2종이었다. 고령친화식 전복장 100 g 당의 소화율은 각각 구강에서 69.5%, 위에서 71.0%, 소장에서 76.1%로, 고령자의 저작 기능 및 소화기능을 돕기에 용이하다고 판단되었다. 이상의 결과로부터 고령친화식 전복장의 성상, 대장균 및 중금속은 식품공전과 한국산업표준에서 제시한 모든 기준규격에 적합하였으며, 물성은 식품공전에서 제시한 경도의 분류 기준 내에 있어 경도조절제품으로 적합하였고, 한국산업표준에서 제시한 물성의 분류 기준 중 1단계 고령친화식품으로 분류되었다. 또한, 고령친화식 전복장의 영양성분은 고령친화식품으로서 식품공전과 한국산업표준의 기준에 적용하는 경우 모두 9종 중 3종(단백질, 리보플라빈, 나이아신)이 적합하였다. 따라서, 고령친화식 전복장은 고령친화식품으로서 식품공전에 적용하는 경우 경도조절제품 또는 영양조제제품 모두에 적합하였고, 한국산업표준의 기준에 적용하는 경우 제1단계 고령친화식품으로 분류되었다. This study was conducted to develop senior-friendly foods using abalone. We attempted to develop and commercialize trial abalone marinated in seasoned soy sauce (AM-S) for the elderly by adjusting the texture (hardness), strengthening nutritional components, and improving digestion. Therefore, for the production of trial AM-S for the elderly, we 1) investigated the domestic standards of senior-friendly foods [Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) and Korean Industrial Standards (KS)], 2) developed and applied texture-softening technology to abalone in order to produce and commercialize trial AM-S for the elderly, and 3) the quality characteristics were scrutinized in order to advance the value of trial AM-S for the elderly. The MFDS and the KS present standards for senior-friendly foods. The MFDS presents standards on ① properties and condition (a product shall have its own unique shape, color and gloss without unusual taste or odor), ② coliform group (sterilized product) and ③ E. coli (non-sterilized product) (n=5, c=0, m=0 in both), ④ metallic foreign matters of 2 mm or longer (not detected), ⑤ hardness (hardness-controlled products) (500,000 N/m2 or more), and ⑥ viscosity (viscosity-controlled liquid products) (1,500 mpa·s or more in hardness of 20,000 N/m2 or less). ⑦ Of 9 nutrients, 3 or more of nutrients shall be higher than the specification presented (per 100 g, protein 6 g, vitamin A 70 µg RAE, vitamin C 10 mg, vitamin D 1.5 µg, riboflavin 0.14 mg, niacin 1.4 mg NE g, calcium 70 mg, potassium 350 mg, dietary fiber 2.5 g) (nutrient-controlled products). The KS presents standards on ① properties and condition), ② coliform group (sterilized product) and ③ E. coli (non-sterilized product), ④ metallic foreign matters of 2 mm or longer (the same as shown in standards of The MFDS), ⑤ hardness (50,000-500,000 N/m2 in the first step, 20,000-50,000 N/m2 in the second step, and less than 20,000 N/m2 with a viscosity of more than 1,500 mpa·s in the third step). ⑥ of 9 nutrients, 1 or more nutrient shall be higher than the specification presented (per 100 g, protein 6 g, vitamin A 70 µg RAE, vitamin C 10 mg, vitamin D 1.5 µg, riboflavin 0.15 mg, niacin 1.6 mg NE, calcium 80 mg, potassium 350 mg, dietary fiber 2.5 g). The hardness of raw abalone (control) used for producing senior-friendly foods was 8,384.6×1,000 N/m2 for the third method and 11,265.6×1,000 N/m2 for the first method. According to the standards presented by the MFDS and KS, this is unsuitable for senior-friendly foods, which indicates a need for abalone texture-softening technology. The raw abalone was pounded 0-16 times with four intervals in order to soften the texture. The hardness of treated abalone was (2,222.1-5,690.1)×1,000 N/m2 for the third method and, (2,404.6-6,968.7)×1,000 N/m2 for the first method, which was lower than the control. As the number of pounding treatments increased, the hardness demonstrated a decreasing trend. Considering the texture as a senior-friendly food material, the abalone pounded 12 times (2,553.5×1,000 N/m2 for the third method and 2,744.6×1,000 N/m2 for the first method) was the most appropriate, as raw abalone pounded 16 times often resulted in the separation of meat tissue. However, the hardness of the abalone pounded 12 times was still unsuitable according to the standard presented by the MFDS and KS. Therefore, additional softening process after pounding the raw abalone was believed to be necessary. Accordingly, the hardness of abalone that was pounded 12 times to soften the texture and subsequently heated in the retort [put the sauce for soak of abalone in a retort pouch, added the pounded abalone, and then heated for 5-25 minutes (10-minute interval) at 118℃ and 121℃] was (368.9-390.1)×1,000 N/m2 for the third method, (274.5-307.8)×1,000 N/m2 for the first method at 118℃ and (308.8-378.9)×1,000 N/m2 for the third method and (227.4-298.2)×1,000 N/m2 for the first method at 121℃. The hardness of the abalone softened as the core temperature of AM-S increased and the heating time passed. However, the hardness of the abalone treated at a core temperature of 121℃ for 25 min ascended higher than that of the abalone treated for a shorter time, indicating that the hardeness (308.8×1,000 N/m2 for the third method and 227.4×1,000 N/m2 for the first method) of the AM-S heated in a retort at 121℃ for 15 min was the most appropriate. Here, the heated AM-S in a retort at 121℃ for 15 min was suitable as a standard on the hardness of the MFDS and was classified as the first step of senior-friendly foods by the KS. For the production of the second step and the third step products as senior-friendly foods by the KS, the texture-softened abalone was conducted by treating raw abalone according to the enzyme (Flavourzyme) concentration (0.5% and 1.0%) and soaking time (1-5 hours at 2 hours intervals). The hardness of the abalone treated with 0.5% and 1.0% enzyme concentrations for 1-5 hours was (437.4-850.2)×1,000 N/m2, (418.9-663.8)×1,000 N/m2 for the third method, respectively and (405.5-798.0)×1,000 N/m2, (369.1-620.6)×1,000 N/m2 for the first method, respectively. The texture of abalone was softened as the enzyme concentration and treatment time increased. Textures of abalones treated with 0.5% enzyme concentration for 5 hours, with 1.0% enzyme concentration for 3 hours and 5 hours were 437.4×1,000 N/m2, 498.3×1,000 N/m2, 418.9×1,000 N/m2 for the third method, respectively and 405.5×1,000 N/m2, 463.4×1,000 N/m2, 369.1×1,000 N/m2 for the first method, respectively, which were appropriate as hardness-control products according to standard of the MFDS. They are all classified as the first step of senior-friendly foods by the KS. The hardness of the chopped [diameter of the chopper plate (4-14 mm, 2 mm intervals)] abalone treated with 1% enzyme concentration for 5 hours to soften the texture was (11.2-27.1)×1,000 N/m2, which was suitable as a hardness control product according to the MFDS. In addition, the abalones were chopped by choppers with diameters of 12–14 mm and 4-10 mm, and treated with a 1% enzyme concentration for 5 hours, which were classified as the second step and the third step, respectively, of senior-friendly foods by the KS. Processing optimization (number of pounding and heating time in a retort) using RSM (response surface methodology) was attempted to produce the trial AM for the elderly. Processing optimization of the trial AM-S for the elderly was investigated by using a central composite design of RSM. The number of pounding [X1, 2-14 number] and heating time in a retort [X2, 5-19 min] were chosen as independent variables, and hardness (Y1) and overall acceptance (Y2) were chosen as dependent variables. The experimental design consisted of 11 experimental points (trials), including three replicates of the central point. Trial order was completely randomized. The optimum conditions of X1 and X2 were 12 pounding and heating for 17 min in a retort. Accordingly, the optimum process for producing the trial AM-S for the elderly could be presented as follows. The pretreated (shelled and gutted) frozen abalone was thawed and pounded (12 times) with a pounding machine to soften the meat. For preparation of the trial AM-S for the elderly, the pounded abalone was put in a retort pouch, followed by the same amount of seasoned soy sauce based on the weight of the abalone [soy sauce (22%, v/w), water (22%, v/w), carbonated beverage (44%, v/w), cooking alcohol (11%, v/w), red pepper seed (1%, w/w)], heated at 121℃ for 17 minutes in a retort, and finally cooled. The food quality characteristics of the trial AM-S for the elderly prepared under optimum processing conditions were as followed. Escherichia coli was not detected in the trial AM-S for the elderly. Heavy metals per 100 g of the trial AM-S for the elderly were detected (lead 0.06 mg, mercury 0.00 mg, and cadmium 0.04 mg), which met the MFDS and confirmed that the product was hygienically safe. The physical properties of the trial AM-S for the elderly represented its own unique shape, color and gloss without unusual taste or odor, and the hardness was 259.1×1,000 N/m2 for the third method and 209.2×1,000 N/m2 for the first method. The nutrient contents of the trial AM-S for the elderly mentioned below was expressed in units per 100 g. The proximate composition of the trial AM-S for the elderly was moisture 72.1 g, crude protein 13.1 g, crude lipid 0.5 g, ash 2.0 g, and vitamin A, vitamin D, and vitamin C were not detected. The mineral content of the trial AM-S for the elderly was calcium 33.2 mg, potassium 258.7 mg, iron 10.4 mg, and zinc 2.1 mg. The dietary fiber was not detected, and the salinity was 1.6 g. Furthermore, the total amino acid content of the trial AM-S for the elderly was 12,440.9 mg, and the major amino acids were aspartic acid and glutamic acid. The digestibility of the trial AM-S for the elderly was 69.5% in the mouth, 71.0% in the stomach, and 76.1% in the small intestine. The digestibility in the digestive organs suggest that the trial AM-S for elderly is easy food to chew, swallow, and digest for the elderly. Because the sensory properties and the concentrations of E. coli and heavy metals in the trial AM-S for the elderly were below these reported safety limits, the trial AM-S for the elderly appeared safe as senior friendly foods. The texture (hardness) of the trial AM-S for the elderly was classified as a hardness controlled product of senior friendly foods by the hardness classification criteria presented in the MFDS, and was classified as the first step of senior friendly foods by the hardness classification criteria presented in the KS. Furthermore, the nutritional components of the trial AM-S for elderly were suitable in three kinds (protein, riboflavin, and niacin) of nine kinds for the standards and specifications of nutrients among the senior friendly foods presented by the MFDS and KS. Accordingly, the trial AM-S for elderly was classified as a hardness controlled product and nutrient controlled product by the standards and specifications of the senior friendly foods presented in the MFDS and classified as the first step of senior friendly foods by the standards and specifications of the senior friendly foods presented in the KS.

Application of Non-thermal Sterilization Technology to Reduce Human Norovirus in the Traditional Korean Fermented Seafood

전은비 경상국립대학교 대학원 2022 국내석사

휴먼노로바이러스는 양성 단일가닥의 RNA 바이러스로, Calicivirdae과에 속한다. 또한 외피가 없는 소형 구형을 띄고 있으며 3개의 open reading frame (ORF)으로 구성되어 있다. 휴먼노로바이러스의 유전자 그룹은 10개(GⅠ~Ⅹ)로 나누어져 있으며 그룹에 따라 사람, 쥐, 소 등을 감염시키며 사람에게는 3개의 그룹(GⅠ,Ⅱ,Ⅳ)이 감염을 일으킨다고 알려져 있다. 그 중에서도 휴먼노로바이러스 GII.4는 우리나라를 포함하여 많은 국가에서 약 70% 정도의 높은 발병률을 나타내는 것으로 알려져있다. 휴먼노로바이러스는 겨울철에 흔히 발생하는 급성 위장염을 일으키는 대표적인 원인체이며, 전염성이 강하기 때문에 10~100개의 입자(virion)로도 인체감염이 가능하다. 휴먼노로바이러스의 전파경로는 환자의 구토, 지하수 및 오염된 식품 등으로 인해 분변-구강 경로(Fecal-oral route)로 전파된다. 휴먼노로바이러스는 환경에 대한 내성이 강하기 때문에 냉동ㆍ냉장 온도에서도 감염력이 유지되어 수개월 생존 가능하다. 한편, 젓갈은 어류, 갑각류, 연체류, 극피류 등의 전체 또는 일부분을 원료로 하여 이에 식염을 가하여 발효 · 숙성시킨 우리나라의 전통수산발효식품으로서 다양한 연령층의 소비자를 확보하고 있는 인기 있는 반찬류 중의 하나이다. 젓갈의 경우 식염농도에 따라 고염젓갈, 저염젓갈로 분류되는데 그 중에서도 고염젓갈은 대부분 숙성기간동안 부패를 방지하고 장기간 식용하기 위해 20~30%의 높은 식염을 첨가하여 발효시켜왔다. 그러나 최근 건강에 대한 관심이 고조되면서 점차적으로 식생활의 저염화가 이루어지고 있으며, 10% 이내의 저염젓갈에 대한 소비자의 수용도가 높아지고 있다. 하지만 저염젓갈은 부패성이 큰 수산물을 원료로 하여 장기간 숙성되기 때문에 미생물 등 유해물질의 오염방지를 위한 위생관리가 필요한 시점이다. 2018년 7월에는 어리굴젓과 간장게장에서 휴먼노로바이러스와 대장균이 각각 검출되었으며, 2019년도에는 조개젓갈에서 간염바이러스A가 검출되었다. 젓갈의 경우에는 제조공정 중 살균처리가 없으며, 양념을 하는 과정에서 교차오염에 의한 재감염의 위험성이 사라지지 않고 있기 때문에 바지락젓갈은 식품의 품질의 영향을 최소화하며 효과적으로 휴먼노로바이러스를 사멸시킬 수 있는 추가적인 살균 공정 기술이 요구된다. 실시간 중합효소연쇄반응(real-time quantitative polymerase chain reaction; RT-qPCR)은 민감도와 특이도가 높다는 장점이 있으며, 형광물질을 이용하여 유전자 증폭과정을 실시간으로 모니터링하는 방법이다. 휴먼노로바이러스의 경우에는 배양 검출법이 현재까지 개발되지 않아 RT-qPCR을 이용한 유전자 증폭법이 보편적으로 널리 사용되고 있다. 그러나 RT-qPCR은 감염력이 없는 바이러스와 감염력이 있는 바이러스를 모두 증폭시키기 때문에 감염력이 있는 바이러스만을 증폭시킬 수 있는 추가적인 분자생물학적인 방법이 필요하다. 이러한 단점을 보완하기 위해 RT-qPCR 검출과정 이전에 전처리제로 사용되는 핵산 삽입 염료제(propidium monoazide; PMA)가 있다. PMA는 물리 · 화학적인 처리로 인해 손상된 바이러스 캡시드만을 특정 LED 장치로 투과시킨 후 화학물질의 광 반응을 유발하여 PMA가 DNA 및 RNA와의 공유 결합을 유도한다. 이 과정에서 감염력 있는 미생물의 DNA 및 RNA는 온전한 세포막을 가지고 있기 때문에 PMA에 노출되지 않으며 PMA로 전처리한 후 감염성 있는 RNA 만 RT-qPCR에서 증폭될 수 있으며 이는 특정 샘플에서 어떤 병원체가 활성되어 있는지 확인하는데 도움이 된다. Sodium lauroyl sarcosinate (Sarkosyl)는 일종의 페놀계 이온성 계면활성제의 일종으로, 높은 수용성을 가지고 있기 때문에 PMA 전처리 기술에 적용할 수 있다. 또한 Sarkosyl은 단백질 기반의 물질에 대해 흡착력이 강하기 때문에 손상된 세포에 PMA가 침투할 시 감염력이 없는 세포와 감염력이 있는 세포를 구별하는데 도움을 줄 수 있다. 따라서 PMA와 Sarkosyl을 병합하여 전처리제로 사용된 방법은 휴먼노로바이러스의 감염력 있는 세포의 생존 가능성을 예측할 수 있는 적절한 방법으로 간주된다. 플라즈마(plasma)는 고체, 액체, 기체상태 다음의 제4의 물질상태라고 불리는 전기를 띤 기체들의 집단이며, 양이온 또는 음이온, 전자, 기체 및 분자와 같은 다양한 종으로 구성된 이온화 플라즈마이다. 플라즈마가 발생될 때 이온과 전자가 분리되며 이때 오존(O3), 과산화 수소(H2O2) 등의 활성종(reactive species)을 발생시킨다. 이때 플라즈마가 발생하는 활성종들에 의해서 세균의 세포막의 지질과 단백질 등을 손상시키게 된다. 그 중에서 비가열 살균기술인 유전체장벽방전 (Dielecric barrier discharge, DBD) 플라즈마는 두 개의 전극을 덮는 유전체를 사용하여 전류를 제한하여 두 전극 사이에 전압을 걸어 대기압 상에서 방전시켜 플라즈마를 생성한다. 반면에 FE-DBD 플라즈마는 Floating Electrode Dielectric Barrier Discharge의 약자로 부동 전극을 이용하게 되는데, 금속 물체가 접지에서 분리되어 있음을 의미한다. 전극 중 하나는 유전체로 보호된 전극이며, 나머지 하나는 접지되지 않고 부동 전극으로 남아있으며 시료를 통해 직접 방전하여 시료 표면에 ROS(reactive oxygen species) 및 RNS(reactive nitrogen species)를 생성하여 보다 강력한 살균력을 가지고 있다. 초고압 처리기술은 흔히 Ultra high pressure(UHP) 혹은 high pressure pressure(HPP)로 불리며, 열처리를 대체할 수 있는 식품보존법으로 오랫동안 연구되어왔다. 초고압 처리기술은 일정한 온도에서 식품 전체에 균일하게 높은 정압력(static pressure)을 가하는 기술로서 미생물 살균효과나 유용한 물질의 추출 향상 등의 기능으로 식품산업에 적용되었다. 기존 살균에 이용되던 열처리 살균 방식은 단백질의 변성과 응집, 녹말의 호화, 효소의 불활성화 등 다양한 변화를 일으킬 수 있지만, 초고압 처리기술은 살균 목적을 달성하면서 영양성분의 파괴와 관능적 품질의 손상 등과 같은 열처리 가공 중 발생할 수 있는 부정적인 변화들을 최소화할 수 있다. 최근에 초고압 처리기술은 과일 및 채소 제품(살사, 사과 소스 및 다양한 과일 퓌레 등) 및 조개류 (굴 등의 이매패류)를 포함하여 바이러스 오염에 대한 식품을 처리하는 데 사용되었다. 전자선(electron beam irradiation)조사는 방사선 조사법 중의 하나이며, 가열공정이 없는 비가열(non-thermal) 살균으로써 전자가속기에 의해 발생된다. 전자선조사의 경우에는 식품 고유의 영양적, 품질적 및 관능적 변화를 최소화하며 미생물만 선택적으로 저감 시키는 살균법이다. 전자선조사의 경우 국내의 전자선조사 시설 및 인지 부족 등의 이유로 관련 연구가 미비하였으나, 초 단위의 짧은 처리시간으로 인해 식품의 품질변화가 거의 없고, 전기를 사용하여 친환경적이며 감마선 조사보다 비용이 저렴하다는 장점으로 인해 최근 식품의 전자선조사 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한 국내에서는 살균 목적으로 최대 10 kGy 이하의 선량이 허가되어 있다. 바지락젓갈의 경우에는 제조과정 중 살균과정이 따로 없으며 부재료로 인한 교차오염이 될 가능성이 크다. 또한 미생물이 오염되었을 경우 식중독 발생의 위험성은 물론 저장일수가 감소될 가능성이 있으므로 상품의 외형과 영양학적 가치를 유지하면서도 미생물을 사멸시키는 기술은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 비가열 살균기술을 통해 바지락젓갈 중 휴먼노로바이러스의 사멸효과와 RT-qPCR과 결합된 PMA+Sarkosyl 전처리 방법에 의해 휴먼노로바이러스의 감염성 평가를 하고자 하였다. 또한 비가열 살균기술이 바지락젓갈의 품질에 영향을 미치는지 여부를 확인하였다. 제 1장의 연구에서는 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스 감염력 혹은 생존력에 대한 FE-DBD 플라즈마 처리의효과를 조사했다. 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스 생존력은 RT-qPCR을 수행하기 전에 PMA+Sarkosyl 핵산 삽입 염료로 처리하여 평가했다. 또한 품질적인 요인(pH, Hunter colors)에 미치는 영향을 평가했다. 바지락젓갈에 접종한 휴먼노로바이러스는 FE-DBD 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플과 PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플 중 모두 유의하게 감소하였다(P<0.05). PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플의 경우 휴먼노로바이러스는 최대 0.98 log 감소하였으며, PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플의 경우 휴먼노로바이러스는 최대 1.30 log 감소하였다. 또한 휴먼노로바이러스의 감소는 5-30분까지 FE-DBD 플라즈마로 처리 후 PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플의 평균 titer는 PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플 보다 평균 0.35 log 이상 감소하였다(P<0.05). 바지락젓갈의 1차 수학적 모델링을 적용하여 D값을 계산한 결과는 PMA+Sarkosyl 전처리를 하였을 때의 R2는 0.95로 매우 높은 유의성을 나타냈으며 D1값(90% 미생물 감소)는 23.75분으로 나타났다. 품질적인 요인(pH, Hunter colors)은 대조군 바지락젓갈과 FE-DBD 플라즈마 처리 된 바지락젓갈 사이에 유의적인 차이가 없었다 (P>0.05). 결과를 종합하면, 30분 까지의 FE-DBD 플라즈마 처리는 바지락젓갈의 품질에 부정적인 영향을 주지 않으며, PMA+Sarkosyl/RT-qPCR 분석방법을 이용해 휴먼노로바이러스 감염력 혹은 생존력을 구별하는 데 도움이 될 수 있음을 나타낸다. 더욱이, 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스에 대한 비가열 살균 기술인 FE-DBD 플라즈마의 수학적인 저감화 메커니즘은 바지락젓갈 가공 처리 및 유통에 대한 휴먼노로바이러스의 기본 살균정보를 제공할 수 있다. 제 2장의 연구에서는 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스 감염력 혹은 생존력에 대한 초고압 처리의 효과를 조사했다. 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스 생존력은 RT-qPCR을 수행하기 전에 PMA+Sarkosyl 핵산 삽입 염료로 처리하여 평가했다. 또한 품질적인 요인(pH, Hunter colors)과 관능적인 특성(외관, 색상, 풍미, 조직감, 전체적 기호성)에 미치는 영향을 평가했다. 바지락젓갈에 접종한 휴먼노로바이러스는 초고압 처리압력이 증가함에 따라 PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플과 PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플 중 모두 유의하게 감소하였다(P<0.05). PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플의 경우 휴먼노로바이러스는 최대 1.38 log 감소하였으며, PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플의 경우 휴먼노로바이러스는 최대 1.62 log 감소하였다. 또한 휴먼노로바이러스의 감소는 100-600 MPa까지 초고압 처리 후 PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플의 평균 titer는 PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플 보다 평균 0.23 log 이상 감소하였다(P<0.05). 품질적인 요인중에서 pH의 경우 유의적인 차이가 없으나, Hunter colors의 경우에는 L값은 초고압 처리를 할수록 낮아지는 경향을 보였으며, a값과 b값은 증가하는 경향을 보였다(P<0.05). 이는 샘플처리 특성상 바지락젓갈을 갈아서 사용하였는데, 조개의 내장에 의한 색상변화라고 판단되었다. 관능적 특성의 경우에도 색상에서 유의적인 차이를 보였지만 7점 중에서 4점대 이상으로 긍정적인 반응을 볼 수 있었다. 또한 전체적인 기호성은 5.10점~5.50점으로 대조군 바지락젓갈과 초고압 처리 된 바지락젓갈 사이에 유의적인 차이가 없었다(P>0.05). 결과를 종합하면, 600 MPa 까지의 초고압 처리는 바지락젓갈의 품질에 부정적인 영향을 주지 않으며, PMA+Sarkosyl/RT-qPCR 분석방법을 이용해 휴먼노로바이러스 감염력 혹은 생존력을 구별하는 데 도움이 될 수 있음을 나타낸다. 더욱이, 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스에 대한 비가열 살균 기술인 초고압 처리는 품질적인 요인 및 관능적 특성을 최대한 유지할 수 있는 효과적인 비가열 살균법임을 알 수 있었다. 제 3장의 연구에서는 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스 감염력 혹은 생존력에 대한 전자선조사 처리의 효과를 조사했다. 또한 품질적인 요인(pH, Hunter colors)과 관능적인 특성(외관, 색상, 풍미, 조직감, 전체적 기호성)에 미치는 영향을 평가했다. 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스 생존력은 RT-qPCR을 수행하기 전에 PMA+Sarkosyl 핵산 삽입 염료로 처리하여 평가했다. 바지락젓갈에 접종한 휴먼노로바이러스는 전자선조사 흡수선량이 증가함에 따라 PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플과 PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플 중 모두 유의하게 감소하였다(P<0.05). PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플의 경우 휴먼노로바이러스는 최대 1.11 log 감소하였으며, PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플의 경우 휴먼노로바이러스는 최대 1.41 log 감소하였다. 또한 휴먼노로바이러스의 감소는 1-10 kGy까지 전자선조사 처리 후 PMA+Sarkosyl 전처리를 한 바지락젓갈 샘플의 평균 titer는 PMA+Sarkosyl 전처리를 하지 않은 바지락젓갈 샘플 보다 평균 0.22 log 이상 감소하였다(P<0.05). 품질적인 요인(pH, Hunter colors)및 관능적인 특성은 대조군 바지락젓갈과 전자선조사 처리 된 바지락젓갈 사이에 유의적인 차이가 없었다 (P>0.05). 결과를 종합하면, 10 kGy 까지의 전자선조사 처리는 바지락젓갈의 품질에 부정적인 영향을 주지 않으며, PMA+Sarkosyl/RT-qPCR 분석방법을 이용해 휴먼노로바이러스 감염력 혹은 생존력을 구별하는 데 도움이 될 수 있음을 나타낸다. 더욱이, 바지락젓갈에서 휴먼노로바이러스에 대한 비가열 살균 기술인 전자선 조사처리는 품질적인 요인 및 관능적 특성을 최대한 유지할 수 있는 효과적인 비가열 살균법임을 알 수 있었다.

해조류 단백질 농축물을 활용한 3D 식품 프린트 기술 응용 고령친화식품의 제조 및 특성

박선영 경상국립대학교 대학원 2024 국내박사

FoodTech is a new food industry that enhances the added values across food production, distribution, and consumption by applying advanced technologies including artificial intelligence (AI), the Internet of things (loT), and biotechnology (BT). For the reason, FoodTech, which includes 3D food-printing techniques, is being actively applied in process automatization related to food supply and the development of alternative foods (meat steak, patties, sashimi, etc. using alternative materials), alternative food ingredients (cultured meat, plant proteins, insect proteins, etc.), and consumer-friendly foods (senior-friendly foods, Medifood and Carefood). The elderly population is rapidly increasing globally and the resulting decrease in the labor force has caused social problems affecting retirement life, such as reduced productivity in industries, poverty, disease, alienation, and foods. South Korea is no exception to this. Blue food is defined as food derived from aquatic animals, plants or algae that are caught or cultivated in freshwater and marine environments. The term goes beyond the simple concept of food to include sustainable food production, conservation of marine ecosystems, and the supply of nutrients with health benefits. Seaweed is a food material that contains a lot of proteins, minerals (calcium and potassium), five vitamins (B2, B3, C, A, and D), and dietary fiber, which is an essential nutritional ingredient for the elderly. Seaweed is thus a suitable ingredient for blue foods. In the sense, it is necessary to develop senior-friendly foods, one of the food trends, by using seaweed, one of the blue materials, as a food material and food technology as an application technology. However, studies on the topic are difficult to search. This study was conducted to develop a senior food by applying FoodTech to seaweed. Namely, this study was conducted to screen seaweed materials for 3D printing ink material in Chapter 1, to optimize concentration processes for dried protein concentrates (DPC) as an alternative material, using dried laver produced in South Korea in Chapter 2, to optimize blending process for the 3D printing ink based on laver DPC and to optimize the ink extrusion and lamination process in Chapter 3. Finally, in Chapter 5, the production of senior-friendly food corresponding to the step 2–3 through hardness control is presented. The quality characteristics of the senior food are then examined by reviewing the standard criteria. To select a suitable 3D printing ink material through screening, the quality characteristics, and concentration and hygienic properties were examined for 45 different samples of 9 types of dried seaweed (3 brown algae species [sea tangle, sea mustard, Hizikia fusiforme], 3 green algae species [Ulva australis, sea staghorn, seaweed fulvescens], and 3 red algae species [ceylon moss, laver, sea string]. The protein and total amino acid contents of the 45 samples of 9 seaweed species were 15.1±8.4 g (6.5-38.6 g) and 6.06–37.78 g (6.06-37.78 g), respectively, per 100 g. The highest contents were found in laver at 35.8±2.5 g (32.1-38.6 g) and 24.53 g (31.28-37.78 g) of proteins and total amino acids, respectively, followed by sea staghorn at 31.9±1.4 g (29.9-33.9 g) and 30.40 g (28.89-31.93 g), respectively, and U. australis at 19.2±2.6 g (16.8-23.4 g) and 19.79 g (16.29-23.29 g), respectively. The contents in the remaining six species were <18%. The main amino acids in all nine seaweed species were aspartic acid and glutamic acid, and the limiting amino acid was tryptophan, methionine, or histidine. The salinity of the tested seaweeds was laver 0.5±0.2 g (0.2–0.7 g), seaweed fulvescense 11.1±20.4 g (8.9–14.7 g), and U. australis 4.7±0.6 g (4.1–5.5 g). This suggested that a desalting process could be required if using seaweed fulvescense or U. australis as an ink material. In the Hunter Lab, lightness was the highest in U. australis [30.8±1.4 (29.0~32.6)], followed by laver [28.3±2.7 (23.9~31.3)] and seaweed fulvescense [23.8±3.1 (20.2~26.9)]. Redness was the highest in laver [1.5±2.0 (0.5~5.0)], followed by seaweed fulvescense [0.8±0.3 (0.5~1.2)] and U. australis [–2.8±0.4 (-3.3~-2.2)]. Yellowness was the highest in U. australis [9.2±0.8 (8.4~10.5)], followed by laver [7.9±2.1 (4.6~9.5)] and seaweed fulvescense [6.1±1.1 (5.0~7.1)]. The heavy metal contents per 100 g of the 45 samples of 9 seaweed species were as follows: Pb 0.046±0.079 mg (0.003–0.264 mg), Cd 0.053±0.036 mg (0.004–1.137 mg), total Hg 0.007±0.008 mg (0.001–0.030 mg), all of which were found to be within the standard criteria (Food Code). The viable cell count in the 45 samples of 9 seaweed species was 8.9±7.6 CFU/g (0.1–22.6 CFU/g); E. coli and S. aureus were not detected. Thus, with respect to the heavy metal contents, total bacterial count, and counts of E. coli and S. aureus, all 45 samples of the 9 seaweed species were also found to be within the standard criteria (Food Code). For the seaweed protein concentrates from the nine species using various types of solvents, the yield and protein content per 100 g were the highest in residues [50.2±31.3 g (14.6–82.5 g) and 31.2±17.6 g (10.5–62.7 g), respectively] after water extraction, followed by residues [14.1±3.6 g (7.1–18.9 g) and 45.5±20.4 g (15.1–75.4 g), respectively] after 0.1 N NaOH extraction, and residues [14.0±4.8 g (5.6–18.4 g) and 23.01±2.2 (2.1–39.4 g), respectively] after 0.1N HCl extraction. From the results, thereafter, the protein concentrates was used as a sample by extracting dry seaweed with water, removing the extracts, and then drying the residues. Additionally, the yield and protein content per 100 g of protein concentrates from the 9 seaweed species using water were the highest for laver (82.5 g and 62.7 g, respectively), followed by U. australis (79.0 g and 46.3 g, respectively) and seaweed fulvescens (76.8 g and 44.9 g, respectively). The yield and protein content in the remaining 6 species were <70% and <40%, respectively. Furthermore, water extraction was shown to be suitable for seaweed protein concentrates. Thus, laver was selected as the most suitable material for producing seaweed protein concentrates. Using the response surface methodology (RSM), the process of protein concentrates from laver for use as a 3D printing ink material was optimized. The extraction process using laver to obtain protein concentrates with high purity was designed according to the central composite design (CCD) of the RSM. Temperature (X1: 38.2–71.8℃), time (X2: 199.0–401.0 min), and frequency of water replacement (X3: 1.3–4.7 times) of the ultrasonic device were chosen as the independent variables. The dependent variables were Y1: yield (g solid/100 g dried laver)×100, Y2: protein content per dried material (g protein/100 g extract of dried material)×100, and Y3: score on sensory evaluation of the 3D printability. The optimized process for producing protein concentrates from laver thus involved for 243 min extraction at 57.2℃ using an ultrasonic device, after which the supernatant was removed twice. For the protein concentrates, residues powder after water extraction from laver, produced under optimal conditions, the predicted yield (Y1), protein content (Y2), and sensory evaluation of the 3D printability (Y3) were 78.4 g/100 g, 68.9 g/100 g, and 5.0 scores. The actual values were Y1 76.5 g/100 g, Y2 68.0 g/100 g, and Y3 5.0 score, respectively, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05). Through RSM, the blending process for the 3D printing ink based on the laver protein concentrate was optimized. The central composite rotatable design (CCRD) was applied to set the laver protein concentrate powder (A), water (B), and starch (C) as the independent variables to encode the median blending ratio as a conversion equation [X1: A/(B+C), X2: B/C] for optimization. The dependent variables were Y1: water content (g/100 g), Y2: hardness (×1,000 N/m2), Y3: sensory evaluation of the 3D printability (score). For the 3D printing ink produced under optimal conditions, the predicted water content (Y1) was 84.4 g/100 g, the predicted hardness (Y2) was 26.1×1,000 N/m2, and the predicted score for sensory evaluation of the 3D printability (Y3) was 4.1 score, while the actual values were Y1 84.6 g/100 g, Y2 27.2×1,000 N/m2, and Y3 4.5, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05). Through RSM, the process of ink extrusion and lamination for 3D printing was optimized based on the CCD with the aim to develop a high-quality an ink based on a laver protein concentrate. The independent variables were the flow rate (X1: 12.0–24.0 mm3/sec), nozzle speed (X2: 550–950 mm/sec), standard-off distance (SOD) (X3: 0.5–0.9 mm), and nozzle diameter (X4: 0.97–2.01 mm). The dependent variables were the strain rate of line width (Y1, %), strain rate of cross-sectional area (Y2, %), and sensory evaluation of the 3D printability (Y3, score). For the dependent variables of the optimized 3D printing output conditions (ink extrusion and lamination), the predicted line the strain rate of line widthr (Y1) was 2.6%, the predicted strain rate of cross-sectional area (Y2) was 1.2%, and the predicted score for sensory evaluation of the 3D printability (Y3) was 5.0 score. The actual values were Y1 3.2%, Y2 1.9%, and Y3 5.0 score, indicating no significant difference from the predicted values at a 5% significance level (P>0.05). To produce the laver protein bar, the output conditions for the 3D printing ink were set at nozzle speed 671.0 mm/min, SOD 0.8 mm, nozzle diameter 1.49 mm, and flow rate 18.0 mm3/sec. The printing was conducted after calibrating the zero point along the Z-axis. Next, the printed object was treated in a steamer via 10 min heating (92±3℃) and 1 hr at low-temperature cooling (3±1℃) to produce the laver protein bar. The laver protein bar as a senior-friendly food was produced under the optimized output conditions applied to a 3D food printer with an ink based on a laver protein material, while the distance between the line and the pattern of the printed object (2.0–4.5 mm, in 0.5 mm intervals) were varied in the CAD loaded with the 3D model to reproduce the pattern. The suitability of the laver protein bar as a senior-friendly food was verified by comparatively analyzing the items of the Food Code and Korean Standards (KS) standard criteria. For the printed laver protein bar per distance (2.0–4.0 mm, in 0.5 mm intervals), the hardness tended to decrease as the distance increased; it was (12.1–30.1) × 1,000 N/m2 in the printed object with 2.0–4.0 mm distance. Hence, the hardness of the laver protein bar fell within the set range according to the Food Code standard criteria, and according to the KS criteria, the printed object with 2.0/2.5 mm distance, both all of which were found to be within the standard criteria as a step 2 of senior-friendly food and those with 3.0/3.5/4.0 mm distance satisfied the criteria as a step 3 of senior-friendly food. The prototype of laver protein bar as a senior-friendly food was assessed via sensory evaluation in terms of its color, flavor, taste, and shape. It was shown to have no off-taste or off-odor, with a unique color and flavor, obtaining 5.0 score. No foreign matter was detected. Additionally, no E. coli was detected in the prototype. Thus, the unique appearance, foreign material, and hygienic properties of the prototype bar uniformly satisfied the Food Code and KS standard criteria. Meanwhile the nutritional properties per 100 g of the prototype were as follows: protein 10.1 g, vitamin A 3.5 μg RAE, vitamin D 8.3 µg, riboflavin ND, niacin ND, vitamin C ND, calcium 40.3 mg, potassium 171.5 mg, and dietary fiber 6.4 g. The nutritional properties that satisfied the Food Code and KS standard criteria were the protein, vitamin D, and dietary fiber. Based on the results on the unique appearance, foreign material and hygienic, nutritional, and physical properties of the prototype of laver protein bar, the Food Code standard criteria for nutrient formula food and hardness-controlled food were satisfied, and according to the KS criteria on senior-friendly foods, the prototype was determined to be a step 2–3 senior food. 푸드테크(FoodTech)는 식품의 생산·유통·소비 전반에 인공지능(artificial intelligence, AI), 사물인터넷(internet of thing, IoT), 바이오기술(biotechnology, BT) 등과 같은 첨단기술을 접목하여 부가가치를 향상시킨 식품 관련 신산업을 말한다. 이로 인하여 3D 식품 프린팅 기술을 포함한 푸드테크는 식품공급과 관련된 자동화 기술, 3D 프린팅 기술과 AI 로봇기술 등을 활용하여 대체식품(대체 소재를 활용한 육고기 스테이크, 패티, 횟감 등), 대체식품 소재(배양육, 대체 식물성 단백질 및 곤충단백질 등) 및 소비자 맞춤형 식품(메디푸드, 고령친화식품 등의 케어푸드 등) 등의 개발에 활발히 응용되고 있다. 고령인구는 전 세계적으로 급격하게 증가하고 있고, 이는 노동력의 감소에 따른 산업 생산성 저하와 빈곤, 질병, 소외 문제와 먹거리 등과 같은 노후 생활에 영향을 미치는 사회적 어려움을 야기하고 있으며, 우리나라도 예외는 아니다. 블루푸드(blue food)는 내수면 및 해면에서 양식하거나 어획한 수산물로 만든 식품을 통칭하며, 단순한 식품의 개념을 넘어 지속 가능한 식량생산, 해양생태계 보전, 건강에 좋은 영양 공급원 등의 의미를 포함하고 있다. 해조류는 고령인들이 섭취하여야 하는 필수 영양소인 단백질, 무기질(칼슘 및 칼륨), 비타민(비타민 B2, B3, C, A 및 D) 5종, 식이섬유 등과 같은 영양성분이 풍부한 식품소재이면서 블루푸드에 적합한 소재 중의 하나이다. 이러한 일면에서 블루푸드 소재를 활용한 푸드테크 기술 접목 고령친화식과 같은 식품 트렌드에 맞는 제품의 개발이 필요하나, 이에 대한 연구는 찾아보기 어렵다. 본 논문은 해조류를 소재로 하여 푸드테크 기술을 접목한 고령친화식의 개발을 목적으로 제1장에서 3D 프린터 잉크 소재용 해조류의 스크리닝을 시도하였고, 제2장에서 국내산 마른김을 활용한 대체 단백질 농축 건조물(이하 농축물으로 칭함) 추출 및 정제 공정 최적화를, 제3장에서 마른김 단백질 농축물을 활용한 3D 프린터용 잉크의 배합공정 최적화를, 제4장에서 잉크 압출 및 적층 공정 최적화를, 제5장에서 경도 조절에 의한 2-3단계 고령친화식품을 제조하고, 이의 품질특성을 고령친화식품의 기준규격과 검토하여 살펴보았다. 마른 해조류(이하 해조류라 칭함) 9종[갈조류 3종(다시마, 미역 및 톳), 녹조류 3종(구멍갈파래, 청각 및 매생이), 마른 홍조류 3종(참우뭇가사리, 참김 및 꼬시래기)] 45건의 품질특성, 추출 특성 및 위생 특성을 검토하여 적정한 3D 프린터 잉크용 소재를 스크리닝하고자 하였다. 해조류 9종 45건의 단백질 및 총아미노산 함량은 100 g 당 각각 15.1±8.4 g (6.5-38.6 g) 및 6.06-37.78 g (6.06-37.78 g)이었고, 이 중 참김이 각각 35.8±2.5 g (32.1-38.6 g) 및 24.53 g (31.28-37.78 g)으로 가장 높았고, 다음으로 매생이 31.9±1.4 g (29.9-33.9 g) 및 30.40 g (28.89-31.93 g), 구멍갈파래 19.2±2.6 g (16.8-23.4 g) 및 19.79 g (16.29-23.29 g)의 순이었으며, 나머지 6종은 평균 18% 미만이었다. 이들 해조류 9종의 주요 아미노산은 모두 aspartic acid 및 glutamic acid이었으며, 제한아미노산은 tryptophan, methonine 또는 histidine이었다. 해조류의 염도는 참김 0.5±0.2 g (0.2-0.7 g), 매생이 11.1±20.4 g (8.9-14.7 g) 및 구멍갈파래 4.7±0.6 g (4.1-5.5 g) 등으로, 잉크 소재로 이용 시 매생이 및구멍갈파래의 경우 탈염 공정도 고려하여야 할 것으로 판단되었다. 헌터색조는 명도의 경우 구멍갈파래[30.8±1.4 (29.0~32.6)], 참김[28.3±2.7 (23.9~31.3)], 매생이[ 3.8±3.1 (20.2~26.9)]의 순이었고, 적색도의 경우 참김[1.5±2.0 (0.5~5.0)], 매생이[0.8±0.3 (0.5~1.2)], 구멍갈파래[–2.8±0.4 (-3.3~-2.2)]의 순이었으며, 황색도의 경우 구멍갈파래[9.2±0.8 (8.4~10.5)], 참김[7.9±2.1 (4.6~9.5)], 매생이[6.1±1.1 (5.0~7.1)]의 순이었다. 해조류 9종 45건의 100 g 당 중금속은 납이 0.046±0.079 mg (0.003-0.264 mg), 카드뮴이 0.053±0.036 mg (0.004-1.137 mg), 총수은이 0.007±0.008 mg 0.001-0.030 mg), 총비소가 4.327±3.687 mg (0.760-12.049 mg)이었으며, 이들 모두는 기준규격(식품공전)의 범위 내에 있었다. 해조류 9종 45건의 일반세균수는 8.9±7.6 CFU/g (0.1-22.6 CFU/g)이었고, 대장균 및 황색포도상구균은 모두 불검출이었다. 따라서, 해조류 9종 45건의 중금속, 일반세균수, 대장균 및 황색포도상구균의 결과를 기준규격(식품공전)에 적용하였을 때 모두 적합하였다. 물 및 용매를 달리하여 해조류 9종으로부터 추출한 해조류 농축물 100 g 당 수율 및 단백질은 물 추출의 경우 50.2±31.3 g (14.6-82.5 g) 및 31.2±17.6 g (10.5-62.7 g)으로 가장 높았고, 다음으로 0.1 N NaOH 추출[14.1±3.6 g (7.1-18.9 g) 및 45.5±20.4 g (15.1-75.4 g)], 0.1 N HCl 추출[14.0±4.8 g (5.6-18.4 g) 및 23.01±2.2 g (2.1-39.4 g)]의 순이었다. 따라서, 이후 해조류 단백질 농축물의 검체는 물 추출하고, 이를 건조한 것을 사용하였다. 또한, 해조류 9종으로부터 물 추출법을 적용한 해조류 단백질 농축물 100 g 당 수율 및 단백질의 경우 각각 참김(82.5 g 및 62.7 g)이 가장 높았고, 다음으로 파래(79.0 g 및 46.3 g), 매생이(76.8 g 및 44.9 g)의 순이었으며, 나머지 6종은 평균 70% 및 40% 미만이었다. 또한, 해조류로부터 단백질 추출 및 정제를 위하여 물 추출하는 것이 적절하였고, 물 추출할 시 단백질 함량 및 수율이 가장 높은 해조류는 참김이었다. 따라서, 해조류 단백질 농축물용 원료는 참김이 적절하였다. 반응표면분석법(RSM)을 활용한 3D 프린팅 잉크 소재용 마른김의 단백질 농축물 추출 공정 최적화에 대한 결과는 다음과 같다. 마른김의 단백질 농축물의 추출 공정 최적화의 설계는 반응표면분석법의 중심합성계획(CCD)에 따라 실시하였다. 독립변수는 초음파기의 처리 온도(X1: 38.2~71.8℃), 처리 시간(X2: 199.0~401.0분) 및 물 교환 횟수(X3: 1.3~4.7회)로 설정되었고, 종속변수는 Y1: 수율 (고형물 g/100 g 건조김) x 100, Y2: 건물당 단백질 함량(g 단백질/100 g 건물 기준 추출물) x 100, Y3: 출력물 형태에 대한 관능평가으로 설정되었다. 마른김 단백질 농축물의 제조를 위한 최적 공정은 초음파기로 57.2℃에서 243분간 추출 처리한 다음 상층액을 2회 제거하는 공정으로 실시하였다. 이들 최적 조건으로 제조한 마른김 단백질 정제물의 수율(Y1)은 78.4 g/100 g, 건물당 단백질 함량(Y2)은 68.9 g/100 g, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 5.0점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 76.5 g/100 g, Y2는 68.0 g/100 g 및 Y3는 5.0점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05). 반응표면분석법(RSM)을 활용한 3D 프린팅 김 단백질 농축물 베이스 잉크의 배합공정 최적화는 중심합성회전계획법(CCRD)을 적용하여 다음과 같이 실시하였다. 즉, 김 농축물 분말(A)과 가공용수(B), 그리고 전분(C)을 독립변수로 설정하여 배합 비율의 중심값을 변환식[X1: A/(B+C), X2: B/C]으로 암호화 한 다음 배합공정 최적화를 시도하였다. 이때, 종속변수는 Y1: 수분 (g/100 g), Y2: 경도(× 1,000 N/m2), Y3: 출력물 형태에 대한 관능평가(점수)으로 하였다. 이들 최적 조건으로 제조한 3D 프린팅 잉크의 수분(Y1)은 84.4 g/100 g, 경도(Y2)는 26.1×1,000 N/m2, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 4.1점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 84.6 g/100 g, Y2는 27.2×1,000 N/m2 및 Y3은 4.5점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05). 김 단백질 농축물 이용 잉크를 활용하여 고품질의 제품을 제조할 목적으로 3D 식품 프린팅 압출 및 적층과 같은 출력 공정에 대하여 표면반응분석법의 중심합성계획법으로 최적화하고자 하였다. 독립변수는 압출 유량(X1: 12.0~24.0 mm3/sec), 노즐의 이송속도(X2: 550~950 mm/sec), 노즐과 베드(bed) 간의 거리(SOD) (X3: 0.5~0.9 mm) 및 노즐 내경(X4: 0.97~2.01 mm)으로 설정하였고, 종속변수는 선폭 변형률(Y1, %), 단면적 변형률(Y2, %), 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3, 점)으로 설정하여 살펴보았다. 이들 최적 조건으로 제조한 3D 프린팅 출력조건(압출 및 적층)의 종속변수에 대한 예측치는 선폭 오차(Y1)는 2.6%, 단면적 변형률(Y2)은 1.2%, 출력물 형태에 대한 관능평가(Y3)은 5.0점으로 예측되었으며, 실제로 측정한 Y1은 3.2%, Y2는 1.9%, Y3는 5.0점으로, 5% 유의수준에서 예측값과 차이가 없었다(P>0.05). 김 단백질 바(bar) 제조를 위한 잉크의 3D 프린팅의 출력조건은 노즐의 이송 속도 671.0 mm/min, 노즐과 베드(bed) 간 거리는 0.8 mm, 노즐 직경 1.49 mm 및 압출 유량 18.0 mm3/sec을 설정하고 Z축으로 원점을 맞춘 후 프린팅하였다. 이어서, 3D 프린팅 출력물을 이용한 김 단백질 바를 얻어진 출력물을 찜기에서 10분간 가열(92±3℃)한 다음 저온(3±1℃)에서 1시간 냉각하여 제조하였다. 고령친화식품용 김 단백질 바(bar)는 김 대체 단백질 소재 잉크를 장착한 3D 식품 프린터에 구명한 최적의 출력조건으로 적용하고, 3차원 모델이 탑재된 캐드에서 출력물의 패턴 및 선 간의 거리(2.0~4.5 mm, 0.5 mm 간격)를 달리하여 패턴과 동일하게 제조하였다. 그리고, 고령친화식 김 단백질 바가 고령친화식품으로서의 적합 여부는 식품공전과 한국산업표준에 제시되어 있는 기준규격 항목에 대하여 분석하고, 비교하여 살펴보았다. 김 단백질 바(bar)의 선 간 거리(2.0~4.5 mm, 0.5 mm 간격)별에 따른 출력물의 경도는 선 간 거리가 길어질수록 낮아지는 경향을 나타내어, 선 간 거리 2.0~4.0 mm 출력물의 경우 (12.1-30.1)×1,000 N/m2이었다. 따라서, 김 단백질 바의 경도는 식품공전의 기준규격에 적용하는 경우 그 범위 내에 있었고, 한국산업표준의 기준규격에 적용하는 경우 선 간의 거리가 2.0/2.5 mm에 해당하는 출력물은 2단계 고령친화식품에 해당하였고, 3.0/3.5/4.0 mm에 해당하는 출력물은 3단계 고령친화식품에 해당하였다. 시제품인 김 단백질 바(bar)는 고령친화식품으로서 색, 향, 맛 및 형태와 같은 각각의 성상에 대하여 관능검사를 실시한 결과 시제품인 김 단백질 바의 색택과 향미를 가지고 이미, 이취가 없다고 판단되었고, 평균도 5.0점이었으며, 이물도 인정되지 않았다. 또한, 시제품인 김 단백질 바는 대장균이 불검출이었다. 따라서, 시제품의 성상 및 이물, 위생 특성은 모두 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적합하였다. 한편, 시제품 100 g 당 영양 특성은 단백질 10.1 g, 비타민 A 3.5 μg RAE, 비타민 D 8.3 µg, 리보플라빈 불검출, 나이아신 불검출, 비타민 C 불검출, 칼슘 40.3 mg, 칼륨 171.5 mg, 식이섬유 6.4 g으로, 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적용하는 경우 적합한 영양성분은 3종(단백질, 비타민 D 및 식이섬유)이었다. 이상의 시제 김 단백질 바(bar)의 성상 및 이물, 위생, 영양 및 물성 특성에 대한 결과를 식품공전 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 영양조제식품과 경도조절식품에 모두 적합하였고, 한국산업표준 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 제2단계 및 제3단계 고령친화식품으로 판정되었다.

향어를 활용한 반건조 제품과 뼈째먹는 레토르트 식품의 개발 및 품질 특성

박예은 경상국립대학교 대학원 2022 국내석사

Israeli carp Cyprinus carpio is an improved variety through a crossbreed of leather carp, which originates from Europe (Germany) and has a low body depth, and the native Israeli carp, which has a high body depth. With its economics feasibility, this particular fish species is farmed widely not just in Israel but also in many countries around the world including Korea, making it a leading inland waters fish type. The texture characteristics of Israeli carp's thick dorsal skin and the mucus on the surface of the skin - in other words a sort of pesticide (linoleic acid) - makes it unlikely to be prone to parasites such as Clonorchis sinesis, and free of the unique dirt smell while its texture is sufficiently soft and yet chewy, similar to that of red sea-bream, and its fatty ventral muscle is quite aromatic as materials for seafood products. But Israeli carp, unlike other fish species, has not only small bones connected to its spine like other fishes but also other small bones that are not connected to the spine but around it, entailing much difficulty in utilizing it for various seafood products as well as sliced raw dish. But as fish bones are mainly consisted of mineral, such as mainly calcium and phosphorus, and protein as well as additional constituents like collagen and other substances, when collagen is gelatinized and eluted from bones under high temperature pressure processing, and thus the collagen regions within the bones are made porous, they can easily be softened. Therefore, one of the ways to efficiently make use of Israeli carp is high temperature pressure processing in consideration of consumer trends, through which it can resolve various problems caused by parasite contamination while also softening small bones connected to the spine as well as small bones that are not connected to it for better intake. Producing semi-dried Israeli carp in the form of home meal replacement (HMR) that can be eaten with all its bones would greatly contribute to the high added value of Israeli carp. The purpose of this study is to develop semi-dried Israeli carp of home meal replacement (HMR) type products, such as Israeli carp retort products, which that allow the fish to be eaten with all its bones, for an advanced use of Israeli carp and consumer trends. 1. Optimum processing procedure for semi-dried Israeli carp and its characteristics Semi-dried Israeli carps were to be produced after processing Israeli carp as fillets to enhance their texture as well as for better convenience, in consideration of the consumer needs. During the semi-drying process, alternating-temperature drying was attempted considering the Israel carps' thickness and to prevent case hardening due to fat content. For the purpose of producing high quality products through the alternating-temperature drying that prevents case hardening, the appropriateness of scoring and optimal alternating-temperature process regarding the acid values and the difference in moisture contents for inside and outside depending on whether the skin was scored and the alternating temperature drying conditions [looking into the time of adjustment and maintenance for the temperature for drying 35℃ and the time of adjustment and maintenance for the low temperature to prevent case hardening - 5℃, and looking into the appropriate temperature for drying (30-40℃ ranges, 5℃ interval)] are as follows. Head and viscera of the raw material Israeli carp are removed before 1st wash; fins and tail are removed before cutting them along the back; fish body, including bones, is then separated into dorsal and ventral parts; and skin is scored with a knife. 2nd wash follows to drain blood and remove foreign substances; then it is soaked in a soaking container (across 58.5 cm × width 38.3 cm × height 15.0 cm) filled with the salt water [purified water 90% (v/w) & bay salt 10% (w/w)] twice (v/w) the amount of pre-treated raw material for 15 min for curing; and 3rd wash (once, 10 seconds) to remove excessive salt and foreign substances follows before dehydrated. The pre-treated Israeli carp goes through three times of drying for 4 hrs at 35℃ and then for 2 hrs at 5℃ before it is dried for 2 hrs at 35℃ for production. A final product is vacuum packaged. Semi-dried Israeli carp produced through the optimum alternating-temperature drying process were much better in taste value compared to the raw material, much superior in acid value and level of browning index compared to the products through the constant temperature drying, and softer in texture. Also, the semi-dried Israeli carps using alternating-temperature drying were superior aesthetically compared to the constant temperature dried products, for their exterior, color, smell, and overall acceptance. Total amino acid contents based on 100 g of a dorsal muscle product and a ventral muscle product were 18.84 g and 16.94 g respectively, and major amino acids were lysine, aspartic acid and glutamic acid for both 2 types of products. Mineral contents based on 100 g of the dorsal muscle and the ventral muscle products in comparison to recommended daily intake for Korean men in the ages of 19-49 or sufficient intake were 4.1% for calcium for both, 39.8% and 34.4%, respectively, for phosphorus, 9.9% and 9.0%, respectively, for potassium, and 26.0% and 23.0%, respectively, for iron. Total fatty acids for the dorsal muscle and the ventral muscle products were 15.6% and 24.9%, respectively, with 3 types of major fatty acids - 16:0, 18:1n-9, & 18:2n-6 - for both 2 types of products. 2. Optimization and characteristic of retort products with edible bones using semi-dried Israeli carp In consideration of consumer needs for their resistance to small bones and preference for convenience, the development of retort Israeli carp with edible bone was attempted. Optimal heat process evaluated through texture, smell and sensory evaluation for spine and flesh processed in different heat processes (target heat processing temperature 121℃, within the range of 30-50 min, 5 min interval) for convenient intake and room temperature distribution of semi-dried Israeli carp was to make use of pressurized retort at the temperature of 121℃ for 40 min. Proximate compositions for 100 g of the dorsal muscle and the ventral muscle products among retort Israeli carp with edible bone produced through optimal process were 60.5 g and 53.6 g, respectively, for moisture, 20.0 g and 18.1 g, respectively, for crude protein, 15.0 g and 24.1 g, respectively, for crude fat, 3.8 g and 3.4 g, respectively, for ash, and 0.7 g and 0.8 g, respectively, for carbohydrate. Compared to the semi-dried products, retort Israeli carp with edible bone had a little more taste value, not much difference in browning index, and a little stronger odor intensity. Also, compared to the semi-dried products, the retort Israeli carp with edible bone products, had soft texture in muscles and weak backbone. Total amino acid contents for 100g of a dorsal muscle and a ventral muscle products among retort Israeli carp with edible bone were 18.59 g and 17.11 g, respectively, and major amino acids were lysine, aspartic acid and glutamic acid for the dorsal muscle product, and aspartic acid and glutamic acid for the ventral muscle product. Mineral contents for the dorsal muscle product and the ventral muscle product among retort Israeli carp with edible bone products in comparison to recommended daily intake for Korean men in the ages of 19-49 or sufficient intake were 99.3% and 96.9%, respectively, for calcium, 86.3% and 82.0%, respectively, for phosphorus, 10.3% and 9.8%, respectively, for potassium, and 19.0% and 15.0%, respectively, for iron. Total fatty acid contents for the dorsal muscle and the ventral muscle products were 14.0 g and 13.9 g, respectively, and the major fatty acids were 16:0, 18:1n-9, & 18:2n-6 in both products. From the results of proximate composition, sensory, and nutrition characteristics, semi-dried Israeli carp products as well as retort Israeli carp with edible bone products are evaluated as products that provide convenience, enhanced taste and texture, and full of nutrition, which deems to have sufficient market competitiveness. 향어는 유럽(독일)이 원산지이면서 체고가 낮은 가죽잉어(leather carp)가 이스라엘로 도입된 다음 이것과 체고가 높은 이스라엘의 토착 품종 잉어와의 교잡에 의하여 개량된 품종으로, 경제성이 있는 어종이어서 지금은 이스라엘뿐만 아니라 우리나라를 포함한 세계 여러 나라에서 양식하고 있는 대표적인 내수면 어종이다. 이와 같은 향어는 껍질이 두꺼운 등의 조직적 특성과 껍질 표면의 점액 성분, 즉 살충성분(linoleic acid)으로 간흡충 등의 기생충 감염이 어렵고, 특유의 흙냄새가 나지 않는 것으로 알려져 있으며, 조직감이 적당히 부드러우면서도 쫄깃하여, 참돔과 유사한 수준의 식감이면서, 뱃살의 지방이 많아 단단하고 고소한 것으로 알려져 있어 우수한 수산가공식품의 소재이다. 그러나 향어는 다른 어류와 같이 중골과 이에 연결된 잔가시가 있을 뿐만이 아니라 잔가시와 연결되어 있지 않으면서 그 부위에 또 다른 잔가시가 존재하고 있어 횟감이나 여러 가지 수산가공품으로 이용하는 데 많은 어려움이 있다. 하지만, 어류뼈는 칼슘과 인을 주로 하는 무기질, 콜라겐을 주성분으로 단백질, 그리고, 기타 성분이 적절히 이루어져 있는 물질이어서, 고온가압처리에 의하여 콜라겐이 젤라틴화되어 뼈로부터 용출되고 제거되어 뼈 내의 콜라겐 존재 부위가 다공화되어 쉽게 연화된다. 따라서 향어를 효율적으로 이용하기 위한 방안 중의 하나가 소비자 트렌드에 부응하게 하는 고온가압처리에 의하여 기생충 감염에 의한 여러 가지 문제점을 해결함과 동시에 중골에 연결된 잔가시 및 연결되어 있지 않은 잔가시와 같은 어류뼈의 연화에 의한 섭취 편의성을 부여하는 것이라 할 수 있다. 향어를 반건조하여 가정간편식(HMR) 형태의 뼈째먹는 생선으로 제조한다면 향어의 고부가가치에 크게 도움이 되리라 판단된다. 본 연구에서는 향어의 고도 이용을 위하고, 소비자 트렌드(customer trend)를 고려하여 향어를 활용한 반건조 제품과 뼈째먹는 향어 레토르트 식품과 같은 가정간편식(Home Meal Replacement, HMR)형 제품을 개발하고자 하였다. 제1장. 향어를 활용한 반건조 제품의 가공공정 최적화 및 특성 소비자 니즈(needs)를 고려하여 향어의 조직감 개선과 편의성 부여를 목적으로 필릿(fillet)으로 처리한 다음 반건조 제품을 제조하고자 하였고, 이때 반건조 시 이스라엘잉어의 두께와 지방함량에 의한 표면경화 억제를 목적으로 변온건조를 시도하였다. 변온건조의 용이성 및 표면경화 억제에 의한 고품질의 제품을 제조할 목적으로 껍질에 칼집 처리 유무와 변온건조 조건[건조를 위한 온도인 35℃ 조정 및 유지 시간, 그리고, 표면경화 억제를 위한 저온 유지 온도인 5℃ 조정 및 유지 시간 구명/건조를 위한 적정 온도(30-40℃ 범위(5℃ 간격)구명)]별 내부와 표면 수분 함량 차이와 산가로 칼집처리의 적정성 및 최적 변온공정은 다음과 같다. 원료 향어의 머리와 내장을 제거하고, 1차 세척한 다음 지느러미 및 꼬리를 제거하였으며, 이어서 등가르기한 후 뼈를 포함하여 어체를 등쪽육과 배쪽육으로 분리 및 껍질에 칼집을 내었다. 이어서, 2차 세척하여 피빼기 및 이물을 제거하였으며, 염지를 위하여 전처리한 원료에 대하여 2배량(v/w)의 염수[정제수 90% (v/w), 천일염 10% (w/w)]가 담긴 침지용기(가로 58.5 cm × 세로 38.3 cm × 높이 15.0 cm)에 15분간 침지한 뒤 3차 세척(1회, 10초)하여 과잉의 염분 및 이물을 제거한 후 탈수하였다. 이어서 전처리 향어는 35℃로 조정된 조건에서 4시간 건조 후 5℃로 조정된 조건에서 2시간 처리하는 과정을 3회 반복한 다음 35℃로 조정된 조건에서 2시간 건조하여 제조하였고, 최종 제품은 진공포장한 것으로 하였다. 최적 변온건조 공정으로 제조한 반건조 향어 제품은 taste value의 경우 원료에 비하여 훨씬 높았고, 산가와 갈변도의 경우 정온건조에 비하여 훨씬 우수하였으며, 조직감의 경우 부드러웠다. 또한 변온건조 반건조 향어 제품은 정온건조 제품에 비하여 관능적으로 외형, 색, 냄새 및 종합적 기호도에서 우수한 것으로 나타났다. 등쪽육 제품과 배쪽육 제품의 총아미노산 함량은 각각 18.84 g 및 16.94 g이었고, 주요 아미노산은 2종의 제품이 모두 lysine, aspartic acid 및 glutamic acid이었다. 등쪽육 제품과 배쪽육 제품의 무기질 함량은 한국인 남자 19-49세의 1일 권장섭취량 또는 충분섭취량에 비하여 칼슘의 경우 모두 4.1%, 인의 경우 각각 39.8% 및 34.4%, 칼륨의 경우 각각 9.9% 및 9.0%, 철의 경우 각각 26.0% 및 23.0%에 해당하였다. 등쪽육 제품과 배쪽육 제품의 지방산 총함량은 각각 15.6% 및 24.9%이었고, 주요 지방산은 2종의 제품이 모두 16:0, 18:1n-9, 18:2n-6과 같은 3종으로 동일하였다. 제2장. 반건조 향어 활용 뼈째먹는 레토르트 식품의 공정 최적화 및 특성 잔가시에 대한 거부감과 편의성과 같은 소비자 니즈(needs)를 고려하여 뼈째먹는 향어 레토르트 식품의 개발을 시도하였다. 반건조 향어의 섭취 편의성 부여와 상온 유통을 목적으로 열처리 정도(목표 열처리 온도인 121℃, 30-50분 범위, 5분 간격)에 따른 중골과 어육의 조직감, 냄새 및 관능검사로 살펴본 최적의 열처리 온도는 가압처리된 레토르트를 이용하여 121℃에서 40분간 처리한 것이었다. 최적 공정으로 제조한 뼈째먹는 향어 레토르트 식품의 등쪽육 제품과 배쪽육 제품 100 g 당의 일반성분 함량은 수분 각각 60.5 g 및 53.6 g, 조단백질 각각 20.0 g 및 18.1 g, 조지방 각각 15.0 g 및 24.1 g, 회분 각각 3.8 g 및 3.4 g, 탄수화물 각각 0.7 g 및 0.8 g이었다. 뼈째먹는 향어 레토르트 식품은 반건조 제품에 비하여 taste value의 경우 약간 높았고, 갈변도의 경우 크게 차이가 없었으며, 냄새강도의 경우 약간 강하였다. 또한, 뼈째먹는 향어 레토르트 식품은 반건조 제품에 비하여 근육의 경우 조직감이 훨씬 낮았고, 중골의 경우도 이질감이 없을 정도로 약하였다. 뼈째먹는 향어 레토르트 식품 중 등쪽육 제품과 배쪽육 제품 100 g 당의 총아미노산 함량은 각각 18.59 g 및 17.11 g이었고, 주요 아미노산은 등쪽육 제품이 lysine, aspartic acid 및 glutamic acid, 배쪽육 제품이 aspartic acid 및 glutamic acid이었다. 뼈째먹는 향어 레토르트 식품 중 등쪽육 제품과 배쪽육 제품의 무기질 함량은 한국인 남자 19-49세의 1일 권장섭취량 또는 충분섭취량에 비하여 칼슘의 경우 각각 99.3% 및 96.9%, 인의 경우 각각 86.3% 및 82.0%, 칼륨의 경우 각각 10.3% 및 9.8%, 철의 경우 각각 19.0% 및 15.0%에 해당하였다. 등쪽육 제품과 배쪽육 제품의 지방산 총함량은 각각 14.0 g 및 13.9 g이었고, 주요 지방산은 모두 16:0, 18:1n-9, 18:2n-6으로 동일하였다. 이상의 일반, 관능 및 영양 특성의 결과로 미루어 보아 향어 반건조 제품과 이의 뼈째먹는 향어 레토르트 식품은 간편성을 부여하면서, 맛과 조직감 등이 개선되면서, 영양이 농축되어 있는 제품으로 평가되어 충분히 시장성이 있으리라 판단되었다.

저상품성 굴의 고부가치화를 위한 HMR형 굴 함유 고령친화식 볶음면의 개발 및 품질특성

오선화 경상국립대학교 대학원 2024 국내석사

양식산 굴의 채취 후 박신, 세척 및 자숙 공정 중 많은 양의 파치, 즉 저상품성의 굴이 발생하여 효율적으로 이용되지 못하고 있다. 그러나 파치 굴에도 정상굴에 함유되어 있는 단백질, 라이신, 타우린, 비타민 B1, B2, B3, 글리코겐(glycogen) 및 아연, 철 및 칼슘과 같은 무기질 등과 같은 영양 및 건강 기능을 그대로 함유하고 있어 효율적 이용 방안이 절실하다. 이러한 일면에서 본 연구에서는 저상품성 굴의 고부가가치화를 위한 일련의 연구로 저상품성 굴을 활용한 home meal replacement (HMR)형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면을 개발하고자, 제1장에서는 ready-to-cook (RTC)형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면의 제조공정 최적화를 시도하였고, 2) 구명된 최적 조건에서 제조한 RTC형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면의 품질특성에 대하여 살펴보았다. HMR형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면용 배합공정 최적화는 중심합성회전계획법(central composite rotatable design, CCRD)을 적용하여 반응표면분석법(response surface methodology, RSM)으로 시도하였다. 즉, 독립변수를 마쇄 굴(B) 및 정제수(C)에 대한 밀가루(A)의 첨가 비율[X1, A/(B+C)] 및 마쇄 굴에 대한 정제수의 첨가 비율(X2, B/C)로 하고, 이를 5단계로 부호화하여 11구의 시료를 무작위로 제조한 다음 이들의 종속변수[경도(Y1) 및 수분 함량(Y2)]에 대하여 분석하였다. RSM에 의하여 구명된 HMR형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면용 밀가루(A), 마쇄 굴(B) 및 정제수(C)의 최적값은 각각 63.0%, 24.2% 및 12.8%이었고, 이 조건 하에서 제조된 제품의 종속변수에 대한 예측치는 경도(Y1)의 경우 26.6 × 1,000 N/m2, 수분(Y2)의 경우 64.8 g/100 g이었다. 이상에서 구명한 초적 배합조건을 적용한 HMR형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면 가공품의 최적 제조 조건은 다음과 같다. 저상품성 굴 함유 면은 원료 IQF 굴을 유수해동하여 탈수 과정 후 믹서기로 마쇄 및 균질화한 후 믹스(밀가루, 마쇄굴 및 정제수) 중량 기준으로 밀가루 63.0% (w/w), 마쇄굴 24.2% (w/w) 및 정제수 12.8% (w/w)을 첨가하여 5분간 반죽으로 제조하고, 휴지(4℃, 30분) 후 제면기를 사용하여 제면(두께 3 mm, 폭 4 mm)한 후 자숙(100℃, 5분)하여 제조하였다. 그리고, HMR형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면용 볶음 소스는 다음과 같이 제조하였다. 먼저 프라이팬(frying pan)에 일정량의 식용유를 넣고, 식용유 중량 기준으로 마늘 100.0% (w/w), 고춧가루 30.0% (w/w)를 가한 후 100℃에서 3분간 볶아 향미유를 제조하였다. 여기에 향미유 기준 맛소스[물 중량 기준으로 양배추 20.0% (w/w), 물엿 1.25% (w/w), 토마토 케첩(tomato ketchup) 10.0% (w/w), 대파 5.0% (w/w), 진간장 7.5% (w/w), 고추장 10.0% (w/w), 두반장 5.0% (w/w), 매실청 7.5% (w/w), 볶음참깨 0.5% (w/w)를 넣고 교반하면서 가열하여 제조]를 30배 (w/w) 넣고, 교반하면서 가열(100℃, 5분)하여 볶음 소스를 제조하였다. 최종적으로 HMR형 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면은 위에서 제조한 볶음 소스에 볶음 소스 기준 굴 면 100% (w/w)를 첨가하고, 볶음 공정(100℃, 5분)을 실시한 다음 냉각, 살쟁임, 밀봉하였으며, 이를 냉동(-35±1℃)하여 제조하였다. 고령친화식품과 냉동식품을 동시에 충족하는 기준규격은 식품의약품안전처에서 관리하고 있는 식품공전과 산업통상자원부에서 관리하고 있는 한국산업표준에서 제시하고 있고, 이들 기준규격을 참조하여 HMR 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면에 대하여 적용한 결과는 다음과 같다. 시제품인 HMR 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면은 고령친화식품으로서 색, 향, 맛 및 형태와 같은 각각의 성상에 대하여 관능검사를 실시한 결과 고유의 색택과 향미를 가지고 이미, 이취가 없다고 판단되었고, 평균도 5.0점이었으며, 이물도 인정되지 않았다. 또한, 시제품인 HMR 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면은 일반 세균수 및 대장균이 불검출이었다. 따라서, 시제품의 성상 및 이물, 위생 특성은 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 모두 적합하였다. 한편, 시제품인 HMR 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면 100 g 당 영양 특성은 단백질 5.7 g, 비타민 A 43.3 μg RAE, 비타민 D 불검출, 리보플라빈 0.25 mg, 나이아신 4.0 mg NE, 비타민 C 53.8 mg, 칼슘 19.0 mg, 칼륨 78.9 mg, 식이섬유 0.3 g이었다. 따라서, 시제품의 식품공전과 한국산업표준의 기준규격에 적합한 영양성분은 2종의 성분(리보플라빈과 나이아신)이었다. 시제품인 HMR 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면의 경도는 172.9 x 1,000 N/m2이었다. 이상의 시제품인 HMR 고령친화식 저상품성 굴 함유 볶음면의 성상 및 이물, 위생, 영양 및 물성 특성에 대한 결과를 식품공전 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 영양조제식품에는 부적합하였으나, 경도조절식품에는 적합하였다. 그리고, 위 특성에 대한 결과를 한국산업표준 고령친화식품 기준규격에 적용하는 경우 이들 기준규격에 적합하였고, 제1단계 고령친화식품으로 분류되었다. The process of harvesting, shucking, cleaning, and cooking oysters results in a surplus of second-grade products that are not efficiently utilized. However, these second-grade oysters contain the same nutritional content as regular ones, such as protein; lysine; taurine; vitamins B1, B2, and B3; glycogen; and minerals such as zinc, iron, and calcium. Therefore, there is an urgent need to devise an efficient use for these oysters. To address this need and enhance the value of second-grade oysters, this study adopted a two-part approach; first, it aimed to create a senior-friendly, home meal replacement (HMR) stir-fried noodle product using second-grade oysters by optimizing the production process for a ready-to-cook (RTC) product. Second, the study evaluated the characteristics of these RTC stir-fried noodles produced using the optimized process outlined in the first step. The optimization of the mixing process for the senior-friendly HMR stir-fried noodles with second-grade oysters was conducted using the response surface methodology RSM (response surface methodology) with a CCRD (central composite rotatable design). By setting the ratio of flour(A) and ground oyster(B) added to purified water(C) as the independent variable, a total of 11 random samples were prepared across 5 different sets of ratios. The dependent variables—hardness (Y1) and water content (Y2)—were then analyzed. Using the RSM approach, we found the optimal ratios of flour(A), ground oyster(B), and purified water(C) for the stir-fried noodles to be 63.0%, 24.2%, and 12.8%, respectively. The predicted values for the product's dependent variables under these optimized conditions were determined to be 26.6 × 1,000 N/m² for hardness (Y1) and 64.8 g for water content (Y2). The optimal manufacturing process for the senior-friendly HMR stir-fried noodles with second-grade oysters, based on the identified optimized method, follows these steps: The process begins by thawing individually quick-frozen oysters in water, then dehydrating and grinding them. These processed oysters are then combined with a mixture of flour and purified water at a weight ratio of 63.0% (w/w) flour, 24.2% (w/w) ground oyster, and 12.8% (w/w) purified water. Following this, the dough is kneaded for five minutes, allowed to rest, and then shaped into noodles using a noodle-making machine. Finally, the noodles are cooked, completing the manufacturing process for the oyster noodles. The sauce for the senior-friendly HMR stir-fried noodles with second-grade oysters was prepared using the following steps: First, cooking oil, garlic (100.0%, w/w) of the oil’s weight, and red pepper powder (30.0%, w/w) were heated together at 100℃ for three minutes, creating infused oil. Then, a sauce base was prepared by boiling water with cabbage (20.0%, w/w) of the water’s weight, corn syrup (1.25%, w/w) tomato ketchup (10.0%, w/w), green onion (5.0%, w/w), dark soy sauce (7.5%, w/w), gochujang (10.0%, w/w), chili bean sauce (5.0%, w/w), plum syrup (7.5%, w/w), and toasted sesame seeds (0.5%, w/w). This sauce base, 30 times the weight of the infused oil, was added to the infused oil and the combined mixture was cooked while stirring until the desired consistency was achieved. The final product was produced by adding an equal amount of oyster noodles (100.0%, w/w) to the sauce, followed by stir-frying(100℃, 5 min) the noodles, then cooling, packaging in an airtight container, and finally freezing (-35±1℃) the assembled product. The safety standards for both senior-friendly and frozen food are defined in the Food Code administered by the Ministry of Food and Drug Safety and the Korean Industrial Standards administered by the Ministry of Trade, Industry and Energy. The evaluation results of the senior-friendly HMR stir-fried noodles with second-grade oysters based on these safety standards are as follows. The sensory test for the prototype senior-friendly HMR stir-fried noodles with second-grade oysters showed that the product had its own unique color and flavor, without any strange smells or tastes. It scored an average of 5.0 and showed no presence of foreign materials. Moreover, the prototype demonstrated a normal total colony count and tested negative for E. coli, meeting the safety standards set by the Food Code and Korean Industrial Standards. Meanwhile, the nutritional profile per 100 grams of the prototype showed that it contained 5.7 g of protein, 43.3 μg of vitamin A (RAE), 0.25 mg of riboflavin, 4.0 mg of niacin (NE), 53.8 mg of vitamin C, 19.0 mg of calcium, 78.9 mg of potassium, 0.3 g of dietary fiber, and no vitamin D; it thus met the nutrient standards set by the Food Code and Korean Industrial Standards for only two nutrients—riboflavin and niacin.Additionally, the hardness of the prototype noodles was measured at 172.9 x 1,000 N/m². When the above results are applied to the standard for senior-friendly foods in the Food Code, they did not meet the criteria for a nutrient-controlled product defined in the Korean Food Code, it did qualify as a hardness-controlled product. In addition, the results showed that the product met the requirement to be classified as a Grade 1 senior-friendly food according to the Korean Industrial Standards.

Combined Effects of Dielectric Barrier Discharge Plasma and Vitamin C against Listeria monocytogenes Biofilms on Seafood-Contact and Seafood Surfaces

송민규 경상국립대학교 대학원 2023 국내석사

식품에 의한 질병은 전세계적으로 건강에 문제를 일으킨다. 실제로 미국에서만 4,800만명이 식중독에 걸려 12만 8,000명의 환자와 3,000명의 사망자가 발생하였다. 또한 세계보건기구에서는 전세계적으로 매년 220만명이 오염된 음식과 수인성 질병으로 사망하는 것으로 추정하고 있다. 식중독의 대표적 원인인 식중독 세균은 외부 스트레스에 대한 저항성을 높여 생존을 위해 자체 형태를 변화시켜 바이오필름이라 불리는 형태로 전환된다. 세균은 서로 달라붙어 있는 많은 수의 세포들로 그룹화하면서 표면에 바이오필름을 형성한다. 바이오필름은 한 종 또는 그 이상의 종에 의해 형성된 복잡한 미생물 집단이다. 자연상태에서 대부분의 세균은 부유상태로 존재하지 않고 다량의 세포로 그룹화되어 상호 간 및 표면에 고착되어 존재하며, 스스로 extracellular polymeric substance (EPS)를 형성한다. EPS는 단백질, 인지질을 포함한 생체고분자의 복합적인 혼합물로 바이오필름의 구조적인 역할을 하며 형태를 유지하게 도와준다. 바이오필름이 형성되면 물리적, 기계적 저항 및 화학적 보호와 같이 일반적인 부유 세균보다 저항성이 적게는 10배 많게는 1,000배까지 강하다고 한다. 그러므로 바이오필름의 형성은 잠재적인 공중 보건의 문제로 식품 산업에서 주목받고 있으며 특히 장비의 오염과 교차 오염을 일으킬 수 있다. Listeria monocytogenes는 그람양성균으로 자연계에 흔히 존재한다. 저온 및 높은 염 농도에서도 생육이 가능하여 수산물 중 특히 새우에서 L. monocytogenes가 칠레, 아이슬란드, 인도 등 다양한 국가에서 검출된 바 있다. L. monocytogenes로 인해 발병되는 리스테리아증의 경우 발열, 오한 등 감기와 유사한 식중독 초기증상이 나타나며 면역이 약한 사람들에게 심각한 질병을 유발할 수 있다. 또한 L. monocytogenes는 식품과 식품접촉표면에서 바이오필름을 형성할 수 있기에 이를 방지할 수 있는 대책이 필요하다. 플라즈마 처리는 식품업계에서 떠오르고 있는 살균방법이다. 플라즈마는 물질을 구성하는 입자의 내부 에너지 크기에 따라 고체, 액체, 기체 다음으로 네 번째 물질상태로 불리는 전기를 띤 기체들의 집단이며 양이온 또는 음이온, 전자, 기체 및 분자와 같은 다양한 종으로 구성된다. 플라즈마가 발생될 때 이온과 전자가 분리되며 오존(O3), 과산화수소(H2O2)등의 활성종(reactive species)을 발생시킨다. 이때 발생된 활성종은 세균에 손상을 입혀 살균작용을 일으키게 된다. 또한 플라즈마는 식품의 품질이나 영양가의 변화없이 식품의 소독 및 멸균에 사용될 수 있다. 플라즈마는 감압 플라즈마와 대기압 플라즈마로 구분되며 감압 플라즈마는 발전 속도에 대한 제어가 용이하고 균일한 플라즈마가 발생할 수 있다는 장점이 있으나, 진공에 가까운 상태로 압력을 낮출 수 있는 설비가 필요하고 지속적인 처리가 어렵다. 반대로 대기압 플라즈마는 간단한 장비, 지속적인 처리, 낮은 장비 비용으로 인해 식품 산업에서 사용될 수 있다. 대기압 플라즈마의 방전 형태에는 유전체장벽방전(Dielectric Barrier Discharge, DBD), 코로나 방전, 마이크로파 방전 및 아크 방전이 포함된다. 그 중에서도 DBD 플라즈마의 방전 형태는 고출력을 방전할 수 있고, 전기적 충격이 없으며, 큰 부분을 처리할 수 있기 때문에 식품 처리에 적합하다. 천연 항산화 화합물인 비타민 C는 부작용이 없는 화학적 살균소독제의 대체 항균제의 하나이다. 비타민 C는 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며 건강 질환 치료에 널리 사용된다. 비타민 C는 펜톤 반응으로 세균을 죽이며, 이 반응으로 세균 세포에 들어가 금속 이온을 감소시켜 산소가 존재하는 상태에서 과산화수소 및 하이드록실 라디칼 등의 활성종을 생성한다. 이러한 활성종의 생성은 DNA 손상 및 지질 변화를 통해 세포에 손상을 일으켜 살균으로 이어진다. 비타민 C의 살균 효과는 이미 기타 다른 선행 연구에서 입증되었으며, 바이오필름 형태로 존재하더라도 억제될 수 있다고 보고된 바 있다. L. monocytogenes는 다양한 환경에서 검출되고 있으며 식품 산업에서 식품 및 식품접촉표면의 교차 오염이 보고된 바 있다. 이러한 특성으로 인해 식품 산업은 L. monocytogenes 바이오필름을 제거할 수 있는 살균 방법을 개발하기 위한 목표를 지속적으로 연구해야 한다. 또한 식품에서 살균 방법을 적용할 때 한가지 방법으로 강도 및 농도를 높게 설정한다면 식품에 악영향을 줄 수 있기에 물리적 처리와 화학적 처리를 병용하여 식품에 영향을 주지 않거나 최소한의 영향만 주면서 살균효과를 극대화하는 제어법 개발의 지속적인 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 식품접촉표면 3종인 stainless steel, latex hand glove, silicon rubber에 L. monocytogenes 바이오필름을 형성후 DBD 플라즈마로 단일처리의 항바이오필름 효과를 조사하였다. 또한 식품표면으로는 새우 껍질에 L. monocytogenes 바이오필름을 형성하여 DBD 플라즈마와 비타민 C를 병용처리하여 식품표면에서 L. monocytogenes 바이오필름의 저감화에 대한 시너지감소 효과를 조사하였다. 제 1장의 연구에서는 식품접촉표면에 L. monocytogenes의 바이오필름을 형성한 뒤 비가열 살균기술인 DBD 플라즈마로 단일처리를 실시하였다. 선정된 식품접촉표면은 식품산업에서 많이 사용되고있는 stainless steel, latex hand glove, silicon rubber 총 3종류를 선정하였다. 모든 식품접촉표면에서 DBD 플라즈마는 5, 15, 30, 45, 60분간 처리되었으며 처리 후 느슨해진 바이오필름을 멸균된 증류수로 간단하게 세척후 바이오필름을 식품접촉표면에서 분리하여 저감화 효과를 측정하였다. 식품접촉표면 3종인 stainless steel, latex hand glove, silicon rubber는 각각 0.11-1.14, 0.28-1.27, 0.37-1.55 log CFU/cm2 감소값을 보였다. 1차 수학적 모델링을 적용한 결과 D1 (90% 사멸) 값은 각각 50.00, 50.25, 39.53분으로 나왔으며 R2은 0.98, 0.92, 0.92로 높게 나타났다. 모든 식품접촉표면에서 최대 1 log (90%) 이상의 저감화 효과가 나온 것을 확인하였고 특히 silicon rubber에서 효과가 좋은 것으로 나타났다. 이는 stainless steel의 경우 재질 특성상 플라즈마의 전기적 성질 때문에 표면의 바이오필름에 집중적인 효과를 발휘하지 못하고 주변으로 흘러나간 것으로 보이며, latex hand glove의 경우에는 표면에 굴곡 및 틈새가 많이 형성되어 있어 바이오필름의 제거가 어려운 것으로 판단된다. Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM)에 의한 결과 판독시 DBD 플라즈마 처리 후 대조군과 비교하였을 때 3종의 식품접촉표면에 큰 규모로 형성된 L. monocytogenes 바이오필름의 규모가 작아지고 세균이 개별적으로 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 결과를 종합해보면 식품접촉표면의 재질별 특성에 따라 바이오필름의 저감화 효과는 다소 차이가 날 수 있으나 흔히 사용되고 있는 식품접촉표면 3종에서 모두 1 log (90%)이상의 저감화가 나타났으므로 그 효과는 입증되었다고 판단된다. 따라서 본 연구는 DBD 플라즈마의 바이오필름 억제에 대한 기초 정보를 제공할 수 있다. 제 2장의 연구에서는 식품표면인 새우 껍질에 L. monocytogenes 바이오필름을 형성한 뒤 DBD 플라즈마와 비타민 C의 단일처리를 통해 각각의 저감화 효과를 확인하였다. 또한 DBD 플라즈마와 비타민 C의 병용처리를 통해 각각의 단일처리와 비교하여 시너지감소효과를 확인하였다. 비타민 C의 농도설정은 minimum inhibitory concentration (MIC)를 측정하여 MIC를 기준으로 농도별로 희석후 사용하였다. DBD 플라즈마 단일 처리시간은 각각 5, 15, 30분간 실시하였고 처리시간에 따라 감소효과가 나타났으며 그 감소치는 0.25-0.74 log CFU/cm2로 저감화 되었다. 비타민 C 단일처리의 경우 1/8, 1/4, 2/4, 3/4 MIC로 처리하였으며 1/8, 1/4 MIC에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았으며 0.45-1.17 log CFU/cm2이 저감화 되었다. 병용처리는 0.25-3.52 log CFU/cm2 로 최대 3 log (99.9%) 이상의 살균효과를 보았으며 DBD 플라즈마 처리시간과 비타민 C의 농도가 높아질수록 감소 효과가 더욱 크게 나타났다. 병용처리시 시너지효과에 대한 분석은 모든 결과에서 양수값의 시너지효과가 있음을 확인하였고 DBD 플라즈마 15분 + 비타민 C 3/4 MIC와 DBD 플라즈마 30분 + 비타민 C 3/4 MIC에서 1 log (90%) 이상의 추가적인 시너지 효과가 나타남을 확인하였다. FE-SEM 확인결과 큰 규모로 형성된 바이오필름 군집이 각각의 단일처리(DBD 플라즈마 30분, 비타민 C 3/4 MIC)에서 그 규모가 많이 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 병용처리 결과에서는 바이오필름의 규모가 줄어든 것은 물론이고 세균의 손상까지 관찰되어 바이오필름의 형태를 찾아볼 수 없었다. 본 연구의 종합적 분석시 각각의 단일처리에서도 효과는 나타났지만 병용처리시 시너지감소효과가 뚜렷히 나타나 DBD 플라즈마와 비타민 C의 처리시간 및 농도를 조절한다면 식품 비열살균기술로도 적용가능 할 것으로 판단되며 추후 연구의 기초자료로 활용될 수 있다고 판단된다.

변온건조 및 고온가압처리 기술을 적용한 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 제조 및 상품화

김기현 경상국립대학교 대학원 2023 국내박사

Recently, the market for home meal replacement (HMR) products has expanded significantly due to changes in social environments (e.g., single- or two-member households, double-income families, increased female economic activities, changes in lifestyle, and an aging society), as well as the diversification of consumer groups. Meanwhile, food consumption and meal patterns have also changed, as the COVID-19 pandemic led to less dining-out and more eating at home, and resultantly, higher food consumption in general; specifically, the spread of non-face-to-face consumption culture and implementation of social-distancing measures have also contributed to higher purchase rates of HMR products at supermarkets or online markets, and more cooking at home. Therefore, commercialized seafood products should consider consumer needs, such as the elimination of fish born or suppress on fish odor, improved quality and diversity, reduced salt and monosodium glutamate, ease of cooking, hygienic safety, and various packaging options. Croceine croaker and conger eel are popular fish species that are widely consumed in Korea; croceine croaker is mostly used for grilling, steaming, and stewing after drying it; there has been a major effort to use gulbi (salted-dried yellow croaker) to replace yellow croaker due to the lower catch and higher price of the latter. In addition, the edible parts of conger eel are commonly served as raw sliced fish/sashimi, grilled fish, or used in soups; they can also be processed into fish jerky. Numerous products removing the fish frame, which people often try to avoid, have become available due to recent developments in processing technology. However, during processing, the yield decreases due to the removal of the fish frame, leading to a loss of the nutritional and health benefits of seafood products. Since fish bones contain significant amounts of nutrients such as calcium and collagen, their appropriate application can compensate for insufficient nutrition and yield. This study attempted to develop retort foods using fish eaten with the bones from croceine croaker and conger eel. The seafood products had high nutritional content, high yield, and higher ease of cooking. It then aimed to commercialize the products based on the following processes: 1) an optimized production process for retort foods using fish eaten with the bones, 2) a preference survey using a panel of Korean consumers to target the market effectively, 3) the establishment of hygiene and safety standards to ensure product safety, and 4) commercialization after quality assessment (involving nutrient analysis by an organization certified by the Ministry of Food and Drug Safety (MFDS), unit price calculation, and submission of product manufacturing reports to local governments). Chapter 1. Process Optimization for Developing Retort Foods Using Fish Eaten with Bones We validated the production facilities for manufacturing retort foods using fish eaten with bones. The retort, which was used to soften the fish bones, was appropriate, as it took less than five min to reach the target temperature (121℃) and the temperature deviation was only ±0.5℃ at the target temperature. The dryer for producing semi-dried products showed a temperature deviation of ±(0.5‒0.6)℃ at the target temperature of 35℃. Therefore, the retort and dryer were judged to be suitable for use due to the low temperature deviations at the target temperature. The optimal production process for retort foods using croceine croaker eaten with bones involved the following processes: 1) establishment of a pretreatment process for high quality (i.e., sheathing of fine bone, removal of gills, and fat removal through ethanol treatment), 2) optimization of the retort treatment process for the semi-drying and bone-softening processes to improve the texture, and 3) establishment of the optimal heating time in a microwave oven (700 W and 1,000 W) to improve convenience for consumers. Pretreatment for manufacture of retort foods using croceine croaker eaten with bones included the following processes: after thawing croceine croaker and cutting its back before gutting, the gills were removed after making cuts in the fish frame part where the flesh is thick, and then the fish were washed to remove blood and foreign matter. For curing and reducing fish odor, the pretreated fish were put in a container (58.5 cm × 38.3 cm × 15.0 cm) with a double dose (v/w) of salt water (ethanol 30% [v/w], sea salt 10% [w/w], and bay leaf powder 0.1% [w/w]) for 30 min; after the second washing (one time, 310 sec), excess salt and alien substance were removed, followed by deep dehydration. Semi-dried croceine croaker were produced by drying the pretreated croceine croaker at 35℃ for 4 hrs, and at 5℃ for 2 hrs, which was rephrseated twice, followed by repetitive drying at 35℃ for 4 hrs (a total of 16 hrs). The retort foods using croceine croaker eaten with bones were vacuum-packed, followed by a heat treatment (for bone-softening) at 121℃ for 40 min using a steam retort (DW-RETO-ACE-200 L, Hyosung FMT Corp., Daegu, Korea). The produced retort foods using croceine croaker eaten with bone were heated for 40 sec in a domestic microwave (700 W), and for 30 sec in a commercial microwave (1,000 W), to establish the optimal heating time. The optimal production processes for retort foods using conger eel eaten with the bones encompassed 1) curing to increase saltiness and using an optimized semi-drying process to enhance the texture, 2) determining the retort treatment process for bone-softening, and 3) establishing the microwave (700 W or 1,000 W) heating time to improve consumer convenience. The pretreatment for manufacturing retort foods using conger eel eaten with bones used the following processes: after flowing water thawing conger eel and removing the head and intestines, it was washed to remove blood and alien substance. To increase the saltiness, the pretreated fish were put in a container (53.0 cm × 32.5 cm × 10.0 cm) with a double dose of (v/w) saltwater (sea salt 5% [w/w]) for five min; after the second washing, excess salt and alien substance were removed, followed by deep dehydration. Then, the retort foods using conger eel eaten with bones were semi-dried (for 7.98 hrs at 36.35℃) in a cold-air dryer. For the bone-softening process, they were vacuum-packed, followed by a heat treatment at 121℃ for 25 min using a steam retort, and then underwent a rapid freezing process. The microwave heating time of the retort foods using conger eel eaten with bones produced under such conditions was 30 sec in a domestic microwave (700 W) and 15 sec in a commercial microwave (1,000 W). Chapter 2. Evaluation of Consumer Preferences, Improvement, and Commercialization Strategies for the Developed Products Consumer preference surveys are generally conducted prior to commercialization to customize developed products for target markets. A panel of 100 Koreans residing in Korea was assembled for the preference survey, in order to optimize the products for the target market—that is, the HMR market in Korea. The survey aimed to evaluate the following aspects: 1) overall satisfaction with the retort foods using fish eaten with bones, 2) packaging evaluation, 3) sensory evaluation, 4) price sensitivity measurement analysis, 6) price evaluation, and 7) evaluation of purchase intention. Based on the results, the products were modified and supplemented for the target market. The results of the preference survey for retort foods using croceine croaker eaten with bones were as follows. The overall satisfaction level was predominantly positive (65% very satisfied or satisfied), while negative evaluations (very dissatisfied or dissatisfied) accounted for 18%, indicating that the overall packaging and design were excellent. The expected price was KRW 6,308, but the actual price was set at KRW 8,000; the satisfaction rate after exposure to the price was relatively low (35.0%). The purchase intention was shown as 64% in the case of “considering only content” and 61% in the case of “considering content and packaging,” indicating that there was no significant difference. However, when the price was considered in the case of “content and packaging,” the intention to buy decreased to 36%, indicating resistance toward the price; therefore, the price was adjusted to KRW 6,000 before launch. The results of the preference survey for retort foods using conger eel eaten with bones were as follows. The overall satisfaction level was 35% positive (very satisfied or satisfied) and 32% negative (very dissatisfied or dissatisfied). Considering the low rate of positive evaluations, we assumed there was an issue with the taste. Therefore, efforts were made to improve the product by adding a seasoning sauce. The expected price was KRW 7,300, but the actual price was set at KRW 4,000, resulting in a higher satisfaction rate after price exposure (97%). The purchase intention was 35% when considering “only content” and 33% when considering “content and packaging,” indicating that there was no significant difference between the two. When the price was taken into account in the case of “content and packaging,” the purchase intention rose to 47.0%. It is assumed that the addition of the seasoning sauce might have contributed to the improvement in the purchase intention rate. Chapter 3. Establishment of Hygienic Management Criteria for Commercializing Retort Foods Using Fish Eaten with Bones As for the Korean and international food safety management criteria and standards for raw materials (i.e., frozen croceine croaker or conger eel) used in the production of the retort foods using croceine croaker or conger eel eaten with bones, we investigated and reviewed all the criteria and standards related to raw materials for processed marine products. Under MFDS and its standards, food standards encompass two biological criteria (viable cell count and E. coli), six sensory criteria (form, color, off-odor, off-taste, freshness, and foreign matter), one physical criterion (temperature), and six chemical criteria [benzo(a)pyrene, PCBs, lead, cadmium, total mercury, and radioactivity [134Cs+137Cs and 131I]); the standards for inspecting seafoods and seafood products had six sensory criteria (form, color, off-odor, off-taste, freshness, and foreign matter), and one physical criterion (temperature). We referred to those criteria. As for international food safety management criteria and standards, the US Food and Drug Administration (FDA) suggests one sensory standard (foreign matter), two biological standards (Staphylococcus aureus and Salmonella spp.), and three chemical standards (PCBs, methyl mercury, and radioactivity [four cases]); the Canadian Food Inspection Agency suggests three biological standards (E. coli, S. aureus, and Salmonella spp.) and three chemical standards (histamine, total mercury, and radioactivity [11 cases]); the Japanese Ministry of Health, Labour and Welfare suggests four chemical standards (PCBs, total mercury, methyl mercury, and radioactivity [134Cs+137Cs]); CODEX suggests seven sensory standards (off-odor, off-taste, deep dehydration, texture, flesh abnormalities, belly burst, foreign matter) and three chemical standards (lead, methyl mercury, and radioactivity [19 cases]); the Chinese National Health Commission suggests three sensory standards (color, off-odor, and texture), one physical standard (temperature), and nine chemical standards (VBN, PCBs, histamine, lead, cadmium, methyl mercury, inorganic arsenic, chromium, and radioactivity [seven cases]); the Vietnam Food Association suggests six biological standards (viable cell count, E. coli, S. aureus, Salmonella spp., Vibrio parahaemolyticus, and Clostridium perfringens) and five chemical standards (lead, cadmium, total mercury, methyl mercury, and radioactivity [19 cases]); and the European Food Safety Authority suggests five chemical standards (PCBs, lead, cadmium, total mercury, and radioactivity [4 cases]). We referred to those standards as well. We propose that the food safety management certification standards for raw and supplementary materials for producing retort food using fish eaten with bones be replaced by self-analysis when being stocked, or by suppliers’ test reports (issued following an analysis and certification by the MFDS). The criteria after the sterilization process (CCP-1B) for retort foods using fish eaten with bones can be divided as follows: two items for biological criteria—1) EHEC (negative) and 2) Listeria monocytogenes (negative)—and two items for physical criteria—1) sterilization temperature of 121±1.0℃ and 2) sterilization time of 40 min (croceine croaker) or 25 min (conger eel); under the hazard analysis and critical control points (HACCP) plan, monitoring was performed and record-keeping was established. As for the criteria for the metal detection process (CCP-2P), the physical criteria were set at Fe 2.5 mmΦ and SUS 4.0 mmΦ; if values exceeded these criteria, it was considered as no detection. We conducted monitoring in three cases—before starting the process, every two hrs during the process, and after completion of the process—and record-keeping was established. Chapter 4. Quality Characteristics and Commercialization of Retort Foods Using Fish Eaten with Bones The quality characteristics of the retort foods using croceine croaker eaten with bones are as follows. The general components of the test product (100g) in this experiment consisted of moisture 62.4 g, crude protein 21.9 g, crude lipid 12.1 g, and ash 3.4 g. The taste intensity of the test product showed significant differences in saltiness and bitterness (P < 0.05) compared to the control, but there were no differences in umami, sweetness, and sourness (P > 0.05). In terms of the volatile component intensity (VCI) and volatile basic nitrogen (VBN), the test product was found to have a milder odor than the control. The total amino acid per 100g of the test product was 20.12 g, in which the major amino acids were glutamic acid (16.0%), aspartic acid (10.0%), lysine (9.3%), and glycine (8.0%). Per 100g of the test product, calcium was 979.7 mg, phosphorus was 661.9 mg, potassium was 378.0 mg and iron was 3.3 mg; compared to the daily nutrient reference values under the Enforcement Rule of the Act on Labeling and Advertising of Foods (where calcium and phosphorus are 700 mg, potassium is 3,500 mg, and iron is 12 mg, calcium corresponded to 140.0%, phosphorus to 94.6%, potassium to 10.8%, and iron to 27.5%, leading to the expectation of health benefits from all nutrients. The fatty acid content per 100g of the test product was 10,979.8 mg; the major fatty acids were 16:0 (32.0%), 16:1n-7 (9.1%), 18:1n-9 (21.0%), and 22:6n-3 (14.2%). The quality characteristics of the retort foods using conger eel eaten with bones are as follows. The general components of the test product (100g) were moisture 60.1 g, crude protein 27.5 g, crude lipid 9.0 g, and ash 3.3 g. The taste intensity of the test product showed a significant difference in saltiness (P < 0.05) compared to the control, but there were no differences in the case of umami, sweetness, bitterness, and sourness (P > 0.05). Based on the VCI and VBN, the test product was assumed to have a weaker odor than the control. The total amino acid per 100g of the test product was 25.47 g, and the major amino acids were glutamic acid (15.7%), aspartic acid (9.6%), lysine (8.5%), and glycine (8.5%). Per 100g of the test product, calcium was 472.0 mg, phosphorus was 480.9 mg, potassium was 398.6 mg, and iron was 2.6 mg; compared to the daily nutrient reference values specified in the Enforcement Rule of the Act on Labeling and Advertising of Food (where calcium and phosphorus are 700 mg, potassium is 3,500 mg, and iron is 12 mg, calcium corresponded to 67.4%, phosphorus to 68.7%, potassium to 11.4%, and iron to 21.7%, leading to the expectation of health benefits from all nutrients. The fatty acid content per 100g of the test product was 8,137.6 mg, and the contents of the major fatty acids were 16:0 (22.4%), 16:1n-7 (8.5%), 18:1n-9 (32.4%), and 22:6n-3 (13.8%). We attempted to commercialize retort foods using croceine croaker or conger eel eaten with bones, targeting the Korean market. First, we analyzed the nine main nutrients clarified by the MFDS (calories, carbohydrate, protein, fat, total sugars, saturated fat, trans fat, sodium [Na], and cholesterol) and indicated their levels on the product packages. Next, price calculations were conducted (i.e., prime costs, manufacturing costs, and sales unit prices). The design process involved using polyethylene for the inner packaging and paper for the outer packaging; as for the packaging design of retort foods using croceine croaker eaten with bones, the company name and HACCP mark were at the top on the front, the product name and fish species were identified in the center, and a picture of the species was shown at the bottom. As for the packaging design of retort foods using conger eel eaten with bones, the company name and HACCP mark were on the left side, the product name and a picture of the fish species were located in the center, and the fish species name was on the right side. Lastly, product manufacture reports were submitted to local governments. 최근 국내 가정간편식(Home Meal Replacement, HMR) 제품은 국내외 1~2인 가구, 맞벌이 부부, 여성 경제활동 증가, 라이프 스타일의 변화, 고령사회 등의 사회 환경 변화로 시장이 커지고, 소비층도 다양하게 변화하고 있다. 또한, 최근 HMR 제품은 코로나-19 발생 이후 외식이 줄어들고 가정 내 식사가 늘어나면서 전체 식품 소비 지출이 증가하였고, 비대면 소비 문화 확산, 사회적 거리 두기 조치 및 해제 등에 따라 대형소비마트나 온라인에 의한 구매 및 가정 내 조리빈도가 증가하는 등 식품 소비 및 식사 형태가 변화되고 있다. 이에 따라, 수산식품의 상품화 시에 고려 사항은 수산물의 잔가시 및 비린내 제거, 고급성 및 다양성, 저염 및 無 MSG (monosodium glutamate), 조리 간편성과 위생 안전성 및 패키징의 다양화와 같은 소비자의 니즈이다. 부세 및 붕장어는 국내 소비 인기 어종으로 자리매김하고 있으나, 부세는 현재 대부분이 건조를 통한 구이용, 찜용 및 찌개용으로 이용되고 있고, 참조기의 어획량 감소 및 높은 가격으로 이를 대체한 굴비 형태의 제조가 주를 이루고 있다. 또한, 붕장어는 가식부를 원료로 하여 식당에서 횟감, 구이용 또는 탕으로 이용되고 있고, 가공품으로는 어육포 등에 그치고 있다. 최근 가공기술의 발달로 수산물 비선호 요인인 중골을 제거하는 제품들이 많이 출시되고 있으나 가공 시 중골 부위 제거로 수율이 감소하고, 이에 따라 수산물의 영양 및 건강 기능 성분의 손실이 발생한다. 하지만, 생선 뼈에는 칼슘 및 콜라겐 등의 영양 기능 성분이 다량 포함되어 있어, 이를 적절히 활용한다면 영양 및 수율 측면에서 의미가 있다. 본 연구는 부세 및 붕장어를 활용하여 조리 편의성, 높은 수율과 영양성분이 다량 함유된 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 개발을 시도하고, 이의 상품화를 다음과 같은 과정으로 실시하였다. 1) 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 생산공정 최적화, 2) 타깃 시장 맞춤형 제품을 생산할 목적으로 국내 소비자를 panel로 한 기호도 조사, 3) 위생 안전성 확보를 위한 위생 안전 기준 확립, 4) 품질특성을 검토한 다음 상품화(① 식품의약품안전처 인증기관에 의한 영양소 분석, ② 단가 산출, ③ 지방자치단체에서 품목제조보고)하였다. 제1장 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 개발을 위한 공정 최적화 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품 제조용 생산 시설에 대해 벨리데이션(validation)을 실시하였다. 뼈 연화 설비인 레토르트는 target temp. (121℃)까지 come up time 5분 이내, target temp.에서 온도 편차 ±0.5℃ 이내 등이어서 적절한 설비이었다. 또한, 반건조용 설비 건조기는 target temp. (35℃)에서 온도 편차가 ±(0.5∼0.6)℃이었다. 따라서, 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 생산용 설비인 레토르트와 건조기는 target temp.에서 온도 편차가 낮아 적절한 설비이었다. 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품의 최적 생산공정은 1) 고품질화를 위한 전처리 공정 확립(육질이 두터운 중골 부위 칼집, 아가미 부위 제거 및 주정처리에 의한 탈지), 2) 조직감 향상을 위한 반건조 공정 및 뼈연화를 위한 레토르트 처리 공정의 최적화, 3) 편의성 향상을 위한 전자레인지(700 W 및 1,000 W) 가열시간 확립으로 살펴보았다. 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품 제조용 전처리는 유수해동 부세를 등가르기와 내장을 제거하고, 육질이 두터운 중골 부위에 칼집을 낸 후 아가미 부위를 제거하였으며, 1차 세척하여 피빼기, 이물을 제거하였고, 염지 및 비린내 저감화를 위하여 전처리한 원료에 대해 2배량(v/w)의 소금물[주정 30% (v/w), 천일염 10%, (w/w), 월계수잎 분말 0.1% (w/w)]이 담긴 침지 용기(가로 58.5 cm × 세로 38.3 cm × 높이 15.0 cm)에 30분간 침지한 뒤 2차 세척(1회, 310초)하여 과잉의 소금 및 이물을 제거한 후 탈수하여 완성하였다. 반건조 부세는 전처리 부세를 35℃에서 4시간, 5℃에서 2시간을 2번 반복하고, 35℃에서 4시간 반복 건조(총 16시간)하여 제조하였다. 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품은 뼈 연화를 위하여 진공포장한 다음 증기식 레토르트(DW-RETO-ACE-200 L, Hyosung FMT Corp., Daegu, Korea)로 121℃에서 40분간 열처리(뼈연화 처리)한 다음 급냉하여 제조하였다. 이상의 조건에서 제조한 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품의 전자레인지 가열시간은 가정용(700 W)이 40초, 상업용(1,000 W)이 30초이었다. 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품의 최적 생산공정은 1) 짠맛 부여를 위한 염지, 조직감 향상을 위한 반건조 공정의 최적화 및 2) 뼈연화를 위한 레토르트 처리 공정의 최적화를 구명하고, 3) 이의 소비자 편의성 향상을 위한 전자레인지(700 W 및 1,000 W) 가열시간까지 확립하였다. 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품 제조를 위한 전처리는 유수해동 붕장어를 등가르기한 다음 머리와 내장을 제거하고, 1차 세척하여 피빼기 및 이물을 제거하였으며, 짠맛 부여를 위하여 전처리한 원료에 대하여 2배량(v/w)의 소금물[천일염 5% (w/w)]이 담긴 침지 용기(가로 53.0 cm × 세로 32.5 cm × 높이 10.0 cm)에 5분간 침지한 뒤 2차 세척하여 과잉의 염분 및 이물을 제거한 후 탈수하여 완성하였다. 이어서, 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품은 냉풍건조기로 반건조(36.35℃에서 7.98시간)하고, 뼈연화를 위하여 진공포장한 후 증기식 레토르트로 121℃에서 25분간 열처리(뼈연화 처리)한 다음 급냉하여 제조하였다. 이상의 조건에서 제조한 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품의 전자레인지 가열시간은 가정용(700 W)의 경우 30초, 상업용(1,000 W)의 경우 15초이었다. 제2장 개발 제품의 소비자 기호도 평가, 개선방안 및 상품화 전략 소비자 기호도 조사는 일반적으로 개발 상품이 타깃 시장 맞춤형 제품으로 거듭나기 위하여 상품화하기에 앞서 실시하고 있다. 본 연구에서도 타깃 시장인 국내 HMR 시장에 맞춤형 제품으로 생산할 목적으로 panel을 조사 시점에 국내 거주 내국인 100명을 표본으로 실시하였다. Panel에 의한 기호도 조사는 타깃 시장에 대하여 1) 개발 대상 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 전반적 만족도 평가, 2) package 평가, 3) 관능 평가, 4) PSM(price sensitivity measurement) 분석, 6) 가격 평가 및 7) 구입 의향 평가를 실시하고, 그 결과를 토대로 국내 시장에 맞게 수정 보완하여 국내 시장 타깃형 제품이 되도록 하였다. 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품의 기호도 조사 결과는 다음과 같다. 전반적인 만족도는 긍정평가(매우 만족과 만족)가 65.0%로 높았고, 부정평가(매우 불만족과 불만족)가 18.0%로 낮아, 전반적인 포장재 및 디자인은 우수하게 제안되었다. 예상 가격은 6,308원이나, 실제 가격은 8,000원으로, 가격 노출 후 적당하다고 평가된 만족도는 35.0%로 낮게 나타났다. 구입 의향은 ‘내용물만’ 고려 시 64.0%이었고, ‘내용물’에 ‘패키지’까지 고려 시 61.0%로 큰 차이가 없었으며, ‘내용물+패키지’에 가격을 노출하였을 때 36.0%로 가격에 대한 저항이 있어, 출시 전 가격을 6,000원으로 조정하여 출시하였다. 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품의 기호도 조사 결과는 다음과 같다. 전반적인 만족도는 긍정 평가(매우 만족과 만족) 35.0%, 부정 평가(매우 불만족과 불만족) 32.0%로 긍정 평가 낮았고, 이는 맛에 의한 영향이 컷으리라 판단하여 조미 소스를 동봉하여 개선하고자 하였다. 예상 가격은 7,300원으로 나타났으나, 실제 가격은 4,000원으로 설정되어 가격 노출 후 적당하다고 평가된 만족도는 97.0%로 매우 높았다. 구입 의향은 ‘내용물만 고려 시 35.0%이었고, ‘내용물’에 ‘패키지’까지 고려 시 33.0%와 큰 차이가 없었으며, ‘내용물+패키지’에 가격을 노출하였을 때 47.0%로 구입 의향이 상승하였고, 이 또한 조미소스의 첨가로 상당 부분 개선되었다고 판단된다. 제3장 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 상품화를 위한 위생관리기준 확립 뼈째 먹는 부세 및 붕장어 레토르트 식품의 원료인 냉동어류(부세 및 붕장어)에 대한 국내외 식품안전관리 기준 규격은 수산가공식품 제조용 원료와 관련한 국내외 기준규격 항목을 모두 조사하여 검토하였다. 국내 기준규격은 식품공전의 경우 생물학적 기준 2건(일반세균수, 대장균), 관능적 기준 6건(형태, 색택, 이취, 이미, 선도 및 이물), 물리적 기준 1건(온도), 화학적 기준 6건[벤조피렌, PCBs, 납, 카드뮴, 총수은 및 방사능(134Cs+137Cs 및 131I)]을, 수산물·수산가공품 검사기준의 경우 관능적 기준 6건(형태, 색택, 이취, 이미, 선도 및 이물), 물리적 기준 1건(온도)을 제시하고 있어, 이를 참고하였다. 국외 기준규격은 미국 FDA 관능적 기준의 경우 1건(이물), 생물학적 기준의 경우 2건(Staphylococcus aureus 및 Salmonella spp.), 화학적 기준의 경우 3건[PCBs, 메틸수은 및 방사능(4건)], 캐나다 CFIA는 생물학적 기준의 경우 3건(E. coli 및 Staphylococcus aureus, Salmonella spp.), 화학적 기준의 경우 3건[히스타민, 총수은 및 방사능(11건)], 일본 MHLW는 화학적 기준의 경우 4건[PCBs, 총수은, 메틸수은 및 방사능(134Cs+137Cs)], CODEX는 관능적 기준의 경우 7건(이취, 이미, 탈수, 질감, 기형, 내장파열, 이물), 화학적 기준의 경우 3건[납, 메틸수은 및 방사능(19건)], 중국 NHC는 관능적 기준의 경우 3건(색택, 이취 및 조직감), 물리적 기준의 경우 1건(온도), 화학적 기준의 경우 9건[VBN, PCBs, 히스타민, 납, 카드뮴, 메틸수은, 무기비소, 크롬 및 방사능(7건)], 베트남 VFA는 생물학적 기준의 경우 6건(일반세균수, 대장균, Staphylococcus aureus, Salmonella spp., Vibrio parahaemolyticus 및 Clostridium perfringens), 화학적 기준의 경우 5건[납, 카드뮴, 총수은, 메틸수은 및 방사능(19건), EU EFSA는 화학적 기준 5건[PCBs, 납, 카드뮴, 총수은 및 방사능(4건)] 제시하고 있어 이를 참고하였다. 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 제조를 위한 원료 및 부원료에 대한 식품안전관리 인증기준은 입고 시 자가분석 또는 납품회사 시험성적서(식품의약품안전처 분석인증기관 발행)로 대체하는 것으로 제시하였다. 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품에서 멸균공정(CCP-1B) 이후의 기준은 생물학적 기준의 경우 1) EHEC 음성, 2) Listeria monocytogenes 음성 등과 같은 2항목을, 물리적 기준의 경우 1) 멸균온도 121±1.0℃, 2) 멸균시간 40분(부세), 25분(붕장어) 등과 같은 2항목을 제안하였고, HACCP plan에 따라 모니터링을 실시하고, 기록유지하는 것으로 설정하였다. 금속검출공정(CCP-2P)은 물리적 기준 규격으로 Fe 2.5 mmΦ, SUS 4.0 mmΦ 이상 불검출로 하고, 작업 시작 전, 작업 중 2시간마다, 작업 종료 후 모니터링을 실시하고 기록유지하도록 설정하였다. 제4장 뼈째 먹는 어류 레토르트 식품의 품질특성 및 상품화 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품의 품질특성은 다음과 같다. 시제품 100 g 당 일반성분 함량은 수분 62.4 g, 조단백질 21.9 g, 조지방 12.1 g, 회분 3.4 g이었다. 맛강도는 시제품이 대조구에 비하여 짠맛 및 쓴맛의 경우 차이가 있었으나(P<0.05), 감칠맛과 단맛 및 신맛의 경우 차이가 없었다(P>0.05). 냄새 강도 및 휘발성염기질소 함량으로 미루어 보아 시제품이 대조구에 비하여 냄새가 약하리라 추정되었다. 시제품 100 g 당 총아미노산 함량은 20.12 g이었고, 주요 아미노산은 glutamic acid (16.0%), aspartic acid (10.0%), lysine (9.3%) 및 glycine (8.0%)이었다. 시제품 100 g 당 칼슘 979.7 mg, 인 661.9 mg, 칼륨 378.0 mg 및 철 3.3 mg으로, 식품 등의 표시·광고에 관한 법률 시행규칙의 1일 영양성분 기준치(칼슘 과 인 모두 700 mg, 칼륨 3,500 mg, 철 12 mg)(MFDS, 2022a)에 비하여 칼슘 140.0%, 인 94.6%, 칼륨 10.8% 및 철 27.5%에 해당하여 이들 모두의 건강 기능이 기대되었다. 시제품 100 g 당 지방산 함량은 10,979.8 mg이고, 주요 지방산은 16:0 (32.0%), 16:1n-7 (9.1%), 18:1n-9 (21.0%) 및 22:6n-3 (14.2%)이었다. 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품의 품질특성은 다음과 같다. 시제품 100 g 당 일반성분 함량은 수분 60.1 g, 조단백질 27.5 g, 조지방 9.0 g, 회분 3.3 g이었다. 시제품은 대조구에 비하여 맛강도의 경우 짠맛이 차이가 있으나(P<0.05), 감칠맛, 단맛, 쓴맛 및 신맛이 차이가 없었고(P>0.05), 냄새 강도 및 휘발성염기질소 함량으로 미루어 보아 냄새가 약하리라 추정되었다. 시제품 100 g 당 총아미노산 함량은 25.47 g이었고, 주요 아미노산은 glutamic acid (15.7%), aspartic acid (9.6%), lysine (8.5%) 및 glycine (8.5%)이었다. 시제품 100 g 당 칼슘 472.0 mg, 인 480.9 mg, 칼륨 398.6 mg 및 철 2.6 mg으로, 식품 등의 표시·광고에 관한 법률 시행규칙의 1일 영양성분 기준치(칼슘과 인 모두 700 mg, 칼륨 3,500 mg, 철 12 mg)(MFDS, 2022a)에 비하여 칼슘 67.4%, 인 68.7%, 칼륨 11.4% 및 철 21.7%에 해당하여 이들 모두의 건강 기능이 기대되었다. 시제품 100 g 당 지방산 함량은 8,137.6 mg이고, 주요 지방산은 16:0 (22.4%), 16:1n-7 (8.5%), 18:1n-9 (32.4%) 및 22:6n-3 (13.8%)이었다. 뼈째 먹는 부세 및 붕장어 식품의 상품화는 국내 시장을 겨냥하여 패키지에 표기하기 위한 1) 식품의약품안전처 분석인증기관에 의한 9대 영양소(① 열량, ② 탄수화물, ③ 단백질, ④ 지방, ⑤ 당류, ⑥ 포화지방, ⑦ 트랜스지방, ⑧ 나트륨, ⑨ 콜레스테롤) 분석, 가격 산출(기초 원가, 제조 원가, 판매 단가), 디자인 제작[내포장은 폴리에틸렌(PE), 외포장은 종이로 포장, 포장 디자인은 뼈째 먹는 부세 레토르트 식품의 경우 앞면의 상단에 기업명과 HACCP 마크를, 중앙에 제품명과 어종명을, 하단에 어종에 대한 그림을, 뼈째 먹는 붕장어 레토르트 식품의 경우 좌측편에 기업명과 HACCP 마크를, 중앙에 제품명과 어종에 대한 그림을, 우측편에 어종명을 나타냄], 지자체에 품목제조보고서를 제출하여 상품화하였다.

다소비 수산물의 Biogenic Amine에 대한 모니터링 및 위해평가

김민주 경상대학교 대학원 2017 국내석사