버블 침지 세척과 천연 세척보조제가 들깨의 미생물 저감화 및 품질특성에 미치는 영향

본 실험에서 사용한 들깨는 ‘다유’ 품종으로 충북농업기술원에서 2017년 6월에 수확한 것을 제공받아 5℃에서 보관하며 사용하였다.

들깨의 세척은 버블세척기(Kyeongchang Food Equipment, Jinju, Korea)를 이용하여 침지(batch) 방식으로 실시하였다. 먼저, 버블세척기의 A chamber에 약 5 L의 세척수(20±1℃)를 넣은 다음, 공기방울이 통과할 수 있도록 제작된 체에 약 50 g의 들깨를 놓은 후 이를 세척수에 담궜다. Air blower(A)를 통해 생성되는 공기방울로 버블세척을 실시한 후 시료가 든 체를 B chamber에 옮겨 shower(B)를 이용해 정제수로 10초 동안 세척수를 제거하고, 공기를 1분 동안 분사하여 시료 표면의 물기를 제거하였다. 버블세척 시간에 따른 미생물 저감 효과를 알아보기 위해 0, 10, 20, 30, 60, 90분간 버블세척을 실시하였으며, 버블세척과 동일한 조건 하에서 공기방울을 투입하지 않고 세척수에 침지한 것을 대조구로 하였다.

버블세척 시 세척수에 용해된 천연 세척보조제가 들깨의 미생물 저감에 미치는 영향을 알아보기 위해, 초산과 염의 농도에 따른 세척효과를 분석하였다. 식초의 경우 식용 빙초산(Chunwoo Food, Cheongdo, Korea)을 이용하였고, 염수는 시판 정제염(Hanju salt, Ulsan, Korea)을 이용하였다. 빙초산과 염 모두 1, 2.5, 5%의 농도로 세척수에 용해하였고, 세척시간은 버블세척 시간에 따른 미생물 저감효과를 분석한 결과를 통해 선정된 최적 버블세척 시간 동안 실시하였다. 또한, 버블세척 효과를 알아보기 위해 버블세척과 동일한 조건 하에서 공기방울을 투입하지 않고 같은 농도의 천연 세척보조제가 첨가된 세척수에 침지한 것을 대조구로 하여 비교하였다. 세척 시 흡습된 수분을 제거하기 위해 들깨의 수분함량이 2%에 도달할 때까지 20℃에서 냉풍 건조를 실시하였으며, 건조한 들깨의 미생물 수와 품질특성을 분석하였다.

버블세척 및 천연 세척보조제에 따른 들깨의 미생물 저감효과를 알아보기 위해서 일반세균, 대장균군, 효모 및 곰팡이 수를 측정하였다. 세척 후 냉풍 건조한 약 5 g의 시료를 멸균된 stomacher bag에 넣은 후 0.85% 멸균생리식염수로 10배 희석하여 stomacher로 2분간 균질화하였다. 이후 10배씩 단계별 희석하여 시료를 준비하였으며 희석한 시료 1 mL를 일반세균 Petrifilm^TM aerobic count plate(3M Company, St. Paul, MN, USA)에 접종하였다. 배지를 35℃에서 48시간 배양하여 30-300개 사이의 colony 수를 측정하였다. 대장균군은 위의 방법과 동일하게 단계 희석하여 Petrifilm^TM coliform count plate(3M Company)에 접종하였고 35℃에서 24시간 배양 후 기포를 가진 red colony만을 확인하였다. 효모 및 곰팡이는 위의 방법과 동일하게 단계 희석하여 Petrifilm^TM yeast & mold count plate(3M Company)에 접종하였고 25℃에서 5일간 배양 후 green, yellow, pink 등의 모든 colony를 측정하였다. 일반세균, 대장균군, 효모 및 곰팡이는 시료 1 g DW(dry weight) 당 colony-forming units(CFU)을 log 단위로 환산하여 표시하였다.

Fig. 1. Scheme of air bubble washing equipment. A, air blower; B, shower (water & air bubbles); C, soaking foods in vinegar or brine; D and E, drain.

Download Original Figure

버블세척 및 천연 세척보조제가 들깨의 산화 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해 들깨의 대표적인 산화 안정성 평가 지표인 산가와 과산화물가를 측정하였으며, 최적 버블세척시간 동안 처리한 시료와 천연 세척보조제가 첨가된 세척수를 이용하여 버블세척한 시료의 산가와 과산화물가를 비교하였다. 이때 세척하지 않은 시료를 대조구로 하였다. 산가의 측정은 식품공전(17)의 방법에 따라 실시하였다. 추출한 유지 약 1 g을 삼각플라스크에 취한 후, ethyl ether:ethanol(2:1, v/v) 20 mL를 넣고 진탕하여 완전히 용해시킨 후 1% 페놀프탈레인 용액을 지시약으로 하고, 0.1 N KOH 에탄올 용액으로 적정하여 미홍색이 30초간 유지되는 때를 종말점으로 하여 3회 반복 측정하였다. 과산화물가의 측정은 식품공전(17)의 방법에 따라 측정하였다. 즉 추출한 유지 약 1 g을 삼각플라스크에 취한 후, acetic acid:chloroform(3:2, v/v) 25 mL를 가하여 혼합하고 KI 포화용액 1 mL를 가하여 교반한 후 암실에 10분간 방치하였다. 반응 후 증류수 30 mL를 가하여 진탕하고 1% 전분용액을 지시약으로 하여 0.01 N Na₂S₂O₃ 용액으로 청색이 소실되는 시점을 종말점으로 하여 3회 반복 측정하였다.

실험 결과는 6회 및 3회 반복 실험하여 얻어진 평균±표준편차로 나타내었고, 통계처리는 Window용 SAS 9.4 version(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)을 이용하여 p<0.05 수준에서 분산분석(analysis of variance) 하였으며, Duncan의 다중범위 검정법(Duncan's multiple range test)으로 유의성을 검증하였다.

버블세척에 따른 들깨의 미생물 제거 효과를 확인하기 위해 일반 침지 세척을 대조군으로 하여 세척시간에 따라 일반세균, 효모 및 곰팡이수를 측정하였으며, 그 결과는 Fig. 2와 같다. 모든 시료에서 대장균군이 검출되지 않았으며, 세척 전 들깨의 일반세균과 효모 및 곰팡이 수는 각각 7.31, 5.08, 5.12 log CFU/g으로 나타났다. Solberg 등(18)은 섭취 직전의 식품의 총균수가 5 log CFU/g 이하일 경우 위생적 안전성을 확보할 수 있다고 보고하였다. 식품의약품안전처에서 발표한 식품공전에서는 신선편의식품을 포함한 즉석식품의 세균수 허용기준을 1 g 당 100,000 이하로 보고하였다(17). 최근 농산물의 경우 미생물 안전성 확보에 대한 문제점이 지적되고 있으며, 수출 시 규제가 될 수 있기 때문에 미생물의 오염수준을 제어하는 수단에 대한 연구가 필요하다고 보고하였다(19-21).

Fig. 2. Changes in the number of (A) aerobic bacteria, (B) yeast, and (C) mold as a function of washing time of perilla seeds. Control, immersion washing without blowing air-bubbles.

Download Original Figure

일반 침지와 버블세척한 처리군 모두 세척시간이 길어질수록 일반세균과 효모 및 곰팡이 수가 감소하는 것으로 나타났다. 20분 이상 세척 시 일반 침지한 시료보다 버블세척한 시료의 일반세균 수가 유의적으로 적은 것으로 나타났다. 또한 일반 침지와 버블세척을 60분간 실시하였을 때 들깨의 일반세균 수는 각각 37.04%와 50.58% 감소하는 것으로 나타났고, 두 세척 방법 모두 60분과 90분 세척 시 유의적 차이가 없는 것으로 나타났다. 효모 및 곰팡이의 경우에는 모든 세척시간에서 버블세척한 들깨가 일반 침지한 들깨보다 유의적으로 세척 효과가 우수한 것으로 나타났다. 일반세균 결과와 같이 버블세척한 들깨의 효모 및 곰팡이 수는 각각 52.86%와 61.76%의 저감률을 나타내었고, 60분 이상 버블세척 시 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 따라서 들깨의 위생적 세척을 위한 최적 버블세척 시간은 60분으로 나타났다. Kang 등(14)은 오디를 30분간 버블세척 시 일반세균과 효모 및 곰팡이 수가 각각 약 40%와 30% 저감되었다고 보고하였다. Lee 등(12)은 마이크로버블 세척시간이 길어질수록 상추의 총 균수를 감소시키는데 효과적이었으며, 손세척구와 비교하였을 때 세척효과가 우수했다고 보고하였다. Lee 등(12)과 Kang 등(14)은 버블이 식품 표면의 이물질 및 미생물을 분리시킴으로써 위생적 세척을 실시할 수 있다고 보고하였다.

세척 시 천연 세척보조제로서 식초와 염수의 적용에 따른 미생물 저감 효과를 확인하기 위해 1, 2.5, 5%의 농도로 제조한 식초와 염수를 세척수로 하여 최적 세척시간으로 선정된 60분 동안 일반 침지와 버블세척을 실시하였고, 이에 따른 일반세균과 효모 및 곰팡이 수를 분석하였다. 먼저, 천연 세척보조제로 식초를 농도별로 사용하여 세척한 결과는 Table 1과 같다. 일반 침지와 버블세척 모두 세척보조제 없이 처리한 시료보다 식초를 세척보조제로 사용하였을 때 미생물 수가 효과적으로 감소하는 것으로 나타났다. 또한 세척보조제로 식초를 적용했을 때 일반 침지보다 버블세척 시 미생물 저감효과가 우수한 것으로 나타났다. 세척수에 용해된 초산의 농도가 높아질수록 일반 침지와 버블세척한 들깨 모두 일반세균 수가 감소하였고, 초산 2.5%와 5%로 버블세척한 시료의 일반세균 수의 감소율은 각각 62.80%와 62.94%으로 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 효모의 경우, 초산 1% 농도 이상의 세척수로 처리하였을 때 일반 침지와 버블세척한 들깨에서 모두 검출되지 않았다. 또한 일반 침지와 버블세척 시 각각 초산 2.5%와 1% 농도 이상의 세척수에서 처리하였을 때 곰팡이가 검출되지 않는 것으로 나타났다. 초산과 젖산 등과 같은 유기산을 이용하여 세척을 실시했을 때 세척수의 pH가 산성이 되어 미생물의 세포막이 수소이온으로 포화되고 세포의 투과성이 영향을 주어 미생물이 파괴된다고 알려져 있다(22). 이와 같이 Kim 등(23)은 식초용액을 이용하여 채소를 침지 세척하였을 때 총 균수의 미생물 살균효과는 식초농도가 증가할수록 컸다고 보고하였다. 또한 Kang 등(14)은 식초액을 이용하여 오디의 버블세척을 실시했을 때 식초의 농도가 높아질수록 일반세균 수가 감소하였다고 보고하였다.

천연 세척보조제로 염을 농도별로 사용하여 들깨를 세척한 결과는 Table 2와 같다. 일반 침지와 버블세척 시 세척보조제를 사용하지 않은 시료보다 염수를 이용하여 세척한 시료의 미생물 저감 효과가 높은 것으로 나타났으며, 일반 침지한 시료보다 버블세척한 시료의 미생물 세척 효과가 우수한 것으로 나타났다. 또한 세척수에 용해된 염의 농도가 높아질수록 미생물 수가 감소하는 것으로 나타났으며, 염 2.5%로 버블세척 시 59.11%의 일반세균 수가 감소하였고 염 5%로 버블세척한 시료의 일반세균 수와 유의적 차이가 없었다. 또한 효모 및 곰팡이의 경우 일반 침지한 시료에서 염 농도에 따른 유의적인 차이가 없었지만, 버블세척한 시료의 경우 2.5% 이상의 염수로 처리하였을 때 검출되지 않는 것으로 나타났다. 본 연구결과와 같이 Kang 등(24)은 버블세척 시 염수를 이용한 세척은 딸기의 미생물 저감 효과를 증가시켜 준다고 보고하였으며, Kang 등(14)은 버블세척 시 세척 후의 염 농도가 증가할수록 일반세균 수의 감소 효과가 크다고 보고하였다. Lee 등(25)과 Park 등(26)은 염은 삼투압 현상으로 인한 세포막 손상으로 부패균의 번식을 억제하는데 사용되며, 고염 환경에서 일부 내염성 미생물을 제외한 대부분의 미생물은 급격히 사멸하게 된다고 보고하였다.

위의 결과를 바탕으로 식초와 염수를 각각의 농도별로 버블세척한 들깨의 일반세균 수를 비교하였으며, 그 결과는 Fig. 3과 같다. 염수를 이용한 버블세척은 염의 농도가 높아짐에 따라 일반세균 수의 저감효과가 높아지는 것으로 나타났으며, 식초를 이용한 버블세척은 2.5%와 5%의 농도에서 유의적인 차이가 없었다. 또한 두 세척보조제의 버블세척효과를 비교해보았을 때, 2.5% 이상 농도의 식초를 이용한 버블세척이 가장 유의적으로 우수한 일반세균 저감효과를 가지는 것으로 나타났다. 효모 및 곰팡이의 경우 세척보조제로 염수와 식초를 이용했을 때 각각 2.5%와 1% 이상의 농도에서 버블세척 시 검출되지 않는 것으로 나타났다. 결과적으로 모든 천연 세척보조제 농도에서 염수보다 식초를 이용하였을 때 들깨의 버블세척효과가 더 우수한 것으로 나타났다.

Fig. 3. Changes in the number of aerobic bacteria of perilla seeds treated by air bubble washing with natural sanitizers such as vinegar and salt solution at different levels for 60 min.

Download Original Figure

버블세척과 천연 세척보조제가 들깨의 산화 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위해서 들깨의 대표적인 품질지표인 산가와 과산화물가를 분석하였으며, 그 결과는 Table 3과 같다. 세척 전 들깨의 산가와 과산화물가는 각각 1.13 mg KOH/g과 2.01 meq/kg으로 나타났으며, 60분 버블세척 시 산가와 과산화물가의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 또한 초산을 세척보조제로 사용하여 버블세척을 실시한 들깨의 산가와 과산화물가는 모든 초산 농도에서 세척 전과 유의적인 차이가 없었다. 염수를 이용한 버블세척의 경우 들깨의 산가와 과산화물가에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 결과적으로 천연 세척보조제로 초산 또는 염을 적용할 경우, 세척 시 들깨의 산화 안정성에 영향을 주지 않으므로 천연 세척보조제로 적합한 것으로 판단된다.