KR101023811B1 - 방사선 조사 기술을 이용한 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법 - Google Patents
방사선 조사 기술을 이용한 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 방사선 조사 기술을 이용한 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비빔밥을 우주식품으로 개발하기 위해 해결되어야 할 우주환경에서 발생될 수 있는 높은 수분함량으로 인한 중량 문제, 짧은 저장기간의 한계점 및 우주방사선에 의한 균의 돌연변이 전환 가능성을 해결하기 위해, 건조 형태이고 팽창제를 첨가하여 낮은 온도에서 빠른시간내에 복원이 가능하며, 방사선 기술을 이용한 포장 후 멸균으로 2차 오염을 방지하고 제품의 품질에 미치는 영향을 최소화하여 우주식품으로써 갖추어야할 미생물학적 조건을 충족시킴으로써 우주환경과 같은 극한 환경에서도 장기간 저장이 가능하고 미생물학적으로 안전하며, 간편하게 섭취할 수 있는 식품으로 유용하게 이용될 수 있다.
방사선 조사, 비빔밥, 우주식품, 건조식품, 멸균.
Description
본 발명은 방사선 조사 기술을 이용한 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비빔밥을 건조 형태이고 팽창제 첨가 용액에 침지 후 취반하여 낮은 온도에서 빠른시간내에 복원이 가능하며, 방사선으로 살균하는 공정을 통해 미생물학적 안전성을 확보함으로써 우주환경과 같은 극한 환경에서도 장기간 저장이 가능하고 미생물학적으로 안전하며, 간편하게 섭취할 수 있는 비빔밥을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 우주식품은 우주환경에 적합한 식품을 말하는데, 우주공간이 지구와 가장 큰 차이점은 중력이 거의 없는 무중력 상태와 우주방사선이라 불리는 빛에너지가 존재한다는 것이다. 더욱이 우주선내에 냉장고가 없어 온도의 변화가 심한 환경 하에서 장기간 보관이 가능하여야 한다.
우주환경 중 우주방사선은 미생물의 돌연변이 발생률을 높이는 것으로 알려져 있으며 식품에 존재하는 미생물 또한 우주방사선에 영향을 받는다. 따라서 비병원성 미생물 일지라도 우주방사선에 의한 돌연변이를 일으킬 수 있으며, 이로 인해 병원성을 나타낼 가능성이 있기 때문에 우주식품은 완전 무균상태로 제조되어야 한다고 권고되고 있다. 그러나 현재 기술로는 비빔밥을 우주식품 규격에 맞도록 미생물을 제어하는데 많은 제약이 있다. 우주식품의 유통기한은 임무의 특성 및 기간에 따라 최소 9개월에서 최대 5년 동안 저장 가능한 식품으로 구성되어 있으며 장기 저장을 위해 엄격한 미생물 규격을 준수하여야 한다.
방사선 식품조사(Food Irradiation) 기술은 감마선(Co-60 또는 Se-137), X-선 등의 방사능 물질에서 나오는 에너지 즉, 이온화된 방사선 에너지를 0.01 kGy ~ 50 kGy 조사선량으로 식품에 조사하는 것으로 식품의 발아억제, 숙도지연, 기생충 및 해충 구제, 부패 및 병원성 미생물의 살균 등에 이용된다. 종래에는 생활용품 및 식품의 멸균을 위해 에틸렌옥사이드와 같은 화학 훈증제들을 사용해 왔으나, 인체에 치명적으로 해를 주고 환경을 파괴하는 것으로 알려져 현재 대부분의 선진국에서는 경제적인 효율성이 좋고 인체에 무해한 방사선 식품조사 방법을 활발히 이용하고 있다.
이상의 방사선 기술이 지닌 장점을 활용하여 국외 우주식품 개발 현황에 있어 미국의 경우 1995년 2월 26일 FDA는 미국 항공 우주국(National Aeronautics and Space Adminitration; NASA)의 우주비행프로그램에서 사용할 냉동, 포장 식육의 방사선 조사를 승인하였으며, 이에 NASA는 미육군 Natick 기술연구소와 공동으 로 식육의 멸균을 목적으로 최소 44 kGy의 방사선을 조사하여 우주식 스테이크 및 BBQ를 개발하였다. 러시아의 경우 방사선 조사선량에 대한 규정은 없으며 엄격한 미생물 규정을 준수해야 한다(표 1). 러시아의 우주식품 인증기관인 러시아 우주항공청 산하 Institute of Biomedical Problems (IBMP)가 제시하는 우주식품의 미생물 기준은 하기 [표 1]에 나타내는 바와 같다.
| 식품 | 미생물 인자 | 제한 |
| 건조식품 | 총 호기성 세균수 | < 20,000 CFU/g |
| 대장균군(Coliform) | < 10CFU/g | |
| 그람 양성 포도상구균 | 0 CFU/g | |
| 살모넬라균 | 0 CFU/25g | |
| 효모, 곰팡이(mold) | < 50 CFU/g | |
| 대장균(Escherichia coli) | 0 CFU/10g | |
| 바실러스 세레우스 | < 10CFU/g | |
| 상업적 살균 제품 (레토르트 및 방사선 조사) |
포자형성 중온균 | < 10 CFU/g |
| 중온성 혐기성 세균 | 0 CFU/5g | |
| 효모, 곰팡이(Fungi)(pH<4.2의 조건하에서) | 0 CFU/2g |
비빔밥은 한국의 전통 식문화임과 동시에 불고기 및 김치와 더불어 한국을 대표하는 음식으로 자리매김하고 있다. 비빔밥에는 여러 가지 채소가 첨가되므로 각종 채소로부터 피토케미컬(pytochemical) 성분들이 건강에 이로우며, 편리하게 섭취할 수 있다. 또한, 섬유질이 풍부하여 배변 및 장관에 이로운 이점들을 가지고 있다.
그러나 비빔밥은 제조 후 미생물의 증식이 용이한 상태이므로 장기저장이 제한적이므로 저장기간을 연장시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다. 지금까지 비빔밥의 저장기간을 연장하기 위한 방법으로는 냉장법, 냉동법 및 건조법 등이 연구되어져 왔으나, 관능적 품질의 저하 및 경제성 등의 이유로 크게 실효성이 있는 방법으로 이용되지 못하고 있는 실정이다. 또한, 비빔밥의 미생물학적 안전성을 100% 확보한 기술은 아직까지 없는 실정이다. 또한, 중량을 줄이기 위한 건조방법으로 열풍건조, 진공건조, 동결건조 등이 있으나 건조된 식품의 복원시간 소요 및 관능품질 변화로 인하여 다양한 개선방법의 모색이 이루어지고 있으나 비빔밥은 곡류, 채소류, 육류 및 소스류 등이 혼합된 복합식품이므로 복원성 및 관능품질 개선을 위한 조건 설정이 힘든 실정이다.
이에, 본 발명자들은 한국인의 대표적 전통식품인 비빔밥을 한국형 우주식품으로 개발하기 위한 가공방법을 연구하던 중, 우주환경에서 발생될 수 있는 높은 수분함량으로 인한 중량 문제, 복원성 저하로 인한 식감 등의 관능적 품질저하 문제 및 미생물의 안전성 문제를 해결하기 위해, 물만 부어 즉석섭취가 가능하도록 원-팩(one-pack) 형태 및 건조형태로 제조하고, 팽창제의 첨가에 의하여 발생하는 기공의 발생으로 우주선에서 제공되는 70℃ 물로 15분 만에 복원이 가능하도록 하였으며, 동결건조한 후 진공포장하고 급속냉동하여(-20℃) 방사선으로 살균하는 공정을 통해 미생물학적 안전성을 확보함으로써 우주식품에 적합한 비빔밥을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은
1) 쌀을 팽창제가 첨가된 물에 수침한 후 취반하여 쌀밥을 제조하는 단계;
2) 고추장 양념을 가열처리하는 단계;
3) 상기 단계 1)의 쌀밥과 단계 2)의 고추장 양념을 혼합하여 비빔밥을 제조하는 단계;
4) 상기 단계 3)의 비빔밥을 동결건조하는 단계; 및
5) 상기 단계 4)의 건조된 비빔밥을 포장 및 급속냉동한 후 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥을 제공한다.
본 발명의 비빔밥은 우주환경에서 발생될 수 있는 높은 수분함량으로 인한 중량 문제, 짧은 저장기간의 한계점 및 우주방사선에 의한 균의 돌연변이 전환 가능성을 해결하여 우주환경에서 장기간 저장이 가능하고 미생물학적으로 안전하며, 간편하게 섭취할 수 있는 식품으로 유용하게 이용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은
1) 쌀을 팽창제가 첨가된 물에 수침한 후 취반하여 쌀밥을 제조하는 단계;
2) 고추장 양념을 가열처리하는 단계;
3) 상기 단계 1)의 쌀밥과 단계 2)의 고추장 양념을 혼합하여 비빔밥을 제조하는 단계;
4) 상기 단계 3)의 비빔밥을 동결건조하는 단계; 및
5) 상기 단계 4)의 건조된 비빔밥을 포장 및 급속냉동한 후 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법을 제공한다(도 2 참조).
상기 제조방법에 있어서, 단계 1)의 쌀은 수분함량이 10 ~ 20 중량%인 것이 바람직하고, 12 ~ 16 중량%인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 제조방법에 있어서, 단계 1)의 수침은 45분 이상 수침시키는 것이 바람직하고, 45분 ~ 2시간인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명자들은 수침시간에 따른 복원률 평가 결과, 45분까지는 지속적으로 복원률이 증가하였으며, 45분 이상 2시간까지 수침하여 제조한 건조쌀의 복원율이 동일하였다. 따라서 우주비빔밥 제조에 소요되는 시간을 최소화하기 위해서는 최소 침지 시간인 45분을 선택하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 단계 1)의 팽창제는 탄산수소나트륨, 중탄산암모늄 및 베이킹파우더(baking powder)로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것이 바람직하고, 베이킹파우더인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 베이킹파우더는 탄산나트륨을 포함하는 것이면 사용 가능하고 제조한 것 또는 시판한 것이 모두 사용 가능하다. 상기 팽창제는 0.2 ~ 0.6 중량%인 것이 바람직하고, 0.3 ~ 0.5 중량%인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명자들은 쌀밥의 복원성 향상을 위해, 평균 수분함량이 14 중량%인 쌀을 세척한 후 0.4% 베이킹파우더를 첨가한 물을 가하여 수침시킨 후 취반하였으며, 취반은 일반적인 방법으로 취사하였다.
본 발명자들은 본 발명에 따른 건조 쌀밥의 복원성 향상 효과를 알아보기 위해, 팽창제 무처리 쌀밥과 팽창체 처리 쌀밥의 건조 후 복원율을 측정하였다. 그 결과, 팽창제를 처리 쌀밥은 70℃ 물에서 5분 ~ 15분에 복원율이 급격히 증가하여 15분내에 약 80% 이상이 복원된 반면에, 팽창제 무처리 쌀밥은 20분이 지나서야 약 80% 정도 복원되었다. 따라서, 팽창제 첨가 용액에 침지함으로써 건조 쌀밥의 복원성이 향상되는 것을 알 수 있었다(도 3 참조).
또한, 본 발명자들은 본 발명에 따른 쌀밥의 복원성 향상 효과를 알아보기 위해, 팽창제 무처리 쌀밥과 팽창체 처리 쌀밥의 절단면을 전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 그 결과, 팽창제 무처리 쌀밥의 경우 쌀조직의 기공의 숫자는 많았으나, 기공의 크기에 있어서는 현저하게 작게 나타난 반면에, 팽창제 처리 쌀밥의 경우 기공의 크기가 커진 것으로 나타났다. 쌀밥의 복원성에 있어서 중요한 요소인 쌀 조직의 기공이 팽창제 처리에 의해 커짐으로써 복원성이 향상되는 것을 알 수 있다(도 4 참조).
상기 제조방법에 있어서, 단계 2)의 고추장 양념은 제조한 것 또는 시판하는 것을 모두 사용할 수 있다. 상기 고추장 양념은 예를 들어 고추장, 고춧가루, 물, 마늘 및 생강을 포함하는 것이 바람직하고, 이에 식초, 간장, 설탕, 양파, 물엿, 깨, 다진 소고기 및 다진 돼지고기로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 비빔밥용으로 사용되는 고추장 양념은 모두 사용가능하다. 상기 고추장 양념에 추가적으로 다양한 부재료를 혼합할 수 있다. 상기 부재료로는 예를 들어 야채 또는 나물류 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않고 일반적으로 비빔밥용으로 사용되는 부재료는 모두 사용가능하다.
상기 제조방법에 있어서, 단계 2)의 가열처리 전에 상기 고추장 양념을 포장하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 포장은 가열처리에 의한 고추장 양념의 관능적 품질의 저하를 방지하기 때문이다. 상기 포장은 알루미늄박 코팅 처리가 되어 있어 햇빛 투과를 차단할 수 있는 포장지로 포장하는 것이 바람직하고, 저밀도폴리에틸렌(laminated low density polyethylene, LDPE) 필름 포장지 로 포장하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 제조방법에 있어서, 단계 2)의 가열처리는 80 ~ 100℃에서 20분 ~ 2시간 동안 처리하는 것이 바람직하고, 90 ~ 100℃에서 30분 ~ 1시간 동안 처리하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명자들은 고추장 양념의 가열처리가 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향을 확인하기 위해, 포장된 고추장 양념을 95℃ ~ 100℃에서 시간별로 가열처리한 후 미생물 생육 측정 및 관능적 품질 평가를 수행하였다. 그 결과, 고추장 양념을 가열처리한 시간이 증가함에 따라 감균 효과가 있는 것으로 나타났으며 관능적 품질은 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 특히, 95 ~ 100℃로 20분간 이상 가열을 충분하게 할 경우 대부분의 균이 감소되어 고추장 양념에 오염된 초기 미생물을 살균할 수 있는 것을 알 수 있었다(표 2 참조).
상기 제조방법에 있어서, 단계 4)의 동결건조는 -15 ~ -30℃에서 5 ~ 15시간 동안 방치하는 것이 바람직하고 -18 ~ -25℃에서 8 ~ 12시간 동안 방치하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 동결건조는 동결건조기를 이용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 일반적으로 -70℃로 식품을 급속동결하여 동결건조하나 이런 경우 기공의 크기가 작아져서 복원하는데 시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 따라서 약 -20℃의 완만한 동결후 건조는 물리적으로 기공의 크기가 커져 복원성에 유리한 것을 알 수 있다.
상기 제조방법에 있어서, 단계 5)의 방사선 조사 전에 동결건조된 비빔밥을 포장한 후 급속동결하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 상기 포장 및 급 속동결은 방사선 조사에 의한 비빔밥의 관능적 품질의 저하를 방지하기 때문이다.
상기 포장은 함기포장, 진공포장 및 질소가스 치환포장으로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 방법을 이용하여 포장하는 것이 바람직하나 진공포장 방법을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 포장은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 알루미늄라미네이트-저밀도폴리에틸렌(Aluminium-laminated low density polyethylene, Al-LDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐이덴클로라이드(Polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리에틸렌터프탈레이트(Polyethylene terphthalate, PET), 폴리카르보네이트(Polycarbonates, PC) 및 나일론(Nylon)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 포장지를 사용하는 것이 바람직하고 폴리에틸렌을 사용하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 폴리에틸렌이 바람직한 이유는 상기 폴리에틸렌이 시판되는 대부분의 진공포장지의 원재료로 사용되고 있고, 열접착성이 우수하며, 다양한 폴리머들의 조합에 의해 산소투과도를 조절하기 쉽기 때문이다.
상기 급속동결은 -50℃ ~ -100℃에서 냉동시키는 것이 바람직하고 -50℃ ~ -70℃에서 냉동시키는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 진공포장된 비빔밥을 -70℃로 고정된 냉동기에 24시간 동안 저장하여 내부 온도가 -70℃가 되도록 한 후 드라이아이스(Dry ice)에서 저온을 유지시킨 후 방사선을 조사하는 것이 가장 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 제조방법에 있어서, 단계 4)의 방사선은 고에너지의 감마선, X-선 또는 전자선을 이용하는 것이 바람직하고, 감마선을 이용하는 것이 더욱 바람직하나 이 에 한정되지 않는다. 식품의 방사선 조사에 사용되는 방사선원으로는 특정 종류의 방사선원인, Co-60 또는 Ce-137의 방사성핵종, 5백만 전자 볼트(5MeV) 이하의 에너지를 가진 엑스선발생장치, 또는 10MeV이하의 에너지를 가진 전자선 장치를 이용할 수 있으며, Co-60를 방사선원을 사용하는 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 방사선의 조사선량은 10 kGy ~ 30 kGy인 것이 바람직하고 15 kGy ~ 20 kGy인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 조사선량이 10 kGy 미만이면, 완전 멸균효과가 나타나지 않으며, 30 kGy를 초과하면 관능적 품질이 매우 저하되는 문제가 생길 수 있다.
완전멸균을 위해 고선량의 감마선 조사시 관능적 품질저하가 발생하는데, 이는 방사선 조사에 의한 이온화 에너지가 비빔밥의 전분, 단백질, 지방 등에 영향을 미치고, 이취 등이 발생된다. 물의 이온화는 물의 물리적 성상에 의해 크게 영향을 받는데 일반적으로 냉동은 물 분자의 활동을 억제하고 물의 이온화 경향을 최소화한다. 또한, 냉동 온도에 따른 물의 동결 특성도 차이가 있다.
본 발명자들은 방사선 처리가 비빔밥의 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해, 진공포장 및 급속냉동한 비빔밥에 다양한 조사선량의 감마선 조사를 처리한 후 미생물 생육을 측정하였다. 그 결과, 10 kGy 감마선 조사구부터 미생물 생육이 크게 감소하였으며, 20 kGy 이상의 감마선 조사구에서는 비빔밥에 있는 미생물이 완전 사멸되어 가속저장 중에도 생육이 관찰되지 않았다. 즉, 20 kGy 이상 선량에서 미생물들이 완전 멸균되는 것으로 나타나 러시아의 우주 식품 인증기관인 러시아 우주항공청 산하 IBMP가 제시하는 우주식품의 미생물 기준을 만족하는 것을 알 수 있었다(표 3 참조).
또한, 본 발명자들은 방사선 처리가 비빔밥의 관능적 품질에 미치는 영향을 알아보기 위해, 진공포장 및 급속냉동한 비빔밥에 다양한 조사선량의 감마선 조사를 처리한 후 관능적 품질을 평가하였다. 그 결과, 감마선 조사에 의해 조사선량 의존적으로 관능적 품질이 서서히 저하되었으나, 20 kGy 감마선 조사까지 관능적 품질이 중간 점수를 유지하였으며, 30 kGy 초과 감마선 조사에서 관능적 품질이 매우 크게 감소하였다.
따라서, 유리수가 모두 동결되는 -50 ~ -70 ℃에서 15 kGy ~ 20 kGy로 방사선 조사된 비빔밥의 품질이 가장 우수한 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥을 제공한다.
본 발명에 따라 제조한 비빔밥은 쌀밥의 병용처리, 고추장 양념의 가열처리, 진공포장, 급속동결 및 방사선 조사를 적용함으로써 물만 부어 즉석섭취가 가능하도록 원-팩(one-pack) 및 건조형태로 제조하고, 낮은 온도에서 빠른시간내에 복원이 가능하며, 방사선 기술을 이용한 포장 후 멸균으로 2차 오염을 방지하고 제품의 품질에 미치는 영향을 최소화하여 우주식품으로써 갖추어야할 미생물학적 조건을 충족시킴으로써 우주환경과 같은 극한 환경에서도 장기간 저장이 가능하고 미생물학적으로 안전하며, 간편하게 섭취할 수 있다(도 1 참조).
본 발명자들은 상기 방법에 따라 제조된 비빔밥이 완전무균 상태로 건조 전 상태의 비빔밥과는 관능적 품질의 차이는 있으나 건조 후 감마선 조사 비처리구와 처리구는 관능적 차이가 거의 없었으며, 비빔밥 제조 직후 장기간 가속저장한 후에도 어떠한 미생물 생육이 관찰되지 않았으며, 가속저장 중 관능적 품질 평가에서도 건조 비빔밥과 큰 차이를 유발하지 않았음을 확인하였다..
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 우주 비빔밥의 제조
<1-1> 비빔밥의 제조
본 발명자들은 평균 수분함량이 14 중량%인 원료 쌀(단풍미인 쌀, Jeongeup City, KOREA) 500 g을 가볍게 3회 수세한 후, 0.4% 베이킹파우더(baking powder)를 첨가한 증류수 750 mL을 가하여 실온에서 45분 동안 수침시킨 후 진공밥솥(NJ-HE700WE, Novita, SEOUL, KOREA)을 이용하여 취반하였다.
고추장 양념은 전주시 고궁에서 제조된 고추장 양념을 구입하였고, LDPE 라미네이트 필름 포장지(MULTIVAC, Wolfertxchwenden, JERMANY)로 겉면이 알루미늄박 코팅 처리가 되어 있어 햇빛 투과를 차단할 수 있는 포장지에 상기 고추장 양념 100 g을 넣은 후, 가열처리를 실시하였다. 상기 가열처리는 100 g씩 포장한 고추장 양념을 95℃에서 100℃의 끓는 물에 넣고 30분간 방치하였다. 가열처리된 고추장 양념은 상기 제조된 쌀밥과 비빔밥용 부재료를 혼합하여 비빔밥을 제조하였다.
<1-2> 동결건조
상기 실시예 <1-1>에 의해 제조된 비빔밥을 -20℃로 보정된 냉동고에 넣고 약 10시간 동안 동결시킨 후 동결건조기(FD-5505P, Ilshinlab Co., Seoul, Korea)를 이용하여 건조하였다.
<1-3> 진공포장.
상기 실시예 <1-2>에 의해 건조된 비빔밥을 폴리에틸렌 라미네이트 필름 포장지(MULTIVAC, Wolfertxchwenden, JERMANY)로 진공포장하였다.
<1-4> 급속냉동
상기 실시예 <1-3>에서 진공 포장한 비빔밥을 -70℃로 온도가 보정된 냉동고에 넣고 약 24시간 동안 동결하였다.
<1-5> 방사선 조사
상기 실시예 <1-4>에서 제조된 냉동된 비빔밥을 두께 5 cm, 내부간격 10 cm의 스티로폼 박스에 넣어 테이핑(taping)한 다음, 한국원자력연구원 정읍 방사선과 학연구소의 감마선 조사시설(선원 30만 Ci, Co-60)을 이용하여 실온(12 ± 1℃)에서 분당 125 Gy의 선량율로 방사선 조사하였다. 비빔밥의 감마선 조사선량은 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 및 35 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 하였으며, 흡수선량 확인은 세릭-세로스 선량계(ceric-cerous dosimeter)를 사용하였고, 총 흡수선량의 오차는 ± 0.1 kGy였다.
<실험예 1> 쌀밥의 복원성 향성 평가
본 발명자들은 본 발명에 따른 쌀밥의 복원성 향상 효과를 알아보기 위해, 상기 <실시예 1>의 제조방법에 있어서 일반 전기밥솥 취사(45분 수침, -70℃ 동결건조)(무처리군), 전기밥솥 취사(0.4% 베이킹파우더, 45분 수침, -20℃ 동결 후 건조)(처리군 1) 및 진공밥솥 취사(0.4% 베이킹파우더, 45분 수침, -20℃ 동결 후 건조)(처리군 2)으로 분류하여 평가시료로 사용하였고, 상기 시료들의 복원율을 각각 측정한 후 비교하였다.
구체적으로, 복원율 측정은 70℃의 항온수조(Model SX-10R, Taitec, JAPAN) 내에 시료 5 g을 넣고 30분 동안 복원시키면서 5분 간격으로 쌀알을 꺼내어 여과지 위에 조직이 상하지 않도록 굴리면서 표면수를 제거한 후 제거된 밥의 무게를 측정하여 하기 [수학식 1]과 같이 복원전 시료의 중량에 대한 복원 후 흡수한 수분량의 백분율을 복원율로 나타내었다.
그 결과, 도 3에서 보는 바와 같이 팽창제 처리군 1 및 2는 복원시간 5분 ~ 20분 사이에 복원율이 급격하게 증가하였고, 특히 10분 ~ 15분에 복원율이 가장 향상되어 15분내에 80% 이상이 복원되었다. 팽창제 무처리군는 복원시간 15분 이후에 복원율이 증가하여 20분이 지나서야 80% 정도 복원되었다. 따라서, 팽창제 처리군 1 및 2는 팽창제 무처리군에 비해 빠른시간내에 복원이 되어 복원성이 개선된 것을 알 수 있었다(도 3 참조).
또한, 시료의 절단면을 약 0.3×0.3 cm 크기로 잘래낸 후 탄소코팅기(Carbon Coater)(108-CA, Jeol Co., Tokyo, JAPAN)를 사용하여 골드(gold) 코팅 한 후, 시료의 조직의 현미경적 구조는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, JSM-6335F, Jeol Co., Tokyo, JAPAN)을 이용하여 10 kv의 가속 전압으로 100배로 확대하여 관찰하였다.
그 결과, 도 4에서 보는 바와 같이 팽창제 무처리군의 경우 쌀조직의 기공의 숫자는 팽창제 처리군 1 및 2에 비해 많았으나, 기공의 크기에 있어서는 현저하게 작은 것으로 나타났다. 또한, 팽창제 처리군 1 및 2를 비교해 볼 때 취사시 쌀조직 내의 팽창제인 베이킹파우더가 가열시 기공의 크기를 물리적으로 넓혀주는 것으 로 나타났다. 또한, -20℃의 동결 후 건조는 빙결점 형성이 커져 -70℃ 급속동결 보다 조직 내 기공의 크기가 커지는 것으로 확인되었다. 쌀밥의 복원성에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 쌀 조직의 기공(air cell) 크기에 달려있으므로 팽창제 처리군 1 및 2는 팽창제 무처리군에 비해 복원성이 개선된 것을 알 수 있다(도 4 참조).
<실험예 2> 고추장 양념의 가열처리 후 미생물 생육 및 관능적 품질 평가
본 발명자들은 고추장 양념의 가열처리가 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향을 확인하기 위해, 포장된 고추장 양념을 항온수조에 넣고 95℃ ~ 100℃에서 10분, 20분 및 30분간 가열처리한 후, 가열처리하지 않은 고추장 양념과 함께 미생물 생육 측정 및 관능적 품질 평가를 수행한 다음 비교하였다.
구체적으로, 미생물 생육 측정은 고추장 양념 시료 10 g을 시료균질용 멸균 봉투에 넣고 미리 멸균시켜 준비한 펩톤수(0.9% peptone) 90 mL을 넣은 후 미생물 분석용 시료균질기(Stomacher)에서 3분간 균질하였다. 시료 균질액을 10분간 정치한 다음 상등액 1 mL을 취하여 10배 희석법을 실시하여 희석시킨 다음, 미리 멸균하여 준비한 플레이트 카운트 한천배지(plate count agar)에 각각의 희석액 1 mL을 넣어 잘 도말한 다음 35 항온배양기에서 48시간 배양한 다음 미생물 군락수를 계수하였다. 미생물이 발견되지 않은 배지는 같은 배양조건에서 24시간 더 배양하여 미생물 생육을 관찰하였다.
상기의 모든 실험은 5회 반복하였으며, 일원 배치 분산분석(One-way Analysis of Variance; ANOVA)을 통계분석시스템(SAS Version 5 edition)을 사용하여 실시하였다. 던칸(Duncan)의 다중 검정법을 이용하여 평균값의 유의성을 5% 이내의 한계로 조사하였으며, 평균값과 표준오차를 나타내었다.
관능적 품질 평가는 관능검사를 위한 패널(panel)로서 미리 훈련된 10인을 대상으로 하였으며, 나이 및 성별 등을 기록하고 각 시료는 물컵, 시료를 뱉는 컵, 정수기에서 받은 물을 시료 사이에 제공하였으며, 검사중의 영향을 최소화하기 위해 총 기간(total session)은 10 ~ 12분으로 정하였다. 7점 평가법을 사용하여 전체적인 기호도를 평가하였다.
| 구분 | 가열온도 및 가열시간 | 미생물수 (CFU/g) |
종합적 기호도 |
| 무처리군 | - | 7.1 × 106 | 7.0 |
| 가열처리군 (95 ~ 100℃) |
10분 | 5.7 × 104 | 6.7 |
| 20분 | 5.5 × 104 | 6.8 | |
| 30분 | 1.1 × 103 | 6.7 |
그 결과, 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 고추장 양념을 가열처리한 시간이 증가함에 따라 감균 효과가 있는 것으로 나타났으며 관능적 품질은 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 95 ~ 100℃로 20분간 가열처리의 경우 무처리군에 비해 2 log CFU/g 감소시키는 것으로 나타났으나, 30분까지 가열을 충분하게 할 경우 3 log CFU/g 수준으로 고추장 양념에 오염된 초기 미생물을 살균할 수 있는 것으로 확인되었다(표 2).
<실험예 3> 우주 비빔밥의 감마선 조사에 따른 미생물 평가
본 발명자들은 상기 실시예 <1-1>에서 준비한 쌀밥과 고추장 양념을 이용하여 비빔밥을 제조한 후 -20℃로 동결건조한 후 감마선 조사 처리를 실시하였다. 감마선 조사시 품질변화를 최소화하기 위해 진공 포장한 후 금속냉동(-70℃)하여 방사선 조사를 실시하였다. 감마선을 처리한 직후 가속저장조건(50℃에서 2시간 저장 후 35℃에서 저장)에서 비빔밥의 미생물 생육을 측정하였다.
구체적으로, 미생물 생육 측정은 비빔밥 시료 10 g을 시료균질용 멸균 봉투에 넣고 미리 멸균시켜 준비한 펩톤수(0.9% peptone) 90 mL을 넣은 후 미생물 분석용 시료균질기(Stomacher)에서 3분간 균질하였다. 시료 균질액을 10분간 정치한 다음 상등액 1 mL을 취하여 10배 희석법을 실시하여 희석시킨 다음, 미리 멸균하여 준비한 플레이트 카운트 한천배지(plate count agar)에 각각의 희석액 1 mL을 넣어 잘 도말한 다음 35℃ 항온배양기에서 48시간 배양한 다음 미생물 군락수를 계수하였다. 미생물이 발견되지 않은 배지는 같은 배양조건에서 24시간 더 배양하여 미생물 생육을 관찰하였다.
상기의 모든 실험은 5회 반복하였으며, 일원 배치 분산분석(One-way Analysis of Variance; ANOVA)을 통계분석시스템(SAS Version 5 edition)을 사용하여 실시하였다. 던칸(Duncan)의 다중 검정법을 이용하여 평균값의 유의성을 5% 이내의 한계로 조사하였으며, 평균값과 표준오차를 나타내었다.
| 구 분 | 조사선량 (kGy) |
저장기간 (주) | ||||
| 제조 직후 | 1 | 2 | 3 | 4 | ||
| 무처리군 | - | 1.1 × 106 | 3.2 × 106 | 2.4 × 107 | 5.2 × 107 | 8.7 × 107 |
| 처리군 1 | - | 5.2 × 104 | 9.2 × 104 | 3.4 × 105 | 3.7 × 105 | 5.8 × 105 |
| 처리군 2 | 5 | 3.6 × 103 | 1.7 × 103 | 3.8 × 104 | 5.8 × 105 | 4.9 × 104 |
| 10 | 3.0 × 102 | 7.0 × 102 | 3.9 × 103 | 7.1 × 103 | 3.7 × 103 | |
| 15 | ND1) | ND | 4.0 × 102 | 5.0 × 102 | 1.3 × 103 | |
| 20 | ND | ND | ND | ND | ND | |
| 25 | ND | ND | ND | ND | ND | |
| 30 | ND | ND | ND | ND | ND | |
| 35 | ND | ND | ND | ND | ND | |
1)ND, 미생물 생육이 검출되지 않은 시료;
무처리군: 비가열 고추장양념 및 비조사 시료;
처리군 1: 가열 고추장양념 및 비조사 시료; 및
처리군 2: 가열 고추장양념 및 조사 시료.
그 결과, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 무처리군은 고추장 양념에 오염된 미생물 수준인 106으로 일반적인 고추장에 오염된 미생물 수를 나타내었다. 방사선을 조사하지 않고 가열 처리만 실시한 처리군 1의 경우 미생물 감균효과를 얻을 수 있었으나 완전사멸은 불가능하였다. 방사선을 조사한 처리군 2의 경우 상당한 감균 효과를 나타내었으며, 특히 15 kGy 이상의 선량에서는 초기 미생물 생육이 관찰되지 않았다. 저장중 무처리군은 건조식품의 특성에 따라 미생물의 큰 증가는 없었지만 서서히 증가하는 경향을 보였다. 가열 처리군 역시 미생물 생육이 약간 증가하는 것으로 나타났다. 10 kGy 감마선 조사된 시험구에서는 미생물 생육이 관찰되었지만, 저장 중 미생물 생육은 크게 증가하지 않았다. 15 kGy 감마선 조사구에서는 저장 이주일째 미생물 생육이 관찰되었으며, 저장 중 서서히 증가하는 것으로 나타났다. 이는 진공포장의 혐기적 조건에서 미생물 생육이 제한되었을 것으로 판단하였다. 반면, 20 kGy 이상의 감마선 조사구에서는 비빔밥에 있는 미생물이 완전 사멸되어 가속저장 중에도 생육이 관찰되지 않았다. 즉, 20 kGy 이상 선량에서 미생물들이 완전 멸균되는 것으로 나타나 러시아의 우주식품 인증기관인 러시아 우주항공청 산하 IBMP가 제시하는 우주식품의 미생물 기준을 만족하는 것을 확인하였다(표 3).
따라서, 진공 포장, 가열처리(고추장 양념), 급속냉동 및 방사선 조사를 병용처리함으로써 비빔밥에 있는 미생물을 완전하게 제거하여 우주환경에서도 장기간 건조 비빔밥을 저장할 수 있음을 알 수 있었다..
<실험예 4> 우주 비빔밥의 관능적 품질평가
본 발명자들은 상기 <실시예 1>과 같이 진공포장, 가열처리(고추장 양념) 및 급속냉동의 과정을 거친 비빔밥을 통해, 방사선 조사가 가속저장 중 비빔밥의 관능적 품질에 미치는 영향을 조사하였다.
구체적으로, 비빔밥을 제조한 직후(0일) 및 가속저장 4주째에 관능적 품질 평가를 실시하였다. 관능검사에 사용된 비빔밥 시료는 20분간 복원시킨 시료를 사용하였다. 관능검사를 위한 패널은 미리 훈련된 10인을 대상으로 하였으며, 나이 및 성별 등을 기록하고 각 시료는 물컵, 시료를 뱉는 컵, 정수기에서 받은 물을 시료 사이에 제공하였으며, 검사중의 영향을 최소화하기 위해 총 기간(total session)은 10 ~ 12분으로 정하였다. 이때의 평가항목으로는 색택, 조직감, 맛, 향, 불쾌취(방사선 조사취) 및 전체적인 기호도를 7점 평가법을 사용하여 평가하였다.
| 구 분 | 조사선량 (kGy) |
평가항목 | |||||
| 색택 | 조직감 | 맛 | 향기 | 불쾌취 | 기호도 | ||
| 무처리군 | - | 6.8 | 6.7 | 7.0 | 6.8 | 1.0 | 6.8 |
| 처리군 1 | - | 6.7 | 6.8 | 6.9 | 6.7 | 1.0 | 6.8 |
| 처리군 2 | 5 | 6.4 | 6.3 | 6.6 | 6.0 | 1.2 | 6.4 |
| 10 | 5.7 | 5.9 | 5.4 | 5.3 | 1.7 | 5.8 | |
| 15 | 4.3 | 4.6 | 4.6 | 4.9 | 2.1 | 4.8 | |
| 20 | 4.3 | 4.4 | 4.3 | 4.3 | 2.6 | 4.5 | |
| 25 | 3.7 | 3.2 | 3.2 | 3.2 | 3.7 | 3.4 | |
| 30 | 2.1 | 2.2 | 2.0 | 2.1 | 4.8 | 2.1 | |
| 35 | 1.8 | 2.3 | 1.7 | 1.9 | 4.9 | 1.5 | |
무처리군: 비가열 고추장양념 및 비조사 시료;
처리군 1: 가열 고추장양념 및 비조사 시료; 및
처리군 2: 가열 고추장양념 및 조사 시료.
| 구 분 | 조사선량 (kGy) |
평가항목 | |||||
| 색택 | 조직감 | 맛 | 향기 | 불쾌취 | 기호도 | ||
| 무처리군 | - | 4.7 | 4.5 | 4.7 | 4.3 | 2.4 | 4.5 |
| 처리군 1 | - | 5.0 | 5.1 | 5.4 | 4.8 | 2.3 | 4.9 |
| 처리군 2 | 5 | 4.5 | 5.3 | 4.6 | 4.0 | 2.2 | 4.7 |
| 10 | 4.7 | 5.9 | 4.4 | 4.1 | 2.4 | 4.8 | |
| 15 | 4.5 | 4.7 | 4.7 | 4.2 | 2.5 | 4.6 | |
| 20 | 4.4 | 4.3 | 4.1 | 4.1 | 2.8 | 4.2 | |
| 25 | 3.3 | 3.0 | 3.4 | 3.7 | 3.8 | 3.6 | |
| 30 | 2.0 | 1.9 | 2.1 | 2.7 | 4.9 | 2.6 | |
| 35 | 1.0 | 2.1 | 1.8 | 1.5 | 5.8 | 2.8 | |
무처리군: 비가열 고추장양념 및 비조사 시료;
처리군 1: 가열 고추장양념 및 비조사 시료; 및
처리군 2: 가열 고추장양념 및 조사 시료.
그 결과, 상기 표 4에 나타낸 바와 같이 우주 비빔밥 제조 직후의 관능적 품질은 감마선 조사선량에 의존적으로 관능적 품질이 약간 감소는 것으로 나타났다. 20 kGy 이하의 감마선 조사시 전체적인 기호도가 중간(4점) 이상으로 나타나 앞서 예비실험결과를 통해 기술한 바와 같이 감마선 조사시에 진공포장 및 급속냉동조건의 병용처리는 감마선 조사에 의한 관능적 품질저하를 상당히 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 또한, 상기 표 5에 나타낸 바와 같이 우주 비빔밥을 4주일 동안 가속저장한 후 관능적 품질은 무처리군 및 처리군 1 및 2 모두 관능적 품질이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 이는 비빔밥에 함유한 지방 등이 산화하여 품질에 영향을 미치는 것으로 판단하였다. 또한, 저장 동안 지속적으로 관능적 품질이 저하되는 것으로 확인되었으나 무처리군의 경우가 관능적 품질이 상당히 감소한 것으로 나타났다. 그러나 처리군 2의 경우 감마선 조사에 의한 미생물의 생육저하로 인해 20 kGy 이상의 감마선 조사 처리시 우주비빔밥 제조직후의 관능적 품질을 유지하는 것으로 확인되었다. 이는 감마선 조사에 의해 미생물이 사멸되어 더 이상 품질에 영향을 미치지 못했기 때문으로 사료된다(표 4 및 표 5).
따라서, 15 ~ 20 kGy 수준의 병용처리 감마선 조사 처리군의 경우가 우주비빔밥의 관능적 품질을 유지시키면서 미생물을 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 방사선기술을 기반으로 한 첨단 우주식품 제조공정은 방사선 조사에 의해 발생할 수 있는 관능적 품질 저하를 방지하면서 우주조건과 같은 극한환경에서 장기적으로 안전하게 저장할 수 있는 우주 비빔밥 제조기술로 이용될 수 있다. 상기 기술을 바탕으로 비빔밥과 유사한 특성을 지닌 밥류의 장기안전 저장 제조 기술에도 이용될 수 있으므로, 우주식품 분야 뿐만 아니라 군용 전투식량, 스포츠식품 및 무균환자식 등 특수식품개발 분야의 기술 개발에 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 우주 비빔밥 제품을 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 우주 비빔밥 제조공정을 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 복원성 향상을 위한 쌀밥의 병용처리 취사 및 일반취사(무처리군) 후 복원율을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다:
무처리군: 전기밥솥 취사(45분 수침, -70℃ 동결건조);
처리군 1: 전기밥솥 취사(0.4% 베이킹파우더, 45분 수침, -20℃ 동결 후 건조); 및
처리군 2: 진공밥솥 취사(0.4% 베이킹파우더, 45분 수침, -20℃ 동결 후 건조).
도 4는 본 발명의 복원성 향상을 위한 쌀밥의 병용처리 취사 및 일반취사(무처리군) 후 취사된 밥을 절단 및 코팅한 다음 주사전자현미경으로 관찰한 결과를 나타낸 그림이다:
무처리군: 전기밥솥 취사(45분 수침, -70℃ 동결건조);
처리군 1: 전기밥솥 취사(0.4% 베이킹파우더, 45분 수침, -20℃ 동결 후 건조); 및
처리군 2: 진공밥솥 취사(0.4% 베이킹파우더, 45분 수침, -20℃ 동결 후 건조).
Claims (16)
1) 쌀을 팽창제가 첨가된 물에 수침한 후 취반하여 쌀밥을 제조하는 단계;
2) 고추장 양념을 가열처리하는 단계;
3) 상기 단계 1)의 쌀밥과 단계 2)의 고추장 양념을 혼합하여 비빔밥을 제조하는 단계;
4) 상기 단계 3)의 비빔밥을 동결건조하는 단계; 및
5) 상기 단계 4)의 건조된 비빔밥을 포장 및 급속냉동한 후 방사선을 조사하는 단계를 포함하는, 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 쌀은 수분함량이 10 ~ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 수침은 45분 ~ 2시간 동안 수침시키는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 팽창제는 탄산수소나트륨, 중탄산암모늄 및 베 이킹파우더로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 3항에 있어서, 상기 팽창제는 0.2 ~ 0.6 중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 2)의 가열처리는 80 ~ 100℃에서 20분 ~ 2시간 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 4)의 동결건조는 -15 ~ -30℃에서 5 ~ 15시간 동안 동결건조시키는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 5)의 포장은 함기포장, 진공포장 및 질소가스 치환포장으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 8항에 있어서, 상기 포장은 진공포장 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 8항에 있어서, 상기 포장은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 알루미늄라미네이트-저밀도폴리에틸렌(Aluminium-laminated low density polyethylene, Al-LDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐이덴클로라이드(Polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리에틸렌터프탈레이트(Polyethylene terphthalate, PET), 폴리카르보네이트(Polycarbonates, PC) 및 나일론(Nylon)으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 재질을 사용하는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 5)의 급속동결은 -50℃ ~ -100℃에서 냉동시키는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 5)의 방사선은 감마선, 전자선(베타선) 및 엑스선으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 12항에 있어서, 상기 방사선은 감마선인 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 4)의 방사선은 10 내지 30 kGy 범위의 조사선량으로 조사되는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 14항에 있어서, 상기 방사선은 15 내지 20 kGy 범위의 조사선량으로 조사되는 것을 특징으로 하는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥의 제조방법.
제 1항의 제조방법에 의해 제조되는 우주환경에서도 취식이 가능한 비빔밥.
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