KR20060017659A - 일산화질소를 이용한 아질산염 무첨가 육색고정 기술. - Google Patents

Abstract

본 발명은 다음의 방법에 의하여 육가공품의 생산 공정에 있어서 육색 고정에 필요한 물질인 NaNO2(이하 아질산염)을 첨가하지 않고, 육색 고정 반응을 위한 원 물질인 일산화질소(이하 nitric monoxide)를 직접 이용하여 아질산염의 특징적인 육색 고정 작용과 같은 효과를 낼 수 있는 방법에 관한 것이다.

식육의 육색소인 myoglobin 단백질 내의 heme cell에 대한 육색 고정 과정은 현재 육가공 산업에서 주로 아질산염을 첨가함으로서 이루어지고 있다.

그러나 중요한 것은 육색 고정에 직접 필요한 물질은 아질산염이 미생물이나 낮은 산성의 환경에서 변화하는 과정을 거처, 발생되는 Nitirc monoxide에 의하여 육색이 고정되는 것이다. 이러한 것은 heme cell의 포피린 구조체의 6번재 연결 고리에 어떠한 기체가 반응되었는 가하는 중요한 부분이며, 이 6번째 고리에 nitric monoxide가 결합하며, myoglobin 단백질은 nitric oxide myoglobin이된다. 육가공 품은 이러한 nitric oxide myoglobin을 가열하여 육색을 고정하는 원리로 제품의 색상을 "발색" 시켜서 사용하는 것이다

또한 nitric monoxide는 물에 잘 녹지 않아 잔류량을 쉽게 제거할 수 있으며, 안정적인 기체로서 장기 보관이 가능하기 때문이다.

이러한 원리를 활용하여, 육제품의 육색 고정을 아질산염을 사용하지 않고, nitic monoxide를 직접 활용함으로서, 아질산염의 잔류량이 전혀 없거나, 획기적으로 줄일 수 있는 육제품 제조 공정에 활용할 수 있는 특징이 있다.

아질산염, nitrite, 일산화질소, niricmonoxide, 발색, 육색고정, 육가공, 육가공품.

Description

일산화질소를 이용한 아질산염 무첨가 육색고정 기술.{ A Study on Method of Color Development Using Nitic Monoxide to Meat Products. }

대표도는 nitric monoxide를 처리함으로서 myoglobin 단백질의 hamcell의 변화에 대해서 설명하고자 도식화 한 것이며, 대표도의 우측 상단의 3가지 공정에 의한 처리과정을 요약한 절차 도면이다.

여기서 나타내는 3가지 공정에 대한 설명은, 제1공정인 식육을 공기와 차단하는 공정, 제2공정인 식육에 주입하기 위한 nitric monoxide 제조 공정, 제 3공정인 식육에 nitric monoxide를 주입하여 노출시키는 과정을 성명한다.

도 1은 기존의 아질산염의 첨가에 의하여 myoglobin 단백질의 변화에 대하여 설명하기 위한 절차 도면이다.

기존의 아질산염을 첨가하면 도 1과 같은 산화, 환원 공정에 의하여 결국 대표도에서와 같이 nitrosyl hemocrome을 형성하는 과정에 이르게 된다. 아질산염을 첨가하지 않고, nitric monoxide를 첨가함으로서 같은 결과물을 얻을 수 있다는 것을 대표도와 비교하여 설명하기 위한 것이다.

도 2는 nitric monoxide를 제조하기 위하여 공기를 제거하고, 반응을 유도하기 위한 반응조에 대한 기본적인 형태 도면이다.

대표도의 반응 3단계에서 2번째의 단계인 nitric monoxide제조를 위한 반응 조의 형태로서, 1회용 또는 반영구적인 용기에 반응gas의 제조를 위한 물질 아질산염과 아스코르브산을 밀봉, 진공상태로 하고, 이에 증류수를 첨가할 수 있는 투입노즐, 반응 후 생성되는 반응gas의 방출을 위한 배출 노즐이 있는 형태의 용기와 배출되는 gas를 수집할 수 있는 공조장치인 컨프레셔, gas를 다소 높은 기압 이상으로 포집할 수 있는 수집조를 기본적인 구성으로 하며, 재질을 부식 방지를 위하여 스테인레스 재질로 함을 설명하기 위한 형태도면이다.

본 발명은 최근 문제가 되고 있는 아질산염을 첨가하지 않고 육가공품의 제조에 필요한 육색 고정을 할 수 있는 방법을 개발하여 육가공품 생산 기술을 혁신할 목적이다.

육가공분야의 육제품 생산공정에서 햄, 소시지의 제조에 있어서 필수적인 육색을 고정하기 위한 아질산염을 사용하지 않고, nitric monoxide를 이용하여 육색을 고정하기 위한 기술에 관한 것으로, 기존의 아질산염에 의한 육색고정 과정은 하기에 명시한 도 1의 과정에 의하여 육색의 고정이 이루어지게 된다.

또한 아질산염은 식약청에서 국내 기준에 대하여 식품첨가제로서 잔유량 70ppm 수준이하로 고시하고 있으며, 이를 위하여 일반적으로 육가공품을 제조함에 있어서, 이론적으로 아질산염의 첨가량을 150ppm 수준으로 하여 제품의 가공단계에 서 80ppm이상의 아질산염을 소거시키고 이로 인하여 잔유량을 70ppm 미만으로 하게 된다.

이에 아질산염 소거작용에 대한 육가공 식품 관련 업계에서의 연구가 활발히 진행되어지고 있으며, 아질산염을 첨가한 식품에 특정 물질을 첨가하여 이들에 의한 아질산염 소거작용을 활용하여 아질산염의 잔유량을 낮춰 나가는 방향으로 연구 되어지고 있다.

그러나 아질산염을 첨가한 후 그 잔유량이 일부 소거된다 하더라도 아질산염의 첨가사실은 제품에 명시해야 하며, 아질산염은 육가공분야에서 발색제로 표기하고 있으며, 또 다른 기능인 보존기능으로 인하여 보존제로도 통용되고 있는 실정이다.

그러나 육제품의 색을 내기 위하여 천연, 또는 합성의 색소를 첨가하고 , 다른 천연보존제를 첨가하더라도 아질산염에 의한 육색의 고정기능에 대한 기능에 대한 대안이 없기 때문에 아질산염을 계속 육제품에 첨가하고 있다.

그러나 육색 고정에서 중요한 것은 육제품의 제조과정 중에 첨가된 아질산염이 온도의 상승과 아스코르브산, 수분에 의하여 nitric monoxide로 반응하여 육색 고정작용에 이용이 된다는 것이며, 또 다른 기능인 아질산염에 의한 보존제로서의 기능은 잔류되는 20 ppm 정도의 잔류 아질산염이 클로스트리디움 보틀리누스균의 아포형성을 방해하는 것으로 알려져 있다.

이러한 아질산염은 그 특유의 기능에 의한 장점이 있으나, 과도한 아질산염의 잔류량은 식품으로 인체 내에 섭취 후 과량이 축적 됨으로서, 발암물질인 니트 로소 아민을 형성하거나, 소아와, 태아의 methemoglobin 증을 유발할 수 있는 것으로 알려져 있다.

따라서 현재의 육가공 분야에서 육색 고정을 위하여 사용되는 아질산염을 사용하지 않고, 대체 육색 고정 기술인, "nitic monoxide 처리법"을 개발함으로써, 이를 이용하여 제품에 첨가하는 아질산염의 잔유량을 획기적으로 줄여 첨가는 방법, 전혀 첨가하지 않고, 생산할 수 있는 안전한 방법을 고안함으로써, 소비자의 소비욕구에 부합할 수 있는 제품생산기술에 적용하고, 햄, 소시지류를 포함한 안전한 육제품 개발에 대한 방법을 제공하는 다음과 같은 기술적 과제를 해결하고자 한다.

이를 위하여 nitric monoxide를 이용한 육색 고정 절차와 nitric monoxide를 아질산염의 농도에 대비하여, 첨가량을 조절할 수 있는 기본 계산식, nitric monoxide를 포함한 gas를 제조하는 경제적인 방법을 제공하고, 이를 위한 반응조의 기본형태를 제공하는 특징이 있다.

상기의 목적에 의하여 식육을 nitric monoxide에 인위적으로 반응시켜 육색 고정을 하는 방법과 절차, nitric monoxide 첨가하기 위한 농도계산방법, 고가의 nitric monoxide를 경제적으로 제조하는 방법과 절차를 제공한다.

(1) 일산화질소 ( Nitric monoxide )를 이용한 육색 고정 절차

1) 원료가 되는 식육을 진공포장해서 산소와 차단해야 한다.

식육 내에는 육색소인 myoglobin이 다양한 형태( myoglobin, oxymyoglbin, metmyoglbin )로 존재하며, 가축의 종, 품종에 따라서 그 존재량도 차이를 가지고 있다. 이러한 육색소인 myoglbin은 진공포장을 하거나, 육가공 기기의 진공장치에 의하여 외부공기와 차단하면, 식육 자체 내에서 metmyoglobin의 함량이 증가한다.

2) 이러한 metmyoglobin은 다시 환원형의 myoglobin으로 환원시켜야 한다.

환원형의 myoglobin이란 육색소 내의 ham 색소체의 Fe (철)이온이 3가의 이온상태에서 2가의 이온상태로 변화하는 것을 말하며, 진공포장한 시간이 다소 짧거나 도축 직후의 신선한 식육의 경우 환원형의 myoglbin상태를 유지하고 있기 때문에 환원 절차는 필요치 않다.

이때 환원형의 myoglobin을 만들기 위하여 식용의 아스코르브산이나 각 종의 항산화 물질을 사용할 수 있으나, 보편적으로 육가공에서는 아스코르브산을 사용하여 환원형의 myoglobin을 형성한다.

3) 이렇게 환원형의 myoglbin의 상태가 된 식육을 nitic monoxide에 노출시킨다.

이 과정은 산소의 공급을 확실하게 차단하여, nitic monoxide가 충분히 존재하는 환경을 유지해야 한다.

무색의 nitric monoxide는 공기 중에 노출이 되면, 즉시 갈색의 nitric dioxide를 형성하기 때문이다.

또한 이러한 nitric dioxide는 식육의 색을 황색으로 변화시킨다.

기체의 확산속도는 액체보다 빠르기 때문에 식육 내의 myoglobin은 신속하게 식육의 내부까지 도달된다. 이 과정을 원활하게 하기 위하여 주사기형태의 바늘 등을 활용하여 식육의 중심부까지 nitric monoxide 기체를 침투시켜 반응시간을 단축할 수 있다.

4) 위의 육색 고정 과정으로 식육의 myoglobin은 nitric oxide myoglobin이 되며, 이 과정에서 사용된 nitric monoxide는 진공펌프를 활용하여 다시 수거하여 재사용할 수 있다.

이 과정으로 식육은 진공의 상태가 해제되어도 식육의 육색 고정으로 계속적인 분홍색의 육색을 가지게 되며, 퇴색의 기간은 아주 길게 지속된다.

5) 이렇게 육색이 고정된 원료육을 육가공 제품의 생산에 활용할 수 있다.

다만 지나치게 고압이 공기압을 유지하는 환경에서는 육색의 유지가 해제될 수도 있다.

(2) Nitric monoxide 를 아질산염 농도에 대비하여, 첨가량을 조절할 수 있는 계산식.

1) 아질산염의 분자량 ( NaNO2 ) 69, nitric monoxide ( NO )의 분자량은 30이다.

그러므로 1g의 아질산염에서는 0.4347 g의 nitric monoxide가 발생할 수 있다.

nitic monoxide Y g = 0.4347 × X g 의 아질산염

2) nitic monoxide 1 mol = 30 g 이므로, Y g의 nitric moxide의 mol 농도 = 0.4347 × X g의 아질산염 / 30 g 이며, 즉 0.0144 × X g의 아질산염의 식으로 X g이 첨가된 아질산염에서 발생하는 nitic monoxide의 mol 농도를 계산할 수 있다.

3) 이를 PV = NRT의 이상기체 방정식에 대입하여 X g의 아질산염을 첨가하여 발생

하는 Y g의 nitric monoxide의 량은 1기압 27℃으로 가정한 환경에서 다음의 간단한 식과 상수로 계산이 가능하다.

V = 0.3567 X

(V= nitric monoxide 부피, X = 첨가되는 아질산염량(g)( 단 1기압, 27℃의 경우))

4) 이 계산법은 필요 이상의 nitic monoxide를 사용하여, 소실되는 gas의 낭비를 막고 아질산염의 농도에 대비한 nitic monoxide의 이용에 필요한 계산식이다.

(3) nitric monoxied 를 포한함 gas 를 제조하는 경제적인 방법과 원리를 이용한 반응조의 기본형태

NaNO2의 화학식을 가진 아질산염은 매우 낮은 산성의 물질에 의하여 Na, ONOO로 이온화 된다. 특히 수용액의 상태에서 아스코르브산 또는 질산 등의 물질은 아질산염의 이러한 이온화를 돕고, 그 과정에서 nitric monoxide를 포한한 gas를 방출하게 된다. 이 과정은 기존의 육가공 제품의 생산에 있어서, 아질산염과 아스코르브산을 함께 육제품에 첨가함으로서 육색고정을 하는 방법과 같은 원리이다.

그러나 이 과정을 외부의 환경에서 수행함으로서 반응 gas인 nitic monoxide를 생성하고, 이를 외부에서 육제품의 생산공정에 공급함으로서 육색 고정을 하게 된다.

이를 위하여 nitic monoxide의 생산과 그 과정을 위해 필요한 환경은 다음과 같다.

1) 아스코르브산과 아질산염을 진공으로 밀봉한 상태로 만든다.

2) 두 물질의 반응을 돕기 위해 증류수가 공급될 수 있는 삽입관이 있어야한다.

3) 발생하는 gas가 외부에 노출 되지 않도록 밀봉해야하며, 반응조에서 수집공간으로 향하는 전용배출구가 있어야 한다.

4) 에어컨프레셔나 공조기구로 수집할 수 있는 장치와 수집할 수 있는 수집공간이 있어야 한다.

5) 수집된 nitric monoxide를 사용하기 위한 방출장치가 있어야 하며, 전체 반응조, 수집조, 수집공간, 급수장치 등의 설비는 부식방지를 위하여 스테인레스 재질을 사용하여야 한다.

본 발명의 방법은 아질산염을 첨가하지 않고, nitric monoxide를 이용하여, 아질산염과 유사한 효과로 육제품생산에 필요한 육색 고정 작용을 할 수 있으며, 아질산염의 첨가를 완전 배제할 수 있는 방법으로 활용할 수 있다. 또한 nitic monoxide의 첨가량을 이론적으로 계산함으로서 극히 소량의 nitric monoxide의 첨가로서 육제품의 생산에 활용할 수 있는 방법이 된다. Nitric monoxide는 국외에서 연구되어 보고된 바로는 다양한 미생물의 발육을 억제하고, 육질의 연도를 개선하 는 작용도 보고되고 있다.

본 발명인 nitic monoxide 첨가 육색 고정 방법에 의하여 다음과 같은 효과가 있다.

1) 육색소와 작용하여 독특한 염지 육색을 창조한다.

2) 지질에 작용하여 지방산화를 지연시킨다.

3) 독특한 염지육 풍미를 만든다

4) 완전히 아질산염을 배제한 육제품을 생산할 수 있다.

5) 일산화질소를 발생시키는 경제적인 제조 방법과 사용량 계산 방법으로 육제품 제조에 경제적으로 적용하여 사용할 수 있다.

6) 육가공품 생산에 있어서 추가적인 부담과 시설변경이 없이 활용할 수 있다.

Claims (3)

1. 일산화질소(nitic monoxide)를 이용한 육색고정 절차에 관한 방법

   기존의 아질산염을 첨가하여 육색을 고정하는 육제품 제조 공정에서 아질산염을 배제하고, nitric monoxide에 노출하는 공정을 적용하여 육색을 고정하는 절차에 관한 방법

   1) 진공포장, 진공기기를 이용한 외부 산소와 식육을 차단해야 하는 절차.

   2) 아질산염과 아스코르브산으로 nitric monoxide를 제조하는 절차

   3) 위의 두 절차 후 nitic monoxide에 식육을 노출 시켜 육색을 고정하는 절차

   위의 절차 및 nitric monoxide라는 물질을 사용하여 육색을 고정하는 방법
2. nitric monoxide를 아질산염 농도에 대비하여, 첨가량을 조절할 수 있는 계산식

   아질산염과 같은 육색 고정 작용을 위하여 nitric monoxide의 첨가량과 발생량을 계산하는 방법과 이 계산법의 적용범위.

   1) 아질산염의 농도에 따른 niric monoxid의 이론적 발생량의 계산에 이용

   2) Nirtic monoxide를 포함한 gas를 생산하기 위한 계산에 이용

   3) 이상기체 방정식을 이용한 1기압, 27℃ 상온에서의 nitric monoxide의 간단한 부피계산 방법인 Y= 0.3567 X

   (Y = nitric monoxide 발생부피량, X는 첨가되는 아질산염의 량)
3. Nitric monoxide를 포함한 gas를 제조하는 경제적인 방법과 원리를 이용한 반응조의 기본 형태

   청구항 1과 청구항 2의 방법을 실제 육가공 산업에 적용하기 위하여, nitic monoxide를 포함한 gas의 경제성이 있으며, 간편하게 제조할 수 있는 방법과 반응조의 기본 형태.

   1) 육가공에서 널리 사용되는 물질인 아질산염과 아스코르브산의 반응을 활용한 nitric monoxide를 포함한 gas를 만들어 내는 방법과 절차

   2) nitric monoxide를 포함한 gas를 제조하기 위한 기본적인 반응조의 형태와 구성(도 2).

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