KR20110007881A

KR20110007881A - 탈산소처리 및 저온살균법을 이용한 신규한 사과주스의 제조방법

Info

Publication number: KR20110007881A
Application number: KR1020090065551A
Authority: KR
Inventors: 김재화; 이종관; 정성자; 정용진
Original assignee: 영농조합법인 가람솔
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-01-25
Anticipated expiration: 2029-07-17
Also published as: KR101128927B1

Abstract

본 발명은 탈산소공법과 저온살균기법을 이용하여 사과가 본래 가지고 있는 펄프, 비타민 C, 향미를 최대한 보존시킬 수 있는 내츄럴한 100% 사과주스를 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

탈산소공법, 저온살균기법, pulp, 비타민 C, 향미, 사과주스

Description

탈산소처리 및 저온살균법을 이용한 신규한 사과주스의 제조방법{Novel apple juice and method for production thereof by reducing oxygen and pasteurizing}

본 발명은 사과자체가 가지는 pulp, 비타민 C 및 고유한 향미 보존을 극대화한 고품질의 신규한 사과주스에 관한 것이다.

국내 과즙 음료시장의 동향을 살펴보면 1970년대 탄산음료가 주종을 이루었으나 이후 소비자들의 다양한 기호를 충족시키기 위한 다양한 형태의 과실음료가 생산·판매되고 있다. 과실음료의 종류를 크게 나누어 보면 천연과즙음료, 과즙음료, 희석과즙음료 및 과립음료 등으로 나누어 볼 수 있다. 그 중에서도 국내산 과실을 주원료로 한 대표적인 100% 천연과즙 음료가 사과주스로 현재 대부분 혼탁주스 형태로 생산, 판매되고 있다.

그러나 소비자들의 기호도가 단순한 영양적인 측면이나 관능적인 측면을 넘어 보다 고품질의 천연 지향적으로 바뀌어 가고 있는 실정이므로 고품질의 천연에 가까운 사과주스의 개발이 요구되고 있다. 그러나 기존사과주스의 경우에는 대부분 이 고온에서 단시간 살균하는 상업적인 살균공정을 거치게 되며 이 과정에서 색깔이나 향미와 같은 관능적인 품질과 영양소의 파괴 등과 같은 영양적인 품질이 저하된다. 따라서 이러한 가열처리에 의한 품질 저하를 최소화하기 위하여 저온에서 살균하고 냉장온도에서 유통하는 냉장 유통 형 저온살균 주스가 개발되었다. 그러나 현재 국내에서 유통되고 있는 대부분의 저온살균 신선 과실주스의 경우 오렌지주스가 주종을 이루고 포도주스도 일부 시판되고 있으나 사과주스는 매우 미미한 실정이다.

국내산 과실로 제조되고 있는 대표적인 과실음료인 사과주스는 주스 및 농축품의 저장 중 이화학적, 관능적 및 미생물학적 변화에 관한 연구가 거의 보고되어 있지 않으며 사과주스의 무기질 함량 등 일부 성분에 관한 연구가 단편적으로 보고되어 있을 뿐이다. 다만 오렌지주스 경우에는 살균온도와 저장기간에 따른 품질변화, 캔과 병 포장 제품의 저장 중 중금속 및 비타민 C 함량 변화와 유통 시한 설정에 관한 연구 등이 일부 보고되고 있을 뿐이다. 특히 갈변에 의한 품질저하가 크게 문제시 되는 사과주스의 경우 저온살균 주스를 제조하기 위해서는 많은 연구가 있어야 하겠으나 현재 국내에서는 이에 대한 연구가 부족한 실정이다.

외국의 경우에는 시판 사과주스나 그 농축품의 특성 비교, 미생물 동정,등에 관한 연구보고 뿐만 아니라 사과주스 농축품의 품질과 관련이 큰 비효소적 갈변, 및 polyphenol oxidase에 의한 효소적 갈변에 의한 색깔변화 등에 관해 많이 보고되어 있다. 특히 사과주스와 그 농축품의 저장 중 갈변현상에는 당류와 유리아미노 산, polyphenol류 등의 함량 변화가 밀접한 관련을 가진 것으로 보고되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출한 것으로 natural하며 비타민 C와 향미보존을 극대화한 고품질의 100% 사과주스를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 미생물과 색깔 및 색깔변화에 영향을 미칠 수 있는 살균온도와 비타민 C 첨가량 등에 의한 이화학적 특성 변화를 조사하고, 이를 토대로 비타민 C 첨가 없이 갈변에 의한 품질저하를 방지하도록 사과착즙 직후에 탈산소처리를 하고, pulp를 적정량 함유시켜 상품적으로 natural함을 부각시키며, 우유제품에 적용되는 저온살균처리법으로 비타민 C 파괴를 최소화하므로써 사과주스 고유의 향을 최대한 보존시키므로써 달성하였다.

본 발명의 사과주스는 상품적으로 natural함을 부각시키므로써 고품질의 100% 사과주스를 제공하는 효과가 있고, 비타민 C 함량이 높으며, 풍미가 뛰어난 효과가 있다.

실험재료

신선 사과주스 착즙용 사과는 경북 의성 (주)가람솔에서 2008년 11월경에 수확하여 저온저장 중인 부사를 공급받아 갈변방지제로 식품첨가물용 비타민 C(Aldrich, L-Ascorbic acid 99%)를 사용하였으며 탈산소제로 CO₂를 처리하였다.

[실험예 1] 사과 착즙액 특성

저온저장 중인 사과를 분쇄기를 사용하여 분쇄,착즙 후 살균처리를 하기 전 사과 착즙액의 pH, 당도, 산도, 색도 및 알코올 가용성 색도(ASC), 비타민 함량을 측정하였다

사과 착즙액의 특성을 살펴 본 결과 표 1과 같이 당도 14.2 oBX, 적정산도 0.20%, pH 4.40, 비타민 함량 5.44 mg%로 나타났으며, L, a, b 및 ASC값이 높은 것은 착즙 직후여서 펄프가 미세한 형태로 존재하여 값이 높게 나타난 것으로 생각되었다.

[실험예 2] 살균온도에 따른 영향

사과 착즙액을 일정량씩 병입하여 65℃, 75℃ 및 95℃에서 살균 온도 및 시간에 따른 pH, 당도, 산도, 색도 및 ASC, 미생물 검사와 저장 중 변화를 조사하고자 4℃, 37℃로 저장 온도를 달리하여 저장기간별로 품질변화를 조사하였다.

저장 중 미생물 변화를 일반세균, 효모와 곰팡이류(진균류), 대장균군 등으로 분류하여 조사한 결과는 표 2와 같다.

65℃에서 10분 및 20분 처리한 구에서만 일반세균과 곰팡이, 효모가 검출되었고 그 외의 처리구에서는 미생물이 검출되지 않아 65℃에서 30분간 열처리구 이상의 모든 구간에서 제조가 가능할 것으로 생각되었다.

살균온도에 따른 특성을 살펴본 결과는 표 3, 4와 같으며 온도별로 이화학적 변화는 크게 없었으나 비타민 C 첨가구는 비타민 C 첨가로 인해 적정산도 및 pH의 변화가 약간 발생하였다. 색도변화는 L값은 살균온도가 75℃일 때가 가장 높았으며 비타민 C 첨가구는 95℃일 때가 가장 높게 나타났고 ASC값은 살균온도가 높아질수록 낮아졌다. 전반적으로 비타민 C를 처리하면 L, a, b값은 높아지고 ASC값은 낮아졌다.

비타민 C 함량 변화는 온도조건이 고온으로 될수록 감소율이 증가하여 95℃에서 5분간 처리하였을 때는 감소율이 67%로 나타났다. 이는 허 등의 보고와 유사하였으며 건조상태나 산성용액에서는 비교적 안정하다고 보고되고 있으나, 본 실험에서도 볼 수 있듯이 수용액에서는 열에 의해 쉽게 파괴되는 것을 알 수 있었다.

4℃, 37℃에 각각 저장 중 특성의 변화를 살펴본 결과는 표 5, 5-1, 도 2a, 2b, 3과 같다. 저장중 산도, 당도, pH의 변화는 4℃, 37℃에 각각 보관하면서 측정을 하여도 거의 변화가 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 국내산 사과주스 농축품의 장기 저장 중 pH의 변화가 거의 없었다는 장 등의 보고와 일치하였으며 Lee 등, Nagy 등 도 과실주스의 저장 중 pH가 거의 변화되지 않음을 보고한 바 있다.

저장 중 색도변화를 L값(밝기), a값(적색도), b값(황색도), ASC값 등으로 분류하여 조사한 결과 시료의 초기 살균온도에 따라 차이가 나타났으며 저장기간이 길수록 L, a, b값은 감소하는 반면ASC값은 증가하였다. 시료의 살균온도에 따른 차이는 있으나 대체로 L, a, b값은 감소하고 ASC값이 증가하는 것은 저장 중 사과주스의 갈변에 의한 것으로 생각되었다.

이와 같은 결과는 시료의 종류와 저장온도에 차이는 있으나 대체로 L, a, b값이 감소하는 것은 오렌지주스 저장 시 저장기간이 경과함에 따라, 저장온도가 높아짐에 따라 L값이 낮아진다는 Jang 등의 보고와 L값의 결과는 일치하였으나 a, b 값에서 상이한 결과가 나타나 a, b값의 변화정도 보다 ASC값이 갈변에 의한 색의 변화를 나타내는 기준으로 적합할 것으로 생각되었다.

또한 오렌지 주스의 저장 중 밝기를 나타내는 L값의 경우 살균온도보다 저장온도에 더 큰 영향을 받으며 저장온도가 높을수록 밝기의 감소가 더 크다는 Jang 등의 보고와 일치하였다.

비타민 C의 감소율은 37℃에서 저장 3주 후 65℃ 30분, 75℃ 20분, 95℃ 5분간 살균처리한 각각의 감소율이 81.6±0.8%, 96.7±0.5%, 98.2±0.3%로 나타났으며, 4℃에서 저장한 구는 각각 29.2±2.1%, 49.6±1.2%, 75.8±0.8%로 나타나 저장온도가 높을수록 감소율이 크게 발생하는 것을 알 수 있었다.

사과주스 제조공정에서 살균과 같은 가열처리 시에는 미생물의 사멸뿐만 아니라 갈변에 관련된 효소 즉, peroxidase나 polyphenol oxidase등을 불활성화 시키는 효과도 얻을 수 있다.

Polyphenol oxidase의 경우 70℃에서 5분 가열처리로는 95% 이상의 효소활성이 잔류하는 것으로 나타났으나 75℃에서 5분 가열처리 시에는 약 70%의 효소가 불활성화 되고 특히 80℃ 이상의 경우 3분 정도 가열처리 시에 거의 100% 불활성화 됨이 보고되었고 Peroxidase의 경우 polyphenol oxidase에 비해 높은 열안정성을 나타내어 70℃ 이하에서 5분 가열처리 시에는 큰 활성의 변화를 나타내지 않았으며 75℃에서 5분 처리 시에는 약 20% 정도, 85℃에서 5분 가열처리 시에 약 50% 정도의 효소만이 불활성화 되어 75℃ 이하의 낮은 온도에서 사과주스를 저온살균 처리 시에는 갈변을 억제할 수 있는 비타민 C와 같은 갈변억제 첨가물의 이용을 검토해 보아야 할 것으로 보고되었다.

[실험예 3] 비타민 C 첨가에 따른 영향

사과 착즙액에 비타민 C 첨가량을 0, 0.01, 0.02, 0.04 및 0.06%(w/v)로 각각 달리하여 첨가한 후 75℃에서 20분간 열처리하고 4℃, 37℃로 저장 온도를 달리하여 저장기간별로 pH, 당도, 산도, 색도 및 ASC, 비타민 함량을 측정하였다.

비타민 C 첨가량과 저장온도 및 저장기간에 따른 색도변화 및 비타민 C 감소율을 표 6, 6-1, 도 4a, 4b로 나타내었다. 비타민 C의 첨가량을 0.01%, 0.02%, 0.04% 및 0.06%(w/v)로 첨가하여 75℃에서 20분간 살균처리 한 다음 저장 1주 단위로 측정한 결과 저장 초기의 비타민 C 감소율은 비타민 C 첨가량이 증가할수록 낮아졌으며, 37℃ 저장구에서 저장 3주 후 비타민 C 무첨가구의 비타민 C 감소율이 93.3%인데 비해 0.06% 첨가구는 62.1%의 감소율을 보였으며, 4℃ 저장구에서 저장 3주 후 비타민 C 무첨가구의 비타민 C 감소율이 46.6%인데 비해 0.06% 첨가구는 16.1%의 감소율을 보였다. 사과주스의 저장 중 비타민 C의 감소율은 살균온도에도 영향을 받지만 살균온도보다 저장온도에 더 큰 영향을 받으며 저장온도가 높을수록 감소가 더 크다는 홍 등이 보고와 일치하였다. 저장온도에 따른 차이를 비교해 보면 다른 분석항목에서와 마찬가지로 저장온도가 높을수록 그 변화 폭이 매우 크게 나타나 저장 시 비타민 C 함량 변화 역시 저장온도와 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다.

ASC값 변화 역시 비타민 C의 첨가량이 많을수록 낮아졌으며 저장기간이 길수록, 저장온도가 높을수록 증가하였음을 알 수 있었으며, L값은 비타민 C의 첨가량이 많을수록 높아지는 경향을, 저장온도가 높고 저장기간이 길수록 낮아지는 경향을 나타내었다.

저장 중 비타민 C의 함량변화는 매우 컸으며 이러한 비타민 C의 함량변화 양상이 색깔의 변화와 거의 유사한 것으로 보아 사과주스 저장 시 색깔 변화에 비타민 C의 함량변화가 중요한 영향을 미치는 것으로 판단되었다.

갈변의 원인으로는 당의 가열에 의해 캐러멜화와 당과 아미노산의 가열에 의해 멜라노이딘을 생성하는 아미노카르보닐반응, 공기 중의 산소로 인해 과실에 함유되어 있는 tannin 등의 polyphenol 성분이 산화효소의 작용에 의해 일어나는 산화반응 때문이므로 살균온도와 시간을 상기의 결과로 볼때 65℃에서 30분간 저온 살균처리 하는 것도 가능하나 75℃에서 20분간 저온 살균처리 하는 것이 관능 및 갈변정도와 미생물적 안전성에 바람직한 결과를 나타낼 것으로 생각되었고 비타민 C 의 처리량은 색도 및 ASC값을 고려하여 첨가량을 0.1%(w/v) 이하로 첨가하는 것이 적당할 것으로 사료되었으나 상품적으로 natural함을 부각시키고, 식품첨가물이 소비자들에게 좋지 않은 인식을 주는 점 등을 고려하여 사과주스중의 산소를 탈기 시켜 비타민 C 첨가 없이 사과주스의 갈변방지에 영향을 미치는 정도를 측정하고자 사과 착즙 후 CO₂ 처리를 하고 75℃에서 20분간 저온살균 처리하 여 제품의 비타민 C 함량 및 색도와 관능을 측정하였다.

[실험예 4] CO ₂ 치환 처리에 따른 영향

사과 착즙액을 용기에 담고 CO₂ 를 치환하여 탈산소 시킨 후 포장하여 75℃에서 20분간 살균처리하고 4℃, 37℃로 저장 온도를 달리하여 저장기간별로 pH, 당도, 산도, 색도 및 ASC, 비타민 함량을 측정하여 CO₂ 처리 유무에 따른 영향을 조사하였다. 탈산소처리는 용기내의 공기를 vaccuum pump를 이용하여 600mmHg 내외압력에서 10초간 감압한 다음, gas regulator를 이용하여 CO₂를 주입하여 치환하며 이때, CO₂의 농도는 60~90%로 하였다.

CO₂ 치환과 저장온도 및 저장기간에 따른 색도 및 비타민 C 함량 변화를 표 7, 7-1, 도 5a, 5b에 나타내었다. 저장온도 37℃에서 저장 1주 후 무처리구, 비타민 C 첨가구, CO₂ 처리구에서 비타민 C의 감소율이 각각 67.6%, 65.3% 및 49.3%로 CO₂ 처리구가 무처리구 및 비타민 C 처리구에 비해 비타민 C 감소율이 낮은 것으로 나타났으며, 저장 3주 후 93.3%, 92.5% 및 82.0%로 CO₂ 처리구가 무처리구 및 비타민 C 처리구에 비해 비타민 C 감소율이 낮은 것으로 나타났다. 저장온도 4℃에서 저장 1주 후 무처리구, 비타민 C 첨가구, CO₂ 처리구에서 비타민 C의 감소율이 각각 35.0%, 33.4% 및 25.6%로 CO₂ 처리구가 무처리구 및 비타민 C 처리구에 비해 비타민 C 감소율이 낮은 것으로 나타났으며, 저장 3주 후 46.6%, 44.2% 및 33.3%로 CO₂ 처리구가 무처리구 및 비타민 C 처리구에 비해 비타민 C 감소율이 낮은 것으로 나타 났다.

저장온도별 비타민 C 감소율 정도는 4℃에 비해 37℃에서 저장 1주 후 부터 약 2배 정도의 감소율을 보여 감소 정도는 시료의 종류에 상관없이 저장온도가 높을수록 증가하는 경향이었다. 사과주스와 같은 과실음료에서 큰 품질저하 요인 중의 하나가 갈변에 의한 색의 변화인데 비타민 C의 경우 이러한 과즙음료의 갈변을 억제하는 중요한 수단으로 이용되고 있지만 또한 그 자체가 호기적 또는 혐기적으로 분해되면서 갈색 색소를 형성하여 제품의 색깔에도 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며 그 대사산물에 의한 이미, 이취의 발생으로 품질저하의 중요한 요인이 되기도 한다.

저장온도 37℃ 및 4℃에서 저장한 사과주스의 색도 및 ASC값 역시 CO₂ 처리구가 저장 1주 후부터 우수한 것으로 나타나 비타민 C를 첨가하지 않고 CO₂ 처리 하여도 사과주스의 색도와 ASC값 및 비타민 C의 감소율에 미치는 영향이 큰 것으로 나타나 비타민 C 첨가 없이 탈산소처리 공법과 저온살균 처리법을 이용한 신선사과주스의 제조가 가능한 것을 알 수 있었다.

분석항목

1) pH, 당도 및 적정산도

pH는 pH meter(Metrohm 691, Swiss)를 사용하여 측정하였으며, 당도는 굴절당도계(PR-101, Atage Co. Ltd., Japan)를 사용하여 측정하였으며, 적정산도는 0.1 N NaOH 용액으로 중화적정하여 총산으로 나타내었다.

2) 미생물 검사

사과주스 중의 호기성 일반세균은 PCA(Plate count agar, DIFCO) 배지법으로, 대장균군수는 Desoxycholate agar(DIFCO) 배지법으로, 진균류는 PDA(potato dextrose agar) 배지에 시료 1 mL씩 취한 후 각각 30℃, 37℃ 및 30℃에서 24시간 배양한 후 균수를 측정하였다.

3) 색도 및 알코올 가용성 색도(alcohol soluble color, ASC)

사과주스의 색도측정은 저장중인 시료를 잘 섞은 후 UV-visible spectrophotometer(UV-1601, Shimadzu, Japan)를 이용하여 밝기(L), 적색도(a), 황색도(b)를 측정하였고, ASC는 Meydav4)등의 방법에 따라 다음과 같이 주스시료에 동량의 에탄올을 첨가하여 잘 섞어 준 다음 여과하고 여액의 흡광도를 420 nm에서 측정하여 ASC값으로 나타내었다.

4) 비타민 C 함량

Joo 등의 방법에 따라 다음과 같이 측정하였다. 사과주스 2 ml을 5% metaphosphoric acid 용액으로 25배 희석한 후 시험관에 각각 2 ml씩 취하고 0.2% 2,6-dichlorophenol indophenol 용액을 1～4방울 넣어 보라색이 되는 것을 확인한 다음 1% SnCl2.2H2O 용액과 2,4-Dinitrophenyl hydrazine 용액을 각각 2 ml와 1 ml 첨가한 후 50℃에서 1 hr 반응시켰다. 반응액을 얼음수조에서 냉각하면서 85% 황산용액 5 ml을 서서히 가하여 실온에서 약 30분간 발색시킨 다음 2,4-Dinitrophenyl hydrazine 용액을 황산첨가 이후에 첨가한 것을 공시료로 하여 540nm에서 흡광도를 측정하였다. L-ascorbic acid를 1 mg%, 2 mg%, 5 mg%, 10 mg% 되게 5% metaphosphoric acid 용액으로 희석하여 표준용액으로 만들고 표준곡선을 작성하여 시료의 비타민 C 함량을 계산하였다.

5) 관능 평가

9점 항목에 따라 맛, 향기, 색상, 전반적 기호도에 대하여 살균온도, 비타민 C 및 CO₂ 첨가에 따른 관능적 기호도 변화를 9점 평점으로 평가하게 하였으며 매우 좋으면 9점, 매우 나쁘면 1점, 좋지도 나쁘지도 않으면 5점으로 나타내었다.

살균온도와 비타민 C 및 CO₂ 첨가에 따른 관능적 기호도를 조사한 결과 표 8, 9, 10과 같이 맛과 향은 살균온도가 낮을수록 색상은 살균온도 75℃ 처리구가 좋은 기호특성을 보였으며. 전반적으로 모든 항목에서 살균온도 65℃와 75℃ 처리구간의 유의적인 차이는 보이지 않았다. 비타민 C 첨가량에 따른 결과를 살펴보면 맛은 0.01%, 0.02%(w/v) 처리구가 높은 점수를 보였으며 향은 0%, 0.01%(w/v) 첨가구가 좋은 것으로 나타났고 두 시료 간 유의적인 차이는 보이지 않았으며 색상은 0.02%(w/v) 첨가구가 좋은 것으로 나타났다. 전반적인 기호도는 0%, 0.01%, 0.02%(w/v) 첨가구에서 높은 기호특성을 보였으나 시료간의 유의적인 차이는 보이지 않았다.

CO₂ 처리에 따른 관능 결과는 무처리구, 비타민 첨가구, CO₂ 처리구 모두 유 의적인 차이를 보이지 않아 CO₂ 첨가로 인한 관능상에 나쁜 영향을 주지 않는 것으로 생각되었다.

본 발명의 탈산소공법과 저온살균법을 이용한 신선한 사과주스 제조방법은 100% 사과만을 이용하여 사과가 본래 가지고 있는 pulp, 비타민 C, 향미를 최대한 보존시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 원예가공식품 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명은 신규한 사과주스의 제조방법의 공정을 보인 다이어그램이다.

도 2a는 본 발명에 따른 살균온도별 저장기간(37℃)중 비타민 C값의 변화특성을 보인 그래프이다.

도 2b는 본 발명에 따른 살균온도별 저장기간(4℃)중 비타민 C값의 변화특성을 보인 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 살균온도별 저장기간 중 ASC값의 변화특성을 보인 그래프이다.

도 4a는 본 발명의 비타민 C 첨가량과 저장온도 및 저장기간에 따른 비타민 C 함량변화특성을 보인 그래프이다.

도 4b는 본 발명의 비타민 C 첨가량과 저장기간(4℃)에 따른 비타민 C 함량변화특성을 보인 그래프이다.

도 5a는 본 발명의 CO₂첨가와 저장기간(37℃)에 따른 비타민 변화특성을 보인 그래프이다.

도 5b는 본 발명의 CO₂첨가와 저장기간(4℃)에 따른 비타민의 변화특성을 보인 그래프이다.

Claims

사과주스 제조방법에 있어서, 탈산소처리단계 또는 65℃에서 30분간의 저온살균단계 중 어느 하나를 포함하는 것이 특징인 사과주스 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 탈산소처리는 CO₂처리임을 특징으로 하는 사과주스 제조방법.
제1항 또는 제2항의 방법으로 제조된 사과주스.