KR20170127823A - 키토산 코팅과 감마선 조사를 이용한 계란의 유통기한 연장 - Google Patents

Abstract

키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 E. coli를 접종한 결과2kGy 방사선 조사에 의해 검출한계 이하 수준으로 감소하였으며 키토산 코팅시 3일 후부터 검출되지 않았다. 수분, 조단백질 및 조회분 등 일반 성분은 난백 및 난황 모두에서 차이를 나타내지 않았으며, retinol, 인지질과 미량 원소의 함량도 처리에 따른 차이가 없었다. 난황의 콜레스테롤 및 carotinoid의 함량은 키토산 코팅 유무와 상관없이 방사선 조사에 의해 그 함량이 감소하였다. 따라서 키토산 코팅(1%)과 감마선 조사(2kGy) 병용처리는 계란의 미생물학적 안전성을 확보할 수 있으며, 영양학적 성분변화에 큰 영향을 끼치지 않아 향후 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위한 유용한 발명이라고 판단된다.

Description

키토산 코팅과 감마선 조사를 이용한 계란의 유통기한 연장{Egg's shelf life extention used Chitosan coating and Gamma irradiation}

본 발명은 키토산과 감마선 조사를 이용해서 구운계란을 미생물로부터 보호하여 더 나아가 유통기한 연장까지 되게 하는 것이다.

계란은 식생활에서 매우 중요한 단백질 영양 공급원으로서 비교적 생산이 용이하고 가공 방법이 다양하며 가격이 저렴하여 소비가 구준히 증가하고 있는 축산 식품 원료이다. 계란은 난각, 난각막, 난백 및 난황 등으로 구성 되어 있고, 무균 상태로 형성되나 외부로 산한되는 과정에서 오염원에 노출되어 장외 세균인 Salmonella, Escherichia coli , Enterobacter , Klesiella 등이 계란 껍질에 오염되는 것으로 알려져 있다. 장내 세균 중 Salmonella나, E. coli는 식중독을 일으키는 가장 일반적인 식중독 원인균이고, 이러한 박테리아는 구토와 설사를 유발하며 특히 노약자에게 위험하다.

현재까지 계란의 살균 및 신선도 확보를 위해 살균제 또는 세척법이 이용되고 있다. 그러나 계란에 함유된 영양분은 미생물의 성장에 최적 조건을 가지고 있으므로 뜨거운 물과 연소를 이용하는 세척 과정 중 큐티클 층이 파괴된 계란은 미세척란에 비하여 저장성이 오히려 더 급속히 떨어지게 된다.

현재 이를 보완하기 위해 dextrin, sodium alginate 등 코팅 처리와 같은 방법 등이 일부 보고되어 있으나 산업에 적용이 쉽지 않아 계란의 품질변화 없이 효과적으로 미생물을 제어할 수 이는 새로운 방법을 모색해야 하는 실정이다.

감마선 조사 기술은 미생물의 살균에 의한 식품 및 농축 수산물의 부패 방지와 여러 공중보건산물의 위생화에 매우 효과적인 방법으로 인정되어 세계적으로 점차 이용범위가 확대되고 있다. 또한 적정선량의 방사선 조사는 식품 고유의 품질을 유지하면서도 미생물을 선택적으로 살균할 수 있고 포장된 상태에서도 살균처리가 가능하여 제조 공정에서의 2차 오염을 방지할 수 있는 특성을 가지고 있다. 그러나 신선란 위생화에 대한 방사선 조사 연구는 그리 많지 않다.

키토산은 자연계에 풍부하게 존재하는 천연 고분자인 키틴을 탈아세틸화하여 얻을 수 있는 biopolymer로서 고밀도의 양전하를 띤 선형의 polyelectrolyte구조를 이루고 있으며, 그 물리화학적 특성에 의하여 항종양 활성, 면역작용, 항암 작용, 항콜레스테롤 작용, 항균 활성 등 매우 다양한 생리활성을 나타내는 것으로 보고되고 잇으며 동물의 면역력을 증가시키고 생기 기능을 활성시켜 질 좋은 축산물의 생산에 기여한다.

최근 보고에 따르면 계란에 키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리를 하면 미생물을 효과적으로 제어하면서 기포 형성능과 유화력 등이 증가하고 난백의 점도가 감소하는 현상이 나타나 계란의 할란 공정이 용이해지고 제빵산업에서 효과적으로 이용이 가능할 것이라고 발표하였다.

따라서 본 발명은 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위한 연구의 일환으로 키토산 코팅 및 감마선 조사 병용처리에 의한 계란에 오염된 위해 미생물 제어 및 미화학적, 영양학적 특성을 평가 하였다.

본 발명은 계란의 위생화 및 저장성 연장에 관한 연구의 일환으로 키토산 코팅 및 감마선 조사 병용처리에 의한 계란에 오염된 위해 미생물 제어 및 영양학적 특성을 평가하였다.

1. 실험에 사용된 계란은 26주령 Lohmann Brown 종의 산란계가 낳은 직후 공주 남산양계조합의 계란처리 가공장에서 가공된 후 대란, 1등급으로 판정된 것을 바로 다음날 사용하였다. 계란은 키토산 코팅처리구와 무처리구 각 45개씩 구분하였고, 조사선량별 각 15개로 하여 이를 3회 반복(총 270개)하였다.

2. 키토산은 사과식초(6%)로 1%(w/v) 키토산 용액을 제조한 후 6N NaOH로 pH를 5.0으로 저정하여 사용하였다. 준비된 계란은 키토산 용액에 2분간 침지한 후 1시간 가량 fan을 이용하여 건조하였다. 키토산 코팅이 끝난 계란은 15개 들이 종이 박스에 넣어 감마선 조사를 진행하였다.

3. 감마선 조사는 한국 원자력 연구원 방사선 과학 연구소의 선원 11.1PBq, Co-60 감마선 조사시설(AECL, IR-79)을 이용하여 15℃의 실온에서 분당 10kGy 의 선량률로 각각 0 및 2 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 하였다. 흡수선량 확인은 alanine dosimeter를 사용하였다. Dosimetry 시스템은 국제원자력기구(IAEA)의 규격에 준용하여 표준화한 후 사용하였으며 총 흡수선량의 오차는 2% 이내였다.

4. 키토산 및 감마선 조사 병용처리에 의한 위해 미생물 제어 효과를 알아보기 위하여 Escherichia coli를 접종한 후 7일 동안 실온에 저장하면서 관찰하였다. E.coli를 TSB에서 37℃, 20hr 배양시켜 최종 10Log CFU/ml의 균 배양액을 제조하였다. 키토산 처리한 계란과 처리하지 않은 계란을 70% 알코올로 표면을 닦은 후 균 배양액에 계란을 10분 동안 침지시킨 다음 멸균실에서 건조하였다. 건조된 계란은 상온, 냉장(4℃)및 드라이아이스 조건에서 14일간 저장하면서 항균 효과를 관찰하였다. 실험균의 분석은 계란 난각을 분리하여 증류수 90ml가 들어 있는 멸균백에 넣어서 순차적으로 희석하여 tryptic soy agar 배지에 도말한 후 37℃에서 48hr 배양한 후 형성된 집락수(CFU/g)를 계수하였다.

키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 E.coli를 접종한 결과2kGy 방사선 조사에 의해 검출한계 이하 수준으로 감소하였으며 키토산 코팅시 3일 후부터 검출되지 않았다. 수분, 조단백질 및 조회분 등 일반 성분은 난백 및 난황 모두에서 차이를 나타내지 않았으며, retinol, 인지질과 미량 원소의 함량도 처리에 따른 차이가 없었다. 난황의 콜레스테롤 및 carotinoid의 함량은 키토산 코팅 유무와 상관없이 방사선 조사에 의해 그 함량이 감소하였다. 따라서 키토산 코팅(1%)과 감마선 조사(2kGy) 병용처리는 계란의 미생물학적 안전성을 확보할 수 있으며, 영양학적 성분변화에 큰 영향을 끼치지 않아 향후 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위한 유용한 발명이라고 판단된다.

표1 : Effect of chitosan coating and irradation on the number of Escherichia coli(Log CFU/ml) inoculated on egg shell during storage temperature for 7 days
표2 : Proximate composition of the shell egg treated by the combination of chitosan coating and irradiation
표3 : Amino acid composition(5) of the shell egg by the combination of chitosan coating and irradiation
표4 : Content og cholesterol, phospholipid, carotenoid, retinol, and monerals in the shell egg treated by the combination of chitosan coating and irradation
대표도 : 계란의 제조공정도
도1 : 감마선 처리와 키토산 코팅 처리한 계란

1. 항균효과

키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 E. coli를 접종한 결과 키토산 코팅 유무와 상관없이 방사선 조사(2kGy)에 의해 검출 한계 이하 수준으로 감소하였다. 비조사구의 경우 실온 저장에 따라 키토산 코팅한 시료는 저장 3일 후 E.coli가 검출 한계 이하 수준으로 감소한 반면 코팅하지 않은 시료는 저장 7일 후에도 2.37Log CFU/g 수준을 보였다. 이는 키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란에 Sallmonella Typhimutium 을 접종하였을 때 미생물이 효과적으로 제어하였다는 연구 결과와 같은 양상을 보였다. 이상의 결과 키토산의 양이온성 아미노기가 미생물 세포벽과 결합함으로써 세포막의 투과성을 등대시켜 항균 활성이 나타나는 것으로 판단된다. 또한 키토산 코팅을 하지 않은 시료의 경우에도 저장 기간 동안 미생물 수가 약간 감소한 것을 확인할 수 있었는데 이는 계란 난각이 미생물의 증식에 매우 어려운 환경이기 때문으로 생각된다.

2. 일반성분

키토산 코팅과 감마선 조사 병용처리한 계란의 수분, 조단백질 및 조회분의 함량은 난백 및 난황 모두에서 차이를 나타내지 않았다. 수분 함량은 난백이 난황보다 높았고, 조회분 및 조단백질은 난황이 난백보다 그 함량이 높았다. 계란은 일반적으로 수분 함량이 난백의 경우 약 85%, 난황은 약 55% 정도로 알려져 있다. 이는 본 연구 결과와 약간의 차이를 보였는데 이것은 닭의 품종, 사양 조건, 급여 자료 등의 차이에서 기인하는 결과로 사료된다.

3. 영양학적 특성

키토산 코팅 및 감마선 조사 처리한 계란의 아미노산 함량 변화는 표3에서 제시하였다. 아미노산 총량은 코팅하지 않은 시료의 경우 비조사군은 15.09%, 조사군은 15.16%로 나타났으며 키토산 코팅한 시료의 경우 비조사군은 11.67%, 조사군은 12.30%로 나타났다. 전체적으로 키토산 처리구가 아미노산 함량이 낮은것으로 나타났으며 감마선 조사에 의한 유의적인 차이는 없는 것으로 나타나 감마선 조사에 의해 난황 및 난백의 아미노산의 함량이 감소하거나 차이가 없었다.

키토산 코팅 및 감마선 조사에 의한 계란의 콜레스테롤, 인지질, caroteroid, retinol 및 무기질 함량 측정 결과는 표4에 나타내었다. 키토산 코팅은 난황의 콜레스테롤 함량이나 carotenoid 함량 변화에 영향은 없었으나 감마선 조사는 콜레스테롤과 carotenoid 함량을 유의적으로 감소시키는 결과를 얻었다. 콜레스테롤 함량의 경우 코팅 무처리구에서는 방사선 조사에 의해 다소 감소되나 유의차를 보이지 않았으나 키토산 코팅 후 감마선 조사한 처리구에서 가장 낮게 나타났다. 현대인의 식생활을 비추어볼 때 포화지방산과 콜레스테롤 섬취가 문제가 되면서 계란 내 함유된 콜레스테롤 저하를 위한 지속적인 연구가 필요하다는 의견에 비추어 볼 때 적정선량의 감사선 조사는 효과적이라고 사료된다. 다만 산소의 존재 하에서는 방사선 조사가 지방 내 콜레스테롤의 산화를 촉진시킨다는 연구 결과가 있으므로 계란 난황의 콜레스테롤 함량 저하와 함께 콜레스테롤 산화 물질에 대한 추가적인 확인 작업이 필요하다고 본다.

Carotenoid 함량 측정 결과 키토산 코팅 유무에 관계없이 감마선 조사선량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. Carotenoid는 감마선 조세에 의해 민감하게 반응하여 함량에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

인지질의 함량은 감마선 조사에 의해 약간 감소하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었으며, 뼈 등의 골격강화에 도움은 주는 retinol과 난각질에 가장 큰 영향을 미치는 무기물의 함량 역시 변화가 없었다.

이상의 결과를 종합하여 볼 때 키토산 코팅(1%)과 감마선 조사(2kGy) 병용 처리는 계란의 미생물학적 안전성을 확보할 수 있으며 영양학적 성분 변화에 큰 영향을 끼치지 않아 계란의 위생화 및 저장성 연장을 위해 산업적으로 유용한 발명이라고 판단된다.

Chitosan coating	Irradiation dose(kGy)	Storage(day)			SEM
		0	3	7
None	0	3.32	2.14	2.37	0.08
	2.0	ND	ND	ND	-
	SEM	0.80	0.04	0.02
Coated	0	3.53	ND	ND	0.16
	2.0	ND	ND	ND	-
	SEM	0.48	-	-

Egg yolk
	Irradiation dose(kGy)	Moisture(%)	Crude ash(%)	Crude protein(%)
None	0	44.34	1.85	15.47
	2	47.64	1.44	16.76
Coated	0	53.30	1.64	15.66
	2	50.47	1.78	16.24
	SEM	5.05	0.24	0.71

Amino acid	None		Coated		SEM
	0kGry	2kGy	0kGy	2kGy	0.041
Cystein	0.31	0.32	0.33	0.35	0.02
Methionine	0.44	0.46	0.41	0.45	0.01
Aspartic acid	1.49	1.49	1.21	1.28	0.02
Threonine	0.80	0.80	0.54	0.57	0.01
Serine	1.28	1.29	0.82	0.87	0.06
Glutamine acid	1.93	1.91	1.59	1.69	0.01
Glycine	0.48	0.48	0.41	0.43	0.02
Alanine	0.81	0.83	0.69	0.741	0. 01
Valine	0.85	0.86	0.75	0.78	0.01
Isoleucine	0.72	0.71	0.58	0.60	0.05
Leucine	1.51	1.51	1.10	1.15	0.02
Tyrosine	0.57	0.58	0.39	0.40	0.01
Phenyalalnine	0.69	1.11	0.70	0.74	0.02
Lysine	1.11	0.33	0.80	0.84	0.01
Histidine	0.33	1.07	0.23	0.24	0.01
Arginine	1.07	0.71	0.66	0.69	0.01
Proline	0.70	15.16	0.46	0.48	0.01
Total	15.09	15.16	11.67	12.30

	None		Coated		SEM
	0kGY	2kGy	0kGy	2kGy
Total cholesterol(mg/g)	5.16	5.01 8.0	5.30	4.86	0.04
Total phospholipid(%)	9.5	10.57	8.1	7.3	1.08
Total carotenoid(μg/g)	15.35	0.74	16.11	9.41	0.65
Retinol(μg/g)	1.12	0.74	0.85	0.80	0.16
egg yolk Ca	961.90	1,002.55	1,004.25	952.50	85.30
Fe	54.80	48.55	58.50	47.20	6.41
Mg	78.40	80.70	80.30	78.05	2.49
Zn	10.35	7.85	8.60	7.35	2.70
egg white Ca	59.85	69.55	77.10	96.00	9.37
Fe	20.05	17.20	0.65	1.30	13.20
Mg	82.45	89.70	87.05	94.85	4.65

Claims (3)

1. 키토산 코팅으로 계란의 미생물 수치를 떨어뜨려 유통기한을 연장하는 것이 특징인 공정
2. 감마선 조사로 계란의 미생물 수치를 떨어뜨려 유통기한은 연장하는 것이 특징인 공정
3. 키토산과 감마선 조사도로 영양학적 성분이 많이 감소 되지 않는 것이 특징인 제조방법
   
   

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