KR870000535B1 - 지방산을 이용한 식품의 살균방법 - Google Patents

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Description

지방산을 이용한 식품의 살균방법

본 발명은 식품류의 미생물 증식을 억제하고, 이미 들어있는 미생물을 살균하는 방법에 관한 것으로, 인체에 전혀 무해하며, 무독, 무취, 체내에 잔류하지 않는 지방산(Fatty acid)을 사용해서 식품미생물들을 살균하는 방법에 관한 것이다.

현재 미생물은 항생물질이나 아미노산 및 유기산의 발효와 양조공업, 폐수처리 산업등 여러분야에서 유용하고도 광범위하게 이용되고 있으나, 반면에 일반가정식품류, 빵, 과자, 고기제품등 가공식품류, 야채, 과일등 농작물류에 많은 피해를 주고 있다.

이처럼 식품류의 저장과 보존에 많은 피해를 주며, 식중독과 같은 질병을 일으키는 식품미생물들을 살균하고 증식을 방지하기 위한 여러가지 방법들이 이용되어 왔다.

이들 방법중에는 가열에 의한 살균방법, 약제첨가에 의한 살균방법, 자외선 방사선을 사용한 살균방법들이 있다.

그러나 상기방법들은 많은 장점이 있는 반면 많은 단점들도 지적되어 식품류 살균방법으로 적당하지 못했다. 좀더 종래의 살균방법에 대해 설명하면, 가열에 의한 살균법에는 조리, 브랜칭(Blanching), 저온살균, 고온살균의 방법이 있으나, 이들은 가열처리시 향미나 색깔, 조직등에 변화가 일어나고, 자체의 효소나 독소의 불활성화가 일어나기 때문에 장기간 저장시 그 보존성과 안정성이 떨어졌다.

이런 단점을 개선하기 위해 청량음료, 유류, 과즙, 장류, 식육제품의 살균에는 저온살균방법이 사용되고 있으나, 이 방법은 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans), 크리스트리듐 보투리늄(Clostridium Botulinum)등 장기간 가열하여도 사멸하지 않는 내열성포자(Spore)형성세균들의 살균이 불가능하여, 이들 균들은 일정시간 경과, 발육조건이 양호해지면, 포자가 발아(Germination)하여 식품을 부패하게 하고 있으며 이를 방지하기 위해 식품을 냉장보관하거나 또는 소금, 당류, 방부제, 수분활성도를 저하시키는 첨가물을 별도 첨가해 주어야 했고, 그렇지 않으면 탈산소재나 특별포장 방법이 필요되어 복잡하고 어려움이 있다. 또한 100℃이상 고온에서 순간살균하는 고온순간살균 처리방법이 레토르트, 통졸임, 병졸임 등 제품에 사용되고 있으나 이 방법도 처리 장치 설비가 고가이고, 조작상의 어려움, 처리과정중 식품의 변색, 향미성분의 변질, 비타민과 같은 영양소 파괴등 단점과 고온에 의한 포장재파손, 내열내한성 포장재질선택, 포장용기의 부식등 여러 문제들이 야기되어왔다.

또한 방법에는 약품첨가에 의한 방법이 있다. 즉 알콜, 과산화수소, 및 할로겐(halogen)계통의 살균제를 사용하여 살균하는 방법이 있으나, 이는 살균효과는 우수하나 일정량 초과사용시 모두 인체에 잔류, 독성을 지니고 있어, 최근 그 사용이 억제되고 있는 방법이다. 그외의 방법으로는 최근 이용되고 있는 고주파, 적외선, 자외선등 전자파 스펙트럼들 사용하여 살균하는 방법과 X선, γ선, β선(에스선, 감마선, 베타선) 등 전리방사선을 이용하여, 식품의 원료중 극히 일부분만을 처리 살균하는 방법도 있으나, 이도 특수한 기술과 설비가 요구되고 일반인의 이용이 제한되어 있고 특히 이방법으로 살균처리된 식품을 섭취시에는 인체에 유전자돌연변이, 기형아발생, 발암, 독성인자유발등이 발생 할 수 있을지 모른다는 최근 보고(FAO/IAEA/WHO Expert Committe, 1977)가 있어 사용에 주의가 요구되는 단점이 있다.

그러나 본 발명은 우리가 이제까지 사용해오는 고기나 식용유등에 들어있는 지방산을 사용하여 식품중에 들어있는 여러종류의 미생물 특히 그람양성 포자형성세균(Gram Positive spore)의 발육과 증식을 억제하며, 기존들어있는 균을 용해시킴으로 사멸시켜 살균하는 방법으로, 전혀 인체에 무해, 무독, 무잔류하는 것이 특징이며, 사용의 편이함이 그 특징으로 한다.

여기에서 식품이나 가공식품속에 번식하는 미생물들을 열거하면, 이들은 진균식물문(Eumycota), 변형균식물문(Myxomycota), 세균식물문(Bacteriophta)으로 크게 분류되어, 진균식물문에는 페니실린속(Penicillium), 아스퍼 길러스속(Aspergillus), 리소푸스속(Rhizopus), 트리코데르 마속(Trichoderma), 크라도스페리움속(Cladosperium), 보투리누스속(Boturinus), 알터니리아속 (Alternaria), 삭카로마이세스속(Saccharomyces)등이 있고, 변형균식물문속에는 푸사리움(Fusarium), 아르스리니윰(Arthrinium)등이 있고, 세균식물문에는 바실러스속(Bacillus), 대장균속(E. coli), 스트렙토 마이세스속 (Streptomyces), 브래비 박테리아속(Brevibacterium), 슈도모나스속(Pseudomonas), 노가르니아속 (Nocardia), 아르스로박테리아속 (Arthrobacter)등이 있으며, 식품을 부패하게 하는 세균들을 분류해 보면, 그람양성균(Gram positive Bacteria)과 그람음성균(Gram negative Bacteria)로 분리 되는데, 운동성이 있으며, 포자를 형성하는 내열성균, 바실러스속(Bacillus Genus), 크로스트리듐속(Clostridum Genus), 마이크로코커스속(Micrococcus), 스포로사키나속(Sporosarcina), 보투리늄(C. botulinum)등과 운동성이 없으며, 포자를 형성하지 못하는 포도상구균, 유산균(Lacto bacillus), 방선균(Mycobacteriaceae)등이 그람양선균들이고, 그람음성균들로는 프라보박테리아(Flavobacterium), 대장균(Escherichia Coli), 수도모나스(Pseudomonas), 비브리오(Vibrio), 아세토박테리아(Acetobacter)등이 있다. 이 밖에도 식품을 변패케하는 것으로 효모(Yeasts)와 곰팡이(Fungi)들이 있다. 본 발명에서 사용되는 지방산은 자연계에 널리 분포되어 우리 식생활에 항상 사용해 오는 쇠고기, 돼지고기, 생선, 콩기름, 참기름과 같은 동식물 기름속에 트리글리세라이드형(Triglyceride Type)으로 밀납(Waxes), 인지질(Phosphoglycerides), 당지질(Glycerophospholipids)을 구성하는 성분으로 존재하며 이들 지방산중 스테아린산(Stearic Acid), 팔미틴산(Palmitic Acid), 미리스틴산(Myristic Acid), 오레인산(Oleic Acid)의 칼륨, 나트륨염들은 아주 오래전 부터 비누로 사용되어 오면서 미생물에 대한 항균 및 살균작용이 있음이 경험적으로 인식돼 왔다. 또한 식초산(Acetic Acid), 식초산소다(Sodium Acetate), 프로피온산(Propionic Acid), 솔빈산(Sorbic Acid), 카프릴산(Caprylic Acid) 등이 식품의 방부 및 보존제로 이용되고 있는 점에서 유의 착안 하여 연구한 결과 본 발명자는 포화지방산 금속염 용액농도 0.05-0.025N에서 대장균속(Escherichia Coli : Escherichia typhi)과 살모넬라 파라테피(Salmonella paratyphi)가 살균되는 것을 확인하고, 지방산에 대해서도 계속 연구실험한 결과 미생물 발육을 억제하여 살균효과가 있음을 발명하였다.

여기서 미생물을 살균하는 방법으로 사용되는 지방산으로는 포화지방산인 카프론산, 카프릴산, 카프린산(Capric Acid), 라우린산(Lauric Acid), 미리스틴산(Myristic Acid), 팔미틴산(Palmitic Acid), 스테아린산(Stearic Acid), 아라키딘산(Arachidic Acid)과 불포화지방산으로 미리스토레인산(Myristoleic Acid), 팔미토레인산(Palmitoleic Acid), 오레인산(Oleic Acid), 리노레인산 (Linolenic Acid), 아라키돈산(Arachidonic Acid)등이 있다.

특히 탄소수 사슬길이가 10~14개의 지방산에 의해서 그람양성세균들(Gram positive Bacteria) 곧 유산균속(Lactobacilli), 스트렙토코키속(Streptococci), 스타필로코키(Staphylococci)균들에 대해 강한 살균효과가 있으며, 포자를 형성하여 100℃ 속에서 수분동안 가열해도 사멸하지 않는 포자 형성균 곧 바실러스속(Bacillus)에 대해서도 우수한 살균효과가 있다.

포화지방산 라우린산 농도 0.3밀리몰 5% 첨가에 대한 각각 미생물의 살균 결과는 표 1과 같다.

[표 1]

라우린산에 의한 미생물의 살균 결과

좀더 본 발명의 방법을 설명하면, 보관중인 다음의 열거한 미생물들을 사용, 각기 최적배양기에 최적온도에서 24시간 정치 또는 진탕배양하여 예비배양을 실시하여, 그 배양액으로부터 수 밀리리터를 무균적으로 취하여, 예비배양액과 동일한 조성의 배양기가 들어있는 미생물 자동발육 기록장치(Bioscanner)의 셀(Cell)에 넣고, 본 광학비색계의 흡수파장을 610나노메타에서 배양을 계속한다. 배양도중 미생물은 유도기(lag phase)로 부터 대수증식기(logarithrnic growth phase)로 이행됨으로 셀안의 균부유액의 균수 증가로 말미암아 흡광도(Optical density)가 점점 증가 한다.

흡광도(O.D.)가 0.225(평판배양에 의한 생균수 측정시 5.2×10⁸Cells/ml)가 도달하면, 지방산수용액 0.1~0.5 밀리몰(mMoL.) 5~10%을 가하고, 일정시간마다 균의 사멸율을 구하기위해, 무균적으로 취하여 평판배양을 실시 세균수를 카운트 하여 표 1을 얻었다.

또한 지방산에 의한 내열성포자형성균 바실러스 서브티리스(Bacillus Subtilis)와 대장균(Escherichia Coli)에 대한 살균율(lysis %)은

다음의 식

여기서 OD1 : 흡광도가 0.225 도달시 값

지방산첨가 직전 최대균의 발육기

OD2 : 지방산을 첨가한 후 시간 경과후 흡광도 값

으로 구하고, 그 결과는 표 2와 같다.

[표 2]

지방산에 의한 세균의 살균용해율

이와같이 지방산에 의하여 미생물들의 발육을 억제당하며, 살균이 되는 것은 긴사슬의 지방산으로부터 생성된 프리라디칼(free radical)이 균세포나포자의 세포벽을 용해시켜, 세포막을 결합하고 있는 효소의 활성을 저하시키고, 염기성 단백질에 의한 균의 저항력을 저하시켜, 지방산의 세포막안으로 용이하게 침투되어, 세포막의 구조를 변화시키고 그결과 인산화 저해 곧 ATP(Adenosine triphosphate)생성저해를 가져오며, 세포내 리보다당층(Aminosugar : Glucan)의 노츨, 글리신(Glycine), 글루타민산(Glutamic Acid), 페닐알라닌(Phenylalanine)등 아미노산과 알파메틸 글리코시드(methyl Glycoside), 프락로스(fructose) 등 당류의 출입기능을 저해시켜, 세균세포의 발육이 장해를 받아, 결국에는 사멸하게 되는 것으로 보인다.

또한 본 발명자는 지방산을 첨가할 때 아미노산 일종인 L-시스테인용액(L-Cysteine)을 0.01~0.1밀리몰(mMoL.)과 칼륨이온, 마그네슘이온염을 0.01~0.02mMoL 병용하면 상기 세균의 대사작용에 더욱 장해를 주어, 균의 회생이 불가능하게 됨을 발명하였다.

그 실험결과는 표 3과 같다.

[표 3]

표지방산과 L-시스테인, 금속염 병용시 미생물살균 결과

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

[실시예 1]

다음조성을 갖는 배양기(황산암모니아 2%, 인산제일칼륨 4%, 인산제이칼륨 16%, 구연산소다 1%, 글루타민산소다 3%, 포도당 5%, 마그네슘황산염 0.2%)20ml를 고압살균하여 포자형성균 바실러스서브티리스(Bacillus subtilis Var. niger 4380)을 무균적으로 식균하여, 37℃, 17시간 진탕예비 배양하여, 이 세포 0.ml을 취해, 무균동일조성 배지 8.9ml가 들어있는 미생물자동발육 기록장치(Bioscanner OT-BS-12)셀에 넣고, 흡수파장 610mμ에서 본 배양을 실시한다. 초기흡광도(OD)를 0에서부터 세균이 발육 증식하여, 대수증식기에 달하면(OD=0.225, 살아 있는 균수 약 5×10⁸마리/ml)준비한 라우린산 0.3mMoL과 L-시스테인 0.05mMoL을 1ml첨가하고, 시간 경과별로 셀로부터 무균적으로 0.2ml를 취하여, 평판배양을 실시 생균의 수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다.

[실시예 2]

실시예 1의 배양기를 사용, 바실러스 스테아로서모필리스(Bacillus stearothermophilis ATCC 12980)을 식균하여 55, 17시간 진탕 배양하여, 55에서 실시예 1과 같은 방법으로 실시하여 그 결과는 다음과 같다.

[실시예 3]

살균보존제를 넣지 않은 생간장액을 5배 희석한 간장액을 배양기로하여, 대장균(Escherichia coli K-12)을 식균하여 37℃, 24시간 배양하여, 37℃에서 실시예 1과 같은 방법으로 본 배양후 생균수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다.

[실시예 4]

다음의 조성을 갖는 배양기(펩톤 2%, DL-알라닌 0.2%, 구연산소다 1%, 칼륨황산염 0.9%, 염화칼륨 0.1%, 마그네슘 황산염 0.1%, 증류수 100%, pH 7.2)에 슈도모나스 아에루기노사(Pseudomonas aueruginosa ATCC 17653)을 식균하여 실시예 1과 같은 방법으로 실시하여 생균수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다.

[실시예 5]

시중에서 구입한 쇠고기를 얇게썰어, 곱게 분쇄한후 식염을 5%가하고 물 1000ml되게 한것을 배양기로 하여, 살모넬라 티피무리움(Salmonella thyphimurium DB21)을 식균하여, 37℃ 24시간 부란자속에서 전배양하여, 무균적으로 여과하여, 평판배양하여 초기균구를 측정하고, 여기에 지방산미리스린산 0.3mMoL과 L-시스테인 0.02mMoL을 가하고, 37℃에서 계속배양을 실시하고, 시간경과별로 시료들로부터 무균적으로 여과하여, 이 여과액 0.2ml를 취해 평판배양을 실시 생균수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다.

[실시예 6]

살균보존제를 넣지 않은 생간장희석액을 배양기로 하여, 효모균(Saccharomyces KC-7)을 식균하여 20~25℃에서 정치배양하여, 실시예 1과 같은 방법으로 실시 생균수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다 (표 1)

[실시예 7]

다음의 조성을 갖는 배양기(질산나트륨 0.25%, 인산제이칼륨 0.1%, 마그네슘황산염 0.05%, 염화칼륨 0.05%, 황산철 0.001%, 설탕 3%, pH6.0)에 곰팡이(Aspergilus niger)을 식균하여, 25~30℃에서 2일간 예비배양후 실시예 1과 같은 방법으로 실시하여 생균수를 측정하였다.

그 결과는 다음과 같다. (표 1)

[비교예]

생간장액을 무균수를 사용 5배 희석한 간장액을 배양기로하여, 대장균(Escherichia coli K-12)을 식균하여, 37

C, 24시간 배양하여 37

C에서 이 배양액 0.1ml취하여, 무균동일 간장희석액 8.9ml가 들어있는 미생물 자동발육 기록장치의 셀(cell)에 넣고, 파장610mμ에서 본 배양을 실시, 점점 세균이 발육증식하여 OD가 0.225에 도달했을 때 준비한 방부, 살균제 안석향산(Benzoic Acid) 0.05%액 0.5ml와 파라옥시 안식향산 부틸에스테르(P-oxybenzoic butylester) 0.004%, 0.5ml를 첨가하고 시간별로 셀로부터 무균적으로 0.2ml 취하여, 평판배양을 실시 생균수를 측정하였다.

결과는 다음과 같다.

Claims (8)

1. 식품 및 가공식품중에 들어있는 미생물들을 살균하는 방법으로 지방산 수용액을 사용하는 방법
2. 청구범위 1항의 지방산은 카프린산(탄소수 10개), 라우린산(탄소수 12개) 미리스틴산(가지사슬의 탄소수 14개)를 사용하는 방법
3. 청구범위 2항의 지방산 사용농도범위는 0.125밀리몰-1몰의 범위로하는 방법
4. 청구범위 2항의 지방산을 용해하는 용매는 물로하는 방법
5. (삭제)
6. (삭제)
7. 청구범위 2항의 지방산과 아미노산 L-시스 테인의 수용액에 마그네슘염 혹은 칼륨염을 병용하는 방법
8. (삭제)