서
론
국내 유가공 산업의 발전은 국민 식생활을 개선시켜 국민 영양수준의 향상에 기여해 왔으며 특히 치즈는 타 유제품에 비하여 원유의 소비량이 많은 제품으로 부가 가치가 높고 시장 잠재력이 높아 매년 신제품 출시가 급증하고 있다. 특히 1990년 이후부터 국민소득의 증가 와 어린이들의 기호변화에 따라 그 생산량이 급증하게 되었다 (전 2005). 치즈는 크게 자연치즈와 가공치즈로 나뉘는데 현재 가장 많이 소비되고 있는 가공치즈 중 대표적인 것이 체다치즈이다. 체다치즈의 가공공정은 커드제조와 cheddaring 공정으로 구분된다. 먼저 우유를 원료로 하여 살균과정을 거친 후 스타터와 rennet을 첨가하면 커드가 ─ ─ 15 ──체다치즈의 미생물학적 안전성 확보를 위한
감마선 조사기술의 적용
김현주∙송범석∙김재훈∙최종일∙이주운∙조철훈1,*∙변명우 한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소, 1충남대학교 동물자원생명과학부Application of Gamma Irradiation for the Microbiological
Safety of Sliced Cheddar Cheese
Hyun Joo Kim, Beom Seok Song, Jae Hun Kim, Jong Ill Choi, Ju Woon Lee, Cheorun Jo1,* and Myung Woo Byun
Radiation Research Center for Innovative Technology, Advanced Radiation Technology Institute, Korea Atomic Energy Research Institute, Jeongeup 580-185, Korea
1Department of Animal Science and Biotechnology, Chungnam National University,
Daejeon 305-764, Korea
Abstract -- This study was conducted to establish the microbiological safety of sliced cheddar cheese with gamma irradiation. Total aerobic bacteria was 2.50 Log CFUg-1in non-irradiated
sample. No viable cells were observed in the gamma-irradiated at 1 kGy and over. D10value for Listeria monocytogenes and Staphylococcus aureus inoculated in sliced cheddar cheese were 0.64 and 0.54 kGy, respectively. TBARS (2-thiobarbituric acid reactive substances) values were incre-ased as irradiation dose was increincre-ased, but there was no significant difference between non-irradiated and non-irradiated samples at 1 kGy. Sensory evaluation showed there was no significant difference between samples irradiated at 1 kGy and non-irradiated in respect of color, odor, overall acceptability. Theses results indicated that gamma irradiation at 1 kGy was considered to be an effective treatment to ensure the microbiological safety of sliced cheddar cheese with mini-mal change of sensory, even though further studies should be investigated to reduce the deterio-ration of sensory quality induced by gamma irradiation.
Key words : Cheese, Microbiological safety, Gamma irradiation
* Corresponding author: Cheorun Jo, Tel. +82-42-821-5774, Fax. +82-42-825-9754, E-mail. [email protected]
생성된다. 생성된 커드를 절단한 후 37~40�C까지 온도 를 올린 다음 유청을 제거한다. 그 다음 커드를 탄력성 있는 조직으로 만드는 cheddaring 과정을 거친 후 유청 의 산도가 0.5~0.7%가 되면 커드를 파쇄하고 소금을 커드량의 2~3%을 뿌리면서 섞는다. 그 후 커드를 압착 및 숙성과정을 거치면 체다치즈가 형성된다 (유 등 1999). 치즈는 제조공정 중 원료의 저온 살균 등의 과정에서 대부분의 위해 미생물을 사멸시킬 수 있다는 인식과 저 온 저장 및 유통으로 상대적으로 안전하다고 여겨질 수 있다 (Grappin and Beuvier 1998). 그러나 브라질, 터키 및 유럽에서는 치즈에서 Listeria monocytogenes 및
Staphy-lococcus aureus등과 같은 병원성 미생물이 발견되어 치 즈 제조과정에서의 위생관리 시스템이 확립되어야 한다 고 지적하였다 (Rudolf and Scherer 2001; do Carmo et al. 2002; Kaan Teckinsen and Ozdemir 2006). 또한 Sengul (2006)은 치즈에서 젖산균 및 S. aureus가 각각 7.15 및 4.61 log CFUg-1이 검출되었다고 보고하였으며 김 등
(1998)은 우리나라의 경우, 낙농 유제품 전면 수입 개방
에 있어서, 병원성 미생물 추적 프로그램이 수립되어 있 지 않을 뿐 아니라, 주요 식중독균으로 대두된
Escheri-chia coli O157 : H7, L. monocytogenes등과 같은 세균에 관한 실험적 정보가 빈약하다고 지적하였다.
방사선 조사기술은 현재 국제기구 (FAO/IAEA/WHO) 와 선진 여러 나라에서 그 건전성과 경제성이 공인되어 현재 52개국에서 230여종의 식품에 대하여 식품 방사선 조사를 허가하고 있다 (FAO/IAEA/WHO Study group 1999). 우리나라도 1987, 1988, 1991 및 1995년에 4차례 에 걸쳐 총 18개 품목의 식품조사가 허가되었으며 기존 품목을 확대하여 복합조미식품류를 비롯한 7개 품목이 2004년 5월 추가로 허가되었다 (KFDA 2004). 또한, 적절 한 선량의 방사선 조사는 식품의 물리, 화학적 및 관능 적 특성에 큰 영향을 주지 않고 식품에서 유래하는 식 품기인성 미생물로부터의 위험을 상당히 줄일 수 있는 유익한 식품 위생화 방법이다 (Byun 1997). 따라서 본 연구에서는 국내에서 유통되고 있는 체다 치즈의 미생물학적 안전성을 평가하기 위해 미생물 오 염도를 평가하고 감마선 조사기술이 미생물학적 및 관 능적 품질에 미치는 영향을 알아보았다.
재료 및 방법
재료 및 포장 실험 재료는 시중에서 판매되고 있는 체다치즈를 구 입하여 실험에 사용하였다. 미생물 분석을 위해 체다치 즈를 각각 10 g씩 취하여 멸균된 polyethylene bag (20 cm ×30 cm; Sunkyung Co. Ltd, Seoul, Korea)에 넣은 다음 포장한 후 감마선 조사를 실시하였다.감마선 조사
감마선 조사는 한국원자력연구원 (Jeongeup, Korea) 내 선원 3.7 PBq (10만 Ci), 60Co 감마선 조사시설 (point source AECL, IR-79, MDS Nordion International Co. Ltd., Ottawa, ON, Canada)을 이용하여 실온 (14±1�C)에서 시 간당 10 kGy의 선량율로 각각 0, 1, 3 및 5 kGy의 총 흡 수선량을 얻도록 하였다. 흡수선량 확인은 alanine dosi-meter (5 mm, Bruker Instruments, Rheinstetten, Germany) 를 사용하였다. Dosimetry 시스템은 국제원자력기 구 (IAEA)의 규격에 준용하여 표준화한 후 사용하였으 며, 총 흡수선량의 오차는 2% 이내였다. 미생물 분석 감마선 조사한 체다치즈의 미생물 오염도를 측정하기 위하여 시료 10 g에 멸균된 식염수 (0.85%, NaCl) 90 mL 를 첨가한 다음 Bag mixer�(Model 400, Interscience,
France)를 사용하여 120초 동안 혼합한 후 10진 희석법
으로 희석한 희석액을 total plate count agar (Difco, Labo-ratories, Sparks, MD, USA)에 도말하였다. 미생물의 증식
은 표준한천배양방법으로 37�C에서 48시간 배양한 후
30~300개의 집락을 형성한 배지만 계수하여 시료 1 g
당 colony forming unit (CFU)로 나타냈으며, 미생물 검출
을 위한 최소 한계치는 102CFUg-1이었다. 한편, L. moncytogenes및 S. aureus에 대한 감마선의 D10값을 산 출하기 위해 체다 치즈를 30 kGy로 조사하여 시료에 존 재하는 미생물을 완전히 멸균시킨 후 시료 10 g에 배양 액 200µl (107~108CFUg-1)의 L. monocytogenes KCTC 3569 및 S. aureus KCTC 1916 배양액을 접종하여 각각 0.5~3 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 감마선을 조사하여 생존한 미생물 수를 확인하고 D10값을 산출하였다.
지질산패도(2-thiobarbituric acid reactive substances value, TBARS) 측정
감마선 조사한 체다치즈의 지질산패도를 측정하기 위 해 시료 5 g을 15 ml 증류수와 함께 균질기 (DIAX 900, Heidoph Co., Ltd., Germany)를 사용하여 균질화 한 후 1 ml을 취하여 20 mM thiobarbituric acid (TBA) in 15% trichloroacetic acid (TCA)용액 3 ml과 50µl BHA를 혼합
한 다음 90�C 수조에서 15분간 가열하고 얼음물에서 10 분간 냉각하였다. 반응용액을 원심분리기 (VS-5500, Vision scientific Co. Ltd., Seoul, Korea)를 이용하여 600 ×g에서 20분 동안 원심분리 한 후 그 상등액을 분광광 도계 (UV 1600 PC, Shimadzu, Tokyo, Japan)를 이용하여
532 nm에서 측정하였다. 측정된 흡광도를 기준으로 표 준곡선에 따라 TBARS 값을 malondialdehyde mgkg-1으 로 계산하였다. 관능평가 감마선 조사된 체다치즈의 관능검사는 감마선 조사식 품에 훈련된 10인의 panel을 대상으로 진행하였다. 시료 의 색, 향, 맛 및 전반적인 기호도의 4개 항목에 대한 수 용도 검사를 7점 평점법 (1 매우 싫다~7 매우 좋다)으로 평가하였으며, 각각의 시료에 대한 감마선 조사취의 강 도를 7점 평점법 (1 매우 약하다~7 매우 강하다)으로 평 가하였다. 통계 분석 모든 실험은 2회 반복 실시하였으며, 얻어진 결과들은 SPSS software (1970)에서 프로그램된 general linear
model procedure을 수행하고 유의적인 차이가 보일 때
평균값 간의 차이를 Duncan의 multiple range test법을 사용하여 평가하였다 (p⁄0.05).
결과 및 고찰
감마선 조사에 의한 체다치즈의 미생물 사멸효과 감마선 조사에 의한 체다치즈의 미생물 사멸효과와 D10값을 각각 Table 1과 Figs. 1, 2에 제시하였다. 체다치 즈의 일반 호기성 미생물을 측정한 결과 각각 2.50± 0.34 log CFUg-1이 검출되었으나 감마선 조사 처리군 에 서는 검출되지 않았다. Sameli et al. (2003)은 치즈의 일 반 호기성 미생물을 측정한 결과 2.69 log CFUg-1이 검 출되어 영∙유아들을 위한 안전성 확보가 필요하다고 보고하였다. 또한 Kamat et al. (1989)은 면역결핍환자용 아이스크림과 치즈 개발 시 1 kGy의 저선량 조사로 대 부분의 병원균을 제거하였으며 관능적 품질 영향이 없 었다고 보고하였다. 연구 결과 체다 치즈도 위생학적 측 면에서 안심할 수 없으며 감마선 조사는 체다 치즈의 안전성을 확보하기 위한 기술로 적합한 것으로 판단되 었다. 한편, 체다 치즈에 L. monocytogenes 및 S. aureus 배양 액을 접종한 후 각 균주에 대한 감마선 조사의 영향을 확인해 보았다 (Figs. 1, 2). L. monocytogenes의 경우 비조 사군은 6.60 log CFUg-1으로 검출되었고 조사선량에 따 라 유의적으로 감소하여 3 kGy 이상의 감마선 조사에 의해 미생물 검출 최소 한계인 100 CFUg-1이하로 나타 났다. S. aureus 배양액을 접종하였을 때 비조사군은 6.28 log CFUg-1으로 검출되었고 조사선량에 따라 유의적으 로 감소하여 2.5 kGy 이상의 감마선 조사에 의해 2 log CFUg-1이하로 나타났다. 이와 같은 결과로 D 10값을 산출한 결과 L. monocytogenes는 0.64 kGy, S. aureus는 y=-1.5657x+6.7628 D10 0.64 kGy 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
Irradiation dose (kGy)
Log CFU g -1 y=-1.8502x+6.331 D10= 0.54 kGy 0 1 2 3 4 5 6 7 0 0.5 1 1.5 2 2.5
Irradiation dose (kGy)
Lo g C F U g -1 + = =
Fig. 1. Survival curve of L. monocytogenes KCTC 3569 inocu-lated in cheddar sliced cheese and D10value.
Fig. 2. Survival curve of S. aureus KCTC 1916 inoculated in ched-dar sliced cheese and D10value.
Table 1. Total aerobic bacterial counts (log CFUg-1) of cheddar
sliced cheese after gamma irradiation
Irradiation dose (kGy) Viable cell counts (log CFUg-1)
0 2.50±0.341)
1 NG2)
3 NG
5 NG
1)Mean±standard deviation (n==2).
0.54 kGy로 나타났다. Pak et al. (2002)은 10년 동안 스위 스에서 유제품의 오염도를 분석한 결과 4.9%가 L.
monocytogenes에 오염되어 위생관리가 철저히 요구된다 고 보고하였으며, 감마선 조사는 치즈 및 아이스크림에 오염된 Listeria spp.를 사멸시키는데 효과적이라고 보고 하였다 (Tsiotsias et al. 2002; Jo et al. 2007). Lamb et al.
(2002)은 낮은 선량의 감마선 조사로 샌드위치의 주재 료인 치즈에 오염된 S. aureus를 효과적으로 사멸시켰다 고 보고하였다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 국내에서 시판되고 있 는 치즈에서 미생물이 검출되어 치즈를 저장하는 과정 에서 잔존하는 저온성 세균의 증식과 제조 및 유통과정 등의 영향이 큰 것으로 사료되어 치즈에 대한 위생관리 가 철저히 요구된다. 또한 치즈를 3 kGy 이하의 선량으 로 조사하였을 경우 치즈의 미생물학적 안전성을 확보 하기 위해 효과적이라 판단되었다. 지방산패도의 변화 감마선 조사한 체다치즈의 지방산패도의 변화는 Fig. 3에 제시하였다. 연구 결과, 조사선량이 증가함에 따라 TBARS값이 유의적으로 증가하여 감마선 조사에 의해
지방 산화가 되었음을 알 수 있었다. Dipuo Seisa et al. (2004)은 치즈를 숙성하는 동안 TBARS가 0.812±0.099 mgkg-1에서 감소하는 경향을 보였으나 4 kGy로 감마선 조사한 후 TBARS값이 증가하였다고 보고하였다. 일반 적으로 감마선 조사는 산소가 있는 조건하에서 지방의 산화를 야기시킨다. 그러나 감마선 조사 시 tocopherol 및 ascorbic acid 등 다양한 천연 항산화제의 첨가 및 진 공포장 등의 방법을 이용할 경우 지방의 산화발생을 억 제할 수 있다(이 등 2005). 치즈는 지방함량이 높아 방 사선 조사 시 지방산화를 완전히 억제할 수는 없으나 지방의 산화를 방지하기 위해 항산화제를 첨가하거나 진공포장 등의 방법을 병용한다면 감마선 조사에 의한 지방산화를 감소시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 관능평가 감마선 조사된 체다치즈를 2×2 cm로 절단한 후 관능 평가를 실시하였다 (Table 2). 관능평가 결과 색, 향, 맛 및 전체적인 기호도에서 비조사군과 1 kGy는 유의적으 로 차이가 없었으나 3 kGy 이상의 선량에서는 선량에 따라 기호도가 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한 조 사선량에 따라 이취의 강도가 증가하였으나 통계적으로 는 유의적인 차이는 없는 것으로 확인되었다. 이러한 감 마선에 의한 이취는 감마선 조사에 의해 생성된 라디칼 의 작용으로 단백질 및 지방에 영향을 미치기 때문이라 판단되었다 (이 등 2005). 한편 감마선 조사한 체다치즈 의 색에 대한 기호도가 조사선량에 따라 크게 감소된 것을 확인할 수 있었다. 이는 본 실험에서 사용한 체다 치즈에 함유된 천연 파프리카 추출물이 감마선에 의해 탈색이 된 것으로 사료되며 Nieto-sandoval et al. (2000) 의 연구결과와 일치하였다. 그러나 이러한 관능적 품질 저하는 감마선 조사 시의 지방산화와 마찬가지로 조사 선량, 조사 시의 환경조건과 식품의 종류 및 구성성분 등 그 특성에 따라 차이가 있으며, 감마선 조사 시 발생 되는 이취현상 역시 천연 항산화제 첨가 또는 진공포장 등의 방법을 이용하여 감소시키는 것이 가능할 것이라 사료되었다 (Chen et al. 1999). 따라서 체다치즈의 품질변화를 최소화하고 미생물학 적 안전성을 확보하기 위한 최적 조사선량은 1 kGy인 것으로 판단되며 향후 항산화제 첨가 또는 진공포장 등 의 병용처리를 통한 품질 개선실험이 필요할 것으로 판 단되었다.
요
약
본 연구는 국내에서 시판되고 있는 체다치즈의 위생Table 2. Sensory attributes of gamma-Irradiated cheddar sliced cheese in commercially available in Korea
Irradiation Overall
dose (kGy) Color Odor Taste acceptability Off-odor
0 5.50a 5.30a 4.50ab 5.00a 2.90
1 5.60a 6.30a 5.30a 5.90a 2.40
3 3.60b 3.90b 3.60b 3.40b 3.40
5 4.60b 4.00b 3.70b 3.60b 3.30
SEM1) 0.65 0.62 0.71 0.59 0.44
1)Standard errors of the mean (n==10).
a-bMeans with the same letter in each sample are not significantly different
(p⁄0.05). 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 1 3 5
Irradiation dose (kGy)
T B ARS v a lu e
Fig. 3. 2-thiobarbituric acid reactive substance value (TBARS) of sliced cheddar cheese treated with gamma irradiation at various doses (p⁄0.05).
화를 목적으로 실시되었다. 시판 체다치즈의 미생물 분
석 결과 2.50 log CFUg-1의 세균이 검출되었으며 1 kGy
이상의 감마선 처리군에서는 세균이 검출되지 않았다. 또한 체다치즈에 L. monocytogenes 및 S. aureus를 접종 한 후의 D10값은 각각 0.64 및 0.54 kGy로 나타났다 감 마선 조사에 의한 체다치즈의 지질산패도를 측정한 결 과 조사선량에 따라 산패도가 증가하였고, 관능검사 결 과 비조사구와 1 kGy에서 색, 향, 맛 및 전체적인 기호도 가 유의적으로 차이가 없는 것으로 확인되었다. 따라서 체다치즈의 품질변화를 최소화하고 미생물학적 안전성 을 확보하기 위한 최적 조사선량은 1 kGy인 것으로 판 단되며 향후 항산화제 첨가 또는 진공포장 등의 병용처 리를 통한 품질 개선실험이 필요할 것으로 사료된다.
사
사
본 연구는 농촌진흥청 현장협력기술개발사업 (과제번 호: 1051126-3호)의 지원에 의해 이루어졌으며 지원에 감사드립니다.참 고 문 헌
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Manuscript Received: May 15, 2007 Revision Accepted: May 23, 2007
