레이저 가공 비천공 Breathable필름이 새싹채소의 Modified Atmosphere 저장에 미치는 영향
최인이1,2·백준필2·강호민1,2*
1강원대학교 원예학과, 2강원대학교 농업과학연구원
Effect of Non-Perforated Breathable Films on the Storability of Sprout Vegetables in Modified Atmosphere Condition
Choi In-Lee1,2, Jun Pill Baek2, and Ho-Min Kang1*
1Dept. of Horticulture, Kangwon Nat’l. Univ., Chuncheon 200-701, Korea
2Agricultural and Life Science Research Institute, Kangwon National University, Chuncheon 200-701, Korea
Abstract. Six kinds of sprout vegetables were applied three and six types of non-perforated breathable propylene films (NPB film) for individual and mixed modified atmosphere (MA) package condition at 10oC on this study. As a tah tasai, kohlrabi, rape, chinese cabbage, red radish, broccoli sprouts were packaged by 20,000, 60,000, and 100,000 cc · m−2· day · atm non-perforated breathable films for seven days storage. Mixed sprout vegetables were used 20,000 cc, 40,000 cc, 60,000 cc, 80,000 cc, and 100,000 cc · m−2· day · atm non-perforated breathable films for seven days storage. Loss rate of fresh weight, changes of carbon dioxide, oxygen, and ethylene gas concentration were measured during the storage. Visual quality and off-flavor were rated by panel tests after seven days storage.
Each sprout vegetable storage with film tests had been shown under the 0.5% fresh weight loss in every packaged films, and the 20,000cc NPB film package had been suitable atmosphere condition in the carbon dioxide and oxygen gas concentration. Appearance and off-odor of sprouts packaged with 20,000cc NPB film were shown better than other films because of the proper gas movement through the film to outside during the storage. Fresh weight loss of the mixed sprout vegetables had no difference among the NPB films for seven days storage. The 20,000 cc film had been resulted in that exchange rate of carbon dioxide and oxygen was highest cause of low film permeability than sprouts respiration. But the film is not good for storage because it has been made poor value of off-order even showed high visual quality from panel test after storage. 40,000 cc and 60,000 cc non-perforated breathable films were more suitable for mixed sprout vegetable storage at 10oC. These result suggested that 20,000 cc NPB film was good for single packaged sprout vegetable and 40,000 cc and 60,000 cc non-perforated breathable films were good for mixed packaged sprout vegetable.
Additional key words : broccoli, canola, carbon dioxide, kimchi cabbage, ethylene, kohlrabi, oxygen, red radish, tah tasai, transmission rate
서 론
새싹채소는 영양면에서 육류와 일반 채소 등에 뒤지지 않으며, 칼슘, 철분, 그리고 마그네슘 등의 무기질과 산 화방지 역할을 하는 비타민 A, C, E와 풍부한 섬유질을 함유하고 있으며, 다양한 기능성을 가지고 있다고 하였 다(Kim 등, 2004; Zhang 등, 1992). 브로콜리 새싹의 경우 sulforaphane의 항암효과(Zhang 등, 1992)와 같은
기능성을 가지고 있다고 보고되었고 메밀싹의 rutin은 순 환계 질병 예방 및 치료 효과 등이 있다고 하였다(Kim 등, 2004; Steadman 등, 2001). 현재 소비자들의 구매 형태는 경제성이나 편이성 등으로 진행되고 있으며, 웰 빙(Well-being) 의식이 강화됨에 따라 영양이 풍부하며 안전한 먹거리를 찾는 소비자들이 꾸준히 늘어나고 있다 (Ryu, 2003). 새싹채소는 재배중 화학비료나 농약의 위 험이 없는 친환경 농산물로서(Meyerowitz, 1999) 소비자 들이 요구하는 형태에 가장 알맞은 먹거리 중에 대표적 이라고 할 수 있다. 그러한 새싹채소 신선편이 식품은 ready-to-eat 형태로 유통되는 대표적인 예라고 할 수 있 다. 과거 신선편이 식품의 유통시 포장 형태는 유공의
*Corresponding author: [email protected]
*Received May 26, 2013; Revised June 4, 2013;
*Accepted June 11, 2013
상태로 이루어졌지만, 보건위생에 대한 중요성이 증대되 고 식약청의 관리, 유통기준이 엄격해짐에 따라 외부 오 염에 의한 문제가 발생하기 쉬운 유공이 아닌 무공의 형태로 유통되고 있다. Kang과 Kim(2007)은 무공 포장 재를 사용한 새싹채소 MA 저장시, 작물별 상이한 저장 조건을 보였으며 이는 어린 싹의 조직이 약하기 때문인 것이 한 가지 이유라고 하였다. 그러나, 농산물 유통현 장에서 사용되는 무공 포장재는 적정 MA 조건을 만들 수 있는 산소투과도 문제를 해결하기에 어려움이 존재하 고 있어 그 적용이 미흡하며, 유통기한이 7일 전후로 매 우 짧아 특별한 관리가 요구되고(Kang 등, 2009), 유통 현장에서의 개선 요구가 높았다. 특히, 국내 유통 중인 새싹채소의 MA 저장에 대한 연구는 수차례 진행되었으 나 필름의 종류와 두께별 연구로 적정 조건 조성에 한 계가 있었다고 하였다(Kang, 2008).
그러나 최근 레이저 가공 비천공 breathable 필름이 개 발되어 비천공 조건하에서 가공방식에 따라 산소 투과도 조절이 가능해져 작물에 가장 적합한 MA 조건 조성이 가능하게 되었다. 현재 시판되고 있는 이 필름은 레이저 의 세기나 펄스수 등을 통해 산소투과도가 5,000cc · m−2· day · atm에서 100,000cc · m−2· day · atm까지 조절할 수 있다. 이에 본 연구에서는 새싹채소 유통 현장에 적용할 수 있는 레이저 가공 비천공 Breathable 필름의 적정 조 건을 구명하고자 수행되었다.
재료 및 방법
본 실험에 사용된 새싹채소는 다채, 콜라비, 유채, 배 추, 적무, 그리고 브로콜리의 6종이 사용되었으며 경기 도 평택시 (주)미래원에서 생산된 새싹채소를 바로 취합 하여 개별포장과 혼합포장을 실시하여 MA 저장성을 상 호 비교하였다.
개별포장의 경우에 산소투과도가 각각 20,000cc, 60,000cc, 그리고 100,000cc · m−2· day · atm인 비천공 breathable 필름을 사용하였으며 필름의 재질은 PP 였다. 용기는 크 기 137 × 95 × 30mm를 사용하여 순간 가열식 용기접착 기(SC200-IP, Kumkang, Korea)로 포장하였으며, 저장기 간 및 온도는 Kang 등(2009)의 연구에 기초하여 10oC에 7일간 저장하였다.
새싹 채소별 각각의 필름 종류에 따른 MA 저장에 미 치는 영향을 상호 비교 분석하기 위하여 저장 중 생체 중 감소율을 측정하였으며, 이산화탄소, 산소 및 에틸렌 농도 변화를 측정하였다. 가스 농도 변화는 포장재 외부 에 측정용 바늘이 수차례 통과하는 위치를 재가공하여 가스 누출을 막았으며, 레이저 가공부위를 피하여 가스 투과도에 영향이 없도록 하였다. 이산화탄소 및 산소 농
도는 infrared sensor(Checkmate, PMB, Denmark)로 측 정하였으며 % 농도로 환산하여 이를 통해 호흡율을 계 산하였다. 에틸렌 농도 변화 조사 역시 산소 및 이산화 탄소 농도 측정부위와 동일하게 적용하였으며, 내부 에 틸렌 농도는 gas chromatography(Shimadzu GC 2010, Japan)를 사용하여 측정하였고(Park 등, 2000), 각각의 측정은 최초 실험개시일과 저장 1일차, 4일차, 그리고 7 일차의 총 4회 측정하였다. 저장 종료일에 패널테스트를 통한 외관과 이취를 조사하였다.
혼합포장의 경우 다채, 콜라비, 유채, 배추, 적무, 그리 고 브로콜리를 실제 유통과정에 소비자가 쉽게 선택하는 혼합물의 형태로 동일한 무게를 기준으로 혼합하였다.
포장은 개별포장과 동일한 PP 용기를 적용하였으며, 필 름의 경우에 유공필름(개공률 0.598%)과 산소투과도가 각각 20,000cc, 40,000cc, 60,000cc, 80,000cc, 그리고 100,000cc · m−2· day · atm인 비천공 필름을 사용하였으며 필름의 재질은 동일한 PP필름이였다. 저장성 비교와 외 관상 품질과 이취 측정은 개별 새싹채소의 저장성 실험 과 동일하게 실시하였다. 관능평가는 5명의 숙련된 패널 이 조사 하였는데, 1부터 5까지 등급으로 평가하였다.
외관상 품질의 등급은 저장전 가장 좋은 상태를 5점, 상 품성이 유지한 상태를 3점, 그리고 완전 폐기 상태를 1 점으로 하였다. 이취의 평가 등급은 이취를 느끼지 못하 는 수준을 1점, 이취가 매우 강한 수준을 5점으로 하였 다. 모든 실험은 6반복으로 진행하였으며 통계처리는 Microsoft Excel 2007 program을 이용하여 표준편차로 나타내었다.
결과 및 고찰
새싹채소 개별 포장에 있어서 호흡율을 상호 비교한 결과 콜라비의 호흡율이 가장 높게 나타났으며 브로콜리 가 가장 낮은 결과를 나타내었으나, 브로콜리를 제외한 다섯 가지 품종은 모두 유사한 호흡율을 나타내었다. 개 별포장에 있어 여섯 새싹채소 모두 저장기간 7일 동안 생체중의 감소는 0.5% 미만으로 저장기간 동안 생체중 의 변화에 의한 품질하락은 보이지 않았으며, 사용된 세 가지 비천공 breathable 필름에서도 차이를 보이지 않았 다. 다만 새싹채소별 생체중 감소의 경향은 호흡율과 유 사하게 브로콜리를 제외한 다섯 새싹채소에서 유사하게 나타났다(Fig. 1). 원예작물의 저장 중 중량감소는 증산 과 호흡이 주요 요인인데 이 중 증산의 영향을 주로 받 는다(Bhowmik과 Pan, 1992). 이와 함께 위조에 의한 외 형의 변화와 연화로 인한 질감의 변화는 영양적 품질의 변화를 초래하기(Kader, 1983) 때문에 생체중 감소는 품 질에 있어 중요한 항목이다.
이산화탄소와 산소의 농도 변화(Fig. 2)는 생체중 감소 변화와 유사하게 다채, 콜라비, 유채, 그리고 배추에서 같은 경향을 보였으며 특히 20,000cc 비천공 필름에서 저장 4일 후와 7일 후 사이에 급격한 변화를 보였다. 적 무는 이산화탄소의 변화량이 다른 새싹채소보다는 적으 나 동일한 변화 경향을 보였다. 필름 포장한 브로콜리
새싹의 이산화탄소 변화 경향은 다른 새싹채소와 차이가 있으며 특히 20,000cc 필름에서 저장 7일째에도 발생량 이 높게 유지되는 것을 보여주었다. 이는 브로콜리 새싹 의 생리적 특성에 기인하는 것으로 추측되나 이에 대한 확인 실험이 요구되었다. 포장내 새싹채소의 호흡이 증 가함에 따라 산소 농도(Fig. 3)가 떨어지고 이산화탄소의 Fig. 1. Changes in fresh weight loss of each 6 sprouts, including broccoli, canola, kimchi cabbage, kohlrabi, red radish, and Tah tasai,
packed with 3 different films during 7 days at 10oC storage. Vertical bars represent ± SD (n = 6).
Fig. 2. Changes in carbon dioxide concentration of each 6 sprouts, including broccoli, canola, kimchi cabbage, kohlrabi, red radish, and Tah tasai, packed with 3 different films during 7 days at 10oC storage. Vertical bars represent ± SD (n = 6).
농도가 증가하게 되는 결과를 보였는데 이것은 적정 CA 조건에 근접하는 것으로 호흡을 억제하여 수확후 생 리양상을 억제하여 저장성을 향상 시킨다(Varoquaux 등,
1996)는 기존의 보고와 조건과 동일한 결과였다.
에틸렌 농도 변화는 다채, 적무, 브로콜리에서는 저장 1일차 이후 큰 변화가 없는 안정한 상태를 7일차까지
유지되었고 필름간 차이는 보이지 않았다(Fig. 4). 그러 나 콜라비와 배추 새싹채소의 에틸렌 농도는 20,000cc 필름에서 저장 7일차에 급격한 농도변화를 보였는데 두 가지 새싹채소 모두에서 저장 1일차를 기준으로 저장 4 일차에서는 1일차보다 감소하고 저장 7일차에서는 다시 급격하게 증가하는 결과를 보였다. 이러한 패턴은 변화 Fig. 3. Changes in oxygen concentration of each 6 sprouts, including broccoli, canola, kimchi cabbage, kohlrabi, red radish, and Tah tasai,
packed with 3 different films during 7 days at 10oC storage. Vertical bars represent ± SD (n = 6).
Fig. 4. Changes in ethylene concentration of each 6 sprouts, including broccoli, canola, kimchi cabbage, kohlrabi, red radish, and Tah tasai, packed with 3 different films during 7 days at 10oC storage. Vertical bars represent ± SD (n = 6).
는 크지 않으나 60,000cc 필름을 적용한 유채에서도 나 타났다. 100,000cc 필름에서 에틸렌 발생량은 모든 새싹 채소에서 저장 1일차부터 증가하며 배추와 콜라비는 저 장 4일차까지 지속적으로 증가하고 이후 유사한 수준을 유지하였다. 에틸렌은 식물의 성숙 및 노화 촉진에 관여 하는 식물 호르몬으로 엽록소 및 경도 감소 등을 유발 하거나 가속화 시켜 저장 중 품질을 떨어뜨리거나 제거 해야 할 대상이다(Kader, 1980; Watada, 1986). 이를 통 해 에틸렌 농도변화가 심했던 콜라비와 배추는 가스투과 도가 200,000cc보다 더 높은 필름을 사용하고, 필름의 기체 투과도가 좋아 적정 MA 조건이 만들어지고 유지 되는 필름을 사용하는 것이 좋을 것으로 판단되었다 (Fig. 4). Kader(2002)의 보고에 따르면 무싹은 에틸렌에 대한 감수성이 낮다고 하였으며, Bae 등(2004)은 1ppm 수준의 에틸렌이 처리된 새싹의 경우 배축이 굵어지는 효과가 있었다고 보고하였다. 따라서 본 실험에서 나타 난 저장 7일 후의 급격한 에틸렌 농도 변화를 보인 콜 라비와 배추 등은 20,000cc 필름의 적용에 주의가 필요 하다고 판단된다.
한편 MA저장 전에 20oC 상온에서 6가지 새싹채소의 호흡률과 에틸렌 발생율을 비교해 보았는데, 호흡률은 가장 낮았던 브로콜리가 4.0 CO2 mg/kg/hr 수준이었으 며, 가장 높았던 콜라비가 9.2 CO2 mg/kg/hr 였다. 에틸 렌 발생율은 콜라비가 0.8µL/kg/hr로 가장 낮았으며, 유 채가 1.9µL/kg/hr로 나타났다(Fig. 5). 이와 같이 호흡률 과 에틸렌 발생율은 작물별 2배 이상의 차이가 발생하 여 MA저장 중 필름내 대기조성에 영향을 미칠 것으로 예상되었으나, Fig. 2, 3, 그리고 4에서 보듯 포장내 이 산화탄소, 산소, 그리고 에틸렌 농도는 호흡률과 에틸렌 발생량과 일정한 경향을 보이지 않았다. 이는 호흡률과 에틸렌 발생율은 상온에 측정하였으나, MA 저장은 10oC 에 실시하였기 때문에 작물별로 서로 다른 Q10 value의
영향과 작물마다 다른 대기조성별 민감도, 그리고 대기 조성간에 상호작용의 영향이라 판단된다.
저장 7일 후 외관상의 품질 변화를 관능검사를 통해 특정하였는데, 20,000cc 비천공 필름에서 모든 새싹채소 동일하게 가장 우수하게 나타났으며, 가스투과도가 증가 할수록 외관상 품질은 떨어지는 것으로 나타났다. 이것은 동일한 시기에 실시한 이취 패널테스트에서도 동일하게 나타났는데 20,000cc 비천공 필름이 상대적으로 60,000cc 와 100,000cc 비천공 필름보다 이취가 적은 것으로 나타 났다. 콜라비와 배추 새싹채소의 20,000cc 비천공 필름 처리구는 다른 새싹채소 처리구에 비하여 이취가 다소 낮은 결과를 얻었다. MA 저장 중 이취는 포장내 저산소 에 의한 무기호흡에 의한 것이므로(Kays와 Paull, 2004) 산소투과도가 높은 필름에서 이취가 낮을 것이라 예상되 었으나 본 실험에서는 산소투과도가 낮았던 20,000cc 비 천공 필름이 배추를 제외하면 저장 7일까지는 평균 4%
이상의 산소농도를 보여 이취발생이 높지 않았던 것으로 판단된다(Fig. 6과 7).
위의 결과를 통하여 새싹채소의 경우 비천공 필름을 사용할 경우 생체중 감소로 인한 품질의 변화는 우려하 지 않아도 되며, 20,000cc 비천공 필름이 인위적인 MA 조건을 충족시켜 외관적 품질이 우수하고 이취가 적은 필름으로 적용이 가능하다고 판단된다.
새싹채소의 개별 MA 저장성을 비교한 후 이 6가지 새싹채소를 혼합하여 개별 비교 실험에서 사용한 20,000cc, 60,000cc, 그리고 100,000cc 이외에 현재 유통단계에서 사용중인 유공필름과 40,000cc 및 80,000cc 비천공 필름 을 적용하여 MA 저장하였다.
새싹채소 혼합 포장에 있어서 7일간의 저장기간 동안 생체중 감소는 유공필름 처리구를 제외한 모든 비천공 필름은 0.2~0.35% 내외로 수분 손실과 흐흡으로 인한 생체중 감소가 매우 적었으나, 유공필름 처리구는 급격
Fig. 5. Respiration and ethylene production rate of 6 sprouts, including broccoli, canola, kimchi cabbage, kohlrabi, red radish, and Tah tasai, at 20oC after harvest. Vertical bars represent ± SD (n = 6).
한 감소를 보이며 저장 종료일에 약 2.5%의 감소율을 보였다. 일반적으로 엽채류는 2~3% 수분이 손실될 경우 상품성이 상실된다고 한다(Kays와 Paull, 2004). 유공필 름 처리구를 제외한 나머지 모든 처리구에서 저장 직후
이산화탄소 농도가 급격히 증가하고, 산소 농도가 급격 히 감소하며, 산소투과도가 가장 낮은 20,000cc 필름 처 리구에서 가장 높은 이산화탄소 농도와, 가장 낮은 산소 농도를 나타냈다. 60,000cc, 80,000cc, 그리고 100,000cc Fig. 6. The change of Fresh weight loss, ethylene contents, carbon dioxide contents, and oxygene contents of mixed 6 vegetable sprouts (Tah tasai, kohlrabi, canola, kimchi cabbage, red radish, broccoli) packed with 6 different films during 7 days at 10oC storage. Vertical bars represent ± SD (n = 6).
Fig. 7. Visual quality and off-flavor of mixed 6 vegetable sprouts, including broccoli, canola, kimchi cabbage, kohlrabi, red radish, and Tah tasai, packed with 6 different films after storage at 10oC for 7 days. Visual quality was measured that 5 was fresh condition, 4 was good, 3 was moderate, 2 was bad, and1 was most severe (unmarketable), respectively. Off-flavor was measured that 5 was most severe (unmarketable), 4 was severe, 3 was moderate, 2 was traceable, 1 was little, and 0 was fresh condition, respectively.
필름 처리구는 8% 내외의 이산화탄소 농도가 저장 종료 일까지 유지되었다.
에틸렌 농도는 저장기간중 처리구간의 변화는 각각 다 르게 나타났으나, 1.1ppm 내의 낮은 농도를 유지되었다.
필름 종류별로는 투과도와 농도간의 일정한 경향이 나타 나지 않았는데, 특히 산소투과도가 낮아 높은 에틸렌 농 도가 예상되었던 20,000cc와 40,000cc에서 중간 정도의 농도를 보였는데, 이는 두 필름처리가 저장중 높은 이산 화탄소와 저산소를 대기 조성을 보였기 때문이라 판단된 다. 일반적으로 고이산화탄소와 저산소의 조건은 에틸렌 발생을 저해하는 것으로 알려져 있다(Kader, 2002).
저장종료일의 패널테스트를 통한 외관의 변화를 조사 한 결과, 20,000cc 필름처리구가 가장 높은 외관 품질을 나타냈고, 나머지 비천공 처리구는 유공필름 처리구보다 높은 외관 품질을 보였다. 이취는 외관 품질이 우수하였 던 20,000cc 처리구에서 가장 많은 이취를 발생하였으며, 60,000cc 필름 처리구에서 가장 적은 이취가 발생하였다.
20,000cc 처리구의 경우 저장 4일 이후부터 포장내 18%
이상의 이산화탄소와 2% 이하의 산소농도를 보여 무기 호흡이(Kays와 Paull, 2004) 발생하였던 것으로 판단된 다. 기본보고에 의하면 산소농도가 식물체내 0.2%, 식물 주변 대기에 2~3% 미만이면 호흡 과정 중 전자전달계의 cytochrome oxdiase의 작용이 정지된다고 하였다(Kays와 Paull, 2004). Varoquaux 등(1996)에 의하면 Mung bean 싹의 경우 극도의 MA 조건인 15% 이산화탄소, 5% 산 소농도에서 저장성이 향상되었다고 하였으나, 20,000cc 처리구의 경우 18% 이상의 이산화탄소, 2% 이하의 산 소 농도를 보여 고이산화탄소, 저산소로 인한 생리장해 가 우려되었다.
따라서, 외관과 이취의 결과에서 혼합 새싹채소는 40,000~60,000cc 필름으로 저장하는 것이 적절하며, 혼 합 새싹채소 각기 다른 저장성으로 인해 혼합 새싹채소 유통시 적절한 새싹채소를 선발하여 포장하는 것이 요구 된다.
적 요
본 연구는 레이저 가공 비천공 breathable 필름을 포장 재로 이용하여 새싹채소의 저장성을 구명하기 위해 다채, 콜라비, 유채, 배추, 적무, 브로콜리 등 여섯 종류의 새 싹채소를 개별 및 혼합하여 10oC에서 저장중 생체중의 변화와 산소, 이산화탄소, 에틸렌 가스 농도 변화를 측정하 고 저장종료 후 패널테스트를 통해 외관상의 품질과 이취 정도를 측정하였다. 20,000cc, 60,000cc, 그리고 100,000cc 비천공 필름을 사용하였을 때 필름의 가스 투과도에 의 한 새싹채소들의 수분손실로 발생하는 생체중의 변화는
모든 처리구에서 0.5% 미만으로 매우 적었다. 가스의 변화는 20,000cc 필름에서 산소 농도는 감소하고 이산화 탄소의 농도는 증가하는 경향을 보였는데 이것은 최적의 MA 조건에 가까운 것으로 저장성 향상에 도움을 주는 것으로 판단된다. 동일한 필름에서 관능검사를 통한 외 관상 품질 과 이취 발생정도도 가장 우수한 결과를 보 여주었다. 여섯가지 새싹채소를 동일한 무게 비율로 혼 합하여 개별 포장 실험에 사용한 동일한 용기에 각각 유공필름과 20,000cc, 40,000cc, 60,000cc, 80,000cc, 그 리고 100,000cc 비천공 breathable 필름을 포장재로 7일 간 저장한 실험의 결과, 포장재의 가스 투과도는 생체중 의 변화에 영향을 미치지 않았다. 그러나 호흡에 의한 변화율에 비해 필름의 이산화탄소와 산소의 투과성에 의 한 교환비율이 적은 20,000cc 비천공 필름은 관능검사에 서 외관은 우수하였으나 다량의 이취가 발생하여 새싹채 소의 혼합포장재로는 적절하지 않은 것으로 나타났다.
따라서 40,000cc 또는 60,000cc 비천공 breathable 필름 이 복합 새싹채소 저장에는 유리한 것으로 판단된다.
추가 주제어 : 다채, 배추, 브로콜리, 산소투과도, 에틸렌, 유채, 이산화탄소, 적무, 콜라비
사 사
2012년 농림수산식품기술기획평가원의 생명산업기술개 발사업과제(111080-03-2-SB010)로 수행되었음.
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