발효식품 및 다소비 가공식품의 위해미생물 오염도 분석

정미나 경북대학교 대학원 2017 국내석사

최근 우리나라에서는 가사노동시간의 감소와 간편식의 선호로 인해 집에서 담아먹던 발효식품이 가공식품화되고 조리시간의 단축과 편리성이 대두되는 다양한 가공식품의 생산과 소비가 증가하고 있다. 또한 HACCP, GHP 등의 도입 후 해당 기준에 따라 생산되는 제품의 수가 증가하고 그에 따른 잠재적인 식중독 발생 위험성을 평가하여 지속적인 위생수준을 관리할 필요성이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 미생물 오염도를 분석하고 미생물 검사에 있어 통계적 기준 규격 설정을 위한 근거자료를 마련하고자 하였다. 발효식품으로는 장류 145건, 젓갈류 225건, 김치 90건을 대상으로 하였으며, 다소비 가공식품은 즉석조리식품 140건, 즉석섭취식품 100건, 면류 240건으로 총 940건의 시료를 대상으로 하여 각 검체 당 동일 Lot의 제품으로써 유통기한과 제조원이 같은 제품을 5개씩 수거하여 위생지표균으로 일반세균수, 대장균군, 대장균과 정량적 기준이 필요한 식중독균인 S. aureus, B. cereus, Cl. perfringens 3종의 오염도를 식품공전의 시험법에 따라 검사하였다. 모든 검체에서 현행 기준·규격에 적합하여 전반적으로 위생수준이 양호한 것으로 판단되며 발효식품에서 일반세균수가 장류 7.81 log CFU/g, 젓갈류 3.89 log CFU/g, 김치류 4.61 log CFU/g 으로 전반적으로 높게 나타났지만 이는 발효과정에서 생성되는 젖산균과 같은 유익균이 포함되어있기 때문인 것으로 보인다. 또한 약 20%의 장류에서 B. cereus가 식품공전 미생물 기준인 10,000이하에 근접한 103~104사이에서 발견되었으며, 장류 중 청국장에서만 평균 1.62 log CFU/g 의 대장균군이 발견되어 위생관리에 좀 더 주의가 필요한 것으로 보여진다. 젓갈류에서는 양념젓갈의 일반세균수가 평균 5.17 log CFU/g 로 액젓과 젓갈에 비하여 2배가량 높게 나타났고 양념젓갈 중에서도 연체류를 재료로 한 제품에서만 평균 0.18 log CFU/g 의 대장균군이 검출되었다. 즉석섭취식품의 평균 일반세균수는 1.75 log CFU/g 로 나타났으며 대부분 선식과 버거류에서 높게 나타났으며 대장균군 역시 선식과 버거류에서 발견되었으나 평균 0.03 log CFU/g 으로 낮은 수치이며 대장균은 음성으로 나타났다. B. cereus는 선식에서만 평균 1.15 log CFU/g 이 검출되었으나 기준에 적합하였다. 즉석조리식품의 평균 일반세균수는 2.35 log CFU/g 이며 기준이 설정되어있지 않은 발효식품함유제품의 일반세균수가 최댓값인 5.78 log CFU/g 로 나타났으며, 기준이 100,000이하로 설정되어있는 제품 중 14.3%인 20건에서 기준에 근접한 104~105범위 사이에서 검출되어 위생관리에 주의가 좀 더 필요한 것으로 나타났다. 면류의 평균 일반세균수는 1.88 log CFU/g 로 나타났으며, 생면이 가장 많이 함유된 국수류의 평균 일반세균수는 2.46 log CFU/g 으로 가장 높게 나타났다. 대장균군 오염도는 비살균제품, 주정처리제품, 살균제품 순으로 높게 나타났다. 본 연구 결과, 다양한 발효식품 및 다소비 가공식품 중에서 전반적인 위생 및 유통관리가 잘 이루어지고 있는 것으로 보이지만 새로운 제품이 계속 개발되고 일부 제품의 경우 기준에는 적합하나 기준에 근접한 높은 오염수준이 나타나 꾸준하고 폭넓은 위생관리가 지속적으로 이루어져야 할 것으로 보인진다. 본 연구 결과를 바탕으로 2016년 9월 30일 식품공전의 장류, 젓갈류, 면류에서 미생물 단일표본 검사법의 일부를 통계적 개념을 도입한 기준·규격으로 개정되었고, 2018년 1월 1일부터 시행될 예정이다. With the introduction of HACCP and GHP, fermented foods have been commercialized and the production and consumption of various processed foods are increasing. Thus, it is necessary to evaluate the potential risks of food poisoning and the continuous hygiene level. The purpose of this study was to analyze the contamination level of microorganisms and to provide data for the establishment of statistical standards in microbiological tests. A total of 940 samples were analyzed in fermented foods and key processed foods. Five samples were collected for each sample with the same shelf life and manufacturer in the same lot product. Hygienic indicator bacteria and food poisoning bacteria such as Staphylococcus aureus, Bacillus cereus and Clostridium perfringens were tested according to the microbiological test method of Food Code. As a result, aerobic plate counts of fermented soybean product, jeotgal and kimchi were average 7.81, 3.89 and 4.61 log CFU/g, respectively. Relatively high values seem to be due to the inclusion of beneficial bacteria such as lactic acid bacteria generated during fermentation process. In case of B. cereus, about 20% of the fermented soybean product were detected between 103 and 104 CFU/g, which is close to 10,000 CFU/g in Korean Food Standard Codex. The average of 1.62 log CFU/g of coliform group was detected only in cheonggukjang among the fermented soybean product. In case of the jeotgal products, average aerobic plate count of seasoned joetgal was 5.17 log CFU/g and this is twice as high as that of aekjeot and jeotgal. Among the seasoned joetgal, 0.18 log CFU/g of coliform group was detected only in the mollusk products. Average aerobic plate count of ready-to-eat foods was 1.75 log CFU/g. Most of them were detected to be high in sunsik and burger. B. cereus of ready-to-eat foods were detected only in sunsik with average 1.15 log CFU/g. Average aerobic plate count of ready-to-cook foods was 2.35 log CFU/g. The maximum value of average aerobic plat count in the fermented food-containing product was 5.78 log CFU/g with no standard set. Of its no-containing products whose standard were set at less than 100,000, 20 cases, 14.3%, were found between 104 and 105. Average aerobic plate count of noodle products was 1.88 log CFU/g. Noodles containing many wet noodles were the highest among noodle product. The highest coliform group of noodle product was detected in the non-sterilized products, followed by the alcohol-treated products, and the sterilized products. All samples met the overall hygiene standards and distribution management of microbial tests seemed to be well done. But new products have been developed and some products have high levels of contamination close to the standards. Therefore, it is considered necessary to be careful in wide sanitary management.

Application of electronic sensing techniques for discrimination of irradiated foods : 조사식품의 판별을 위한 electronic sensing 기술의 응용

정남혁 경북대학교 대학원 2019 국내박사

식품의 안전성에 대한 소비자의 관심이 고조됨에 따라 교역 시 식품에서 기인되는 질병의 예방과 위생적인 식품의 공급기반 확립을 위해 식품조사기술(food irradiation)과 같은 새로운 검역관리 기술의 도입이 검역당국과 산업계로부터 시급히 요구되고 있다. 현재 식품공전의 확인시험법은 PSL법, TL법, ESR법, GC/MS법 등 네 가지 방법이 있으며, 미지검체의 1차 선별(PSL)과 2차 확증(TL) 시스템의 적용이 가장 효과적인 판정체계로 인정된다. 그러나 이러한 기존 방법은 한계점을 지니고 있어 이를 대체할 수 있는 분석법으로 전자코 및 전자혀를 적용하였다. 따라서 본 연구는 수입산 농산물, 축산물, 수산물에 대하여 E-sensing 기반 방사선 조사여부 screening 기법과 PSL, ESR 및 TL verification 방법의 다중 적용으로 미지모델시료에 대한 흡수선량(absorbed dose) 예측을 통하여 다중회귀모형을 구축하고, 아울러 식품조사처리에 따른 시료의 이화학적 특성을 분석, 평가하였다. E-sensing분석 대상 조사식품의 선발 전자선 처리된 농산물, 축산물, 수산물 25종에 대해 사전살균처리 확인을 위한 DEFT/APC 및 조사처리 여부 확인을 위한 PSL과 E-sensing 기술인 전자코 및 전자혀를 사용하여 조사 검지의 적용 가능성을 확인하였다. DEFT/APC를 이용하여 사전 살균처리확인을 진행하였으며, 광자극 스크리닝 방법인 PSL을 이용하여 조사 여부의 적용성을 확인하였다. 또한, 전자코 및 전자혀를 이용하여 모든 시료의 조사여부를 확인하였으며 기존 분석법과의 차별성을 비교하였으며, 결과를 기반으로 건조대파, 훈제 칠면조 및 건조새우에서 스크리닝 분석법이 적용가능성을 확인하였다. 감마선, 전자선 및 엑스선을 조사한 건조대파, 훈제칠면조 및 건조새우의 이화학적 품질 특성 농산물, 축산물, 수산물의 대표시료로 선정된 건조대파, 훈제 칠면조 및 건조새우는 감마선, 전자선, 및 엑스선 처리를 통하여 품질에 미치는 영향을 확인하기 위하여, 이화학적 품질특성을 진행하였으며, 이 후 저장기간에 따른 품질특성을 모니터링 하였다. 이들 시료는 저장기간에 의해 pH의 변화가 확인되었으나, 조사선원 및 선량에 따른 특이적인 변화는 나타나지 않았다. 반면, 기계적 색도, acid value, TBARS 및 VBN은 조사선량의 강도에 의존하는 것이 확인되었다. 휘발성 향기 성분을 분석한 결과, 시료의 향기 성분은 조사선량에 따라 peak area의 범위는 변화하였으며, 그 중, 건조대파는 sulfur compound류, 훈제 칠면조는 aldehyde류, 건조 새우는 pyrazine류가 주요 휘발성 향기 성분임을 확인하였다. 감마선, 전자선 및 엑스선을 조사한 건조대파, 훈제칠면조 및 건조새우의 E-sensing 스크리닝 수입 농산물, 수산물, 축산물에 대한 방사선 조사의 규제는 국내에서 엄격하게 규정되고 있다. 그러나 조사 허용 품목과 허가 선량은 수출국과의 격차가 있어 교역에 대한 각국의 법률에 지적 사항이 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 식품조사 검지방법은 분석에 대한 한계점을 지니고 있다. 따라서 기존 현행법을 개선을 위해 CODEX 기준의 조사검지법과 신속 검지법인 E-sensing 기술을 적용하여 수입산 건조대파, 훈제 칠면조 및 건조 새우에 대하여 조사검지를 진행하였다. 미생물학적 검지법인 DEFT/APC와 물리적 검지법인 PSL을 이용하여 조사시료 여부의 확인이 가능하였다. 감각센서를 이용한 전자코 및 전자혀의 데이터를 어레이화 하여 주성분분석(PCA)을 도출하였다. SPME/GC-MS를 이용하여 각 시료의 고유한 휘발성분과 식품조사를 분석한 결과를 통하여 GC 기반 전자코의 감각적 패턴이 향후 식품 조사검지의 적용성을 확인하였다. 또한, 축적된 데이터베이스의 기반으로 inter-lab bland test의 가능성과 TL, ESR 및 GC/MS를 이용한 확증 분석의 증명은 조사식품에 대한 E-sensing 다중검지의 기반을 마련하였다. Consumer interest in food safety is increasing. Therefore, it is necessary to prevent diseases caused by food at the time of trade and establish a supply base of sanitary foods. Therefore, the introduction of food inspection, a new quarantine management technology, is required by the quarantine authorities and the industry. Currently, there are four methods for identification tests of food or food, such as photostimulated luminescence (PSL), thermo luminescence (TL), electron spin resonance (ESR) and GC/MS method. The application of primary screening (PSL) and secondary confirmation (TL) systems of unknown samples is recognized as the most effective decision system. However, since existing methods have limitations, electronic nose and electronic tongue analysis were applied to replace these problems. A multiple regression analysis for estimating absorbed dose was constructed for unknown model samples of multiple screening techniques based on E-sensing and PSL, ESR and TL analysis verification methods, and their physicochemical characteristics were analyzed. Chapter 1. Selection of imported foods for E-sensing screening Twenty - five samples of agricultural, livestock and aquatic products irradiated with electron beam were identified by DEFT/APC for confirmation of pre-sterilization treatment. In addition, PSL and E-nose and E-tongue were confirmed to confirm applicability. The results of the analysis are as follows: DEFT/APC were not pre-sterilized for 19 samples and PSL was confirmed to be irradiated in 10 samples. As a result of the pattern of the flavor component and the taste component using the E-nose and the E-tongue, all the samples were discriminated into the non-irradiated samples and the irradiated samples. Therefore, among the 25 samples, dried green onion, smoked turkey and dried shrimp were applicable to all screening methods. Chapter 2. Effect of gamma ray, electron beam and X-ray on physicochemical properties of irradiated dried green onion, smoked turkey and dried shrimp The physico-chemical quality characteristics were analyzed during storage for the effects of gamma-ray, electron beam and X-ray on the quality of dried green onion, smoked turkey and dried shrimp. These samples varied with storage time, but there was no significant difference, according to irradiation source and absorbed dose. The parameters of Hunter's color value, acid value, TBARS and VBN were significantly increased with irradiation dose and storage time. Analysis of volatile components revealed that the flavor components of the samples were dependent on irradiation doses. Dried green onion is a major component of sulfur compounds. The main volatile component of smoked turkey is aldehydes containing benzaldehyde and pyrazines, and as major fragrance components of dried shrimp is pyrazines. Chapter 3. Application of E-sensing techniques to detect irradiated dried green onion, smoked turkey and dried shrimp with gamma ray, electron beam and X-ray Imported agricultural, livestock, and aquatic products are strictly regulated in South Korea, but there are differences between domestic and exporting countries. However, current methods for detecting of irradiations have limitations about irradiated foods. Therefore, the imported dried green onion, smoked turkey and dried shrimp analyzed using the CODEX standard detection method and the E-sensing technology rapid detection method. As a result, it was possible to identify the irradiated samples in DEFT/APC, PSL, and PCA analysis using E-nose and E-tongue showed patterns for non-irradiated and irradiated samples. The inter-lab bland test for imported samples confirmed the applicability of E-sensing. SPME/GC-MS and E-nose are similar in the analysis using volatile components. However, unlike SPME/GC-MS, purpose of E-nose to collect data and identify patterns from samples. The results of this research, it was confirmed that the major volatile flavor components of each sample were changed in terms of trace amount depending on irradiation doses. On the other hand, trace amounts of volatile components for food irradiation were able to be discriminated according to irradiation source and absorbed dose in E-nose. In addition, the pattern was confirmed could be classified according to irradiation doses and storage times, and the results of the E-nose and E-tongue were verified by analysis using TL, ESR and GC/MS. DEFT / APC, PSL and E-sensing technology were applied to 25 kinds of agricultural products, livestock products and aquatic products, and three kinds of samples suitable for all analyzes were selected: dried shrimp, smoked turkey, and dried shrimp. The physicochemical changes of irradiation source and absorbed dose during storage period were confirmed in selected samples. This was followed by an inter-lab test and confirmation of E-sensing. The maximum irradiation dose of imported country is 10 kGy, and it is confirmed that E-nose and E-tongue can be analyzed in all samples. In addition, physicochemical changes were more dependent on storage period than dependence on irradiated source and irradiation dose. Based on this results, this reasulch analyzed the irradiation doses up to 7kGy which is the standard of MFDS, and the discrimination of irradiation dose was confirmed by using E-nose and E-tongue.

까치버섯(Polyozellus multiplex) 추출물의 생리활성 및 이를 활용한 기능성 식품제조

전동하 경북대학교 2017 국내석사

본 연구에서는 국내에 자생하는 까치버섯으로부터 추출한 phenolic compounds를 이용하여 항산화 효과, 기능성 미용식품 활성, 건강기능식품 활성효과를 측정하고 이를 이용해 양갱에 첨가하여 고부가가치의 기능성 소재로서의 활용 가능성을 확인하고자 하였다.

Isolation and Characterization of Antibiotic-resistant Escherichia coli from Fresh Produce and Environment

송기연 경북대학교 대학원 2021 국내석사

미국 질병관리본부 (CDC) 자료에 의하면, 신선식품 관련 식중독은 해마다 꾸준히 증가하고 있고 이와 더불어 항생제 내성 대장균으로 인한 식중독 사고 또한 증가하고 있는 실정이다. 대장균은 농업환경을 포함하여 어디에나 존재하는 세균으로, 항생제 내성인자의 저장소로서 역할을 한다. 주로 항생제 내성 대장균은 축산업에서의 항생제 오남용으로 인해 발생하며, 이는 토양, 퇴비, 농업용수를 통해 신선식품을 오염시킬 수 있다. 일반적으로 신선식품은 열처리 없이 최소가공을 통해 섭취하기 때문에 항생제 내성 대장균에 오염될 경우 더 큰 문제를 일으킬 수 있다. 이에 본 연구는 신선식품 및 농업 환경에서 대장균을 분리하고, 항생제 내성 및 병원성 특성을 검토하고, 병원성 및 항생제 내성 대장균 제어법 및 진단법 연구의 기반을 다지는 것을 목적으로 한다. 대구, 경산, 청도, 구미, 칠곡, 울산에서 채취된 신선식품 및 농업환경시료 205개를 대상으로 식품의약품안전처 가이드라인에 따라 선택배지, 유당발효능 및 IMViC 시험을 통해 추정 대장균을 분리하였다. 분리된 추정 대장균은 16S rRNA sequencing 및 API 20E, Phoenix 100을 이용한 생화학적 분석을 통해 대장균임을 확인하였다. 확인된 대장균의 병원성 유전자(stx1, stx2, eaeA, invA, LT, ST, aggR)를 확인하기 위해 conventional PCR을 수행하였고, real-time PCR을 통해 검출된 병원성 유전자를 재 확인하였다. 대장균임이 확인된 모든 균주에 대해 미국의 항생제 내성 모니터링 시스템(NARMS)에 명시된 16종의 항생제에 대하여 디스크 확산법과 MIC 시험이 실시되었으며 CLSI (the Clinical and Laboratory Standards Institute)의 가이드라인에 따라 내성여부가 결정되었다. 이후 Whole genome sequencing을 실시하여 유전적 특성(혈청학적 특성, 병원성 유전자, 내성 유전자, 및 mobile element)을 검토하였다. 채취된 205개의 신선식품과 농업환경의 시료로부터 37개의 추정 대장균을 분리하였다. 16S rRNA sequencing 결과, 32개의 균주는 모두 99.58% 이상의 유사도를 나타내 대장균으로 확인되었으며, 나머지 5개의 균주는 Escherichia 속 수준에서 확인되었으나, API 20E 및 Phoenix 100을 이용한 추가적인 생화학적 분석을 통해 대장균임이 확인되었다. Convetional PCR 결과, 6개의 균주에서 stx2, eaeA, LT 유전자 중 적어도 하나의 병원성 유전자가 검출되었다. 이후 real-time PCR을 이용하여 재확인한 결과, stx2, eaeA, LT 유전자가 conventional PCR과 동일한 결과로 검출되었다. 항생제 내성 시험 결과, 11개의 균주는 적어도 하나 이상의 항생제에 대해 내성을 나타냈으며, 그 중 8개의 균주에서 다제내성이 확인되었다. 신선식품 및 농업환경에서 대장균의 내성율은 tetracycline (29.7%), sulfisoxazole (21.6%), ampicillin (21.6%) 순으로 나타났다. 가장 많은 항생제에 대해 내성을 보인 대장균 (SLC09012)의 전장 유전체 분석 결과, 대장균 SLC09012 균주의 유전체 크기는 총 3,264,461 bp, G +C 함량은 49,71%이며, 본 유전체 분석으로 다수의 병원성, 항생제 내성, mobile element gene이 확인되었다. 따라서, 본 연구는 신선식품 및 농업환경에서 문제가 되고 있는 항생제 내성 대장균을 분석하였고, 향후 이를 제어하기 위한 생물학적 제어제 및 진단법 개발을 위한 기반 자료로 활용될 것이다.

냉장 신선육의 저장성 증진을 위한 항균 천연물소재 탐색

이수희 충북대학교 2023 국내석사

Effect of Gamma Irradiation on Physico-chemical and Sensory Characteristics of Pomegranate Fruit (Punica granatum L.) and Its ESR- and Luminescence-based Detection : 석류 (Punica granatum L.) 의 검역을 위한 방사선 조사: 이화학적, 관능적 품질, 조사여부 판별 및 폴리페

Shahbaz, Hafiz Muhammad 경북대학교 대학원 2015 국내박사

(초록) 방사선 처리는 식인성 질병의 위험 감소, 해충의 젂파 제어, 식품의 보존/살균, 발아 억제, 농산품의 유통기핚 연장을 위해 사용된다. 현재 약 55 개국이 다양핚 식품에 대핚 조사처리를 허용하고 있으며, 이는 세계보건기구 (WHO), 국제원자력기구 (IAEA), 미국 농무부 (USDA), 국제식품규격위원회 (CODEX) 및 식품기술자협회 (IFT) 등 수 많은 국제기구에 의해 인정되었다. 이에, 적젃핚 조사선량에 대핚 규정과 식품의 조사처리에 따른 이화학적 품질특성에 대핚 연구가 요구되고 있다. 국제교역에서도 조사처리 식품에 대핚 국내외 규정의 이행이 강조된다. 그러므로, 조사처리 식품의 label 에 대핚 정확성과 소비자들의 자유로운 선택을 보장하기 위핚 확인법의 요구가 증가하고 있다. 조사처리는 과일 가공의 부산물로부터 폴리페놀 화합물의 수율을 증짂시키는 데 적용될 수도 있다. 마이크로웨이브를 이용핚 추출 또핚 젂통적인 추출기술로서의 몇 가지 장점 외에도 폴리페놀 화합물의 추출을 증짂시키기 위해 이용될 수 있다. 식품 원료의 항산화활성은 식품의 추출과정 없이 식품과 자유라디칼 용매의 직접 혼합으로 측정될 수 있다. 이러핚 방법은 용매추출 과정의 시갂을 줄여주고, 추출 단위조작 동안 결합 화합물을 붂리해야 하는 복잡성을 해결하는 장점을 지니고 있다. 1. 석류의 품질에 대핚 감마선 처리의 영향 석류 주스의 총 고형붂 함량, 적정산도, pH 는 1 kGy 이내의 감마선 처리에 영향을 받지 않았다. 총 안토시아닌 함량은 선량(0.4-2 kGy)의 증가에 따라 감소하였고, 이는 각 안토시아닌 성붂의 파괴에 의핚 것으로 사료되었다. 조사처리되지 않은 주스는 조사처리된 주스에 비해 유의적으로 어두운 색을 나타내었다. 폴리페놀 함량은 조사선량의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타내었고, ABTS 라디칼 소거활성은 조사처리 후 감소하였으나 유의적인 차이는 없었다. 관능평가 결과 패널들은 조사처리핚 과일의 주스에 대해 높은 선호도를 나타내었고, 낮은 선량(0.4-1 kGy)으로 처리 시 높은 평점을 나타내었다. 폴리페놀 함량, 안토시아닌 함량 및 항산화활성은 유의적인 상관성을 나타내었다. 2. 석류의 조사처리 확인 스크리닝 방법으로 PSL 을 적용핚 결과, 비조사 시료 및 0.4 kGy 시료는 음성 (<700 PCs) 값을 나타내었고, 3 kGy 시료의 경우 양성(>5,000 PCs) 값을 나타내어 적용가능성의 핚계를 보여주었다. PSL 측정에서 확인된 불규칙적인 결과는 과일 표면에 존재하는 inorganic mineral 의 양과 구성의 차이에 기인핚 것으로 사료되었다. 석류의 TL 측정 결과 모든 조사처리 시료는 150-200°C 온도범위에서 최대 피크를 나타내는 젂형적인 TL glow curve 를 보여주었다. Normalization step 결과 모든 조사처리 시료는 0.1 이하의 TL ratio 를 나타내어, TL 은 최저 선량 (0.4 kGy) 수준도 확인 가능핚 명확핚 판별방법으로 확인되었다. SEM-EDX 붂석 결과 석류에서 관찰되는 주요 mineral 은 quartz 와 sodium-feldspar 로 판별되었다. ESR 붂석에 의해 조사유래 cellulose 라디칼이 씨와 속껍질 부위에서 확인되었다. ESR 결과는 알코올 추출에 의핚 시료에 비해 동결건조 시료에서 우수하였다. TL 및 ESR 붂석 모두 싞호 강도와 조사 선량 사이의 양의 상관관계를 나타내었다. 3. 석류부산물의 폴리페놀 함량과 항산화활성 폴리페놀 함량은 마이크로웨이브 추출조건에 의존적이었고, 마이크로웨이브 추출물의 폴리페놀 함량은 감마선 조사에 유의적인 영향을 받는 것으로 확인되었다. 추출물의 탄닌 비율은 20 kGy 조사처리까지 증가하였으나 30 kGy 이상의 선량에서는 감소하였다. 껍질 추출물의 가용성 탄닌 함량은 추출시갂 경과에 따라 증가하여 4 붂째에 가장 높은 함량 (160 mg TAE/g DM)을 나타내었다. 에탄올 농도는 70% 조건에서 가장 높은 탄닌 (150 mg TAE/g DM) 및 플라보노이드 (0.14 mg CE/ g DM) 함량을 나타내었고, 마이크로웨이브 출력이 증가함에 따라 함량이 증가하였다. 추출 과정의 핚계점을 개선하는 항산화능 직접 측정법의 “QUENCHER-procedure”는 추출에 의핚 방법에 비해 다소 높은 값을 나타내었다. 마이크로웨이브를 활용핚 추출은 폴리페놀 화합물의 추출을 증짂시킬 수 있으며, 석류 가공에서 발생하는 대량의 산업 폐기물은 식이보충제, 식품첨가물, 화장품 원료 등으로 활용될 수 있다. Research background Irradiation treatment is used to reduce the risk of food-borne illness, control the spread of invasive pests to new territories, preserve/sterilize food, inhibit sprouting, and increase the shelf-life of agricultural commodities. At present, over 55 countries have regulatory structures that allow the use of irradiation for different foodstuffs. Food irradiation has been endorsed by a number of international bodies such as the World Health Organization, the International Atomic Energy Agency, the U.S. Department of Agriculture, Codex Alimentarious Commission, and the Institute of Food Technologists. In this context, research is required for defining appropriate irradiation doses and their subsequent effect on physico-chemical quality attributes of foodstuffs. International trade emphasizes the implementation of national and international regulations about irradiated food. Therefore, the need of authentic detection methods has increased to validate the correctness of irradiated food labeling and ensure consumer’s free choice about irradiated food. Furthermore, irradiation processing could also be applied to increase the yield of polyphenol compounds from by-products of fruit processing. Microwave-assisted extraction can be used for enhanced extraction of polyphenol compounds with several advantages to a traditional extraction technique. In addition, antioxidant activity in food samples can be measured by direct mixing of solid samples with free radical solvents, without performing the extraction-step. The obvious advantages of the direct procedure would be to reduce the time spent for a solvent-extraction process and resolve the complexity for separating bound phenolics and antioxidant compounds during an extraction unit operation. 1. Effect of gamma-irradiation on chemical quality of fresh pomegranate The total soluble solids, titratable acidity, and pH values of juice from fresh pomegranate remained unaffected up to 1 kGy gamma radiation dose. In contrast, the total anthocyanins content decreased as the dose increased from 0.4 to 2 kGy. The decrease in the anthocyanins content was mainly due to the degradation of individual anthocyanin. The control fruit juice had a darker colour than that of the irradiated fruit with significant differences in the luminosity dimension scale. Total phenols showed a linear trend of decrease with the gradual increase in irradiation dose. ABTS radical scavenging ability was slightly lowered after irradiation without any significant differences. A stronger preference was shown by the sensory panelists for the juice from irradiated fruit. The juice from low dose (0.4 kGy and 1 kGy) treated fruit were liked more by the panelists compared to the juice from the control and high dose (2 kGy) treated fruit. A strong positive correlation was observed among the antioxidant activities, total phenolics and anthocyanin contents. 2. Identification of irradiated fresh pomegranate PSL was used as a screening approach and showed limited applicability. Non-irradiated and 0.4 kGy irradiated fruit gave negative PSL counts (<700 PCs). Only 3 kGy-irradiated pomegranate showed the positive PSL values (>5,000 PCs). Irregularity observed in the PSL values could be ascribed to the differences in the amount and composition of the inorganic minerals on the fruit surfaces. All the irradiated pomegranates exhibited typical TL glow curves with maximum peaks in the temperature range of 150-200°C. All the irradiated pomegranates also showed TL ratios >0.1 after normalization step ensuring the characteristics of the isolated minerals on the TL discs to get effective results. The TL results were observed to be the most promising as clear identification was possible even at the lowest applied dose of 0.4 kGy. Major mineral components observed on the pomegranate fruit during the SEM-EDX analysis were quartz and sodiumfeldspars and were accountable for the key radiation-specific luminescence properties of the samples. Radiation-induced cellulose radicals were detected in the seeds and rind parts by ESR analysis. The ESR results were better in freezedried samples rather than the samples subjected to alcoholic-extraction. A positive correlation was found out between the signal intensities (TL and ESR) and irradiation doses. 3. Polyphenols and their antioxidants activity from pomegranate by-products The content of polyphenols in the extract from pomegranate peel was strongly dependent on the microwave-assisted extraction process conditions. Gamma-irradiation significantly affected the polyphenols content in the extract. In general, the percentage of hydrolysable tannins in the extract increased up to 20 kGy gamma-irradiated pomegranate peel. However, a general reduction in tannins content was observed at 30 kGy. The concentration of hydrolysable tannins in the extract increased with the increase in extraction time. Extract of peel obtained from 70% ethanol showed the highest values of hydrolysable tannins (150 mg TAE/g DM) and total flavonoids content (0.14 mg CE/ g DM). Gamma-irradiated pomegranate peel at 20 kGy (1 min extraction) and 30 kGy (8 min extraction) produced highest total flavonoids content (0.15 mg CE/ g DM). The optimal conditions for microwave-assisted extraction were 4 min extraction time, 70% ethanol concentration, and 150 W microwave power. In order to overcome the reported limitations in the extraction-based procedures, a direct method called “QUENCHER-procedure” was applied to measure antioxidant potential in pomegranate fruit by-products. Total antioxidant activities determined by the direct-procedure were comparable with or slightly higher than that of a routinely used extraction-based procedure. Consumer acceptance of irradiated fruit is a matter of proper education with scientific facts. Research-based information about the application of irradiation treatment would be useful to enhance the marketing and consumer acceptance of fresh fruit. The application of reliable irradiation detection methods could be useful to enhance the international trade of fresh fruit and ensure consumer’s free choice about irradiated fruit. The extraction of polyphenols from by-products of fruit processing is the first step towards their practical utilization. Microwave-assisted extraction can be applied for enhanced extraction of polyphenol compounds. Huge industrial waste of pomegranate fruit processing could be better utilized in the formulation of dietary supplements or nutraceuticals, pharmaceuticals, cosmetic products and food additives.

화학적 처리를 통한 쓴메밀의 생리활성 증대 및 식품 산업적 활용

양진우 충북대학교 2019 국내박사

The objectives of this study are optimization conditions for deglycosylation of rutin and the enhanced biological activities of quercetin converted from rutin were investigated through cell and animal systems. This study also examined the increased physiological activity of tartary buckwheat of acid treatment through cell and animal systems. We evaluated the quality of noodles made from acid treated tartary buckwheat with increased functionality As a result, this study was confirmed that most rutin was converted to quercetin when rutin was hydrolyzed for 2 h at 80 °C using 0.5 M HCl in 80% ethanol. The 80% ethanol as solvent for reaction faster than water. This conversion of rutin to quercetin increased the antioxidant capacity, such as the radical scavenging ability, the reducing power, and the lipid peroxidation inhibitory effect. And the enhanced the antioxidant activity of acid hydrolyzed rutin was able to more effectively protect the damaged cells by oxidative stress in HepG2 liver cells. In addition, the conversion of rutin to quercetin has been shown to increase the inhibitory effect on TG accumulation and inflammation response in cell systems. This study also investigated the effect of acid hydrolyzed rutin on obese mice. As a result, the body weight gain more decreased by administration of quercetin (9.37 ± 1.01 g/7 weeks) and acid treated rutin (10.43 ± 2.30 g/7 weeks) than rutin (12.75 ± 1.74 g/7 weeks). In addition, the blood levels of triglyceride (TG) and total cholesterol and LDL-cholesterol, as well as AST and ALT levels were more decreased by administration of quercetin and acid treated rutin. These results of cell and animal systems indicate that the physiological activities of the glycoside flavonoids can be increased by chemical treatment using acid. Tartary buckwheat treated with various concentration of HCl (0.1, 0.5, and 1.0 M) increased the conversion of rutin to quercetin. These changes of flavonoid composition in tartary buckwheat by acid treatment were effected on antioxidant activities with increasing the acid concentration. The antioxidant capacity of tartary buckwheat extracts increased as the amount of quercetin increased by conversion of rutin to quercetin. The increase of antioxidant activity of acid treated tartary buckwheat increased the protective effect against oxidative stress in HepG2 liver cells. Incase of HCl of 1.0 M treated tartary buckwheat extract, reduced cell viability by TBHP (32.6%) restored about 69.7% of viability, and the ROS production decrease by about 12%. Acid treatment of tartary buckwheat more effectively inhibited lipid accumulation in adipocytes and more effectively decreased the inflammatory responses in macrophages than that not treated tartary buckwheat. This study investigated the effect of acid treated tartary buckwheat on dyslipidemia and obesity in high fat diet mice. The acid treated tartary buckwheat extracts showed better weight loss effect than not treated tartary buckwheat and it was found the effect of reducing the TG, total cholesterol and LDL-c. The decrease of LDL-c significantly decreased AI and CFR. This suggest that acid treated tartary buckwheat reduced the incidence of metabolic diseases. This study also evaluated the quality of noodles made from acid treated tartary buckwheat. As a result, when the acid treatment of tartary buckwheat, the hydrolysis of starch increased with increased HCl concentration. This was confirmed by the change of characteristics of the gelatinization and dough formation properties. These results indicate that the acid treatment of 0.5 M or less is required to maintain the properties of starch to make noodle. The antioxidant activity of buckwheat noodle increased with increased HCl concentration. When cooked noodles were made using 0.1 M concentration of HCl-treated buckwheat, the antioxidant capacity were increased about 1.4 ~ 3.4 fold compared with not treated noodle. However, high acid concentration treatment caused loss of flavonoid during cooking. These loss of flavonoid decreased the antioxidant activity of noodles. Therefore, this study indicate that appropriate acid treatment of tartary buckwheat can be used as a method for enhancing the physiological activities, while minimizing the influence of physical properties for the production of noodles. In conclusions, this study investigated how to convert glycoside flavonoids through chemical treatment using acid and applied this method for food materials to improve the functional properties of glycoside flavonoids. This results suggest new method for development of functional food materials by enhancing the physiological activities. These results provide information on potential new source of functional food for preventing or treating metabolic syndrome. 현대사회에서 식습관 및 생활패턴의 변화에 따라 비만, 당뇨, 심혈관계질환 등을 포함한 대사질환의 발병이 증가함에 따라서 이를 예방 및 치료 하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 식물에서 유래한 의약품이 아닌 성분으로 부작용이 적은 소재에 대한 탐색 및 관련 기작의 규명에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 소재 중 하나인 플라보노이드는 식물이 만들어내는 2차 대사산물로서 체내에서 다양한 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 자연계에 존재하는 플라보노이드는 대부분 단당류 또는 이당류가 결합한 배당체로 식물의 세포벽에 결합하여 존재하는 것으로 알려져 있다. 하지만 이러한 배당체의 경우 체내 당 부분이 제거 후 체내에서 이용가능하며, 또한 많은 연구를 통해 배당체에 결합한 당으로 인해 그 생리활성이 감소하는 것으로 보고되고 있다. 따라서 배당체에서 당을 제거하여 생체이용률을 증가시키고, 그 활성을 증가시키기 위한 연구가 많이 있다. 하지만 이와 관련된 대부분의 연구는 효소나 미생물을 이용한 생물학적 방법을 통해 이루어지고 있다. 생물학적 방법은 효소나 미생물에 따른 소재의 특이성에 따른 효소와 미생물 선별 및 반응의 최적화에 대한 연구가 필요하다. 하지만 산을 이용한 화학적 방법을 이용할 경우 생물학적 방법에 비하여 빠른 반응 속도, 넓은 범용성, 및 경제적 측면 등 다양한 장점들을 가지고 있다. 하지만 산을 이용한 배당체의 가수분해에 대한 연구는 아직 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 자연계에 다량 존재하는 rutin을 대상으로 rutin의 비배당체 형태인 quercetin 으로 전환을 위한 산을 이용한 방법에 대하여 최적화 조건을 제시하고, 이를 통해 생성된 quercetin 의 rutin 보다 뛰어난 활성을 세포 및 동물실험을 통해 규명하고자 하였다. 또한 rutin 같은 분리된 순수물질뿐만 아니라 rutin을 다량 함유하고 있는 쓴메밀을 대상으로 산처리를 적용하여, 식품에 포함된 배당체에 대한 산처리에 의한 비배당체로의 전환을 규명하였다. 또한 쓴메밀을 대상으로 산 처리 전/후를 비교하여, 증가된 생리활성을 세포와 동물실험을 통해 규명하였다. 그 결과, 순수물질인 rutin을 0.5M HCl 을 함유한 80% 에탄올을 용매로 사용하고 섭씨 80도에서 2시간동안 가수분해 반응을 진행하였을 때, 대부분의 rutin 이 quercetin으로 전환된 것을 확인 할 수 있었다. 또한 이러한 전환은 라디칼 소거능, 환원력 및 지질의 과산화를 억제 효과 등 항산화력을 증가시켰으며, 이러한 항산화력의 증가는 HepG2 간 세포에서도 증가된 항산화력을 통해 산화적 스트레스로부터 세포를 보호할 수 있는 효과를 나타내었다. Rtin 의 quercetin으로의 전환은 3T3-L1 지방세포에서 지질축적의 주요 전사인자를 조절하여 지질의 억제효과를 증가시키는 것을 규명하였다. 그리고 이러한 플라보노이드의 구조변환은 대식세포에서 LPS로 유도된 염즘반응을 염증유발인자인 NO 및 TNF-α의 생성의 억제를 통해 염증을 완화효과를 규명하였다. 또한 세포 시스템에서 규명된 효과들이 고지방식이를 통해 비만을 유도한 쥐 모델에서도 대사질환에 대한 효과가 있는지 알아보고자 하였다. 그 결과, quercetin과 산처리한 rutin 의 경우, rutin보다 고지방식이로 유도된 체중의 증가를 더 감소시켰으며, 이러한 체중의 감소는 다양한 조직에서 지질의 축적을 억제하는 것과 연관이 있다. 또한 고지방식이로 인하여 높은 혈액 내 TG 및 콜레스트레롤의 함량을 개선시키는 효과가 더 뛰어났으며, 이와 더불어 간의 손상지표인 AST와 ALT를 낮추는 효과도 개선된 것을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 배당체 플라보노이드를 비배당체로 변환을 통해 그 활서을 증가시키는 것을 규명할 수 있었다. 이러한 플라보노이드의 변환을 직접 식품에 적용하고자, rutin을 다량 함유하고 있다고 알려진 쓴메밀을 대상으로 실험한 결과, 순수물질뿐만 아니라 식품에 포함된 플라보노이드에도 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 1.0 M의 HCl을 이용할 경우 쓴메밀에 포함된 대부분의 rutin이 quercetin 으로 변환 되었으며, 이러한 플라보노이드의 구조적 변화는 다양한 항산화 활성을 증가시키는 것을 알 수 있었다. 또한 항산화 활성의 증가는 HepG2 간 세포에서 산화적 스트레스에 대한 보호효과를 증가시켰다. 이와 더불어 지방세포에서 지질의 축적을 억제시키고, 대식세포에서 염증의 반응을 완화시키는 것을 알 수 있었다. 또한 산처리를 한 쓴메밀 추출물을 이용하여 기존의 쓴메밀의 추출물과 비교하여 고지방식이를 한 쥐에 대한 대시질환에 대한 개선효과를 알아보고자 하였다. 그 결과 산처리한 쓴메밀 추출물이 체중의 감소효과가 더 뛰어나다는 것을 알 수 있었으며, 이와 더불어 혈액 내 지질과 관련된 다양한 지표들을 감소시키는 효과가 더 뛰어나다는 것을 규명하였다. 특히 산처리한 메밀은 LDL 콜레스테롤의 함량을 더 많이 감소시켜 AI와 CFR를 감소시켜 대사질환으로 유도된 질병에 대하여 그 발병율을 유의적으로 낮추는 효과가 있는 것을 규명하였다. 또한, 기능성이 증가된 메밀을 대상으로 국수을 만들어 그 국수의 품질을 평가하고자 하였다. 다양한 산의 농도 0.1, 0.5, 그리고 1.0 M 의 HCl을 쓴메밀에 처리 후 제분하여 중력분과 혼합하여 국수제조를 위한 전분의 특성 및 증가된 항산화 활성을 연구하였다. 그 결과, 산을 처리하였을 때, 산의 농도가 증가 할수록 쓴메밀이 가지고 있는 전분이 가수분해가 가속화되고, 전분이 가지고 있는 호화특성 및 반죽 형성에 미치는 다양한 특성들을 잃게 되는 현상이 발생하였다. 따라서 0.5 M 이하의 산 처리가 필요할 것으로 예상된다. 또한 산을 처리를 하였을 때, 식물의 세포벽의 분해에 따른 플라보노이드의 추출 효율이 증가하는 현상이 나타났으며 이에 낮은 농도의 산을 처리하였을 때에도 플라보노이드의 추출효율이 높아졌으며 이에 다른 항산화 활성도 증가하였다. 또한 0.5 M 에서 quercetin으로의 변환율이 약 35-40%으로 변환에 따라서 항산화 활성이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 쓴메밀에 대하여 적절한 농도의 산처리는 국수의 제조에 있어서 물성의 영향은 최소화 하면서 기능성을 높힐 수 있는 하나의 방법으로 이용 가능 할 것으로 생각된다. 따라서 본 연구는, 배당체 플라보노이드를 대상으로 화학적 처리를 통해 비배당체 플라보노이드를 얻을 수 있는 방법을 연구하고, 이를 통해 직접 식품에 적용하여 식품내 함유하고 있는 배당체 플라보노이드의 구조변환을 통해 기능성을 강화한 식품소재의 개발에 대한 방법을 제시하고 이를 통해 직접 식품을 제조하여 그 품질을 측정하여 그 가능성을 제시하고자 하였다. 또한 쓴메밀 뿐만 아니라, 배당체 플라보노이드를 다량 함유하고 있는 식품에 대한 새로운 활용방법을 제시하고, 이를 통해 농산물의 활용가치 및 부가가치의 증대가 가능 할것으로 예상된다.

Validation and Evaluation of Square Planar Inductor System for Salmonella Detection on Fresh Produce : 신선식품에서 살모넬라 검출을 위한 평판 인덕터 시스템의 검증에 관한 연구

최재인 경북대학교 대학원 2021 국내석사

본 연구의 목적은 새로 개발된 평판 인덕터 시스템(SPIS)을 기존에 연구되었던 인트라시스템(ICS)과 비교하여 살모넬라 검출에 적합한 시스템인지 객관적으로 검증하는 것이다. SPIS는 베이스 플레이트, 식품 받침대, 두개의 자석판, 평판 인덕터, H-타입 프레임, 그리고 네트워크 분석기로 구성된 시스템이다. 원통형의 코일로 구성된 ICS와 다르게 SPIS는 평편한 인덕터가 식품표면에서 직접 센서의 신호를 측정함으로써 센서의 이동없이 식품 표면에서 직접 검출이 가능하도록 디자인되었다. 각 검출시스템으로 센서의 공진주파수를 측정하여 신호 강도와 검출시간을 측정한 결과, ICS에 비해 SPIS가 2배 큰 신호 증폭과 비교적 짧은 검출시간(<1 min)을 나타냈다. SPIS와 ICS를 활용하여 다양한 농도(2, 4, 6, 8 log CFU/mL)의 살모넬라 엔테리티디스를 검출한 결과, 두 시스템 모두 살모넬라 엔테리티디스의 농도가 증가함에 따라 공진주파수 변화가 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 이로부터 검량선을 작성하여 직선성(상관계수, R2), 감도(기울기), 그리고 검출한계를 측정한 결과, SPIS는 각각 0.98, 616 Hz/log CFU, 그리고 1.85 log CFU/mL로 결정되었고 ICS는 각각 0.96, 522 Hz/log CFU, 그리고 2.23 log CFU/mL로 결정되었다. 따라서 SPIS가 ICS에 비해 향상된 직선성과, 감도 그리고 낮은 검출한계를 나타냈다. 주사전자현미경(SEM) 이미지를 통해 센서 표면을 관찰한 결과, 살모넬라 엔테리티디스의 수가 농도 의존적으로 증가함을 확인하였고 이로부터 산출된 균 밀도 또한 농도 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 두 시스템을 이용하여 센서의 공진주파수를 짧은 시간차로 반복적으로 측정하거나 3일간 반복적으로 측정하여 반복성과 정밀성을 측정한 결과, SPIS와 ICS 모두 15% 이하의 RSD%값을 나타내어 검출 시스템으로써 적합함을 확인했다. 마지막으로 SPIS와 ICS를 활용하여 사과, 양배추, 오이, 그리고 주키니 표면에서 다양한 농도(2, 4, 6, 8 log CFU/mL)의 살모넬라 엔테리티디스를 검출하였다. 두 시스템 모두 농도에 따라 센서에 부착된 균 밀도 및 공진주파수 변화가 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 앞선 항목에 따라 사과, 양배추, 오이, 그리고 주키니에 대한 SPIS와 ICS의 검출능을 측정 및 비교한 결과, SPIS의 직선성(0.94 ̶ 0.98)과 감도(530.9 ̶ 610.7 Hz/log CFU)가 ICS의 직선성(0.92 ̶ 0.95)과 감도(402.9 ̶ 513.2 Hz/log CFU)에 비해 향상된 값을 나타냈으며, ICS의 검출한계(1.39 ̶ 1.78 log CFU/mL)에 비해 SPIS가 낮은 검출한계(1.01±0.64 ̶ 1.45±0.22 log CFU/mL)를 나타냈다. 또한, 4가지 신선식품에서 SPIS로 측정한 검출한계가 유의적인 차이를 보이지 않아 신선식품에 따라 SPIS의 검출능에 차이가 없음을 확인하였다(p<0.05). 따라서 본 연구에서는 새롭게 개발된 SPIS가 다양한 신선식품에서 오염된 살모넬라 엔테리티디스를 신속·효율적으로 검출하기에 적합한 시스템임을 보여주었다.

Anti-osteoporosis effect of soybean cultivar with high yield and good quality of functional compound : 초다수성 및 고기능성 콩 품종의 항골다공증 효능

이동규 경북대학교 대학원 2018 국내석사

Isoflavones which are a class of phytoestrogens were reported to play positive roles in menopausal symptoms. Soybeans and soy products (Cheonggukjang, Doenjang) are the richest sources of isoflavones in the human diet. To develop higher yield and better quality of soybean variety, a new cultivar (T99 soybean) was generated by cross breeding. T99 soybean and its products were analyzed through HPLC for quantification of total isoflavone content between T99 and control soybean varieties. The highest isoflavone content was observed in T99 soybean and its products. The ALP activity in Saos-2 cells was increased more effectively in T99 soybean treated groups than Daewon soybean. Animal study was performed to identify anti-osteoporosis effect of T99 soybean cultivar in ovariectomized (OVX) mice. T99 soybean extract showed better anti-osteoporosis effect as evaluated by biochemical markers of bone turnover and micro CT image. Plasma ALP level was increased by soybean extract treatments especially T99. Also, osteocalcin and CTX-1 levels were decreased by soybean extract treatment especially T99. In the micro CT images, trabecular bones were thicker in T99 treatment group than Daewon. As a result, T99 showed better anti-osteoporosis effect in biochemical markers of bone turnover and micro CT image. Therefore, this study suggests that T99 may have advantage and competitive in the market of fermented soybean products. 본 연구에서는 장류용 대두로 새로이 육종된 T99 품종의 대두에서 콩의 기능성 물질인 이소플라본의 함량을 고성능액체 크로마토그래피로 정량하였고, T99 품종의 대두에서 이소플라본 추출물을 얻어 골 손실과 골다공증에 대한 개선 효능을 확인하였다. 콩은 단백질과 생리활성물질의 급원식품으로 오래 전부터 널리 소비되었고, 가공을 통하여 다양한 형태의 식품으로 섭취되었다. 하지만 최근 식품과 그 원료에 대한 안전성과 기능성에 대한 소비자들의 관심이 높아지게 되었고, 국내 콩 가공식품 중 가장 많은 수요가 있는 장류용 대두 품종으로 초다수성 및 고기능성을 지닌 신 품종 T99가 개발되었다. 대두의 대표적 기능성 물질인 이소플라본은 여성호르몬과 구조가 유사하여 식물성 에스트로겐으로 알려져 있고, 실제 체내에서 에스트로겐과 같은 효과를 나타내어 갱년기 증후군 증상에 개선 효과가 있음이 밝혀졌다. 실험에 사용된 모든 대두 샘플은 품종과 가공 공정의 표준화를 거쳐 ‘CJ 제일제당’에서 공급받았다. 실험에서는 실제 시장에 유통되는 장류의 원료 대두와 신 품종 T99 대두의 이소플라본 함량을 비교하였고, 청국장과 된장 가공 공정 간에 이소플라본 함량과 배당체, 비배당체의 비율의 변화를 비교 분석 하였다. 그 결과, 원료 대두와 두 종류의 가공식품에서 가장 높은 이소플라본 함량을 가진 대두는 T99 품종임이 확인되었다. 그 뒤 효능 평가를 위하여 세포실험과 동물실험을 진행하였다. 세포실험으로 형골세포유사 육종 세포인 Saos-2에서 알칼리성 인산 가수분해 효소의 활성을 확인하였다. 그 뒤, 동물실험에서 콩 추출물을 경구 투여하여 실제 섭취 시 T99 대두의 골 손실과 골다공증에 대한 개선 효과가 나타났다. 세포실험과 동물실험 모두에서 대조군으로 사용된 대원콩 처리군보다 T99콩 처리군이 골 손실과 골다공증에 대한 효과가 큰 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과를 종합하였을 때, 본 연구는 초다수성 및 고기능성 품종인 T99 대두가 기존 대두보다 높은 기능성을 가질 수 있음을 입증하였다. 또한 실버푸드로 각광받는 장류 가공식품에 적용을 함으로써 갱년기 증후군을 완화의 가능성이 기대됨으로 T99 대두의 국내 대두 가공식품 시장에서의 경쟁력을 재고하였다.

Immobilization Strategy of Salmonella Typhimurium-specific Phage and Its Application on Phage-based Surface-scanning Detection System for S. Typhimurium Detection

이민정 경북대학교 대학원 2019 국내석사

제1장에서는 선행연구를 통해 기 분리·정제된 살모넬라 타이피뮤리움에 특이적인 신규 파지(KFS-ST)를 표면 스캐닝 시스템에 생물학적 수용체로 적용하기 위한 최적의 고정화 방법에 관해 연구하였다. 투과전자현미경(TEM)을 통한 형태학적 특성 검토 결과, KFS-ST 파지는 Siphoviridae과로 이십면체의 머리(길이 68.7±6.4 nm, 너비 61.2±7.2 nm)와 비수축성 꼬리(227.1±16.9 nm)로 구성되어 있으며, 제타 전위는 -9.1±0.7 mV로 확인되었다. 화학적 처리(DTSP, sucrose, Cysteine, 11-MUA, Cysteine+11-MUA, streptavidin)한 센서 표면의 소수성을 접촉각 측정기(Goniometer)로 측정한 결과, 11-MUA, Cysteine+11-MUA, streptavidin 처리 한 센서의 접촉각은 41.54±6.24°, 36.41±4.11°, 38.36±9.39°로 센서가 상대적으로 친수성을 가지는 것으로 확인되었다. 파지의 고정화 효율을 비교하기 위해 표면 스캐닝 탐지시스템을 통한 센서의 공진주파수 변화와 주사전자현미경(SEM) 이미지를 통한 파지 밀도 및 파지의 배열을 확인하기 위한 파지 간 거리를 비교·측정하였다. 11-MUA 처리한 후 파지를 고정화한 방법에서 가장 큰 공진주파수 변화(1906.2±152.3 Hz)와 파지 밀도(6.57±1.04 phage/µm2)를 나타냈으며, 파지 간 거리는 가로 0.42±0.08 µm, 세로 0.74±0.30 µm 로 측정되었다(p<0.05). 또한, 용균반 검사를 통해 센서에 고정화된 파지의 배열 상태를 확인한 결과, 11-MUA 처리한 후 파지를 고정화한 방법에서 가장 큰 용균반이 생성되었다(p<0.01). 다양한 방법으로 고정화된 파지의 살모넬라 타이피뮤리움 검출능 비교 결과, 11-MUA 기반의 고정화 방법이 가장 큰 공진주파수 변화(5137.5±20.7 Hz)와 균 밀도(8.12±0.84 cells/100µm2)를 나타냈다(p<0.05). KFS-ST 파지를 센서에 적용하여 18종의 식중독균을 대상으로 공진주파수 변화 및 균 밀도를 비교한 결과, 살모넬라 타이피뮤리움과 엔테리티디스만 특이적으로 검출되었다. 11-MUA에 의해 고정화된 파지의 온도 안정성 검토 결과, 10-37oC 범위에서 높은 안정성을 보이며 효과적으로 살모넬라 타이피뮤리움을 검출하는 것을 확인할 수 있었다(p<0.01). 제2장에서는 신선식품 표면의 특성이 살모넬라 타이피뮤리움의 부착에 미치는 영향을 검토하고, 파지 기반 표면 스캐닝 탐지시스템을 활용하여 신선식품에서 살모넬라 타이피뮤리움을 검출하였다. 국내 다소비 신선식품 12종(사과, 양배추, 방울토마토, 배추, 오이, 고추, 오렌지, 배, 깻잎, 호박, 시금치, 피망)을 선정한 후, 공초점 레이저 주사 현미경(CLSM)으로 측정한 표면 거칠기는 배(3.61±0.47 µm), 깻잎(3.32±0.46 µm)이 유의적으로 높은 값을, 사과(0.44±0.04 µm), 방울토마토(0.43±0.03 µm)가 유의적으로 낮은 값을 보여주었다(p<0.05). 접촉각 측정기(Goniometer)로 신선식품 표면의 소수성을 검토한 결과, 양배추(76.93±2.97°), 오이(70.53±1.35°), 시금치(67.49±1.95°)는 상대적으로 소수성을 가지며, 깻잎(31.82±1.07°), 배(30.61±1.57°)는 상대적으로 친수성을 가지는 것으로 확인되었다. 이를 토대로 4종의 신선식품, 즉 사과, 배, 깻잎, 시금치를 선정하여 다양한 농도(2, 4, 6, 8 log CFU/mL)의 살모넬라 타이피뮤리움을 접종한 후 생균수를 측정한 결과, 신선식품 표면의 특성에 따른 살모넬라 분포는 유의적 차이가 나타나지 않았다(p>0.05). 검출 시스템을 활용하여 시금치에서 살모넬라 타이피뮤리움을 검출한 결과, 살모넬라 타이피뮤리움 농도가 증가함에 따라 공진주파수 변화가 농도 의존적으로 증가하였으며, 검출한계는 1.90 log CFU/mL로 결정되었다. 따라서, 본 연구에서는 KFS-ST 파지 기반 표면 스캐닝 탐지시스템을 활용하여 신선식품에 오염된 살모넬라 타이피뮤리움을 신속·간편·효율적으로 검출할 수 있음을 보여주었다.