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연구의 목적 및 내용
본 연구는 유기농 신선농식품의 내적 품질 우수성 규명과 고품질 유지 및 생물학적 안전성 확보를 통하여 소비자 신뢰도를 높일 수 있는 수확 후 관리 기술 및 시스템을 확립하고자함.
연구개발성과
1. 본 연구에서는 유기 및 일반재배에 따른 다양한 엽경채류(깻잎, 청상추, 시금치, 브로콜리, 배추, 양배추), 과채류(딸기, 방울토마토, 토마토, 오이, 파프리카), 과실류(블루베리, 사과, 감귤), 근채류(당근), 조미채소류(양파, 풋고추, 파)의 내적 품질을 비교하였고 연구결과, 분석항목(무게, 길이 등 외적 품질 특성, 항산화 활성, 항산화 물질 함량, 영양성분, 향기 등)에 따라 일반 및 유기 재배에 따른 유의적 차이점이 다르게 나타남을 확인하였다. 청상추, 풋고추를 대상으로 무게, 길이 등 외적 품질비교 결과, 일반 재배가 다소 높게 나타나는 경향을 보였다. 유리당 함량의 경우 대부분 유기 재배(배추, 양파, 감귤)에서 유의적으로 높은 함량을 보였으며(p〈0.05), 특히 감귤의 경우 sucrose 함량이 다른 시료에 비해 높게 나타났고, 유기 재배의 경우 72.30g/L으로 일반재배 감귤의 56.54g/L에 비해 높은 함량을 나타내었다. 유기 재배에 따른 품질의 유의차를 보이는 품목(감귤, 대파, 배추, 시금치, 당근, 깻잎, 딸기, 양파)을 선정하여 맛, 영양 및 항산화능 등의 차별성 비교실험을 수행한 결과 총 페놀 및 플라보노이드 함량이 유기 재배에서 우수한 것으로 나타났다(p〈0.05). 수확 후 생리 및 품질 차별성 구명을 위해 감귤, 사과, 딸기의 저장 중 외적 품질 특성 및 항산화 활성, 항산화 물질 함량의 변화를 분석하였다. 감귤, 사과, 딸기의 경우 총 페놀 및 플라보노이드의 함량의 변화를 분석하였다. 감귤, 사과, 딸기의 경우 총 페놀 및 플라보노이드의 함량이 유기 재배에서 유의적으로 높게 나타났으며(p〈0.05), 저장 중 함량이 다소 증가하였는데, 이는 수확 후 과실의 호흡으로 인하여 2차 대사산물 생성이 증가한 것으로 보임. 딸기의 경우 저장 중 안토시아닌이나 비타민 C와 같은 영양성분 함량이 유기재배에서 유의적으로 높게 나타났다(p〈0.05). 이와 같이 항산화 물질이나 영양성분의 경우 유기재배 품목이 일반재배 보다 다소 높게 측정되었는데, 이를 토대로 유기재배 농식품의 내적 품질이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
2. 시판되는 신선 농식품의 미생물학적 품질 평가 결과 및 유형별 대표성에 따라 상추, 방울토마토, 깐마늘을 주요 대상으로 하여 미생물학적 품질평가와 오염 경로를 추적하였다. 신선 농식품의 유통 단계 추적을 통하여 유통 온도가 신선 농식품의 미생물학적 품질에 영향을 주었음을 확인하였다. 또한 신선 농식품의 수확 직후 노출 온도에 따른 미생물학적 품질 변화 결과를 통해 수확 직후 품온이 저하되지 않으며, 상추에서 대장균군, 장내세균, 바실러스 세레우스의 수가 증가함을 확인하였다. 이를 통해 신선 농식품의 안전성을 고려하여 미생물학적 품질 지표로서의 장내세균과 바실러스 세레우스를 선정하였다. 방울토마토를 이용하여 수확 직후 품온과 신선 농식품의 미생물학적 품질과의 연관성을 평가하여 품온 조절구는 비조절구에 비하여 일반세균수, 대장균군과 장내세균수가 증가하였고, 노출 온도 조건에 따라 상재 미생물군의 분포도 차이를 있었다. 신선 농식품의 초기 미생물 오염도가 신선 농식품의 품질에 영향을 평가하기 위하여, 깐마늘과 방울토마토을 다양한 방법으로 세척하여 저장에 따른 미생물학적 품질 평가를 하였다. 초기 미생물수가 낮을수록 저장 기간에 따른 미생물학적 안전성이 증가하는 것을 확인하여, 신선 농식품의 미생물학적 품질을 안전하게 유지하기 위해서는 재배 기준을 준수하여 위해미생물의 오염을 최소화하여야 하며, 수확 후에 채소류의 유형별 적절한 세척을 통하여 초기 미생물 수준을 낮추는 것이 필요한 것으로 분석되었다. 유통 단계별 환경 분석 및 시료를 분석한 결과 적정 온도 관리가 되지 않는 지점에서는 일반세균, 장내세균, 대장균군 등이 증가하였으며, 특히 장내세균은 유통 환경의 온도 변화에 민감하게 반응하였다. 또한 포자 형성균인 바실러스는 온도 상승 구간에서 증식되면 그 이후 구간에서는 증가된 수준이 유지됨도 확인하였다. 따라서 수확 직후 초기 품온을 낮추고, 저온 상태를 유지하면서 초기 오염도를 낮추는 것이 신선 농식품의 미생물학적 품질을 향상시킬 수 있는 방법임을 확인하였다.
3. 이전 연구에서 구명된 가온마이크로버블수 세척효과를 다양한 과·채류에 적용하기 위하여 먼저, 유기농 양상추, 깻잎, 상추, 부추, 박피마늘, 방울토마토, 오이의 heat shock 처리조건을 사전 확립하였다. 동 조건은 가온마이크로버블수의 수온으로 적용되었다. 마이크로버블과 heat shock 공정을 조합하기 위하여 마이크로버블, 열수일반버블+열수버블+마이크로버블, 열수버블+마이크로버블, 마이크로버블+열수버블, 열수와 마이크로버블 동시처리)으로 처리한 후 저장실험을 통하여 신선도 유지 및 감균효과를 기반으로 열수를 마이크로버블 발생기에 직접 공급하여 버블세척하는 방법을 선정하였다. 동 효과는 세척직후 2배의 감균효과, 유통기한 연장 효과 및 부패율 억제효과가 2배 이상으로 뛰어난 효과를 나타내었다. 가온마이크로버블수의 살균작용에 대한 huddle 기술로서, 오존수를 선정하였고, 오존가스를 가온마이크로버블수에 직접 투입하는 방법으로 감균 및 신선도 연장효과를 일차 평가한 다음 오존에 의한 조직손상을 억제하기 위하여 오준수 세척 후 가온마이크로버블수로 헹굼공정을 채택하여 방울토마토, 깻잎, 박피마늘, 오이에 대하여 저장실험을 수행한 결과 저장기간을 1.2~2배 정도 연장하는 효과를 얻었다.
4. 상기 결과를 토대로 오존수에 의한 살균세척 후 가온마이크로버블수에 의한 헹굼공정을 적용 할 수 있는 세척장치를 개발하였다. 동 시스템은 공기방울에 의한 와류식 세척방법의 이물 제거 공정, 오존수에 의한 살균공정, 가온마이크로버블수에 의한 헹굼공정으로 구성되어 있다. 오존수 세척공정은 밀폐식 시스템이며, 배오존가스는 집진설비를 통하여 열분해 및 활성탄에 의한 흡착식 배관을 통하여 소진시키는 구조이다. 상기 시스템에 의한 실증효과를 유기농 상추, 방울토마토 및 박피마늘에 대하여 모의 실증실험을 수행한 바, 상추와 방울토마토 및 박피마늘에 대하여 모의 실증실험을 수행한 바, 상추와 방울토마토의 경우 유통기한 3배 연장효과가 박피마늘의 경우 유통기한 2배 연장하는 효과가 있었다.
5. 최적 바이오매스를 선정한 다음, 분체화 기술, 고분자 수지 상용성, 생산성을 개선한 마스터배치를 제조하였으며, 개발된 마스터배치를 이용하여 다양한 포장재를 제조하여 산업상 적용 가능성을 높였다. 바이오매스중 대두피, 소맥피, 왕겨, 옥피를 선정하여 종류별 입경 사이즈, 입경분포, 표면 상태 개선, 수분제거 기술을 개발하였고, 바이오매스, 생분해 촉매제, 산화제, 왁스, 활제 등 첨가제를 이용하여 고분자와의 상용성, 물성을 개선한 마스터배치를 제조하였다. 개발된 마스터배치를 이용하여 다양한 포장재를 생산하여 물성, 분해 특성 등을 비교 실험한 결과 대두피의 경우 가장 우수한 효과를 나타내었다. 또한 사출품에 적용 실험을 한 결과 소형사출품보다 대형사출품인 원웨이 파레트 생산에 적합하였고, 물성의 경우 일반 고분자를 사용한 파레트보다 휨경도를 제외한 나머지 물성이 더 우수한 결과를 나타내었다. 필름 포장재를 개발하여 다양한 시험을 수행하고, 분자량 감소 시험결과 해외제품 대피 더 빠른 생분해 효과가 있는 것으로 나타났다. 본 과제에 적용하기 위해 신선도 유지 첨가제를 개발하고 포장재 개발을 수행한 바, 포장재의 신선도 유지 실험 결과 계란에 가장 우수한 결과를 얻었고, 기타 자두, 오이 브로콜리, 방울토마토에서도 신서도 연장효과가 나타났다. 유기농 신선농식품의 경우 투명 포장재를 적용하는 경우가 많아, 투명 바이오랩을 개발하여 물성, 산화생분해성 등으로 평가하였다. 인장강도, 신장율, 산화생분해성이 우수하였으며, 투명 바이오랩의 경우 에폭시화 대두유를 대량 첨가하여 국내외 바이오 베이스 플라스틱 인증 기준인 25%보다 높은 34% 유기탄소를 함유하였고, 식품포장재 안전성 기준에 적합하였다.
6. 소비자 유통을 위한 잠열재(PCM) 및 진공단열재 기반 저에너지 유통 상자는 -20℃에서 20℃까지 도달하는데 소요되는 시간이 대조구(보냉상자)에 비하여 약 2.2배 이상 증가하는 단열효과 및 온도유지 효과를 나타내었으며, 이를 기반으로 현행 유통 시스템에서 유기농산물의 품질변화를 검증한 결과, 기존 품질 대비 약 26%이상의 유통 연장 효과를 나타내었으며, 이를 기반으로 현행 유통 시스템에서 유기농산물의 품질변화를 검증한 결과, 기존 품질 대비 약 26% 이상의 유통 연장 효과를 나타내었다. 유기농 신선농식품 및 유기가공식품 원재료의 품질관리를 위한 지표 및 수준을 CODEX, USDA 및 국내 인증기준 등을 활용하여 방향성과 수준을 제시하였으며 이를 활용한 유기농 신선가공식품의 고품질 관리를 위하여 유기농 농산물의 유통 시스템을 업체별 관리시스템(2개 업체), 근거리 및 장거리 수송관리, 하절기 및 간절기 관리시스템 등에 대한 현황을 6개 품목에 대하여 조사하여 개선점을 도출하여 수확-예냉-수송-집하-세척-탈수-포장-수송-수송-물류센터-수송-매장의 유통경로에 대한 매뉴얼을 개발하였다. 유통 시스템의 개선을 위한 현장 적용성을 평가하기 위하여 모델화 실험을 실시한 결과 유통 품질 및 저장 품질이 케일의 경우 7일에서 14일까지 연장되는 효과를 나타내었다.
연구개발성과의 활용계획(기대효과)
○ 활용계획
- 유기농식품 및 신선편이 과·채류의 안전성 확보와 신선도 연장을 위한 세척기술을 참여업체인 (주)대하알엠에 유상기술 이전하여 전국 관련 업체에 보급토록 함
- 친환경 포장재 제조기술은 유관기업에 유상이전하여 연구결과의 산업화 추진
- 수확 후 관리기술 및 메뉴얼은 한살림 등 농어민 단체에 무상기술이전하여 한국산 신선 과·채류의 품질경쟁력 향상에 기여하고자 함
○ 기대효과
- 국내산 유기농식품에 대한 안전성 확보 및 신선도 연장기술 개발로 국산 유기농산업의 시장발전 및 생물학적 안전성 향상 기여
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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