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Title Page 1

ABSTRACT 4

Contents 5

Nomenclature 10

1. Introduction 11

2. Literature Review 14

2.1. Intelligent Packaging 14

2.2. Chitosan 15

2.3. Purple Sweet Potato Anthocyanin 17

2.4. Pasteurized Milk 20

2.5. Food Spoilage 21

2.6. Bacterial Growth in Milk 22

2.7. Chemical Changes in Milk 22

2.7.1. Titratable Acidity and pH 23

2.7.2. Lipid Oxidation 23

2.8. Enzymatic Activities in Milk 24

2.8.1. Proteolysis 24

2.8.2. Lipolysis 24

3. Materials and Methods 26

3.1. Selection of Purple Sweet Potato Anthocyanin Extraction Method 26

3.1.1. Extraction of Anthocyanin from Purple Sweet Potato 26

3.2. Evaluation of Purple Sweet Potato Anthocyanin Extraction Method 27

3.2.1. Test for Antioxidant Activity 27

3.2.2. Total Phenolic Content 28

3.2.3. Total Anthocyanin Content 28

3.2.4. UV-Vis Spectroscopy and pH indicator in various pH ranges 29

3.2. Film Fabrication 29

3.3. Film Characterization 29

3.3.1. Water Solubility 29

3.3.2. Moisture Content 29

3.3.3. Swelling Index 30

3.3.4. Mechanical Property 30

3.3.5. Color Response Analysis 30

3.4. Milk Freshness Monitoring 30

3.4.1. Microbial Analysis 31

3.4.2. Chemical Analysis 31

3.4.3. Enzymatic Analysis 32

3.4.4. Application Test of Films in Milk 33

3.5. Statistical Analysis 33

4. Results and Discussion 34

4.1. Evaluation and Selection of Purple Sweet Potato Anthocyanin Extraction Method 34

4.1.1. Test for Antioxidant Activity 34

4.1.2. Total Phenolic Content 35

4.2.3. Total Anthocyanin Content 36

4.2.4. UV-Vis Spectroscopy and pH indicator in various pH ranges 38

4.2. Film Characterization 40

4.2.1. Water Solubility, Moisture Content, Swelling Index, and Shear Force 40

4.2.2. UV-Vis Spectroscopy of Film 42

4.2.3. Color Response Analysis 42

4.3. Milk Freshness Monitoring 45

4.3.1. Microbiological Analysis 45

4.3.2. Chemical Analysis 47

4.3.3. Enzymatic Analysis 53

4.3.4. Application Test of Films in Milk 55

5. Conclusion 59

Bibliography 60

Summary in Korean 64

List of Tables 8

Table 1. Different types of anthocyanins 19

Table 2. Analysis of Variance for IC₅₀, Total Phenolic, and Anthocyanin Contents in Extracts 37

Table 3. Summary of Results for the Characterization of AC-CS Film based on Water Solubility,... 41

Table 4. Analysis of Variance of the Color Response of Composite Film under Various pH 43

Table 5. CIE color values and Color Response of CS-AC composite film with different pH 44

Table 6. Two-Way ANOVA for the Effect of Milk Type and Storage Duration on Total Plate Count 46

Table 7. Two-Way ANOVA for the Effect of Milk Type and Storage Duration on pH 49

Table 8. Two-Way ANOVA for the Effect of Milk Type and Storage Duration on Titratable Acid 51

Table 9. Two-Way ANOVA for the Effect of Milk Type and Storage Duration on Lipid Oxidation 53

Table 10. Two-Way ANOVA for the Effect of Milk Type and Storage Duration on Lipolysis/ Free... 55

Table 11. Summary of 10-Day Pasteurized Milk Freshness Monitoring Using Multiple Parameters 56

Table 12. Summary of the Spearman's rho Correlation of the Milk Freshness Parameters 57

Table 13. CIE Color Values of CS-AC Composite Film with Milk Samples at Three Stages of... 58

List of Figures 9

Fig. 1. Graphical summary of the application and benefits of intelligent packaging in the dairy industry 15

Fig. 2. Summary of chitin/chitosan extractions and applications 16

Fig. 3. Types of Anthocyanin 17

Fig. 4. Comparison of IC50 Values for Purple Sweet Potato Anthocyanin Extracts from Four... 34

Fig. 5. Types of Anthocyanin 35

Fig. 6. Companson of Total Phenolic Content in Purple Sweet Potato Anthocyanin Extracts from Four... 36

Fig. 7. Comparison of Total Anthocyanin Content in Purple Sweet Potato Anthocyanin Extracts from... 37

Fig. 8. UV-vis spectra comparison of Purple Sweet Potato Anthocyanin Extracts B and C across pH solutions (pH: 2-12) from 400 to 750 nm 39

Fig. 9. Color variation of anthocyanin extract B in sample pH solutions ranging from 2 to 12 40

Fig. 10. UV-vis spectra of the film solution with 0%, 10%, 30%, and 50% anthocyanin content at 400-... 42

Fig. 11. Total Plate Count (log CFU/ml) of UHT and HTST pasteurized milk sample stored at 4℃ and... 45

Fig. 12. Daily pH variation of UHT and LTLT pasteurized milk sample stored at 4℃ and 25℃... 48

Fig. 13. Monitoring of titratable acid value of UHT and LTLT pasteurized milk sample stored at 4℃... 50

Fig. 14. Monitoring the lipid oxidation rate through thiobarbituric acid reactive substances (TBARS)... 51

Fig. 15. Monitoring lipolysis activity in UHT and LTLT pasteurized milk samples stored at 4℃ and... 54

초록보기

 식품의 신선도를 유지하는 것은 식품 생산 및 유통 체인 전반에 걸쳐 주요 목표입니다. 이 목표를 달성하려면 효과적인 식품 신선도 모니터링이 필요하며, 이는 혁신적인 지능형 식품 포장재에 대한 수요를 주도했습니다. 결과적으로 지능형 포장의 개발은 음식물 쓰레기를 방지하고 식품 안전을 보장하며 소비자에게 신선도 매개변수를 실시간으로 모니터링하는 솔루션으로 부상했습니다. 일반적으로 식품 품질 저하 또는 부패는 부패하기 쉬운 유제품 중 하나인 유제품과 같은 식품의 환경 변화로 인한 미생물 오염으로 인해 산성 부패로 이어집니다. 대부분의 지능형 포장 개발은 pH가 식품 부패의 주요 지표이기 때문에 비색 pH 표시기를 사용합니다. 그러나 실시간 식품 신선도 모니터링과 우유 신선도를 측정하는 다른 매개변수와의 상관 관계를 이해하는 데는 여전히 격차가 있습니다.

본 연구에서는 키토산-자색 고구마 안토시아닌 복합체로 만든 pH 지시자 필름을 개발하여 저온 살균 우유의 신선도 모니터링을 강화하였다. pH 지시약 필름의 색상 변화와 저온 살균 우유 신선도에 대한 포괄적인 생물학적, 화학적, 효소적 분석 사이의 상관관계도 결정되었습니다. 특히, 총 플레이트 수, pH, 적정 가능한 산, 티오바르비투르산 반응성 물질(TBARS) 및 유리 지방산 값과 같은 파라미터를 측정하고 유의한 차이 및 상관 관계에 대해 분석했습니다. 시중에서 구할 수 있는 UHT 및 LTLT 저온 살균 우유를 사용하여 4℃ 및 25℃에서 10 일 동안 보관한 결과, 우유 품질에 대한 생물학적, 화학적, 효소적 매개변수는 지질 산화율의 뚜렷한 패턴을 나타내지 않는 TBARS 값을 제외하고는 서로 상관관계가 있는 것으로 나타났습니다. pH 지시약 필름의 사용과 함께 샘플의 지속적인 모니터링은 색도계를 사용하여 색상을 변화시켰습니다. 이 연구는 우유 신선도 모니터링 매개변수가 필름의 색상 변화와 상관 관계가 있음을 발견하여 실시간 우유 신선도에 대한 이해를 높였습니다.

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