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셀러리 주스를 이용한 천연보존료 신소재화학실험실 최창원 Contents 1. 배 경 2. 셀러리주스 3. 관련논문 4. 참고문헌 2 소비자 생활 수준의 질적 향상 합성첨가물을 적게 먹으려고 노력 건강에 대한 관심 증가 식품첨가물이 없는 천연식품 선호 3 Contents 1. 배 경 2. 셀러리주스 3. 관련논문 4. 참고문헌 4 5 6 셀러리주스의 기대효과 질소 환원균에 의하여 셀러리에 다량 함유되어 있는 NO3 가 NO2로 바뀌어 보존료인 아질산염의 효과를 나타냄 1. 발색제(Colour retention agent) 육색소의 Fe에 질소가 결합되면서 산화에 안정. 2. 보존료(Preservative) 미생물의 생육억제. 7 질산염 및 아질산염은 육색소인 myoglobin및 hemoglobin과 반응하여 nitrosomyoglobin과 nitrosohemoglobin을 생성하여 육제품의 색깔을 선홍색으로 고정시킬 뿐만 아니라 제품의 풍미도 향 상시킨다. * Contribution of nitrite and nitrate to the colour and flavour of cured meats. J. Sci. Food Agric., 26, 8 고기의 색은 햄링 내에 있는 철원자의 원자가에 의해 결정되는데, 마이오글로빈의 철은 2가 형태의 환원형(Fe++)과 3가 형태의 산화형(Fe+++)으로 존재하며 환원형을 헤모크롬 (Hemochrome), 산화형을 헤미크롬 (Hemichrome)이라고 함. 고기를 절단하면 절단면은 마이오글로빈에 의하여 적자색을 띠는데 이것은 마이오글로빈의 철이 2가 형태의 환원형인 헤모크롬 상태에 있는 것을 나타낸다. 그러나 잠시 방치해 두면 절단면이 선명한 적색을 나타내는데, 이것은 마이오글로빈이 공기 중의 분자상 산소와 결합해 옥시마이오글로빈(Oxymyoglobin) 으로 변한 것이며, 이렇게 마이오글로빈의 환원형 철원자의 여섯번째 위치에 산소가 결합하 는 반응을 산소화(Oxygenation)라고 하는데, 그러나 고기를 장시간 공기 중에 더 방치하면 옥시마이오글로빈의 철원자는 2가철(Fe++)에 서 3가철(Fe+++)로 산화되어 산화형 철인 메트마이오글로빈(Metmyoglobin)으로 변화되며 이 때의 육색은 갈색으로 변한다. 메트마이오글로빈의 형성을 촉진하는 요인들은 가열, 소금, 자외선 등이 있으며 낮은 pH도 메트마이오글로빈 형성을 촉진시키는 역할을 한다. 그러나 환원제인 아스코르빈산(비타민 C) 은 메트마이오글로빈 형성을 억제한다. 9 육색소인 마이오글로빈은 공기 중에서 쉽게 산화되어 갈색의 메트마이오글로빈으로 변화되고, 열처리 시에도 마이오글로빈의 글로빈 단백질은 열변성을 일으키며 동시 에 환원형 햄철이 산화형 햄철로 변하면서 갈색으로 변하므로, 햄·소시지 제조시 육색소의 갈변현상을 방지하고 선홍색으로 안정되게 유지시키기 위하여 질산염이나 아질산염을 첨가한다. 질산염 (KNO3 또는 NaNO3)은 염지 중 공기중에 존재하는 질산염 환원균인 마이크 로코커스(Micrococcus)나 스트렙토코커스(Strepto-coccus) 등에 의해 아질산염 (KNO2나 NaNO2)으로 환원된다. 이 아질산염은 육속에서 생성된 유기산염과 반응 하여 아질산을 생성시킨다. 이 아질산은 마이오글로빈과 반응하여 메트마이오글로빈을 생성시키거나 또는 완 만하게 분해되어 일산화질소(NO) 가스를 발생시킨다. 이때 아질산에 비타민 C인 아 스코르빈산 (Ascorbic acid)을 첨가하면 일산화질소 가스의 발생이 촉진된다. 생성된 일산화질소는 메트마이오글로빈과 반응하여 니트로소 메트마이오글로빈 (Nitroso-metmyoglobin)을 형성하며, 이것은 고기 자체의 환원력이나 아스코르빈산 과 같은 환원제에 의하여 질소원자의 전자가 철원자로 옮겨감으로써 환원되어 니트 로소 마이오글로빈(Nitroso-myoglobin)으로 전환된다. 10 햄·소시지 염지시 발색제인 아질산염을 첨가하게 되면, 이것이 육색소인 마이오글로빈 (Myoglobin)과 결합하여 제품의 색깔을 선홍색으로 안정되게 유지시켜 준다. 즉, 아질산염은 육속에서 생성된 유기산과 반응하여 아질산을 생성하며, 이 아질산은 완 만하게 분해되어 일산화질소(NO)가스를 발생시키고, 이것이 마이오글로빈과 반응하여 니 트로소마이오글로빈(Nitrosomyoglobin)을 형성하며 염지 육색인 선홍색으로 고정시키는 것이다. 이때 염지촉진제인 아스코르빈산(Ascorbic acid)을 첨가하게 되면 아질산으로부 터 일산화질소 가스 생성이 촉진되어 염지육색 고정이 개선된다. 즉 1분자의 아스코르빈산과 2분자의 아질산이 반응하면 1분자의 디하이드로아스코르빈 산(Dehydroascorbic acid)과 2분자의 일산화질소 가스와 2분자의 물이 발생된다. 그러나 햄·소시지 생산시 낮은 pH는 육제품의 보수력을 감소시키기 때문에 신맛을 띠는 낮은 pH의 아스코르빈산(비타민C) 대신에 아스코르빈산 나트륨(Sodium ascorbate)이 주 로 사용된다. 또한 아스코르빈산이나 아스코르빈산 나트륨외에 이들의 이성체인 에리소 르빈산(Erythorbic acid)이나 에리소르빈산 나트륨(Sodium erythorbate)이 영양소로서 비 타민 C의 기능은 없지만 아스코르빈산에 비하여 가격이 싸기 때문에 아스코르빈산의 대 체제로 많이 이용되고 있다. 다만 이들은 육제품에 첨가시 아스코르빈산과는 달리 식품 첨가물로서 표기를 하여야만 한다. 아스코르빈산이나 에리소르빈산, 그리고 이들의 염들은 햄·소시지 가공시 위에서 언급한 염지 촉진 및 육색의 보존효과 외에 항산화효과와 니트로사민 형성 억제효과, 클로스트리 디움 보툴리넘균의 독소생산 억제효과 등의 기능을 가지고 있다. 11 12 식중독의 원인균인 Clostridium botulinum의 성장 억제, 지방의 산패 방지들에도 효과 가 있어 식품의 가공 및 저장 중에 널리 사용되고 있다.1),2) 1) Effect of sodium nitrite, sodium chloride , and sodium nitrate on germination and outgrowth of anaerobic spores. Appl. Microbiol,. 16, 406 2) The microbiological role of nitrite and nitrate. J. Sci. Food Agric., 26 아질산 나트륨의 미생물 작용기작 식중독균인 특히 Clostridium botulinum균에 대해 항균 능력이 강한데 이유는 에너지 대사에 필수적인 철-황 클러스터(모집단의 요소를 모은 단위체)를 억제(세포의 성장을 저해)하기 때문이다. 미토콘드리아에서 에너지 생성대사를 방해 (Interactions of iron-thiol-nitrosyl compounds with the phosphoroclastic system of Clostridium sporogenes. Journal of General Microbiology (1990), 136, 2077-2087. Printed in Great Britain) 13 14 15 아질산나트륨 - Nitrate(NO3)는 박테리아와 microbial reduction에 의해 nitrite(NO2)로 자연적으로 변할 수 있다고 보고됨. - Food Addit. Contam. 7:455. 1990 국내·외 사용기준 - Saliva, gastrointestinal track에서 소화 전에 nitrite로 변함. J. Food Comp. Analysis, 10:343-349. 1997 16 Contents 1. 배 경 2. 셀러리주스 3. 관련논문 4. 참고문헌 17 18 19 20 - A와 B는 배지pH 조절 유무 C는 pH를 조절하지 않은 배지에 셀러리주스 첨가 D는 pH를 조절한 배지에 구연산을 더한 셀러리주스 E, F는 pH를 조절한 배지에 각각 아질산나트륨100, 200ppm 21 Contents 1. 배 경 2. 아질산염에 대해 3. 관련논문 4. 참고문헌 22 참고문헌 - The effect of pH and nitrite concentration on the antimicrobial impact of celery juice concentrate compared with conventional sodium nitrite on Listeria monocytogenes - 식품첨가물 기준 및 규격 제 2015-85호 - 식품의약품안전처 – 식중독 예방 홍보 - 식품의약품안전처, 2014년 식품 및 식품첨가물 생산실적 통계집 - 농림수산식품부, 농림수산식품통계연보 - 김미혜, 최재천, 박세종, 임호수, 최희주, 윤상순, 박소라, 이채아, 축산물 중 천연유래 식품첨 가물 함유량 조사, 학국식품과학회 - CODEX STAN 192-1995 - 유럽회의(Council of Europe) - EU 소비실태 (http://www.coe.int/t/e/social_cohesion/socsp/public_health/food_contact/NITR-E.pdf) 23 감사합니다. 24