기술자료 가스치환포장방식(1)
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작성자 인트라이즈
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작성일Date 04-03-11 15:49
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육질도 보호하고 저장성도 연장하는 가스치환포장방식(1)
가스치환포장방식(modified atmosphere packaging, MAP)은 진공포장에 대한 개선책으로 개발된 방법으로, 고기의 호흡속도를 늦추고, 미생물 성장을 감소시키며, 효소에 의한 오염을 지연시키기 위해, 고기를 싸고 있는 포장용기내의 공기조성을 변화시키는 것을 말한다. 즉, 포장용기내의 공기를 모두 제거한 후 그 대신 인위적으로 조성된 가스를 채워 넣어 포장을 완결하는 것이다. 이 포장방식에 사용되는 가스의 조성비에 따라 고기 표면에 존재하는 미생물의 성장속도와 종류가 영향을 받으며, 또한 마이오글로빈의 산화상태도 영향을 받아 저장기간이 좌우된다. 여기에 사용되는 가스는 산소, 이산화탄소, 질소이며, 통상적으로 이것들의 혼합가스를 사용한다.
이산화탄소는 미생물 성장을 억제하는 효과 때문에 가장 흔히 사용된다. 이산화탄소의 이런 효과에 대하여는 이미 약 100여년 전부터 알려져 왔으며, 식육에는 1930년대부터 호주나 뉴질랜드로 부터 영국에 수출되는 고기의 수송에 이용되었다. 이산화탄소가 고기표면의 부패균 성장을 억제하는 기작은 몇가지로 설명될 수 있다. 포장용기내에 첨가된 이산화탄소는 육표면에 존재하는 수분에 용해되어 고기의 pH를 저하시킴으로써 미생물의 활동을 억제할 뿐만 아니라 효소의 활력을 저하시킨다. 또한 세포막의 수분을 제거시켜 세포내로 유입하는 수용성 물질의 경로를 차단하는 등 세포막의 투과성을 변화시킴으로써 미생물의 신진대사를 억제한다. 이러한 이산화탄소는 저장온도에 의해 그 효과가 달라질 수 있다. 즉, 이산화탄소는 0℃에서 가장 효과가 크고 5℃이상에서는 효과가 적은데, 그 이유는 온도가 낮을수록 이산화탄소의 용해도가 증가하기 때문이다. 또한 미생물의 성장단계 중 초기단계에서의 이산화탄소의 사용은 저장기간을 더욱 연장시킨다. 그러므로 최대의 이산화탄소효과를 얻기위해서는 미생물의 수가 낮은 상태인 발골후 즉시, 그리고 4℃이하의 냉장상태에서 사용하여야 한다. 미생물의 성장을 억제하는 효과는 이산화탄소의 농도가 15% 일때 최대이며, 26%이상의 농도에서는 더 이상의 효과가 없다고 알려져 있다. 이산화탄소를 포장에 이용하는데 있어서 문제점은 20% 이상의 농도를 사용할 때 발생하는 육표면의 변색인데, 이는 육의 pH 저하에 따른 매트마이오글로빈의 형성에 기인하며 산소의 첨가로 인해 보완될 수 있다.
산소는 소비자의 기호에 적합한 육색인 선홍색을 유지시킬 목적으로 사용하는데, 이때 사용된 산소는 육색소인 마이오글로린의 상태를 옥시마이오글로빈으로 고정시켜 선홍색을 유지하는 역할을 한다. 또 종종 혐기성균들의 성장을 억제하기 위해서 산소가 첨가되기도 하는데, 이 경우에는 직접적인 저장기간의 연장효과는 얻지 못하며, 오히려 산소 농도가 높아지면 호기성 미생물들의 성장으로 보존기간이 짧아지는 단점이 있다. 따라서 높은 농도의 산소 포장은 짧은 기간의 저장 중에는 고기의 선홍색을 유지할 수 있다는 장점이 있으나, 높은 산소 수준에서 발생하는 산화적 산패는 저장성을 낮추게 된다. 이에 대안으로 대두된 것이 일산화탄소의 첨가인데, 옥시마이오글로빈을 산화에 강한 카보마이오글로빈 (carbomyoglobin)으로 전환시켜 주어 육색의 개선효과를 얻었다는 연구등이 발표되었으나 일산화탄소의 인체 유해성때문에 논란이 되었다.
질소는 대기 성분중 가장 많은 비율(78%)을 차지하고 있는데, 보통 불활성 기체로서 산소를 대체하거나 희석시키는 위한 충진제로서 사용되거나 포장의 찌그러짐을 방지하여 포장의 형태를 유지하기 위해 사용된다. 하지만 질소는 미생물 성장의 억제에는 아무런 효과가 없고 육색의 변화에도 영향을 미치지 못하는 것으로 알려져 있다.
식육의 유통과정에서 적절한 육색의 발현과 미생물 성장을 억제하여 저장성을 연장하는 방법중 가장 효과적인 것은 위에 소개한 3가지 가스들의 가스치환포장방법으로 보인다. 현재 이러한 혼합가스의 조성비율이 활발히 연구되고 있는 중인데, 연구자들에 따라 최적 조성 비율이 다르게 발표되고 있다. 지금까지의 연구결과를 토대로 정리해 보면, 산소의 사용으로 진공포장시 일어나는 육색의 적자색화를 막고, 질소의 사용으로 물리적 압력에 의해 증가되는 유리 육즙과 외견상의 문제를 해결하며, 이산화탄소에 의해서 저장성을 개선시키는 것이다. 그러나 이 포장방식도 문제점을 가지고 있는데, 그것은 혼합가스사용으로 인한 포장단가의 상승과 진공포장에 비해 부피가 크기 때문에 더욱 많은 공간을 차지한다는 것이다.
가스치환포장방식(modified atmosphere packaging, MAP)은 진공포장에 대한 개선책으로 개발된 방법으로, 고기의 호흡속도를 늦추고, 미생물 성장을 감소시키며, 효소에 의한 오염을 지연시키기 위해, 고기를 싸고 있는 포장용기내의 공기조성을 변화시키는 것을 말한다. 즉, 포장용기내의 공기를 모두 제거한 후 그 대신 인위적으로 조성된 가스를 채워 넣어 포장을 완결하는 것이다. 이 포장방식에 사용되는 가스의 조성비에 따라 고기 표면에 존재하는 미생물의 성장속도와 종류가 영향을 받으며, 또한 마이오글로빈의 산화상태도 영향을 받아 저장기간이 좌우된다. 여기에 사용되는 가스는 산소, 이산화탄소, 질소이며, 통상적으로 이것들의 혼합가스를 사용한다.
이산화탄소는 미생물 성장을 억제하는 효과 때문에 가장 흔히 사용된다. 이산화탄소의 이런 효과에 대하여는 이미 약 100여년 전부터 알려져 왔으며, 식육에는 1930년대부터 호주나 뉴질랜드로 부터 영국에 수출되는 고기의 수송에 이용되었다. 이산화탄소가 고기표면의 부패균 성장을 억제하는 기작은 몇가지로 설명될 수 있다. 포장용기내에 첨가된 이산화탄소는 육표면에 존재하는 수분에 용해되어 고기의 pH를 저하시킴으로써 미생물의 활동을 억제할 뿐만 아니라 효소의 활력을 저하시킨다. 또한 세포막의 수분을 제거시켜 세포내로 유입하는 수용성 물질의 경로를 차단하는 등 세포막의 투과성을 변화시킴으로써 미생물의 신진대사를 억제한다. 이러한 이산화탄소는 저장온도에 의해 그 효과가 달라질 수 있다. 즉, 이산화탄소는 0℃에서 가장 효과가 크고 5℃이상에서는 효과가 적은데, 그 이유는 온도가 낮을수록 이산화탄소의 용해도가 증가하기 때문이다. 또한 미생물의 성장단계 중 초기단계에서의 이산화탄소의 사용은 저장기간을 더욱 연장시킨다. 그러므로 최대의 이산화탄소효과를 얻기위해서는 미생물의 수가 낮은 상태인 발골후 즉시, 그리고 4℃이하의 냉장상태에서 사용하여야 한다. 미생물의 성장을 억제하는 효과는 이산화탄소의 농도가 15% 일때 최대이며, 26%이상의 농도에서는 더 이상의 효과가 없다고 알려져 있다. 이산화탄소를 포장에 이용하는데 있어서 문제점은 20% 이상의 농도를 사용할 때 발생하는 육표면의 변색인데, 이는 육의 pH 저하에 따른 매트마이오글로빈의 형성에 기인하며 산소의 첨가로 인해 보완될 수 있다.
산소는 소비자의 기호에 적합한 육색인 선홍색을 유지시킬 목적으로 사용하는데, 이때 사용된 산소는 육색소인 마이오글로린의 상태를 옥시마이오글로빈으로 고정시켜 선홍색을 유지하는 역할을 한다. 또 종종 혐기성균들의 성장을 억제하기 위해서 산소가 첨가되기도 하는데, 이 경우에는 직접적인 저장기간의 연장효과는 얻지 못하며, 오히려 산소 농도가 높아지면 호기성 미생물들의 성장으로 보존기간이 짧아지는 단점이 있다. 따라서 높은 농도의 산소 포장은 짧은 기간의 저장 중에는 고기의 선홍색을 유지할 수 있다는 장점이 있으나, 높은 산소 수준에서 발생하는 산화적 산패는 저장성을 낮추게 된다. 이에 대안으로 대두된 것이 일산화탄소의 첨가인데, 옥시마이오글로빈을 산화에 강한 카보마이오글로빈 (carbomyoglobin)으로 전환시켜 주어 육색의 개선효과를 얻었다는 연구등이 발표되었으나 일산화탄소의 인체 유해성때문에 논란이 되었다.
질소는 대기 성분중 가장 많은 비율(78%)을 차지하고 있는데, 보통 불활성 기체로서 산소를 대체하거나 희석시키는 위한 충진제로서 사용되거나 포장의 찌그러짐을 방지하여 포장의 형태를 유지하기 위해 사용된다. 하지만 질소는 미생물 성장의 억제에는 아무런 효과가 없고 육색의 변화에도 영향을 미치지 못하는 것으로 알려져 있다.
식육의 유통과정에서 적절한 육색의 발현과 미생물 성장을 억제하여 저장성을 연장하는 방법중 가장 효과적인 것은 위에 소개한 3가지 가스들의 가스치환포장방법으로 보인다. 현재 이러한 혼합가스의 조성비율이 활발히 연구되고 있는 중인데, 연구자들에 따라 최적 조성 비율이 다르게 발표되고 있다. 지금까지의 연구결과를 토대로 정리해 보면, 산소의 사용으로 진공포장시 일어나는 육색의 적자색화를 막고, 질소의 사용으로 물리적 압력에 의해 증가되는 유리 육즙과 외견상의 문제를 해결하며, 이산화탄소에 의해서 저장성을 개선시키는 것이다. 그러나 이 포장방식도 문제점을 가지고 있는데, 그것은 혼합가스사용으로 인한 포장단가의 상승과 진공포장에 비해 부피가 크기 때문에 더욱 많은 공간을 차지한다는 것이다.