Novel analytical methods for acetaldehyde scavengers and freshness indicators in smart packaging

심지원 이화여자대학교 대학원 2024 국내박사

This study aimed to develop analytical methods in food simulants and food for anthranilamide and m-Xylenediamine (m-XDA), which are active substances for removing acetaldehyde, an off-flavor/odor compound generated in PET, as well as phenol red and bromothymol blue, which serve as pH indicators for intelligent packaging. To develop the analytical methods for each substance, appropriate equipment and conditions were explored. For anthranilamide, an analytical method was established using HPLC-FLD (excitation wavelength: 359 nm, emission wavelength: 410 nm) with a UG120 C18 column (4.6 x 250 mm, 5 μm), set at 25°C. The mobile phase consisted of 5% acetonitrile(isocratic) with a flow rate of 1.0 mL/min, and the injection volume of 10 μL. For m-XDA, HPLC-PDA (270 nm) was utilized with a MGⅡ C18 column (4.6 x 250 mm, 5 μm), set at 40°C. The mobile phase was composed of 5 mM sodium-1-heptanesulfonate in 0.05% phosphoric acid/DW and 5 mM sodium-1-heptanesulfonate in 0.05% phosphoric acid/MeOH under gradient conditions. The flow rate was set at 0.8 mL/min, and the injection volume was 10 μL. For the simultaneous analysis of phenol red and bromothymol blue, HPLC-PAD (420 nm) was employed with a UK-C18 column (4.6 x 250 mm, 3 μm) set at 40°C. The mobile phase consisted of 0.1% formic acid in DW and 0.1% formic acid in 90% acetonitrile under gradient conditions. The flow rate was 0.8 mL/min, and the injection volume was 10 μL. To establish the preparation process, food simulants including distilled water, 4% acetic acid, 20% ethanol, 50% ethanol, and n-Heptane were utilized. For the food matrices, tofu, cola, vodka, and olive oil were chosen. To verify the validity of the developed methods for both food simulants and food matrices, method validation was conducted, assessing specificity, linearity, accuracy, precision, limit of detection (LOD), and limit of quantification (LOQ). The substances anthranilamide, m-XDA, phenol red, and bromothymol blue all demonstrated satisfactory results in terms of linearity (R²=0.9964-0.9999), accuracy (81.6-111.6%), and precision (repeatability: 1.3-5.9%, reproducibility: 0.0-8.3%). Additionally, the LOD and LOQ were appropriate for the respective concentration ranges. Applying the developed analytical methods for anthranilamide and m-XDA, the applicability was assessed using self-made PET sheets. Furthermore, safety evaluations were conducted by analyzing 20 commercially available PET samples and calculating Estimated Daily Intake (EDI). Phenol red and bromothymol blue were evaluated for their applicability using self-made pH indicators developed in this study. Various conditions, including elution temperature and time, were tested to assess the applicability of the analysis methods for phenol red and bromothymol blue in food simulants and food matrices. It was found that both phenol red and bromothymol blue show greater sensitivity to elution temperature compared to elution time. Anthranilamide and m-XDA are already classified under legal regulations in Europe. This study is expected to play a crucial role in supporting safety management by developing new methods that significantly improve reproducibility and quantitative analysis compared to existing methods. Futhermore, the development of simultaneous analysis for phenol red and bromothymol blue, which were previously challenging to analyze due to pH variations, enables convenient, accurate, and precise analysis. Given the absence of established toxicity reference values for phenol red and bromothymol blue, the analytical methods developed in this study can serve as foundational data for toxicity studies and safety evaluations. 사회가 발달하고 다변화되면서 식품의 다양한 형태 및 품질에 대한 요구가 커지고 있다. 이렇게 식품들을 오래동안 처음과 같은 형태를 유지하면서 내용물의 품질, 영양소 등의 변화를 최소화하고 이를 안전하게 유통하기 위한 용기·포장의 종류와 기능 역시 다양해지고 있다. 국제적으로도 음식물 쓰레기를 줄이거나 탄소 저감화 등 새로운 움직임이 있고, 식품 안전에 관해 증가하는 소비자의 요구를 충족하기 위해서는 기능이 더욱 향상된 혁신적인 패키징의 적용이 필요하다. 새로운 포장의 개념인 스마트 포장은 포장재에 추가적인 기능을 부여한 활성형 포장과 식품 포장 내부의 정보전달 기능을 부가한 지능형 포장으로 세분된다. 본 연구에서는 활성형 포장 중 하나로 PET에서 생성될 수 있는 이취 성분인 acetaldehyde를 제거하는 활성 물질로 알려져있는 anthranilamide와 m-Xylenediamine (m-XDA) 및 지능형 포장의 하나로 pH indicator의 역할을 하는 물질으로 알려진 phenol red와 bromothymol blue에 대한 특성을 파악하여 식품유사용매 및 식품 중의 분석법을 개발하고자 하였다. 각 물질 별로 분석법을 개발하기 위하여 적절한 기기의 선택과 조건을 탐색하였으며, 그 결과 anthranilamide는 HPLC-FLD (여기파장: 359 nm, 방출파장: 410 nm)를 이용하였고, Capcellpak UG120 C18 column (4.6 x 250 mm, 5 μm)를 선택하여 온도를 25℃로 설정하였으며, 이동상은 5% acetonitrile (isocratic), flow rate 1 mL/min, 주입량 10 μL의 조건으로 분석법을 확립하였다. m-XDA는 HPLC-PAD (270 nm)를 이용하였으며, Capcell pak MGⅡ C18 column (4.6 x 250 mm, 5 μm)을 선택하여 40℃로 설정하였고, 이동상은 5 mM sodium-1-heptanesulfonate in 0.05% phosphoric acid/DW와 5 mM sodium-1-heptanesulfonate in 0.05% phosphoric acid/MeOH을 이용하여 gradient 조건으로 조성하였다. 그리고 flow rate 0.8 mL/min, 주입량 10 μL의 조건으로 분석법을 설정하였다. Phenol red와 bromothymol blue는 HPLC-PAD (420 nm)를 이용하여 동시분석하였으며, Unison UK-C18 column (4.6 x 250 mm, 3 μm)으로 온도 40℃에서 분석하도록 하였다. 이동상은 0.1% formic acid in DW와 0.1% formic acid in 90% acetonitrile를 사용하여 gradient 조건으로 조성하였고, flow rate 0.8 mL/min, 주입량 10 μL의 조건으로 분석법을 개발하였다. 전처리 확립을 위해 사용된 식품유사용매는 증류수, 4% 초산, 20% 에탄올, 50% 에탄올, n-Heptane을 이용하였으며, 각 식품유사용매의 특성에 맞는 조건에서 용출하였다. 용출된 용액 전량을 감압건고하여 적합한 용매로 재용해한 용액을 시험용액으로 하였다. 식품매트릭스로는 두부, 콜라, 보드카, 올리브유를 이용하였으며, 각 식품매트릭스의 특성에 맞게 전처리한 추출액 전량을 감압건고하여 적합한 용매로 재용해한 용액을 시험용액으로 하였다. 앞서 개발된 모든 식품유사용매 및 식품 중의 시험법과 분석법에 대한 유효성을 검증하기 위하여 특이성, 직선성, 정확성, 정밀성, 검출한계 및 정량한계에 대한 method validation을 진행하였다. 직선성 (R2=0.9964~0.9999), 정확성 (81.6-111.6%), 정밀성 (반복성: 1.3-5.9% / 재현성: 0.0-8.3%), 해당 농도 범위에 적합한 검출한계 및 정량한계를 나타내어 anthranilamide, m-XDA, phenol red, bromothymol blue 물질 모두 기준에 충족할만한 결과를 나타내었다. 본 연구에서 개발된 anthranilamide와 m-XDA의 분석법을 이용하여 lab-scale로 제작된 PET sheet로 분석법의 적용성 검토를 실시하였고, 시중에 유통되고 있는 PET 제품 30개를 수집, 분석한 결과를 이용하여 EDI를 산출하고 안전성평가를 진행하였다. 산출된 EDI는 anthranilamide의 경우 4.699×10-6 mg/kg b.w./day, m-XDA의 경우 4.488×10-6 mg/kg b.w./day로 나타났다. ADI가 설정되지 않은 두 물질에 대해 안전성평가를 수행하고자 독성참고치 중 NOAEL을 이용하여 각각의 MOE를 산출한 결과, anthranilamide 106,402,073 (systemic toxicity), 31,920,622 (reproductive/developmental toxicity), m-XDA 111,415 (repeated dose toxicity)로 나타났다. Phenol red와 bromothymol blue는 자체 제작한 pH indicator를 이용하여 개발된 분석법에 대한 적용성 평가를 실시하였다. 다양한 조건 (용출 온도, 용출 시간 등)에서 phenol red와 bromothymol blue 분석법의 적용성과 식품유사용매 및 식품매트릭스로의 이행량을 확인하였고, phenol red와 bromothymol blue는 용출시간보다는 용출 온도에 훨씬 더 반응이 큰 것으로 나타났다. Anthranilamide와 m-XDA의 경우, 현재 유럽에서 이미 법적으로 규제를 받고있는 물질로 분류되어 있다. 본 연구에서는 재현성과 분석의 정량성이 현저히 떨어지는 기존의 분석법을 새로운 방법을 통해 개발함으로서 안전 관리를 지원하는데 중요한 역할을 할 것으로 판단된다. 또한 기존의 정량 분석법이 존재하지 않았을 뿐만 아니라, pH의 변화에 의해 분석이 어려웠던 phenol red와 bromothymol를 동시분석으로 개발하면서 간편하고 정확·정밀한 분석이 가능하게 되었다. Phenol red와 bromothymol는 독성참고치가 존재하지 않아 두 물질에 대한 안전을 확신하기 어려운 상황에서 본 연구에서 개발된 분석법을 통하여 독성에 대한 연구와 안전성을 평가하는데 기초 자료로 활용될 수 있다. 스마트 포장은 섭취하는 식품의 상태 변화를 알려주고, 변화를 최소화하면서도 오래 보관할 수 있도록 해주는 기술이 접목된 것이므로, 섭취 및 안전과 직접적인 연관성이 있다. 스마트 포장으로부터 이행될 수 있는 물질들의 법적인 규제나 기준·규격이 설정되기 이전에 이러한 연구들이 선제적으로 이루어져야할 것으로 생각된다.

The Control of Food-borne Pathogens Using Natural Preservatives and Packaging Systems

유환희 건국대학교 대학원 2020 국내박사

Food-borne pathogenic bacteria such as Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, and Campylobacter species cause a great number of illnesses with substantial effects on human health and the economy. Food preservation techniques for protecting food from pathogenic bacteria and extending shelf-life include chemical methods such as the use of preservatives and physical methods such as heat treatment, drying, freezing, and packaging methods; biological methods may also be employed by using microorganisms that have an antagonistic effect on pathogenic bacteria and bacteriocins. The use of natural preservatives can substitute chemically synthesized preservatives. Natural preservatives not only provide fresh and safe products to consumers but are also an effective antibacterial approach for preservation. Therefore, the objective of this study was to investigate the antibacterial and antibiofilm effects of natural preservatives on food-borne pathogens and apply to packaging systems. The characteristics of beef including physicochemical, microbiological, and sensory properties in relation to the use of packaging methods were also evaluated. The antibacterial and antibiofilm effects of cinnamaldehyde (CA) on Campylobacter species were investigated based on cell surface characteristics. In addition, synergistic antibiofilm activity of CA and bromelain against Campylobacter biofilms were experimented. The antibiofilm effect of CA and bromelain for Campylobacter formed on stainless–steel was observed using scanning electron microscopy. Particularly, CA demonstrated antibacterial and antibiofilm activity against Campylobacter species by changing the its cell characteristics and was able to remove biofilms on stainless steel. The synergistic antibiofilm effect of CA and bromelain was verified by using checkerboard assay. It was confirmed by scanning electron microscopy. The synergistic antibacterial activity of grapefruit seed extract (GSE), CA, and nisin was determined using response surface methodology via central composite design. The mixed natural preservatives (MNPs) were optimized and the inhibition of L. monocytogenes growth on lettuce and raw pork loin was evaluated. The R2 value of this model was greater than 0.9, and the lack of fit was not significant. The MNPs, consisting of 6–8 ppm of GSE, 15–20 ppm of CA, and 5–6 ppm of nisin, are effective for the inhibition of L. monocytogenes on lettuce and pork loin. Various packaging systems intended for beef were investigated according to physicochemical, microbiological, and sensory analyses of wrapped packaging (WP), modified atmosphere packaging (MAP), vacuum packaging (VP), and vacuum skin packaging (VSP) at a small-scale under refrigerated conditions. VP and VSP samples showed low lipid oxidation and protein deterioration, and pH and surface color did not change substantially during the storage period. In VSP, the total viable counts, psychrotrophic bacteria, lactic acid bacteria, and coliform counts were lower than those of other packaging systems. Sensory analysis showed that the scores of all packaging methods for appearance, flavor, color, and overall acceptability did not change significantly until day 7. The predictive models described the growth kinetics of S. aureus in raw beef under WP, MAP, VP, and VSP. Two models (modified Gompertz and reparameterized Gompertz survival model) were primarily used in this study. The secondary models were described using a polynomial equation and Davey model. The bias factor, accuracy factor, and root mean square error of the secondary models were 0.91–1.09, 1.00–1.13, and 0.00–0.68, respectively. Active packaging (AP) was developed for beef using VSP with MNPs consisting of GSE, CA, and nisin to assess its effect on the physicochemical, microbial, and sensory properties compared with WP and VSP. The pH of the AP was a medium level of WP and VSP. AP was more effective in preserving meat surface color and delaying lipid oxidation and protein deterioration than VSP. It also decreased the growth rate of microbes and experimented food-borne pathogens (L. monocytogenes, S. aureus, and C. jejuni). MNPs were not affected by the sensory properties of beef. In conclusion, the application of natural preservatives and packaging systems can prevent the growth of food-borne pathogens and extend the shelf-life of meat products. 살모넬라, 병원성 대장균, 리스테리아 모노사이토제네스, 황색포도상구균, 캠필로박터 등의 식품유래 병원균은 섭취했을 경우 인간에게 복통, 설사, 발열 등의 증상을 동반하는 식중독을 일으킬 수 있으며 균 주에 따라 패혈증, 뇌수막염 등 심각한 질병을 유발할 수 있다. 식품 산업에서 이러한 병원균으로부터의 오염 및 식품의 변질을 방지하기 위해 보존료 등을 첨가하는 화학적 방법, 방사선 처리, 식품 포장 등을 이용한 물리적 방법, 병원균에게 항균효과를 가지고 있는 미생물 및 그의 대사물질을 이용하는 생물학적 방법 등을 사용하고 있다. 본 연구에서는 식품유래 병원균에 대하여 천연보존료의 항균 및 항바이오필름 특성을 연구하고 천연보존료의 시너지 효과를 이용한 천연보존료 복합물을 패키징에 적용하여 쇠고기의 유통기한 연장과 식품유래 병원균 저해 효과를 평가하였다. 첫째, 캠필로박터 속에 대하여 신남알데하이드의 항균효과 및 바이오필름 저해 효과를 평가하였다. 또한 단백질 분해 효소 중 하나인 브로멜라인의 바이오필름 저해 효과 및 신남알데하이드와의 바이오필름 저해 상승효과를 연구하였다. 신남알데하이드는 캠필로박터의 자가 응집성, 운동성, 세포 외 다당류 생성능, 바이오필름 관련 유전 인자 발현, 단백질 발현 등을 감소시킴으로써 항균효과 및 항바이오필름 특성을 가지고 있음을 확인하였고, 스테인리스 스틸에 처리하여 캠필로박터 바이오필름을 제거할 수 있음을 입증하였다. 또한 브로멜라인 단독으로도 캠필로박터 속의 바이오필름 생성 저해 및 분해시킬 수 있었으며 신남알데하이드와의 시너지 효과를 분할 바이오필름 저해 농도 지표를 적용하여 시너지 효과가 있음을 확인하였다. 신남알데하이드 및 브로멜라인 복합물이 스테인리스 스틸에 존재하는 캠필로박터 속의 바이오필름을 제거할 수 있음을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 둘째, 신남알데하이드와 현재 식품 산업에서 널리 사용하고 있는 천연보존료인 자몽종자추출물, 니신을 중심합성계획법을 이용하여 천연보존료 복합물을 제작하였으며 이를 상추 및 돼지 등심을 이용한 식품 모델에 적용하여 리스테리아 모노사이토제네스에 대한 항균효과를 검증하고 각 천연보존료의 적정 농도를 반응표면분석법으로 확인하였다. 모든 모델에서 R2은 0.9 이상이었으며 적합성 결여 검정에서도 통계적으로 적절하였다. 따라서 자몽종자추출물 6-8 ppm, 신남알데하이드 15-20 ppm, 니신 5-6 ppm의 천연보존료 복합물이 식품에서 리스테리아 모노사이토제네스를 저해할 수 있는 배합으로 평가하였다. 셋째, 현재 식품 포장에서 주로 이용하는 랩 포장, MAP(modified atmosphere packaging)포장, 진공 포장, 진공 스킨 포장을 이용한 한우 홍두깨살의 이화학적, 미생물학적, 관능학적 특성을 연구하였다. 진공 포장과 진공 스킨 포장이 쇠고기의 지방 산패 및 단백질 변패를 지연시킬 수 있었으며 pH와 육색 유지에도 효과적이었다. 진공 스킨 포장은 한우의 미생물 증식을 다른 포장 방법보다 저해할 수 있었다. 넷째, 식품 유래 병원균 중 하나인 황색포도상구균의 랩 포장, MAP 포장, 진공 포장, 진공 스킨 포장 별로 생육 변화를 관찰하였고 이에 따른 결과를 바탕으로 미생물 예측 모델을 제작하였다. 1차모델로 modified Gompertz model과 reparameterized Gompertz survival model을 이용하였으며 2차모델로 polynomial equation 및 Davey model을 이용하였으며 제작된 예측모델을 bias factor (Bf), accuracy factor (Af), root mean square error (RMSE)로 검증하였다. 진공 포장 및 진공 스킨 포장에서 황색포도상구균은 저장 기간 동안 감소하는 경향을 보였으며 모든 실험 온도에서 랩 포장, MAP 포장보다 낮은 최대 균 수를 보였다. 제작된 미생물 예측 모델을 Bf, Af, RMSE로 검증한 결과 통계적으로 유의한 결과를 얻었다. 다섯째, 천연보존료 복합물을 진공 스킨 포장에 적용하여 식중독 유발병원균을 저해할 수 있는 활성 포장(active packaging)을 제작하고 이를 한우 홍두깨살에 적용하여 이화학적 특성, 미생물학적 특성, 관능학적 특성을 연구하고 이를 일반 랩 포장 및 진공 스킨 포장과 비교 분석하였다. 활성 포장을 적용한 쇠고기의 pH는 랩 포장과 진공 스킨 포장을 적용한 쇠고기의 중간 수준이었으며 육색 보존에도 뛰어났다. 또한 진공 스킨 포장을 적용한 쇠고기보다 활성 포장을 적용한 쇠고기에서 지방산패를 14 일, 단백질 변패를 7 일 간 지연시켰으며 저장기간 동안 저온세균수, 혐기성세균수가 유의적으로 낮았다. 또한 활성 포장을 적용한 쇠고기에서 캠필로박터 속, 리스테리아 모노사이토제니스, 황색포도상구균의 성장을 랩 포장 및 진공 스킨 포장을 적용한 쇠고기보다 유의적으로 저해시킬 수 있었다. 관능학적 특성에서 진공 스킨 포장과 활성 포장에서 저장 기간 동안 유의적인 차이는 없었다. 본 연구를 통해 천연보존료의 식품 유래 병원균에 대한 항균 및 항바이오필름 효과를 연구하였으며 패키징 별로 쇠고기의 보존 능력을 비교 분석 후 진공 스킨 포장 및 천연보존료의 적용이 식중독 유발 병원균의 저해는 물론 유통기한 연장에도 기여할 수 있음을 검증할 수 있었다.

Cloud point extraction 방법 최적화를 통한 식품 및 생체 매트릭스 내 식품첨가물 산화아연과 이산화규소 나노물질의 성상 연구

전예린 서울여자대학교 일반대학원 2021 국내석사

Zinc oxide (ZnO) and silicon dioxide (SiO2) are currently among the most widely used nanoparticles (NPs) in the food industry as food additives. ZnO NPs have been used as an essential trace element zinc supplement, which is crucial for cellular functions. SiO2 NPs have been used as an anti-caking agent, and the forms of food additive SiO2 NPs include fumed SiO2 NPs and precipitated SiO2 NPs. While NPs have novel properties due to their large surface area to volume ratio, there is growing concern about their potential toxicity. Therefore, it is important to determine physicochemical properties and fate of NPs. However, analytical method for fate determination of ZnO NPs and SiO2 NPs in food or biological matrices have not been clearly suggested. In this study, the nonionic surfactant Triton X-114 based cloud point extraction (CPE) approach was optimized to detect ZnO NPs and SiO2 NPs as intact particle and ionic forms in commercial foods and biological matrices. The physicochemical properties of the separated particles were analyzed by measuring constituent particle sizes, hydrodynamic diameters and zeta-potentials. The fates of separated ZnO NPs and SiO2 NPs were determined by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES). The fates of ZnO NPs and SiO2 NPs in biological systems were determined overall using in vitro Caco-2 monolayer and follicle-associated epithelium (FAE), ex vivo everted intestinal models, and in vivo SD rats. The results demonstrated that the CPE can effectively separate particles and ionic forms in foods and biological matrices. The major fate of ZnO in powdered foods was a particle, contrary to its ionic fate in liquid beverages. Conversely, the major fate of SiO2 in foods was a particle. ZnO NPs were internalized into cells in both particle and ionic forms, but dissolved into ions over time, probably forming a Zn-ligand complex. ZnO NPs were found to be transported through intestinal barriers and absorbed in the small intestine primarily as Zn2+ ions. The dissolution properties of ZnO NPs were determined to be about 17%-31% in gastric fluid, but SiO2 NPs were almost insoluble (~0.2%). The tissue distribution fate of ZnO NPs and SiO2 NPs was determined to be primarily ionic in form. However, ZnO NPs and SiO2 NPs can be slightly absorbed in particle form at the same time in the liver and the blood. A comparison of the absorption (%) of two SiO2 NPs of different manufacturing methods showed that the absorption (%) of precipitated SiO2 NPs was higher than that of fumed SiO2 NPs. These results indicate that the major fate of ZnO NPs and SiO2 NPs was determined to be of ionic form in the body. However, a portion of ZnO NPs and SiO2 NPs could be absorbed into the body as particles. Therefore, long-term potential toxicity resulting from particle forms cannot be completely excluded. These findings will be useful for understanding the potential toxicity of ZnO NPs and SiO2 NPs. Moreover, these findings suggest that the CPE approach will be a useful technique to determine the fate of NPs in foods and biological matrices.

Development of novel disinfection methods to control microbial contamination in fresh foods

고은진 서울여자대학교 일반대학원 2023 국내석사

전 세계적으로 신선 과일 및 채소 시장은 계속해서 빠른 속도로 성장하고 있다. 이러한 신선 식품 시장의 성장과 함께 이를 구매하는 소비자들은 더욱 신선하고 건강하고 위생적이며 안전한 식품을 선호하고 있다. 하지만, 현재 신선 채소 및 신선 과채 주스를 비롯한 다양한 신선 식품에서 병원성 박테리아의 지속적인 검출로 인한 식중독 사고 문제가 심각한 실정이다. 또한, 항생제 내성균(antibiotic resistant bacteria, ARB)으로부터 병원성균으로 항생제 내성 유전자(antibiotic resistance genes, ARGs)의 수평적 유전자 이동(horizontal gene transfer, HGT)에 따라 다양한 항생제에 대하여 내성을 획득한 슈퍼박테리아라고 불리는 다제내성균의 출현이 가장 큰 문제가 되고 있다. 따라서 이를 해결하기 위하여 현재 식품 산업에서는 다양한 물리, 화학적 처리 기술을 적용하여 병원성 세균을 우수하게 제어하고 있지만 고열과 같은 과도한 물리적 처리는 식품의 물성이나 색도에 영향을 미쳐 식품의 품질 저하를 야기할 수 있다. 또한, 화학적 처리의 경우에는 염소와 같은 잔류 물질들에 의한 독성 및 냄새를 유발하여 인간의 섭취 또는 흡입으로 인한 심각한 문제를 야기할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 항생제 내성 및 식중독 균의 오염을 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 물리적 및 생물학적 살균 방법을 개발하고 이를 실제 신선 식품에 적용 및 평가하는 것을 목표로 연구를 수행하였다. 먼저 항생제 내성 박테리아(ARB)와 항생제 내성 유전자(ARGs)를 모두 효과적으로 제어하기 위하여 초음파를 기반으로 한 물리적 병용 처리 기술을 개발하고 이를 두 종류의 신선 식품에 적용하였다. 항생제는 여러 전염병을 치료하기 위하여 널리 사용되었다. 하지만 이러한 항생제의 남용으로 인하여 식품산업을 비롯한 다양한 분야에서 항생제 내성균(ARB)의 출현과 이들의 확산이 촉진되고 있다. 따라서 본 연구에서는 ARB에 대한 새로운 제어 전략을 개발하기 위하여 두가지 기존 살균 방법인 온화한 열(mild heat) 및 초음파(sonication) 처리의 항균 효능을 평가하고 이를 최적화하였다. 온화한 열 및 초음파(mild heat and sonication, HS)를 동시에 처리하면 항생제 내성 대장균(antibiotic resistant Escherichia coli)의 생존 세포 수가 크게 감소하여 처리 4분 만에 5.58-log의 감소를 달성하는 것을 확인하였다. 하지만 개별적으로 각각 처리된 그룹에서 생존 세포 수의 현저한 감소는 관찰되지 않았다. 흥미롭게도 항생제 내성 유전자(ARGs)의 방출은 열 단독 처리 그룹과 HS 병용 처리 그룹에서 처리 시간에 따라 의존적으로 증가하였다. HS 처리 시간이 2분에서 8분으로 증가함에 따라 ARGs의 불활성화 수준이 증가하였고, 대부분의 ARGs는 처리 6분 후에 분해되어 불활성화되었다. 반면, 열 또는 초음파의 단독 처리 그룹에서는 처리 8분 후에도 ARGs의 유의한 불활성화가 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 ARB뿐만 아니라 ARGs의 제어에 있어서 HS 병용 처리의 시너지 효과를 나타낸다. 마지막으로 신선식품(방울 토마토 및 당근주스) 상에 새롭게 개발된 병용처리(HS)를 적용하였을 때 각각 3.97-log 및 4.28-log의 ARB 불활성화를 달성하였으며, 해당 병용 처리(HS)는 4℃에서 5일 동안의 보관 기간 동안 식품의 품질(색도 및 물성)에 부정적인 영향을 미치지 않았다. 또한, HS 처리는 두 가지의 신선 식품 시스템에서도 ARGs를 효과적으로 불활성화 하였다. 이는 식품 산업, 특히 최소 가공 식품을 준비하는 데 해당 물리적 병용 처리 기술의 잠재적인 적용 가능성을 보여준다. 다음으로, 본 연구에서는 미생물의 오염에 대한 생물학적 살균 방법으로서 환경 샘플로부터 새로운 박테리오파지(bacteriophage)를 분리하고 이의 형태학적, 생물학적, 그리고 유전학적인 특성 분석을 진행하였으며 이를 실제 신선 식품에 적용하고 황색포도상구균의 오염을 효과적으로 제어하고자 하였다. 최근 국내에서는 녹색 잎 채소에서 황색포도상구균이 지속적으로 검출되고 있는 실정이다. 황색포도상구균은 전 세계적으로 주요한 식중독 균 중 하나로, 인간과 동물에서 다양한 감염을 일으키는 그람 양성 박테리아이다. 항생제의 광범위한 사용은 메티실린 내성 황색포도상구균(methicillin resistant Staphylococcus aureus; MRSA)의 출현을 야기하였다. 따라서 본 연구에서는 황색포도상구균 병원체에 대한 천연 항균제로서 용균성 박테리오파지를 유입 하수로부터 분리하고 SSP49로 명명하였다. 특히 새롭게 분리된 해당 SSP49 파지는 높은 숙주 특이성으로 인하여 S. aureus ATCC 13301 표적 균주를 30시간 동안 지속적으로 제어하였다. SSP49는 형태학적으로 Myoviridae family로 분류되었으며 이중 가닥 DNA genome을 포함하고 있는 것으로 나타났다. 또한, SSP49의 genome은 총 191개의 ORFs (open reading frames)를 포함하는 137,283 bp (30.01% G+C)이었으며, 숙주 세포의 용해에 중요한 역할을 하는 lysin 및 holin 단백질 관련 유전자를 가지고 있는 것으로 확인되었다. Lysogeny와 관련된 유전자, 독성 관련 유전자 및 항생제 내성과 관련된 유전자는 확인되지 않아 식품 적용에 있어 안전한 파지라고 판단되었다. SSP49는 다양한 종류의 황색포도상구균에 대하여 넓은 숙주 범위와 높은 EOP (efficiency of plating)를 보여주었다. 특히, 높은 온도 범위 및 다양한 pH 조건에서 SSP49 파지의 활성은 상당히 안정적이었다. 마지막으로, 실제 신선 식품 (어린 잎 시금치) 표면에서 해당 SSP49 파지 처리 이후 4°C 및 25°C의 보관 조건에서 24시간까지 황색포도상구균을 효과적으로 제어하였으며, SSP49 파지의 활성 또한 높게 유지되었다. 따라서 본 연구를 새롭게 분리된 SSP49 파지는 신선 식품에서의 황색포도상구균 오염에 대한 유망한 생물학적 제제로서 사용될 수 있을 것이라 생각된다. 본 연구를 종합하면, 다양한 종류의 신선 식품에서의 항생제 내성 및 주요 식중독 균 중 하나인 황색포도상구균의 오염을 효과적으로 제어하기 위하여 새로운 물리적 병용 처리 기술 및 생물학적 제제로서 박테리오파지를 새롭게 분리하고 이를 특성화 하는 연구를 수행하였다. 본 연구를 통해 새롭게 개발된 물리적 및 생물학적 신규 살균 기술은 향후 실제 식품 산업에서 기존의 다양한 처리 기술들을 대체할 수 있을 것이라 판단되며, 이와 같은 미생물의 오염을 더욱 효과적으로 제어하면서도 식품의 품질에는 부정직인 영향을 미치지 않는 유망한 살균 기술로서 잠재적으로 활용될 수 있을 것이다.

Feasibility study on mathematically estimating the food commodity intake using the limited sources of food recipes in Korea

박애리 동국대학교 대학원 2009 국내석사

Pesticide-containing food intake data are used to assess the extent of exposure to pesticide residues through food intake. But they still are not available in Korea. We therefore attempted to build a database of the food commodity intake. Several mathematical methods were developed to build food recipes and estimate the food commodity intake by segregating the food mixtures. All unknown recipes were classified into three groups: food mixtures, foods with a single ingredient whose moisture content simply changes during processing or preparation, and foods whose parts are lost during processing. The mathematical principles for computation of ingredient proportions were based on the mass balance between ingredients and the finished foods, in terms of water and nutritional components such as carbohydrate, protein, lipid, ash, etc. We used some reference books to obtain information associated with recipes of processed or prepared foods, and nutritional components. This approach was based on mathematical principles used with limited sources of food recipe information. The results were deemed preliminary data that could help in obtaining quality food commodity intake data that could be used in the exposure assessment to pesticide residues. 식품의 안전성에 대한 관심이 고조되면서 잔류농약 및 동물용의약품 등의 화학적 유해물질의 위해평가에 관한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 유해물질 기준치는 농?축?수산물 등 원료식품(commodities)을 대상으로 이루어지나 식품섭취량 조사는 혼합식품(mixture)을 대상으로 수행되어 유해물질 기준치 DB와 식품섭취량 DB를 연결하여 식이 위해평가를 하는데 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 유해물질의 위해평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있는 원료식품 섭취량 DB를 완성하였다. “국민건강영양조사”의 혼합식품 섭취량 DB를 원료식품 섭취량 DB로 변환시켜 주는 컴퓨터 프로그램(MS Excel program by VBA)을 완성하였으며, “국민건강영양조사”에서 제공하는 혼합식품의 recipe가 원료식품 수준으로 제공되지 않으므로 가공식품의 원료 배합비를 추가하여 최종적으로 원료식품으로 구성된 recipe DB를 이 프로그램에 적용하였다. 섭취량 DB와 Recipe DB는 매식여부 및 식사장소를 근거로 한 가정식, 산업체급식, 학교급식, 외식의 4가지 지원 DB로 분류하여 조사된 데이터를 최대한 활용하여 결과의 정확성을 부여하였다. 최종적으로 4가지 지원 DB으로 분류되어 산출된 개개인의 원료식품 섭취량을 통합하여 평균 하루 원료식품 섭취량을 산출하였다. 이 방법을 이용하여 원료식품 섭취량을 지속적으로 갱신할 수 있으며 극단소비자의 원료식품 섭취량을 산출할 수 있어 화학적 유해물질의 위해평가에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

Affinity based magnetic separation of calcium-based food additive nanoparticles from processed food

류효빈 경희대학교 대학원 2022 국내석사

The calcium carbonate (CaCO3) and calcium phosphate [Ca3(PO4)2] have been widely used as a calcium supplement in a range of processed food. Due to extremely low oral absorption of calcium-based food additives, they are typically modified into nano-sized particle to increase its oral bioavailability. However, nano-sized particles have been under scrutiny, since its chemical and physical properties associated with toxicity are significantly different as compared to those of its bulk counterpart. Thus, it is important to monitor the size and physicochemical property of nano-sized calcium-based food additive to obtain critical information about the safety of these materials. However, the extraction of target materials from processed food is highly challenging due to the presence of complex food matrices, such as fats, proteins, and carbohydrates. Acid digestion is often employed to remove organic food matrices, but the harsh acid treatment in combination with heating at high temperature could alter the size and physicochemical characteristics of particles. In this study, we report a fast and highly selective separation method for the extraction of CaCO3 and Ca3(PO4)2 through starch magnetic beads (SMBs) functionalized with polystyrene sulfonate (PSS). The PSS@SMBs were shown to effectively bind to the calciumbased food additive, based on its specific affinity to calcium ion, in comparison with other type of inorganic ingredients, such as titanium dioxide (TiO2) and silicon dioxide (SiO2). The bound particles were readily eluted from PSS@SMBs by addition of 0.1% polyethylenimine (PEI) that outcompetes calcium-based food additive for binding to the surface of PSS@SMBs. We demonstrated method affected neither the size nor crystallinity of the recovered calcium-based food additives as observed by SEM and XRD analysis, respectively. Moreover, we illustrated the feasibility of applying PSS@SMBs in specifically extracting CaCO3 and Ca3(PO4)2 from six commercial foods. The results suggest that the method developed in this study would provide an effective means of extracting calciumbased food additive from processed food to monitor and understand its physicochemical properties and safety. 탄산칼슘과 제삼인산칼슘은 식품 속에서 결정형 형태로 존재해 경구 섭취하면 약 4%의 낮은 흡수율을 가진다는 특징이 있다. 최근 식품 산업에서는 탄산칼슘과 제삼인산칼슘의 낮은 흡수율을 높이기 위해서 벌크 사이즈의 입자보다는 나노 사이즈의 입자로 식품에 첨가가 하는 경우가 많다. 벌크 사이즈의 입자와 비교했을 때 나노 사이즈의 입자는 다른 물리화학적 특성을 가지게 되고, 세포 내 활성산소를 증가시켜 손상을 유발시킬 수 있다는 연구가 보고되고 있다. 식품 속 칼슘 식품 첨가물 나노 입자가 세포에 미치는 독성 영향을 알기위해서는 식품 속 탄산칼슘과 제삼인산칼슘의 크기 및형태에 영향을 미치지 않으면서 유기물을 제거할 수 있는 정확한 검출 및 모니터링법이 구축 되어야한다. 현재 식품의 유기물을 제거하기 위한 대표적인 방법으로는 산처리 방식과 원심분리법이 이용되고 있다. 하지만, 강산을 이용하거나 물질의 밀도 및 사이즈 크기에 의해 분리하는 방법은 탄산칼슘 및 제삼인산칼슘의 크기 및 형태에 영향을 미치거나 유기물을 제거하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 칼슘과 친화력을 가지고 있는 폴리머 polystyrene sulfonate (PSS)를 수식한 전분자성입자를 개발하여 식품 속 존재하는 칼슘 식품 첨가물을 모니터링 하고자 했다. PSS을 이용해 표면을 기능화 한 전분 자성 입자는 다른 식품 첨가물인 이산화티타늄과 이산화규소와 비교하였을 때 칼슘 식품 첨가물과 높은 특이성을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 구축된 친화력 기반의 자성 분리 방법을 당, 전분,단백질의 모사 조건을 적용하여 칼슘 식품 첨가물을 분리해보았고, 그 결과 80% 이상의 높은 분리 및 회수율을 얻었다. 또한, 실제 식품에서의 자성분리법의 적용성 확인을 위해 여섯 가지의 가공 식품을 선정하고 식품 속 존재하는 탄산칼슘과 제삼인산칼슘을 분리하여 물리화학적 특성을 분석해 보았다. 주사전자현미경의 결과 식품 속 유기물이 모두 제거되고 특이적으로 칼슘 식품 첨가물만이 분리되어 크기 및 결정형에 대한 정확한 모니터링이 이뤄질 수 있었다. 따라서 친화력 기반의 자성 분리 방법을 이용해 간단하고 효과적으로 실제 식품 속 칼슘 기반 식품 첨가물을 분리할 수 있으며, 앞으로도 이 방법이 식품 속 존재하는 칼슘 기반 식품 첨가물의 나노 입자 모니터링 및 연구에 이용될 것이라고 생각한다.

SPME-GC/MS (Solid Phase Microexraction Gas Chromatography/Mass Spectrometry)를 이용한 가공식품 내 퓨란 함량 모니터링 및 위해 평가

김태규 동국대학교 대학원 2009 국내석사

퓨란(Furan, C₄H₄O)은 무색의 고 휘발성 액체로 국제 암 연구기구(The International Agency for Research on Cancer, IARC)는 독성에 대한 분류에 따라 퓨란을 클로로포름과 같이 인체 발암 가능 물질 (Group 2B)로 규정하여 이들 물질에 대한 노출을 제한하도록 권고하고 있다. 가공 식품의 풍미에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 메일라드 반응을 통한 탄수화물 및 아미노산의 열 변성 외에도 지질의 가열에 의한 산화, 비타민 C(ascorbic acid) 또는 그 유도체의 변성에 의해서 퓨란이 생성 되는 것으로 알려져 있다. 미국 식품의약품 안전청(US Food and Drug Administration, US FDA)에서는 열 공정을 거친 가열된 식품과 통조림 식품에서 다량 존재하는 것으로 보고하고 있다. 이에 본 연구에서는 SPME-GC/MS (Solid Phase Microextraction Gas Chromatography/Mass Spectrometry) 분석법에 의한 식품 매트릭스별 시료 전처리법을 확립하여 국내 다소비 식품 중 병조림과 통조림을 대상으로 퓨란의 함량을 모니터링 하고 국민의 노출량 정도를 조사하여 위해 평가를 실시하였다. 퓨란 분석을 위해 SPME를 사용할 때는 전처리 과정 중 사용되는 열에 의해서도 시료에서 퓨란이 생성될 수 있기 때문에 SPME 흡착 온도와 시간이 중요하다. 고체, 액체, 죽상 시료의 최적화된 전처리 조건은 시료의 양 5 g, SPME 흡착 온도 50℃, SPME 흡착시간 20 min이다. 퓨란에 대한 검량선의 상관계수(r2)는 0.99 이상으로 적합한 직선을 나타내었으며, 검출한계(Limit of Detection, LOD)와 정량한계(Limit of Quantification, LOQ)는 각각 0.037, 0.123 ng g-1 이었다. 측정된 회수율은 액체(과일 주스), 비액체(쨈) 각각 99.38, 103.66 (%)으로 양호한 값이었다. 시료에서 검출된 퓨란 함량의 범위는 0.77 ng g-1 부터 193.95 ng g-1 이다. 이것은 일반적인 식품 구성성분들로부터 퓨란이 생성되는 매커니즘이 다양하기 때문이다. 퓨란이 가장 많이 검출된 시료는 장조림 통조림이다. 이는 아마 퓨란의 주요한 전구체인 지방산이 많이 함유되어 있으며, 퓨란 함량이 많이 존재하는 간장을 이용한 식품이기 때문이다. 유아용 식품의 경우에는 미생물적인 안전성을 확보하기 위해 다른 식품에 비해 고온의 살균과정이 포함되고 이것이 퓨란의 함량을 더 증가시키는 것으로 보인다. 퓨란의 모니터링 자료를 바탕으로 한국인의 평균 식품 섭취량, 한국인의 평균 몸무게를 고려하여 퓨란의 1일 인체 노출량을 산출하였다. 국제적으로 이유식은 퓨란의 함량이 많은 것으로 알려져 있고 평균 섭취량도 높다. 하지만 우리나라의 경우 0-24달 유아의 평균 이유식 섭취량은 3.9 g day-1로 외국에 비하여 낮기 때문에 US FDA의 노출 평가보다 현저히 낮다. 성인의 경우 퓨란의 1일 인체 노출량의 주요한 공급원은 참치 통조림과 오렌지 주스이다. 식품 가공 시 재료나 공정의 차이와 개인의 식습관에 따라 퓨란의 섭취 수준이 달라질 것으로 보인다. 앞으로 식품 재료 종류 및 제조 공정상의 조건별 퓨란 생성량에 대한 연구를 통하여 퓨란의 저감화 연구가 이루어져야 할 것이며, 생성된 퓨란의 인체 노출량을 줄이기 위한 취식 및 조리 방법에 대한 연구가 지속되어야 할 것이다. Furan (C₄H₄O) is a volatile compound formed during the Maillard reaction and was recently classified as a possible human carcinogen (group 2B) by the International Agency for Research on Cancer. It has been reported to occur in various canned and jarred foods that undergo heat treatment. The aim of the present study was to optimize the sample preparation for furan analysis using solid phase microextraction?gas chromatography/mass spectrometry (SPME?GC/MS), according to the food matrix. We also performed the monitoring and risk assessment of furan in various food products. The optimized fiber exposure temperatures, time and amount of sample of liquid, semi solid and paste state foods were 5 g (ml), 50 ?C, and 20 min, respectively. The level of furan in canned meat (32.16 ng/g) was the highest among the samples studied. The furan levels in canned fish, canned vegetable, nutritional/diet drinks, canned soups and jarred sauces were 29.40 ng/g, 22.86 ng/g, 7.28 ng/g, 18.54 ng/g, 21.52 ng/g, respectively. Furan concentrations in baby food products were between 3.43?97.21 ng/g. Exposure estimates (14.59 ng/kg?bw/day) of baby foods was the highest among all the tested food samples. However, the exposure estimate of baby foods was lower than that prescribed by the US FDA.

한국인의 식품 유래 비스페놀 A 섭취량 데이터베이스 구축

이윤주 이화여자대학교 대학원 2023 국내석사

식품산업에서는 식품 및 음료의 캔이 녹스는 것을 방지하고, 플라스틱의 내구성 및 열에 대한 저항성을 높이기 위해 비스페놀 A (bisphenol A, BPA)를 사용한다. BPA는 이러한 식품 포장재로부터 식품으로 이행되어 섭취되며 감열지 영수증, 치과용 실란트 등의 식품 외 공산품이나 환경에서도 검출되지만 주요 노출 급원은 식품이라고 알려져 있다. BPA에 대한 안전성 및 위해성에 대한 논란은 계속되어 왔고 최근 EFSA에서 BPA의 일일섭취한계량(Tolerable Daily Intake, TDI)를 기존 4 μg/kg bw/day에서 20,000배 낮추어 0.2 ng/kg bw/day로 설정하였다. 우리나라의 경우 국제적 기준 변화에 따른 국내 기준의 재평가도 진행될 것으로 예상되며 BPA의 주요 급원이 식품임을 감안한다면 BPA의 식품에 의한 섭취량 산출 데이터가 필요하다 할 수 있다. 그러나 지금까지 진행되어 온 연구는 대부분 단일 식품군만을 고려하였거나 해당 연구에서 진행한 일부 결과만을 가지고 평가를 진행했으며 이는 종합적인 섭취량을 고려하지 못한다는 한계점을 가진다. 본 연구에서는 크게 두 가지의 데이터셋 및 데이터베이스를 구축하여 한국인이 하루에 섭취하는 BPA의 양을 산출하고자 하였다. 첫번째로 문헌자료 수집을 통해 식품군별 BPA 함량 데이터셋(BPA content dataset)을 생성하여 각 식품군별 BPA 함량의 평균을 알아보고자 했다. 본 연구의 데이터셋에서 가장 높은 수치를 보인 수산가공품류의 캔에 들어있는 대형어류의 경우 14.129 ng/g이었고, 그 다음으로 즉석식품류의 캔에 담긴 수프가 12.582 ng/g이었다. 두번째로 질병관리청에서 매년 시행하는 국민건강영양조사(2017-2021)를 활용하여 우리나라 전체 모집단을 대표하는 결과를 산출하고자 하였다. 이에 국민건강영양조사 원시자료에서 조사된 모든 식품을 검토하여 앞서 생성한 데이터셋과 연계하기 위한 식품 섭취 데이터셋(food consumption dataset)을 구축하였다. 최종적으로 문헌조사로 생성한 BPA 함량 데이터셋과 국민건강영양조사를 기반으로 구축한 식품 섭취 데이터셋을 연계하여 식품군별 비스페놀 A 함량 데이터베이스(database of food-derived bisphenol A consumption in Korea)를 구축하여 실제 한국인이 하루에 섭취하는 다양한 식품 섭취 양상을 반영하고자 하였다. 평균적인 한국의 BPA 섭취량을 693.6 ng/kg, 체중 당 섭취량을 12 ng/kg bw/day로 도출하였다. 본 연구는 한국인이 식품을 통해 하루에 섭취하는 BPA의 양을 종합적으로 알아보고자 했으며 식품군별 데이터베이스를 생성해 좀 더 구체적이고 정교한 식이노출평가를 가능케 하는 후속 연구에 대한 토대를 마련하였다. Bisphenol A (BPA) is ubiquitous Endocrine Disrupting Chemical (EDC) which is exposed to humans in various pathways such as oral diet, inhalation and dermal contact. Among these,diet-based intake route is considered as the major contributor in human BPA exposure. In food industry, BPA is used as monomer in production of polycarbonates and epoxy resins which are used in can protective linings and plastic containers. BPA can be migrated from package to food prior to human consumption. Controversy has continued over the safety and risk of BPA and recently, EFSA established tolerable daily intake (TDI) of BPA 0.2 ng/kg bw/day from temporary tolerable daily intake (tTDI) 4 ?g/kg bw/day which is approximately 20,000 times lower. Korea domestic standards also has probability of ongoing changes due to accordance with international standards. Considering BPA’s main source being food, it can be said that dietary BPA intake data is necessary. However, most of the studies conducted so far have only considered a single food group or made evaluation out of limited results of study, which highlights limitation in that it does not consider the overall intake experience. Therefore, in this study, two datasets and one database were constructed to calculate the amount of BPA consumed per day per person, especially in case of Korean. First, we tried to find out the average BPA content of each food group by creating a BPA content dataset through literature data collection. As a result of the experiment, the highest value was large fish in cans (processed seafood followed by soups in cans (ready-to-eat foods) which were 14.129 ng/g and 12.582 ng/g respectively. Second, 24 hour recall study data from Korea National Health and Nutrition Survey (2017-2021) conducted annually by the Korea Centers for Disease Control and Prevention were used to generate food consumption dataset. Upon constructing food consumption dataset, classification of responded food names in accordance with BPA content dataset constructed were done. Lastly, database of food-derived BPA consumption in Korea was calculated by estimating the mean intake as 693.6 ng/kg and mean TDI as 12 ng/kg bw/day. Conclusively, this study sought to comprehensively find out the amount of BPA Koreans consume per day through food, and settled the foundation for follow-up studies that enable more specific and sophisticated dietary exposure evaluation by generating datasets for each food group.

진공건조식품의 구성성분이 PSL 분석에 미치는 영향

강성훈 韓京大學校 産業大學院 2007 국내석사

본 연구에서 분말조미료에 대한 방사선조사 여부를 확인하던 중 진공건조식품이 다른 분말조미료에 비해 PSL 분석 결과가 특이적으로 높게 나타났다. 그 원인을 확인하고자 원료와 진공건조식품에 대한 방사선조사 여부를 PSL과 TL을 이용하여 분석하였고 진공건조 공정에 의해 제조된 시료의 성분 가운데 어떤 것이 PSL 분석에 특이적으로 반응하는지를 조사한 결과는 아래와 같았다. 1. 원료를 일정한 비율로 혼합하여 진공건조 공정을 거쳐 진공건조식품을 제조하였다. 이들의 일반성분 중 수분은 1.5~5.8%, 염도는 4.1~52.6%, 조단백은 9.5~28.9%, 조지방은 0.3~4.3%로 분석되었다. 2. 원료의 PSL분석 결과는 threshold value(700, T1) 보다 낮은 128~472 counts/60 sec.로 분석되어 방사선조사를 하지 않은 것으로 나타났다. 진공건조식품의 PSL 분석 결과는 시료의 염도가 35% 정도 까지는 비교적 안정적으로 분석되었지만 35%를 넘어가게 되면서 2704~6258 counts/60 sec.로 분석되었다. 모든 진공건조식품의 TL분석 결과는 음성으로 분석되었다. 3. 구성 성분들을 입도별로 나누어 PSL을 분석한 결과는 큰 유의차가 없었으나 정제염은 grinder로 분쇄하기 전에 269~493 counts/60 sec. 로 분석되었지만 분쇄 후에는 32782~51467 counts/60 sec.로 분석되어 분쇄하기 전과 비교하면 100배 정도 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 4. 정제염의 분쇄 전과 후의 입자구조를 확인해 본 결과, 정제염은 입자 크기에 상관없이 장방형 구조로 되어 있어 입자들 사이의 공간이 비교적 넓었으나 grinder를 이용하여 분쇄한 정제염의 입자구조는 일정한 형태가 없는 미세한 입자들이 큰 입자들 사이에 섞여 있어 공간이 없었다. 5. 진공건조식품의 고농도 염분이 진공건조 공정이나 grinder를 이용한 분쇄공정에서 미 분쇄되면서 PSL 광 자극에 민감하게 반응한 것으로 추정되었다. 이 같은 결과가 광 에너지 흡수에 의하여 여기상태를 유지한 것인지에 대하여서는 추후 연구가 더 필요하다고 판단되었다. The purpose of this study was to investigate the effects of different components of vacuum-dried food on the analysis of photostimulated luminescence(PSL). To know about ingredients that effects of PSL measurement, the particle size, content and particle structure of components were observed. The TL intensities of all vacuum-dried foods were negative. The PSL threshold levels of all raw materials were below 700 photon counts. The PSL threshold levels of major components were 128~472 counts/60 sec. The PSL threshold levels of salt content of vacuum-dried foods were below 35% had consistence result but the numerical value became higher than 35% of salt content. There was no difference after analyzing PSL of the major component which divided particle size. But the PSL photon counts of salt were about 100 times higher than before grinding. The result of observed the micro structure by microscope, all the shapes of salt before ground were rectangle irrespective of the particle size. But the ground salts were not shapes of rectangle, minute particles with high density. Salts of high density on vacuum-dried food were conjectured while ground during the vacuum-dried food processing, became sensitive to PSL photo stimulation.

한국 식품산업의 규제특성에 관한 연구

강대일 공주대학교 대학원 2017 국내박사

This study examines current status of regulations in food industry and the characteristics of them to show how regulations in Korean food industry have been carried out in 2010s (20102016) and to answer that major regulations that need improvement demonstrate which political circumstances among Wilson's theory of regulation. This study reviews questions raised from post-legislation nationwide discussion by Ministry of Food and Drug Safety and interviews of professionals in food industry to look into problems of comparative label of sodium content, a new regulation that will take effect in 2017, and the stances of consumers. The conclusions drawn from this study are as following. First, it is argued to raise the standard of regulations and relieve the intensity of regulations by promoting on reviews of regulations related to food industry in 2010s, regulations are mainly about standards of nutrition information and food safety. Providing nutrition information is controlled by various regulations such as color-coded nutrition labels, genetically modified food labels, children’s food preferences, and nutrition emphasis of food and live-stock products. Regarding regulations on food safety, food industry asks for either improvement or abolition. Regulations in discussion include mandatory report of unsanitary substances, various standard criteria, mandatory self- quality check. According to Wilson’s theory, regulations related to food safety result in rising costs and restricted production for some food manufacturers because they should abide by regulations on nutrition information and report, by law, outcomes of self-quality check. On the other hand, regulations benefit majority of consumers with safe food assured by government. In conclusion, the pattern of regulations in food industry falls under entrepreneur politics in that costs for food enterprises are narrowly concentrated while public interest of food safety is widely distributed. Regulations in food industry are also likely to be tight because they retain a social cause of enforcing safety for consumers. However, regulations naturally are double-sided, and unreasonable regulations for enterprises to abide by could be made. Therefore, unreasonable regulations that emphasize a cause of safety only are the social evil which blocks employment and investment or hinders the growth of industry. Unfortunately, the reviews of regulations in food industry indicate that legislators like congress and government tend to sway with little consistency: they first carry out regulations based on entrepreneur politics then abolish or easy regulations as a response to voices of food companies or related associations or as a showcase of easy-regulation policies. It is a characteristic of food-safety regulations that strong regulations are imposed in food industry. Such regulations have become tighter and more complex on manufacturing processes, products, and sales as well as raw ingredients and production facilities. It is observed that regulations on food mostly are at first inclined to entrepreneur politics that congress and government impose costs on selected group of people for the sake of the safety of majority of people but, being faced with complaints from food industry about excessive burden, easy regulations again through related laws and decrees. Therefore, government and congress should set reasonable regulations through active communication with interested parties prior to legislations. Agencies responsible for regulations and congress should be strict on the quality of regulations in the beginning to prevent a vicious spiral of making regulations and easing them. Meanwhile, as the society progresses, a theory of self-regulation that trusts the power of voluntary determination in the market is on the rise. Self-regulation is to decrease government intervention though administrative regulations and to increase voluntary authority of market. It aims to ease regulations in the end. In other words, its ultimate purpose is for food industry itself to grow awareness of food safety and manage industry through a voluntary-regulation system instead of forced regulations. Second, there should be measures to raise the stability of Food Sanitation Act to prevent situations in which the regulated are hard to keep up with too often changing laws and decrees. Food Sanitation Act, a major regulation on food industry, has been revised 59 times, at the end of November, 2016, since its legislation in 1962. Food Sanitation Decree and Food Sanitary Regulations, another major regulations, have gone through 86 and 105 revisions each. Especially, Food Sanitation Law has been revised 18 times in 1990s, and 24 times in 2000s. It went into 6 revisions in 2013, at the ratio of once in 2 months. Food Sanitary Regulation was revised 8 times in 2014, which raises questions on the stability of related laws. Government and congress, for the sake of legal stability, should avoid impulsive legislation and make a through examination prior to revising Food Sanitary Law. Government makes an annual evaluation of the improvement of regulations. Among 37 government agencies and departments, Ministry of Food and Drug Safety was ranked on top in tightening regulations with 97 cases. In 2016, President Park Gun-Hye’s government actively pushes forward policies that improve or abolish ineffective regulations that overburdens enterprises or damages the market. Yet, congress and government attempt to tightening regulations each time accidents break out. The ultimate purpose of industry regulations for food safety is to provide people with safe food. Congress and policy-makers as well as consumers call for tighter regulations each time big issues related to food safety are in the center of public attention. Unreasonably excessive regulations cannot be justified in the name of food safety for people. Third, comparative label of sodium content, scheduled to go effect in May, 2017, should be thrown away or revised because the regulation, an outcome of poor examinations of drawbacks, leaves questions on its effectiveness and has obscure standards of legislation. After looking into the backgrounds of adoption and legislation of comparative label of sodium content, it is observed that, Cost-benefit Analysis of Sodium Intake Reduction Policy in Korea, a study that justifies the adoption of comparative label of sodium content, and also Korea’s first study on cost- benefit related to sodium intake, is a pile of speculations. It is hard to blindly accept that benefit estimation of a policy for less sodium intake is about 10 billion 614 million and 995 thousand dollars in a year even though the estimation has often been quoted with absolute authority. Moreover, researchers who have conducted a sodium cost estimation study are mainly composed of sodium policy-makers or belong to institutions run by tax payers’ money. Such backgrounds indicate that researchers may have aimed to use the study as a basis for government’s campaign for decreasing sodium intake. Thus, it is advisable for another research team to conduct a study on social cost related to sodium intake in order to raise credibility of cost-benefit estimation. Looking into the legislative process of comparative label of sodium content, it is noted that congress, after color-coded label of sodium faced strong opposition of food professionals and experts, came up with an alternative in a hurry and passed it with little discussion. So comparative label of sodium content is an example of a rough-and- ready legislation that has neglected reviews of drawbacks as well as public debates with interested parties in food industry, those who are actually affected by the regulation in the field. In order to carry out effective policies for food safety, it is recommended to gather various public opinion widely from scholars, media, and consumers as well as interested parties, and to reflect the collected voices to policies, which, to the ultimate, should lead to seeking measures for development of nation though sellers’ self-regulations and minimum regulations. Because it is natural that laws to maintain social order and people’s safety increase as the society gets more complex, but it is challenging to accomplish the object of providing safe food only with almighty-law belief that all food safety issues can be solved by law.