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2016 춘계 학술대회 및 심포지엄 (2016년 4월) 100

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나노기술에 의해 마이크로 또는 벌크크기의 입자를 나노미터 크기로 조작함에 따라 변화하는 물리, 화학적 및 생물 학적 특성 때문에 나노 기술은 환경, 반도체, 생명공학, 약학, 식품 등 다양한 분야에서 이용되고 있다. 특히 본 연구에 서 이용한 산화 아연은 항미생물 효과, 촉매작용, 반도체 등의 특성을 가져 산업적으로 폭넓게 사용되는 물질 중 하나 인데, 아연은 체내에서 단백질의 합성과 세포의 성장을 위해 필수적인 영양소이므로 산화아연은 식품첨가물로서도 스 낵 과자류, 영양 보충 식품 등에 영양강화제의 목적으로 첨가되어 사용된다. 이렇게 식품 수준의 나노물질은 마이크로 크기의 물질 대비 넓은 표면적을 보유하므로 식품 첨가물로서 사용될 경우 흡수율의 증대가 예상되는 반면효율 및 독 성, 안전성 연구는 미비한 실정이다. 특히 식품의 경우 경구 섭취 후 위장관에서 흡수가 일어나기 때문에 장관 내 흡 수 기작 연구는 필수적인 요소이다. 따라서 본 연구에서는 산화아연의 입자크기에 따른 안전성을 예측하기 위하여 경 구섭취 시 소장에서 입자의 유입 기작을 in vitro 수준 모델에서 관찰하고, in vivo 수준에서 랫드에 단회 경구투여를 통한 약동학적 연구를 수행하였다. 소절관련상피세포(human FAE: follicle associated epithelium)모델을 통하여 나노크 기와 마이크로 크기 입자의 위장관 상피세포 내 유입량을 비교한 결과 물질의 크기 별 유입량의유의적 차이를 보이지 않았으며 이는 경구투여 후 체내 흡수율에 대한 약동학적 결과와도 일치하는 결과이다. 이와 같은 결과는 식품용 나 노소재의 체내 독성과 흡수 메커니즘 및 효율성을 예측하는 데에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이다.
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숯불직화구이는 특유의 향과 맛 때문에 국내 소비자들로부터 수요가 증가하고 있지만, 직화구이 중 유기물의 불완 전연소로 인해 생성되는 벤조피렌(BaP, benzo[a]pyrene)으로 인해 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 양념된 돼지 목심 을 이용하여 그물형 석쇠와 테플론 코팅 석쇠를 직화구이에 사용하였을 때의 벤조피렌생성 정도에 대해 연구하였다. 양념이 된 돼지고기를 시료(225 g)로 설정하여 참숯 600 g을 이용해 숯불직화를 실시하였다. 그물형 석쇠와 테플론 코 팅 석쇠의 표면온도가 200℃에 도달하였을 때, 시료를 굽기 시작하였으며, 굽기는 고기시료 한면을 4분씩 굽고 4회를 뒤집어 총 16분 동안 굽기(완전히 익힌 정도 이상)를 수행하였다. 벤조피렌분석을 위하여 제작된 시료는 80℃에서 추 출을 거쳐 물, 헥산을 통한 층분리 후 탈수, 농축, 실리카 카트리지를 통한 정제 과정을 거쳐 질소가스 하에 건고하였 다. 잔류물은 dichloromethane 1 mL에 용해시켜 시험용액으로 하였다. HP-5MS UI(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm) 컬럼을 이용해 GC/MS 분석을 한 결과, 그물형 석쇠의 경우 벤조피렌의 값은 45.68 ± 2.96 μg/kg이 검출되었고, 테플론 코팅 석쇠의 경우 3.35 ± 0.08μg/kg이 검출되었다. 테플론 코팅 석쇠를 사용하는 것이 숯불직화구이시 고기와 석쇠의 들러붙 음을 방지해 벤조피렌의 생성을 적게 하는 것으로 판단된다.
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Lycopene, one of the major carotenoids in human diet, has been suggested as a healthful phytochemical compound. Recently, it is important to quantify lycopene content in the lycopene-containing foods. However, it has been difficult to analyze lycopene content in the lycopene-containing foods using a HPLC because lycopene is not fully extracted during sample pretreatment resulting in less reliable quantitative data. The aim of this study was to investigate the effect of solvent on lycopene extraction from lycopene-containing foods for HPLC quantitative analysis. Two different solvents such as 100% acetone and methanol/acetone (1:1) mixture were used to extract lycopenefrom a commercial lycopene-enriched tomato concentrate (containing approximate 72 mg/g lycopene). All extracted samples were sonicated for 10 min, centrifuged, and filtered before injection into HPLC. The analysis of lycopene content was performed by an Ultimate3000 series HPLC system using a Unisol C18 column on UV detector at 450 nm. When the lycopene-enriched tomato concentrate was extracted using 100% acetone and methanol/acetone mixture for HPLC analysis, the lycopene contents were 75.88 and 39.84 (mg/g), respectively. As a result of quantitative analysis, acetone was able to extract lycopene fully from the lycopene-containing foods. The HPLC method established in this study might be useful to quantify lycopene in the lycopene-containing foods which are manufactured in various typessuchasbeverage, powder, tablet, and etc
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맥류에서 발생되는 붉은곰팡이병균(Fusarium)의 제2차 대사산물인 deoxynivalenol (DON), nivalenol (NIV), zearalenone (ZEA) 등과 같은 곰팡이 독소는 수확후 처리과정에서 소멸되는 경우도 있지만 이미 생성된 독소들은 농산물에 잔류 하게 된다. 발암물질로 알려진 곰팡이독소는 열에 안정적인 특성으로 인해 조리 및 가공 후에도 분해되지 않기 때문 에 오염된 농산물이나 식품을 사전에 선별하여 폐기하는 것이 중요하다. 기존 곰팡이독소 검출을 위해 사용되는 방법 으로는 Thin layer chromatography (TLC)법과 HPLC법이 있으며 최근 aflatoxin 등을 비롯한 주요 곰팡이독소 분석용으 로 효소면역분석법(ELISA)이 도입되고 있다. 이러한 화학분석법의 경우에 정확성은 높지만 분석에 대한 전체적인 과 정을 수행하기 위해서는 고가의 장비와 전문 인력이 요구되고 있으며 최종 결과를 획득하기 위해서 장시간이 소요되 는 단점이 있으며 다량의 시료를 분석하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 근적외선 분광 기술을 적용하여 곰팡이독소(DON)에 오염된 겉보리 시료와 정상시료를 신속하게 판별하기 위해 수행되었다. 겉보리 시료에 적용된 곰 팡이독소(DON)의 농도는 0, 1, 10, 100 ppm으로 하였으며 용매는 물을 이용하였고 1, 12, 24시간 동안 초음파, 진탕, 정치의 3가지 방법을 이용하여 독소를 침투시켰다. 각각의 처리조건별로 15립의 겉보리 시료를 조제하였으며 파장대 역이 1,175~2,170 nm 분광센서를 이용하여 3회 반복 측정하였다. 오염됨 시료와 정상시료를 판별하기 위해서 PLS-DA (Partial least square discrimination analysis) 모델을 개발하였으며 물에 정치하여 조제한 100 ppm 곰팡이독소 감염 겉보리 시료와 정상 시료에 있어서 정상에 대한 판별율은 100%였으나 감염 시료에 대한 판별율은 34.6%로서 저 조하였다.
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붉은곰팡이병균(Fusarium)은 맥류의 출수기에 많은 비가 내려 습도가 높거나 기온이 10~25℃ 환경 조건에서 병원균 이 급속하게 증식되어 발생 빈도가 증가하게 되는 특징이 있다. 이러한 붉은곰팡이병균에 감염된 피해 이삭은 껍질이 갈색으로 변색되고 분생포자 형태의 붉은색 곰팡이로 뒤덮이게 된다. 붉은곰팡이병균에 감염된 곡물은 수량이 감소되 고 품질이 저하되어 경제적 손실을 일으키게 되어 이를 사전에 신속하게 판별할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 붉은곰팡이병균에 감염된 겉보리 시료와 정상 겉보리 시료를 가시광선 및 근적외선(visible and near-infrared; VNIR) 초분광 영상 시스템을 이용하여 비파괴적이고 신속하게 판별하기 위해 수행되었다. 붉은곰팡이병균에 감염된 겉보리 시료는 총 298립이고 대조군(control)로 사용한 정상 겉보리 시료는 총 127립을 사용하였다. VNIR 초분광 영상 시스템은 파장대역이 403~998 nm이고 시스템의 구성은 EMCCD 카메라, 영상분광기(imaging spectrograph), 할로겐 램 프, C 마운트 렌즈, 시료대 등으로 구성되었다. 모든 시료는 종구(groove)를 기준으로 앞면과 뒷면을 구분하여 측정하였 으며 획득한 초분광 영상은 배경을 제거하여 겉보리 시료에 대한 관심영역(ROI)을 추출하였다. 정상 및 감염 시료를 판별하기 위한 최적 파장대역의 선발은 분산분석(ANOVA)을 적용하였으며 선발된 최적 파장 대역은 문턱값을 이용하 여 이치화 영상으로 변환하여 오염 겉보리 검출에 대한 판별률을 계산하였다. VNIR 초분광 영상 시스템을 이용하여 붉은곰팡이병균에 감염된 다수의 겉보리 시료를 비파괴적이고 신속하게 검출할 수 있는 가능성을 확인할 수 있었다.
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농산물 가공업체의 생산품목에서 분말류를 주원료로 하는 다류가공 사업장은 차지하는 비율은 ‘08년 기준 41개소 이며 전체 가공시설의 13.3%로 가장 점유율이 높다. 기능성 성분 함량이 높은 농산물의 분말은 건강기능성 식품의 원 료로 활용되고 있어 소비자 수요가 늘어날 것으로 전망되고 있다. 또한 분말식품 가공은 다른 가공식품에 비하여 제 조공정이 비교적 간단하여 농가에서도 관심이 높은 품목이다. 본 연구에서는 농가형 분말식품 가공 사업장에의 가공 설비 종류, 배치 및 제조공정을 조사하였다. 조사결과를 토대로 분말가공 식품의 공정을 분석하고, 농가형 가공사업장 에 적용할 수 있는 위생구역을 설정하는 연구를 수행하였다. 농가형 분말식품 가공 시설은 원료창고, 가공실(원료전처 리, 추출, 건조 등), 분쇄 및 환제조실, 계량 및 충진실, 외포장실 및 사무실로 구성하고 위생구역을 설정 하였다. 분말 가공제품의 이물질 혼입 등을 방지하기 위하여 계량 및 충진실을 청결구역으로 설정하였고 충진과 내포장이 완료된 제품은 pass-box를 통하여 외포장실로 이송하여 출고되도록 하여 소규모 가공시설의 공간을 효율적으로 사용할 수 있 도록 설계하였다.
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최근 폐수처리에 사용되는 합성응집제가 가격이 비싸고 오히려 환경을 오염시킨다는 우려와 함께 자연적으로 분해 가 가능한 새로운 응집제에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 양성전분은 분자 내에 양전하를 띠는 부분을 갖기 때 문에 음전하를 띠는 물질과 반응하여 훌륭한 응집제로 작용할 수 있다. 본 연구에서는 일반적인 방법과 초고압을 이 용한 양성화전분을 제조하고 이들의 물리화학적 특성을 연구하여 양성화전분의 응집제로서의 사용 가능성을 알아보 았다. 옥수수전분에 양성화 시약인 (3-Chloro-2-hydroxypropyl)-trimethylammonium Chloride (CHPTAC)를 치환시켜 다 음과 같이 3가지 양성화전분을 제조하였다. 옥수수전분과 CHPTAC를 상압 40℃에서 24시간 처리한 시료, 초고압기를 이용하여 550MPa에서 30분 동안 처리한 시료, 그리고 옥수수전분을 550MPa에서 30분 동안 초고압처리하여 무정형 옥수수전분을 제조한 후 CHPTAC와 40℃에서 24시간동안 처리한 시료를 제조하였다. 양성화전분의 물리화학적 특성 을 알아보기 위해 SEM, 질소분석, NMR, XRD, RVA, DSC, 용해도, 팽윤력 및 응집력 실험을 수행하였다. 현미경과 SEM 을 이용하여 전분의 입자 변화와 표면관찰을 한 결과, 초고압은 전분입자의 팽윤과 복굴절성 손실에 영향을 주었지만 양성화 반응은 큰 영향을 미치지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.질소함량 분석과 NMR 분석을 통해 비록 그 정도는 달랐지만 CHPTAC가 성공적으로 치환되었음을 확인할 수 있었다.전분의 결정구조와 상대적 결정화도를 알아보기 위 해 XRD 분석을 한 결과 양성화 반응은 전분의 결정화도에 큰 영향을 미치지 않지만 초고압이 전분의 결정화도에 영 향을 준다는 것을 알 수 있었다.RVA 분석 결과 양성화전분은 모두 천연전분에 비해 점도가 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. DSC를 이용한 열적특성 분석결과 양성화반응이 옥수수전분의 열적특성에는 그리 큰 영향을 주지 않는다 는 것을 알 수 있었다. 용해도 및 팽윤력 실험결과 정도의 차이는 있지만 온도가 증가함에 따라 모든 전분의 용해도와 팽윤력이 증가하는 경향을 나타냈다. Kaolin을 이용한 양성화전분의 응집력 실험 결과 모든 양성화 전분의 농도가 증 가할수록 응집력이 증가하는 결과를 나타내었고, 시간이 증가함에 따라 응집력이 증가하는 경향을 나타내었다. 특히 무정형전분을 제조한 후 양성화한 시료에서 가장 높은 응집력이 나타나 초고압과 양성화 반응을 같이 사용하는 경우 synergistic한 효과를 거둘 수 있을 것으로 판단된다. 이 연구를 통해 기존의 양성화전분을 만드는 과정에 무정형전분 을 활용하는 새로운 제조방법을 제시하였다.
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산화아연나노물질은 상업적으로 가장 폭넓게 사용되고 있는 물질 중 하나이다. 특히 식품산업에서 산화아연나노물 질은 아연에서 기인하는 세포생장과 면역증진 등의 효과를 나타낼 뿐 아니라 산화아연자체에 의한항균 기능성을 보유 하고 있어 건강보조식품, 식품첨가물 및 식품포장재 등에 다양하게 이용되고 있다. 이와 같이 식품산업에서 산화아연 나노물질의 사용이 증가함에 따라 나노물질에 대한 노출이 증가하고 있는데, 상대적으로 나노물질의 안전성에 대한 연구는 미흡한 편이다. 최근 들어 산화아연나노물질의 독성시험이 세포와 동물모델에서 이루어지고 있으나 나노물질 의 독성과 입자크기 및 체내 성상에 대한 상관관계는 명확히 규명되지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 산화아 연나노물질(nano ZnO)을 랫드에 14일 반복 경구 투여 후 차세대 염기서열분석기법(next generation sequencing, NGS)을 이용하여 간 조직에서의 전사체 발현양상을 분석하였으며, 입자크기와 이온화도에 따른 독성을 비교하기 위하여 벌크 크기의 산화아연(bulk ZnO)과 염화아연(ZnCl2)을 동일한 방법으로 비교 평가하였다. 그 결과 산화아연의 입자크기 및 이온화도에 따라 서로 다른 유전자 발현양상을 보였다. 특히 아연 이온 투여에 의한 전사체 발현 양상이 입자에 의한 양상과는 상이한 것으로 나타나 입자크기 및 체내 성상에 따라 잠재적 독성영향이 달라질 수 있음을 제시하였다. 본 연구결과는 산화아연나노물질의 잠재적 경구 독성의 평가와 독성메커니즘의 예측 자료로써 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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나노물질은 기존의 벌크 크기와는 다른 특성을 보유하고 있어 다양한 분야에 이용되고 있으며, 그 중 산화아연나노 물질(nano ZnO)은 식품산업에서 식품포장재, 식품첨가물 및 아연보충제로 사용되는 등 넓은 범위에 이용되는 반면 그 에 대한 생체이용률과 독성에 관한 연구는 미진한 편이다. 한편, 나노물질은 생체 내에서 특정 단백질과의 상호작용에 의해 나노-단백질 코로나(nanoparticle-protein corona)를 형성할 수 있는데, 이러한 현상은 혈장 단백질과의 상호작용 정도에 따라 조직분포도에 영향을 미칠 수 있으며 궁극적으로 생체 내에서 다른 거동을 보일 수 있다. 따라서 본 연구 에서는 nano ZnO와 벌크크기의 산화아연(bulk ZnO)을 이용하여 in vivo에서 크기에 따른 용해도를 분석하고 생체이용 률을 비교 연구하였으며, 또한 혈장 단백질과의 상호작용으로 인하여 생성되는 단백질 코로나 현상을 규명하였다. In vivo 위액에서의용해도 결과에서 산화아연은 크기에 따라서 유의적인 차이를 보이지 않았다. 두 물질을 단회 경구 투 여한 뒤 생체 내 흡수율을 비교한 결과, 크기에 따른 차이를 보이지 않았으며, 단회 정맥 투여한 결과에서는 ZnO-nano 가 ZnO-bulk보다 더욱 효율적으로 혈류시스템에 도달하는 것으로 나타났다. 프로테오믹스 기법에 의한 나노 코로나 분석 결과에서는nano ZnO가 bulk ZnO에 비해 혈장단백질과 상호작용하는 정도가 더 큰 것으로 나타났다. 또한 동일 한 혈장단백질의 경우에도산화아연의크기에따라상호작용하는정도가달라질수있는것으로나타나잠재적으로조직분포도 에영향을미칠수있음을제시하였다. 이와 같은 결과는 앞으로 다양한 식품용 나노 소재의 효율성 및 독성을 예측하는데 중요한 자료로써 활용될 수 있을 것이다.
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질산성질소는 자연계의 질소 순환과정에서 발생되며, 수중에서는 질산성질소가 무기이온인 질산염(NO3 - )의 형태로 존재한다. 질산성질소는 과도한 질소비료시비나 동물의 분뇨에 의해 오염된 지하수에 존재하며, 인체에 노출 시 암과 같은 질병 유발 가능성을 높인다. 본 연구에서는 흡착등온식 및 흡착속도식 모델을 이용하여 질산염 농도 및 시간에 따른 키토산 비드의 수중 질산염 흡착특성을 평가하였다. 질산염의 농도에 따른 흡착실험에서 Langmuir와 Freundlich 식을 이용하여 최대흡착량 및 흡착형태를 산출한 결과, 키토산 비드의 질산염 흡착형태는 Langmuir식에 가장 일치되 는 경향을 보였으며, 이때 키토산 비드의 질산염 최대흡착량은 14.83 mg 질산염/g 키토산비드이었다. 질산염의 시간에 따른 흡착실험에서 1차속도식 및 2차속도식을 이용하여 질산염의 흡착속도 및 확산형태를 평가한 결과, 키토산 비드 의 초기 흡착속도는 외부확산에 의한1차속도식 경향을 보였으며, 일정시간이 지난 후에는 내부확산에 의한 2차속도식 형태의 경향을 보였다. 본 연구에서 수행한 흡착 모델에 따른 수중질산염의 제거 연구는 키토산 비드의 흡착 형태 및 질산염 제거량을 수학적으로 예측하는데 도움이 된다.
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As one of the staple crops, rice has been widely applied to value-added products, giving the food industry new avenues of use. Although the quality attributes of various rice products have been reported, there is a lack of detailed information on the rheological behaviors of rice products during digestion that are related to their bioaccessibility in the human body. In this study, three rice varieties with different amylose contents were utilized to produce flours and extruded noodles. In-vitro methods simulating starch digestion processes were then established to monitor their oral-gastric-intestinal rheological behaviors. The rice flour with high amylose content exhibited lower values of water absorption index/swelling power and higher pasting parameters that were in good agreement with the Mixolab thermo-mechanical results. The extruded rice noodles showed lower cooking loss and higher hardness with increasing levels of amylose. When the in-vitro viscosities of rice flours and noodles were measured using a rotational rheometer with the custom-made starch cell, their viscosities had a tendency to decrease as the in-vitro digestion progressed. Specifically, the rice samples with high amylose content exhibited higher viscosity than those with low amylose content under the simulated oral, gastric, and intestinal conditions. Hence, this study was conducted to investigate the physicochemical and in-vitro rheological properties of rice flours and extruded noodles with different amylose content. The results provided a promising opportunity for the food industry to study in-vitro digestion of rice-based products with the advantages of being more rapid and less expensive.
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체내 미량 존재하나 인간 대사활동에 절대적으로 필요한 미네랄 중 철분은 체내에 산소를 공급해 주는 헤모글로빈 의 구성 성분이며, 아연은 생식 기능 성숙, 면역 등 체내에서 필수적인 역할을 담당하고 있다. 하지만 철분은 쉽게 산 화되는 특성이 있고, 철분과 아연 모두수용액 상에서 안정성이 낮은 단점을 보유하고 있어 이를 개선하기 위한 연구 가 진행되고 있다. 최근에는 철분과 아연을 나노 크기의 분산제로 코팅하는 기술이 개발되어 수용액 상 안정성과 흡 수율 증진이 기대되는 바이나, 이에 대한 과학적 검증은 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 나노코팅 기술이 적용 되어 개발된 SunActive Fe 및 SunActive Zn의 물리화학적 특성 및 세포 독성과 경구 섭취 시 랫드에서의 흡수율을 규 명하고자 하였다. 현재 철과 아연의 보충제로 널리 사용되고 있는 ferric pyrophosphate와 100nm 산화아연(ZnO) 물질에 대한 비교 연구 또한 진행하였다. 그 결과 나노 코팅 적용 유무에 따라 세포 독성이 달라질 수 있는 것으로 나타났고, in vivo 랫드에서는 SunActive Fe 및 SunActive Zn가 상대적으로 흡수율이 더 향상됨 확인할 수 있었다. 따라서 본 연 구 결과는 식품용 나노 소재의 독성과 흡수율에 대한 기초 자료로 제시되어 향후 영양 과학 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
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The objective of this study was to evaluate size-different chitosan nanoparticles as a CO2 indicator. CO2 gas is dissolved to form H2CO3 which makes the solution acidic. Chitosan is acid soluble and its appearance (turbidity) changes depending on pH in aqueous solution. Two size-different chitosan nanoparticles were fabricated by ionic gelation between chitosan (0.30 and 0.50%, w/v) and 0.07% sodium tripolyphosphate (TPP) solution. The sizes of chitosan nanoparticles were 630.77 and 1194.87 nm, respectively. To investigate the effect of chitosan nanoparticles as CO2 indicator, the initial pH of chitosan nanoparticle suspension was adjusted to 8.0. Thereafter, 100% CO2 gas was injected into the chitosan nanoparticle suspension, and the changes of pH and absorbance (600 nm of absorption wavelength) of the suspension over time were measured for 28 min. Absorbance at the appearance transition and its corresponding time was calculated using logistic function (R2> 0.99).As a result, pH of chitosan nanoparticle suspension decreased rapidly under CO2 gas injection for 10 min and finally reached around 6.0. In addition, there was significant difference in appearance transition time which was6.62 and 12.45 min for small- and large-sized chitosan nanoparticle suspensions, respectively. This study suggests that chitosan nanoparticle suspension might be useful as a food quality indicator for CO2 emitting foods such as fermented foods.
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This study performed to investigate the changes in S-allyl-L-cysteine (SAC) content of garlic with different cooking methods. Methods for determining SAC was validated by determining specificity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), precision and accuracy using HPLC-FLD system. Results showed high linearity in the calibration curve with a coefficient of correaltion (R 2 ) of 0.9999. The LOD and LOQ values for SAC were 0.15 and 0.49 μg/mL, respectively. The relative standard deviations (RSDs) for intra- and inter-day precision of SAC were less than 5%. The recovery rate of SAC was in the range from 97.35% to 97.47%. The SAC content of raw garlic was 2.77 mg/g, and there are no significantly difference among blanching and microwave treatment in SAC content. However, SAC content of boiling, autoclaving at 110℃ and 121℃ increased in the range of 3.50~9.19 mg/g, 6.52~16.21 mg/g and 14.15~50.24 mg/g as increasing cooking temperature and time, respectively.
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미세유로는 농식품 분야에서 기존 기술의 단점을 보완할 기술로 주목받고 있다. 미세유로는 나노 또는 마이크로 크 기의 유로를 이용하여 극도로 작은 부피의 유체를 다루는 기술을 말하는 것으로, 의료진단, 생물학적 분석, 신약 개발, 화학물질 합성, 생명공학, 유전자 염기서열 해독 등에서 활발하게 사용되고 있다. 미세유로를 이용할 경우 분석장치 등의 부피를 소형화할 수 있으며 운전비용과 분석시간을 절감할 수 있다. 미세유로는 최근 들어 농식품 분야에서도 활발하게 연구되고 있으며, 이 기술을 이용할 경우 분석 또는 가공 과정의 자동화를 실현시킬 수 있다. 이 연구에서는 미세유로의 원리와, 유체제어, 농식품 분야에서의 활용 예, 그리고 향후 연구 전망 등을 조사하였
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최근 다양한 방법으로 제조한 무정형입자전분에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 무정형입자전분은 호화는 되 었지만 입자 모양을 그대로 유지하고 있어 pre-gelatinized starch와 다른 물리화학적 성질을 나타낸다. Annealing은 전 분에 과량의 수분을 첨가하여 호화 온도보다 낮은 온도에서 일정기간 동안 열처리 하는 물리적 변성방법으로 전분입 자내의무정형 및 결정형영역내의 결합을 통한 안정성 증가, 이중나선구조 형성, 호화 온도 증가 및 범위의 축소, 전분입 자의 팽윤력 감소 등을 유발한다. 본 연구에서는 무정형 감자전분(Amorphous Granular Potato Starch, AGPS)을 Annealing 처리하고 이들의 물리화학적 특성을 알아보았다. 열과 에탄올 처리를 통하여 얻어진 AGPS를 (NH4)2SO4(RH81.0%)와 KNO3 (RH 93.6%) 포화염 용액이 들어있는 데시케이터 안에서 일정 기간 저장하여 수분함량17.7%(d.b)와 29.2%(d.b) 인 시료를 제조하였다. 또한 AGPS에 증류수를 첨가하여 수분함량 67.0%(d.b)의 시료를 만들었다. 이 시료들을 4, 25, 40 각각의 온도에서 저장하면서 DSC를 이용하여 열적특성을 분석하였고, XRD를 이용하여 결정도의 변화를 확인하 였다. DSC 분석결과, 아무 처리를 하지 않은 무정형 감자 전분의 경우 어떠한 peak도 관찰되지 않는 반면 각각의 온 도에 일정 기간 동안 저장한 전분의 경우 peak이 관찰되었다. 4에서의 시료들의 peak은 일정하지 않은 반면 25, 40에 서 저장된 시료의 To, Tp, Tc, ΔH 모두 증가하였다. Annealing 처리는 낮은 온도보다 상대적으로 높은 온도에서 더 큰 영향을 주었고, 전분입자 내의 분자들 간의 상호결합에 영향을 준 것으로 보인다. XRD 분석결과, AGPS, 4, 25 온도에 서 저장한 시료들의 XRD pattern에는 유의적인 차이가 보이지 않았다. 그러나 40에서 저장한 시료들에서는 결정도의 변화가 확인되었다. 따라서 무정형전분에 annealing처리를 할 경우 독특한 특성을 가지는 새로운 전분소재를 만들 수 있다는 것을 확인할 수 있었으며 다양한 식품산업에 응용 될 수 있을 것으로 판단된다.
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본 연구에서는 홍삼 분말을 이용하여 유화제 대체 에멀젼을 제조하고 저장 안정성을 평가하였으며, 유화제 대체 에 멀젼을 제조하기 위해홍삼 입자를 활용한 피커링 기법을 이용하였다. 홍삼 분말과 소량의 유화제를 증류수에 2시간 동안 교반하여 골고루 분산시킨 후 medium chain triglyceride (MCT) oil을 drop-wise 방식으로 첨가하였다. 그 후균질 기를 이용하여 2000 rpm에서 8분간 1차 균질화하였고, 초음파처리기를 이용하여 2차 균질화하였다. 에멀젼 안정성을 평가하기 위하여 원심분리기를 이용해 3,500 rpm에서 20분간 원심 분리하여 중력 가속화 실험을 진행하였다. 제조된 홍삼 피커링 에멀젼은 약 345 nm크기의 액적을 형성하였고 안정된 상태를 유지하였다. 중력 가속화 시험법을 이용한 에멀젼 저장 안정성 평가에서 원심 분리 후 홍삼 피커링 에멀젼의 안정성은 약 59%로 감소하였으며, 동일한 양의 유 화제만을 사용하여 제조된 에멀젼의 안정성은 약 49%로 감소하였다. 결과적으로, 홍삼 분말을 피커링 입자로 하여 유 화제를 대체하였을 때 안정성을 향상시킬 수 있었다.따라서 홍삼 피커링 에멀젼을 상온에서 보관하였을 경우, 비교적 안정하게 장기간 보관할 수 있다고 생각한다. 결론적으로, 홍삼 분말로 유화제를 부분 대체하여 에멀젼을 제조하였을 때, 저장 안정성을 향상시킬 수 있으며, 홍삼 분말로 인한 건강 증진 효과 역시 있을 것으로 판단된다
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감자녹말을 이용하여 제조한 무정형입자감자녹말(Amorphous Granular Potato Starch, AGPS)은 호화가 되었지만 녹 말입자의 모양은 유지되고 복굴절성은 소실되는 화학적 변성녹말(modified starch)이다. 이러한 AGPS를 만들기 위한 최적화 조건을 찾기 위해서 반응표면분석법(Response Surface Methodology)과 central composite design (CCD)를 사용 하였다. 최적화시키기 위한 변수는 에탄올 함량과 열처리 온도로 선정하였고, 예비실험을 거쳐 그 범위를 각각 48~62%, 88~96℃로 정하였다. 실험 디자인은 55%, 92℃를 중심점으로 총 11개의 실험이 디자인되었다. 11개의 실험 디자인은 녹말입자관찰의 결과인 녹말입자의 유지와 복굴절성 손실의 정도를 관능평가방법을 이용하여 그 결과 값을 모델적용 에 적용하였다. 그 결과 AGPS 제조의 최적 조건으로 에탄올 함량 53%, 열처리 온도 94℃가 선정되었다. 선정된 조건 을 바탕으로 10g의 일반감자녹말을 100mL EtOH (53%)에 분산시킨 후 94℃에서 20분간 가열하였다. EtOH 수세는 3000 rpm으로 4℃에서 5분간 원심분리를 이용해 3회 반복하였다. 건조는 40℃에서 24시간 하였고 건조가 끝난 시료들 은 100 mesh 체를 이용해 거른 후 시료로 사용하였다. 최적화 조건으로 제조된 감자녹말이 AGPS가 맞는지 확인하기 위해 녹말입자관찰, Differential Scanning Calorimeter (DSC), X ray Diffraction (XRD) 을 측정하였다. 녹말입자관찰은 광학 및 편광현미경을 이용하여 분석하였다. AGPS는 물에 잘 분산되어 냉수에 분산시킨 후 관찰하였다. 실험 결과 녹 말입자는 부피가 조금 더 커졌지만 모양을 유지하였고 복굴절성은 완전히 소실되었다. DSC 분석결과 일반감자녹말은 60℃부근에서 감자녹말의 전형적인 호화피크를 보였고 AGPS는 호화피크를 보이지 않아 호화가 이미 되어있음을 확 인하였다. X-ray diffraction 분석 결과 일반감자녹말은 전형적인 B-type crystal pattern을 보였다. 하지만 AGPS는 결정 영역에서 피크가 보이지 않으며 완만한 곡선의 무정형 패턴을 보였다. 일반감자녹말과 AGPS를 서로 비교하여 물리화 학적 특성을 알아본 결과 RSM을 이용하여 제시한 조건으로 제조된 AGPS는 녹말입자의 모양을 유지하며 복굴절성은 소실되었고, 일반감자녹말의 호화온도에서 아무런 호화피크를 보이지 않았고 결정영역에서도 아무런 피크가 보이지 않아 제시된 조건이 최적화 조건임을 알 수 있었
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In the present study, the effects of non-thermal plasma, corona discharge plasma jet (CDPJ) against foodborne disease bacteria (Escherichia coli O157:H7 ATCC 43894, Salmonella typhimurium ATCC 13311, Staphylococcus aureus ATCC 25923) were determined, and the inactivation patterns were modeled using GinaFiT software in Microsoft Excel. Among inactivation models studied, Weibull-tail model was chosen as the best fit model based on SSE, RMSE, and r 2 values. The initial decimal reduction times (δ) of E. coli O157:H7, S. aureus, and Sal. typhimurium were 6.36, 8.31, and 12.11 s respectively. The inactivation effect increased with the current strength and was highest at span length of 25 mm. After 120 s treatment of the CDPJ at 1.50 A with span length of 25 mm, E. coli O157:H7 was reduced by 5.26 log, S. aureus by 4.21 log, Sal. typhimurium by 2.89 log.
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Different pathogenic microorganisms have been reported to cause sprouts-associated outbreaks. This work aimed to evaluate the effect of corona discharge plasma jet (CDPJ) on disinfection of the natural bio-contaminants of broccoli seed and also studied the plasma effect on sprout seed germination rate and physico-chemical properties of sprouts. Aerobic bacteria, molds and yeasts, B. cereus, E. coli, Salmonella spp. were detected on the broccoli seed surface. After 0-3 min treatment using CDPJ, the detected microorganisms were reduced in the range of 1.2-2.3 log units. Inactivation patterns were better explained using pseudo-first-order kinetics. The plasma treatment of seeds up to 2 min exhibited positive effects on the germination rate and the seedling growth. The physico-chemical and sensory characteristics of sprouts were unaffected due to the CDPJ treatment of their respective seeds. The CDPJ can potentially be used for microbial decontamination of broccoli seeds.
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