갈변.

3.2 식품의 갈변현상

-갈변 : 식품의 조리가공 중이나 저장 중에 색소의 변화에 의하지 않고 갈색으로 되는

현상

: 효소적 갈변과 비효소적 갈변 2가지로 크게 분류

 

1. 효소적 갈변

1)관련효소

(1) polyphenol oxidase

: 사과, 배, 가지, 고구마 등과 같은 식품에 들어 있는 catechin, gallic acid,

chlorogenic acid등 polyphenol 성 물질을 산화하는 효소

: 다옆 및 담배잎의 갈변에서도 볼 수 있다.

: 소금에 의하여 불활성되고 Cu, Fe는 활성화 시킨다.

: 고구마 가공시 변색방지는 아황산처리, 열탕처리, 식염수, 구연산 용액에 침지 등이

있다.

: 감귤에서는 Vit. C를 많이 함유하고 있어 갈변이 잘 일어나지 않는다.

 

(2) tyrosinase

: 공기중에서 감자를 절단한 것이 tyrosinase에 의해 흑갈색의 melanin 색소를 생성

한다.

: tyrosinase는 Cu를 함유하므로 Cu에 의해 더욱 활성화되며, 반대로 Cl-에 의해

억제된다. 수용성이므로 감자의 절편을 물에 담가두면 갈변이 잘 일어나지 않는다.

 

2) 갈변 억제 방법

①blanching(열처리) : 온도와 시간에 유의

②아황산가스 또는 아황산염의 이용 : 감자의 경우 pH 6.0에서 효과적으로 억제

③산소의 제거 (질소가스 N2를 충진하거나 물에 담가둠)

④산의 첨가 : pH가 낮아지면 갈변속도가 늦어지므로 과실통조림을 할 때 껍질을

벗긴 후 citric acid 용액에 담그는 경우도 있다.

⑤아스코르브산(비타민 C)는 산화물을 환원시키므로 소금과 같이 병용하면 산화방지

효과가 증가

 

2. 비효소적 갈변

: 된장, 간장, coffee, cake, 빵, 홍차 등의 제조에 이러한 갈변반응이 나타나 독특한 색깔을 내어 식품에 유리하게 작용하는 갈변반응

: Maillard 반응, ascorbic acid에 의한 갈변, 캐러멜화 반응 등 3가지

 

1) Maillard 반응 (아미노-카르보닐 반응)

: 아미노산, peptide, 단백질, amines등 아미노화합물과 환원당, aldehydes, ketones,

ascorbic acid등 카르보닐 화합물과의 반응에 의한 것

(1) 반응 mechanism

1. 초기단계

①sugar와 amino compounds의 축합반응

②amadori 전위

2. 중간단계

③sugar의 탈수 (sugar dehydration)

④sugar의 절단 (sugar fragmentation)

⑤아미노산 분해 (amino acid degration)

3. 최종단계

⑥aldol 축합

⑦strecker 반응

⑧melanoidine 색소의 형성

(2) Maillard 반응에 영향을 주는 인자

①온도의 영향 : 10℃의 온도차로 갈변은 3~5배 촉진. 10℃ 이하로 냉각하면

갈변 방지

: 산소가 있으면 갈변 촉진

: 80℃ 이상에서는 산소유무에 관계없이 같은 정도로 갈변

②pH의 영향 : pH 6.5~8.5에서 착색이 빠르고, pH 3 이하에서는 갈변속도가 매우

느림.

③당의 종류 : pentose가 hexose 보다 약 10배 속도가 빠름.

pentose>hexose>sucrose

④carbonyl 화합물 : aldehyde, furfural 는 갈변이 쉽고 ketone은 갈변이 어렵다.

⑤amino 화합물 : amine이 amino acid보다 갈변속도가 크다.

: glycine이 가장 반응속도가 빠름.

⑥농도 : melanoidine 색소의 양 Y는 환원당농도[S]에 비례하고 질소화합물의 농도

[A]와 경과시간[T]의 자승에 각각 비례한다.

Y=K x [S][A]2[T]2

⑦수분 : 완전 건조상태에서는 갈변이 진행되지 않으나, 수분 10~20%에서 가장

갈변하기 쉬움

⑧금속 ion의 영향 : Fe나 Cu는 갈변을 촉진

2) ascorbic acid에 의한 갈변

: 감귤류의 농축과즙의 갈변

: ascorbic acid에 의해서 생성된 furfural이 중합되어 일어난 것

: 산화된 ascorbic acid, 즉 dehydroascorbic acid는 그 자신, 혹은 amino acid와

반응하여 착색함.

: ascorbic acid에 의한 갈변은 pH가 낮을수록 현저하므로 감귤류의 과즙등은

갈변을 일으키기 쉬움

 

3) 당류의 캐러멜화 반응

: amino compounds나 organic acid가 존재하지 않는 상황에서 주로 당류의

가열분해물, 또는 가열산화물에 의한 갈변반응을 caramelization이라 한다.

: 당류를 가열하면 설탕은 160~180℃, glucose는 147℃에서 분해되기 시작하는데

설탕은 glucose와 fructose로 분해되고, 이어서 fructose는 탈수되어 hydroxymethyl

furfural(p.185)이 되며 이것이 중합되어 착색물질이 생긴다.

: glucose는 fructose에 비하여 탈수되기 어려워 caramel화가 잘 안된다.

: 당류의 caramel화에 필요한 최적 pH는 6.5~8.2이다.

 

 [caramelization화 반응의 mechanism]

①Lobry de bruyn-van eckenstein 전위

②산화 생성물 및 HMF의 형성

③reduction, furan, levulinic acid, lactone의 형성

④산화생성물의 산화분열

⑤Humin 물질의 형성

박피, 절단 및 세절

[침지저장법에 의한 수출 및 원거리
수송용 박피 근채류 및 깐밤의
유통기술개발]
박피, 절단 및 세절
감자, 당근, 사과 등의 일부 채소나 과일은 반듯이 박피 과정을 필요로 하는데, 품목에 따라 몇 가지 박피 방법이 적용 가능하나 산업적인 규모로 박피를 행할 때는 일반적으로 기계적(예를 들면, rotating carborundum drums), 화학적인 방법 또는 고압 스팀 박피기로 이루어진다. 그러나 관련 연구결과(Ahvenainen and Hurme, 1994) 에 의하면 박피는 가능한 한 조심스럽게 해야 하며, 가장 이상적인 방법은 예리한 칼을 사용해서 손으로 박피하는 것이라고 한다. O'Beirne(1995)은 아일랜드산 햇 당근의 경우 손으로 박피한 당근은 박피하지 않은 당근보다 대략 15% 정도 호흡률이 증가한 반면, 마찰식(미세 마모, 거친 마모방식 모두)에 의해 박피한 것은 손으로 박피한 것 보다 호흡률이 거의 2배로 증가한 것을 확인하였다. 더욱이 저장 당근의 경우에는 거친 마모방식에 의한 박피 당근은 손으로 박피한 당근보다 거의 3배의 호흡률을 나타냈다. 결과적으로 마찰방식으로 박피한 당근은 손으로 박피한 것보다 미생물 증식 속도가 더 빨랐으며, 관능적 품질에 있어서도 손으로 박피한 당근이 마찰방식에 의한박피 당근보다 다소 더 우수하게 나타났다.
한편 기계적으로 박피한 감자의 경우에도 손으로 박피한 감자보다 갈변이 훨씬 심하여서 carborundum으로 박피한 감자는 갈변 억제제로 처리해 주어야 하지만 손으로박피한 감자는 물에 씻어내는 것만으로도 충분하였다(Ahvenainen and Hurme, 1994).따라서 기계적 박피를 사용하는 경우라도 칼로 박피한 것과 비슷하도록 해야 가장 이상적이며, carborundum, 스팀 박피 또는 부식성 산(caustic acid)은 채소의 세포벽을파괴시켜 미생물 성장 및 효소적 변화의 가능성을 높일 우려가 있으므로 주의가 요구된다.
이미 잘 알려진 바와 같이 절단 및 세절 공정은 가능한 한 예리한 칼이나 칼날을 사용해야 하고 스테인레스 제품을 사용해야 한다. Ohta와 Sugawara(1987)는 양상추를 절단하거나 세절할 때 날카로운 칼날을 사용하는 것이 무딘 칼날보다 더 유리하다는 것을 확인하였으며, O'Beirne(1995)는 당근에 대해서 비슷한 결과를 보고하였다.
예리한 면도칼을 사용하여 당근을 자르면 상업적으로 이용되는 여러 가지 절단기를 이용하는 것보다 미생물이나 관능적인 측면에서 수용도가 더 높았다. 이는 무딘 칼로 식물체를 절단하게 되면 세포를 파괴시키고 조직액을 다량 유출시키기 때문에 품질유지가 어려워지는데 기인한다. 한편 절단 공정에 사용되는 칼날이나 절삭기구는 1% hypochlorite 용액을 사용하여 소독하는 것이 좋고, 사용할 때 진동하는 장비는 잘린 절단표면의 품질을 저하시킬 수 있으므로 절단기는 반듯이 단단하게 고정해야 할 필요가 있다.

[패스트푸드의 제국]
램 웨스턴은 1950년 프렌치 프라이 제조 분야에서 선구자적인 역할을 한 길버트 램이 세운 것이다. 램 워터진 나이프는 고압 호스를 통해 초당 117피트 속도록 감자를 쏘아보내는데 쇠로 만든 날카로운 칼날을 통과한 감자는 완벽하게 썰어진 프렌치 프라이 형태가 된다.

컨베이어 벨트를 통과하며 깨끗하게 닦여진 감자는 증기를 내뿜는 기계속(감자를 스팀통에 넣고 204℃의 온도에서 스팀 35kg/㎠(90kg/inch²)의 압력으로 )으로 들어가 12초간 머문 다음 끓는 물에 불려진 후 껍질이 벗겨진다. 예열된 탱크로 들어가 램 워터건 나이프를 통과하고 나면 적당한 굵기의 슈트트링 프라이가 만들어지는 것이다. 각기 다른 앵글로 설치된 네 대의 비디오 카메라가 프렌치 프라이에 문제가 없는지 조사한다. 흠집이 있거나 변색된 프렌치 프라이가 발견되면 분류기를 통과하는 과정에서 해결한다. 압축 공기를 사용해 제조 라인에서 제외시켜 다른 라인으로 보낸 다음 작은 칼날을 사용해 문제 부분을 잘라낸다.  이렇게 문제가 해결된 프렌치 프라이는 다시 원래 제조 라인으로 돌아오게 되는 것이다.

스프레이로 뜨거운 물을 뿜어 감자를 표백한 다음 뜨거운 공기로 건조시켜 2만 5000파운드의 끓는 기름에 튀겨내면 바삭거리는 튀김형태가 된다. 이 프렌치 프라이를 압축 암모니아 가스로 급속 냉동시킨 다음 자동 분리기를 사용해 6파운드씩 나누고 원심력을 응용해 일정한 방향으로 담는 기구(마치 회전식 음식 접시처럼 생겼다.)를 이용해 포장한다.