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논문명/저자명
방사선 조사된 환자용 타락죽의 품질 특성 / 한인준
발행사항
순천 : 순천대학교 대학원, 2012.2
청구기호
TD 613.2 -12-30
형태사항
xvii, 156 p. ; 26 cm
자료실
서고(열람신청 후 1층 논문실)
제어번호
KDMT1201234173
주기사항
학위논문(박사) -- 순천대학교 대학원, 식품영양학과, 2012.2. 지도교수: 전순실
원문
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표제지

목차

Abstract 16

I. 서론 21

1. 환자용 유동식 관련 국내·외 규정 및 시장 현황 23

1) 개요 23

2) 환자식의 국내·외 규정 25

3) 환자식(특수의료용도등식품)의 시장 동향 35

2. 타락죽에 대한 문헌 고찰 43

3. 방사선 조사 기술의 특징 및 식품에서의 이용 47

1) 방사선의 종류와 특징 47

2) 방사선의 작용 기전 50

3) 방사선 조사에 의한 탄수화물의 변화 52

4) 방사선 조사에 의한 아미노산과 단백질의 변화 53

5) 식품의 위생화를 위한 방사선 조사 기술의 이용 55

II. 재료 및 방법 59

1. 감마선 조사된 곡류호화용액의 특성 59

1) 재료 및 시료의 준비 59

2) 감마선 조사 59

3) 점도 60

4) Blue value 60

5) Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) 61

6) 전분소화율(In vitro) 61

7) 통계처리 62

2. 감마선 조사된 타락죽의 품질 특성 63

1) 타락죽의 재료 및 제조 방법 63

2) 감마선 조사 64

3) 점도 64

4) 열량 64

5) 색도 64

6) 관능검사 65

7) 미생물 검사 65

8) 통계처리 67

3. 병용처리된 감마선 조사 타락죽의 품질 68

1) 감마선 조사 온도에 따른 타락죽의 관능적 품질 개선 효과 68

2) 항산화제 첨가와 냉동 감마선 조사된 타락죽의 품질 70

4. 영양성분 및 안전성 평가 72

1) 감마선 조사된 환자용 유동식의 영양성분 72

2) 유전 독성학적 안전성 평가 73

5. 소비자 수용도 조사 75

1) 조사 대상 및 방법 75

2) 설문지 구성 75

III. 결과 및 고찰 76

1. 감마선 조사가 곡류호화용액에 미치는 영향 76

1) 곡류호화용액의 점도 76

2) 곡류호화용액의 amylose 함량 78

3) 찹쌀호화용액의 분자구조 80

4) 곡류호화용액의 전분소화율 83

2. 감마선 조사된 타락죽의 품질 특성 85

1) 타락죽의 저장 중 점도 변화 85

2) 타락죽의 열량 증대 효과 87

3) 타락죽의 저장 중 색도 변화 89

4) 타락죽의 관능적 품질 92

5) 타락죽의 저장 중 미생물 생육 정도 94

6) 타락죽의 멸균 확인 96

7) 타락죽 제조 단계별 Bacillus spp. spore의 방사선 감수성 98

3. 병용처리된 감마선 조사 타락죽의 품질 101

1) 감마선 조사 온도에 따른 타락죽의 관능적 품질 101

2) 항산화제 첨가와 냉동 감마선 조사된 타락죽의 품질 113

4. 영양성분 및 안전성 평가 129

1) 감마선 조사에 의한 환자용 타락죽의 영양 건전성 평가 129

2) 멸균 타락죽을 모델로 한 환자용 균형영양식의 recipe 설정 132

3) 유전 독성학적 안전성 평가 134

5. 소비자 수용도 조사 141

1) 환자용 타락죽의 소비자 선호도 조사 141

2) 기존 환자용 균형영양식 대비 장점 141

3) 제시된 환자용 타락죽의 용량(200 g)에 대한 포만감 여부 142

4) 본 제품을 판매하거나 의사가 권유 시 섭취 여부 142

5) 본 제품 외에 가장 먹고 싶은 음식(중복응답) 142

6) 기타의견 및 개선사항 142

IV. 요약 149

V. 참고문헌 154

부록_설문지 173

Table 1. Permission status of special purposed food in Japan 33

Table 2. Production and imports on special purposed food in Korea (2006-2008) 38

Table 3. Domestic production on special purposed food 39

Table 4. Imported production special purposed food 40

Table 5. Production of domestic commercial on special medical purposed food 41

Table 6. Lethal dose on organism as absorbed radiation dose 52

Table 7. Type of available radiation in food and public health industry 57

Table 8. Microbial radiation sensitivity 58

Table 9. Effects of gamma irradiation on the viscosity of gelatinized cereal solutions 77

Table 10. Effects of gamma irradiation on the blue values of gelatinized cereal solutions 79

Table 11. Effect of gamma irradiation on in vitro starch digestibility of gelatinized cereal solutions 84

Table 12. Changes in viscosity for irradiated Tarakjuk during storage at 35℃ 86

Table 13. Effect of gamma irradiation on calorie and viscosity of Tarakjuk 88

Table 14. Changes in color for irradiated Tarakjuk during storage at 35℃ 91

Table 15. Effects of gamma irradiation on sensory quality of Tarakjuk 93

Table 16. Effect of gamma irradiation on the growth of microbes in Tarakjuk during storage at 35℃ 95

Table 17. Bacterial growth in Tarakjuk with different doses of gamma irradiation 97

Table 18. Radiation sensitivity (D10 value) of spore forming bacteria by different processing conditions of Tarakjuk(이미지참조) 100

Table 19. pH of Tarakjuk gamma-irradiated at different temperature 102

Table 20. TBA values of Tarakjuk gamma-irradiated at different temperature 105

Table 21. Viscosity of Tarakjuk gamma-irradiated at different temperature 107

Table 22. Hunter's color values of Tarakjuk gamma-irradiated at different temperature 109

Table 23. Sensory scores of Tarakjuk gamma-irradiated at different temperature 112

Table 24. Effect of antioxidants on pH of Tarakjuk irradiated at 10 kGy under room temperature 114

Table 25. Effect of antioxidants on TBA (2-thiobarbituric acid) values of Tarakjuk with irradiated at 10 kGy under room temperature 116

Table 26. Effect of antioxidants on viscosity of Tarakjuk with irradiated at 10 kGy under room temperature 118

Table 27. Effect of antioxidants on Hunter's color values of Tarakjuk with irradiated at 10 kGy under room temperature 120

Table 28. Effect of antioxidants on sensory properties of Tarakjuk with irradiated at 10 kGy under room temperature 123

Table 29. Combined effect of antioxidants and irradiation at 10 kGy under frozen temperature on pH, TBA (2-thiobarbituric acids) values, and viscosity of Tarakjuk 125

Table 30. Combined effect of antioxidants and irradiation at 10 kGy under frozen temperature on Hunter's color values of Tarakjuk 126

Table 31. Combined effect of antioxidants and irradiation at 10 kGy under frozen temperature on sensory properties of Tarakjuk 128

Table 32. Change in nutrient components of Tarakjuk with different treatments 131

Table 33. Recipe of Tarakjuk for patient 133

Table 34. Revertant colonies in Salmonella typhimurium reversion assay on Tarakjuk irradiated with gamma ray 136

Table 35. The chromosome aberrations in cultured CHO cells by Tarakjuk irradiated with gamma ray 139

Table 36. The chromosome aberrations in cultured CHO cells with S9 mixture on Tarakjuk irradiated with gamma ray 140

Table 37. Sensory evaluation on Tarakjuk irradiated with gamma ray by patient 143

Table 38. Compare of Tarakjuk with gamma ray against commercial patient food 144

Table 39. Consumer satisfaction on serving size 145

Table 40. Intension of purchasing Tarakjuk 146

Table 41. Intension of taking when doctor recommended 147

Table 42. Food that wanted to eat mose other than Tarakjuk 148

Fig. 1. Main type of radiation 47

Fig. 2. Wavelength of radiation 48

Fig. 3. Permeability of radiation 49

Fig. 4. Ionization of water by ionizing radiation 51

Fig. 5. Changes in FT-IR spectra of gelatinized waxy rice solution with gamma ray. 82

Fig. 6. Changes in color of Tarakjuk treated with different sterilization methods 90

Fig. 7. Radiation survival curve of isolated bacteria in saline solution and Tarakjuk. 99

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본 연구는 모델 식품인 타락죽을 방사선 조사 기술을 이용하여 멸균된 유동식으로 개발하고 아울러 환자용균형영양식의 기준에 부합되는 멸균 환자식으로 그 이용가치를 확인하고자 이와 관련된 연구를 진행하였다. 즉 타락죽 제조를 위한 최적의 곡류를 선별하고자 감마선 조사에 따른 곡류호화용액의 이화학적, 영양학적 특성을 평가하였고, 선별된 곡류를 이용하여 감마선 조사를 통해 멸균된 타락죽의 이화학적, 관능적 품질을 평가하여 멸균을 위한 최적을 선량을 확인하였다. 이를 토대로 감마선 조사에 의해 저하된 관능적 품질을 효과적으로 개선시키기 위한 병용처리 방법을 확인 후, 영양 건전성과 유전독성학적 안전성의 평가를 거쳐 최종적으로 소비자 수용도 조사를 확인하였으며, 그 결과는 아래와 같았다.

1. 고선량의 감마선 조사에 따른 곡류호화용액의 이화학적, 영양학적 특성을 평가하여 환자용 타락죽 제조를 위한 최적의 곡류를 선별하고자 하였다. 곡류호화용액은 밀, 쌀, 찹쌀 및 찰옥수수 분말을 100℃에서 호화를 시킨 후, 10, 20 및 30 kGy의 흡수 선량이 되도록 감마선을 조사하였다. 곡류호화용액의 점도는 감마선조사 선량이 증가할수록 감소하였으며, 찰쌀호화용액(GWRS)과 찰옥수수호화용액(GWMS)의 점도가 쌀호화용액(GRS)과 밀호화용액(GWS)보다 유의적으로 낮게 나타났다. 특히, 찰쌀호화용액(GWRS)의 점도는 20 kGy와 30 kGy로 조사했을 때 99%의 점도 감소율을 보여 곡류호화용액 가운데 가장 높은 점도 감소 효과를 나타냈다. Blue values 측정 결과에서는 쌀호화용액(GRS)과 밀호화용액(GWS)이 찰쌀호화용액(GWRS)과 찰옥수수호화용액(GWMS)보다 높은 값을 나타냈으나, 조사선량에 따른 차이는 없었다. FT-IR spectrum 측정 결과, 수분흡수영역과 O-H-130-stretch는 감마선 조사 선량이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 감마선 조사된 곡류호화용액의 in vitro 전분소화율 측정 결과 찰쌀호화용액(GWRS)에서는 slowly digestible starch (SDS)가 증가하였으나 쌀호화용액(GRS)과 밀호화용액 (GWS) 및 찰옥수수호화용액(GWMS)의 in vitro 전분소화율은 변화가 없었다. 결과적으로 감마선 조사에 의한 곡류호화용액의 이화학적, 영양학적 변화에 대한 정보를 확인할 수 있었으며, 이를 토대로 환자용 타락죽의 제조에 가장 적합한 곡류로 찹쌀을 선별할 수 있었다.

2. 우유를 첨가하여 제조한 타락죽을 0, 1, 3, 5, 7 및 10 kGy의 흡수선량으로 감마선 조사 후 품질 특성을 평가하기 위해 저장 중 점도와 색도의 변화, 그리고 관능적 품질을 평가하였다. 또한 미생물 초기오염도 측정, 멸균여부 확인 및 제조 단계별 isolated spore의 방사선 감수성을 측정하였다. 감마선 조사된 타락죽의 미생물 초기 오염도는 2.60 log CFU/g이었으며, 대장균군, 포자형성균과 효모 및 곰팡이군은 검출 한계 내에서 나타나지 않았다. 저장 기간 중 10 kGy 조사구에서는 미생물이 검출되지 않았으며, 동일 선량을 조사 시 타락죽의 멸균을 확인할 수 있었다. 타락죽에서 분리된 spore의 D10 value는 2.21 kGy (saline solution) 및 2.71 kGy (milk porridge)로 각각 나타났다. 감마선 조사선량의 증가에 따라 Hunter's color values는 증가하였으나, 색에 대한 관능검사에서는 변화가 나타나지 않았다. 점도는 감마선 조사선량이 증가할수록, 저장 기간이 길어질수록 유의적으로 감소하였다. 감마선 조사 직후 타락죽의 관능검사 결과 3 kGy 조사구까지는 모든 항목들이 4.0이상으로 높게 평가되었다. 따라서 방사선 조사 기술을 이용하여 타락죽을 제조할 경우, 전분의 농도가 높은 멸균 환자식으로의 제조가 가능하였으며, 또한 멸균된 타락죽을 경관급식이 필요한 의식불명 환자 등에게도 적용시킬 수 있어 결과적으로 고농도의 멸균 타락죽을 환자에게 제공할 수 있으리라 사료된다.

3. 감마선 조사 기술를 통해 멸균시킨 환자용 타락죽의 관능적 품질을 개선시키기 위하여 조사 온도 및 항산화제의 첨가에 따른 품질 변화를 확인하였다. 감마선조사 온도를 달리하여 실험한 결과 방사선의 조사로 인한 타락죽의 관능적 품질 저하는 냉동조사를 통해 개선이 가능하였으나, 여전히 지방산패와 점도 감소 및 조사취 발생 등에 의한 타락죽 고유의 관능적 품질이 감소되는 것으로 나타났다. 이를 토대로 항산화제와의 병용처리에 따른 품질 특성을 확인한 결과 방사선 조사에 의한 지방산패와 점도 감소 억제 및 관능적 품질저하의 개선에 항산화제와 냉동 방사선 조사의 병용처리가 매우 효과적인 것으로 나타났으며, 특히 Vit. C 및 Vit. E를 각각 0.1%씩 함께 첨가할 경우 효과가 가장 좋은 것으로 나타났다. 따라서 방사선 조사 기술을 이용하여 멸균시킨 타락죽은 항산화제의 첨가와 방사선 조사 온도를 낮추는 것으로 관능적 품질이 우수한 타락죽의 제조가 가능하였다.

4. 개발된 환자용 멸균 타락죽의 영양학적 건전성 및 유전독성학적 안전성을 평가하기 위해 10 kGy로 감마선 조사된 환자용 타락죽의 열량, 조탄수화물, 조지방, 조단백질 및 비타민류에 대한 변화를 측정하였고, 유전 독성학적 안전성을 평가하기 위해 10 및 30 kGy의 감마선을 조사한 환자용 타락죽의 복귀돌연변이 시험과 염색체 이상 시험을 실시하였다. 감마선 조사된 환자용 타락죽의 열량, 조탄수화물, 조지방 및 조단백질의 함량은 변화가 없었다. 비타민류는 감마선 조사에 의해 전체적으로 감소하는 것으로 나타났다. 아울러 이러한 감마선 조사에 따른 영양성분의 변화를 토대로 환자용 균형영양식의 기준에 부합시키기 위해 비타민 A, B1, B2, B6, C, D, E, 나이아신, 엽산, 단백질, 칼슘, 철, 아연에 해당하는 각각의 식품 첨가물을 첨가하여 최적의 배합비를 설정하였다. S. typhimurium TA 98 및 TA100에 대한 복귀돌연변이 집락수를 조사한 결과, S9 mixture의 존재 여부에 상관없이 돌연변이는 발생되지 않았다. Chinese Hamster Ovary (CHO) Fibroblast 세포를 대상으로 한 염색체 이상시험 결과, S9 mixture의 존재 여부에 상관없이 염색체 이상 유발성은 나타나지 않았다. 따라서 환자용 타락죽은 감마선 조사에 따라 비타민류는 감소시어 영양 성분의 변화에 대한 개선이 필요하며, 돌연변이능과 염색체이상 유발능은 발견되지 않아 감마선 조사로 인한 안전성을 확인할 수 있었다.

5. 병원의 외래 또는 입원 환자와 그 보호자를 대상으로 환자용 타락죽의 관능적 품질을 평가하기 위해 총 62명의 환자와 보호자를 대상으로 맛, 향기, 색상, 목넘김 및 종합적인 선호도에 대한 기호도 평가, 기존 환자용 식품 대비 장점, 제공된 타락죽의 양적 충족 정도, 구매 의향, 섭취 의사와 가장 선호하는 식품에 대한 설문 조사를 실시하였다. 소비자 선호도 조사에서 전체적인 기호도가 6.3으로 높은 점수를 보였다. 기존 환자용 균형영양식 대비 장점에 대한 질문에는 응답자의 68%인 42명이 기존 환자용 균형영양식보다 장점이 있다고 응답을 하여 죽을 이용한 환자용 균형영양식 제품으로 활용 가능성을 확인하였다. 제시된 환자용 타락죽의 용량(200 g)에 대한 포만감 여부에 대한 질문에는 응답자의 50%가 적절한 양이라고 대답하였다. 환자용 타락죽을 판매할 경우 응답자의 45%가 구매할 생각이 있다고 응답했으며, 의사가 권유할 시 응답자의 54%가 섭취하겠다는 의사를 보였다. 기타 질문으로 제공된 환자용 타락죽 외에 가장 먹고 싶은 음식은 면류가 25명으로 가장 높게 나타났다. 소비자의 수용도를 조사한 결과, 제조된 환자용 타락죽의 맛과 전체적인 기호도가 높게 나타났다. 따라서 방사선 조사 기술을 이용하여 관능적 품질이 우수하며, 열량이 증대되고 위생학적 안전성이 확보된 타락죽의 제조가 가능하였다.

이상의 결과를 종합하면 감마선 조사된 타락죽 제조를 위해서 찹쌀을 이용하는 것이 가장 적합한 것으로 나타났으며, 선별된 찹쌀을 이용하여 제조된 타락죽의 멸균을 위한 선량을 확인할 수 있었다. 이와 함께 감마선 조사에 따른 점도 감소와 멸균 선량을 확인할 수 있었으며, 이때 저하된 관능적 품질을 개선시키기 위한 방법으로 냉동조사와 항산화제의 병용처리가 가장 효과적인 것으로 확인되었다. 아울러 감마선 조사에 따른 타락죽의 영양성분의 변화와 함께 유전독성학적인 안전성을 확인할 수 있었다. 이렇게 개발된 멸균 타락죽은 소비자 수용도 조사 결과에서 매우 긍정적인 평가를 받았다. 따라서 본 연구를 통해 방사선 조사 기술을 이용하여 소비자 수용도가 우수한 환자용 유동식으로써의 멸균 타락죽의 개발이 가능함을 확인할 수 있었다.

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