식품산업의 가공기술현황과 전망

Ⅰ. 서론

    고도 경제성장기를 지나 2007년 국민소득 2만불을 넘어서고 있는 우리나라는 2003년부터 불기 시작한 웰빙문화와 더불어 친환경, 유기농, 로하스(LOHAS) 등이 소비자의 트렌드로 자리 잡아가고 있으며, 건강지향적인 라이프 스타일을 추구하는 방향으로 나아가고 있다. 급속도로 발전되는 사회 흐름에 따라 맞벌이부부, 독신자와 같은 다수의 소비자층들은 식품섭취의 간편화, 시간절약 등을 위해 신선편이식품, 완전조리식품을 구매하는 추세가 점차 증가하고, 경제적 여유가 늘어남에 따라 식품 선택시 편의성, 건강지향성, 안전성, 고품질 등을 보다 중요시 여기게 되었으며, 식품산업분야에서도 이러한 소비자의 욕구를 충족시키기 위한 가공기술들이 점차 발전하고 있다.

   가공식품에 대한 소비비율은 선진화될수록 증가하는 경향이 있으며, 현재 우리나라는 외식을 제외한 음식물비 지출에서 가공식품의 소비비율이 약 40%대에 이르렀고, 미국, 캐나다 등의 선진국은 약 90%이상을 차지하고 있다. 우리나라도 가공식품의 소비비율이 계속적으로 증가할 것으로 예상되며, 관련기술의 발전 및 확대가 기대되고 있다. 따라서, 본 고에서는 식품산업에서의 가공기술현황을 살펴보고, 앞으로 산업적 응용이 확대될 것으로 예상되는 가공분야의 신기술에 대해 고찰해 보고자 한다.

 

Ⅱ. 본론

1. 식품가공기술의 개요

  식품가공기술은 식량자원인 농산물, 축산물, 수산물 등을 유용하게 활용하기 위하여 식품원료에 물리적, 화학적 또는 미생물학적 처리를 하여 저장수명(shelf life)을 연장시키거나, 영양가를 높이며, 기호에 맞도록 할 뿐만 아니라 편의성을 부여하고, 질병예방의 기능 등 여러 가지 특성을 부여하여 식생활에 적합하도록 하는 기술이다. 1950-60년대 식품가공기술은 통조림, 제분, 제유, 제당, 제면 및 장류 등이 차지하였고, 주로 단순한 가공기술이었으며, 국민들에게 식생활은 생존과 직결된 문제로서 굶주림의 해결이 우선시 되었다. 1970년대에는 라면, 주스 등의 가공기술이 발달하였으며, 식품의 양적 충족이 이루어지면서, 질(質)에 대해 인식하기 시작하였다. 1980년대 부터는 다양한 가공식품이 발달, 식품의 고급화가 이루어졌으며, 1990년대에는 식품의 안전성, 건강성 추구에 대한 인식과 함께 식품이 다양화되었다. 급격한 경제성장에 따른 국민소득의 증가로 2000년대에 들어서는 삶의 질 향상에 따라 건강기능식품, 다이어트식품에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 식품산업부분의 기술도 빠르게 변화하여 현재는 Table 1과 같이 매우 다양한 식품가공기술이 발전하여 각 식품산업 분야에 적용되고 있다.

 

 

2. 식품가공기술의 응용분야

  식품가공기술 분야에 새로운 신기술들이 도입, 적용되면서 식품이 가지고 있는 고유의 향미, 영양성분, 색은 최대한으로 살리고, 유효성분의 추출효율을 높일 수 있는 고품질의 제품개발이 가능하게 되었다. 앞으로는 타산업과의 융합, 기술혁신, 신기술 창출 등을 통해 식품산업은 더 빠른 속도로 발전해 나갈 것으로 예상된다. 식품가공기술의 단계에 대한 간략한 내용과 함께 현재 널리 적용되고 있거나 앞으로 확대가 예상되고 있는 기술은 다음과 같다.

 

원료 전처리 기술

  식품가공기술의 원료 전처리는 수송, 세척, 선별, 검사 등의 단계를 거치며, 식품의 중요한 구비요건인 안전성 확보를 위해 필수적으로 요구되는 과정이다. 원료 전처리 기술의 예로서 오존수 처리는 강력한 산화력을 가진 가스상의 물질인 오존을 이용한 기술로 미생물의 살균 및 번식방지 등의 효과가 우수하고, 자연상태에서 쉽게 분해되어 산소로 전환되므로 2차적 공해가 없어 식품의 살균 및 저장 분야를 비롯한 농산물의 청정화에 적용되고 있는 기술이다(2001년 미FDA, 오존을 식품첨가물로 사용허가). 오존수 처리 제품으로 오창농협의 ‘미중진미(쌀)’, 푸른들 친환경 경북 오존수 세척사과, 수원지구원예농업협동조합 ‘유기농인증 샐러드’ 등이 있으며 주로 야채, 곡류의 전처리에 많이 적용된다[2-5]. 
  식품의 보존성을 향상시키기 위해 전혀 열을 가하지 않거나 제한적으로 열처리를 함으로써 고품질의 식품을 생산할 수 있는 기술로서 비가열 식품가공 기술(nonthermal food processing)이 있다. 비열처리 기술의 종류로는 물리적 방법의 고전압 펄스 자기장, 진동 자기장, 조사법, 광 펄스(intense pulsed light), 초음파, 고압 내지는 초고압, 마이크로웨이브, Ohmic heating 등이 있으며, 이 중에서 특히 초고압 (ultra-high pressure) 및 펄스 전기장 (pulsed electric field)  기술은 21세기 식품공업에 큰 변화를 가져올 emerging technology로 평가되고 있다.  초고압 가공기술은  장치의 고비용문제와 연속 조업이 곤란한 점 등의 단점이 있으나, 살균, 유효성분 추출 증대, 관능적 특성의 향상 등 식품에 적용하여 얻을 수 있는 이점이 많아 응용연구가 활발히 이루어지고 있다. 고전압 펄스 전기장 가공 기술은 펌프로 수송이 가능한 식품(액체, 고점성 식품, 입자를 함유한 식품 등)의 경우 연속 가공이 가능하며, 에너지 효율이 높고, 냉살균(cold sterilzation), 동식물세포로부터의 추출, 압착 탈수, 냉동육의 해동 등으로 이용될 수 있어 응용 범위가 매우 광범위하다[6]. 화학적 방법으로는 이산화탄소, 박테리오신 및 양이온 다중 고분자와 같은 화학 물질과 세포벽 분해효소를 이용하는 방법이 있다. 가공제품의 응용 예로서 고전압 펄스 자기장을 이용한 고구마 색소 추출, 당근 쥬스 살균, 약․탁주 살균, 전통음료 살균, 동식물 및 미생물로부터 대사산물 추출, 초고압을 이용한 최소가공제품의 살균 등이 있다.

 

위생 관리 기술

  식품의 가공시 가장 우선적으로 고려하여야 할 분야가 바로 ‘위생’으로, 식품 생산에서 소비에 이르기까지 전과정에 걸쳐 식품을 포함한 첨가물, 기구 또는 용기, 포장을 대상으로 안전성, 건전성, 완전성, 악화방지 등 위생적인 관리와 안전성 확보에 중점을 두는 기술을 말한다.

  식품의 위생관리를 위한 제어기술로서 Sanitizer 활용기술(오존수, 전해수 및 이산화염소수를 이용한 위해미생물 저감화 기술, Aerosolization을 이용한 새로운 처리기술)과 Non-thermal 저해기술(High-pressure 이용기술, 미생물 차단에 의한 격리 기술, 유용미생물을 이용한 유해미생물 저해 기술, 기타 식품 비가열 살균 기술 및 검지기술) 등이 있으며, 위해인자의 검출 및 평가기술로는 곰팡이독소의 신속 고감도 검출, 식중독미생물의 신속검출, 잔류농약 및 항생제의 동시다중 정밀 분석, 미생물 정량 검출, 식품오염물질 기기분석, 효소면역 검출, 면역형광편광 검출, 나노바이오 소자 개발 및 시스템화 기술 복합노출 위해평가 및 정량적 미생물 위해평가 기술 등이 있다.

 

가공기술

   식품의 가공기술에는 분쇄, 혼합, 가열, 추출, 분리, 농축, 건조, 성형, 동결 및 해동 등의 공정이 적용되며, 이러한 가공기술 중 대표적인 몇 가지를 살펴보고자 한다. 초임계 유체란 임계 온도와 압력 이상에 있는 유체로서, 액체와 기체의 특성을 동시에 가지면서 단일상으로 존재하는 유체로 기존의 용매와 차별되는 독특한 특성을 지니고 있다. 일반적으로 용매의 물성은 분자의 종류와 분자 간 상호작용에 따라 결정되므로, 비압축성인 액체용매는 분자간 거리가 거의 분화하지 않아 단일 용매로서는 큰 물성변화를 기대하기 어려우나 초임계 상태의 물질은 임계점 부근에서 압력을 변화시키면 많은 물성들이 연속적으로 큰 변화를 가져온다. 초임계 유체 추출 기술은 종래의 증류와 추출 기술의 원리가 복합된 기술이며, 기존의 기술로 분리가 어려웠던 이성질체, 열변성 혼합물의 분리, 고분자 물질의 정제 및 천연물로부터의 유효성분 분리 등 응용범위가 넓어 활발한 연구가 진행되고 있는 첨단 분리 정제기술이다. 기술의 응용 예로서 식물성/동물성 유지 추출(어유, 간유, 대두유, 해바라기유), 농약 및 독성물질 제거, 커피, 차로부터 카페인 제거, 식물자원의 정유성분 추출, 약용작물로부터 기능성 성분 추출, 알코올 음료의 연질화, 식품의 탈색 및 탈취, 식품의 탈지방(튀김, potato chip, 무지방 녹말) 등이 있다[7]. 분무건조(spray drying)란 고체입자가 분산되어 있는 액상의 원료(이하 원액이라 함)를 미세한 방울로 분무시킨 후 뜨거운 가스(보통 공기)와 접촉시켜 액체를 증발, 건조시키는 기술이다[8].

 

저장 기술

   식품기술분야 중 저장단계는 건조, 살균, 제균, 포장, 살충 등으로 구분할 수 있으며, 현대에 이르러 많이 적용되고 있는 기술이다. 저장기술의 한 방법으로서 Hurdle technology(combined methods, barrier technology)란 품질변화에 영향을 미치는 미생물이 극복할 수 없는 조건(hurdle)을 제공하여 식품의 저장성을 향상시키는 방법으로 여러 가지의 저해요인이 작용할 수 있도록 다양한 조건을 혼합 또는 혼용하는 방법이다. Hurdle technology에 의해 저장된 식품은 냉동, 냉장 없이도 안전하게 유지되고, 성분이 안정된 상태에서 간단한 가공방법이 적용되므로 관능평가와 영양가 면에서도 우수한 것으로 알려져 있어 최근 유럽에서는 신제품 개발에 응용하고 있다[9]. 다른 예로서 CA저장(Controlled Atmosphere Storage)이란 인위적으로 공기 중의 산소농도를 낮추고 이산화탄소 농도를 높여 저온에서 저장하는 방법이다. 대부분의 농산물은 온도가 10℃ 증가할수록 호흡율은 2.0~2.5배 증가한다. 그러므로 수확시 품질을 그대로 유지하기 위해서는 온도를 낮추어 산물의 대사를 억제시켜야 하며, 저장고 내부의 가스 조성 조절을 통해 산물의 호흡 및 대사를 효과적으로 조절할 수 있다. 노화현상이 지연되고 미생물의 번식이 억제되므로 장기저장이 가능하며, 일반 저온저장에 비해 효과적이다. MA저장(Modified Atmosphere Storage)은 별도의 시설없이 가스투과성을 지닌 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌필름 등의 적절한 포장재를 이용하여 CA저장의 효과를 얻는 방법으로 단감 저장 등에 실용화되었으며, 기능성 포장재가 활발하게 개발됨에 따라 점차 이용성이 확대되고 있다. 밀봉살균 저장은 통․병조림, 레토르트 파우치(Retort Pouch) 저장이 있으며 모두 원료 주입 후 탈기, 밀봉, 살균하는 과정을 거친다. 방사선 조사는 포장된 식품이나 bulk 형태의 식품을 γ-ray 등에 노출시키는 물리적 식품가공기술로서, 세계보건기구, 국제식량농업기구, 국제원자력기구 등의 국제관련기구에서 방사선 조사에 의한 식품보존기술을 다른 어떤 방법보다 안전하며 효과적인 것으로 재평가하였으며, 현재 40여 개국이상에서 방사선 조사의 사용허가가 되어 있다. 과일류, 채소류, 쌀, 감자, 양파, 소시지, 건어류 등 농축산물을 포함한 식품분야에서 사용되고 있으며, 실용화 및 그 영역은 확대되고 있는 실정이다[10-11].

 

포장 기술

  식품가공기술에서 포장은 식품의 유통과정에서 품질을 보존하고 위생적인 안전성을 유지하며 생산, 유통, 수송의 합리화를 도모함과 아울러 상품가치를 증대시키고 판매를 촉진하기 위해 알맞은 재료나 용기를 사용하여, 식품에 적절한 처리를 하여 포장하는 기술이다. 포장의 종류나 방법에는 분류기준에 따라 여러 가지로 나눌 수 있으나 식품의 보존기술과 관련한 포장방법의 대표적인 예를 들면, 진공포장, 가스치환포장, 레토르트(retort) 살균포장, 무균화 포장(aseptic processing and packaging), 전자렌지 포장, 환경조절포장, 방사선을 이용한 식품포장, 변조방지 포장, 방충포장, 선도유지 포장, 냉동식품 포장 등이 있다. 무균포장은 1940년대에 미국의 Dole사에 의하여 금속 통조림에 액체식품을 무균포장하는 공정이 처음 개발되어 상업화된 이래 여러 무균시스템이 개발되어 왔으며, 상업적으로 살균한 제품을 무균환경하에서 미리 살균한 용기에 무균적으로 충진하고 밀봉하여 저장성이 연장된 제품을 얻는 방법이다. 식품의 품질변화반응은 흡습, 탈습, 갈변, 호흡, 산화반응, 화학반응, 미생물 성장 등에 기인하기 때문에 선도유지 포장은 이러한 품질변화를 억제하기 위하여 포장환경을 제어하는데 초점을 맞추고 있다. 특히 이러한 품질변화반응은 식품의 수분함량과 주위의 산소농도에 따라 달라지므로 선도유지 포장기법은 많은 경우 이러한 요소들을 적절한 방법에 의하여 제어하게 된다. 선도유지포장재의 종류로는 투과성 조절에 의한 선도유지 포장기법, 산소흡수 포장시스템, 에틸렌 흡수 포장소재, 이산화탄소 흡수제/방출제, 수분 흡수/조절제, 항균성/항산화성 포장, 향미조절 포장 및 시간온도적산 지시계(Time Ｔemperature lntegrator, TTI) 등이 있다[12].

 

3. 다른 산업과 융합되고 있는 식품산업

  과학기술의 급속한 발전으로 인해 학문간, 산업간의 융합기술(fusion technology)이 미래의 기술트렌드로 예측되고 있으며, 미국, 일본 등에서는 과학기술 기반 및 인프라 구축, 인력양성과 기술 혁신 촉진 등 융합기술을 신산업 창출로 연결짓기 위해 R&D 예산지원을 대폭 강화하고 있다. 식품산업 분야에서도 IT(Information Technology, 정보기술), BT(Biology Technology, 바이오 기술), NT(Nano Technology, 나노기술) 등과의 기술융합이 일어나고 있으며, 각 기술분야의 상승적 결합(synergistic combination)을 통하여 개별기술이 해결하지 못했던 기술적 한계를 극복, 시너지 창출이 본격화 되고 있다.

 

BT와 식품산업과의 융합

  생물공학기술(Biotechnology)은 생물체가 지닌 기능/정보를 활용하여 유용물질을 생산하는 기술로서 신기술산업 중 가장 빠른 발전이 예상되는 고부가가치 지식산업이다. BT 산업은 그 시장규모가 급속히 성장하고 있는 추세이며, IT산업에 이어 우리 나라의 미래 성장동력으로 주목받으며, 새로운 기술과 제품이 급속히 출현하고 있다. 바이오기술은 인간의 건강, 식량 및 기아문제 해결 등과 연관되어 식품산업과 밀접한 연관관계를 맺고 있다. 미국의 리서치 전문기관인 DRI의 조사에 따르면 BT 산업은 첨단산업 중 가장 높은 연평균 20% 이상의 성장이 전망되는 등 미래 유망산업이다. 생물공학기술(BT)과 식품산업 기술간 융합으로 맞춤형 기능성식품, 생리활성 물질의 정제 및 생산, 특정질병예방 식품, 노화조절 식품 및 면역기능개선 제품 등의 개발 등이 활발하게 이루어지고 있다.

 

NT와 식품산업과의 융합

  나노기술(Nanotechnology)은 산업 전분야에 융합되어 발전되리라 예상되는 신기술로서, 식품산업 분야에서도 광범위에 걸쳐 응용될 것이다. 나노기술에 의한 표면특성의 변화는 식품제조공장의 biomass 처리, 식품산업에서 오염물질과 이취제거 및 조절 효과를 가져올 수 있으며, 양조시 발효수율의 증대 효과를 얻을 수 있다. 나노센서를 이용한 나노미터 수준에서의 감지기술은 식품오염물질의 정량화(병원미생물 감지 등)를 가능케 하여 식품 원료의 생산에서 공급에 이르는 전과정에 대한 안전성 확보를 마련해 준다. “Smart system(지능형시스템)”은 통합 감지, 지역화, 기록 및 원격조정을 통해 식품의 가공 및 유통단계에서 효과성과 안전성을 증대시킨다. 식품산업에 있어서 나노기술과의 융합은 현재 미미한 수준이나 국가적 차원에서 나노기술의 발전을 위해 R&D 지원을 대폭 강화하고 있으며, 향후 마이크로 및 나노수준의 가공, 제품개발, 식품안전을 위한 방법의 설계와 계측장비 및 바이오보안은 나노기술에 의해 더욱 발전해 나갈 것이다.

 

IT와 식품산업과의 융합

  정보기술(Information Technology)은 1997년 이후 한국경제의 새로운 핵심 성장 동력으로 발전하여 원천기술개발 및 전통산업의 IT화 등을 통한 수요확대를 바탕으로 성장잠재력을 배양하면서 경기회복기에 제2의 도약을 이룩하였다. 식품산업과 IT의 융합에 대한 전망으로는 유비쿼터스 생화학센서의 개발을 기대해 볼 수 있다. 응용제품으로서 맛센서, 전자코, 식품안전 바이오센서(식품 위해성 실시간 평가, 농수산물의 신선도 고속평가)를 예상할 수 있으며, 현재는 개발된 관련 센서가 거의 없고, 바이오센서의 시장규모가 작으나 최근 식품유통안전문제, GMO, 신종 바이러스 출현에 대한 대비책으로서 IT 기술을 활용한 식품관련신기술 개발이 보다 더 확대될 것으로 기대된다[13].

 

4. 향후 식품가공 기술개발의 전망

  미래 사회의 전망과 한국의 과학기술 예측조사에서는 전문가 그룹 1,000명 및 일반인 그룹 1,000명에 대한 설문조사를 실시하여 개인의 건강한 삶과 관련된 미래사회 니즈 목록을 도출하였으며, 그 결과는 Table 2와 같다. 건강한 생활을 영위하기 위한 양질의 보건의료서비스, 맞춤식 건강유지관리 프로그램, 안전한 식품에 대한 니즈가 주를 이루고 있으며, 앞으로 이러한 니즈에 맞추어 식품가공 기술도 발전을 거듭해 나갈 것이라 전망된다. 다양한 식품가공기술 중 향후 산업계로의 적용이 크게 확대될 것으로 예상되며, 빠르게 파급되어 정착될 것으로 기대되는 유망기술에 대해 살펴보고자 한다.

 

맞춤형 식품 개발 기술

  앞으로는 불특정 다수를 위한 가공식품의 개발보다는 개인의 체질과 기호도에 맞는 식품, 특정한 질병의 예방 등을 위한 맞춤형 식품이 등장, 발전해 나갈 것이다. 기능성 식품 소재의 탐색을 통한 생물소재의 개발 및 기술확보를 통해 보다 건강한 삶을 영위해 나갈 수 있도록 도움을 줄 수 있는 맞춤형 식품의 개발은 국민의 삶의 질 추구, 웰빙 문화, 장수식생활에 기여를 할 수 있을 것이다. 맞춤형 식품의 예로서 장수식품, 항암식품, 면역증대식품, 성인병예방식품, 비만방지식품, 미용식품, 알레르기 비유발 식품, 치매/암예방 식품 등을 들 수 있으며 식품산업의 기술발전과 함께 특정 유효성분만을 추출, 분리, 정제, 농축 및 제형화 하는 등 관련 분야의 기술이 점점 더 확대되어 나갈 것이다[15].

 

미세캡슐화(Micro-encapsulation) 기술

  캡슐화(encapsulation) 기술은 고체, 액체, 기체상의 물질을 특정 조건하에서 조절된 속도로 방출할 수 있도록 어떤 물질이나 조직 내부에 포장하는 기술이다. 미세한 포장단위를 미세캡슐이라 하며 직경이 수 ㎛에서 수 mm로 다양하다. 미세캡슐화 기술은 향료, 영양성분 등의 불안정한 물질을 빛, 산소 및 수분과 같은 외부환경으로부터 보호하여 손실을 줄이며, 반응성이 큰 물질을 격리시키고, 고형화 시켜 취급을 용이하게 하며, 유동성 개선 및 내용물의 용출속도를 조절하여 지속성, 서방성 제제로서의 이용을 위한 목적으로 사용되고 있다.

  미세캡슐의 피복물질로 사용되는 물질의 종류는 Carbohydrates류(Starch, maltodextrin, corn syrup, dextran, sucrose, cyclodextrin), Gum류(gum arabic, agar, sodium alginate, carrageenan), Cellulose류(carboxy methylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, nitrocellulose, acethylcellulose, cellulose acetate-phthalate, cellulose acetate-buthylate-phthalate), Lipids(wax, paraffin, tristearic aicd, stearic acid, monoglycerides, diglycerides, beeswax, oils, fats, hardened oils), Inorganic materials(calcium sulfate, silicates, clays), Protein(gluten, casein, gelatin, albumin, hemoglobin, peptides) 등이 있으며, 식품산업에서 사용되는 미세캡슐화 방법에는 Table 3과 같은 종류들이 있다. 미세캡슐화에 사용되는 물질로는 산, 염기, 아미노산, 색채물질, 효소, 미생물, 향기성분, 유지, 비타민, 미량원소, 염 및 감미료 등이 있으며, 미세캡슐와의 응용 예로서, 빙그레의 ‘닥터캡슐’, (주)비락의 캡슐우유 등이 있다. 앞으로 강화식품, 영양식품, 편의식품 및 조리식품 등에도 미세캡슐화 기술이 다양하게 응용되리라 기대된다[16-20].

 

 

푸드 나노테크놀러지(Food nanotechnology)

  나노기술이란 나노미터(nanometer(nm), 10억분의 1m(10-9m)) 수준에서 물질 혹은 시스템을 다루는 기술을 총칭하는 것이다[21]. 2005년 4월 공개된 한국과학기술정보원의 보고서에 의하면 2005년 한국의 나노기술수준은 미국의 61.3%정도로 평가되었으며 그 중 식품분야를 포함하는 나노바이오 및 의료분야 등은 미국의 40～50%의 기술수준으로 분석되었다[22]. 나노기술을 응용한 제품시장은 현재 전 세계 제조업 부분의 0.1%이하를 차지하고 있지만, 2014년에는 15%까지 성장할 것으로 전망되며, Lux Research사에 의하면 "2014년에는 일반제품의 4%, 전자 및 IT제품의 50%, 건강 및 생명과학분야 제품의 16%가 나노기술을 응용할 것으로 예측된다“고 하였다[23].

  나노기술은 식품분야에서 기능성 식품의 조합(formulation), 제조, 공정 등에 이용할 수 있으며, 생리활성물질을 체내로 효율적으로 운반하거나 향미물질을 운반하는데 접목될 수 있다. 기존의 식품 제조시 해결하기 어려웠던 표면적 확대, 침전감소, 혼합용이, 균일한 입자화, 흡수율 향상, 비가열 살균 등의 문제를 해결할 수 있는 용도로서 제품 개발에 응용되기 시작하였다. 나노물질의 운반 시스템으로는 Fig. 1과 같이 microemulsion, liposome, nanoemulsion, biopolymeric nanoparticle이 있으며, 나노기술이 식품에의 적용되는 분야로는 식품의 용해도 상승, controlled release를 적용한 생체 이용율 상승, Nanocapsule을 이용한 식품의 색, 맛, 냄새, 점도 등을 결정, 나노분체를 이용한 식품포장재, 보다 안전한 식품의 제조, 가공 및 유통을 위한 병원균 및 오염원의 검지를 위한 nanosensors, 환경조건의 정확한 검지 및 기록, 특정 제품에 대한 유통환경 기록을 위한 Specific nanodevices 등이 있다.

 

 

나노식품의 구체적 적용 예로는 다이어트 식품, 항균냉장고(은나노 입자), 인삼 가공식품, PET 병(나노 촉매용 투명 라미네이트 PET), 기능성 음료/식품, 천연향료, 금/은 나노 콜로이드 등이 있으며, 시중에서 판매되고 있는 제품으로 인제나노의  ‘인제나노칼슘’, 비트로시스 ‘고려山蔘 배양근 나노파우더’, 나노테크앤메디의 ‘나노칼슘’, '나노홍삼‘, ’나노차가버섯‘ 등이 있다[25].

  현재 나노기술은 발전초기단계로서 성과가 미흡한 상태이지만 앞으로 10～20년 후에는 국가의 미래를 결정하는 핵심기술로서 기초 및 응용연구가 활발히 진행되리라 기대되며, Fig. 2와 같이 식품 분야 전반에 응용 및 적용될 것으로 예상되고 있다.

 

DDS(drug delivery system) 적용한 기능성 식품 제조기술

  약물전달시스템(drug delivery system, DDS)은 약물의 방출, 흡수를 제어하거나 체내의 특수 부위에만 약물을 도달시키는 시도 등으로 약물의 부작용을 줄이고 효능 및 효과를 극대화시켜 필요한 양의 약물을 효율적으로 전달하도록 설계한 제형으로 경구형, 경피흡수형, 주사형, 폐흡입형 및 점막투여형으로 나눌 수 있다[27].

  DDS 기술은 의약품 제조를 넘어서 식품가공분야에 까지 적용이 시도되고 있으며, 맞춤형건강식품의 개발, 식품의 생리활성 물질의 섭취효율을 증가시키기 위한 제품 개발에 대한 응용이 기대된다. 경구형 drug delivery system은 하루에 한 번 혹은 두 번만 복용하도록 만든 서방성, 위나 대장에 선택적으로 전달하는 표적지향성 및 속붕해성 전달시스템이 대표적이다. 서방성 전달시스템은 약물을 일정한 속도로 방출하여 혈중 약물 농도를 일정하게 유지시켜 주는 시스템으로 구체적인 방법의 예를 들면, 반투막이 삼투성의 코어를 둘러싸고 있으며, 물이 반투막을 통해 흡수되면 레이저로 뚫어놓은 구멍을 통해 약물이 방출되는 형태이다. 표적지향 전달시스템(Targeted delivery system)은 신체내의 특정부위에서 방출, 흡수되도록 하여 약효를 발휘하도록 설계한 시스템이 있다. 유효성분이 위장에서 방출되도록 하는 기술은 floating system, mocoadhesive system, superporous system 등이 있으며, 대장에서 선택적으로 방출 흡수되도록 설계된 제제는 time dependent system, pH dependent system, microbial degradable system이 있다. 속붕해성제제는 경구 투여시 물없이 입안에서 40초 이내에 붕해되기 때문에 연하곤란환자나 노인들, 물을 구하기 어려운 여행자, 복용을 싫어하는 자 등을 겨낭하여 개발된 기술로 노령인구의 증가와 바쁜 현대생활에서 편리한 제제를 선호하는 소비자의 요구에 부합되는 제제로 미국, 유럽 및 일본 등지에서 시장이 급성장 하고 있다.

  약물전달시스템의 기술 중 현재 식품에 적용되고 있는 예로서 경구형의 장용성 제제가 있으며, 건강기능식품 제조시 유효성분이 함유된 정제(tablet)에 장용성 코팅을 실시하여, 위장은 통과한 후 장에서 붕해, 분산 및 용해되어 대장의 장관 점막을 통해 흡수되도록 제조한다. 제조식품의 예로서, enteric-coated garlic oil, enteric-coated fish oil 등이 있으며, 기능성 식품의 효과적인 생리조절기능의 부여를 위해 이러한 기술의 적용 및 도입이 점차 증가하고 있는 추세이다(Fig. 3). 

 

초고압을 이용한 기술

  식품산업에서 초고압 기술은 열을 사용하지 않고 살균, 가공, 조리가 가능한 새로운 식품가공 기술로서 1,000-10,000 기압의 고압에서 미생물의 살균 및 효소반응 조절과 불활성화를 유도하는 것으로 최근까지 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 초고압 기술은 식품의 풍미나 품질에는 영향을 주지 않으면서, 영양분의 손실, 이취의 발생, 이상 물질의 생성, 에너지의 대량소비 등을 극복할 수 있다(Table 4). 초고압 기술의 장점은 열처리가공에 비해 현저히 적은 열에너지를 소비하며, 상온 또는 저온에서 실행이 가능하고, 모든 방향에서 압력이 균일하게 작용하므로 처리 정도의 차이가 존재하지 않으며, 미생물 사멸 외에도 단백질의 변성 또는 변형, 효소 활성화 또는 불활성화, 효소기질 특이성 변화, 탄수화물과 지방의 특성 변화 등을 유도할 수 있다. 식품가공에서 초고압 기술은 일본과 미국, 유럽 등에서 햄, 사과농축 및 쥬스류 등에 널리 활용되고 있는 신개념 공법이며, 아직응용초기 단계로서 학계와 산업계에서 일부 제품화를 시도하고 있다. 산업화로 개발된 제품 예로는 동원 F&B의 즉석밥 ‘쎈쿡(3000기압 초고압식품공법)과 같은 브랜드인 천지인(天地人) 초고압 ‘홍삼정(精)’ 등이 유통되고 있다[28-31].

 

  

 

Ⅲ. 맺음말

  식품가공기술과 관련된 신기술의 발전은 사회 흐름과 소비자의 트렌드에 맞는 새로운 제품의 개발을 가능케 하고 있다. 앞으로 널리 보급되리라 예상되는 기술로서 미세캡슐화, 초고압, 나노기술, NDS(Nutrient Delivery System)등이 있으며, 식품에 함유되어 있는 생리활성물질의 효율적인 이용을 통해 ‘재료’ 중심에서 ‘기능’ 중심으로 이동하고 있는 건강지향적 식품소비 문화에 부합하는 식품개발이 이루어질 것이라 예상된다. 또한, 앞으로 식품산업의 발전을 위해서는 국제 경쟁에 대비하여 차별화된 제품 개발기술을 바탕으로, 경쟁우위를 확보해 나가야 할 것이다.

 

Ⅳ. 참고문헌

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[출처] 식품산업의 가공기술현황과 전망|작성자 stringman