식품 보존이 더욱 녹색이 되었습니다
- The Earth & I Editorial Team
- 2022년 2월 22일
- 3분 분량
©Raysonho/Wikimedia Commons
식품 냉동 및 보존은 "녹색" 혁명 으로 향하고 있을 수 있습니다 . 미국 농무부(USDA)의 농업 연구 서비스(ARS)와 캘리포니아 대학교 버클리(UCB)의 과학자들이 협력하여 기존 냉동 기술보다 에너지 절약, 탄소 감소 및 품질 이점을 제공하는 새로운 식품 보존 방법을 개발했습니다 .
연구자들의 혁신은 기존(등압) 동결에서 등적(일정 부피) 동결로 전환하는 것입니다. 기존 동결은 음식을 공기에 노출시키고 화씨 32도 이하의 온도에서 고체로 동결시키는 반면, 새로운 방법인 등적 동결은 고체로 동결시키지 않고 차가운 온도에서 음식을 보존합니다.
연구자들은 액체에서 온도와 압력 사이의 근본적인 관계를 관찰했습니다. 낮은 온도에 노출되면 액체는 팽창하는 경향이 있습니다. "제약된 부피 맥락"에서 물을 가두는 것, 즉 온도가 떨어지고 압력이 증가함에 따라 액체가 팽창하지 못하게 하는 단단하고 밀폐된 용기는 얼음 형성을 제한 할 수 있으며, 최근 실험에서는 "거시적(육안으로 볼 수 있는) 가두기"가 얼음 성장을 억제하고 운동(운동 관련) 행동을 변화시킨다는 것을 보여주었습니다. 이러한 발견은 새롭고 획기적인 시스템의 토대를 마련했습니다.
연구팀의 등적 동결 방법은 물이나 다른 액체로 완전히 채워진 단단한 플라스틱이나 금속 용기에 음식을 밀봉하여 액체의 일부만 얼리고 나머지는 고압을 유지합니다. 등적 동결은 액체의 부피가 단단히 닫힌 시스템에서 일정하게 유지되어야 합니다. ARS에 따르면 등적 동결은 기존 동결에서 식품 품질에 가장 큰 위협이 되는 얼음 결정을 피하여 식품이 건조하고 손상되는 것을 방지합니다. 따라서 등적 동결은 모든 종류의 식품, 특히 감자, 체리, 토마토와 같이 기존 동결에 잘 견디지 못하는 특정 신선한 농산물을 보존하는 데 유익합니다.
에너지적 이점도 있습니다. "전 세계적으로 이 새로운 식품 냉동 방법으로 완전히 전환하면 매년 최대 65억 킬로와트시의 에너지 사용량을 줄일 수 있고, 그 전력을 생산하는 데 따른 탄소 배출량을 46억 kg 줄일 수 있습니다. 이는 도로에서 약 100만 대의 자동차를 제거하는 것과 같습니다." 캘리포니아 올버니에 있는 ARS 서부 지역 연구 센터(WRRC)의 한 부서인 USDA의 건강 가공 식품 연구 단위 에서 일하는 ARS 식품 기술자 크리스티나 빌바오-사인즈 의 말입니다.
빌바오-사인츠는 음식을 고체로 동결하고 그 상태를 유지하는 데는 등적 동결에 비해 엄청난 양의 에너지가 필요하다고 말합니다. 그들의 새로운 방법은 또한 얼음 결정 형성을 피하기 위해 사용되는 에너지 집약적인 급속 동결 방법을 피합니다.
게다가 이 기술은 들리는 것만큼 파괴적이지 않을 수도 있습니다. 빌바오-사인츠는 그들의 기술이 구상대로 채택된다면 이미 확립된 냉동 식품 제조 장비와 인프라에 "상당한 변화" 없이 사용될 수 있다고 생각합니다.
새로운 방법으로 건강과 식품 안전 혜택도 달성됩니다. 저널 Renewable and Sustainable Study Reviews 에 게재된 연구에 따르면 , 등적 동결은 가공 중에 유해한 미생물을 죽입니다.
등적 동결과 관련된 광범위한 이점을 고려하면 개발자들이 등적 동결의 수용과 적응을 발전시킬 기회를 모색하는 이유를 쉽게 알 수 있습니다. WRRC 센터 책임자이자 연구 공동 책임자인 타라 맥휴는 2022년 2월 ARS 게시판에서 "전체 식품 생산 체인이 등적 동결을 사용할 수 있습니다."라고 말했습니다. 여기에는 재배자, 식품 가공업체, 제품 생산자, 도매업체 및 소매업체가 포함됩니다. 다시 말해, 이 혁신적인 동결 형태는 농장에서 식탁까지의 모든 단계에 포함될 수 있습니다. 맥휴는 이 방법이 실제로 새로운 장비에 상당한 투자를 하지 않고도 가정용 냉동고에서 사용될 수 있다고 말합니다. 그녀는 이 방법의 이점이 적응을 통해 "식품 동결의 차세대 혁명"으로 이어질 수 있다고 믿습니다.
ARS는 UCB 생물의학 엔지니어인 보리스 루빈스키가 이식을 위해 조직과 장기를 보존하기 위해 처음 만들어진 팀의 등적 과냉각 모델을 개발한 공로를 인정했습니다. 따라서 이 기술은 인체 외부에서 수명이 짧고 일반적으로 값비싼 냉동보존 기술을 사용하여 1~2일 동안 보존되는 조직과 장기를 보존하는 데 큰 생물의학적 응용 잠재력을 가지고 있습니다.
©ARS/DO55-16/Wikimedia Commons
등적 보존은 조직에 구조적 손상 없이, 그리고 디메틸 설폭사이드(DMSO)나 글리세롤과 같은 값비싼 동결 보호제를 사용할 필요 없이, 조직 보존 기간을 며칠 동안 연장할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다 . 동결 보호제는 동결로 인한 손상을 억제하는 물질입니다.
팀의 UCB 엔지니어 중 한 명이자 연구의 주 저자인 매튜 파웰-팜은 이 새로운 방법이 우주 산업에도 유용할 수 있다고 생각합니다. 긴 우주 항해에서 식량과 생물 보존에 대한 잠재력을 상상하는 것은 어렵지 않습니다.
개발자들의 다음 프로젝트 중 하나는 새로운 기술의 응용 프로그램을 확장하고 제조 및 산업에 확장하는 것입니다. ARS와 UCB 팀은 이미 새로운 방법을 식품 보존에 적용하기 위한 공동 특허를 신청했습니다. 연구에 따르면 "글로벌 냉동 식품 시장은 2027년까지 4,048억 달러에 도달할 것"이라는 추정치를 고려하면 현명한 결정입니다.
세계 인구가 계속 증가함에 따라, 식량을 보존하는 더 나은 방법을 찾는 것은 글로벌 식량 품질, 영양 및 안보, 그리고 에너지 효율성을 달성하는 데 필수적입니다. 연구자들의 개념이 성공적으로 테스트되고, 확장되고, 채택된다면, 글로벌 식량 보존에 있어 게임 체인저가 될 수 있습니다.
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