일본 포장기술편람(식품포장기법) - 23 보향 포장기법(마지막회)

[YDfamily]

(5) 포장의 이취와 식품으로의 이향(移香)

플라스틱제의 포장재료는 화학적으로 안정한 물질인데, 원료의 미반응 물질이나 폴리머의 물성개량 등에 이용되는 첨가제의 가열 분해물이나 lamination, 제대(製袋), 인쇄 등 다양한 공정에 이용되고 있는 유기 용제 등에 의해 이취가 발생해 나온다. 플라스틱제 포장재료의 이취에는 단 냄새부터 약품 냄새, 탄 냄새, 파라핀 냄새, 플라스틱 냄새, 석유 냄새, 용제 냄새 등, 많은 냄새의 종류가 있고, 조금의 냄새라 하여도 매우 복잡한 것이다. 이들의 이취의 생성은 크게 다음과 같은 요인으로 나누는 것이 가능하다.

∙ 플라스틱 제조 과정에 있어서 미반응 물질 및 부반응 물질 등에 의한 이취

∙ 플라스틱 제조 중의 열분해 생성물에 의한 이취

∙ 플라스틱 보존 기간 중의 산화생성물에 의한 이취

∙ 첨가제의 휘산, 용출에 의한 이취

∙ 첨가제의 분해 생성물에 의한 이취

∙ 첨가제와 포장재료와의 반응에 의해 생성하는 이취

∙ Lamination에 이용되는 접착제 및 인쇄 잉크의 용제에 의한 이취

∙ 방사선(가속전자선, γ선) 조사에 의한 포장재료를 살균하는 때에 생성하는 이취

이들 중에 이취의 생성에 크게 관계되어 있는 요인은, 폴리머의 중합 반응 등의 부반응이나 첨가제의 분해, 폴리머의 열분해, 플라스틱의 열화, 접착제나 인쇄 잉크의 용제 등이 있다.

향이 연하고, 풍미를 중시하는 식품이나, 레토르트 식품, 전자레인지 식품 등 포장용기의 자체를 가열하여 먹는 식품, 생수 등의 무미, 무취의 식품에서는 포장재료 자신의 이취의 문제는 크게 중요하다. 플라스틱 포장재료는 종류에 의해 냄새의 강도나 질이 달라지고 있는데, 식품과 접촉하는 것이 많은 폴리올레핀에서는 가능한 냄새가 없는 재료를 만드는 노력이 이루어져, 저취성, 무취성 포장재료의 개발에 연결되고 있다.

1) 열분해, 산화분해에 의한 이취의 생성

일반적으로 플라스틱은 가열에 의해 산화 등의 화학변화가 일어나고, 지방산의 자동산화와 같은 모양으로 hydro peroxide, 이중결합, carbonyl, 산 등을 생성한다. 비교적 이취가 강한 필름으로는 우선 LDPE를 들 수 있는데, PE의 이취성분은 크게 나누면 지방족의 탄화수소와 방향족의 탄화수소로부터 되어 있다. LDPE의 열분해는 C3부터 C29 정도까지의 포화, 불포화의 탄화수소가 생성하고, 단쇄(短鎖)로는 C3~C6, 장쇄(長鎖)로는 C18~C20이 비교적 많이 생성된다. 또한 LDPE로부터 식품으로 이행한 성분을 ether 추출한 경우, C9~C23의 지방족 탄화수소가 검출되고, hexadecane이 가장 많았다고 하는 보고가 있다. 열분해로 생성된 지방족 탄화수소 중 비교적 장쇄의 것은 끓는점이 높고, 식품으로 이행하여도 이취로는 되지 않는 것도 있다.

LDPE의 휘발성 물질에 대해서 검토한 결과에서는 C8~C13의 중쇄(中鎖) 지방복 탄화수소가 전체의 약 60%를 점하고 있고, 이들이 LDPE의 이취성분의 중요한 위치를 점하고 있다는 것을 생각할 수 있다. 방향족 탄화수소로서는 xylene, methylene, propyl toluene, ethyl xylene, butyl toluene 등이 확인되고 있는데, 이들의 물질은 주로 필름 등으로 가공될 때 가열에 의해 생성된 것으로 생각되어 진다.

식품이 포장될 때까지의 과정에서 열분해에 의해 이취의 발생이 문제로 되는 것은 다음과 같은 점이다.

① 필름의 제조 시, 압출기에 가스가 부착하고, 장시간 과열되어 열분해 된다.

② 가공 찌꺼기를 재가공하면 재료의 열분해가 진행되고 이취가 있는 필름으로 된다.

③ Heat seal 때의 과도한 가열에 의해 열분해가 일어나고, 이취가 발생한다.

플라스틱의 열분해에 의해 생성되는 이취는 첨가제에 의해 크게 영향을 받는다. 수지의 가공성을 좋게 하기 위해 가소제나 안정제 등이 첨가되는데, 이들의 첨가제의 영향으로 폴리머의 분해 양식이 변하거나 첨가제 자신의 분해가 일어난다. LDPE의 가열 분해물의 GC를 보면 무색, 무인쇄의 것에는 175℃에 가열해도 그다지 많은 분해물은 보이지 않는데, 유기 안료로 착색하면 분해물이 많아지고, 게다가 티탄 백색(산화 titan)으로 인쇄한 것에는 가열에 의해 많은 분해물이 생성되어 강한 이취를 발생하게 된다. 이것은 안료 또는 인쇄 잉크가 폴리머의 열분해를 촉진하고 있는 것을 나타내는 하나의 예이다. PVC에 대한 티탄 백색의 열분해 촉진작용을 확인하고 있고, 필름에 자외선을 조사하여 열화시킨 경우 티탄 백색이 카르보닐기의 생성을 촉진한다고 보고되어 있다. 이러한 폴리머의 분해를 촉진하는 안료 등이 플라스틱에 첨가되어 있는 경우에는 heat seal 온도가 높으면 이취가 발생하고, 이들이 식품에 이향으로 되는 경우가 있다.

예전부터 합성에 이용된 지글러-나타 촉매로부터 메탈로센 촉매로 되어, 저취 그레이드의 폴리올레핀 필름의 제조에 공헌하고 있다.

플라스틱 포장재료는 장기간 방치하게 되면 첨가제나 폴리머 자신의 열화가 일어나거나 물상이 저하하고, 착색이나 이취가 발생한다. 이것은 공기 중의 산소나 오존, 자외선 등의 영향에 의해 산화가 일어나기 때문이다. 플라스틱의 이러한 열화 상태는 적외선 흡수 스펙트럼에 의해 측정하는 것이 가능하고, 이 적외선 흡수와 플라스틱의 열화는 상당한 상관 관계가 보인다. 또한 플라스틱 필름에 사용되고 있는 첨가제도 열분해의 경우와 동일하게 열화를 촉진하거나 산소나 자외선의 영향에 의해 산화하여 이취의 원인으로 되는 경우가 있다.

2) 환경, 식품의 성질과 이향

환경의 이취가 포장식품에 이행하는 경우도, 필름의 휘발성 물질의 투과성이 크게 영향을 미친다. 가까이 이취의 발생원이 있는 경우나 이취가 있는 창고, 화물차 또는 냉장고 등에 포장 식품을 놓아 두면 이행에 의해 점점 풍미의 열화를 일으킨다. 이들의 감소는 경험적으로 잘 알고 있는데, 실험적으로 검토된 보고는 많지 않다.

식품에 의해 이취의 전이가 쉽고, 어려움이 있고 같은 정도의 양이 이행한 경우에도 관능적으로 이취를 판정하기 쉬운 것과 어려운 것이 있다. 치즈에서는 약 40ppm의 면실유(綿實油)에서는 약 10ppm에서 관능적으로 이취(toluene)의 존재를 알게 된다. 설탕이나 포도당과 같은 작은 분자에는 냄새가 전이되기 어렵고, 전분이나 단백질 등의 극성이 강한 고분자에는 냄새가 전이되기 쉽다.

일반적으로 냄새 분자, 식품 중의 단백질, 지방 등의 분자의 극성이 강한 분자에 흡착하기 쉽다고 생각된다. 식품 소재로서 알부민, 카제인, 감자 녹말, 자당(설탕)을 이용하고, 에탄올, MEK, EA, 벤젠의 각 증기 중에 둔 경우의 각 휘발성 물질의 식품 소재에 대한 흡착량을 조사해 보면 모든 식품 소재에 대해서도 흡착량이 많은 순서는 에탄올>MEK>EA>벤젠의 순서로 된다. 또한, 같은 휘발성 물질로 비교한 경우, 흡착이 쉬운 식품 소재는 알부민과 감자 녹말이고, 설탕에는 어떤 휘발성 물질도 그다지 많이 흡착하지 않았다. 전분에 대한 휘발성 물질의 흡착은 전분이나 덱스트린의 나선 구조의 소수(疏水) 부분에 휘발성 물질이 혼잡하게 되어 있기 때문에 일어나는 것이라고 생각된다. 이러한 식품 소재나 휘발성 물질의 특성에 의해 흡착 발생의 용이성이 크게 다르기 때문에 포장 식품의 경우 포장된 식품의 성질 및 이취의 종류, 성질에 의한 이향의 문제도 다르게 된다는 것을 생각할 수 있다.

포장식품에 풍미 저하나 이취의 트러블이 발생한 경우, 그것이 어떠한 원인에 의한 것인가를 규명하는 것은 그다지 간단한 것이 아니다. 식품이나 포장 재료의 종류, 그들의 품질이나 특성에 의해 원인이 많이 나뉜다. 풍미가 좋은 식품을 소비자에 도달하게 하기 위해서는 식품의 품질에 대한 넓은 지식과 치밀한 배려가 불가결하다.

이상으로 식품포장기법의 보향 포장기법을 마칩니다. 이로서 일본포장기술편람 식품포장기법을 마무리하게 되었습니다. 이제 어떤 부분을 해야할지 더 고민해 보는 시간을 갖고, 지난 7월 27일(토)에 있었던 134회 식품기술사 시험 문제 풀이를 조만간 시작하도록 하겠습니다. 보향포장기법이 이렇게 3편밖에 안 나올지 몰랐습니다. 그럼 문제 풀이에서 뵙겠습니다.