이탈리아 연구자들에 따르면, 프로피온산(propionic acid)을 생분해성 폴리카프로락톤(polycarprolactone, PCL)과 제인(zein, 옥수수에서 추출한 단백질) 코팅에 사용하면 벌레가 시리얼 패키징으로 들어오는 것을 효과적으로 줄일 수 있다고 한다.

『Innovative Food Science and Emerging Technologies』에 게재된 이 연구는 프로피온산을 생분해성 코팅재에 투입하여 시리얼 제품의 병충해를 제어하기 위한 제품 상자용 생분해성 매개물을 개발하는 것을 목표로 진행되었다.

프로피온산은 식품업계에서 몇몇 식품의 보존제로 널리 사용되고 있으며, 음성 박테리아와 저장된 곡류의 곰팡이를 방지하는 데 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 또한, 이 화합물은 미국식품의약국에서 일반적으로 안전한 물질(GRAS, Generally Recognised as Safe)로 승인을 받았다.

이탈리아 포자대(University of Foggia)의 연구자들은 수확 후 발생한 병충해는 저장된 원재료에 손해를 끼칠 뿐만 아니라, 패키징된 제품으로도 침입할 수 있는 특성을 지니고 있어서 운송 중이나 창고보관 중, 심지어 판매 단계에서도 반가공된 제품과 완성된 제품 모두에 양적, 질적으로 심각한 손실을 야기한다고 언급했다.

대부분의 벌레들은 바느질이나 접어서 생긴 틈 또는 제품손상으로 인한 틈, 패키징 과정 중 제대로 맞물리지 않아서 생기는 틈 등으로 침입한다고 연구자들은 밝혔다.

연구자들은 프로피온산의 매개체로 제인과 PCL 종이코팅을 사용하여 곡식 바구미(a rice weevil) 퇴치정도를 생물학적 검정법으로 테스트했다. 연구에 사용된 생물학적 검정법은 많은 수의 벌레들을 파손되거나 잘못 밀봉된 패키징을 모방하여 만든 손상된 상자 같은 좁은 공간에 가둬놓고 한 것으로, 패키징된 제품으로 벌레가 침입했을 때의 최악의 실제 환경을 시뮬레이션하기 위한 방법이다.

단일층 생분해성 시스템과 복합층 생분해성 시스템을 구현하기 위해 연구자들은 아무런 코팅을 하지 않은 상자와 제인 용액 또는 PCL 용액의 단일층 또는 2개 층으로 코팅을 한 상자에 프로피온산이 포함된 옥수수 제인 용액과 PCL 용액을 각 상자에 코팅했다. 대조군으로는 활성 물질이 없는 제인 또는 PCL 용액을 사용했다. 침입 정도는 1일, 2일, 7일, 15일 경과 후 테스트했다.

상자는 임의로, 그리고 중심부와 벽면으로부터 2 cm 떨어진 지점의 원주를 따라 동일하게 배치되었다. 테스트 상자는 촘촘한 금속 망(0.1 mm 메시)으로 가려져 있었고, 2개의 구멍(직경 2 cm)이 있는 뚜껑으로 닫혀 있어서 벌레들이 탈출하거나 공기가 순환할 수 없었다. 테스트는 어두운 곳에서 이루어졌으며, 각 상자에 들어있는 벌레들의 수는 매 24시간 후 카운팅되었다. 각 패키징당 벌레 침입도 평균 %는 Friedman ANOVA로 분석했다.

연구 결과, 벌레 침입에 매우 좋은 조건이었음에도 불구하고, 밀알로 채워진 상자 안으로 침입하는 벌레들의 수가 프로피온산 첨가 PCL과 제인 코팅의 경우에 대조군에 비해 매우 적은 것으로 나타났다.

활성 PCL로 코팅한 상자의 경우, 1일에서 15일 경과된 상자로 들어온 그라나리아 바구미(S. granarius) 성충은 각각 평균 8.2~13.1%(단일층), 0.7~11.3%(복합층)인 것으로 나타났다.

연구자들은 또한 고분자 조성이 방충제 방출에 영향을 주어 PCL 코팅과 제인 코팅 사이에 서로 다른 효과를 나타냄을 주목했다. 프로피온산-제인 코팅을 한 상자의 경우 1일~15일 경과 후 벌레 침입의 평균 %는 각각 8.0~18.0(단일층), 4.0~10.7(복합층)을 나타냈다.

다른 코팅재의 경우, 시간이 경과함에 따라 상자로 침투하는 벌레의 수가 증가한 반면, PCL 단일층 코팅 상자의 경우 1일에서 15일에 이르는 경과 기간 동안 벌레 침입의 평균 %가 별로 달라지지 않는 것으로 나타났다.

PCL 복합층의 경우, 제인 복합층과 PCL 단일층, 제인 단일층 패키징 시스템에 비해 더 나은 결과를 보여주었다. 이러한 사실은 특히 1일과 2일 경과된 상자에서 명백하게 알 수 있었다. 이는 PCL 복합층이 제인 코팅에 비해 프로피온산을 더 잘 보유하면서 천천히 내보낸다는 것을 의미한다고 연구자들은 말했다.

프로피온산은 곡식 자체에서 발산되기도 하고, 박테리아, 곰팡이, 균류에 대해 저해 효과를 나타내어 이미 식품보존제로 사용되고 있는 천연 화합물이므로 생분해성 패키징재 코팅에 프로피온산을 이용하는 기술은 베이커리나 시리얼 분야에서 대단한 관심사가 될 수 있다고 연구자들은 밝혔다.

조나리 기자/olivelina@paran.com