규칙적인 온도변화에서 표준온도 상당시간을 이용한 Sucrose 가수분해속도의 예측

Prediction of Sucrose Hydrolysis Rate using Equivalent Time at A Reference Temperature under Regular Temperature Fluctuations

표준온도 상당시간을 이용하여 규칙적인 온도변화 조건에서 식품의 품질변화를 간편하게 예측하는 근사식의 유효성을 밝히기 위하여, 비등온 가속조건 및 상온저장 조건에서 Sucrose 가수분해속도를 측정한 설험자료로 비교, 분석을 분석하였다. 정속가열 (定速加熱) 가속(加速)실험을 통해 구한 sucrose의 가수분해 반응은 1차 반응이고, 활성화에너지는 25.84kcal/mol이었으며, 반응속도상수는 pH가 감소함에 따라 직선적으로 증가하였다. 하루 동안의 온도변화를 sine wave 형태 온도변화로 가정하고 하루 동안에 일어난 품질변화를 표준온도 $T_{ref}$에서 몇일 동안에 일어난 변화에 상당하는가를 의미하는 표준온도 상당시간 $T_{eq.i}$를 이용하여 품질변화를 근사적으로 간단히 예측하는 방법을 제안하였다. Sucrose 액체 모델 시스템을 sine wave 형태의 규칙적인 온도변화 조건에서의 가속 가수분해실험 결과와 $T_{eq.i}$를 이용하여 품질변화를 computer simulation한 결과, 실험값과 예측값과의 상관계수는 0.99로서 잘 일치하였으므로 표준온도상당시간을 이용한 예측 모델의 유효함을 확인하였다. 뿐만 아니라 sucrose 모델 시스템을 실제 상온 저장한 실험결과와 계절적 온도변화를 computer simulation하여 예측한 값과는 상관계수가 0.92로서 잘 일치하였다.

A simple approximate model using equivalent time at a reference temperature ($t_{eq}$) was derived to predict quality changes caused by temperature fluctuations. The validity and effectiveness of this model have been assessed with experimental data of sucrose hydrolysis. Kinetic parameters of sucrose hydrolysis were estimated by one step method using equivalent time at a reference temperature with linearly increasing temperature profile. Sucrose hydrolysis was a first order reaction, and the activation energy was 25.84 kcal/mol. The extent of sucrose hydrolysis of liquid model system under accelerated test with sinusoidal temperature fluctuations were determined. The proposed model yielded accurate prediction with the correlation coefficient in the range of $0.92{\sim}0.99$.