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문제 정의
- 본 연구는 김치의 저장기간 동안 유기산 함량을 측정한 것으로 김치 제조 시 첨가되는 부재료 중 하나인 당류 중 자일로스와 자일리톨을 첨가한 김치의 미생물 이용 정도와 이들 당류의 첨가가 김치 발효 시 pH와 산도 등의 화학적 특성과 유기산의 함량 등에미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
- 절임수로 10%의 소금물에 15시간 절인 다음 흐르는 물로 2희 세척 후 1 시간 탈수시켰다. 김치 제조 시 부재료는 절임 배추 1,000 g당 파, 고춧가루, 마늘을 각각 50, 30, 25 g씩 각각 첨가하여 혼합화였다. 이때 김치 시료는 우선 당류를 첨가하지 않은 대조구와 자일로스, 자일리톨, 설탕을 각각 절임 배추의 1%씩 첨가하여 김치를 제조하였다.
- 김치에서 분리하여 보관된 젖산균 중 6 종을 분양받아 이 균주들의 당 이용 정도를 조사하였다(Table 2). 젖산균 6 종 중 모든 종류의 균이 단당류인 포도당과 과당을 이용하였다.
- 김치의 단맛을 내기 위해 첨가하는 설탕을 대신하여 자일로스와 자일리톨을 첨가하여 김치를 제조한 후 KTC에서 저장하면서 pH와 총산도를 측정하였다(Fig. 1). pH의 경우 초기 5.
- 시킨 것을 접종 원액으로 사용하였다. 우선 당이 제거된 MRS 액체배지에 자일로스와 자일리톨을 각각 1과 10%씩 첨가하여 배지를 제조하였으며, 다음으로 당을 제거하지 않은 MRS 액체배지에 자일로스와 자일리톨을 각각 1과 10%씩 첨가하여 배지를 제조한 후활성화시킨 균을 0.1%씩 접종하여 배양시킨 후 ImL 취하여 0.85% 멸균식염수에 단계적으로 회석한 후 1 mL씩 pouring culture method로 접종하였다. MRS agar 배지를 사용하여 32℃에서 48시간 평판 배양한 후 균수를 측정하였다(12).
- 김치 제조 시 부재료는 절임 배추 1,000 g당 파, 고춧가루, 마늘을 각각 50, 30, 25 g씩 각각 첨가하여 혼합화였다. 이때 김치 시료는 우선 당류를 첨가하지 않은 대조구와 자일로스, 자일리톨, 설탕을 각각 절임 배추의 1%씩 첨가하여 김치를 제조하였다.
- 5%가 되도록 배지를 제조하였다(12). 이렇게 제조된 MRS 액체배지에 활성화시킨 균을 0.1% 씩 접종한 후 37%에서 4일간 배양하면서 색의 변화와 pH를 측정하여 균주의 당 이용도를 비교 조사하였다.
- 자일로스와 자일리톨을 첨가하여 제조한 김치 발효 시 pH, 적정산도 등의 이화학적 특성과 젖산 및 유기산의 함량을 측정하였으며, 김치에서 분리된 미생물 의당 이용도와 자일로스와 자일리톨를 첨가한 배지에서의 젖산균수를 측정하였다. 김치 미생물의 당 이용도를 보면 김치에서 분리한 젖산균 6종류 중 자일로스의 경우는 5균주가, 자일리톨의 경우에는 6균주 모두를 이용하지 못하는 것으로 볼 때 발효성 당이 아닌 자일로스와 당알코올인 자일리톨의 첨가가 김치의 숙성을 억제시켜 저장성을 향상시킬 수 있었다.
- 자일로스와 자일리톨을 첨가하지 않은 대조구와 자일로스와 자일리톨을 각각 0.5, 5%씩을 배지에 첨가한 구의 젖산균수를 비교하였다(Table 3). Lactobacillus plantamm의 젖산균수를 측정한 결과 대조구와 자일로스와 자일리톨 첨가구 사이에 큰 차이는 없었으며 Leuconostoc mesentemides 균수의 측정 결과 대조구에 비하여 자일리톨 첨가구가 약간 적게 나타난 것을 알 수 있다.
- 제조한 김치 시료의 약 50g을 믹서기(한일믹서기, FM-707T)로 2분간 분쇄하고 여과지(Whatman No. 1, England)로 여과한 후 그 여과액으로 pH와 적정 산도를 구하였다(13). pH는 여과액 20mL를 취하여 pH meter(Orion Model 720A, USA)로 직접 측정하였다.
- 사용하였다. 포도당, 과당, 갈락토오스, 설탕 , 솔비톨과 자일로스, 자일리톨을 20%로 제조하여 멸균된 용기에 0.45㎛의 filter(MilUpore, USA)로 여과한 후 당이 제거된 MRS 액체배지에 당의 최종농도가 0.5%가 되도록 배지를 제조하였다(12). 이렇게 제조된 MRS 액체배지에 활성화시킨 균을 0.
대상 데이터
- 김치의 주요 젖산균인 Lactobacillus plantarum, Leuconostoc mesenteroides, Streptococcus faecalis를 선정하여 김치에서 분리하여 보관된 Lactobacillus plantarum(KFRI 814, KFRI815), Leuconostoc mesentemides(KFRl 819, KFRI820) 및 Streptococcus faecalis(KFRl 822, KFRI 826를 한국식품개발연구원 생물공학 연구본부에서 분양 받아 MRS 액체배지(Difco Lab, USA) 5mL에서 24시간 동안 배양시킨 후 다시 20mL MRS 액체배지에서 재활성화 시킨 것을 접종 원액으로 사용하였다. 포도당, 과당, 갈락토오스, 설탕 , 솔비톨과 자일로스, 자일리톨을 20%로 제조하여 멸균된 용기에 0.
- 본 실험에 사용한 재료로 배추, 청파, 마늘, 고춧가루 등은 농협에서 구입하여 당일 사용하였다. 소금은 천일염을, 설탕은 제일제당의 가는 정백당을, 자일로스와 자일리톨은 (주)보락에서 제공받아 사용하였다.
- 소금은 천일염을, 설탕은 제일제당의 가는 정백당을, 자일로스와 자일리톨은 (주)보락에서 제공받아 사용하였다.
- 2). 젖산균 6 종 중 모든 종류의 균이 단당류인 포도당과 과당을 이용하였다. Leuconostoc mesentemides KFRI 820의 경우는 갈락토오스를 이용하지 못하였고, Leuconostoc mesentemides KFRI 820과 Streptococcus faecalis KFRI 822는 설탕을 이용하지 못하였다.
성능/효과
- 5, 5%씩을 배지에 첨가한 구의 젖산균수를 비교하였다(Table 3). Lactobacillus plantamm의 젖산균수를 측정한 결과 대조구와 자일로스와 자일리톨 첨가구 사이에 큰 차이는 없었으며 Leuconostoc mesentemides 균수의 측정 결과 대조구에 비하여 자일리톨 첨가구가 약간 적게 나타난 것을 알 수 있다. 이에 비해 자일로스 첨가구는 대조구와 거의 비슷하게 나타났으며 Streptococcus faecalis의 경우도 대조구와 큰 차이는 없었다.
- 젖산균수를 측정하였다. 김치 미생물의 당 이용도를 보면 김치에서 분리한 젖산균 6종류 중 자일로스의 경우는 5균주가, 자일리톨의 경우에는 6균주 모두를 이용하지 못하는 것으로 볼 때 발효성 당이 아닌 자일로스와 당알코올인 자일리톨의 첨가가 김치의 숙성을 억제시켜 저장성을 향상시킬 수 있었다. 자일로스와 자일리톨을 첨가하여 제조한 김치의 pH는 시료 간의 큰 차이는 없었으나, 자일리톨 첨가구의 경우가 다른 시료보다 높게 나타났으며, 적정산도의 경우는 자일로스와 자일리톨 첨가구의 경우가 다른 실험 구보다 낮게 나타난 것으로 보아 산 생성속도를 억제시켜 가식 기간을 연장시킬 수 있었다.
- 이는 솔비톨을 첨가하여 총 산도를 기준으로 한 가식기간을 대조구의 약 2배 정도를 연장시킨 구 등(14)의 결과와 같은 결과를 보여 주어 발효성 당인 설탕이 김치의 산 생성 속도를 증가시킨다는 것을 알 수 있었다. 따라서 김치 제조 시 발효성당인 설탕 대신에 자일로스나 당알코올인 자일리톨을 첨가하면 산의 생성속도를 억제시켜 가식기간을 연장시킬 수 있음을 알 수 있었다.
- 일반적으로 젖산균은 김치 발효에 가장 큰 영향을 미치는 균으로 초기에 급격히 증가하다가 산도의 증가에 의해 서서히 감소하는 경향이 있다. 위의 결과로 볼 때 김치에서 분리한 젖산균 중 일부는 자일로스와 자일리톨을 이용하고 일부는 이용하지 못하지만 자일로스와 자일리톨의 첨가가 젖산균 성장에는 큰 영향을 주지는 못하는 것으로 보인다. 이는 김치에서 분리한 젖산균이 자라기 위해서는 김치 재료에 들어 있는 영양만으로도 발효가 충분하므로 당류 첨가가 젖산균의 성장에 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었으며 김치에서 분리한 젖산균 중 일부는 자일로스와 자일리톨을 이용하고 일부는 이용하지 못하나 김치에 있는 다른 당을 이용하여 성장하므로 자일로스와 자일리톨의 첨가여부에는 큰 영향을 받지 못한 것으로 여겨진다.
- 자일로스와 자일리톨을 첨가하여 제조한 김치의 pH는 시료 간의 큰 차이는 없었으나, 자일리톨 첨가구의 경우가 다른 시료보다 높게 나타났으며, 적정산도의 경우는 자일로스와 자일리톨 첨가구의 경우가 다른 실험 구보다 낮게 나타난 것으로 보아 산 생성속도를 억제시켜 가식 기간을 연장시킬 수 있었다. 유기산의 측정 결과를 보면 자일로스와 자일리톨을 첨가한 실험구의 경우 설탕을 첨가한 실험구보다 젖산과 다른 유기산의 생성이 느리게 나타나는 것을 볼 수 있었으며, 당류를 첨가하지 않은 대조구와는 거의 비슷하거나 다소 생성이 저해되었다. 따라서 김치 제조 시 자일로스와 자일리톨을 첨가하면 발효 미생물 등의 성장을 억제하여 김치의 저장기간 동안 숙성을 억제함으로써 유통기간을 연장시켜 김치의 가식기간을 연장시킬 수 있다.
- 유산균을 제외한 다른 유기산의 함량을 측정한 결과를 보면 당류를 첨가하지 않은 대조구와 자일리톨첨가 구가 비슷한 유기산의 함량을 나타내었다. 자일로스 첨가구의 경우 초산(Fig.
- 이용하지 못하였다. 이를 구 등(14)의 결과와 비교하면 Lactobacillus plantarum은 갈락토오스를 이용하지 못하였으나 본 실험에서는 이용하였으며 설탕과 솔비톨의 결과를 보면 Streptococcus faecalis종의 결과에서 다소 차이를 볼 수 있었다. 또한 Lactobacillus plantarum^ Leuconostoc mesentenoides종이 갈락토오스와 솔비톨을 이용할 수 있다고 보고된 Bergey's manual(15)의 내용과 다른 결과를 나타냈다.
- Lactobacillus plantamm의 젖산균수를 측정한 결과 대조구와 자일로스와 자일리톨 첨가구 사이에 큰 차이는 없었으며 Leuconostoc mesentemides 균수의 측정 결과 대조구에 비하여 자일리톨 첨가구가 약간 적게 나타난 것을 알 수 있다. 이에 비해 자일로스 첨가구는 대조구와 거의 비슷하게 나타났으며 Streptococcus faecalis의 경우도 대조구와 큰 차이는 없었다. 이는 정 등(10)의 젖산균 이자라기 위해서는 김치 재료에 들어있는 영양만으로도 발효가 충분하므로 당류 첨가가 유산균의 성장에 영향을 미치지 않았다고 보고한 것과 동일한 결과를 나타냈었다.
- 자일로스와 자일리톨을 첨가한 실험구의 경우 설탕을 첨가한 실험구 보다는 젖산생성량이 적었다. 자일로스 첨가구는 대조구와 거의 비슷한 젖산이 생성되었으며, 자일리톨 첨가구의 경우는 대조 구보다 적은 젖산이 생성되었다. 젖산의 증가 속도를 보면 발효 초기부터 점진적으로 증가하다 발효 3~9 일 사이에 급속한 성장을 보여 주는데, 이는 pH의 변화와 관련하여 볼 때 3일 이후부터 시작하여 9일 까지 젖산의 높은 축적으로 pH가 급격히 감소하는 현상과 일치함을 알 수 있다.
- 자일로스 첨가구의 경우 초산(Fig. 3)은 설탕과 거의 유사하게 생성되었고, 숙신산(Fig. 5), 푸마르산(Fig. 7)은 설탕 첨가구보다 다소 많이 생성되었으며 다른 구연산 (Fig. 4), 사과산(Fig. 6)은 설탕 첨가구보다 각각의 함량이 적게 생성되었다.
- 김치 미생물의 당 이용도를 보면 김치에서 분리한 젖산균 6종류 중 자일로스의 경우는 5균주가, 자일리톨의 경우에는 6균주 모두를 이용하지 못하는 것으로 볼 때 발효성 당이 아닌 자일로스와 당알코올인 자일리톨의 첨가가 김치의 숙성을 억제시켜 저장성을 향상시킬 수 있었다. 자일로스와 자일리톨을 첨가하여 제조한 김치의 pH는 시료 간의 큰 차이는 없었으나, 자일리톨 첨가구의 경우가 다른 시료보다 높게 나타났으며, 적정산도의 경우는 자일로스와 자일리톨 첨가구의 경우가 다른 실험 구보다 낮게 나타난 것으로 보아 산 생성속도를 억제시켜 가식 기간을 연장시킬 수 있었다. 유기산의 측정 결과를 보면 자일로스와 자일리톨을 첨가한 실험구의 경우 설탕을 첨가한 실험구보다 젖산과 다른 유기산의 생성이 느리게 나타나는 것을 볼 수 있었으며, 당류를 첨가하지 않은 대조구와는 거의 비슷하거나 다소 생성이 저해되었다.
- 자일로스의 경우를 보면 Leuconostoc mesentemides KFRI 820을 제외한 모든 균이 자일로스를 이용하지 못하였고, 자일리톨의 경우는 젖산균 6종 모두가 자일리톨을 이용하지 못하였다. 이를 구 등(14)의 결과와 비교하면 Lactobacillus plantarum은 갈락토오스를 이용하지 못하였으나 본 실험에서는 이용하였으며 설탕과 솔비톨의 결과를 보면 Streptococcus faecalis종의 결과에서 다소 차이를 볼 수 있었다.
- 자일로스 첨가구는 대조구와 거의 비슷한 젖산이 생성되었으며, 자일리톨 첨가구의 경우는 대조 구보다 적은 젖산이 생성되었다. 젖산의 증가 속도를 보면 발효 초기부터 점진적으로 증가하다 발효 3~9 일 사이에 급속한 성장을 보여 주는데, 이는 pH의 변화와 관련하여 볼 때 3일 이후부터 시작하여 9일 까지 젖산의 높은 축적으로 pH가 급격히 감소하는 현상과 일치함을 알 수 있다.
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