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문제 정의
- 본 연구의 목적은 첫째, 배추를 중륵, 잎, 전체와 같이 부위별로 나누어 각각 다른 김치를 제조하여 김치의 품질특성 즉, 젖산균의 생육과 산생성, 관능성 및 휘발성냄새성분을 조사하고, 둘째, 동결건조가 부위별로 나누어 제조된 김치의 품질에 미치는 영향을 조사하는 것이다.
가설 설정
- 1)Means and standard deviations of 15 or more replications.
- 1)Salt content was different according to samples.
제안 방법
- 한편 동결건조된 김치는 복원하지 않고 그대로 시식하여도 우수한 기호성을 나타냈으므로 "건조 김치"라는 새로운 종류의 김치가공품의 개발도 시도하였다(3). Ko와 Kange 동결건조 시간이 동결건조김치의 품질에 미치는 영향(4), 동결건조에 의한 김치의 휘발성냄새성분의 변화(5), 열무김치의 동결건조에 관한 연구(6) 및 무 첨가김치의 품질특성과 동결건조에 의한 품질변화(7)를 수행하여 동결건조에 의한 김치의 저장성 개선에 관한 여러가지 자료를 제시하였다. 김치는 배추를 주재료로 하지만 첨가되는 부재료와 담그는 방법에 따라 매우 다양한 제품이 만들어지므로 김치의 종류는 매우 다양하다고 하겠다.
- 관능검사 방법은 reference(전체)를 검사원에게 미리 알려주고, 다시 시료 중에도 포함시키는 multiple comparisons test에 준하였으며(10), 예비실험을 통해 미리 훈련시킨 10명의 검사원을 대상으로 각각 5일간 5회에 걸쳐 전반적인 기호도, 맛, 냄새, 조직감, crispness 및 색상을 측정하였다.
- 김치를 250 mL 플라스틱 비이커(Nalgene, USA)에 30 g씩 넣은 후 동결건조기((주)일신랩, Model FD-5510) chamber에 넣고 응축기 온도 -65℃, 압력 5mmTorr의 조건하에서 24시간 동결건조하였다. 동결건조기 chamber 내부의 온도는 20±5℃이었다.
- 그러나 배추부위별로 만든 김치의 품질특성에 관한 연구는 아직 보고된 바가 없는 것 같다. 따라서 본 연구에서는 김치의 주재료인 배추를 中肋(잎줄기), 잎, 전체(중륵과 잎을 나누지 않은 것)로 나누고, 여기에 각각 부재료인 고춧가루, 마늘, 생강, 소금, 젓갈을 첨가하여 김치를 제조한 후 이를 동결건조하였다.
- , USA)으로 밀봉한 후, 35oC의 pair stirrer(Eyela, PS-100, Japan)에서 20분간 교반하였다. 발생한 headspace gas를 5 mL gas tight syringe(Hamilton Co., USA)로 1 mL 취하여 Gas chro-matograph로 분석하였다. 표준물질과 머무름시간을 비교하여 피크를 확인하고(정성분석), HP ChemStation(Revision A.
- 배추는 가을에 생산된 결구배추를 사용하였다. 배추를 잘 다듬은 후, 중륵, 잎, 전체(중륵과 잎을 나누지 않은 것)로 나눈 다음, 각각 4×4cm 크기로 썰어 배추무게와 1:2 비율의 20%(w/w) 소금물에 3시간 절였다. 이것을 수돗물로 3회 헹구고 10분간 탈수시킨 후 양념을 혼합하여 Table 1과 같은 조성으로 김치를 제조하였다.
- 젖산균수, pH 및 산도는 담근 직후의 김치(비숙성시료), 숙성후의 김치(숙성시료) 또는 동결건조/복원후 시료(복원시료)의 국물부분을 취하여 분석하였다. 젖산균수는 시료를 펩톤수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS 한천배지(DifS Lab.
- 취하여 분석하였다. 젖산균수는 시료를 펩톤수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 MRS 한천배지(DifS Lab., USA)에서 30℃, 48시간 배양한 후 colony수가 30-300개인 평판을 선택하여 산출하였고, pH는 pH meter(istek, Model 720P)로 측정하였다. 산도는 증류수 10g에 김치국물 5g을 넣고 0.
- 준비된 시료의 휘발성 냄새 성분은 HP 6890 Series gas chro-matograph(Hewlett Packard Co., USA)를 사용하여 다음과 같이 분석하였다. 100 mL의 삼각플라스크에 시료 25 g, 증류수 25 g,sodium sulfate, anhydrous 25 g 및 100 ppm의 1-pentanol(내부표준물질)을 넣고 rubber septum(24 mm, Sigma Chemical Co.
- , USA)로 1 mL 취하여 Gas chro-matograph로 분석하였다. 표준물질과 머무름시간을 비교하여 피크를 확인하고(정성분석), HP ChemStation(Revision A.05.01,1997)으로 계산된 표준시료와 실험시료의 해당 냄새성분의 피크면적을 비교하여 정량하였다.
- 표준시료는 50 mL의 증류수, 25 g의 sodium sulfate, anhy drous 및 1-pentanol, ethanol(이상 100 ppm 수용액), allyl mercaptan, methyl allyl sulfide, dimethyl disulfide, diallyl sulfide, methyl propyl disulfide, methyl trisulfide, diallyl disulfide(이상20 ppm 수용액)를 각각 첨가하여 만든 후, 시료와 동일한 조건으로 분석하였다. 표준시료로부터 발생한 headspace gas를 1 mL주입시켜 얻어진 피크의 면적과 시료의 해당 냄새성분의 피크 면적을 비교하여 계산하고, 여기에 표준시료 중의 1-pentanol의 면적과 시료 중의 1-pentan이의 면적비인 회수율의 역수를 곱하여 정량하였다.
- 분석하였다. 표준시료로부터 발생한 headspace gas를 1 mL주입시켜 얻어진 피크의 면적과 시료의 해당 냄새성분의 피크 면적을 비교하여 계산하고, 여기에 표준시료 중의 1-pentanol의 면적과 시료 중의 1-pentan이의 면적비인 회수율의 역수를 곱하여 정량하였다. 각 휘발성냄새성분의 함량계산식은 다음과 같다.
대상 데이터
- , USA), methyl trisulfide(>98%, Acros Organics, USA) 및 diallyl disulfide(>80%, Fluka Chemie,Switzerland)를 사용하였다. GC시료에 수분이 증발하는 것을 억제하기 위하여 sodium sulfate, anhydrous(특급, Yakuri Pure Chemicals, Japan)를 사용하였다.
- 배추, 고춧가루(김치용, 삼양농수산), 생강(가나유통), 마늘(가나유통), 설탕(제일제당), 소금(천일염, 영진그린식품), 멸치액젓(멸치원액 100%, 식염 23%, 대상식품)은 E-Mart 서울 창동지점에서 구입하였다. 휘발성 냄새성분 분석의 표준물질로는 1-pentanol(>99%, Aldrich Chemical Co.
- 배추는 가을에 생산된 결구배추를 사용하였다. 배추를 잘 다듬은 후, 중륵, 잎, 전체(중륵과 잎을 나누지 않은 것)로 나눈 다음, 각각 4×4cm 크기로 썰어 배추무게와 1:2 비율의 20%(w/w) 소금물에 3시간 절였다.
- 구입하였다. 휘발성 냄새성분 분석의 표준물질로는 1-pentanol(>99%, Aldrich Chemical Co., USA), ethanol(99.8%, Merck Co., Germany), allyl mercaptan(>80%, Aldrich Chemical Co., USA), methyl allyl sulfide(98%, Aldrich Chemical Co., USA), dimethyl disulfide(>98%, Fluka Chemie, Switzerland), diallyl sulfide(Sigma Chemical Co., USA), methyl propyl disulfide(90%, Aldrich Chemical Co., USA), methyl trisulfide(>98%, Acros Organics, USA) 및 diallyl disulfide(>80%, Fluka Chemie,Switzerland)를 사용하였다. GC시료에 수분이 증발하는 것을 억제하기 위하여 sodium sulfate, anhydrous(특급, Yakuri Pure Chemicals, Japan)를 사용하였다.
데이터처리
- 실험 반복횟수는 Table 하단에 명기하였다. 실험결과는 Window용 SigmaStat software(11)를 사용하여 F-test(ANOVA와 최소유의차검정)와 선형회귀분석(linear regression)으로 통계처리하였다.
성능/효과
- 1-Pentanole 본 실험에서 사용된 칼럼의 담체에 대한 반응성이 김치의 주요한 휘발성 냄새성분들과 유사하였으므로 표준물질과 시료중의 1-pentanol의 함량비를 내부표준물질의 보정계수로 사용할 수 있었다. 실험은 3회 반복 실시하고 매회 7회이상 주입하였으며 gas chromatograph의 분석조건은 Table 2와 같다.
- 박(13)은 김치의 염도를 1, 2, 3, 4, 5%로 하고 25oC, 48시간동안 숙성시키면서 젖산균에 의한 산생성과 pH의 변화를 조사한 결과, 염도가 높을수록 산도의 수치가 낮고 pH도 느리게 저하했으나 30시간 이후에는 1%보다 2%에서 산생성량이 높고 pH도 낮았다고 보고하였는데, 그 이유는 김치발효에 주로 관여하는 Leuconostoc mesenteroides 등의 젖산균들이 염농도 2% 부근에서 생육이 왕성하기 때문이라고 하였다. 20℃에서 3일간 숙성시킨 본 연구의 경우에는 염도 2.31%(whole) 또는 2.03%(중륵)에서는 젖산균의 생육이 활발하여 pH가 낮고 산도가 높았지만 2.68%(잎)에서는 생육이 억제되어 pH가 높고 산도가 낮았다
- Table 5는 동결건조된 시료의 관능적 특성을 보여주는 것으로, 전반적인 기호도, 맛 및 냄새는 표준시료(whole)와 중륵시료가 잎시료보다 유의적으로 우수하였으며(p<0.05), 조직감은 시료사이에 차이가 없었고, 파삭파삭함(crispness)은 잎시료가 유의적으로 우수하였으며(p<0.05), 색상은 잎시료의 수치가 다른 시료보다 유의적으로 낮았다 (p<0.05). 동결건조된 시료는 수분이 매우 낮으므로 동결건조전의 시료에 비하여 염미가 강하였는데, 특히 잎시료는 다른 시료에 비하여 산미가 낮기 때문에 염미가 더 강하게 느껴져서 전반적인 기호도와 맛의 수치가 낮았다고 생각된다.
- 동결건조된 시료는 수분이 매우 낮으므로 동결건조전의 시료에 비하여 염미가 강하였는데, 특히 잎시료는 다른 시료에 비하여 산미가 낮기 때문에 염미가 더 강하게 느껴져서 전반적인 기호도와 맛의 수치가 낮았다고 생각된다. 그러나 증륵부위보다 두께가 얇은 잎부위의 동결건조제품은 다른 시료보다 파삭파삭함(crispness)수치는 높게 나타났다.
- 동결건조/복원시료의 경우는 ethanol, allyl mercaptan, methylallyl sulfide, dimethyl disulfide 및 diallyl disulfide의 5개 성분이 검출되었는데 전체 또는 중륵시료가 잎시료보다 높았다. 숙성시료와 비교하면 휘발성냄새성분이 동결건조에 의하여 현저하게 감소되거나, diallyl sulfide, methyl propyl disulfide 및 methyl trisulsulfide의 경우는 완진히 제거되었다.
- 동결건조후 복원된 시료의 pH를 보면 중륵시료가 4.45로 가장 낮았고 잎시료가 4.94로 가장 높았으며 동결건조전의 시료(숙성시료)에 비하여 pH가 상승하였다. 산도는 0.
- Table 3은 배추의 전체(이하 whole이라 칭함), 중륵부위, 잎 부위로 만든 김치시료의 염도, pH, 산도 및 젖산균수를 보여주는 것이다. 먼저 염도를 보면 wholee 2.31%인데 비하여 중륵부위는 2.03%로 낮았고, 잎부위는 2.68%로 높았으며 이들 사이에는 유의적인 차이가 있었다(p<0.05).
- 함량을 보여주는 것이다. 비숙성시료에서는 ethanol,allyl mercaptan, methyl allyl sulfide, dimethyl disulfide, methyl propyl disulfide, diallyl disulfide의 6개 성분이 확인되었으며 김치제조의 시료로 사용한 부위 사이에 냄새성분에 있어서 큰 차이는 보이지 않았다.
- 숙성시료의 경우에는 ethanol, allyl mercaptan, methyl allyl sulfide, dimethyl disulfide, diallyl sulfide, methyl propyl disulfide, methyl trisulfide, diallyl disulfide의 8개 성분이 확인되었는데, dimethyl disulfide와 metyl trisulfide를 제외한 6개 성분은 전체 또는 중륵시료가 잎시료보다 높았다. 숙성시키지 않은 시료와 비교하면 diallyl sulfide와 methyl trisulfide가 새로이 생성되었다.
- 이상의 결과는 배추의 부위가 다르면 만들어진 김치시료의 pH와 산생성도 다르다는 것을 보여주는데, 여러가지 이유가 있겠지만 주요한 이유로는 염도의 차이를 생각할 수 있다. 즉 잎부위로 만든 김치의 염도가 whole 또는 중륵부위로 만든 김치보다 염도가 높아서 젖산균에 의한 생육과 산생성이 억제된 것으로 생각된다.
- 숙성시료와 비교하면 휘발성냄새성분이 동결건조에 의하여 현저하게 감소되거나, diallyl sulfide, methyl propyl disulfide 및 methyl trisulsulfide의 경우는 완진히 제거되었다. 이상의 결과로 보면 숙성시료 또는 동결건조/복원시료의 경우에는 whole시료와 중륵시료에서 ethanol 및 함유황화합물과 같은 휘발성 냄새성분 함량이 잎시료보다 대체적으로 높았는데, 그 이유는 잎시료보다 whole시료와 중륵시료에서 젖산균의 활동이 활발하여 휘발성냄새성분의 생성도 높았기 때문이라고 생각된다. 비숙성시료에 비하여 숙성시료에서 diallyl sulfide와 methyl trisulfide가 새로이 생성된 점은 Ko와 Lee(7)의 연구결과와 일치하는 것이다.
- 이상의 결과를 보면 동결건조여부에 관계없이 표준시료(whole)와 중륵시료의 전반적인 기호도, 맛 및 냄새가 잎시료보다 우수하였는데 그 이유는 표준시료와 증륵시료의 경우는 숙성이 적합하게 이루어졌으나 잎시료는 알맞은 숙성도에 이르지 못하였기 때문이라고 생각된다.
- 05). 조직감은 세 시료사이에 차이가 없었으며, 색상은 중륵시료의 수치가 가장 높았고 잎시료가 가장 낮았는데 세 시료사이에 유의적인 차이가 있었다(p<0.05). 잎시료는 표준시료 또는 중륵시료에 비하여 숙성도가 낮으므로 산미가 낮고 풋내도 강하여 전반적인 기호도, 맛 및 냄새의 기호도가 낮았던 것으로 생각된다.
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