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문제 정의
- 즉 고춧가루의 매운맛 성분인 capsaicinoids 함량과 고추 색도의 기준이 되는 ASTA 값이 최종 제품인 김치의 매운맛과 붉은색 강도에 영향을 주고 있으나, 고춧가루의 매운맛과 색도가 높은 상관성 으로 김 치 에 영향을 주는 것이 아니라 발효 단계별, 고춧가루 이외의 김치 부재료 따라 차이가 있었다. 그러므로 상품 김치의 품질 균일화를 위하여 고춧가루의 품질 균일화 및 이들을 이용하여 담근 김치와 부재료의 영향에 관한. 연구 등이 지속되어야 한다.
- 따라서 본 연구는 상품김치의 중요한 부재료의 위치를 차지하고 있는 고춧가루를 대상으로 반응표면 분석법을 이용하여 매운갓 및 색도가 차이가 있는 고춧가루 제조 및 김치 제조 후 발효 단계별로 pH, 산도, 젖산균 수, 매운맛, 색도 등에 미 치 -己 영향을 조사하여 , 상품김 치 의 품질 지 표의 하나인 색도 및 매운맛 등의 표준지침을 확립하기 위한 기초 자료로 사용하고자 하였다.
- 매운맛과 붉은색 정도가 다른 재조합한 고춧가루가 김 치 발효 중 이화학적 특성 및 매운맛과 색도에 미치는 영향을 조사하였다. 즉 중심합성 계획에 의해 재조합된 고춧가루를일정량 첨가하여 김치를 제조한 후 제조 직후 적당히 발효된 단계와 과숙된 단계로 나누어, pH, 적정산도, 염도, 젖산균수, capsaicinoids, ASTA 값 및 관능검사를 실시하였다.
가설 설정
- 재조합 고춧가루로 제조한 김치의 발효 단계별 매운맛 성 분인 capsaicinoids 함량 및 색도 지수인 ASTA 값을 측정하였다(Table 5). 김치의 capsaicinoids 함량의 경우 전반적으 로 고춧가루의 capsaicinoids 함량이 높으면 김치의 capsaicinoid 함량도 높고, 김치의 붉은색 강도는 전반적으로 고춧 가루의 ASTA 값이 높으면 김치의 붉은색 강도도 높다고 평 가하였다. 또한 전반적으로 capsaicinoids 함량이 높을수록 매운맛이 지 속되는 정도를 측정 하는 시 간(persistence) 항목 에 높은 점수가 나타났으며, 김치의 붉은색 정도를 측정한 항목도 ASTA 값이 높은 시 료가 높은 붉은색 강도를 나타났 다, Fig.
제안 방법
- 개별 포장된 김치 시료(500 g)을 동결건조 후 분쇄하여 30 mesh 체로 거른 건조 김치 시료 0.1 g을 정확히 달아 100 mL volumetric flask에 넣고 actone으로 표선까지 채우고 1 분간 진탕한 뒤 암소에 16시간 방치한 다음 460 nm에서 흡광도를 측정하였다(20).
- 참여한 요원은 12명이 었다. 고춧가루의 매운맛은 김 치에 들어가는 고춧가루 함량인 2.3%를 취 하여 Gillette 등(22) 의 방법과 동일하게 추출한 후 4℃ 냉장고에 보관하면서 관능 평가를 실시하였고, 고춧가루의 색도는 매운맛과 동일하게 제조하여 붉은색 정도를 표시하게 하였다. 한편 김치의 매운맛과 색도는 훈련된 관능검사 요원으로 하여금 냄새가 배지 않은 유리그릇에 배추 중록 부분의 김치를 2~3조각과 뚜껑을 덮은 후 증류수와 함께 시료를 제공하였다.
- 그러므로 본 연구에서는 Ku 등(14)과 Park 등(17)의 결과를 기준으로 매운맛(X】)과 색도(X2)를 독립변수로 두고 중심합성계획(central composite design)에 의하여 실험을 계획하였다(Table 1). 단일 품종(거성, 동방, 다복과 시 판되고 있는 고춧가루를 혼합하면서 capsacinoid 함량과 ASTA 값을 조사하여 Table 1과 같이 조절하였다.
- 김 치의 븕은색 및 매운맛에 영향을 주는 가장 큰 부재료인고줏가루를 인위적으로 조절하기 위하여 수집된 고줏가루의일반성 분, capsaicinoids, ASTA 값의 측정 치 를 반응표면 분석법을 사용하여 고춧가루의 매운맛 성분인 capsacinoids 성분과 붉은 석을 나타내는 ASTA 값을 Table 1과 같이 인위적으로 고춧가루를 제조한 후 훈련된 관능검사 요원을 통해 평가하였다.
- 김치 100 g을 취하여 믹서기(동양매직 )로 2분간 분쇄하고 2겹의 거어즈를 사용해서 여과한 후 그 여과액을 취하여 pH 와 산도를 측정하였다(18). pH는 여과액 20 mL를 취하여 pH meter(Coming 340, USA)로 직접 측정 하였고, 산도는 김 치액 10 mL를 0.
- 김치 액을 1 mL 채취하여 0.85% 멸균 식 염수에 단계적으로 희석한 후 1 mL씩 pouring culture 방법으로 MRS agar 배지(Difco Lab)에 접종하여 37℃에서 48~72시간 평판 배양한 후 균수를 측정하였다(21).
- 김치의 중요한 부재료인 고춧가루를 반응표면분석법을 이용하여 매운맛 및 색도가 차이가 있는 고춧가루 제조 및 이를 첨가한 김치 제조 후 발효단계별 pH, 산도, 젖산균 수, 매운맛, 색도 등에 미치는 영향을 조사하였다. 재조합한 고춧가루의 매운맛 성 분인 capsaicinoids 함량(X。과 ASTA 값(X2) 을 독립 변수로 하여 관능검사 결과를 반응표면 분석법에 의해 회귀분석하여 도시한 결과 I* 값이 전체적인 매운맛 강도는 0.
- 1). 단일 품종(거성, 동방, 다복과 시 판되고 있는 고춧가루를 혼합하면서 capsacinoid 함량과 ASTA 값을 조사하여 Table 1과 같이 조절하였다. 즉 매운맛은 capsaicinoid 함량을 기준으로 87.
- intensity)와 매운맛이 지속되는 시 간(persistence)이 높다고 평가하였다. 또 고춧가루의 붉은색 강도는 ASTA 값이 높은 시료의 붉은색 강도를 높은 점 수로 평 가하였다. Fig.
- 각각의 관능검 사 항목과의 관계를 도시한 결과를 보면 전체적인 매운맛 강도(YI, overall pungency intensity)는 capsaicinoids 함량이 증가됨 에 따라 매운맛의 강도가 높다고 평가하였고, 붉은색을 나타내는 ASTA 값은 비교적 큰 영향을 받지 않았다. 반면에 매운맛이 지속되는시간(YU, persistence)은 ASTA 값이 낮으면서 capsaicinoids 함량이 낮은 시료보다 점 차로 ASTA 값이 증가하면서 capsacinoids 함량이 증가하면 매운맛을 지 속하는 시 간(YII) 에 약간 더 높은 점 수로 평가하였다. 예를 들면 YⅡ의 contour 그림 에서 비교적 매운맛을 지속하는 시간이 길었던 관능검사 점수 9.
- 5%가 되도록 하였다. 부재료는 절임 배추 100 g당 파 3.1 g, 마늘 L5 g, 생강 0.4 g을 첨가하였고, 재조합된 고춧가루 2.3%를 첨가하고, 500 g씩 비닐팩에 개별 포장한 후, 10℃에서 발효시키면서 단계별로 pH, 적정산도, 젖산균수, capsaicinoids, ASTA 값 및 관능검사를 실시하였다.
- 사용하였다. 수집 된 고춧가루의 일반성분, capsaicinoids, ASTA(American Spice Trading Association) 값을 측정 한 후, 반응표면 분석 법 (response surface methodology, RSM) (15, 16)을 사용하여 Table 1과 같이 재조합한 다음, 고춧가루의 매운맛과 색도가 김치에 미치는 영향을 조사하였다.
- 수집한 김치 제조용 고춧가루중 고추의 붉은색 정도를 나타내는 ASTA 값과 capsaicinoids 함량에 차이가 있는 국내산 고춧가루 3품종(거성, 동방, 다복)(17)과 시판되고 있는 고춧가루 3종을 구입하여 일반성분 및 capsaicinoids 함량 및 ASTA 값을 조사하였다(Table 2).
- 한편 김치의 매운맛과 색도는 훈련된 관능검사 요원으로 하여금 냄새가 배지 않은 유리그릇에 배추 중록 부분의 김치를 2~3조각과 뚜껑을 덮은 후 증류수와 함께 시료를 제공하였다. 시료에 의한 피로와 오차를 없애기 위해 불완전 블록법(incomplete block design)(15)을 이용해서 한사람이 한번 시험에서 3가지 시료를 평가하게 하였고, 시료 총 9개가 각각 3번씩 반복이 되도록 실험 계획을 하여 실시하였다. 평가방법은 15점 line cale법 (23)으로 매운맛이 지속되는 시간(persistence), 전체적 인 매운맛 강도(overall pungency intensity) 및 붉은색 강도(degree of red color)를 평가하였다.
- 배추가 절임수에 잠기도록 하였다. 이때 절임수는 배추 1 kg당 0.25 kg의 천일염과 물 1.25 kg을 혼합하여 제조하였고, 절임조건은 상온에서 5~6시간 절이고, 물로 2회 세척한 후 1시간 탈수시켜 최종 농도가 약 2.5%가 되도록 하였다. 부재료는 절임 배추 100 g당 파 3.
- 재조합 고춧가루로 제조한 김치의 발효 단계별 매운맛 성 분인 capsaicinoids 함량 및 색도 지수인 ASTA 값을 측정하였다(Table 5). 김치의 capsaicinoids 함량의 경우 전반적으 로 고춧가루의 capsaicinoids 함량이 높으면 김치의 capsaicinoid 함량도 높고, 김치의 붉은색 강도는 전반적으로 고춧 가루의 ASTA 값이 높으면 김치의 붉은색 강도도 높다고 평 가하였다.
- 단일 품종(거성, 동방, 다복과 시 판되고 있는 고춧가루를 혼합하면서 capsacinoid 함량과 ASTA 값을 조사하여 Table 1과 같이 조절하였다. 즉 매운맛은 capsaicinoid 함량을 기준으로 87.1 mg%(매 운맛), 56.3 mg %(보통맛), 21.3 mg%(순한맛)으로 두었고, 색도는 단일 품종의 고춧가루와 시판되고 있는 국내산 고춧가루의 ASTA 값을 기준으로 하여 3단계로 나누어 제조하였다.
- 즉 중심합성 계획에 의해 재조합된 고춧가루를일정량 첨가하여 김치를 제조한 후 제조 직후 적당히 발효된 단계와 과숙된 단계로 나누어, pH, 적정산도, 염도, 젖산균수, capsaicinoids, ASTA 값 및 관능검사를 실시하였다.
- 시료에 의한 피로와 오차를 없애기 위해 불완전 블록법(incomplete block design)(15)을 이용해서 한사람이 한번 시험에서 3가지 시료를 평가하게 하였고, 시료 총 9개가 각각 3번씩 반복이 되도록 실험 계획을 하여 실시하였다. 평가방법은 15점 line cale법 (23)으로 매운맛이 지속되는 시간(persistence), 전체적 인 매운맛 강도(overall pungency intensity) 및 붉은색 강도(degree of red color)를 평가하였다.
- 한편 고춧가루의 매운맛 성분인 capsaicinoid계 화합물중 capsaicin과 dihydrocapsaicin을 분석하였다. Todd 등(25)에의 하면 고춧가루 매 운맛 성 분중 capsaicin을 100으로 볼 때, dihydrocapsaicin 63, nordihydrocapsaicin 11, homocapsaicin 5, homodihydrocapsaicin 3으로 보고된 결과와 Suzuki 와 Iwai(26)의 고추중 천연 capsaicinoid계 함유량과 매운맛 강도 조사에 의 하면, capsaicin 함량은 고추에 약 46~77%, 평 균 70%이 고, dihydrocapsaicin 함량은 21 —40%, nordihy--ASTA value drocapasicin 2 ~12%, homocapsaicin 1 ~2%, norcapsaicin 0.
- 3%를 취 하여 Gillette 등(22) 의 방법과 동일하게 추출한 후 4℃ 냉장고에 보관하면서 관능 평가를 실시하였고, 고춧가루의 색도는 매운맛과 동일하게 제조하여 붉은색 정도를 표시하게 하였다. 한편 김치의 매운맛과 색도는 훈련된 관능검사 요원으로 하여금 냄새가 배지 않은 유리그릇에 배추 중록 부분의 김치를 2~3조각과 뚜껑을 덮은 후 증류수와 함께 시료를 제공하였다. 시료에 의한 피로와 오차를 없애기 위해 불완전 블록법(incomplete block design)(15)을 이용해서 한사람이 한번 시험에서 3가지 시료를 평가하게 하였고, 시료 총 9개가 각각 3번씩 반복이 되도록 실험 계획을 하여 실시하였다.
대상 데이터
- 고춧가루와 김치의 색도 및 매운맛의 관능적 품질 평가를 위하여 패널 모집, 선발, 훈련과정을 거쳐 최종적으로 본 검사에 참여한 요원은 12명이 었다. 고춧가루의 매운맛은 김 치에 들어가는 고춧가루 함량인 2.
- 품종을 칼고 있는 3종(거성, 다복, 동방의 고춧가루와 가락시장에서 판매되고 있는 고춧가루 3종을 각각 50 kg씩 수집하였고, 김 치 재료는 포기 중량이 약 3 kg인 고랭지 배추, 생강(서산:“ 마늘 파 및 소금(천일염 )을 가락시 장에서 구입하여 사용하였다. 수집 된 고춧가루의 일반성분, capsaicinoids, ASTA(American Spice Trading Association) 값을 측정 한 후, 반응표면 분석 법 (response surface methodology, RSM) (15, 16)을 사용하여 Table 1과 같이 재조합한 다음, 고춧가루의 매운맛과 색도가 김치에 미치는 영향을 조사하였다.
데이터처리
- 중심합성계획에 의한 실험 결과는 SAS(24) program을 이용하여 분산분석과 ANOVA test를 실시하였고, 김치의 품질 특성 인 pH, 총산도, 매운맛, 색도 등을 회귀분석하여 model식을 유도하고, 고춧가루의 매운맛과 붉은색 정도를 나타내는 ASTA 값이 최종 제품인 김치에 미치는 영향을 조사하였다.
이론/모형
- 산도를 측정하였다(18). pH는 여과액 20 mL를 취하여 pH meter(Coming 340, USA)로 직접 측정 하였고, 산도는 김 치액 10 mL를 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.3이 될 때까지 적 정하여 소비 된 NaOH 용액의 소비 량을 구한 후 젖산(%, w/w) 으로 환산하여 표시하였으며, 김치의 염농도는 Mohr(18)의 방법을 사용하여 측정하였다.
- 고춧가루의 일반성분은 분쇄하여 30 mesh 체로 통과시킨 분말을 AOAC방법 (18)에 의하여 분석하였다. 수분은 105℃ 에서 항량이 되도록 건조하여 정량하였으며, 조단백질은 micro-Kjeldahl법 에 의하여 조지 방은 soxhlet 추출법, 조회분은 550℃에서 회화시켜 정량하였다.
- AOAC방법 (18)에 의하여 분석하였다. 수분은 105℃ 에서 항량이 되도록 건조하여 정량하였으며, 조단백질은 micro-Kjeldahl법 에 의하여 조지 방은 soxhlet 추출법, 조회분은 550℃에서 회화시켜 정량하였다.
성능/효과
- 935의 높은 수치 를 나타났다. 각각의 관능검 사 항목과의 관계를 도시한 결과를 보면 전체적인 매운맛 강도(YI, overall pungency intensity)는 capsaicinoids 함량이 증가됨 에 따라 매운맛의 강도가 높다고 평가하였고, 붉은색을 나타내는 ASTA 값은 비교적 큰 영향을 받지 않았다. 반면에 매운맛이 지속되는시간(YU, persistence)은 ASTA 값이 낮으면서 capsaicinoids 함량이 낮은 시료보다 점 차로 ASTA 값이 증가하면서 capsacinoids 함량이 증가하면 매운맛을 지 속하는 시 간(YII) 에 약간 더 높은 점 수로 평가하였다.
- 매운맛 성 분인 capsaicinoids 함량(X。과 ASTA 값(X2) 을 독립 변수로 하여 관능검사 결과를 반응표면 분석법에 의해 회귀분석하여 도시한 결과 I* 값이 전체적인 매운맛 강도는 0.935, 매운맛이 지속되는 시간은 0.935, 붉은색 강도는 0.821 였다. 한편 재조합된 고춧가루를 일정 량 첨가하여 제조된 김치는 제조 직후, pH는 고춧가루에 상관없이 5.
- 이는 비교적 낮은 ASTA 값의 김 치 시 료는 국내산 고춧가루의 붉은 색 강도가 반드시 고추의 매운맛 성 분인 capsaicinoid 함량이 높은 것은 아니 라고 보고한 Park 등(17), Shin과 Lee(28) 및 Ku 등(10) 의 결과와 동일하였다. 그러나 김치시료의 ASTA 값과 capsaicinoids 함량이 높을 경우 상승효과를 보여 고춧가루의 붉은색이 높을수록김치의 붉은색 정도도 높게 평가하였다.
- 5%로 보그되어 capsaicin과 dihydrocapsaicin 함량에 따라 고춧가루 미운맛에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다. 또 고춧가루의 capsaicin을 분석한 결과에 의하면 시판되고 있는 Market 1이 59.84 mg%으로 가장 높았고, 단일 품종인 거 성이 7.28 mg%로 가장 낮았다. Dihydrocapsaicine Market 1 이 46.
- 48X IO®의 범위를 나타냈다. 또 과숙된 단계의 김치 pH는 3.79-3.98, 산도 0.87-1.14%, 염농도 2.24-2.48 %, 젖산균수는 2.81xl08~8.08X108이어서 고춧가루의 매운맛 및 색도에 큰 영향을 끼치지 않고, 일반적인 김치 발효 중의 숙성 단계 양상을 보였다.
- 그러나 김 치 발효 단계별로 capsaicinoids 함량은 발효가 진행 됨 에 따라 감소하는 반면, ASTA 값은 고춧가루의 ASTA 값과 큰 상관성이 없었다. 또 김치의 capsaicinoids 함량과 ASTA 값을 독립 변수로 하여 각각의 관능검사 항목과 회 귀 분석한 결과 상관성을 나타내는 r2값이 김치의 전체적인 매운맛 강도는 0.515, 매운맛을 지속하는 시간은 0.675, 붉은색 강도는 0.784였다.
- 김치의 capsaicinoids 함량의 경우 전반적으 로 고춧가루의 capsaicinoids 함량이 높으면 김치의 capsaicinoid 함량도 높고, 김치의 붉은색 강도는 전반적으로 고춧 가루의 ASTA 값이 높으면 김치의 붉은색 강도도 높다고 평 가하였다. 또한 전반적으로 capsaicinoids 함량이 높을수록 매운맛이 지 속되는 정도를 측정 하는 시 간(persistence) 항목 에 높은 점수가 나타났으며, 김치의 붉은색 정도를 측정한 항목도 ASTA 값이 높은 시 료가 높은 붉은색 강도를 나타났 다, Fig. 2는 고춧가루 자체와 이를 이용하여 담근 김치의 발 효 단계별 capsaicinoids 함량 및 ASTA 값의 상관관계를 도 시 한 결과이다. Capsaicinoids 농도가 높은 고춧가루를 사용하여 담근 김 치가 capsaicinoids 함량이 높게 측정 되 었으나, 발효가 진행됨 에 따라 전반적인 추세선이 우측으로 이동하여 capsaicinoids 함량이 약간 감소하는 경 향올 보였다(Fig.
- 23 乂 1。5의범위를 보였다. 문헌상으로 김치의 숙성을 pH 4.2~4.5와 적정산도 0.6~0.8% 기준(27)으로 발효 중반 단계에서는 pH 4.26 -4.44, 산도 0.60 -0.70%, 염농도 2.24-2.48%, 젖산균은 1.36X107~2.48X IO®의 범위를 나타냈다. 또 과숙된 단계의 김치 pH는 3.
- 2-a). 반면 붉은색 정도를 나타내는 ASTA 값은 고춧가루 색과 김치 색과는 낮은 상관 계수를 나타내었는데, 이는 김치 재료의 특성상 주재료인 배추의 푸른잎과 횐줄기 부분의 비 율에 따라 최종 제품의 색에 영향을 주는 것으로 사료되었다 (Fig. 2-b).
- 이상의 결과에서 매운맛 및 붉은색 정도가 다른 고춧가루로 담근 김치의 경우 pH, 총산도 및 젖산균 수에 있어서는 시료 간에 큰 차이가 없으나, 김치의 특성 중의 하나인 매운맛과 색도는 고춧가루의 품질 특성과 상관성이 있었으나, 관능검사 평가 항목에 따라 약간의 차이가 있었다. 즉 고춧가루의 매운맛 성분인 capsaicinoids 함량과 고추 색도의 기준이 되는 ASTA 값이 최종 제품인 김치의 매운맛과 붉은색 강도에 영향을 주고 있으나, 고춧가루의 매운맛과 색도가 높은 상관성 으로 김 치 에 영향을 주는 것이 아니라 발효 단계별, 고춧가루 이외의 김치 부재료 따라 차이가 있었다.
- 평가 항목에 따라 약간의 차이가 있었다. 즉 고춧가루의 매운맛 성분인 capsaicinoids 함량과 고추 색도의 기준이 되는 ASTA 값이 최종 제품인 김치의 매운맛과 붉은색 강도에 영향을 주고 있으나, 고춧가루의 매운맛과 색도가 높은 상관성 으로 김 치 에 영향을 주는 것이 아니라 발효 단계별, 고춧가루 이외의 김치 부재료 따라 차이가 있었다. 그러므로 상품 김치의 품질 균일화를 위하여 고춧가루의 품질 균일화 및 이들을 이용하여 담근 김치와 부재료의 영향에 관한.
- 한편 고츳가루 시료를 일정크기로 분쇄한 후 국제 사회 에서 고춧가루의 붉은색 정도를 표현 하는 ASTA 값을 측정 한 결과 가장 낮은 값을 나타내는 시료는 거성으로 50.26이 었 고, 가장 높은 값은 단일품종인 다복이 143.74였다. 이는 Park 등(17)의 40여종의 국내산 고추 품종을 분석한 결과 가장 높은 ASTA 값은 120.
- 821 였다. 한편 재조합된 고춧가루를 일정 량 첨가하여 제조된 김치는 제조 직후, pH는 고춧가루에 상관없이 5.46-5.78 의 범위를 보였고, 적정산도는 0.27~0.31%, 염농도는 2.26~ 2.48%이었으며, 젖산균수는 405X105 ~6.23x105의 범위를 보여, 발효의 진행에 따른 고춧가루의 영향은 크지 않았다. 그러나 김 치 발효 단계별로 capsaicinoids 함량은 발효가 진행 됨 에 따라 감소하는 반면, ASTA 값은 고춧가루의 ASTA 값과 큰 상관성이 없었다.
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