배추김치의 발효숙성을 $4^{\circ}C$에서 29일간 실시하면서 pH 및 적정산도 측정과 전자코를 활용한 향기성분 패턴 분석을 실행하였다. $4^{\circ}C$에서 숙성한 배추김치의 pH는 저장 초기에는 큰 변화를 보이지 않다가 숙성 후 14일째부터 낮아졌고, 적정산도는 초기 $0.26\%$에서 16일째에 $0.43\%$까지 일정하다가 이후부터 급증하여 29일에는 $1.15\%$에 도달하였다. 전자코 분석 결과, 배추김치의 향기성분 패턴은 숙성기간이 늘어나면서 제1주성분 값이 negative에서 Positive로 이동하는 경향을 보였다. 29일간숙성 중의 모든 배추김치 향은 전자코의 제1주성분과 제2주성분 값으로 나타낸 그림 상에 크게 5 그룹으로 나타낼 수 있었다. 즉, 4일, 6-14일, 16일, 21-25일과 29일로 구분할 수 있고, 이를 pH와 적정산도의 결과와 함께 고려하여,4일, 6-14일(이상 산도에 따라 구분한 1기), 16일(산도에 따라 구분한 2기), 21-25일과 29일(이상 산도에 따라 구분한 3기)로 구분할 수 있었다. 따라서 배추김치의 이화학적 성질분석과 향기성분 패턴 분석을 위한 전자코 실험결과 숙성온도와 숙성기간에 따른 배추김치의 숙성도를 예측할 수 있었다.
배추김치의 발효숙성을 $4^{\circ}C$에서 29일간 실시하면서 pH 및 적정산도 측정과 전자코를 활용한 향기성분 패턴 분석을 실행하였다. $4^{\circ}C$에서 숙성한 배추김치의 pH는 저장 초기에는 큰 변화를 보이지 않다가 숙성 후 14일째부터 낮아졌고, 적정산도는 초기 $0.26\%$에서 16일째에 $0.43\%$까지 일정하다가 이후부터 급증하여 29일에는 $1.15\%$에 도달하였다. 전자코 분석 결과, 배추김치의 향기성분 패턴은 숙성기간이 늘어나면서 제1주성분 값이 negative에서 Positive로 이동하는 경향을 보였다. 29일간숙성 중의 모든 배추김치 향은 전자코의 제1주성분과 제2주성분 값으로 나타낸 그림 상에 크게 5 그룹으로 나타낼 수 있었다. 즉, 4일, 6-14일, 16일, 21-25일과 29일로 구분할 수 있고, 이를 pH와 적정산도의 결과와 함께 고려하여,4일, 6-14일(이상 산도에 따라 구분한 1기), 16일(산도에 따라 구분한 2기), 21-25일과 29일(이상 산도에 따라 구분한 3기)로 구분할 수 있었다. 따라서 배추김치의 이화학적 성질분석과 향기성분 패턴 분석을 위한 전자코 실험결과 숙성온도와 숙성기간에 따른 배추김치의 숙성도를 예측할 수 있었다.
The aging degree of Kimchi fermented at $4^{\circ}C$ for 29 days was evaluated by the correlation between the flavor and the acidity analysis. The Kimchi fermentation induced a gradual reduction in pH and an increase in acidity from $0.26\%$ (initial) to $1.15\%$ (29...
The aging degree of Kimchi fermented at $4^{\circ}C$ for 29 days was evaluated by the correlation between the flavor and the acidity analysis. The Kimchi fermentation induced a gradual reduction in pH and an increase in acidity from $0.26\%$ (initial) to $1.15\%$ (29th day). Flavor pattern of the fermented Kimchi was obtained by the electronic nose system with 12 metal oxide sensors. Electronic nose analysis could differentiate the flavor profiles of Kimchi according to the fermentation periods, making 5 group in the principal component analysis (PCA) plot Therefore, aging degree of Kimchi could be differentiated by flavor patterns analysed by electronic nose.
The aging degree of Kimchi fermented at $4^{\circ}C$ for 29 days was evaluated by the correlation between the flavor and the acidity analysis. The Kimchi fermentation induced a gradual reduction in pH and an increase in acidity from $0.26\%$ (initial) to $1.15\%$ (29th day). Flavor pattern of the fermented Kimchi was obtained by the electronic nose system with 12 metal oxide sensors. Electronic nose analysis could differentiate the flavor profiles of Kimchi according to the fermentation periods, making 5 group in the principal component analysis (PCA) plot Therefore, aging degree of Kimchi could be differentiated by flavor patterns analysed by electronic nose.
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문제 정의
본 연구에서는 저장기간에 따라 변화되는 배추김치의향기패턴을 전자코를 이용하여 분석하였으며, 이와 함께배추김치의 숙성정도를 알 수 있는 지표 중에 하나인 산도와 전자코의 향기패턴과의 상관관계를 연구하여 전자코를이용한 배추김치의 숙성정도를 스크리닝 할 수 있는 가능성을 연구하였다.
제안 방법
센서의 안정화를 위하여 분석간격은 5분으로 하여 분석을 실행하였다. 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 21, 25, 그리고 29일 동안 4℃에서 숙성시킨 배추김치를 대상으로 전자코 분석을 실시하였다. 믹서로 마쇄한 배추김치 1 g 을 20-mL vial 에 취하여 incubation 시 간은 4분, 온도는 35 ℃, 진탕은 500 rpm으로 하여 얻은 headspace로부터 향기성 분을 포집하였다.
잎과 줄기가 고르게 분포하도록 200 g씩 지퍼백(polyethylene bag)에 넣은 후 4℃ 냉장고에서 숙성하였다. 4℃에서 숙성하는 배추김치를 29 일 동안 저장하며 산도 분석과 전자코 분석을 실행하였다.
05)를 보이면서 이전의 향과 크게 구분이 되면서 전자코에 의한 향의 구분됨을 의미하였다(Table 1). Fig. 2는 Table 1에서 획득된 자료 값들을 principal component analysis(PCA)를 통하여 나타내었고 각 센서별 감응도로배추김치의 저장 기간에 따른 향기패턴에 대한 기여율을구하였다. 4C에서 저장한 배추김치는 제1주성분 값의 기여율은 90.
믹서로 마쇄한 배추김치 1 g 을 20-mL vial 에 취하여 incubation 시 간은 4분, 온도는 35 ℃, 진탕은 500 rpm으로 하여 얻은 headspace로부터 향기성 분을 포집하였다. 다음 획득한 향기성 분을 40℃ 유지되는 주사기에 취해서 0.5 mL/sec의 속도로 injection port에 주입하였고 자동 주입기 와 sampler를 사용하여 8반복으로 분석하였다. 분석결과는 공기 저항값(Rm)에 대한시료 휘발성 성분의 저항값%)의 변화율을 각 센서의 감응도(delta Rgas/Rair)로 나타내어 이를 주성분분석 (Principal component analysis; PCA) 을 실행하여 제 1주성분 값 및 제 2주성분 값을 구하여 숙성된 배주김치의 향기패턴을 구분하였다.
배추김치의 발효숙성을 40에서 29일간 실시하면서 pH 및 적정산도 측정과 전자코를 활용한 향기성분 패턴 분석을실행하였다. 4C에서 숙성한 배추김치의 pH는 저장 초기에는 큰 변화를 보이지 않다가 숙성 후 14일째부터 낮아졌고, 적정산도는 초기 0.
5 mL/sec의 속도로 injection port에 주입하였고 자동 주입기 와 sampler를 사용하여 8반복으로 분석하였다. 분석결과는 공기 저항값(Rm)에 대한시료 휘발성 성분의 저항값%)의 변화율을 각 센서의 감응도(delta Rgas/Rair)로 나타내어 이를 주성분분석 (Principal component analysis; PCA) 을 실행하여 제 1주성분 값 및 제 2주성분 값을 구하여 숙성된 배주김치의 향기패턴을 구분하였다.
분석조건은 air conditioning unit를 활용하여 온도는 36℃, 압력은 5 psi로 하여 diy/humid air의 비율이 20%가 되도록 설정하였고, 공기의 흐름은 150 mL/min이 되도록 하였다. 센서의 안정화를 위하여 분석간격은 5분으로 하여 분석을 실행하였다. 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 21, 25, 그리고 29일 동안 4℃에서 숙성시킨 배추김치를 대상으로 전자코 분석을 실시하였다.
숙성 된 배추김치의 pH는 시료 30 g 에 증류수 30 mL을가하고, 믹서로 마쇄하여 filter paper로 여과 후 여과액 15 mL 을 취 하여 pH meter(model 750P, Istek, Korea) 로 분석 하였다. 적정산도는 배추김치를 믹서로 마쇄하여 취한 배추김치액 10 mL를 pH 8.
6%일 때 적숙기 즉, 배추김치의 적당한산도를 유지하는 단계라고 보고하였다. 이에 따라 본 실험에서는 배추김치를 산도에 따라 크게 1기, 2기, 그리고 3기로 구분하였다. 배추김치 숙성의 1기는 4℃에서는 pH의범위가 5.
대상 데이터
배추김치의 향 패턴 분석에 이용된 전자코는 12개의 metal oxide sensor(MOS)들로 구성되어 있는 a-FOX 3000 Electronic Nose System(Alpha M.O.S. Frame) 이다. 12개의센서들 중 PA2, T30/1, SY/gCTl 센서들은 주로 organic solvent들을 감지 하고, P10/1, P10/2, SY/AA, SY/gCT 센서들은 주로 non polar volatiles를 감지한다.
본 실험에 사용된 재료는 배추 8 kg(국산), 생강 40 g(가나다 진생강, 국산), 마늘 80 g(가나다 진마늘, 국산), 고춧가루 200 g(100%, 40 mesh, 경북 영양), 설탕 40 g(백설), 젓갈 80 g(청정원 까나리 액젖, 원액 100%, 식 염23±1%, 국산)으로 대전광역시 유성구 대형할인점에서 구입하였다. 배추김치의 담금은 8 kg의 배추를 가로 3등분으로 절단하여 15%(w/v)의 소금물(20℃)에 2시간 동안 절인 후 20분 동안탈수하고 부재료와 함께 버무렸다.
데이터처리
여덟 반복으로 분석되어 획득된 센서 감응 값들을 2000 Statistical Analysis Sytem 소프트웨어 (SAS Institute Inc., USA)를 이용하여 95% 신뢰구간에서 Duncan's multiple range test 를 실시하였다.
성능/효과
이 결과는이 기간 동안의 숙성과정 중에 전자코로 분석한 배추김치향의 변화는 크게 보이지 않았음을 의미한다. 따라서 적정산도로 위에서 구분한 1기를 전자코로 분석한 향의 패턴에따라 다시 두 개의 그룹, 즉 초기 4일과 6~14일로 크게 나눌수 있었고, 각 그룹의 향 차이를 세분할 수 있었다. 이는 Fig.
즉, 4일, 6-14일, 16일, 21-25일과 29일로 구분할 수 있고, 이를 pH와 적정산도의결과와 함께 고려하여, 4일, 6-14일(이상 산도에 따라 구분한 1기), 16일(산도에 따라 구분한 2기), 21-25일과 29일(이상 산도에 따라 구분한 3기)로 구분할 수 있었다. 따라서배추김치의 이화학적 성질분석과 향기성분 패턴 분석을위한 전자코 실험결과 숙성온도와 숙성기간에 따른 배추김치의 숙성도를 예측할 수 있었다.
1에 나타내었다. 위에서 구분된 1기 기간 중에서 4일과 6일 숙성 배추김치는 SY/AA 센서를 제외한 대부분의센서들에서 유의적 향의 변화가 감지되었다. 이 결과는 전자코에서 숙성 시작과 함께 배추김치향의 변화가 감지되기시작되고 이와 같은 변화는 4일과 6일 숙성 사이 큰 차이를보인다는 의미이다.
즉, 산도에 따라 구분한 1기의 경우 전자코의 향 패턴을 기준으로 2 그룹으로 세분할 수 있었고, 3기의 경우에도 다시 2그룹으로 구분할 수 있었다. 위에서 제시한 배추김치 담금및 숙성방법에 따라 배추김치를 제조하였을 경우 본 모델에서 보여준 향 패턴을 적용하면 비 파괴적으로 배추김치의숙성정도를 빠르게 예측할 수 있는 가능성을 알 수 있었다.
전체적으로는 배추김치의 향기성분 패턴은 숙성기간이 늘어나면서 제1주성분 값이 negative에서 positive로이동하는 경향을 보였다. 이러한 결과로서 배추김치의 숙성 과정 중 생성되는 향기성분패턴을 전자코를 활용하여배추김치의 숙성 정도를 예측할 수 있음을 제시하였다. 즉, 산도에 따라 구분한 1기의 경우 전자코의 향 패턴을 기준으로 2 그룹으로 세분할 수 있었고, 3기의 경우에도 다시 2그룹으로 구분할 수 있었다.
15%에 도달하였다. 전자코 분석 결과, 배추김치의 향기성분 패턴은 숙성기간이 늘어나면서 제1주성분 값이 negative에서 positive로 이동하는경향을 보였다. 29일간 숙성 중의 모든 배추김치 향은 전자코의 제1주성분과 제2주성분 값으로 나타낸 그림 상에 크게 5 그룹으로 나타낼 수 있었다.
일반적으로제1주성분 값이 90%이상을 나타내는 시료들의 구분일 경우 저]1주성분 값으로 구분이 정해지기 때문에 전자코로분석한 4일에서 16일까지의 숙성배추김치의 경우 4일 숙성배추김치는 @16일 숙성 배추김치와 향이 구분되고, 6~16 일 사이의 숙성 배추김치에서는 제2주성분 값에 의하여다시 6일, 12~14일, 그리고 16일 숙성배추김치로 구분이가능하나, 제2주성분 값의 차이가 큰 16일 숙성배추김치는다른 기간(6~14일)동안 숙성한 배추김치와는 구분된다는의미이다. 전체적으로는 배추김치의 향기성분 패턴은 숙성기간이 늘어나면서 제1주성분 값이 negative에서 positive로이동하는 경향을 보였다. 이러한 결과로서 배추김치의 숙성 과정 중 생성되는 향기성분패턴을 전자코를 활용하여배추김치의 숙성 정도를 예측할 수 있음을 제시하였다.
이로써 29일간 숙성중의 모든 배추김치 향은 전자코의 제1주성분과 제2주성분 값으로 나타낸 그림 상에서 크게 5 그룹으로 나타낼 수 있었다. 즉, 4일, 6~14일(이상산도에 따라 구분한 1기), 16일(산도에 따라 구분한 2기), 21~25일과 29일(이상 산도에 따라 구분한 3기)로 구분할수 있고 숙성 기간동안 6~14일, 그리고 16일 숙성배추김치들과의 차이는 주로 제2주성분 값으로 구분이 가능하였다. 16일까지의 배추김치 향과 21~25일, 29일 숙성후의 배추김치 향들과는 제1주성분 값으로 구분 되었다.
후속연구
전자코는 GC에서처럼 향기성분 하나하나를 분리 동정하는 것이 아니라식품 전체의 향을 감지하는 특성을 가지고 있어 농산물의산지판별(8), 우유의 신선도 예측(9), 혼합 참기름의 판별연구(10), 홍삼분말의 저장 중 향기패턴(11) 등에 이용되었다. 이로써 식품류의 품질평가뿐만 아니라 숙성 평가 등에폭 넓게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (14)
Kim, M.K., Ha, K.H., Kim, M.J. and Kim, S.D. (1994) Change in color of Kimchi during fermentation. J. Korean Soc. Food Nutr., 23, 274-278
Park, S.S., Jang, M.S. and Lee, K.H. (1995) Effect of fermentation temperature on the physicochemical properties of mustard leaf(Brassica juncea) Kimchi during various storage days. J. Korean Soc. Food Nutr.,24, 752-757
Park, K.D., Lee, C., Yoon, S.I., Ha, S.S. and Lee, Y.N. (1989) Change in the textural properties of Kimchi during fermentation. Korean J. Dietary Culture, 4, 167-172
Park, M.O., Kim, N.Y. and Jang, M.S. (2000) Color and texture properties of puchukimchi Kimchi prepared with different methods. Korean J. Soc. Food Sci., 16, 321-327
Ryu, B.M., Jeon, Y.S., Moon. G.S. and Song, Y.S. (1996) The changes of pectic substances and enzyme activity, texture, microstructure of anchovy added Kimchi. J. Korean Soc. Food Nutr., 25, 470-477
Park, S.H. and Lee, J.H. (2005) The correlation of physico-chemical characteristics of Kimchi with sourness and overall acceptability. Korean J. Food Cookery Sci., 21, 103-109
Hawer, W.S. (1994) A study on the analysis of volatile flavour of Kimchi. Analytical Sci. & Tech., 7, 125-132
Noh, B.S. and Ko, J.W. (1997) Discrimination of the habitat for agricultural products by using electronic nose. Food Engineering Progress, 1, 103-106
Yang, Y.M., Noh, B.S. and Hong, H.K. (1999) Prediction of freshness for milk by the portable electronic nose. Food Engineering Progress, 3, 45-50
Shin, J.A. and Lee, K.T. (2003) The identification of blended sesame oils by electronic nose. Korean J. Food Sci. Technol., 35, 648-652
Shin, J.A., Kwon, J.H. and Lee, K.T. (2003) Aroma analysis by the electronic nose on red ginseng powder treated with gamma radiation, methyl bromide and phosphine. Korean J. Food Sci. Technol., 35, 825-829
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