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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 김치가 갖는 신선한 맛과 향을 지니면서 저장성을 유지시키기 위한 기초실험으로써 냉온살균기술의 하나인 오존살균기술을 이용하여 김치 원부재료 중에 가장 함유량이 많은 배추 또는 절임배추에 오존처리를 하고 이들의 미생물학적 및 화학적 특성변화를 저장기간별로 측정하였다.
가설 설정
- 1)Mean values within the same column with different superscript letters were significantly different (p<0.05).
- 1)Mean values within the same storage periods with different italic letters were significantly different (p<0.05).
- 2)Mean values within the same column with different superscript letters were significantly different (p<0.05).
제안 방법
- 김치가 갖는 신선한 맛과 향을 지니면서 저장성을 유지시키기 위한 기초실험으로서 냉온살균기술의 하나인 오존살균기술을 이용하여 김치 원부재료 중에 가장 함유량이 많은 배추 또는 절임배추에 오존을 처리하였을 때 이들의 미생물학적 및 화학적 특성변화를 저장기간별로 측정하였다. 배추 및 절임배추에 부착된 총균수는 각각 1.
- 김치의 원재료인 배추 및 절임배추를 오존처리하고 저장 기간별로 총균수와 효모 및 곰팡이수를 측정하였다. 즉 총균수의 측정(11)은 시료 20 g에 180 mL의 0.
- 03% 2,6-dichlorophenolindophenol(DCP) 1 mL를 가하여 1분간 total ascorbic acid를 산화형인 dehydroascorbic acid로 전환하고, 2 mL의 2% thiourea를 가하여 반응하고 남은 DCP를 환원한 후 1 mL의 2% 2,4-dinitrophenylhydrazine을 가하여 37℃에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 용액은 85% H2SO4 5 mL을 가한 후 실온에서 30분간 반응시켰으며, blank test용 시료에는 2% DNP 1 mL을 가한 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였으며 시료당 3회 반복 시험하여 그 평균값으로 나타내었다.
- 배추 및 절임배추를 오존처리하고 저장하면서 저장기간에 따른 경도의 측정은 배추의 최외각 부분과 배추속을 제외한 중간부위를 골라 두께가 약 0.9～1 cm인 것을 선별하고 5 cm×2 cm의 크기로 절단하여 측정하였다.
- 오존가스 및 오존수를 처리한 배추 및 절임배추는 10℃의 저온 incubator에서 16일 동안 저장하면서 미생물학적 및 이화학적 변화를 측정하였다.
- 오존처리한 배추 및 절임배추의 저장기간에 따른 색 변화를 알아보기 위하여 Kim 등(14)의 방법에 따라 잎과 줄기를 각각 분리한 후 색상의 변화가 있는 잎 부분을 색도 색차계(model CR-300, Japan)를 이용하여 L*(lightness), a*(redness) 및 b*(yellowness)값을 측정하였으며 시료 당 10회 반복 시험하여 그 평균값으로 나타내었다.
- 절임 후 흐르는 물에 3회 세척하고 하룻밤 동안 물빼기 작업을 하여 처리군(대조군, 오존처리 3, 6, 9 ppm)별로 5개의 LDPE 필름(30×40 cm, thickness: 0.1 mm)에 저장하면서 시료로 사용하였다.
- 절임배추의 경우에는 Kim 등(9)의 방법에 따라 오존발생장치를 사용하여 발생되는 gas 상태의 오존을 염수에 잘 혼합되도록 하고 오존의 발생량을 초당 0, 3, 6, 9 ppm이 발생되도록 조절하여 배추 절임시간 동안 처리하였다. 절임 및 오존처리가 끝난 후 절임 배추의 염농도는 Mohr의 방법(10)에 따라 분석한 결과, 1.
- 즉 시료를 물로 추출·여과한 여액 1 mL에 DNS 시약 2 mL을 첨가하여 10분간 가열하고 냉각한 후 550 nm에서 흡광도를 측정하였으며 시료 당 3회 반복 시험하여 그 평균값으로 나타내었다.
- 즉, 시료를 5% metaphosphoric acid 용액을 이용하여 추출하고 여과하였으며 각각 2 mL의 blank test용 시료와 총 비타민 C 측정용 시료에 0.03% 2,6-dichlorophenolindophenol(DCP) 1 mL를 가하여 1분간 total ascorbic acid를 산화형인 dehydroascorbic acid로 전환하고, 2 mL의 2% thiourea를 가하여 반응하고 남은 DCP를 환원한 후 1 mL의 2% 2,4-dinitrophenylhydrazine을 가하여 37℃에서 5시간 동안 반응시켰다.
- , Korea)는 정선한 배추를 제작한 chamber에 연결하여 처리하였다. 처리시의 온도는 20℃로 하였고 chamber 내의 농도는 0, 3, 6, 9 ppm으로 3시간 동안 처리하였으며 이때의 오존농도는 오존측정장치(OX-TX 12, Oldham, France)를 이용하였다.
대상 데이터
- 김치의 원재료인 배추는 청주 농수산물 시장에서 구입하여 비가식부를 제거한 후 1차 정선을 거쳐 알맞은 사이즈로 절단하여 처리군(대조군, 오존처리 3, 6, 9 ppm)별로 5개의 LDPE 필름(30×40 cm, thickness: 0.1 mm)에 저장하면서 시료로 사용하였다.
데이터처리
- 본 실험의 결과는 3회 또는 10회 반복한 후 SAS(16) program을 사용하여 각 실험구간의 유의성을 검증한 후 Duncan's multiple range test에 의해 실험군 간의 차이를 분석하였다.
이론/모형
- 경도 측정은 Kim 등(15)의 방법에 따라 Texture analyzer(TA.XTplus, Stable Micro systems, England)를 사용하여 절단강도 실험을 실시하였으며 시료 당 10회 반복 시험하여 그 평균값으로 나타내었다.
- 배추 및 절임배추를 오존처리한 후 저장하면서 저장기간에 따른 total ascorbic acid의 함량 측정은 2,4-dinitrophenylhydrazine을 이용한 비색법(12)을 사용하였다. 즉, 시료를 5% metaphosphoric acid 용액을 이용하여 추출하고 여과하였으며 각각 2 mL의 blank test용 시료와 총 비타민 C 측정용 시료에 0.
- 배추에의 오존처리는 오존수를 이용한 살균에 부적합하여 Kim 등(9)의 방법에 따라 오존가스를 이용하였다. 이때 오존발생장치(Ozone Tech.
- 오존처리한 배추 및 절임배추의 저장기간에 따른 환원당 함량측정은 dinitrosalicylic acid(DNS) 방법(13)으로 측정하였다. 즉 시료를 물로 추출·여과한 여액 1 mL에 DNS 시약 2 mL을 첨가하여 10분간 가열하고 냉각한 후 550 nm에서 흡광도를 측정하였으며 시료 당 3회 반복 시험하여 그 평균값으로 나타내었다.
성능/효과
- 2×107 CFU/g의 균수를 보였다. 그러나 오존처리군은 대조군보다 낮은 균수로 시작하여 저장기간이 증가하는 동안 대조군보다 낮은 균수를 유지하였으며 균수의 증가는 오존 처리량에 비례하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 오존처리에 의하여 배추 및 절임배추에 존재하는 초기의 미생물들이 감균되어 저장기간 중에서도 그 효과가 유효한 것으로 사료되었다.
- 절임배추의 저장기간에 따른 색도의 변화는 대조군 및 오존처리군 모두 L*값과 b*값은 서서히 감소되는 경향이었으며 a*값은 약간 증가하는 경향이었다. 또한 L*값과 a*값의 변화는 대조군보다 약간 적은 것으로 나타났지만 대조군과 유의적인 차이가 없는 것으로 나타나 오존처리에 의한 영향은 없는 것으로 판단되었다.
- 2×103 CFU/g으로 나타났으나 오존처리시 감균되었으며 저장기간 내내 낮은 균수를 유지하였다. 또한 배추 및 절임배추에 존재하는 성분(ascorbic acid 및 환원당)의 함량 변화와 색도 및 경도의 변화에서는 오존처리에 의한 변화는 대조군과 비교하여 크게 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 7×106 CFU/g으로 대조군에 비하여 낮은 균수를 보여 오존처리에 의하여 균수가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 오존처리량이 많을수록 감균효과가 큰 것으로 나타났으나 유의적인 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 배추 및 절임배추에 부착된 총균수는 각각 1.3×107 CFU/g 및 7.1×106 CFU/g이었으나 오존처리를 한 경우에는 대조군보다 낮은 균수를 보였으며 저장기간이 증가하는 동안에도 대조군보다 낮은 균수를 유지하였다.
- 배추를 절임하는 과정에서 오존처리를 한 경우에는 절임 직후 균수가 8.3×105～1.2×106 CFU/g으로 대조군에 비하여 많은 균수가 감소하는 것으로 나타났다.
- 배추를 정선하고 측정한 대조군의 ascorbic acid의 함량은 41.35 mg%이었으며 3～9 ppm의 오존처리군의 경우에는 각각 38.74 mg%, 41.72 mg%, 39.43 mg%로 대조군과 유의적인 차이는 있지만 ascorbic acid의 함량 차이는 오존처리에 의한 것이라기보다는 실험 개체간의 차이에 의한 것으로 사료되었다.
- 배추를 정선하고 측정한 대조군의 경도는 6.77 kg으로 나타났고 오존처리군의 경우에는 6.52～6.77 kg의 경도로 대조군과 유의적인 차이가 없는 것으로 나타나 오존처리에 의한 경도 변화는 없는 것으로 사료되었다. 저장기간에 따른 배추의 경도에서도 대조군 및 오존처리군 모두 초기의 값과 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 배추의 경우 대조군의 환원당 함량은 1.47%이었으며 오존처리군의 경우에는 1.52～1.62%로 대조군에 비해서는 약간 많은 함량을 나타내었으나 유의적인 차이는 없었으며 오존처리에 의해 함량이 증가하였다기보다는 실험 개체간의 차이인 것으로 사료되었다.
- 배추의 경우, 정선한 직후의 총균수는 1.3×107 CFU/g으로 나타났으나 오존처리군의 경우에는 2.5×106～4.7×106 CFU/g으로 대조군에 비하여 낮은 균수를 보여 오존처리에 의하여 균수가 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
- 배추의 경우, 정선한 직후의 효모 및 곰팡이수는 6.0×103 CFU/g으로 나타났으나 오존처리군의 경우에는 7.6×102～1.1×103 CFU/g으로 총균수의 결과(Fig. 1)와 마찬가지로 대조군에 비하여 낮은 균수를 보여 오존처리에 의해 감균되는 것을 알 수 있었으며 오존 처리량이 높을수록 감균효과가 큰 것으로 나타났다.
- 86으로 대조군과 비교하였을 때 유의적인 차이는 없는 것으로 나타났다. 배추의 저장기간에 따른 색도의 변화를 살펴보면, 대조군 및 오존처리군 모두 저장기간이 증가할수록 L*값은 약간 감소하였고 a*값은 서서히 증가하는 경향이었으며 b*값은 저장기간 내내 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며 오존처리에 의한 영향은 없는 것으로 나타났다. 이러한 배추의 저장기간에 따른 색도의 변화는 저장기간이 길어질수록 에틸렌의 생성이 증가(22)되어 변화가 있는 것으로 판단되었다.
- 41 mg%의 함량을 나타내었다. 오존처리군의 경우에도 대조군과 마찬가지로 저장기간이 증가함에 따라 ascorbic acid의 함량은 감소하는 경향으로 오존처리에 의한 감소가 아니라 자연적으로 감소되는 것으로 사료되었다.
- 그러나 오존처리군은 대조군보다 낮은 균수로 시작하여 저장기간이 증가하는 동안 대조군보다 낮은 균수를 유지하였으며 균수의 증가는 오존 처리량에 비례하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 오존처리에 의하여 배추 및 절임배추에 존재하는 초기의 미생물들이 감균되어 저장기간 중에서도 그 효과가 유효한 것으로 사료되었다.
- 절임배추의 저장기간에 따른 ascorbic acid의 함량변화는 대조군의 경우, 배추에서의 ascorbic acid 함량과 마찬가지로 저장기간 내내 서서히 감소하는 경향이었으며 오존처리군도 저장기간 동안 서서히 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 보아 다른 성분들보다 산화가 쉽게 일어나는 ascorbic acid는 절임시 오존처리에 의한 파괴는 없는 것으로 사료되었다.
- 오존처리군의 경우에는 대조군에 비해 낮은 균수로 시작하여 저장기간 내내 낮은 균수를 유지하였다. 이와 같은 결과로 보아 오존처리는 효모 및 곰팡이의 초기 균수를 감균시켰기 때문에 저장성을 연장시킬 수 있는 것으로 사료되었다.
- 77 kg의 경도로 대조군과 유의적인 차이가 없는 것으로 나타나 오존처리에 의한 경도 변화는 없는 것으로 사료되었다. 저장기간에 따른 배추의 경도에서도 대조군 및 오존처리군 모두 초기의 값과 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 저장기간에 따른 배추의 총균수 변화를 살펴보면 대조군의 경우, 저장기간이 증가할수록 약 108 CFU/g정도까지 증가하는 것을 볼 수 있었으나 오존처리군의 경우에는 균의 증식속도가 대조군에 비하여 서서히 증가하는 것을 볼 수 있었다. 특히 6 ppm 이상의 오존처리군은 저장 16일에 6.
- 저장기간에 따른 배추의 환원당 함량변화는 대조군의 경우, 저장기간이 증가할수록 서서히 감소하여 저장 16일에는 0.91%의 환원당 함량을 보였으며 오존처리군에서도 대조군과 마찬가지로 저장기간에 의해 서서히 감소하는 경향이었고 대조군과 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 65%로 대조군보다 약간 적게 나타났으나 이는 오존처리에 의해서라기보다는 실험 개체간의 차이에 의한 것으로 사료되었다. 저장기간에 따른 절임배추의 환원당 함량은 배추에서와 마찬가지로 저장기간이 증가할수록 대조군 및 오존처리군 모두 서서히 감소하였다.
- 절임배추의 경우에는 Kim 등(9)의 방법에 따라 오존발생장치를 사용하여 발생되는 gas 상태의 오존을 염수에 잘 혼합되도록 하고 오존의 발생량을 초당 0, 3, 6, 9 ppm이 발생되도록 조절하여 배추 절임시간 동안 처리하였다. 절임 및 오존처리가 끝난 후 절임 배추의 염농도는 Mohr의 방법(10)에 따라 분석한 결과, 1.60～1.71%로 나타났다.
- 절임과정시 3～9 ppm의 오존처리를 한 경우에는 5.4×102～7.5×102 CFU/g으로 대조군보다 낮은 균수를 보여 절임 과정시 오존처리가 효모 및 곰팡이 수를 줄여주는 것으로 확인되었다.
- 절임배추에서의 경도는 대조군의 경우, 12.69 kg으로 배추에 비하여 약 2배 정도 경도가 증가하는 것으로 나타났으며 오존처리군도 12.01～13.64 kg으로 대조군과 큰 차이가 없었고 저장기간에 따른 경도에서도 절임 초기와 큰 차이가 없는 것으로 나타나 오존처리에 의한 경도변화는 없는 것으로 사료되었다.
- 절임배추의 경우, 대조군은 절임직후 7.1×106 CFU/g으로 배추에서의 균수보다 약 45%의 감균된 균수를 보여 절임하는 과정 중에 부착되어 있던 균들이 어느 정도 제거되는 것을 알 수 있었다.
- 절임배추의 경우, 대조군은 절임직후 효모 및 곰팡이 수는 1.2×103 CFU/g으로 원료배추에서의 효모 및 곰팡이 수에 비하여 절임에 의해 감균되는 것으로 나타났다.
- 절임배추의 저장기간에 따른 ascorbic acid의 함량변화는 대조군의 경우, 배추에서의 ascorbic acid 함량과 마찬가지로 저장기간 내내 서서히 감소하는 경향이었으며 오존처리군도 저장기간 동안 서서히 감소하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과로 보아 다른 성분들보다 산화가 쉽게 일어나는 ascorbic acid는 절임시 오존처리에 의한 파괴는 없는 것으로 사료되었다.
- 36으로 대조군과 비교할 때 L*값과 a*값은 큰 차이가 없었으며 b*값은 대조군에 비하여 약간 높은 값을 나타내었으나 유의적인 차이가 없었으며 오존처리량에도 관계가 없는 것으로 나타났다. 절임배추의 저장기간에 따른 색도의 변화는 대조군 및 오존처리군 모두 L*값과 b*값은 서서히 감소되는 경향이었으며 a*값은 약간 증가하는 경향이었다. 또한 L*값과 a*값의 변화는 대조군보다 약간 적은 것으로 나타났지만 대조군과 유의적인 차이가 없는 것으로 나타나 오존처리에 의한 영향은 없는 것으로 판단되었다.
- 특히 6 ppm 이상의 오존처리군은 저장 16일에 6.2×106～6.9×106 CFU/g으로 대조군의 균수보다 약 1 log CFU/g 정도 감균되는 것으로 나타났다.
후속연구
- 우리나라의 대표적인 채소 발효식품인 김치는 제조 시 사용되는 원부재료들이 대부분 토양에서 수확하기 때문에 토양미생물과 식물 병원성 미생물 등에 의해 위생적으로 크게 문제가 되고 있다(2). 또한 김치는 살균처리를 하지 않고 자연발효를 통하여 제조하기 때문에 원부재료로부터 이행되는 미생물, 즉 내염성의 유산균, 효모 및 내염성 세균 등에 의해 발효가 이루어지면서 이상발효가 일어날 수 있어 김치의 표준화된 품질유지를 위해서는 원부재료의 위생성은 반드시 확보되어야 할 중요한 과제이다. 즉 김치 원부재료의 청정화 필요성은 초기 미생물 수를 조절하여 저장성을 증진시키기 위한 목적뿐만 아니라 식물성 병원균이나 토양미생물 및 대장균 등을 제거하기 위함이라 할 수 있다.
- 즉 김치 원부재료의 청정화 필요성은 초기 미생물 수를 조절하여 저장성을 증진시키기 위한 목적뿐만 아니라 식물성 병원균이나 토양미생물 및 대장균 등을 제거하기 위함이라 할 수 있다. 이와 같이 청정화된 원부재료를 이용하여 위생화된 김치의 생산은 세계적인 식품으로서 발돋움하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다(2).
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