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문제 정의
- 이에 비해 감동젓무 김치에 관한 연구는 현재까지 충분히 이루어져 있지 않으며, 감동젓무 김치의 휘발성 향기성분에 관한 연구는 아직까지 수행된 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 전통적인 방법으로 제조된 감동젓무 김치의 발효기간에 따른 휘발성 성분(volatile component)과 향기활성 성분(aroma-active compound)을 gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)와 GC-olfactometry(GC-O)를 이용하여 분석하고, 이를 통해 감동젓무 김치의 향미특성을 규명하고자 하였다.
제안 방법
- GC-O를 위하여 사용된 컬럼은 injector와 연결한 후 FID와 sniffing port 사이에 장착된 crosspiece-splitter(model Grapjack-3D/2, Gerstel GmbH & Co., Mulheim an der Ruhr, German)와 연결되도록 하였으며, GC에 주입된 각 휘발성 향기성분들이 crosspiece-splitter에서 FID와 sniffing port로 1:1 분지되도록 deactivated capillary column을 연결하였다.
- 탈수처리가 된 시료를 10−5 torr의 초감압 영역에서 40℃, 300 rpm으로 유지된 둥근 플라스크에 한 방울씩 떨어뜨려 분산시키며, 액체질소에 담근 2개의 trap에 휘발성 성분들만이 포집되도록 하였다. SAFE 방법을 90분간 수행하여 포집된 용매와 휘발성 성분들은 질소가스를 이용하여 최종 0.1 mL까지 농축하였다.
- 시료 내 휘발성 성분들은 mass spectral data와 retention index(RI) value를 이용하여 잠정적으로(tentatively) 동정하였다. 각 휘발성 성분의 mass spectral data는 on-computer library(Wiley 275I, 1995)(Hewlett-Packard Co.)와 manual interpretation에 의하여 비교 분석하였고, RI는 외부 표준물질로 사용된 n-paraffins(C8-C20)의 머무름 시간과 비교하여 계산하였다. 한편, 감동젓무 김치의 각 휘발성 성분의 정량은 500 ppm 1-dodecanol 0.
- 감동젓무 김치 내 휘발성 성분은 추출된 농축액 1 µL를 HP6890 gas chromatograph-HP 5975A mass selective detector(Hewlett-Packard Co., Palo Alto, CA, USA)에 주입하여 Table 2의 조건하에서 분석하였다.
- 3까지 발효시켰으며, 이후에는 1℃에서 저장 · 발효시키면서 실험을 진행하였다. 감동젓무 김치의 발효기간별 휘발성 향기성분을 분석하기 위해 시료는 0일(담금 직후의 김치), 3일(1℃, 산도 0.5-0.6), 25일(1℃, 산도 0.8-0.9)의 기간으로 김치냉장고(R-K249FR, LG, Seoul, Korea)에서 저장모드로 숙성 및 저장 보관하였다. 감동젓무 김치는 보통 실온에서 3-4일 정도 익힌 뒤에 먹는 김치이며, 배추김치의 경우 산도가 0.
- 감동젓무 김치의 발효기간에 따른 휘발성 향기 성분들을 SAFE를 이용하여 분리한 후, GC-MS로 분석하였다. 총 57가지의 휘발성 성분들이 검출되었으며, 14개의 S-containing compounds, 22개의 terpene hydrocarbons, 13개의 aliphatic hydrocarbons, 4개의 alcohols, 4개의 miscellaneous components 등으로 구성되어 있었다.
- 동정된 휘발성 성분들 중 S-containing compound류와 terpene hydrocarbon류가 정량적으로 주요 성분들로 나타났으며, 이들 중 dimethyldisulfide, methyl-2-propenyldisulfide, dimethyltridulfide, di-2-propenyltrisulfide, 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin 등의 함량이 전체적으로 높게 나타났으며, 저장 기간에 따라서는 시료간에 정성적으로 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 감동젓무 김치의 향기활성 성분을 규명하기 위해 용매추출을 이용하여 휘발성 성분들을 분리 후 향추출물 희석분석법으로 flavor dilution(FD) factor(Log3 FD)를 구하였다. 이 결과 감동젓무 김치에서 총 15종의 휘발성 향기활성 성분들이 확인되었다.
- 이는 FD factor가 높은 성분들을 그 식품의 향미 특성에 영향을 미치는 주요 휘발성 향기활성 성분으로 선정하는 방법이다. 감동젓무 김치의 휘발성 향기활성 성분을 분석하기 위하여 본 연구에서는 3배수의 희석배수를 사용하였으며, flame ionization detector(FID)와 sniffing port가 연결된 HP6890 gas chromatograph로 sniffing test를 실시하였다. GC-O를 위하여 사용된 컬럼은 injector와 연결한 후 FID와 sniffing port 사이에 장착된 crosspiece-splitter(model Grapjack-3D/2, Gerstel GmbH & Co.
- 본 연구에서는 다양한 조리서들(21-24)을 참고하여 표준화된 방법에 따라 감동젓무 김치를 제조하였다. 제조된 감동젓무 김치는 1 L 유리병에 담아 10℃에서 산도 0.
- , Palo Alto, CA, USA)에 주입하여 Table 2의 조건하에서 분석하였다. 시료 내 휘발성 성분들은 mass spectral data와 retention index(RI) value를 이용하여 잠정적으로(tentatively) 동정하였다. 각 휘발성 성분의 mass spectral data는 on-computer library(Wiley 275I, 1995)(Hewlett-Packard Co.
- 탈수처리가 된 시료를 10−5 torr의 초감압 영역에서 40℃, 300 rpm으로 유지된 둥근 플라스크에 한 방울씩 떨어뜨려 분산시키며, 액체질소에 담근 2개의 trap에 휘발성 성분들만이 포집되도록 하였다.
대상 데이터
- 또한 본 시료의 산도를 측정한 결과 저장 일주일 동안 산도가 급격한 변화를 나타내었고, 그 이후에는 변화가 천천히 일어났다. 따라서 본 실험에서 3일 동안 발효시킨 시료를 잘 익은 김치로, 25일 동안 발효시킨 시료를 묵은 김치로 실험에 사용하였다. 제조에 사용된 각종 재료와 함량은 Table 1에 나타내었다.
- 시료의 상층액을 분리하기 위해 원심분리기(3,000 rpm, 20 min, 4℃)를 사용하였고, 여기에서 얻어진 methylene chloride층은 무수 Na2SO4로 탈수처리하였다. 수분이 제거된 시료는 SAFE로 휘발성 향기성분만을 포함하는 추출물을 얻었다. 탈수처리가 된 시료를 10−5 torr의 초감압 영역에서 40℃, 300 rpm으로 유지된 둥근 플라스크에 한 방울씩 떨어뜨려 분산시키며, 액체질소에 담근 2개의 trap에 휘발성 성분들만이 포집되도록 하였다.
- 감동젓무 김치의 발효기간에 따른 휘발성 향기 성분들을 SAFE를 이용하여 분리한 후, GC-MS로 분석하였다. 총 57가지의 휘발성 성분들이 검출되었으며, 14개의 S-containing compounds, 22개의 terpene hydrocarbons, 13개의 aliphatic hydrocarbons, 4개의 alcohols, 4개의 miscellaneous components 등으로 구성되어 있었다. 동정된 휘발성 성분들 중 S-containing compound류와 terpene hydrocarbon류가 정량적으로 주요 성분들로 나타났으며, 이들 중 dimethyldisulfide, methyl-2-propenyldisulfide, dimethyltridulfide, di-2-propenyltrisulfide, 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin 등의 함량이 전체적으로 높게 나타났으며, 저장 기간에 따라서는 시료간에 정성적으로 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다.
데이터처리
- )와 manual interpretation에 의하여 비교 분석하였고, RI는 외부 표준물질로 사용된 n-paraffins(C8-C20)의 머무름 시간과 비교하여 계산하였다. 한편, 감동젓무 김치의 각 휘발성 성분의 정량은 500 ppm 1-dodecanol 0.3 mL를 내부 표준물질로 사용하였으며, 이것의 peak area에 대한 각 성분들의 peak area로 계산하여 독립적인 3번 반복 결과의 평균값과 표준편차로 나타내었다.
이론/모형
- 감동젓무 김치(저장 3일 후)의 휘발성 향기활성 성분(aroma-active compounds)은 향추출물 희석분석법(aroma extract dilution analysis, AEDA)을 사용하여 GC-O로 sniffing test를 실시하여 분석하였다. 향추출물 희석분석법은 추출에 사용한 동일한 용매로 최종 추출물을 일정한 배수로 희석하여, 각 희석물을 대상으로 향이 감지되지 않는 희석배수까지 GC-O를 수행하는 방법으로 더 이상 향이 나지 않는 희석배수 직전의 희석배수를 flavor dilution(FD) factor로 나타내었다(25).
성능/효과
- 1에 나타내었다. SAFE로 추출하여 얻은 농축액을 methylene chloride를 이용해 3배수로 단계별로 희석하였으며, 희석된 추출액의 향이 감지되지 않을 때까지 sniffing test를 계속 진행하는 방법으로 향의 상대적인 강도를 측정하여 모두 15개의 향기활성 성분을 검출할 수 있었다. 전체적인 향의 특성은 김치 특유의 군덕내(rancid), 신선한 향(fresh) 그리고 매운내(spicy/hot)가 공존하여 나타났으며, FD factor가 높은 향기활성 성분들로는 4-isothiocyanato butene(Log3 FD factor 7, rancid), dimethyldisulfide(Log3 FD factor 6, rotten onion-like/sulfury), 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin(Log3 FD factor 5, spicy/garlic-like), unknown(Log3 FD factor 7, spicy), unknown(Log3 FD factor 7, seasoning-like), unknown(Log3 FD factor 5, rancid/cheese-like) 등으로 밝혀졌다.
- 총 57가지의 휘발성 성분들이 검출되었으며, 14개의 S-containing compounds, 22개의 terpene hydrocarbons, 13개의 aliphatic hydrocarbons, 4개의 alcohols, 4개의 miscellaneous components 등으로 구성되어 있었다. 동정된 휘발성 성분들 중 S-containing compound류와 terpene hydrocarbon류가 정량적으로 주요 성분들로 나타났으며, 이들 중 dimethyldisulfide, methyl-2-propenyldisulfide, dimethyltridulfide, di-2-propenyltrisulfide, 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin 등의 함량이 전체적으로 높게 나타났으며, 저장 기간에 따라서는 시료간에 정성적으로 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 감동젓무 김치의 향기활성 성분을 규명하기 위해 용매추출을 이용하여 휘발성 성분들을 분리 후 향추출물 희석분석법으로 flavor dilution(FD) factor(Log3 FD)를 구하였다.
- 75일때를 가식기간으로 본다(5). 또한 본 시료의 산도를 측정한 결과 저장 일주일 동안 산도가 급격한 변화를 나타내었고, 그 이후에는 변화가 천천히 일어났다. 따라서 본 실험에서 3일 동안 발효시킨 시료를 잘 익은 김치로, 25일 동안 발효시킨 시료를 묵은 김치로 실험에 사용하였다.
- 또한 썩은 양파향을 주는 dimethyldisulfide, 마늘 냄새를 주는 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin 등도 Log3 FD factor가 높은 수치였다. 본 실험에서 이와 같은 향 추출물 희석분석법(AEDA)으로 확인된 4-isothiocyanato-butene, dimethyldisulfide, 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin 등과 같은 sulfide류는 감동젓무 김치의 향미특성에 주요한 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 그 외 미동정된 향기활성 성분 3종이 검출되었다.
- 감동젓무 김치의 향기활성 성분을 규명하기 위해 용매추출을 이용하여 휘발성 성분들을 분리 후 향추출물 희석분석법으로 flavor dilution(FD) factor(Log3 FD)를 구하였다. 이 결과 감동젓무 김치에서 총 15종의 휘발성 향기활성 성분들이 확인되었다. 이 중 군덕내의 특성을 지닌 4-isothiocyanato-1-butene과 썩은 양파향을 주는 dimethyldisulfide가 높은 FD factor를 보였으며, 이들 성분 외에 높은 FD factor(Log3 FD>5)를 나타내는 성분들로는 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin(Log3 FD factor 5, spicy/garlic-like)이 있었다.
- 이 중 군덕내의 특성을 지닌 4-isothiocyanato-1-butene과 썩은 양파향을 주는 dimethyldisulfide가 높은 FD factor를 보였으며, 이들 성분 외에 높은 FD factor(Log3 FD>5)를 나타내는 성분들로는 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin(Log3 FD factor 5, spicy/garlic-like)이 있었다.
- 동정된 휘발성 성분들 중 S-containing compound류와 terpene hydrocarbon류가 정량적으로 주요 성분들로 나타났으며, 대부분 강한 향미 특성을 가지는 S-containing compounds는 주로 감동젓무 김치의 부재료로 사용된 마늘, 양파, 파 등의 Allium 속에서 생성된 것들이다(9). 이들 중 dimethyldisulfide, methyl-2-propenyldisulfide, dimethyltridulfide, di-2-propenyltrisulfide, 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin 등의 함량이 전체적으로 높게 나타났다. 이러한 휘발성 향기성분들은 전반적으로 저장기간 0일에서 3일 사이에 대부분 그 양이 크게 감소한 후, 25일에는 그 양이 다시 감소하거나 비슷한 수준을 나타내었다.
- SAFE로 추출하여 얻은 농축액을 methylene chloride를 이용해 3배수로 단계별로 희석하였으며, 희석된 추출액의 향이 감지되지 않을 때까지 sniffing test를 계속 진행하는 방법으로 향의 상대적인 강도를 측정하여 모두 15개의 향기활성 성분을 검출할 수 있었다. 전체적인 향의 특성은 김치 특유의 군덕내(rancid), 신선한 향(fresh) 그리고 매운내(spicy/hot)가 공존하여 나타났으며, FD factor가 높은 향기활성 성분들로는 4-isothiocyanato butene(Log3 FD factor 7, rancid), dimethyldisulfide(Log3 FD factor 6, rotten onion-like/sulfury), 2-vinyl-[4H]-1,3-dithiin(Log3 FD factor 5, spicy/garlic-like), unknown(Log3 FD factor 7, spicy), unknown(Log3 FD factor 7, seasoning-like), unknown(Log3 FD factor 5, rancid/cheese-like) 등으로 밝혀졌다. 이 중 4-isothiocyanato butene은 군덕내를 갖는 김치의 향미 성분으로 Log3 FD factor가 7로 높게 나타났으며 이 화합물은 배추에 있는 glucosinolase 또는 β-thioglucoside glucohydrolase에 의한 glucosinolates로 기인한다고 보고되고 있다(33-35).
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