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문제 정의
- 본 연구는 절인배추의 저장성을 연장하기 위해 전기분해수를 이용하여 초기 미생물 제어효과를 살펴보았다. 절인배추 공정 중 미생물 제어 가능한 1차 세척, 절임, 2차 세척공정에 전해수를 이용하였으며, 총균, 젖산균, 대장균군, pH, 염도, 비타민 C 및 총당을 분석하였다.
- 본 연구에서는 위생적인 김치 생산뿐만 아니라 절인배추의 저장성을 증진시키기 위해 전해수를 이용하여 김치의 주재료인 배추의 미생물을 제어하며 품질에 변화를 조사하고자 한다. 절인배추의 가공공정에서 미생물 제어가 가능한 1차 세척, 절임, 2차 세척 공정에 전해수를 적용하여 미생물제어 효과와 이화학적 특성 및 성분을 분석하였다.
제안 방법
- 절임공정 및 처리 조건은 Table 1과 같다. 1차 세척에서는 무세척과 전해수 세척으로 이루어졌으며 절임처리에서 수도수와 전해수로 비교하였고, 2차 세척에서도 수도수와 전해수로 달리하였다. 절임처리에서는 1.
- 무균적으로 시료를 10 g 취한 후 멸균된 0.85% saline 용액으로 10배 희석하여 stomacher(Bagmixer R400, Interscience, Saint Nom, France)로 균질화한 후 단계 희석하여 실험을 실시하였다. 시험용액 및 각 단계 희석액 1 mL씩을 멸균 페트리접시에 무균적으로 취하여 agar를 약 15 mL를 분주하여 pouring culture method로 접종한 다음 일반세균과 젖산균은 37°C에서 48시간 배양하며 대장균은 37°C에서 24시간 배양한 후 colony 수를 측정하여 colony forming unit (cfu/g)으로 표시하였다.
- 배추의 절임공정은 정선, 절단, 1차 세척, 절임, 2차 세척, 탈수로 일련의 연속적인 과정으로 구성되었다(Fig. 1). 위생적 처리를 위해 1차 세척, 절임 및 2차 세척공정에서 전해수를 사용하였다.
- 산화환원전위는 ORP(oxidation-reduction potential) meter(RE-12P, TOA Electronics, Kobe, Japan)를 사용하여 측정하였으며, 차아염소산 함량은 식품공전에 따라 전해수 50 mL에 KI 2 g, acetic acid 10 mL와 전분지시약을 몇 방울 가하여 흑갈색이 되도록 한 후 0.1 N Na2S2O3 용액으로 흑갈색의 용액이 투명해질 때까지 적정하여 농도를 측정하였다.
- 시험용액 및 각 단계 희석액 1 mL씩을 멸균 페트리접시에 무균적으로 취하여 agar를 약 15 mL를 분주하여 pouring culture method로 접종한 다음 일반세균과 젖산균은 37°C에서 48시간 배양하며 대장균은 37°C에서 24시간 배양한 후 colony 수를 측정하여 colony forming unit (cfu/g)으로 표시하였다.
- 1). 위생적 처리를 위해 1차 세척, 절임 및 2차 세척공정에서 전해수를 사용하였다. 절임공정 및 처리 조건은 Table 1과 같다.
- 본 연구는 절인배추의 저장성을 연장하기 위해 전기분해수를 이용하여 초기 미생물 제어효과를 살펴보았다. 절인배추 공정 중 미생물 제어 가능한 1차 세척, 절임, 2차 세척공정에 전해수를 이용하였으며, 총균, 젖산균, 대장균군, pH, 염도, 비타민 C 및 총당을 분석하였다. 미생물 결과 1차 세척한 처리구의 총 균수는 초기에 비해 2.
- 본 연구에서는 위생적인 김치 생산뿐만 아니라 절인배추의 저장성을 증진시키기 위해 전해수를 이용하여 김치의 주재료인 배추의 미생물을 제어하며 품질에 변화를 조사하고자 한다. 절인배추의 가공공정에서 미생물 제어가 가능한 1차 세척, 절임, 2차 세척 공정에 전해수를 적용하여 미생물제어 효과와 이화학적 특성 및 성분을 분석하였다.
- 1차 세척에서는 무세척과 전해수 세척으로 이루어졌으며 절임처리에서 수도수와 전해수로 비교하였고, 2차 세척에서도 수도수와 전해수로 달리하였다. 절임처리에서는 1.5배의 8% 소금물에 잠기도록 하여 절였으며 3시간 간격으로 분석하였다. 절임 및 세척에 사용되어진 전해수의 조건은 pH 8.
- , Tokyo, Japan)를 이용하여 480 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준곡선 검량선을 작성하기 위해 1 mM 농도의 포도당 용액을 0.1～0.6 mL를 넣고 동일한 방법으로 측정하여 총당을 계산하였다(18).
대상 데이터
- Column은 Agilent Eclipse XDB-C18(4.6×250 mm, 5 μm)를 사용하였고, solvent 조건은 water 1 L에 methanol, acetic acid를 각각 10 mL씩, 1-hexane sulfate sodium을 1 g 첨가하였다.
- 본 실험에서 사용한 배추는 춘광 품종으로 서울 소재 농수산물시장에서 구입하여 사용하였다. 소금은 천일염(순도 70 % 이상, 신안, 한국)을 구입하여 실험에 사용하였다.
- 시험용액 및 각 단계 희석액 1 mL씩을 멸균 페트리접시에 무균적으로 취하여 agar를 약 15 mL를 분주하여 pouring culture method로 접종한 다음 일반세균과 젖산균은 37°C에서 48시간 배양하며 대장균은 37°C에서 24시간 배양한 후 colony 수를 측정하여 colony forming unit (cfu/g)으로 표시하였다. 사용한 배지는 일반세균은 plate count agar(Difco, Detroit, MI, USA), 대장균군은 chromo-cult agar(MERCK, Darmstadt, German)을 젖산균은 MRS agar(Difco)이었다.
- 본 실험에서 사용한 배추는 춘광 품종으로 서울 소재 농수산물시장에서 구입하여 사용하였다. 소금은 천일염(순도 70 % 이상, 신안, 한국)을 구입하여 실험에 사용하였다. 전해수는 생성기(Dips-2K, Han Bio, Seoul, Korea)를 이용하여 50 ppm의 농도로 사용하였다.
- 시료는 100 g을 부위별로 채취하여 blender(KA-2600, Kaiser)로 분쇄하여 cheese close 거즈로 여과한 후 여과액을 사용하였다. 희석된 여과액을 시험관에 0.
- 시료는 100 g을 부위별로 채취하여 blender(KA-2600, Kaiser, Seoul, Korea)로 분쇄하여 cheese close 거즈로 여과한 후 여과액을 사용하였다. pH는 pH meter(AB 15, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA, USA)로 측정하였다.
데이터처리
- 2)Means with different letters in column (A-D) and row (a-f) are significantly different at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- Values with different letters in each process (a-g) at same microbe indicate the significant difference at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- Values with different letters in each process(a-f) at same microbe indicate the significant difference at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- Values with different letters in each process(a-g) at same microbe indicate the significant difference at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 실험 결과는 Statistical Analysis System(SAS, Chicago, IL, USA)를 이용하여 3번 반복처리 하여 평균과 표준편차를 계산하였고, Duncan's multiple range test 방법을 사용하여 0.05% 수준에서 유의성을 분석하였다.
이론/모형
- 비타민 C 함량은 식품공전(19)에 의한 방법으로 배추 여과액을 HPLC에 주입하여 분석하였으며 표준물질은 L-as-corbic acid(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)를 사용하였다. Column은 Agilent Eclipse XDB-C18(4.
- pH는 pH meter(AB 15, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA, USA)로 측정하였다. 염도는 Mohr법(17)으로 여과액 5 mL에 10% K2CrO4를 첨가한 후 0.1 N AgNO3 용액으로 갈색이 되는 종말점을 적정하였다.
성능/효과
- 5% 수준에 달하였다고 보고하여 본 연구와 비슷한 경향을 보였다. 15시간 절인 후 최종 염도는 1.82～2.27% 수준이었으며 탈염 후 1.46～1.77% 수준으로 감소하여 절임시의 염도에 비해 약 20% 수준 감소한 것으로 나타났다.
- Kim 등(9)은 김치를 제조하는 공정 별로 미생물 변화를 모니터링 한 결과, 배추 절임공정에서 초기 균수가 증가하며 그 이후 세척공정에서 미생물 수를 단지 1 log cfu/g 수준 감소하는 것에 그쳐 살균공정의 필요성에 대해 보고하였다. 1차 세척 시 전해수를 사용한 PwE의 총 균수는 3.66 log cfu/g이며 절임공정에서 전해수를 사용한 PwN-SE의 총 균수는 3.62～3.68 log cfu/g으로 초기에 비해 2.5 log cfu/g 이상의 감소효과를 나타냈으며, 2차 세척공정에서 전해수를 사용한 PwN-STE는 4.41 log cfu/g으로 2 log cfu/g 수준 감소하여 전해수처리가 절인배추의 미생물 제어에 효과적임을 알 수 있었다.
- 비타민 C는 절임 동안 감소하였으며 총당은 절임에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 결과적으로 전해수의 사용은 절인배추의 미생물을 효과적으로 제어하여 품질을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
- 3에 나타나 있다. 기존 공정으로 처리한 PwN-ST-T 처리구는 5.38 log cfu/g 수준으로 초기 배추에 비해 1.06 log cfu/g 감소하였으며 PwN-ST-E 처리구는 4.41 log cfu/g으로 초기에 비해2.03 log cfu/g 감소하여 2차 세척 시에도 전해수 세척이 수도수 세척보다 1 log scale 정도 미생물 제어가 되는 것으로 나타났다. 하지만 전해수에 절인 처리구 PwN-SE-T, E와 PwE-SE-T, E 처리구의 경우, 총 균수는 3.
- 1차 전해수 세척을 한 처리구의 경우 절임 시 수돗물을 사용한 처리구와 전해수를 사용한 처리구간의 큰 차이를 보이지 않았다. 대장균군수의 결과도 총 균수와 비슷하였으며 PwN-ST 처리구를 제외하고 2 log cfu/g 이상의 감소 효과를 보였다.초기 배추의 젖산균수는 10 이하로 절임공정에서 PwN-ST의 경우 1.
- 절인배추 공정 중 미생물 제어 가능한 1차 세척, 절임, 2차 세척공정에 전해수를 이용하였으며, 총균, 젖산균, 대장균군, pH, 염도, 비타민 C 및 총당을 분석하였다. 미생물 결과 1차 세척한 처리구의 총 균수는 초기에 비해 2.78 log cfu/g 수준 감소하였으며 대장균군수도 비슷한 수준으로 감소하였다. 탈염과정인 2차 세척공정 후 전해수 처리구가 수도수 처리구에 비해 최대 1.
- 배추의 미생물 결과는 1차 세척을 하지 않은 처리구 중 PwN-ST는 5.07～5.73 log cfu/g이었으며 PwN-SE는 3.62～3.68 log cfu/g으로 1차 세척 없이도 전해수에 절임을 할 경우 미생물의 감소 효과가 있는 것으로 나타났다. 1차 전해수 세척을 한 처리구의 경우 절임 시 수돗물을 사용한 처리구와 전해수를 사용한 처리구간의 큰 차이를 보이지 않았다.
- Jeon 등(33)은 초기 당 함량이 낮은 배추가 숙성과정 중 다소 높은 산도를 보였다고 하여 배추 자체의 당 함량이 김치의 품질에 영향을 미치는 것으로 보고 하였다. 본 연구 결과 당 함량은 절임이나 세척에 큰 영향을받지 않는 것으로 나타났으며 Lee의 연구(20)에서 절임 중 오존처리가 환원당 함량에 영향을 주지 않았다고 보고한 연구의 결과와 일치하였다.
- 6%정도 감소하였으며 절임 동안 감소하는 경향을 나타내었다. 세척 후 비타민 C의 함량은 7.4～11.5 mg% 수준으로 15시간 절인 배추와 비슷한 수준을 나타내었으며 생배추의 비타민 C 함량에 비해 22.8～45.9% 감소하여 수용성인 비타민 C가 용출되어 나오는 것을 알 수 있었다. Lee 등의 연구(18)에서도 절임 후 비타민 C가 34% 정도 감소한다고 보고하였다.
- 염수의 경우 배추의 오염에 영향을 받은 것으로 나타났으며, 수도수 처리구에 비해 전해수 처리구의 미생물수가 낮았으며, 저장 6시간째에 비해 15시간째 높게 나타나 절이는 동안 미생물이 증가하는 것으로 나타났다. 염도는 절임 동안 증가하는 경향을 나타냈으며 절임 3시간째 증가률이 가장 높았다. 처리구들 간에 큰차이를 보이지 않았다.
- 5 log cfu/g 감소하였다. 염수의 경우 배추의 오염에 영향을 받은 것으로 나타났으며, 수도수 처리구에 비해 전해수 처리구의 미생물수가 낮았으며, 저장 6시간째에 비해 15시간째 높게 나타나 절이는 동안 미생물이 증가하는 것으로 나타났다. 염도는 절임 동안 증가하는 경향을 나타냈으며 절임 3시간째 증가률이 가장 높았다.
- 26 ppm 수준으로 90% 이상 감소하는 경향을 보였다. 이는 절임수로 전해수를 사용할 경우 살균 효과가 3시간 이상 지속되지 못함을 의미하며 Fig. 3의 결과에서도 전해수를 이용한 절임수의 총 균수가 6시간째 1.56～2.50 log cfu/g에서 15시간째 2.83～3.26 log cfu/g수준으로 시간의 경과에 따라 미생물 수가 증가하는 결과로 확인할 수 있었다.
- 염도 또한 3시간째 가장 급격한 감소를 나타내었으며 그 이후에는 점진적으로 감소하였다. 전해수의 차아염소산 농도는 초기 46.12 ppm수준이었으며 저장 3시간째 4.26 ppm 수준으로 90% 이상 감소하는 경향을 보였다. 이는 절임수로 전해수를 사용할 경우 살균 효과가 3시간 이상 지속되지 못함을 의미하며 Fig.
- 절임수의 염도는 배추와 비슷한 경향을 보였으며 절임 3시간째까지 급격하게 증가하였으며 그 이후 점진적으로 감소하였다. 절이는 동안 전해수의 차아염소산 농도는 3시간째 90% 이상 감소하여 절임수로 전해수를 이용할 경우 살균효과가 절임시간 동안 지속될 수 없음을 알 수 있었다. 비타민 C는 절임 동안 감소하였으며 총당은 절임에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
- 4에 나타나 있다. 절임 6시간 후 PwN-ST 절임수의 총 균수와 대장균군수는 각각 5.39 및 3.80 log cfu/g으로 절인배추의 미생물수와 비슷한 경향을 보여 배추의 미생물 오염이 절임수에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 처리구들 간에 미생물 결과는 PwN-ST의 총균수가 5.
- 56 log cfu/g으로 약 4 log scale 정도 차이를 나타내었다. 절임 6시간째 PwN-ST 처리구 절임수의 젖산균은 2.96 log cfu/g으로 절인배추에서와 비슷한 수준을 보였으며 절임 15시간째 3.14 log cfu/g 수준으로 증가하였다. 김치의 발효과정 중 생성되는 P ediococcus속은 식염에 대한 저항성이 있어 식염농도 10%에서도 생육이 가능하며, Lactobacillus plantarum이나 Lactobacillus brevis 또한 식염농도 6.
- 80 log cfu/g으로 절인배추의 미생물수와 비슷한 경향을 보여 배추의 미생물 오염이 절임수에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 처리구들 간에 미생물 결과는 PwN-ST의 총균수가 5.39 log cfu/g인 것에 비해 PwE-SE는 1.56 log cfu/g으로 약 4 log scale 정도 차이를 나타내었다. 절임 6시간째 PwN-ST 처리구 절임수의 젖산균은 2.
- 대장균군수의 결과도 총 균수와 비슷하였으며 PwN-ST 처리구를 제외하고 2 log cfu/g 이상의 감소 효과를 보였다.초기 배추의 젖산균수는 10 이하로 절임공정에서 PwN-ST의 경우 1.85～2.40 log cfu/g 수준으로 증가하였으며 PwE-SE 처리구는 검출되지 않아 전해수 처리가 젖산균 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 절임 시 젖산균이 증식하는 이유는 소금이 배추조직으로부터 수분을 용출될 때 세포벽이 손상되어 영양물질이 세포외로 유출되어 미생물 번식하여 발효가 이루어지기 때문이다(26).
- 초기 생배추의 총 균수는 6.44 log cfu/g 수준이었으며 전해수로 1차 세척 후 3.66 log cfu/g 수준으로 유의적으로 감소하였으며, 대장균군수 또한 1차 세척 후 초기에 비해 2.61 log cfu/g 수준 감소하였다(p<0.05).
- 절임 동안 처리구들간의 유의적인 차이를 보이지 않았다. 탈염 후 pH는 5.99～6.07수준으로 절임 15시간째의 pH에 비해 조금 증가하는 경향을 나타내었다. 염도는 절임 3시간째 1.
- 78 log cfu/g 수준 감소하였으며 대장균군수도 비슷한 수준으로 감소하였다. 탈염과정인 2차 세척공정 후 전해수 처리구가 수도수 처리구에 비해 최대 1.5 log cfu/g 감소하였다. 염수의 경우 배추의 오염에 영향을 받은 것으로 나타났으며, 수도수 처리구에 비해 전해수 처리구의 미생물수가 낮았으며, 저장 6시간째에 비해 15시간째 높게 나타나 절이는 동안 미생물이 증가하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 0%에서도 생육이 가능하기 때문에(28) 절임공정에서 절임수의 미생물 증식에 영향을 줄 수 있는 온도나 시간과 같은 요인들의 조절이 필요할 것으로 생각된다. 또한 현재 절인배추와 김치 제조 공장에서 절임수를 반복하여 사용하기 때문에 미생물 수는 지속적으로 증가할 것으로 예측되며, 본 실험에서도 절임시간이 증가하면서 절임수의 미생물 수도 증식하는 경향을 보여 절인배추의 원료인 배추뿐만 아니라 절임수 관리도 필요한 것을 사료된다.
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