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문제 정의
- 김치의 세계화를 위하여 성인병 예방의 식품소재로 기대 되는 열무와 혈관 내 콜레스테롤 침착 방지 및 항산화와 항암 효과 등의 다양한 생리적 활성을 가진 톳을 이용하여 건강기능성이 있는 열무김치를 개발하고자 하였다. 열무김치 에 대한 톳가루 첨가량은 0, 0.
- 따라서 본 연구에서는 성인병 예방의 식품소재로 기대되는 열무와 혈관 내 콜레스테롤 침착 방지 및 항산화와 항암 효과 등의 다양한 생리적 활성을 가진 톳을 이용하여 건강기능성이 있는 열무김치를 개발하고자 톳의 첨가가 열무김치의 맛과 발효숙성에 미치는 영향을 보기 위하여 관능적, 이화학적 및 미생물학적 특성을 조사하였다.
제안 방법
- Lactobacillus 속: 열무김치 국물을 1 mL 취하여 0.85% saline으로 단계 희석한 후 젖산균 분리용 배지(Lactobacillus MRS broth and agar, Difco Lab.)에 접종하여 37℃에서 48～72시간 평판배양한 후 형성된 집락을 계수하였다(27).
- Leuconostoc 속: 열무김치 국물을 1 mL 취하여 0.85% saline으로 단계희석한 후 Leuconostoc 속 균주의 분리계수를 위하여 PES(phenylethyl alcohol sucrose)배지를 조제하 였는데, 배지의 조성은 sucrose를 이용하여 dextran을 생성시키고, 발효초기에 많이 나타나는 gram 음성균의 증식을 억제하기 위해 phenylethyl alcohol을 0.25% 첨가하여 만들어 사용하였다. 젖산균 분리용 배지(PES agar)에 접종하여 20℃에서 3～5일간 평판배양한 후 형성된 집락을 계수하였다(27).
- 톳가루 첨가량을 달리하여 담근 열무김치를 10℃에서 31일간 발효시키면서 관능적 특성을 평가하기 위하여 흰색의 그릇에 열무김치 5～6조각과 일정량의 국물을 같이 담아 6회에 걸쳐 제시하였다. 관능검사원은 훈련된 호텔외식조리 학과 학생 10명을 대상으로 열무김치의 외관, 냄새, 맛, 탄산미, 텍스쳐, 전반적인 기호도의 6가지 특성에 대하여 기호특성 조사를 7점 평점법으로 실시하였다.
- 버무린 열무김치는 폴리에틸렌 bag에 300 g씩 나누어 담고 진공 포장하였다. 담금 직후 모든 실험 처리구의 소금 농도는 2.5%(w/v)로 하였고, 10℃에서 31일 동안 발효시키면서 특성을 보았다.
- 실험처리구는 열무김치에 대한 톳가루의 첨가량을 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4%(w/v)로 하였다. 버무린 열무김치는 폴리에틸렌 bag에 300 g씩 나누어 담고 진공 포장하였다.
- 열무김치 100 g을 믹서기(HMC-150T, 한일믹서기, 서울)로 2분간 분쇄하고, 2겹의 거즈를 사용해서 여과한 후 그 여과액을 취하여 pH와 산도를 측정하였다(22). pH는 여과액 20 mL를 취하여 실온에서 pH meter(model 520A, ORION, Beverly, MA, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 김치의 세계화를 위하여 성인병 예방의 식품소재로 기대 되는 열무와 혈관 내 콜레스테롤 침착 방지 및 항산화와 항암 효과 등의 다양한 생리적 활성을 가진 톳을 이용하여 건강기능성이 있는 열무김치를 개발하고자 하였다. 열무김치 에 대한 톳가루 첨가량은 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4%(w/w)로 하였고, 10℃에서 31일간 발효시키면서 관능적, 이화학적 및 미생물학적 특성을 보았다. 관능적 특성평가 결과 외관은 발효 전반적으로 대조구를 선호하는 것으로 나타났다.
- 열무김치의 재료 및 양념의 배합비는 열무김치 전체를 100으로 하여 열무 76.7, 고춧가루 2.5, 마늘 1.5, 대파 2.0, 양파 1.5, 생강 0.4, 다홍고추 2.6, 멸치액젓 1.4, 설탕 0.3, 소금 1.0, 찹쌀풀 10.0의 비율로 하였다.
- 25% 첨가하여 만들어 사용하였다. 젖산균 분리용 배지(PES agar)에 접종하여 20℃에서 3～5일간 평판배양한 후 형성된 집락을 계수하였다(27).
- 총 균수: 열무김치 국물을 1 mL 취하여 0.85％ saline으로 단계희석한 후 총 균수 배지(plate count agar, Difco Lab., Detroit, MI, USA)에 접종하여 30℃에서 48～72시간 평판배양한 후 형성된 집락을 계수하였다(27).
- 톳가루 첨가량을 달리하여 담근 열무김치를 10℃에서 31일간 발효시키면서 관능적 특성을 평가하기 위하여 흰색의 그릇에 열무김치 5～6조각과 일정량의 국물을 같이 담아 6회에 걸쳐 제시하였다. 관능검사원은 훈련된 호텔외식조리 학과 학생 10명을 대상으로 열무김치의 외관, 냄새, 맛, 탄산미, 텍스쳐, 전반적인 기호도의 6가지 특성에 대하여 기호특성 조사를 7점 평점법으로 실시하였다.
- 톳가루의 첨가량을 달리한 열무김치의 총 폴리페놀 함량은 Gutfinger의 방법(25)을 변형하여 측정하였으며, 이때 표준물질로 gallic acid를 사용하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 열무김치는 2007년 9월 초 (주)청산들김치(옥천)에서 작업장 온도 20 ± 0.5℃에서 당일 제조한 것을 냉장 상태로 운반하여 실험에 사용하였다.
- 5℃에서 당일 제조한 것을 냉장 상태로 운반하여 실험에 사용하였다. 톳가루는 전남 완도산 일본 수출용 찐톳(우진산업(주), 완도)을 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- 1)Superscript letters (a-c) indicate significant difference at α=0.05 as determined by Duncan's multiple range test.
- ANOVA 및 Duncan의 다범위 검정(Duncan's multiple range test)을 통하여 5% 수준에서 각 시료간의 유의적인 차이를 검증하였다(28).
이론/모형
- 톳가루 첨가량을 달리하여 담근 열무김치의 총 비타민 C 함량은 2,4-DNP(dinitrophenyl hydrazine)법(24)으로 측정하였으며, 이때 표준물질로 L-ascorbic acid를 사용하였다.
- 톳가루 첨가량을 달리한 열무김치의 환원당 함량은 DNS(dinitrosalicylic acid) 방법(23)으로 측정하였으며, 이때 표준물질로 포도당을 사용하였다.
- 톳가루의 첨가량을 달리한 열무김치의 항산화효과 검증은 DPPH법(26)을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- pH는 모든 첨가구에서 초기 pH가 거의 비슷하였고, 발효의 진행과 함께 발효 3일과 6일에 크게 낮아져서 발효 전체기간 동안 모든 첨가구의 pH가 5.53～5.58로 거의 비슷하였으며 점차로 낮아지는 결과를 보였다. 발효 10일부터 발효 27일까지 톳가루 0.
- 4%(w/w)로 하였고, 10℃에서 31일간 발효시키면서 관능적, 이화학적 및 미생물학적 특성을 보았다. 관능적 특성평가 결과 외관은 발효 전반적으로 대조구를 선호하는 것으로 나타났다. 냄새는 톳가루의 첨가량이 증가할수록 점수가 낮아졌으며 발효 전반적으로 대조구의 냄새를 선호하였고, 그 다음으로 톳가루 0.
- 관능적 평가 결과 외관은 발효 전체기간 동안 발효 10일, 13일을 제외하고는 모두 유의적(p<0.05, p<0.01, p<0.001)인 차이를 보였다.
- 냄새는 전반적으로 발효 3일, 17일을 제외하고는 모두 유의적(p<0.05, p<0.01)인 차이를 보였고, 톳가루의 첨가량이 증가할수록 냄새의 점수가 낮아졌다.
- 관능적 특성평가 결과 외관은 발효 전반적으로 대조구를 선호하는 것으로 나타났다. 냄새는 톳가루의 첨가량이 증가할수록 점수가 낮아졌으며 발효 전반적으로 대조구의 냄새를 선호하였고, 그 다음으로 톳가루 0.1% 첨가구를 선호하였다. 맛과 탄산미는 발효 3일에 톳가루 0.
- 또한 발효 24일 이후에 큰 변화 없이 젖산균수가 유지되는 것은 김치의 숙성이 진행됨에 따라 젖산균의활동이 왕성해지므로 산 생성량이 증가하여 pH는 저하되고 젖산균수는 log phase에서는 증가하지만, stationary phase 에서는 더 이상 증가하지 않는 것으로 Choi와 Hahn(1)의 발효온도 변화에 따른 열무 물김치와 Choi 등(13)의 물 비율을 달리한 열무 물김치의 실험결과와 비슷하였다. 녹미채를 첨가한 김치(29)에서 담금 직후부터 발효 2일까지 녹미채 첨가구가 대조구에 비해 젖산균수가 현저히 낮았고, 이는녹미채에 젖산균수의 생육을 억제하는 물질이 있음을 나타낸다고 하였는데, 본 실험결과에서도 톳가루의 첨가량이 증가할수록 최대 젖산균수에 도달되는 시기가 늦어져서 톳가루의 첨가가 발효에 영향을 미치는 것으로 생각되었다.
- 34 mg%였다. 담금 직후의 총 비타민 C 함량이 가장 많은 것은 톳가루 0.2% 첨가구였고, 첨가구별로 총 비타민 C가 약간의 차이를 보였다. 발효숙성이 진행됨에 따라 대부분의 첨가구에서 총 비타민 C가 서서히 감소하였다가 발효 10일 이후에 크게 감소하여 발효 17일에 모든 첨가구에서 가장 적은 총 비타민 C함량을 보였다.
- 5로 거의 비슷하였고, 녹미채 첨가량이 많아짐에 따라 pH가 높아졌고, 숙성 15일 이후에는 시험구간에 차이가 크지 않아 본 실험의 결과와 비슷하였다. 또한 큰느타리버섯 첨가량에 따른 김치의 품질 특성(30)에서 저장 초기의 pH 6.3에서 숙성 7일에 대조구 및 첨가구간에 pH의 큰 차이가 없는 것으로 나타났고, 대조구보다 버섯첨가구의 pH가 더 낮은 것으로 보였으나 버섯 첨가구간에는 차이를 보이지 않았다고 하여 본 실험의 톳가루 0.3% 첨가구의 pH가 대조구보다 낮게 나타난 것과 첨가구간에 pH의 큰 차이가 없는 것이 비슷하였다.
- 34%로 거의 비슷하였고, 발효 3일과 6일, 10일에 산도가 크게 증가하여 발효 말기까지 꾸준히 증가하였다. 발효 0일부터 발효 6일까지 톳가루 0.4% 첨가구가 가장 적은 산도를 보였고, 톳가루 0.2% 첨가구가 가장 많은 산도를 나타냈다. 발효 24일에는 대조구가 가장 많은 산도를 나타냈다.
- 특히, 발효 6일에 모든 첨가구의 환원당이 크게감소하였다. 발효 24일부터 발효 말기까지 톳가루 0.4% 첨가구의 환원당함량이 가장 적게 나타났고, 발효 17일부터 발효 말기까지는 대조구와 톳가루 0.2% 첨가구가 다른 첨가구에 비해 비교적 많은 환원당함량을 보였다. 특히, 발효 27일 이후에는 톳가루 0.
- 항산화효과는 발효 0일과 발효 3일에는 톳가루 첨가구에 비해 대조구의 항산화활성이 가장 낮게 나타났고, 모든 첨가구에서 발효 전체기간 동안 약간 증가하였다가 발효 20일 이후에는 모든 첨가구에서 감소하는 결과를 보였다. 발효 6일 이후부터 발효말기까지 톳가루 0.4% 첨가구가 가장 적은 항산화활성을 보였고, 톳가루 0.1% 첨가구가 전반적으로 높은 항산화활성을 나타냈다. 이와 같이 발효숙성 동안에 증가와 감소 등의 변화를 보이는 것은 발효 중 유산균의 대사산물이 증가하고, 비타민 C 등 생리활성 물질의 변화와 관련(41)이 있는 것으로 생각되었다.
- 01)인 차이를 보였고, 톳가루의 첨가량이 증가할수록 냄새의 점수가 낮아졌다. 발효 전반적으로 대조구의 냄새를 선호하였고, 그 다음으로 톳가루 0.1% 첨가구를 선호하였다.
- 3% 첨가구가 대조구에 비해 높게 나타났고, 그 이후로는 모든 첨가구에서 약간 증가하여 발효 말기까지 유지하는 결과를 보였다. 발효 전체기간 동안 톳가루 0.4% 첨가구의 폴리페놀 함량이 전반적으로 적게 나타났고, 발효 3일에서 10일 사이에는 톳가루 0.1% 첨가구의 폴리페놀 함량이 다른 첨가구에 비해 많게 나타났으며 발효 31일에는 대조구의 총 폴리페놀 함량이 가장 적었다. 전체적으로 뚜렷한 특징을 보이지 않았고 첨가구 간에 총 폴리페놀 함량은 최소 0.
- 2% 첨가구였고, 첨가구별로 총 비타민 C가 약간의 차이를 보였다. 발효숙성이 진행됨에 따라 대부분의 첨가구에서 총 비타민 C가 서서히 감소하였다가 발효 10일 이후에 크게 감소하여 발효 17일에 모든 첨가구에서 가장 적은 총 비타민 C함량을 보였다. 발효 20일에 모든 첨가구의 총 비타민 C함량이 약간 증가하여 발효 말기까지 거의 유지하였다.
- 산도는 pH와 비슷한 결과로 모든 처리구의 초기 산도가 0.32～0.34%로 거의 비슷하였고, 발효 3일과 6일, 10일에 산도가 크게 증가하여 발효 말기까지 꾸준히 증가하였다. 발효 0일부터 발효 6일까지 톳가루 0.
- )는 총 균수와 비슷한 결과로 발효 3일에 크게 증가하였다가 17일에 감소한 후 다시 약간 증가하여 유지하였다. 이상의 결과에서 열무김치에 건강기능성 소재인 톳가루를 첨가하는 경우에는 관능적 특성을 고려하여 0.1% 이하로 첨가하는 것이 바람직한 것으로 보였다.
- 1% 첨가구의 점수가 유의적으로 높아 선호하였다. 전반적인 기호도는 발효 13일과 발효 17일에 톳가루 0.1% 첨가구의 기호도가 좋은 것으로 평가되었다. pH는 모든 첨가구에서 초기 pH가 비슷하였고, 발효의 진행과 함께 발효 3일과 6일에 크게 낮아져서 전체기간 동안 모든 첨가구가 비슷한 결과를 보였다.
- 전반적인 기호도는 발효 6일(p<0.001)에는 톳가루 0.1% 첨가구와 대조구가 같은 점수로 높았고, 발효 13일(p<0.001) 과 발효 17일(p<0.05)에는 톳가루 0.1% 첨가구의 전반적인 기호도 점수가 가장 좋았다.
- 1% 첨가구의 폴리페놀 함량이 다른 첨가구에 비해 많게 나타났으며 발효 31일에는 대조구의 총 폴리페놀 함량이 가장 적었다. 전체적으로 뚜렷한 특징을 보이지 않았고 첨가구 간에 총 폴리페놀 함량은 최소 0.19 mg%에서 최대 0.33 mg% 범위를 나타냈다. 페놀성 화합물은 항산화, 항암 등의 생리활성을 나타내는 2차 산물(39)로 김치의 재료와 부재료속에 있는 식물성 페놀화합물이 항산화 활성을 발휘한다고 하였는데(40) 본 실험의 결과에서는 톳가루의 첨가량에 따라 총 폴리페놀 함량의 큰 차이를 볼 수 없었다.
- 전체적으로 외관과 냄새는 대조구가 높은 점수를 받았고, 맛, 탄산미, 조직감과 전반적인 기호도 항목에서는 대조구의 점수가 유의적으로 높아 선호하는 것으로 평가되었고, 톳가루를 첨가한 경우에는 톳가루 0.1% 첨가구가 다른 첨가구에 비해 유의적으로 일부 높은 점수를 받았다. 따라서 톳가루의 색이 짙은 갈색이고 약간의 냄새를 가지고 있어 열무김치를 만들 때 톳가루의 첨가량은 관능적인 특성을 고려하여 0.
- 젖산균수(Lactobacillus sp.)는 총 균수와 비슷한 결과로 발효 초기에 거의 비슷한 젖산균수를 보였고, 발효 3일과 6일에 크게 증가하였다가 발효 17일에 다시 크게 감소하였다. 그 이후로 모든 첨가구에서 서서히 증가하였다가 유지하는 결과를 보였다.
- 젖산균수(Leuconostoc sp.)는 발효 초기에 모든 첨가구의 젖산균수가 거의 비슷하였고, 발효 3일에 모든 첨가구의 Leuconostoc 속 젖산균수가 크게 증가하여 발효 6일에 약간 감소하였다가 발효 10일에 다시 증가하여 발효 17일까지 서서히 감소하였다가 발효 20일에 약간 증가한 후 발효말기까지 유지하였다. 발효 3일에 대조구와 모든 첨가구에서 최대젖산균수를 보였다.
- 조직감은 발효 6일(p<0.01)에 톳가루 0.1% 첨가구의 조직감 점수가 유의적으로 높아 선호하였다.
- 1% 첨가구가 유의적으로 높은 점수를 받았다. 조직감은 발효 6일에 톳가루 0.1% 첨가구의 점수가 유의적으로 높아 선호하였다. 전반적인 기호도는 발효 13일과 발효 17일에 톳가루 0.
- 총 균수는 발효 초기에 모든 첨가구의 총 균수가 거의 비슷하였고, 발효 3일에 크게 증가하여 모든 첨가구에서 발효의 진행과 함께 증가하였다가 발효 17일에 크게 감소하여 다시 약간 증가하다가 유지하는 결과를 보였다. 톳가루 0.
- 1% 첨가구가 전반적으로 높은 항산화활성을 나타냈다. 총 균수와 젖산균수(Lactobacillus sp.)는 비슷한 결과로 발효 초기에 모든 첨가구가 비슷하였고, 발효 3일과 6일에 크게 증가하였다가 발효 17일에 감소하여 다시 증가한 후 유지하였다. 톳가루의 첨가량이 증가할수록 최대 젖산균수에 도달되는 시기가 6일에서 10일로 4일 연장되었 다.
- 이는 사용한 열무의 비타민 C함량 차이가 영향을 미친 것으로 생각되었다. 총 비타민 C는 알칼리에서 쉽게 파괴되나 산성(pH 4부근)에서는 안정하다고 하였는데(38), 본 실험결과에서도 발효 20일 이후부터 발효 말기까지 거의 모든 첨가구의 총 비타민 C함량이 유지되었고, 이 시기의 pH 결과를 보면 pH 4 근처를 나타내어 일치하였다.
- 환원당은 발효초기에는 모든 첨가구가 비슷하였고, 발효의 진행과 함께 모든 첨가구의 환원당 함량이 꾸준히 감소하였다. 총 비타민 C함량은 발효숙성이 진행됨에 따라 대부분의 첨가구에서 발효 10일까지 서서히 감소하였다가 발효 17일에 크게 감소하여 발효 20일에 약간 증가한 후 말기까지 유지하였다. 총 폴리페놀 함량은 발효 0일에 톳가루 0.
- 총 비타민 C함량은 발효숙성이 진행됨에 따라 대부분의 첨가구에서 발효 10일까지 서서히 감소하였다가 발효 17일에 크게 감소하여 발효 20일에 약간 증가한 후 말기까지 유지하였다. 총 폴리페놀 함량은 발효 0일에 톳가루 0.3% 첨가구에서 약간 높게 나타났고, 그 이후로는 모든 첨가구에서 약간 증가하여 말기까지 유지하는 결과를 보였다. 항산화 효과는 톳가루 0.
- 총 폴리페놀의 함량은 발효 0일에 톳가루 0.3% 첨가구가 대조구에 비해 높게 나타났고, 그 이후로는 모든 첨가구에서 약간 증가하여 발효 말기까지 유지하는 결과를 보였다. 발효 전체기간 동안 톳가루 0.
- 그 이후로 모든 첨가구에서 서서히 증가하였다가 유지하는 결과를 보였다. 최대 젖산균수를 보인 시기는 대조구와 톳가루 0.1% 첨가구는 발효 6일에 보였고, 톳가루 0.2%, 0.3%, 0.4% 첨가구는 발효 10일에 모두 최대 젖산균수를 나타냈다. 톳가루의 첨가량이 증가할수록 최대 젖산균수에 도달되는 시기가 4일 늦어졌다.
- 001)인 차이를 보였다. 톳가루의 첨가량이 증가할수록 외관의 점수가 낮아졌고, 발효 전반적으로 대조구를 선호하는 것으로 나타났다.
- 81%를 나타내 비슷한 결과를 보였다. 하지만, 녹미채를 첨가한 시험구가 대조구보다 낮은 산도를 나타낸 결과는 열무김치와 배추김치의 차이인지 본 연구결과에서는 발효 3일에서 6일까지 톳가루 0.4% 첨가구가 가장 적은 산도를 나타낸 일부 결과만 일치하였다. Park 등(29)은 녹미채 첨가에 의하여 김치의 산도가 대조구 보다 낮은 것은 녹미채에 들어있는 칼슘의 영향으로 판단하 였고, 칼슘이 들어있는 소재를 첨가한 김치의 경우에도 대조 구보다 김치의 산도가 낮다(31-33)고 하였으나, 본 실험결과와는 다른 결과를 보였다.
- 항산화효과는 발효 0일과 발효 3일에는 톳가루 첨가구에 비해 대조구의 항산화활성이 가장 낮게 나타났고, 모든 첨가구에서 발효 전체기간 동안 약간 증가하였다가 발효 20일 이후에는 모든 첨가구에서 감소하는 결과를 보였다. 발효 6일 이후부터 발효말기까지 톳가루 0.
- 환원당은 발효 초기에는 모든 첨가구가 거의 비슷하였고, 발효의 진행과 함께 모든 첨가구의 환원당함량이 꾸준히 감소하였다. 특히, 발효 6일에 모든 첨가구의 환원당이 크게감소하였다.
- 산도는 pH와 비슷한결과로 모든 처리구의 초기 산도가 비슷하였고, 발효 3일과 6일, 10일에 산도가 크게 증가하여 말기까지 꾸준히 증가하였다. 환원당은 발효초기에는 모든 첨가구가 비슷하였고, 발효의 진행과 함께 모든 첨가구의 환원당 함량이 꾸준히 감소하였다. 총 비타민 C함량은 발효숙성이 진행됨에 따라 대부분의 첨가구에서 발효 10일까지 서서히 감소하였다가 발효 17일에 크게 감소하여 발효 20일에 약간 증가한 후 말기까지 유지하였다.
후속연구
- 특히 열무의 비타민 A 함량은 2630 IU로 배추나 무에 비해 28～2600배 정도 많고, 당질의 양도 배추보다는 많이 들어 있다(9,10). 또한 열무에는 isothiocyanates, fiber 등 여러 종류의 phytochemical(11)이 다량 함유되어 있어 암을 비롯한 성인병 예방용 식품소재로 기대된다.
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