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문제 정의
- 특히 김장 김치를 장기간 맛있게 즐길 수 있게 하기 위하여 김장김치 보관 온도알고리즘에 대한 연구는 대형 김치냉장고 개발에 필수적인 요인이라고 생각한다. 본 연구는 온도변환에 따른 김장김치의 발효양상을 비교하여 김장김치를 6개월간 장기 저장하면서 저장기간 내 맛있게 섭취할 수 있는 최적 온도 조건을 찾고자 하였다.
제안 방법
- 양념을 미리 준비해 두고, 최종 김치의 염도는 2.0±0.2%에 도달할 수 있도록 첨가할 양념 양을 미리 계산하였다.
- 겨울 배추절임을 위해 소금 뿌림과 염수 혼합법을 이용하여 절임을 하였다. 배추 겉잎 2장을 떼어 내고 두 포기가 되게 나눈 후 밑둥에 칼집을 내었다.
- 김장김치 시료 100 g을 녹즙기로 마쇄한 후 여과한 김치즙액을 pH meter(S20, Mettler Toledo, Greifensee, Switzerland)를 사용하여 실온에서 측정하였다(20). 산도 측정은 김치 즙액 10 mL를 취하여 0.
- 5 cm가 되게 잘라서 관능검사 요원들이 개인별로 사용하는 직경 7 cm의 흰 접시에 담았다. 김장김치의 장기 저장 시 중요한 요인으로 작용하는 냄새, 맛, 질감을 검사하기 위하여 외관(appearance), 신맛(acidic taste), 탄산미(carbonated taste), 아삭아삭함 (crispness), 군덕내(moldy smell) 항목을 9점 척도로 실시하였다. 1점은 매우 약함이나 매우 싫음, 5점은 보통 그리고 9점은 매우 강함이나 매우 좋음으로 나타내었다.
- 김장김치를 김치냉장고에서 6개월간 ‘숙성 후 저장’과 ‘저온 저장’ 모드에서 저장하였을 때 발효 양상을 비교해 보았다.
대상 데이터
- 3～3.5 kg 크기의 해남배추(전남 해남군 황산면), 천일염, 고춧가루(종가집, 서울), 다진 마늘(국내산), 다진 생강(국내산), 까나리 액젓(청정원, 서울), 새우젓(한성, 부산)을 구입하였고, 실파, 찹쌀가루는 인근 마트에서 구입하여 사용하였다.
- 5 kg)를 밀폐용기에 넣은 다음 손으로 눌러 유입된 공기를 빼고 해당 모드가 설정된 김치냉장고에 보관하였다. 본 연구에 사용한 김장김치 담금 레시피는 절인 배추 1 kg에 고춧가루 30 g,마늘 30 g, 생강 6 g, 까나리액젓 15 g, 새우액젓 20 g, 실파27 g, 찹쌀풀 43.2 g, 그리고 설탕 6 g을 사용하였다. 김치는 12월 초에 담아 이듬해 5월 말까지 6개월간 김치냉장고에서 숙성 및 온도조건 별로 저장하였다.
- 본 연구에 사용한 김치냉장고는 김장김치 장기 저장을 위한 연구 목적으로 제작된 것으로 온도가 자동으로 설정되어있다. ‘숙성 후 저장’은 김치를 최적 상태로 발효시킨 후 저온에서 저장하였을 때 좋은 김치 맛을 장기간 최적상태로 유지시킬 수(15) 있는 온도알고리즘으로 예비연구를 통해 10℃에서 5일 발효 후 -2.
- Replicated randomized complete block design으로(24), 훈련된 15명의 관능요원으로 실시하였다. 김치 한 포기를 4등분하여 이 중 반은 외관 검사를 위해 직경 9 cm의 흰 접시에 담았고 나머지 시료는 가로 세로 2.
- 본 연구에 사용한 ‘숙성 후 저장’ 모드에 보관한 김치는 10℃에서 5일간 발효시킨 후 -2.5℃에 저장한 F1김치, 15℃ 에서 1일 발효시킨 후 -2.5℃에서 저장한 F2김치이고, ‘저온 저장’에 보관한 김치는 담금 즉시 -1℃에 저장한 S1김치와 -2.5℃에 저장한 F2김치 4종류이다.
데이터처리
- 모든 실험결과는 평균±표준편차로 나타내었고 실험결과의 유의성을 검정하기 위하여 SAS program(ver. 9.1, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)의 one-way analysis of variance(ANOVA)를 p<0.05 수준으로 실시하였다.
- a,bData with different letters in the column are significantly different with one-way ANOVA followed by Duncan's multiple range test at p<0.05.
이론/모형
- 젖산균 측정에는 평판계수법(plate count technique)을 이용하였다. 시료액 1 mL를 멸균한 증류수로 단계적으로 10-1～10-8까지 희석하여 각 희석액 중 1 mL씩을 멸균한 Lactobacillus spp.
성능/효과
- 6%에 도달하였다. 6개월 후 F1김치는 pH 4.1, 산도 0.8%였다. 반면 F2김치는 15℃에서 1일 발효시킨 후(pH 5.
- 6% 에 도달한 후 6개월간 유지되었다. 6개월 후 F2김치는 pH 4.3, 산도 0.7%로 F1김치에 비해 발효 속도가 느렸다.
- 김치 담금 후 발효 없이 즉시 저온에 저장한 김치는 저장 4주까지 pH 및 산도의 변화가 거의 없었다. 이후 -1℃에서 저장한 S1김치의 pH 및 산도는 8주째에 pH 4.6, 산도 0.5% 부근에 도달한 후 서서히 변화하여 6개월 후 pH 4.3 및 산도 0.7%에 도달하였다. 이에 반해 -2.
- 5℃ 정도였음에도 불구하고, 발효 양상은 뚜렷한 차이를 보였다. 이상의 결과를 살펴보면, 발효시키지 않고 저장한 김치는 상당한 저장 기간 동안 pH와 산도가 변화하지 않고, 특히 온도가 낮은 경우에는 변화속도가 매우 느림을 알 수 있었다.
- 균의 발육 및 유지 상태를 살펴보면 F1> F2> S1> S2김치 순으로 좋은 것으로 나타났다.
- 0 log CFU/mL 부근에 도달하였다. 이후 균의 증식 양상은 10℃에서 5일간 발효시킨 후 -2.5℃에 저장한 F1김치는 최대 균수 8.0～9.0 log CFU/mL에 도달한 이후 6개월까지 균수가 유지되었다. 이에 반해 15℃에서 1일 발효시킨 후 -2.
- 0 log CFU/mL로 낮아졌다. 본 결과에 의하면, F1김치는 숙성이 완전히 이루어진 반면, F2김치는 숙성이 F1김치에 비해 덜 이루어진 것으로 판단된다. 저온에서 저장한 김치(S1,S2)의 Lactobacillus spp.
- 저온에서 저장한 김치(S1,S2)의 Lactobacillus spp. 증식은 저장 2주째 이후 증가하기 시작하여 8주째에 최대 균수인 6.8 log CFU/mL에 도달한 후 감소하였는데 -2.5℃에 저장한 S2김치의 균 감소 속도가 S1김치보다 빨랐다. 6개월 후 S1, S2김치의 Lactobacillus spp.
- 의 경우 저온에서도 잘 생육하는 젖산균(14)이기 때문으로 생각된다. 그러나 최대 균수에 도달하는 시간 및 도달 후 유지되는 양상은 저장 온도에 따라 차이가 나타났다(Fig. 2). 발효 후 저온 저장한 김치 중 F2김치의 Leuconostoc spp.
- 는 6개월 동안 지속적으로 증식한 반면, F2김치의 젖산균은 8주째에 최대 균수에 도달한 이후 감소하였다. pH, 산도 및 젖산균 측정 결과를 참고하였을 때 F1김치가 F2김치에 비해 완전한 숙성이 이루어진 것으로 판단되었으며 Leuconostoc spp.가 저온에서 활발히 성장하는 균이기에 (29) 최대 생육 후 일정 수준으로 균이 유지된 것으로 생각된다.
- 6개월간 장기 저장 시 김치의 질감이 질깃해질 것으로 예측하였으나 ‘아삭아삭함’에 대한 평가 결과를 살펴보면 5.0점 이상으로 예상 밖으로 모든 김치에서 양호한 편으로 나타났으며 F1과 S1김치는 5.5점 이상의 점수를 받아 저장 초기에 완전히 숙성시킨 김치의 질감도 아주 양호한 것으로 판단되었다.
- 6개월간 저장한 김장김치의 관능평가 결과를 살펴보면 3개월째의 평가에 비해 모든 김치 시료에서 신맛이 증가하였고 발효시킨 후 저장한 김치의 평가가 유의적으로 높았다 (p<0.05).
- 최대 균수는 Lactobacillus spp. 최대 균수보다 높았으며 6개월 후에도 7.0 log CFU/mL 수준으로 유지되었다.
- 6개월 저장 후 김치의 관능평가 항목을 종합적으로 고려해 보았을 때 S1> F1> F2> S2 순으로 김치의 평가가 높은 것으로 나타났다.
- 0점 이상으로 양호하였다. 김장김치가 오래되면 색상이 검어져서 외관이 나빠진다는 일반적인 생각은 맞지 않음을 확인하였고 장기 저장에 있어 김치 보관 조건의 중요성을 알 수 있었다. 6개월 저장 후 김치의 관능평가 항목을 종합적으로 고려해 보았을 때 S1> F1> F2> S2 순으로 김치의 평가가 높은 것으로 나타났다.
- 이상의 결과를 종합해 보았을 때 김장김치를 장기 저장하였을 때 저장 기간 내 맛있는 김치를 먹기 위한 방법으로는 김치를 완전히 숙성시킨 후 저장하는 방법이 가장 우수한 것으로 판단되었고 그러한 숙성 시스템 중 상대적으로 낮은 온도에서 발효를 유도한 10℃에서 5일 발효 후 -2.5℃에서 저장하는 온도알고리즘이 적합한 것으로 사료된다. 그러나 김장김치를 6개월 이상 장기간 묵혀 묵은지 김치를 제조하고자 할 경우에는 저온 저장을 권장하며 이때 온도는 너무 낮은 온도보다 젖산균 특히 Leucnostoc spp.
- Lactobacillus spp. 생육은 F1 및 F2김치에서는 저장 초기부터 급속히 증식하여 8주에 최대 균수인 8.0～9.0 log CFU/mL에 도달한 후 F1김치에서는 균수가 6개월간 지속된 반면, F2김치에서는 저장 12주 이후 감소하였다. S1과 S2김치에서는 8주에 최대 균수인 6.
- 의 균수 저장 후기에 높아졌기 때문으로 생각된다. 이상의 결과를 종합해 보면 김장김치를 저장 기간 내 맛있게 먹기 위해서는 김치를 완전히 숙성시킨 후 저온에서 저장하는 방법인 10℃에서 5일 동안 발효시켜 -2.5℃로 온도 변환하는 시스템이 가장 우수하였다. ‘저온 저장’ 온도로는 -1℃가 -2.
- 저장 3개월째의 김장김치의 맛을 평가한 항목인 신맛 및 탄산미는 각각 F1> F2> S1> S2 순으로 유의적으로 높았다(p F2> S1> S2 순으로 숙성 후 저장한 김치가 저온에서 저장한 김치보다 우수한 것으로 판단된다.
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