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문제 정의
- 하지만, 야콘은 저장성이 낮아 연중 가격 변동이 10배에 이를 정도로 심하여 김치 등의 가공식품 원료로 사용하여 저장성을 개선하는 노력이 필요하다. 최근 야콘을 재배하는 국내 농가 증가와 비례하여 야콘의 다양한 용도 개발이 필요하므로, 본 연구에서는 야콘을 첨가하여 제조한 김치의 이화학적 특성과 발효와 숙성에 관여하는 김치 유산균의 활성을 비교 분석하였다.
- 한편, fructooligosaccharides 1%와 비피더스균을 함께 첨가하여 4℃에서 30일 동안 김치 발효시에 무첨가군과 비피더스균을 단독으로 첨가한 군보다 pH 및 총산도의 변화가 크고, 유산균 수가 증가하였다(Chae & Jhon 2007). 본 연구에서는 5% 야콘 첨가가 김치발효, 특히 초기의 발효에 영향을 주어서 김치 발효 속도를 촉진하는 것으로 예상된다. 야콘 첨가는 Leuconostoc sp.
- 본 연구는 김치에 첨가되는 야콘(Smallanthus sonchifolius)이 김치 발효 중에 김치의 이화학적 특성과 발효 품질에 미치는 효능을 관찰하였다. 5개의 다른 야콘 농도, 즉 0.
제안 방법
- 구체적으로, 배추를 4등분한 후, 20%(w/v) 소금용액에서 2 시간 침지하고, 흐르는 물에서 1분 동안 세척한 후, 상온에서 2시간 동안 탈수하였다. 탈수된 배추에 위의 양념들을 골고루 넣은 후, 무게를 약 300 g으로 조절하였으며, 플라스틱 용기에 김치를 완전하게 채운 상태로 밀봉하여 4℃로 조절된 냉장고(싱싱냉동공사, Gangnung, Korea)에서 21일 동안 발효하였다. 발효 도중 0, 7, 14, 21일에 해당하는 시료를 분석하였다.
- 김치 시료를 믹서기(HMF370)로 1분간 마쇄하여, 살균된 거즈로 착즙하여 100～110 mL의 액체를 회수한 후 pH, 산가, 유산 농도, 미생물 생균수 측정에 사용하였다.
- 김치액의 pH 측정은 Istek(Seoul, Korea)사의 725p pH meter를 사용하였고, 당도 측정에는 refractometer(N-1a, ATAGO Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하였다. 산도(TTA) 측정을 위하여, 김치 시료 5 mL에 페놀프탈레인 용액 2방울을 첨가한 후 계속 혼합하면서 pH가 변하여 8.
- , Tokyo, Japan)를 사용하였다. 산도(TTA) 측정을 위하여, 김치 시료 5 mL에 페놀프탈레인 용액 2방울을 첨가한 후 계속 혼합하면서 pH가 변하여 8.3으로 되는 시점까지의 첨가된 0.1 N NaOH 양(mL)을 측정하여 유산 함량(%)으로 환산하였다. 유산 농도 측정에 사용한 lactate reagent(Sigma diagnostics Co.
- 의 생균수 측정 용도로, DIFCO사(MD, USA) 제품을 사용하였다. L. mesenteroides는 고체배지에 설탕이 존재할 때, dextransucrase 효소 활성에 의하여 점액질의 dextran을 생성하여 콜로니의 물성이 효소활성이 없는 콜로니와 쉽게 구별이 되므로, PEA 배지에 최종 농도 1%의 sucrose를 첨가하였다. 미생물 배양 온도와 기간은, MRS 배지는 37℃에서 2일간 배양하였고, PCA, YPD와 RSA 배지는 30℃에서 3일간 배양하였다.
- 본 연구는 김치에 첨가되는 야콘(Smallanthus sonchifolius)이 김치 발효 중에 김치의 이화학적 특성과 발효 품질에 미치는 효능을 관찰하였다. 5개의 다른 야콘 농도, 즉 0.1%, 0.5%, 1%, 및 5% 농도의 야콘을 김치에 첨가하였고, 야콘을 첨가하지 않은 김치를 대조군으로 비교하였다. 발효가 진행됨에 따라, 전체 산도와 유산농도, 미생물의 수가 증가하는 반면에, pH는 김치를 담근 직후 5.
대상 데이터
- 대조군 김치 제조를 위하여 배추(Chinese cabbage) 85.7%, 고추(hot pepper) 5.6%, 마늘(garlic) 2.6%, 파(green onion) 1.7%, 새우젓(salted shrimps) 1.7%, 생강(ginger) 1.3%, 멸치젓(salted anchovies) 1.3%을 혼합비로 사용하였다. 야콘 첨가 김치군의 경우, 300 g인 배추의 중량 기준으로 믹서기(HMF370, Hanil Electronics, Seoul, Korea)로 분쇄한 야콘 0.
- 5%, 1%, 5% 야콘 첨가 김치로 칭하였다. 야콘은 경북 울진에서 재배된 것을 구매하여 냉동 보관하면서 사용하였다. 구체적으로, 배추를 4등분한 후, 20%(w/v) 소금용액에서 2 시간 침지하고, 흐르는 물에서 1분 동안 세척한 후, 상온에서 2시간 동안 탈수하였다.
데이터처리
- 자료는 1-way analysis of variance(ANOVA) 방법으로 통계처리 하였다(Albright et al 1999).
이론/모형
- 1 N NaOH 양(mL)을 측정하여 유산 함량(%)으로 환산하였다. 유산 농도 측정에 사용한 lactate reagent(Sigma diagnostics Co., St. Louis, USA)는 공급회사가 제안한 방법에 준하여 실시하였다. 효소제가 포함된 lactate reagent solution 1 mL와 김치액 시료 또는 유산 표준용액 10 μL를 5분 동안 상온에서 반응 후, UV1650 spectrophotometer(Shimadzu Co.
성능/효과
- PEA 배지는 23～25℃에서 약 5일간 배양하였다. 생균수 측정은 3회 반복하였으며, 평균값으로 나타내었다.
- 7로 감소하였다. 야콘 첨가군들에서의 pH도 대조군과 유사한 경향을 보여, 김치 담근 직후에 야콘 첨가군의 pH는 5.4～5.6이었으나, 야콘 첨가 농도가 가장 높은 5% 첨가군에서는 7, 14, 21일째 시료에서 pH가 다른 그룹들과 비교 시 가장 낮았다.
- 다섯 가지 김치 시료들의 산도는 제조 당일에는 0.22～0.27%로 낮았고, 발효 기간이 연장될수록 산도는 증가하여 21일 후에 가장 높은 산도를 보였으며, 대조군은 0.51%, 야콘 첨가군들은 0.42～0.61%의 값을 보였다(Fig. 2A). 발효 7일에서의 산도는 야콘 5% 첨가군에서 가장 높았으나, 발효 14일째에는 대조군에서 가장 높았다.
- 효소적으로 측정한 5 종류 김치들의 유산 함량은 초기에 0.03～0.04%였으며, 발효 7일째에는 대조군의 유산 함량은 3.9배, 야콘 0.1% 첨가군은 4.0배, 야콘 0.5% 첨가군은 3.5배, 야콘 1% 첨가군은 4.5배, 야콘 5% 첨가군은 7.4배로 증가하였다(Fig. 2B).
- 이들 유산균들은 김치를 발효시켜 각종 유기산을 생성하여 김치의 pH를 낮추고 산도를 높인다. 야콘의 첨가는 김치 발효 초기에 유산을 포함한 각종 유기산 생성을 촉진시켜, 야콘 5% 첨가군에서 대조군보다 유산과 전체 유기산 함량이 높았다. 발효 7일 후에는 유산이 총산 농도에서 차지하는 비율은 대조군에서는 54%, 야콘 0.
- 야콘의 첨가는 김치 발효 초기에 유산을 포함한 각종 유기산 생성을 촉진시켜, 야콘 5% 첨가군에서 대조군보다 유산과 전체 유기산 함량이 높았다. 발효 7일 후에는 유산이 총산 농도에서 차지하는 비율은 대조군에서는 54%, 야콘 0.1% 첨가군은 42%, 야콘 0.5% 첨가군은 55%, 야콘 1% 첨가군은 70%, 야콘 5% 첨가군은 78%로 나타나, 야콘 첨가량이 증가할수록 특히 유산의 양이 증가하였다. 발효 21일 후에는 유산이 총산 농도에서 차지하는 비율은 대조군에서는 38%, 야콘 0.
- 5% 첨가군은 55%, 야콘 1% 첨가군은 70%, 야콘 5% 첨가군은 78%로 나타나, 야콘 첨가량이 증가할수록 특히 유산의 양이 증가하였다. 발효 21일 후에는 유산이 총산 농도에서 차지하는 비율은 대조군에서는 38%, 야콘 0.1% 첨가군은 40%, 야콘 0.5% 첨가군은 51%, 야콘 1% 첨가군은 43%, 야콘 5% 첨가군은 37%로 감소하였다. 야콘 첨가량과 발효 기간에 따라 유산 함량이 달라진다는 것은 김치 미생물들의 활성이 이들 요인에 의해 영향을 받는다는 것을 나타낸다.
- Chae & Jhen(2007)의 연구에의하면, 김치 담금시 유산균을 첨가하게 되면 유산균을 첨가하지 않은 대조군보다 유산 생성 속도가 증가하여, 유산이 총산 함량에서 차지하는 비율이 57～60%를 보였다. 따라서, 본 연구 결과는 야콘 첨가군에서 유산균의 활성이 증가함을 간접적으로 보여준다. 야콘을 0.
- 따라서, 본 연구 결과는 야콘 첨가군에서 유산균의 활성이 증가함을 간접적으로 보여준다. 야콘을 0.1～0.5% 수준으로 첨가 시에는 발효에 미치는 효과는 미비하였으나, 1% 이상 첨가 시에는 초기 김치 발효의 속도를 가속화시키고, 김치 유산균의 생육을 촉진시키는 것으로 나타났다. 농업진흥청의 자료에 따르면, 야콘의 괴근 생체 무게 100 g을 기준으로 fructooligo- saccharides가 5.
- 따라서, 야콘의 당 성분은 발효성 당(과당, 포도당, 설탕)이 약 13～33%이며, 나머지는 비발효성 당(fructooligosaccharides와 inulin)이다(Graefea et al 2004). 본 연구에서 사용된 야콘의 함량은 그룹에 따라 0.1～5% 수준이므로 야콘 첨가량이 가장 높은 야콘 5% 첨가군을 기준시 야콘에서 유래된 발효성 당 함량은 0.33～0.75%이며, 야콘 1% 첨가군에서는 야콘에서 유래된 발효성 당 함량이 0.066～0.15%에 해당한다. 일반적으로, 미생물 배양시 사용하는 배지(MRS, YPD, RSA, PEA 등)들에서 발효성 당 함량이 0.
- 3). 실험 기간 동안 유산균 수는 효모균 수 보다 약 10배 정도 높게 나타났다. 총 유산균 수의 경우, 7일, 14일 째에는 야콘 5% 첨가군에서 가장 높았다.
- 실험 기간 동안 유산균 수는 효모균 수 보다 약 10배 정도 높게 나타났다. 총 유산균 수의 경우, 7일, 14일 째에는 야콘 5% 첨가군에서 가장 높았다. Fig.
- 5～5% 농도로 김치 제조 시에 첨가 시, 4℃에서 21일 동안 발효한 김치에서는 초기의 fructooligosaccharides 농도가 발효기간 내에 유지되었으며, 25℃에서는 발효가 진행되면서 서서히 감소되어 21일 후에는 약 40%가 감소하였다고 보고하였다. 이러한 결과를 바탕으로 저자들은 fructooligosaccharides의 김치미생물에 의한 발효가 온도와 시간에 의존적이라고 결론을 짓고, 김치미생물에 의하여 발효가 안 된 fructooligosaccharides는 김치 섭취 시 인체 내에서 비피더스 활성인자로 이용되어 기능성을 나타낼 수 있다고 평가하였다. 한편, fructooligosaccharides 1%와 비피더스균을 함께 첨가하여 4℃에서 30일 동안 김치 발효시에 무첨가군과 비피더스균을 단독으로 첨가한 군보다 pH 및 총산도의 변화가 크고, 유산균 수가 증가하였다(Chae & Jhon 2007).
- 8으로 감소하였다. 야콘을 5%로 첨가한 군에서는 발효 7일째의 유산 함량이 다른 군들보다 높게 나타나 Leuco- nostoc 생균수 증가와 연관성을 보여준다. 이러한 결과는 5% 야콘을 김치에 첨가시 Leuconostoc sp.
후속연구
- 를 포함한 유산균 수에 영향을 주어서 pH를 낮추고 산도를 증가시켰는데, 이러한 결과는 야콘의 발효성 당에 의하여 촉진되는 것으로 판단된다. 한편, 비발효성 당들은 본 연구에서 사용한 발효와 숙성 조건에서는 김치 미생물들에게 대사되지 않고 남아서 야콘 첨가 김치를 섭취 시 야콘의 기능성 성분들이 체내에서 소화 흡수되거나, 대장에서 장내미생물에 의해서 발효되거나, 또는 식이섬유소로 작용할 수 있을 것으로 예상된다. 비록, 야콘 첨가 김치를 이용한 인체 실험은 진행되지 않았지만, 야콘의 주성분인 fructooligosaccharides와 inulin의 선행연구 결과들로부터 유추해 볼 때, 야콘 첨가 김치 또한 체내에서 유사한 경로로 대사되는 것으로 예상된다.
- 야콘은 수확 후 저장 기간 도중 비발효성 당과 발효성 당 함량이 변하므로 저장 기간을 달리한 야콘을 사용시 김치 발효 특성과 조직감 개선 및 맛의 개선 효과, 항산화 효과 등 관능적인 측면이 달라질 수 있다. 또한, 본 연구에서는 김치의 염도, 비발효성당 함량 분석과 인체 실험을 수행하지 않았으므로 기전적인 이해를 위해서는 야콘 김치를 이용한 장내 발효 특성 이해를 위한 인체 실험, 항산화 효능 실험, 조직감과 맛 등의 관능실험 연구가 추가로 필요하다.
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