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문제 정의
- 본 연구는 김치를 절이는 데 사용하는 소금의 종류와 소금의 농도가 김치에서 젖산균의 산생성과 관능성, 염도, 텍스쳐 및 색도에 미치는 영향을 연구하였다. 소금의 종류는 천일염, 재제염(꽃소금), 정제염(한주소금), 구운소금으로 하였고, 소금의 농도는 10%와 15%로 하였다.
- 소금의 종류와 농도가 김치의 품질특성에 미치는 영향에 관한 연구가 다양하게 이루어져왔으나 발효식품인 김치의 특성상 일관된 결과를 보이지는 않고 있다. 본 연구에서는 배추를 천일염, 재제염(꽃소금), 정제염(한주소금) 및 구운소금을 사용하여 각각 10와 15%의 염수로 김치를 제조한 후 저장기간 중의 김치에서의 젖산균의 산생성, 염도, 텍스쳐, 색도 및 관능성의 차이가 있는가를 관찰하고자 하였다.
제안 방법
- 모든 시료는 4℃ 냉장고에 4시간 동안 보관한 후 꺼낸 즉시 사용하였으며 8개의 시료를 임의적으로 4그룹으로 나누어 평가하였다. 2개의 평가가 끝나면 10분간 휴식을 취한 후 다시 2개의 시료를 평가하게 하였다. 시료제시 순서는 임의배열법으로 정하였으며 한 개의 시료에 대한 평가가 끝난 후 다음 시료를 제시하였다.
- 4종류의 소금을 사용하여 각각 10%와 15%의 침지농도로 제조한 김치의 대조군(0일)과 저장 기간(3, 6, 9, 12, 15, 18일)에 따른 김치의 pH와 산도의 변화를 [Figure 1]과 [Figure 2]에 나타내었다. [Figure 1]은 저장 중 시료의 pH 변화를 나타낸 것으로 대조군(0일)은 소금 10%와 15%의 침지농도에서 pH 5.
- , USA)에서 35℃에서 48시간 배양한 후 colony수가 30~300개인 평판을 선택하여 젖산균수를 산출하였다. Leuconostoc속은 PES 한천배지(Difco Lab., USA)에서 20℃, 72시간 배양한 후 colony수가 30~300개인 배지를 선택하여 젖산균수를 계수하였다.
- 김치 제조 후 숙성 중의 변화를 알아보기 위하여 3, 6, 9, 12, 15, 18일 마다 시료를 하나씩 꺼내어 분석하였다. 비숙성 시료(0일 시료)는 김치를 제조한 즉시 0℃의 냉장고에 보관하여 사용하였다.
- 김치의 색도를 측정하기 위하여 비숙성시료(0일)와 숙성시료(3, 6, 9, 12, 15, 18일)를 각각 100 g을 믹서기로 1분간 마쇄하여 균질화 시킨 후 4겹의 gauze를 사용하여 여과한 후 10 mL를 취하였다. 색차계(Spectrophotometer CR-400, Konica Minolta Sensing Inc, Japan)를 사용하여 색도를 측정하여 Hunter scale에 의해 L(Light), a(Redness), b(Yellowness)로 나타냈다.
- 김치의 최종 염농도는 비숙성시료(0일)와 숙성시료(3, 6, 9, 12, 15, 18일)를 각각 100 g을 믹서기로 1분간 마쇄하여 균질화 시킨 후 4겹의 gauze를 사용하여 여과한 다음 5 mL를 취하여 염도계(GMK-525N, G-won Hitech Co, LTD, Korea)를 사용하여 측정하였다. 염도측정은 총 5회 반복 실시하였다.
- 시료의 관능적 특성용어 훈련은 3회에 걸친 토론을 통하여 패널들 간의 인지된 특성용어를 모두 기입 한 후 특성을 나타내는 공통의 용어를 선정하였다. 도출된 특성용어의 판단기준설정을 위해 기준(Reference)시료를 통하여 패널의 관능적 특성인지 훈련을 실시하였다. 훈련은 총 4회 반복하였으며 기준점이 명확히 확립된 후 본 실험을 진행 하였다.
- 먼저 배추를 잘 다듬은 후, 4×4 cm 크기로 썰어 배추 무게의 두 배에 상당하는 농도 10, 15%(w/w)의 소금물에 넣어 2시간 동안 절였다.
- 시료는 가장 적숙기의 시료(9 day)를 각각 20 g씩 무늬가 없는 백색용기에 담아 제시하였다. 모든 시료는 4℃ 냉장고에 4시간 동안 보관한 후 꺼낸 즉시 사용하였으며 8개의 시료를 임의적으로 4그룹으로 나누어 평가하였다. 2개의 평가가 끝나면 10분간 휴식을 취한 후 다시 2개의 시료를 평가하게 하였다.
- 배추김치의 조직감을 나타내는 경도는 Texture analyzer(LLOYD instrument, Ametek, Inc, West Sussex, England)를 사용하여 시료의 일정부위를 2회 연속적으로 주입시켰을 때 얻어지는 힘-시간곡선으로부터 경도(Hardness)를 측정하였다. 총 12회 반복 측정하였으며 기기의 작동 조건은 [Table 2]와 같다.
- 본 연구는 김치를 절이는 데 사용하는 소금의 종류와 소금의 농도가 김치에서 젖산균의 산생성과 관능성, 염도, 텍스쳐 및 색도에 미치는 영향을 연구하였다. 소금의 종류는 천일염, 재제염(꽃소금), 정제염(한주소금), 구운소금으로 하였고, 소금의 농도는 10%와 15%로 하였다. 연구 결과 pH와 산도는 침지 소금의 종류와 농도에 따라 큰 변화가 없었다.
- QDA 본 실험은 적합한 조명시설이 갖추어 있고 안락하고 조용한 환경이 마련된 곳에서 이루어졌다. 시료는 가장 적숙기의 시료(9 day)를 각각 20 g씩 무늬가 없는 백색용기에 담아 제시하였다. 모든 시료는 4℃ 냉장고에 4시간 동안 보관한 후 꺼낸 즉시 사용하였으며 8개의 시료를 임의적으로 4그룹으로 나누어 평가하였다.
- 특성강도 평가는 15점 강도척도를 사용하였으며 ‘강하다’는 15점, ‘약하다’는 1점으로 표시하였다. 시료와 시료사이에는 물과 식빵으로 입가심을 하도록 하였으며 총 4번 반복하였다.
- 시료의 관능적 특성용어 훈련은 3회에 걸친 토론을 통하여 패널들 간의 인지된 특성용어를 모두 기입 한 후 특성을 나타내는 공통의 용어를 선정하였다. 도출된 특성용어의 판단기준설정을 위해 기준(Reference)시료를 통하여 패널의 관능적 특성인지 훈련을 실시하였다.
- 2개의 평가가 끝나면 10분간 휴식을 취한 후 다시 2개의 시료를 평가하게 하였다. 시료제시 순서는 임의배열법으로 정하였으며 한 개의 시료에 대한 평가가 끝난 후 다음 시료를 제시하였다. 특성강도 평가는 15점 강도척도를 사용하였으며 ‘강하다’는 15점, ‘약하다’는 1점으로 표시하였다.
- 김치의 최종 염농도는 비숙성시료(0일)와 숙성시료(3, 6, 9, 12, 15, 18일)를 각각 100 g을 믹서기로 1분간 마쇄하여 균질화 시킨 후 4겹의 gauze를 사용하여 여과한 다음 5 mL를 취하여 염도계(GMK-525N, G-won Hitech Co, LTD, Korea)를 사용하여 측정하였다. 염도측정은 총 5회 반복 실시하였다.
- 절인 배추를 수돗물로 3회 헹구고 10분간 탈수시킨 후 [Table 1]과 같은 조성으로 김치를 제조하였다(Ko & Lee 2004).
- 패널은 기본맛 예민도 검사를 거쳐 선발된 식품영양학과 대학원생 9명을 훈련하여 시행하였다. 정량적 묘사분석은 김치의 관능적 특성용어 도출 및 정의, 재현성 있는 평가를 위한 훈련 기간이 필요하며, 훈련기간 동안 도출한 관능적 특성을 이용하여 8종의 김치시료를 평가하는 본 실험을 진행하였다.
- 젖산균수, pH 및 산도는 비숙성시료(0일)와 숙성시료(3, 6, 9, 12, 15, 18일)를 각각 100 g씩을 믹서기로 1분간 마쇄하여 균질화 시킨 후 4겹의 멸균 gauze를 사용하여 여과한 다음 20 mL 취하여 분석하였다. pH는 pH meter(istek, Model 720P)로 측정하였으며, pH의 결과는 중앙치(median value)로 표시하였다.
- 젖산균수는 시료를 펩톤수에 의한 10배 희석법으로 희석하고 Lactobacillus속은 MRS 한천배지(Difco Lab., USA)에서 35℃에서 48시간 배양한 후 colony수가 30~300개인 평판을 선택하여 젖산균수를 산출하였다. Leuconostoc속은 PES 한천배지(Difco Lab.
- 도출된 특성용어의 판단기준설정을 위해 기준(Reference)시료를 통하여 패널의 관능적 특성인지 훈련을 실시하였다. 훈련은 총 4회 반복하였으며 기준점이 명확히 확립된 후 본 실험을 진행 하였다.
대상 데이터
- 5 kg인 가을배추를 사용하였으며 서울 창동소재의 대형마트에서 구입하였다. 고춧가루(E-mart, 100%국산 태양초고춧가루), 생강(가나유통, 국산), 마늘(가나유통, 국산), 설탕(제일제당, 국산), 천일염(C사), 제재염(H사), 정제염(H-1사), 구운소금(C-1사), 멸치액젓(멸치원액 100%, 청정원)은 서울 창동소재의 대형마트에서 구입하였다.
- 김치숙성에 사용된 용기는 500 mL의 뚜껑 외 별도의 sealing용 insert가 있는 플라스틱용기(HDPE 광구병, 동아상사)를 구입하여 사용하였다. 김치제조 재료의 저장을 위하여 별도의 용기가 필요한 경우에는 1L의 플라스틱용기(Nalgene, USA)를 사용하였다.
- 김치제조 재료의 저장을 위하여 별도의 용기가 필요한 경우에는 1L의 플라스틱용기(Nalgene, USA)를 사용하였다. 배추는 가을에 생산된 결구배추를 사용하였다. 먼저 배추를 잘 다듬은 후, 4×4 cm 크기로 썰어 배추 무게의 두 배에 상당하는 농도 10, 15%(w/w)의 소금물에 넣어 2시간 동안 절였다.
- 본 실험에서 사용된 배추는 포기 당 약 2.0~2.5 kg인 가을배추를 사용하였으며 서울 창동소재의 대형마트에서 구입하였다. 고춧가루(E-mart, 100%국산 태양초고춧가루), 생강(가나유통, 국산), 마늘(가나유통, 국산), 설탕(제일제당, 국산), 천일염(C사), 제재염(H사), 정제염(H-1사), 구운소금(C-1사), 멸치액젓(멸치원액 100%, 청정원)은 서울 창동소재의 대형마트에서 구입하였다.
- 소금종류 및 농도에 따라 제조된 김치의 관능평가는 정량적 묘사분석(Quantitative descriptive analysis method)을 사용하였다. 패널은 기본맛 예민도 검사를 거쳐 선발된 식품영양학과 대학원생 9명을 훈련하여 시행하였다. 정량적 묘사분석은 김치의 관능적 특성용어 도출 및 정의, 재현성 있는 평가를 위한 훈련 기간이 필요하며, 훈련기간 동안 도출한 관능적 특성을 이용하여 8종의 김치시료를 평가하는 본 실험을 진행하였다.
데이터처리
- 시료 간 차이검증은 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test)을 사용하였으며, 가설검증수준은 p<0.05로 하였다.
- , Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하였다. 실험결과의 평균값과 표준편차를 산출하였으며 시료 간 평균치 차이 유무와 유의성을 검증하기 위해 분산분석과 t-test을 실시하였다. 시료 간 차이검증은 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test)을 사용하였으며, 가설검증수준은 p<0.
- 색차계(Spectrophotometer CR-400, Konica Minolta Sensing Inc, Japan)를 사용하여 색도를 측정하여 Hunter scale에 의해 L(Light), a(Redness), b(Yellowness)로 나타냈다. 총 10회 반복 측정하여 평균값을 산출하였다.
이론/모형
- 소금종류 및 농도에 따라 제조된 김치의 관능평가는 정량적 묘사분석(Quantitative descriptive analysis method)을 사용하였다. 패널은 기본맛 예민도 검사를 거쳐 선발된 식품영양학과 대학원생 9명을 훈련하여 시행하였다.
성능/효과
- 10% 농도로 침지시킨 시료에서 소금종류에 따라 산도의 변화를 비교하여 보면, 대조군 중 천일염과 꽃소금으로 침지시켜 담근 김치가 한주소금과 구운소금으로 담근 김치보다 산도가 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05).
- 15% 농도에서는 6일 시료에서 구운소금으로 침지시켜 담근 김치의 산도는 0.56%이고 천일염은 0.50%, 꽃소금과 한주소금으로 담근 김치의 산도는 각 0.44%와 0.45%로 유의적인 차이가 나타났다(p<0.05).
- 4종류의 소금을 사용하여 10% 농도로 침지하여 담근 김치 시료의 저장기간에 따른 경도를 살펴보면, 대조군(0일)의 경도는 천일염이 1813.20 gf로 가장 높았으며(p<0.05) 꽃소금, 한주소금 및 구운소금은 1592.34~1421.85 gf로 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- 6일 시료에서는 천일염으로 침지시켜 담근 김치의 산도가 0.43%로 구운 소금을 사용한 김치의 산도 0.36%보다 유의적으로 높았다(p<0.05).
- 소금의 종류별 염도를 비교한 결과, 각 농도에서 꽃소금이 다른 종류의 소금으로 절인 김치보다 높게 나타났다. 경도의 변화는 10% 농도로 침지시켜 담근 김치시료가 15% 농도로 침지시켜 담근 김치시료보다 높은 것으로 나타났다. 김치의 색도는 10%가 15%의 침지농도보다 L값, b값이 숙성기간 중 전반적으로 다소 높았으며, a값은 소금종류와 침지농도에 관계없이 숙성기간에 따른 변화가 미미하였다.
- 관능적 특성을 평가 한 결과 소금종류간의 큰 차이는 없었으나 10%가 15% 침지농도보다 전반적인 바람직한 정도(overall acceptability)가 우수하게 나타났다(p<0.05).
- 구운소금 시료군은 외관을 평가하는 항목에서 색상이 10% 농도 6.91로 15% 농도 7.34보다 유의적으로 낮았다(p<0.01).
- 젖산균수는 소금종류 간의 큰 차이는 없었으나, Lactobacillus속과 Leuconostoc속 모두 10%보다 15%의 침지농도에서 9일 이후 젖산균의 감소가 빠르게 일어남을 알 수 있었다. 김치의 최종 염도는 각 소금종류와 농도에서 숙성초기와 숙성 이후의 차이는 크게 나타나지 않았으며, 10% 농도에 침지하여 담근 김치가 15%보다 낮게 나타났다. 소금의 종류별 염도를 비교한 결과, 각 농도에서 꽃소금이 다른 종류의 소금으로 절인 김치보다 높게 나타났다.
- [Figure 2]는 4가지 소금종류 별 10%와 15% 침지농도로 담근 시료의 산도 변화를 나타낸 것이다. 모든 시료의 0일의 산도는 0.28~0.32%, 3일은 0.33~0.37%, 6일은 0.36~0.56%, 9일은 0.71~0.87%, 12일은 0.87~0.98%, 15일은 0.90~1.03%, 18일은 0.93~1.08%로 발효시간이 경과함에 따라 지속적으로 증가하였다. 10% 농도로 침지시킨 시료에서 소금종류에 따라 산도의 변화를 비교하여 보면, 대조군 중 천일염과 꽃소금으로 침지시켜 담근 김치가 한주소금과 구운소금으로 담근 김치보다 산도가 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.
- 발효 기간에 따른 모든 시료에서 15%의 소금농도로 제조한 김치의 염도가 10% 소금농도 시료보다 높은 염도를 나타냈다(p<0.001).
- 8%라고 하였고, Kim 등(1967)의 연구에 따르면 식용에 가장 적합한 농도는 3%이고 이보다 낮으면 연부를 촉진하고 6%에 가까우면 저장성은 좋으나 색깔과 향미가 좋지 않다고 하여 각 연구마다 다소 차이를 보였다. 본 연구에서는 10% 농도가 저장기간 중 2.0~2.5%의 염도를 유지하고 있으므로 김치제조 시침지농도로 적합하다고 할 수 있다.
- 8%라고 보고하였다. 본 연구에서는 9일째에 사용한 4가지 소금 종류의 모든 시료가 최적 가식범위에 도달하였다. 국내산 천일염, 중국산 정제염, 중국산 천일염, 호주산 천일염 등 소금 6종을 이용하여 제조한 김치의 품질특성을 비교한 Chang 등(2010)의 연구에서도 소금종류에 따른 pH와 산도의 유의차는 나타나지 않아 본 실험결과와 유사하였다.
- Chlorophyll은 산에 불안정한 화합물이기 때문에 산성에서 쉽게 분해되어 Mg이 이탈되어 pheophytin으로 변화되어 녹갈색화 되는데，김치의 숙성말기에 b값이 증가하는 것은 김치 내 생성된 젖산에 의하여 배추의 chlorophyll을 분해하여 pheophytin을 생성하기 때문이다(Gnanasekharn 등 1992). 본 연구에서도 숙성기간이 경과함에 따라 황색도가 증가하는 경향을 나타내었다.
- 본 연구의 관능적 특성을 평가 한 결과를 종합하면, 소금종류간의 큰 차이는 없었으나 10%가 15% 침지농도보다 전반적인 바람직한 정도(overall acceptability)가 우수하게 나타났다(p<0.05).
- 이러한 천일염의 성분구성이 김치 발효 및 관능적 특성에 기인하였을 것이라고 사료된다. 소금의 농도에서는 숙성기간 중 젖산균 생육, 관능적 특성평가, 염도, 경도 및 색도 측정결과 10%가 15% 침지농도보다 더 우수하였다. 따라서 10% 천일염으로 침지시킨 경우가 김치발효에 가장 적합할 것으로 생각된다.
- 김치의 최종 염도는 각 소금종류와 농도에서 숙성초기와 숙성 이후의 차이는 크게 나타나지 않았으며, 10% 농도에 침지하여 담근 김치가 15%보다 낮게 나타났다. 소금의 종류별 염도를 비교한 결과, 각 농도에서 꽃소금이 다른 종류의 소금으로 절인 김치보다 높게 나타났다. 경도의 변화는 10% 농도로 침지시켜 담근 김치시료가 15% 농도로 침지시켜 담근 김치시료보다 높은 것으로 나타났다.
- 05) 일관된 결과를 보이지는 않았다. 숙성기간동안 김치의 경도는 다소 감소하는 경향을 보였는데 천일염과 꽃소금 시료는 숙성 이후 경도가 감소하였고, 한주소금과 구운소금의 시료는 변화가 미미하였다. 저장 12일째 이후에 꽃소금의 경우는 10% 시료에 비해 15% 침지 농도로 담근 김치의 경도가 유의적으로 높았으며(p<0.
- 소금의 종류는 천일염, 재제염(꽃소금), 정제염(한주소금), 구운소금으로 하였고, 소금의 농도는 10%와 15%로 하였다. 연구 결과 pH와 산도는 침지 소금의 종류와 농도에 따라 큰 변화가 없었다. 젖산균수는 소금종류 간의 큰 차이는 없었으나, Lactobacillus속과 Leuconostoc속 모두 10%보다 15%의 침지농도에서 9일 이후 젖산균의 감소가 빠르게 일어남을 알 수 있었다.
- 이상의 결과를 종합해보면, 사용한 소금의 종류에 따라 김치의 품질특성의 뚜렷한 차이는 나타나지 않았으나, 천일염을 사용하였을 때 숙성된 김치의 염도 및 관능적 특성 평가가 우수한 것을 알 수 있다. 천일염은 다른 염에 비해 낮은 나트륨 함량과 풍부한 무기질로 구성되어있다.
- 이후 발효 6일째부터 18일까지 꽃소금을 사용한 김치의 염도(2.19~3.36)가 가장 높았으며, 천일염을 사용한 김치가 가장 낮은 염도(1.94~2.12)를 나타냈다(p<0.05).
- 저장 12일째 이후에 꽃소금의 경우는 10% 시료에 비해 15% 침지 농도로 담근 김치의 경도가 유의적으로 높았으며(p<0.01), 한주소금의 경우는 0일, 12일, 15일째에 15% 소금농도 시료가 유의적으로 낮은 경도를 나타내었다(p<0.05).
- 85로 나타났다. 저장 18일 째 10% 천일염 시료가 31.85로 가장 높은 값을 나타내었고, 저장 9일째 15% 한주소금 시료가 28.04로 가장 낮은 값을 나타내었다. 모든 소금종류와 침지농도에서 대조군(0일)보다 숙성 18일 시료에서 L값이 다소 증가하였다.
- 전반적 바람직한 정도는 10% 농도의 시료가 7.66으로 15% 농도의 시료 6.41보다 현저하게 높게 나타나 천일염, 꽃소금, 한주소금과 같은 경향을 보였다(p<0.001).
- 전반적 바람직한 정도는 10% 농도의 시료가 8.25로 15% 농도의 시료 6.38보다 현저하게 높게 나타났다(p<0.001).
- 전반적인 바람직한 정도는 소금 농도 10% 시료가 8.19점으로 15% 시료 6.81점보다 현저하게 높아 유의적인 차이를 보였다(p<0.001).
- 연구 결과 pH와 산도는 침지 소금의 종류와 농도에 따라 큰 변화가 없었다. 젖산균수는 소금종류 간의 큰 차이는 없었으나, Lactobacillus속과 Leuconostoc속 모두 10%보다 15%의 침지농도에서 9일 이후 젖산균의 감소가 빠르게 일어남을 알 수 있었다. 김치의 최종 염도는 각 소금종류와 농도에서 숙성초기와 숙성 이후의 차이는 크게 나타나지 않았으며, 10% 농도에 침지하여 담근 김치가 15%보다 낮게 나타났다.
- 조직감을 평가하는 항목 중 질긴 정도는 15% 농도가 9.34으로 10% 농도 8.72보다 유의적으로 높았다(p<0.05).
- 천일염 시료군에서는 냄새를 평가하는 항목 중 신냄새는 10% 농도가 9.53으로 15% 농도 8.53보다 유의적으로 높았으며(p<0.01), 다른 항목에서는 소금 종류별로 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
- 한주소금으로 침지시켜 담근 시료를 소금 농도별로 비교한 결과 향미를 평가하는 항목 중 신맛은 9.66과 9.16으로 10% 농도가 유의적으로 높았으며(p<0.05), 짠맛은 9.81과 12.06으로 15%농도가 10%농도 유의적으로 높았다(p<0.001).
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