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문제 정의
- 반면 마늘이 김치의 발효를 억제한다는 보고에 의하면 마늘을 첨가한 김치는 Leuconostoc mesenteroides와 Lactobacillus plantarum의 생육을 억제하여 김치의 가식기간을 연장한다고 하였다(15,16). 따라서 본 연구는 마늘의 함량이 김치의 품질에 미치는 영향을 알아보고자 마늘 첨가량에 따라 김치를 제조한 다음 저장기간에 따른 품질 특성을 분석하였다.
가설 설정
- 2)All values are mean±SD of the three replicates.
- 3)Means sharing different letters in the same row (A-C) and column (a,b) are significantly different (P<0.05).
- 3)Means sharing different letters in the same row (A-E) and column (a-e) are significantly different (P<0.05).
제안 방법
- GC-type 전자코에 사용한 column은 MXT-5/MXT-1701 (10 m length×180 μm diameter) 두 가지이며, 불꽃이온화 검출기(FID)를 통해 검출하였다.
- 관능검사는 SensMine 프로그램(Sensmine version 4.8, Sensometrics, Seoul, Korea)을 활용하여 세계김치연구소에서 훈련된 패널 20명을 대상으로 실시하였으며, 9점 척도 (1점: 매우 약하다, 5점: 보통, 9점: 매우 강하다)를 이용하여 특성별로 느끼는 강도를 표시하도록 하였다. 시료는 20 g씩 무늬가 없는 백색용기에 담아 제시하였으며, 시료와 시료 사이에는 물과 크래커로 입가심을 하도록 하였다.
- 냄새성분 패턴 분석을 위하여 GC-type 전자코(HeraclesⅡ, Alpha M.O.S, Toulouse, France)를 이용하였다. GC-type 전자코에 사용한 column은 MXT-5/MXT-1701 (10 m length×180 μm diameter) 두 가지이며, 불꽃이온화 검출기(FID)를 통해 검출하였다.
- 김치는 발효과정 중 배추의 주성분인 탄수화물의 분해로 각종 유기산이 만들어져 특유의 신선한 신맛을 주게 되므로 김치의 pH 및 산도는 김치의 주요 품질 지표라고 할 수 있다 (19). 마늘 첨가량(무첨가: CK, 1.5% 첨가: GK1.5, 2.5% 첨가: GK2.5, 3.5% 첨가: GK3.5, 4.5% 첨가: GK4.5)에 따른 김치의 발효 과정 중 pH와 산도의 변화는 Fig. 1에 나타내었다. 초기 pH는 5.
- 8, Sensometrics, Seoul, Korea)을 활용하여 세계김치연구소에서 훈련된 패널 20명을 대상으로 실시하였으며, 9점 척도 (1점: 매우 약하다, 5점: 보통, 9점: 매우 강하다)를 이용하여 특성별로 느끼는 강도를 표시하도록 하였다. 시료는 20 g씩 무늬가 없는 백색용기에 담아 제시하였으며, 시료와 시료 사이에는 물과 크래커로 입가심을 하도록 하였다. 평가항목은 외관(양념의 양, 붉은 정도), 냄새(잘익은 냄새, 이취), 맛(단맛, 매운맛, 신맛, 이미, 아린맛), 조직감(아삭한 정도, 무른 정도) 그리고 전체적인 기호도로 구성하였다.
- GC-type 전자코에 사용한 column은 MXT-5/MXT-1701 (10 m length×180 μm diameter) 두 가지이며, 불꽃이온화 검출기(FID)를 통해 검출하였다. 시료는 blender로 마쇄한 김치 1 g을 20 mL vial에 취하고 40℃에서 15분간 incubation 한 다음, 500 rpm으로 진탕하여 head-space 방식으로 주입하여 3회 반복하여 분석하였다. GC-type 전자코 분석 조건은 Table 3과 같다.
- 시험용액 및 표준용액을 각각 10 μL씩 주입하여 얻은 피크의 면적을 구하여 검량선을 작성한 후 시험 용액의 유기산과 유리당 함량을 계산하였으며, 분석을 위한 HPLC 조건은 Table 2와 같다.
- 젖산균의 경우 MRS agar(Lactobacilli MRS agar, Difco)에 BCP(bromocresol purple) 지시약을 25 ppm 첨가하여 제조한 배지를 사용하였으며, 단계별로 희석한 시료를 pouring culture method로 접종한 후 36°C에서 72시간 배양하여 계수하였다.
- 준비된 절임배추와 부재료를 이용하여 Table 1과 같은 배합비로 김치를 제조하였으며, PE 필름(폭 28 cm×길이 38 cm, 두께 0.1 mm)으로 1/4 포기씩 포장한 후 vacuum package machine (AZC-070, INTRISE, Ansan, Korea)을 사용하여 밀봉한 다음 8주 동안 4℃의 냉장고에 저장하면서 2주 간격으로 김치의 품질 특성을 분석하였다.
- 총균의 경우 PCA(plate count agar, Difco, Spark, MD, USA)를 사용하여 단계별로 희석한 시료를 pouring culture method로 접종한 후 36°C에서 48시간 배양하여 계수하였다.
- 시료는 20 g씩 무늬가 없는 백색용기에 담아 제시하였으며, 시료와 시료 사이에는 물과 크래커로 입가심을 하도록 하였다. 평가항목은 외관(양념의 양, 붉은 정도), 냄새(잘익은 냄새, 이취), 맛(단맛, 매운맛, 신맛, 이미, 아린맛), 조직감(아삭한 정도, 무른 정도) 그리고 전체적인 기호도로 구성하였다.
- 3에 나타내었다. 향기 패턴은 GC-type 전자코를 이용하여 측정된 크로마토그램 중 처리군 간의 차이가 큰 피크를 선정한 다음, 이들 피크의 면적 값으로 주성분 분석(PCA)을 하여 향기패턴에 대한 기여율을 구하였다. 주요 휘발성 성분으로는 dimethyl disulfide, dimethyl trisulfide, diallyl disulphide, dipropyl disulfide, dimethyl tetrasulfide, di2-propenyl tetrasulfide 등 황화합물이 주를 이루었고, 이는 기존의 보고와 일치하였다(32).
대상 데이터
- 0 kg 중량인 것을 구입하였으며, 천일염(CJ제일제당, Sinan, Korea), 고춧가루(괴산고추조합공동사업법인, Goesan, Korea), 멸치액젓(청정원, Seoul, Korea), 새우젓(연수식품, Gwangju, Korea), 찹쌀가루(다미식품, Gwangju, Korea)는 시중 마트에서 구입하였다. 그 밖의 부재료인 무, 쪽파, 마늘, 생강은 김치 제조 전날 광주 서부농수산물시장에서 구입하였으며, 기타 분석을 위한 실험재료는 분석용 1급 시약을 사용하였다.
- 본 연구에 사용한 배추는 광주 서부농수산물시장에서 포기당 2.5~3.0 kg 중량인 것을 구입하였으며, 천일염(CJ제일제당, Sinan, Korea), 고춧가루(괴산고추조합공동사업법인, Goesan, Korea), 멸치액젓(청정원, Seoul, Korea), 새우젓(연수식품, Gwangju, Korea), 찹쌀가루(다미식품, Gwangju, Korea)는 시중 마트에서 구입하였다. 그 밖의 부재료인 무, 쪽파, 마늘, 생강은 김치 제조 전날 광주 서부농수산물시장에서 구입하였으며, 기타 분석을 위한 실험재료는 분석용 1급 시약을 사용하였다.
- 이때 절임수의 염 농도는 약 10%(w/v)였으며, 실온에서 15시간 절인 후 흐르는 물로 3회 세척하여 2시간 동안 탈수하였다. 양념에 사용한 무, 마늘, 생강은 blender(HR1372, Philips, Guangdong, China)로 마쇄하여 사용하였으며, 쪽파는 1 cm 간격으로 썰어서 사용하였다. 준비된 절임배추와 부재료를 이용하여 Table 1과 같은 배합비로 김치를 제조하였으며, PE 필름(폭 28 cm×길이 38 cm, 두께 0.
- 김치의 pH와 산도는 여과액을 사용하여 측정하였다. 여과액은 blender로 마쇄한 김치를 4겹의 거즈(Sterile gauze No. 3, Soosung, Yangsan, Korea)를 이용하여 여과한 다음 실험에 사용하였다. 김치의 pH는 electrode(Electrode ph gl bl14, SI Analytics, Mainz, Germany)를 여과액에 넣어 측정하였고, 산도는 AOAC법(17)에 의해 여과액 10mL를 0.
데이터처리
- 본 실험의 결과는 3회 반복하여 측정한 평균(mean)과 표준편차(SD)로 나타내었고, 실험에서 얻어진 결과는 SPSS (Statistical Package for the Social Science, ver 19, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package를 이용하였다. 유의성을 알아보기 위하여 two-way ANOVA-test를 실시하였고, 사후분석을 위해 Duncan's multiple range test를 실시하여(18) 시료 간의 유의차를 검증하였다(P<0.
- 유의성을 알아보기 위하여 two-way ANOVA-test를 실시하였고, 사후분석을 위해 Duncan's multiple range test를 실시하여(18) 시료 간의 유의차를 검증하였다(P<0.05).
- 전자코 분석 결과는 3회 반복하여 측정한 값의 평균값을 Xlstat software(Xlstat User's Guide, Paris, France)를 사용하여 주성분 분석(principal component analysis, PCA)으로 향기패턴을 구분하였다.
이론/모형
- 3, Soosung, Yangsan, Korea)를 이용하여 여과한 다음 실험에 사용하였다. 김치의 pH는 electrode(Electrode ph gl bl14, SI Analytics, Mainz, Germany)를 여과액에 넣어 측정하였고, 산도는 AOAC법(17)에 의해 여과액 10mL를 0.1 N NaOH 용액으로 pH가 8.3이 될 때까지 적정하여 다음 식에 따라 계산하였다.
성능/효과
- 69%를 나타내었다. pH의 변화와 반대로 CK의 산도가 가장 높은 값을 보였으며, 저장 4주차에는 0.69~0.85%로 GK1.5에서 가장 낮은 값을 나타내었다. 이후 저장기간에 따라 산도는 계속 증가하는 경향을 보였으며, 저장 8주차에는 0.
- 이는 처리군 간의 구분이 전자코로 가능하다는 의미이며, 마늘 첨가량에 따라 각각 구분되어 처리군에 따른 차이가 확인되었다. 김치 저장 중 향기 패턴의 변화는 CK에서 거리차가 가장 짧았으며, 마늘 함량이 증가할수록 0주와 8주 사이의 거리차가 점점 커짐을 확인할 수 있었다. 또한, 0주차 김치의 경우 제1주성분인 F1이 -6~0 부근에 분포했지만, 8주차 김치의 경우에는 -4~10 부근으로 나타났다.
- 마늘의 함량에 따른 김치를 제조하여 품질 특성을 비교한 결과 마늘의 함량이 적을수록 pH의 감소와 산도의 증가 속도가 빠른 경향을 보여 김치의 적숙기에 빠르게 도달하였다. 또한, 마늘을 첨가하지 않을 경우 초기 균수가 많아서 발효가 빨리 진행되고, 마늘의 함량이 증가할수록 초기 발효가 느리게 진행되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 유기산과 유리당의 변화에서도 확인할 수 있었다.
- 03 log CFU/g으로 나타났으며, 총균수와 동일하게 마늘 함량이 높을수록 낮은 경향을 보였다. 또한, 저장 2주차에는 젖산균수가 급격히 증가하여 8.01~8.57 log CFU/g으로 나타났으며, 저장기간 동안 CK와 GK1.5의 경우 저장 2주차에 가장 많은 젖산균수를 보였고, GK2.5, GK3.5, GK4.5의 경우 저장 4주차에 가장 많은 젖산균수를 나타냈다. 이후 젖산균수는 천천히 감소하였고, 저장 8주차에 7.
- 마늘 첨가량에 따른 김치를 제조하여 관능적 특성을 변화를 살펴본 결과 CK의 경우 마늘이 첨가되지 않기 때문에 이취나 이미, 그리고 조직감에 의해 전체적인 기호도가 낮게 나타났다. 마늘 첨가군(GK1.
- 마늘의 함량에 따른 김치를 제조하여 품질 특성을 비교한 결과 마늘의 함량이 적을수록 pH의 감소와 산도의 증가 속도가 빠른 경향을 보여 김치의 적숙기에 빠르게 도달하였다. 또한, 마늘을 첨가하지 않을 경우 초기 균수가 많아서 발효가 빨리 진행되고, 마늘의 함량이 증가할수록 초기 발효가 느리게 진행되는 것을 확인할 수 있었다.
- 마늘 함량에 따라 제조된 김치의 저장 중 유리당의 변화는 Table 5에 나타내었으며, 함유되어 있는 주된 유리당은 maltose, glucose, galactose, fructose 그리고 mannitol이었다. 모든 처리군에서 glucose와 fructose가 가장 큰 비중을 차지하였으며, 초기에는 각각 1,130.25~1,296.77 mg/100 g, 1,350.29~1,524.67 mg/100 g으로 검출되어 처리군에 따른 큰 차이는 없었다. 저장 기간이 증가함에 따라 glucose와 fructose는 감소하는 경향을 나타내었으며, glucose는 저장 초기에 많이 감소했지만 fructose는 저장 초기보다는 후기에 감소하는 경향을 나타내었다.
- 75%일 때 가장 맛있는 김치로 알려져 있으며, 김치의 재료 및 부재료의 첨가, 숙성온도 등 여러 가지 인자에 의해 그 적기는 다르게 나타날 수 있다고 한다(20). 본 연구에서는 마늘의 함량에 따른 김치를 제조하여 발효과정 중 pH와 산도를 비교한 결과 마늘의 함량이 적을수록 pH의 감소와 산도의 증가 속도가 빠른 경향을 보여 김치의 적숙기에 빠르게 도달하였다. 이에 김치에 첨가되는 마늘의 함량이 초기 발효에 영향을 주는 것으로 생각한다.
- Mannitol은 효소작용에 의해 mannose로부터 생성되는 것으로 알려져 있으며, fructose 또한 발효에 의해 mannitol을 생성할 수 있다고 보고되어 있다 (25). 본 연구에서도 저장기간이 증가함에 따라 fructose가감소하였으며, mannitol은 증가하였다. Maltose는 초기에 79.
- 마늘 첨가량에 따른 김치의 저장 중 관능적 특성 변화는 Table 6에 나타내었다. 외관 중 양념의 양에서 저장 초기에는 GK4.5가 가장 높은 점수를 받았고, 김치의 색에서는 GK1.5가 가장 높은 점수를 받았으나, 발효 후기인 저장 8주차에는 양념의 양에서 GK1.5의 점수가 가장 낮았고, 김치의 색에서는 CK의 점수가 가장 낮은 경향을 보였다. 냄새 특성에서 잘 익은 냄새는 초기 김치의 경우 모든 처리군에서 낮은 점수를 받았으며, 저장 2주차 이후 높은 점수를 받았다.
- 전체적인 향기 패턴은 마늘의 함량이 높을수록 제1주성분인 F1이 negative(-)에서 positive(+)로 이동하는 경향을 나타내었으며, 저장기간이 증가할수록 제1주성분인 F1이 negative(-)에서 positive(+)로, 제2주성분인 F2는 positive(+)에서 negative(-)로 이동하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과로서 마늘 첨가량에 따라 김치의 저장 중 생성되는 향기성분의 패턴에 차이가 있음이 확인되었다.
- 이는 마늘 첨가에 따라 김치의 발효가 느리게 진행되기 때문인 것으로 생각한다. 이미에서는 초기 김치의 경우 모든 처리군에서 낮은 점수를 나타내었지만 이중 CK가 높은 점수를 보였으며, 저장기간이 증가함에 따라 CK의 점수는 계속 증가하였으나 마늘 첨가군(GK1.5~4.5)의 점수는 저장기간이 증가하여도 점수의 큰 변화는 없었다. 아린맛에서는 저장기간 동안 마늘 첨가량이 많을수록 높은 점수를 나타내었다.
- 특히 초기 김치의 lactic acid 함량은 마늘 첨가량이 많을수록 그 함량이 적었으며, 저장기간 동안 동일한 양상을 나타내었다. 이에 마늘 무첨가군인 CK의 초기 발효가 빠르게 진행되었으나 마늘 함량이 증가할수록 초기 발효가 느리게 진행되는 것을 확인할 수 있었다.
- 5가 낮은 점수를 보였고, 나머지 처리군에서는 마늘 함량이 적을수록 기호도가 높았다. 이후 저장기간이 증가함에 따라 CK의 기호도가 가장 낮은 점수를 유지하였으며, 마늘 첨가군(GK 1.5~4.5) 중에서는 저장 2주차까지는 GK1.5가 가장 점수가 높았으나 발효 후기인 저장 8주차에는 마늘 첨가량이 많을수록 높은 기호도를 보였다.
- 5의 경우 저장 4주차에 가장 많은 총균수를 나타냈다. 이후 저장기간이 증가함에 따라 총균수는 천천히 감소하였으며 저장 8주차에는 7.78~7.99 log CFU/g으로 나타났다. 초기 젖산균 수는 6.
- 45 mg/100 g으로 급격히 증가하였다. 이후 저장기간이 증가함에 따라 함량이 증가하여 저장 8주차에는 278.50~886.11 mg/100 g으로 마늘 무첨가군인 CK가 가장 낮은 함량을, 마늘 함량이 가장 많은 GK4.5에서 가장 높은 함량을 나타냈다. Mannitol은 효소작용에 의해 mannose로부터 생성되는 것으로 알려져 있으며, fructose 또한 발효에 의해 mannitol을 생성할 수 있다고 보고되어 있다 (25).
- 5의 pH가 가장 높게 나타났다. 저장 기간 동안 마늘을 첨가하지 않은 CK의 pH가 가장 빠르게 감소하였으며, GK4.5의 pH는 초기 pH는 낮았으나 저장 8주차에는 pH가 4.18로 가장 높은 것으로 보아 발효가 느리게 진행된 것으로 보인다. Shin 등(11)과 Cho 등(13)은 마늘을 첨가한 김치의 품질 연구에서 마늘의 첨가량이 많을 경우 pH가 높게 유지되어 김치의 숙성을 억제하였다고 보고하였는데, 본 연구에서도 마늘 첨가량이 많을수록 pH가 높게 유지되어 김치의 숙성이 지연되는 효과가 있는 것으로 확인되었다.
- 67 mg/100 g으로 검출되어 처리군에 따른 큰 차이는 없었다. 저장 기간이 증가함에 따라 glucose와 fructose는 감소하는 경향을 나타내었으며, glucose는 저장 초기에 많이 감소했지만 fructose는 저장 초기보다는 후기에 감소하는 경향을 나타내었다. 반면 당 알코올인 mannitol은 기존의 보고(25)와 동일하게 저장 초기에는 검출되지 않았으나 저장 2주차에 105.
- 03으로 처리군 간의 큰 차이는 없었으나, CK에서 가장 낮은 값을 보였다. 저장기간이 증가함에 따라 pH는 급격히 감소하여 저장 4주차에는 4.15~4.29로 나타났으며, CK의 pH가 가장 낮게 나타났다. 저장 8주차에는 3.
- 5) 에 비해 발효가 빠르게 진행되어 저장기간 동안 아삭한 정도는 낮은 점수를, 무른 정도에서는 높은 점수를 유지하였다. 전체적인 기호도는 발효 초기에는 CK와 GK4.5가 낮은 점수를 보였고, 나머지 처리군에서는 마늘 함량이 적을수록 기호도가 높았다. 이후 저장기간이 증가함에 따라 CK의 기호도가 가장 낮은 점수를 유지하였으며, 마늘 첨가군(GK 1.
- 이처럼 배추김치의 숙성 정도에 따라 향기성분에서 차이가 난다는 것은 Cha 등(33)과 Yoon 등(34)의 연구 결과에서도 확인할 수 있었으며, 또한 Shin 등(35)은 배추김치의 숙성 과정 중 생성되는 향기성분 패턴을 전자코를 활용하여 배추김치의 숙성 정도를 예측할 수 있다고 보고한 바 있다. 전체적인 향기 패턴은 마늘의 함량이 높을수록 제1주성분인 F1이 negative(-)에서 positive(+)로 이동하는 경향을 나타내었으며, 저장기간이 증가할수록 제1주성분인 F1이 negative(-)에서 positive(+)로, 제2주성분인 F2는 positive(+)에서 negative(-)로 이동하는 경향을 나타내었다. 이러한 결과로서 마늘 첨가량에 따라 김치의 저장 중 생성되는 향기성분의 패턴에 차이가 있음이 확인되었다.
- 5보다 점수가 높은 것은 김치 제조 시 첨가된 부재료 중 마늘뿐만 아니라 생강에서 오는 아린맛에 의해 영향을 받은 것으로 생각한다. 조직감 특성의 경우 아삭한 정도와 무른 정도를 확인하였는데, CK는 마늘 첨가군(GK1.5~4.5) 에 비해 발효가 빠르게 진행되어 저장기간 동안 아삭한 정도는 낮은 점수를, 무른 정도에서는 높은 점수를 유지하였다. 전체적인 기호도는 발효 초기에는 CK와 GK4.
- 특히 초기 김치에서 citric acid는 마늘 함량이 많을수록 그 함량이 많았으며, lactic acid는 마늘 함량이 많을수록 그 함량이 적게 나타났다. 주된 유리당은 maltose, glucose, galactose, fructose, mannitol이었으며, 모든 처리군에서 glucose와 fructose가 가장 큰 비중을 차지하였다. Glucose는 저장 초기에 많이 감소한 반면에 fructose는 저장 초기보다는 후기에 감소하는 경향을 나타내었다.
- 주요 휘발성 성분으로는 dimethyl disulfide, dimethyl trisulfide, diallyl disulphide, dipropyl disulfide, dimethyl tetrasulfide, di2-propenyl tetrasulfide 등 황화합물이 주를 이루었고, 이는 기존의 보고와 일치하였다(32). 총 변동에 대한 설명은 제1주성분(F1, x축)의 기여율 64.35%와 제2주성분(F2, y 축)의 기여율 24.17%로, 총 변동의 88.52%를 설명해 줄 수 있었다. 이는 처리군 간의 구분이 전자코로 가능하다는 의미이며, 마늘 첨가량에 따라 각각 구분되어 처리군에 따른 차이가 확인되었다.
- 2에 나타내었다. 총균수는 초기에 6.35~6.99 log CFU/g으로 마늘 함량이 높을수록 낮은 경향을 보였다. 저장 2주차에는 총균수가 급격히 증가하여 8.
- 유기산의 경우 초기 김치에서는 acetic acid를 제외한 5종의 유기산이 검출되었으며, lactic acid와 acetic acid는 저장기간 동안 증가하였다. 특히 초기 김치에서 citric acid는 마늘 함량이 많을수록 그 함량이 많았으며, lactic acid는 마늘 함량이 많을수록 그 함량이 적게 나타났다. 주된 유리당은 maltose, glucose, galactose, fructose, mannitol이었으며, 모든 처리군에서 glucose와 fructose가 가장 큰 비중을 차지하였다.
- Glucose는 저장 초기에 많이 감소한 반면에 fructose는 저장 초기보다는 후기에 감소하는 경향을 나타내었다. 향기 패턴은 마늘의 함량이 높을수록 제1주성분인 F1이 negative(-)에서 positive(+)로 이동하는 경향을 나타내었을 뿐만 아니라 처리군 간의 차이도 큰 것을 확인할 수 있었다. 관능적 특성에서는 마늘 첨가군의 경우 마늘의 함량이 많을수록 초기 발효 진행이 느려 이취, 이미의 점수는 낮고, 조직감에서 높은 점수를 받았다.
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