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문제 정의
- 본 연구에서는 Starter 유산균의 짠맛 인지 증진 효과가 잘 드러낼 수 있도록 김치의 재료를 단순화하였다. 기존 시판 김치를 토대로 재료를 최소한으로 사용하면서, 김치 고유의 맛은 유지시킬 수 있는 실험용 모델 김치를 개발하였다.
- 본 연구에서는 유산균을 starter로 첨가하여 김치의 저염화 를 달성하기 위해 선행 연구를 통해 저염김치의 짠맛 증진에 기여할 수 있는 유산균 4종을 starter로 선발하였고, 김치의 소금 농도를 감소시키고, starter를 첨가한 저염김치의 이화학적 특성, 발효 특성 및 관능적 특성을 분석하여 starter 종류에 따른 효과를 연구하였다.
제안 방법
- 4가지 유산균은 모두 김치에서 분리 및 동정된 균종이며, 발효동안 글루탐산을 많이 생성하는 동형발효 종균 Lactobacillus sakei 2 종(이하 L1, L2)과 초산을 많이 생성하는 Lactobacillus plantarum 1종(이하 L3) 및 이형발효 종균 Weisella koreensis 1종(이하 L4)으로 구성되었다. 각 균주는 MRS broth(Difco Laboratories Inc.)에 접종하여 37℃ 배양기(WTH, DAIHAN-Scientific, Korea)에서 24시간 동안 배양하여 활성화시킨 후, 9,000 rpm에서 25 분간 원심분리(VS-24SMTI, VISION SCIENTIFIC, USA)하여 배지를 제거하였다. 생성된 pellet은 PBS 용액(Phosphate buffer saline)으로 2회 세척하여 김치 중량에 대하여 1×106 CFU/g 되도록 양념에 섞어 첨가하였다.
- 총호기성 세균수의 측정은 평판계수법(plate count technique)을 이용하여 측정하였다. 각 김치 시료 20 g을 멸균한 saline에 순차적으로 희석한 후 plate count agar(Difco, Becton, Dickinson and company, USA) plate 1 mL를 분주하여 골고루 섞은 후 30℃에서 72시간 배양기에서 호기 배양하고, 생성 colony 개수(colony forming units per gram, CFU/g)로 총균수를 측정하였다. 유산균수의 측정은 총균수 측정과 동일한 방법으로 Lactobacilli MRS agar(Difco, Becton, Dickinson and company, USA)을 사용하여 37℃에서 48시간 평판 배양하여 나타난 colony 수를 계수하였다.
- 검사원들에게 김치를 쌀밥과 함께 섭취한 후 김치에 대한 전반적 기호도(overall liking), 짠맛 적합도(saltiness just-aboutright), 신맛 적합도(sourness just-about-right) 및 이미 강도(offflavor)를 15점 항목척도에 표시하도록 지시하였다. 시료 평가는 한 시료의 평가가 끝난 뒤 다음 시료를 평가하는 monadic 절차를 사용하였다.
- 본 연구에서는 Starter 유산균의 짠맛 인지 증진 효과가 잘 드러낼 수 있도록 김치의 재료를 단순화하였다. 기존 시판 김치를 토대로 재료를 최소한으로 사용하면서, 김치 고유의 맛은 유지시킬 수 있는 실험용 모델 김치를 개발하였다. 모델김치의 배합비를 기반으로 starter 첨가된 염도 1.
- 기존 시판 김치를 토대로 재료를 최소한으로 사용하면서, 김치 고유의 맛은 유지시킬 수 있는 실험용 모델 김치를 개발하였다. 모델김치의 배합비를 기반으로 starter 첨가된 염도 1.0%인 저염김치의 배합비(Table 1)를 개발하였다.
- 제조된 5종의 김치들의 저장과정 중에 pH 및 산도를 측정하였다. 보관 중인 저염김치에서 동량의 줄기와 잎(각 15 g)을 채취하여 blender(UCW-2600, Estar, Korea)로 분쇄하여 착출한 즙 10 g을 덜어내어 pH meter(Seven easy, Mettler toledo, Switzerland)로 pH값을 측정하였다. 착출한 즙 1 g을 덜어서 증류수 39 mL에 희석하여 적정기계(Compact Titrator G20, Mettler toledo, Switzerland)를 이용하여 신도를 측정하였으며, 측정한 원리는 0.
- 본 연구에서는 김치 유산균 starter의 사용이 김치의 발효 특성과 관능적 특성에 미치는 영향을 확인하고자 starter 첨가 김치(Lb. sakei 1, Lb. sakei 2, Lb. palntarum 및 W. koreensis)를 제조하여 10℃에서 산도가 0.5%에 도달할 때까지 저장한 후 －1.5℃에서 10일까지 발효시키며 실험하였다. pH 및 산도는 starter를 첨가한 저염김치가 그렇지 않은 김치보다 발효초기에 발효 속도가 빠르게 나타났지만, 산도가 0.
- 검사원들에게 김치를 쌀밥과 함께 섭취한 후 김치에 대한 전반적 기호도(overall liking), 짠맛 적합도(saltiness just-aboutright), 신맛 적합도(sourness just-about-right) 및 이미 강도(offflavor)를 15점 항목척도에 표시하도록 지시하였다. 시료 평가는 한 시료의 평가가 끝난 뒤 다음 시료를 평가하는 monadic 절차를 사용하였다.
- 0%가 되도록 하였다. 양념의 경우 편차를 줄이기 위하여 원재료를 비율에 맞춰 혼합한 뒤 배합비에 5개로 맞춰 소분하고, starter 유산균을 첨가하여 양념을 제조하였다.
- 각 김치 시료 20 g을 멸균한 saline에 순차적으로 희석한 후 plate count agar(Difco, Becton, Dickinson and company, USA) plate 1 mL를 분주하여 골고루 섞은 후 30℃에서 72시간 배양기에서 호기 배양하고, 생성 colony 개수(colony forming units per gram, CFU/g)로 총균수를 측정하였다. 유산균수의 측정은 총균수 측정과 동일한 방법으로 Lactobacilli MRS agar(Difco, Becton, Dickinson and company, USA)을 사용하여 37℃에서 48시간 평판 배양하여 나타난 colony 수를 계수하였다.
- 제조된 5종의 김치들의 저장과정 중에 pH 및 산도를 측정하였다. 보관 중인 저염김치에서 동량의 줄기와 잎(각 15 g)을 채취하여 blender(UCW-2600, Estar, Korea)로 분쇄하여 착출한 즙 10 g을 덜어내어 pH meter(Seven easy, Mettler toledo, Switzerland)로 pH값을 측정하였다.
- 이번 연구에서 저염김치 대조군(LK), starter 김치 4종(LKL1~ LKL4), 총 5종을 제조하였다. 제조된 김치는 김치냉장고(10℃)에서 발효시키고 적정 산도 0.5%에 도달한 시점부터 김치냉장고(R-D573GQZW, LG, Korea)에서－1.5℃로 유지하면서 보관하여 실험을 진행하였다.
- 보관 중인 저염김치에서 동량의 줄기와 잎(각 15 g)을 채취하여 blender(UCW-2600, Estar, Korea)로 분쇄하여 착출한 즙 10 g을 덜어내어 pH meter(Seven easy, Mettler toledo, Switzerland)로 pH값을 측정하였다. 착출한 즙 1 g을 덜어서 증류수 39 mL에 희석하여 적정기계(Compact Titrator G20, Mettler toledo, Switzerland)를 이용하여 신도를 측정하였으며, 측정한 원리는 0.1 N NaOH로 pH 8.3이 될 때까지 소비된 NaOH량을 젖산산도로 계산하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 배추는 2016년 강원도에 수확한 봄 배추를 구매하여 하루 동안 냉장실에 보관하여 품온을 5℃ 내외로 조절한 후 사용하였으며 배추 절임에 사용된 소금은 정제염(Hanjusalt, Korea)을 사용하였다. 양념에 사용한 정백당은 백설 하얀설탕(CJ, Korea), 고춧가루는 굵은 고춧가루(10 mesh, Taeyang, Korea), 소금은 정제염(Hanjusalt, Korea)이었다.
- 본 실험에 사용된 배추는 2016년 강원도에 수확한 봄 배추를 구매하여 하루 동안 냉장실에 보관하여 품온을 5℃ 내외로 조절한 후 사용하였으며 배추 절임에 사용된 소금은 정제염(Hanjusalt, Korea)을 사용하였다. 양념에 사용한 정백당은 백설 하얀설탕(CJ, Korea), 고춧가루는 굵은 고춧가루(10 mesh, Taeyang, Korea), 소금은 정제염(Hanjusalt, Korea)이었다.
- 연구에 사용한 유산균은 선행연구(Kim MY 2014~2016)에서 선정한 유리아미노산 및 유기산과 같은 짠맛 인지 상승 지표물질의 생성능력이 높아 짠맛 인지 상승 효과가 있으며 이미가 비교적 약한 4가지 유산균을 사용하였다. 4가지 유산균은 모두 김치에서 분리 및 동정된 균종이며, 발효동안 글루탐산을 많이 생성하는 동형발효 종균 Lactobacillus sakei 2 종(이하 L1, L2)과 초산을 많이 생성하는 Lactobacillus plantarum 1종(이하 L3) 및 이형발효 종균 Weisella koreensis 1종(이하 L4)으로 구성되었다.
- 이번 연구에서 저염김치 대조군(LK), starter 김치 4종(LKL1~ LKL4), 총 5종을 제조하였다. 제조된 김치는 김치냉장고(10℃)에서 발효시키고 적정 산도 0.
- 저염김치와 starter 4종을 첨가한 저염김치에 대한 기호도 조사를 위해 평소 김치를 자주 섭취하는 아워홈 식품연구원의 연구원 50명을 대상으로 검사를 실시하였으며 패널은 남자 29명, 여자 21명으로 구성하였다. 검사에 사용된 시료의 산도는 0.
데이터처리
- 05). 또한, 짠맛과 신맛의 적합도 항목의 경우 8점과 유의적 차이가 있는지 알아보기 위하여 t-검정(one-sample t-test)를 수행하였다. 모든 분산분석 및 t-검정은 SPSS for window 18.
- 소비자 검사 평가 항목에 있어서 시료 간에 유의적인 차이가 있는지 알아보기 위하여 분산분석(analysis of variance, ANOVA)을 수행하였고, 결과에 따른 사후분석으로 Duncan's multiple range test를 수행하였다(α=0.05).
이론/모형
- 보관 중인 저염김치에서 동량의 줄기와 잎(각 15 g)을 채취하여 blender(UCW-2600, ESTAR)로 분쇄하여 착출한 즙 1 g을 덜어서 증류수 39mL에 희석하여 Mohr법(AOAC 1990)에 따라 적정기계(Compact Titrator G20, Mettler toledo, Switzerland)를 이용하여 염도를 측정하였다.
- 총호기성 세균수의 측정은 평판계수법(plate count technique)을 이용하여 측정하였다. 각 김치 시료 20 g을 멸균한 saline에 순차적으로 희석한 후 plate count agar(Difco, Becton, Dickinson and company, USA) plate 1 mL를 분주하여 골고루 섞은 후 30℃에서 72시간 배양기에서 호기 배양하고, 생성 colony 개수(colony forming units per gram, CFU/g)로 총균수를 측정하였다.
성능/효과
- 연구에 사용한 유산균은 선행연구(Kim MY 2014~2016)에서 선정한 유리아미노산 및 유기산과 같은 짠맛 인지 상승 지표물질의 생성능력이 높아 짠맛 인지 상승 효과가 있으며 이미가 비교적 약한 4가지 유산균을 사용하였다. 4가지 유산균은 모두 김치에서 분리 및 동정된 균종이며, 발효동안 글루탐산을 많이 생성하는 동형발효 종균 Lactobacillus sakei 2 종(이하 L1, L2)과 초산을 많이 생성하는 Lactobacillus plantarum 1종(이하 L3) 및 이형발효 종균 Weisella koreensis 1종(이하 L4)으로 구성되었다. 각 균주는 MRS broth(Difco Laboratories Inc.
- 이는 Lactobacillus를 starter로 첨가한 김치가 그렇지 않은 김치와 발효 2일차부터는 큰 차이를 보이지 않았다고 보고한 연구(Bong 등 2013) 결과와 일치한다. L3와 L4을 첨가한 저염김치는 LK, LKL1 및 LKL2보다 비교적 빨리(LKL3: 4일, LKL4: 2일) 최대 균수에 도달한 뒤 산도가 0.75% 이상인 발효기간 4일이후 부터 그 값이 감소하는 양상을 보였다. 따라서, 산도가 0.
- 1과 같다. Starter 종류와 첨가 여부에 상관 없이 김치가 숙성함에 따라 pH는 저하되고 산도는 증가하는 양상을 보였다. 저염김치의 pH 는 48시간까지 급격히 감소하고 그 이후에는 서서히 감소되며 유지되는 경향을 나타내었고, 저염김치 간 큰 차이를 보이지 않았다.
- 5℃에서 10일까지 발효시키며 실험하였다. pH 및 산도는 starter를 첨가한 저염김치가 그렇지 않은 김치보다 발효초기에 발효 속도가 빠르게 나타났지만, 산도가 0.75%에 도달한 이후에는 산도가 유지되어 저염김치의 발효 속도를 감소시키는 것으로 보여졌다. Starter 종류에 따른 저염김치의 염도 변화는 나타나지 않았다.
- 그러나 Lb. sakei 2는 일반 저염김치와 다르게 산도 0.75% 이상에서 총호기성 세균수는 증가하였고 유산균의 생장은 억제되었으며, Lb. palntarum은 반대의 양상을 띠었다.
- Starter 첨가 여부 및 종류에 따라 저염김치의 짠맛 증진 효과는 나타나지 않았지만, 다른 발효 패턴으로 인해 Lb. sakei 2를 첨가한 저염김치의 이미가 비교적 약하게 나타나 starter를 첨가하지 않은 저염김치보다 전반적 기호도가 높은 경향을 보였다. 이상의 결과로 starter 4종 중 Lb.
- 75%까지 급격하게 산도가 증가되다가 그 이후로는 서서히 증가하며 산도가 유지되는 경향을 보였다. 그러나, 발효 초기에 starter를 첨가한 저염김치가 그렇지 않은 저염김치보다 산도가 급격히 증가하였고, 특히 L4를 첨가한 저염김치의 발효속도가 가장 빠르게 나타났다. 이는 W.
- 따라서, starter 3종(Lb. sakei 2, Lb. palntarum 및 W. koreensis)은 저염김치의 발효에 영향을 주었다.
- 반면에 LKL2와 LKL3의 이미 강도가 LK보다 비교적 낮게 나타났는데, 이는 starter를 첨가한 김치의 군덕맛의 점수가 첨가하지 않은 김치보다 낮게 나타난 연구(Bong 등 2013) 결과와 일치한다. 따라서, starter를 첨가한 저염김치 중 L2를 첨가한 저염김치가 LK보다 비교적 이미가 약하게 나타나 전반적 기호도에 긍정적인 영향을 준것으로 사료된다.
- 75% 이상에서 생육이 저해된 것으로 보여졌으나, 유산균수는 발효 8일째에 최대 균수에 도달하였다. 따라서, 총호기성 세균수는 다른 저염김치보다 적었지만, 유산균이 많은 비율을 차지했던 것으로 추측되며 L3의 내산성이 강하여 높은 산도에서 증식이 잘 된 것으로 보여진다. 이는 유산균 9종 중 Lb.
- 발효 초기에는 염농도가 경향이 없이 변화하다가 저장기간 4일 이후에는 비교적 일정한 염도로 유지되고 10일 째에는 모든 저염김치가 0.96±0.01% 염도로 나타났다.
- 산도의 경우 모든 저염김치는 전반적으로 산도 약 0.75%까지 급격하게 산도가 증가되다가 그 이후로는 서서히 증가하며 산도가 유지되는 경향을 보였다. 그러나, 발효 초기에 starter를 첨가한 저염김치가 그렇지 않은 저염김치보다 산도가 급격히 증가하였고, 특히 L4를 첨가한 저염김치의 발효속도가 가장 빠르게 나타났다.
- 실험결과(Fig. 2) 제조 당일 저염김치 샘플의 염도는 0.88~1.03%로 측정되었으며, L1, L2 및 L3을 첨가한 저염김치의 염도가 LK보다 높게 나타났다. 발효 초기에는 염농도가 경향이 없이 변화하다가 저장기간 4일 이후에는 비교적 일정한 염도로 유지되고 10일 째에는 모든 저염김치가 0.
- 유산균수는 전반적으로 총호기성 세균수와 비슷한 양상으로 나타났으나, starter의 종류에 따라 총호기성 세균수와 차이가 나타났다. LKL1의 경우, 총호기성 세균수와 같이 LK와 비슷한 발효 양상을 보였다.
- 05). 유의적 차이는 없지만 전반적 기호도를 살펴보면 starter를 첨가한 저염김치 중 LKL2만 1.00% NaCl이 첨가된 LK보다 기호도가 높게 나타났다. 이는 LKL2가 LK와 짠맛은 비슷하지만 이미가 가장 약하기 때문으로 사료된다.
- Starter 종류와 첨가 여부에 상관 없이 김치가 숙성함에 따라 pH는 저하되고 산도는 증가하는 양상을 보였다. 저염김치의 pH 는 48시간까지 급격히 감소하고 그 이후에는 서서히 감소되며 유지되는 경향을 나타내었고, 저염김치 간 큰 차이를 보이지 않았다.
- 전반적 기호도, 짠맛 및 신맛 강도의 적합도, 그리고 이미 강도에 대한 응답 점수들에 대해 분산 분석을 수행하고 사후검정한 결과(Table 3), 모든 평가항목에서 시료 간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p>0.05).
- 3에 나타내었다. 전반적으로 총호기성 세균은 발효초기에 starter를 첨가한 김치에서 자연발효 김치보다 높은 것으로 나타났으나 이후 자연발효 김치에서 빠른 증가율을 보이며 발효 2일째에는 starter 첨가 김치와 유사한 총호기성 균수를 보였다. 그러나 최대 균수 도달 시기에 있어 starter 첨가 여부에 의한 영향이 보여졌다.
후속연구
- 이상의 결과로 starter 4종 중 Lb. sakei 2 첨가를 통한 김치의 나트륨 저감화에 대한 가능성이 보이며, 추후 starter 이용에 대한 계속적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
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