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문제 정의
- 즉 Lactobacillus속이 김치의 과도한 신맛을 부여함에 반하여 Leuconostoc속은 알맞게 익은 신맛과 더불어 톡쏘는 탄산미, 만니톨 생산과 같은 당 생산에 의해 맛있는김치 맛을 부여하는 것으로 알려지고 있다(3,4). 이에 본 연구에서는 김치의 초기발효 온도 설정을 위하여 김치에서 분리된 유산균 중 Leuconostoc속과 Lactobacillus속 유산균 각 4종씩 총 8종의 온도에 따른 생육도를 측정하였다(Fig. 1). 일반적으로 유산균의 최적 생육온도는 30oC라고 알려지고 있지만(26), 저온에서도(5-15oC) 지속적으로 유산균의 생육은 일어날 수 있으며, 온도에 따른 생육 정도는 속(genes)에 따라 다소 차이가 있음을 알수 있었다.
- 이에 본 연구에서는 시판되는 상품김치를 시료로 삼아 이들 김치에 대한 김치의 최적 발효 및 보관 조건을 도출하고, 도출된 조건을 적용시 동일 김치시료가 단순 저온(−2- −1oC)에서만 보관된 김치시료보다 차별화된 맛과 품질을 나타냄을 검증하고자 하였다.
- 즉 김치의 신맛 원인균이며 김치발효 말기 우점균인 Lactobacillus속의 생육을 가능한 억제하고, 동시에 김치 환경내 Leuconostoc속의 수를 단기간 내우점으로 끌어올림으로써 톡 쏘며 맛있는 김치 맛 구현을 위한 초기 발효 설정 온도를 5oC 부근으로 하였다. 이에 이후 실험에서는 김치시료를 5, 6, 7oC에서 김치 발효를 수행하고 이에 따른김치 특성을 비교 분석하여, 최적의 김치 발효 온도 및 발효기간을 도출하고자 하였다.
- 즉 ‘최적화된 김치 맛의 구현과 이를 보다 더 오랜 기간 유지시켜줄 수 있는 기능’을 지닌 김치냉장고의 개발이 요구되고 있다. 이와 같은 목표구현의 기술적 원리는 다양한 김치 발효 요인 중 발효 온도와 발효 기간 등의 김치 발효조건을 최적화하는 것이다. 이에 따라 김치 담금 직 후 김치 환경내 heterofermentative 유산균의 우점을 단시간 내 최대치로 끌어 올려 호기성 균이나 homofermentative 유산균이 김치 환경을 점유하는 것을 가능한 제어하는 기술적용에 의해 가능할 수있다.
- C 범위로 하였다. 즉실제 김치 유통온도 범위 내에서 김치 환경 내 heterofermentative유산균의 생육을 최대치로 올리면서 동시에 homofermentative 유산균의 생육을 저지시킬 수 있는 온도 구간을 알아내고자 하였다. 이에 따라 본 연구실에서 김치로부터 분리한 유산균 중homofermentative 유산균인 Lactobacillus plantarum AF1(20)과HD1(21), Lactobacillus sakei YY1(22)과 SC1(22)과 heterofermen-tative 유산균인 Leuconostoc citreum GR1(23), GJ7(24)과 Leu-conostoc mesenteroides PH1(23), TA(25)가 사용되었다.
제안 방법
- 각 발효모드(5, 6, 7oC)후 보관된(−2- −1oC) 김치와 −2- −1oC에서 처음부터 보관된 대조구 김치에 대하여 저장 2, 4, 8, 12주차에 관능평가를 시행하였으며, 4회차에 걸친 관능평가 결과 그 평균값을 Table 1에 나타내었다.
- 김치의 소규모 관능평가는 훈련된 대학원생 10인이 김치저장 8주차되는 시점에 3차례에 걸쳐 실시하였다. 관능평가 전 관능평가 대상자들의 일반 특성을 조사하였다. 중규모 관능평가에서 제조사별 김치시료 4종에 대해 각각 50명 이상으로 관능평가가 이루어졌으며, 총 212명이 본 평가에 참여하였다.
- 관능평가를 통하여 본 연구에서 개발한 김치 발효·보관 모드가 적용된 조건에서 보관된 김치와 일반 보관 모드에서 보관된 김치의 관능적 차이를 조사하였다.
- 김치 내 유산균의 총균수 측정과 더불어 총유산균 중 적절한 산미와 더불어 톡쏘는 김치맛의 원인균이 heterofermentative 유산균인 Leuconostoc속 수를 살펴보았다(Fig. 3). Leuconostoc속을 종균으로 사용하는 (주)D사 김치(Fig.
- 관능평가를 통하여 본 연구에서 개발한 김치 발효·보관 모드가 적용된 조건에서 보관된 김치와 일반 보관 모드에서 보관된 김치의 관능적 차이를 조사하였다. 김치보관 2주차와 8주차의 김치시료에 대해 소비자 관능평가로서, 중규모 관능평가(관능요원약 50명)와 소규모 관능평가(관능요원 약 10명)를 각각 시행하였다. 김치의 중규모 관능평가는 일반소비자 50인 이상을 대상으로 김치저장 2주차에 시행하였다.
- 김치의 pH, 산도, 당도, 염도의 측정은 김치 여과액을 사용하여 측정하였다. 김치 여과액은 hand blender (HHM-800, Hanil, Seoul, Korea)로 김치내용물 전체를 마쇄하여 멸균거즈로 여과하여 준비하였다.
- 김치의 pH는 pH 측정기(Fisher Science Education, Harnover Park, IL, USA)를 사용하여 측정하였다. 산도는 AOAC법(16)에의해 0.
- 김치의 중규모 관능평가는 일반소비자 50인 이상을 대상으로 김치저장 2주차에 시행하였다. 김치의 소규모 관능평가는 훈련된 대학원생 10인이 김치저장 8주차되는 시점에 3차례에 걸쳐 실시하였다. 관능평가 전 관능평가 대상자들의 일반 특성을 조사하였다.
- 009). 김치의 염도는 염도계(ES-421, Atago, Tokyo, Japan)를, 당도는 당도계(Misco, Cleveland, OH, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 김치보관 2주차와 8주차의 김치시료에 대해 소비자 관능평가로서, 중규모 관능평가(관능요원약 50명)와 소규모 관능평가(관능요원 약 10명)를 각각 시행하였다. 김치의 중규모 관능평가는 일반소비자 50인 이상을 대상으로 김치저장 2주차에 시행하였다. 김치의 소규모 관능평가는 훈련된 대학원생 10인이 김치저장 8주차되는 시점에 3차례에 걸쳐 실시하였다.
- 또한 도출된 최적 발효 온도와 기간을 김치발효·보관 모드로 적용하여 신규 김치 발효·보관 모드가 적용된 김치냉장고 조건에서와 일반 보관 모드의 김치냉장고 조건에서 김치시료들의 특성을 비교 평가하였다.
- 6%에도달하는 시기와 시어진 김치라고 여겨지는 산도 약 1%에 도달하는데 소요되는 기간을 측정하였다. 또한, 이때의 총균수, 유산균수, 유산균수 중 Leuconostoc속의 수 등을 측정하고 동시에 김치의 맛과 향 등 평가를 실시하여, 이로부터 발효 최적 온도와 발효기간을 도출하였다.
- 막 담근 김치를 구입 후(2014년 1월 15일) 김치 발효·보관 모드를 적용하여(6oC, 111시간) 발효 시킨 후 이를 즉시 −2- −1oC에12주 동안 보관하면서(Fig. 4), pH 및 산도 변화를 측정하였다.
- 막 담금하여 구입된 김치시료를 5, 6, 7oC에서 10일 동안 발효시키면서 초기 유산균수와 더불어 발효기간 동안 유산균수의 변화, 그리고 이때 김치의 pH와 산도의 변화를 조사하였다. 이로부터 김치 내 최대로 오를 수 있는 유산균의 수는 108-109 CFU/mL임을 확인하였고, 이때의 산도는 0.
- 본 연구를 통하여 도출된 최적화된 발효·보관 모드를 김치냉장고에 적용하였다.
- 신규 김치 발효·보관 모드가 적용된 김치냉장고에 김치를 3개월간 보관하면서 발효시작일로부터 2주-4주간격으로 pH, 산도, 미생물 균총 변화를 조사하였다.
- 이와 같이 채워 담은 김치는 김치통 한 개당 약 7-8 kg이였으며, 이 때 모든 김치통마다 김치통 높이의 1/3지점과 김치통 가로 넓이의 1/2인 지점에 온도센서(MX100, Yokogawa, Tokyo, Japan) 1개를 각각 꽂았다. 온도센서 연결에 따른 김치통 내에서의 김치 온도는 처음 보관부터 발효 및 보관이완료되는 3개월 동안 실시간으로 계측하고 기록하였다.
- 위와 같은 예비시험결과에 따라 각각의 김치 시료를 5, 6, 7oC에서 발효시키면서 1일 간격으로 유산균수와 pH 및 산도를 측정하였다. 이때 산도 약 0.
- 이와같은 온도별 유산균의 생육도 증가율 측정 실험을 통하여 homo-fermentative 유산균의 생육 증가율에 비해 heterofermentative 유산균의 증가율이 현저히 높은 온도를 조사하였다. 이로부터 더 나아가 조사된 온도에서 +1oC와 +2oC 온도구간을 추가하여 최적의김치 발효 온도 및 발효기간 설정 실험을 다음과 같이 수행하였다. 준비된 김치통의 김치를 설정온도구간에서 발효하면서 발효시작일부터 알맞게 김치가 익었다고 판단되는 산도 0.
- 이에 본 연구에서는 상기한 바와 같은 김치류의 실제 유통온도를 고려하여 초기발효 온도 설정을 5-15oC 범위로 하였다. 즉실제 김치 유통온도 범위 내에서 김치 환경 내 heterofermentative유산균의 생육을 최대치로 올리면서 동시에 homofermentative 유산균의 생육을 저지시킬 수 있는 온도 구간을 알아내고자 하였다.
- 2, 3, Table 1)에 따라, 김치 발효·보관모드 조건으로 최적 발효 온도는 6°C, 발효기간은 겨울철에는 111시간 봄·가을철에는 58시간 동안으로 설정하고, 최적 발효 후 즉시 −2- −1°C 에서 보관하는 것으로 결정하였다. 이와 같은 최적발효기간의 설정은 본 실험에 사용된 4개 제조사 김치시료 별로각각 5-6회씩 시료구입에 따른 구입 회차별 3반복 실험 결과에서최소 60회 이상의 실험결과 가장 반복성이 뛰어난 결과에서 약24시간 앞당긴 시간으로 결정하였다. 이는 반복실험에서 최적 발효일을 지난 김치시료를 보관 모드(−2 - −1°C)에서 장기간 보관 하는 것 보다 오히려 최적 발효일에 미처 이르지 못한 시료를 보관모드에서 보관하는 것이 장기간(3-4개월) 보관 시 관능적으로 김치 맛이 더 좋은 결과에 기인하였다(data not shown).
- 농협김치는 각 지역 농협에서 각각 생산하는 시스템이므로 각 지역 농협 중 중부권 농협 1개사, 남부권 농협1개사의 김치를 시료로 사용하였다. 이와 같이 준비된 김치시료들에 발효 온도와 기간을 다르게 적용하여 최적의 발효 온도 및기간을 도출하였다. 또한 도출된 최적 발효 온도와 기간을 김치발효·보관 모드로 적용하여 신규 김치 발효·보관 모드가 적용된 김치냉장고 조건에서와 일반 보관 모드의 김치냉장고 조건에서 김치시료들의 특성을 비교 평가하였다.
- 준비된 heterofermentative 유산균 4종과 homofermentative 유산균 4종은MRS 액체배지에 접종한 후, 5, 10, 15oC에서 72시간 정치 배양하면서 균주별 각 온도에서 생육도를 A600 (Ultrospec 2100 pro, Amersham Biosciences, Uppsala, Sweden)에서 측정하였다. 이와같은 온도별 유산균의 생육도 증가율 측정 실험을 통하여 homo-fermentative 유산균의 생육 증가율에 비해 heterofermentative 유산균의 증가율이 현저히 높은 온도를 조사하였다. 이로부터 더 나아가 조사된 온도에서 +1oC와 +2oC 온도구간을 추가하여 최적의김치 발효 온도 및 발효기간 설정 실험을 다음과 같이 수행하였다.
- 제조사별 4종의 김치시료를 5, 6, 7oC에서 배양 후 산도가 약0.40% (pH 5.30±0.18)에 도달하면 −2- −1oC에서 총 12주간 보관하면서 이때 유산균의 변화를 살펴보았다(Fig. 3).
- 이에 따라 본 연구실에서 김치로부터 분리한 유산균 중homofermentative 유산균인 Lactobacillus plantarum AF1(20)과HD1(21), Lactobacillus sakei YY1(22)과 SC1(22)과 heterofermen-tative 유산균인 Leuconostoc citreum GR1(23), GJ7(24)과 Leu-conostoc mesenteroides PH1(23), TA(25)가 사용되었다. 준비된 heterofermentative 유산균 4종과 homofermentative 유산균 4종은MRS 액체배지에 접종한 후, 5, 10, 15oC에서 72시간 정치 배양하면서 균주별 각 온도에서 생육도를 A600 (Ultrospec 2100 pro, Amersham Biosciences, Uppsala, Sweden)에서 측정하였다. 이와같은 온도별 유산균의 생육도 증가율 측정 실험을 통하여 homo-fermentative 유산균의 생육 증가율에 비해 heterofermentative 유산균의 증가율이 현저히 높은 온도를 조사하였다.
- 이로부터 더 나아가 조사된 온도에서 +1oC와 +2oC 온도구간을 추가하여 최적의김치 발효 온도 및 발효기간 설정 실험을 다음과 같이 수행하였다. 준비된 김치통의 김치를 설정온도구간에서 발효하면서 발효시작일부터 알맞게 김치가 익었다고 판단되는 산도 0.4-0.6%에도달하는 시기와 시어진 김치라고 여겨지는 산도 약 1%에 도달하는데 소요되는 기간을 측정하였다. 또한, 이때의 총균수, 유산균수, 유산균수 중 Leuconostoc속의 수 등을 측정하고 동시에 김치의 맛과 향 등 평가를 실시하여, 이로부터 발효 최적 온도와 발효기간을 도출하였다.
- 이상의 결과로부터 Lactobacillus속의생육제어 초기 온도 설정을 5oC로 하였다. 즉 김치의 신맛 원인균이며 김치발효 말기 우점균인 Lactobacillus속의 생육을 가능한 억제하고, 동시에 김치 환경내 Leuconostoc속의 수를 단기간 내우점으로 끌어올림으로써 톡 쏘며 맛있는 김치 맛 구현을 위한 초기 발효 설정 온도를 5oC 부근으로 하였다. 이에 이후 실험에서는 김치시료를 5, 6, 7oC에서 김치 발효를 수행하고 이에 따른김치 특성을 비교 분석하여, 최적의 김치 발효 온도 및 발효기간을 도출하고자 하였다.
- 18)에 도달되면 김치시료는 즉시 −2- −1oC로 옮겨 보관하였다. 총 12주 동안 발효 및저장기간에 따른 김치의 pH와 산도 변화를 조사하였다. 이때 대조구로는 김치 시료를 구입 즉시 바로 −2- −1oC에서 보관된 김치로 하였다.
- 김치의 중규모 관능평가는 일반소비자 50인 이상을 대상으로,김치의 소규모 관능평가는 훈련된 대학원생 10인을 대상으로 실시하였다. 평가 항목은 맛(탄산미: carbonated taste, 쓴맛: bitter-ness, 신맛: sourness, 단맛: sweetness), 냄새(군덕내: moldy smell),그리고 전반적인 기호도(overall acceptance)로 나누어 5점 척도법(1: 매우 싫다, 3점: 보통, 5점: 아주 좋다)를 사용하였다. 단, 탄산미와 단맛의 경우(1: 전혀 탄산미가 없다/달지 않다, 3: 보통, 5: 매우 탄산미가 있다/달다), 쓴맛, 신맛 그리고 군덕내의 경우(1: 매우 쓰다/시다/군덕내가 많이 난다, 3: 보통, 5: 전혀 쓰지/시지/군덕내가 나지 않는다)의 5점 척도로 나타내었다.
대상 데이터
- 김치의 pH, 산도, 당도, 염도의 측정은 김치 여과액을 사용하여 측정하였다. 김치 여과액은 hand blender (HHM-800, Hanil, Seoul, Korea)로 김치내용물 전체를 마쇄하여 멸균거즈로 여과하여 준비하였다.
- 본 연구에서 (주)D사 김치(경기도), (주)H사 김치(경기도), 중부권 농협 S김치(충청도), 남부권 농협 W김치(경상도)를 시료로 사용하였다. 김치구입시기는 4계절 중 여름을 제외한 3계절에 걸쳐 구입하여 실험에 사용하였다. 본 연구에 사용된 4종의 김치시료중 (주)D사 김치는 종균을 사용하고 있었으며, 이를 제외한 3종의 김치는 종균을 사용하지 않고 있었다.
- 김치내 미생물상을 분석하기 위하여 총균수는 PCA (plate conut agar: Merck, Dann Stadt, Germany)배지, 유산균수는 MRS (deMan, Rogosa and Sharpe: BD/Difco, Sparks, MD, USA) 고체배지와 탄산칼슘(CaCO3)가 2% 함유된 MRS 고체배지를 사용하였다(4). 유산균 중 Leuconostoc속 선별은 phenyl ethyl alcohol sucrose 고체배지(PES agar: sucrose 2%, trypticase peptone 0.
- 김치의 중규모 관능평가는 일반소비자 50인 이상을 대상으로,김치의 소규모 관능평가는 훈련된 대학원생 10인을 대상으로 실시하였다. 평가 항목은 맛(탄산미: carbonated taste, 쓴맛: bitter-ness, 신맛: sourness, 단맛: sweetness), 냄새(군덕내: moldy smell),그리고 전반적인 기호도(overall acceptance)로 나누어 5점 척도법(1: 매우 싫다, 3점: 보통, 5점: 아주 좋다)를 사용하였다.
- 대량의 김치시료가 요구되는 본 연구에서는 실험에 사용되는 김치시료의 보편성을 확보하기위하여 전체 상품김치의 81%를 차지하는 위 3개사의 김치를 시료로 사용하였다. 농협김치는 각 지역 농협에서 각각 생산하는 시스템이므로 각 지역 농협 중 중부권 농협 1개사, 남부권 농협1개사의 김치를 시료로 사용하였다. 이와 같이 준비된 김치시료들에 발효 온도와 기간을 다르게 적용하여 최적의 발효 온도 및기간을 도출하였다.
- 국내 상품김치시장 중 시장점유율을 살펴보면 (주)D사 김치, 농협김치, (주)H사 김치가 36, 29, 16%를 차지하는 것으로 나타났다(15). 대량의 김치시료가 요구되는 본 연구에서는 실험에 사용되는 김치시료의 보편성을 확보하기위하여 전체 상품김치의 81%를 차지하는 위 3개사의 김치를 시료로 사용하였다. 농협김치는 각 지역 농협에서 각각 생산하는 시스템이므로 각 지역 농협 중 중부권 농협 1개사, 남부권 농협1개사의 김치를 시료로 사용하였다.
- 김치구입시기는 4계절 중 여름을 제외한 3계절에 걸쳐 구입하여 실험에 사용하였다. 본 연구에 사용된 4종의 김치시료중 (주)D사 김치는 종균을 사용하고 있었으며, 이를 제외한 3종의 김치는 종균을 사용하지 않고 있었다.
- 본 연구에서 (주)D사 김치(경기도), (주)H사 김치(경기도), 중부권 농협 S김치(충청도), 남부권 농협 W김치(경상도)를 시료로 사용하였다. 김치구입시기는 4계절 중 여름을 제외한 3계절에 걸쳐 구입하여 실험에 사용하였다.
- 유산균 중 Leuconostoc속 선별은 phenyl ethyl alcohol sucrose 고체배지(PES agar: sucrose 2%, trypticase peptone 0.5%, yeast extract 0.05%, MgSO4·7H2O 0.05%, KH2PO4 0.1%,(NH4)2SO4 0.2%, phenyl ethyl alcohol 0.25%, agar 1.5%, pH 6.8)를 사용하였다(17).
- 즉실제 김치 유통온도 범위 내에서 김치 환경 내 heterofermentative유산균의 생육을 최대치로 올리면서 동시에 homofermentative 유산균의 생육을 저지시킬 수 있는 온도 구간을 알아내고자 하였다. 이에 따라 본 연구실에서 김치로부터 분리한 유산균 중homofermentative 유산균인 Lactobacillus plantarum AF1(20)과HD1(21), Lactobacillus sakei YY1(22)과 SC1(22)과 heterofermen-tative 유산균인 Leuconostoc citreum GR1(23), GJ7(24)과 Leu-conostoc mesenteroides PH1(23), TA(25)가 사용되었다. 준비된 heterofermentative 유산균 4종과 homofermentative 유산균 4종은MRS 액체배지에 접종한 후, 5, 10, 15oC에서 72시간 정치 배양하면서 균주별 각 온도에서 생육도를 A600 (Ultrospec 2100 pro, Amersham Biosciences, Uppsala, Sweden)에서 측정하였다.
- 신규 김치 발효·보관 모드가 적용된 김치냉장고에 김치를 3개월간 보관하면서 발효시작일로부터 2주-4주간격으로 pH, 산도, 미생물 균총 변화를 조사하였다. 이와 더불어 2주차와 8주차에는 각각 50명과 10명을 대상으로 관능평가를시행하였다. 이때 대조구로는 일반적인 김치냉장고 보관 모드(−2 - −1oC)에서 같은 기간 보관된 김치를 사용하였다.
- 관능평가 전 관능평가 대상자들의 일반 특성을 조사하였다. 중규모 관능평가에서 제조사별 김치시료 4종에 대해 각각 50명 이상으로 관능평가가 이루어졌으며, 총 212명이 본 평가에 참여하였다. 평가자는 40대 이상 주부가 약 90% 정도를 차지하였다.
데이터처리
- Data with different letters in the row are significantly different with one-way ANOVA followed by Duncan’s multiple range test at p<0.05.
- SPSS 18.0 statistics 프로그램(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을이용하여 평균과 표준편차를 구하여 자료분석을 하였으며 각 변수에 대해 One-way ANOVA를 이용하였다. 던칸의 다중검정(Duncan’s multiple range test)를 적용하여 사후검증을 하였으며,가설검증 수준은 p<0.
- 던칸의 다중검정(Duncan’s multiple range test)를 적용하여 사후검증을 하였으며,가설검증 수준은 p<0.05로 하였다.
성능/효과
- (주)H사 김치는 보관 12주차에 실험구 김치의 산도는평균 1.03±0.07%를, −2- −1oC 대조구 김치의 산도는 0.94±0.05%를 나타내어, 발효 후(5-7oC) −2- −1oC에서 보관된 김치(실험구)와 발효과정 없이 처음부터 −2- −1oC에서 보관된 김치(대조구) 시료간의 산도는 유의적 차이가 없었다.
- Fig. 5에 보여지는 바와 같이 4개사 김치시료 모두 김치 발효·보관 모드 적용 김치시료가 대조구 김치보다 초기에는 급격한 산도 증가를 나타내었으나, 김치의 장기 저장시에는(12주) 처음부터 −2- −1oC에 보관된 대조구 김치와 발효·보관 모드 적용 후 2- −1oC에 보관된 실험구 김치 모두 비슷한 산도(산도 0.94± 0.07%)를 나타내었다.
- 3). Leuconostoc속을 종균으로 사용하는 (주)D사 김치(Fig. 3A)가 종균의 사용이 없는 다른 3종의 김치에 비해 (Fig. 3B, 3C, 3D) 김치발효 초기부터 저장 12주까지 Leuconostoc속의 검출이 확연히 높게 나타남을 알수 있었다. 종균을 사용하지 않는 3종의 김치 중에서도 다른 김치보다 평균염도가 0.
- 결론적으로 본 연구의 김치 발효·보관 모드을 적용하여 김치를 보관시 일반 김치 보관 조건(−2- −1oC; 대조구 김치 최대 유산균수 107-108 CFU/mL)에서 보다 최대 유산균수를 약 101 CFU/mL 더 높일 수있음을 알 수 있다.
- 관능평가 결과 김치시료에 따라 약간 차이는 있었으나 보관2주차와 8주차 모두 본 연구개발의 김치 발효·보관 모드에서보관된 김치가 단맛 및 씹었을 때 탄산미에 의한 청량감이 우수하여 종합적 기호도가 대조구보다 높게 평가되었다.
- 김치시료들의 초기 유산균수는 종균을 사용하는 (주)D사 김치에서는 초기 유산균수가 겨울철김치에서는 106 CFU/mL, 봄·가을 김치에서는 106-107 CFU/mL로 검출되었다.
- 김치시료의 초기 pH 및 산도는 구입시기와 제조사 별로 다소 차이가 있었으며, 특히 구입 계절이 봄·가을과 겨울에 따라서 분명한 차이를 나타내었다.
- 김치시료의 초기 산도와 pH는 겨울에는 산도 0.20-0.27%와 pH 5.8-6.0을 나타낸 반면 봄·가을에는산도 0.28-0.30%와 pH 5.6-5.8을 나타내어 봄·가을 김치의 산도가 다소 높음을 확인할 수 있었다.
- 즉 본 개발 김치 발효·보관 모드 적용으로 최대 유산균수 도달 직전에 −2- −1oC에서 보관하면, 이미 가파른 상승세의 유산균증식을 보인 김치시료는 −2- −1oC에서도 지속적으로 유산균의 증식이 일어나 그 최대수(108-109 CFU/mL)에도달할 수 있음을 나타낸다. 더 나아가 저장기간 중(12주) 총유산균수와 Leuconostoc속의 수를 살펴보면 Fig. 3의 결과에서보다모두 저장기간 내 더 높이 유지됨을 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구의 김치 발효·보관 모드을 적용하여 김치를 보관시 일반 김치 보관 조건(−2- −1oC; 대조구 김치 최대 유산균수 107-108 CFU/mL)에서 보다 최대 유산균수를 약 101 CFU/mL 더 높일 수있음을 알 수 있다.
- 결론적으로 본 연구의 김치 발효·보관 모드을 적용하여 김치를 보관시 일반 김치 보관 조건(−2- −1oC; 대조구 김치 최대 유산균수 107-108 CFU/mL)에서 보다 최대 유산균수를 약 101 CFU/mL 더 높일 수있음을 알 수 있다. 또한 단순 유산균수가 더 많음에서 나아가heterofermentative형 유산균인 Leuconostoc속의 수가 김치 저장기간 내 더 높이(약 101-102 CFU/mL) 유지 된다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 현상에 따라 Fig.
- 반면 −2- −1oC에서만보관된 대조구 김치는 제조사별 4종의 김치 시료 모두 보관 8주차에 최대 유산균수(107-108 CFU/mL)를 나타내었고, 대조구 김치의 최대 유산균수는 발효모드(5-7oC) 후 보관된 김치보다 약 101 CFU/mL 정도 더 낮음을 알 수 있었다.
- 발효 모드(5-7oC) 후 산도 약 0.40%에 이르렀을 때 −2- −1oC에서 보관된 김치는 저장 2주까지 급격히 pH가 저하되지만 저장 2주 이후로는 다소 완만한 pH 저하를 나타내었다.
- 발효·보관 모드가 적용된 김치에서 총 유산균수가 최대(108-109 CFU/mL)에 이르는 시점은 4종의 김치 시료 모두 발효종료일을 지나 보관 2주차였다(Fig. 6).
- 보관 12주차에 S김치는 실험구 김치에서는 산도 평균 1.10±0.05%를, 대조구 김치는 0.97± 0.06%를 나타내어 실험구와 대조구간 산도의 유의차가 없었다.
- 본 연구결과는 적절한 김치 발효·보관 모드 적용 시 각각의담금 김치를 최상의 맛을 부여하도록 발효를 유도할 수 있고 이와 같이 최적의 맛을 지닌 김치의 보관유지가 장기간(3개월) 가능함을 나타낸다.
- 사용 김치인 (주)D사 김치는 발효 후 −2- −1oC 보관 12주차에는(실험구) 약 0.90±0.03% 산도를 나타내었고, 처음부터 바로 −2 - −1oC 보관된 김치는(대조구) 0.77±0.05% 산도를 나타내어 발효모드 후 보관과 바로 보관 김치시료간 산도의 유의적 차이를 나타내었다.
- 염도를 측정한 결과 남부권 농협 김치인 W김치가 가장 짜게 나타나 평균 염도 2.70±0.38%를 나타내었고, 나머지 3종 김치는 유의차 없는 수준으로 평균 염도 2.16±0.18%를 나타내어, 남부권농협김치는 타 지역 생산 김치 3종에 비해 평균 0.60±0.20% 정도 염도가 더 높게 나타남을 알 수 있었다.
- C에서 10일 동안 발효시키면서 초기 유산균수와 더불어 발효기간 동안 유산균수의 변화, 그리고 이때 김치의 pH와 산도의 변화를 조사하였다. 이로부터 김치 내 최대로 오를 수 있는 유산균의 수는 108-109 CFU/mL임을 확인하였고, 이때의 산도는 0.38-0.73% (pH 4.33-5.54) 정도를 나타냄을 확인하였다. 그리고 이와 같은 최대 유산균수에 도달하는 시간은 제조사에 따른 김치 시료 별 그리고 김치구입 계절시기에 따라 3-4일 정도 차이가 남을 확인하였다(data not shown).
- 이상과 같은 총유산균수, Leuconostoc속 수, pH 및 산도, 관능평가 등의 실험결과(Fig. 2, 3, Table 1)에 따라, 김치 발효·보관모드 조건으로 최적 발효 온도는 6°C, 발효기간은 겨울철에는 111시간 봄·가을철에는 58시간 동안으로 설정하고, 최적 발효 후 즉시 −2- −1°C 에서 보관하는 것으로 결정하였다.
- 3배 더 높은생육 증가율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 Lactobacillus속의생육제어 초기 온도 설정을 5oC로 하였다. 즉 김치의 신맛 원인균이며 김치발효 말기 우점균인 Lactobacillus속의 생육을 가능한 억제하고, 동시에 김치 환경내 Leuconostoc속의 수를 단기간 내우점으로 끌어올림으로써 톡 쏘며 맛있는 김치 맛 구현을 위한 초기 발효 설정 온도를 5oC 부근으로 하였다.
- 이상의 결과로부터 각 김치시료의 발효 온도 차이(5, 6, 7oC)에 의한 총 유산균수 및 Leuconostoc속 수의 차이를 살펴보면, 총유산균의 숫자와 Leuconostoc속 수 모두 6oC에서 발효 후 보관된(−2- −1oC) 김치시료가 김치 보관 12주 동안 전구간에서 보다 높게 나타나고, 대조구인 −2- −1oC에서 보관된 김치가 가장 낮게 나타남을 알 수 있었다.
- 이후 김치의 저장기간이 경과함에 따라 pH는 저하되고 산도는 증가되는 경향이 나타났으며, 발효기간에 따른 pH변화를 살펴보면 −2- −1oC에서 보관된 김치(대조구)는 발효 2-8주에 급격하게 pH가 저하되고, 보관 8-12주에는 다소 완만한 pH 저하를 나타내었다.
- 전체적 기호도 측정에서 4종의 김치시료 모두 6oC≥5oC=7oC>대조구(−2- −1oC) 순으로 6oC에서 발효모드를 진행 후 보관된 김치가 가장 높은 기호도를 나타내었다.
- 3B, 3C, 3D) 김치발효 초기부터 저장 12주까지 Leuconostoc속의 검출이 확연히 높게 나타남을 알수 있었다. 종균을 사용하지 않는 3종의 김치 중에서도 다른 김치보다 평균염도가 0.6% 정도 더 높은 W김치는 총 유산균수는비슷하여도 Leuconostoc속의 수는 다른 3종의 김치보다 현격히 낮음을 확인할 수 있었다(Fig. 3). 이와 같은 결과는 Leuconostoc속이 Lactobacillus속보다 내염성이 떨어지기 때문으로 사료된다(22).
- 종균을 사용하지 않는 나머지 3종의 김치시료들에서는 초기 유산균수가 겨울철에는 104-105 CFU/mL, 봄·가을에는 105-106 CFU/mL로 검출되어종균을 사용한 김치보다 약 101 CFU/mL 정도 더 낮게 검출됨을 확인할 수 있었다.
- 종균을 사용하지 않은 3종의 김치들(Fig. 3B, 3C, 3D)은 각각의 발효온도 5, 6, 7oC에서 발효 후 −2- −1oC에서 보관시, 모두 발효종료일에(산도 0.40%) 최대의 유산균수(108-109 CFU/mL)를 나타내었다.
- 종합적으로 정리하면 겨울에는 약 4-7일, 봄·가을에는 약 3-5일에 최적 발효일에 도달하였으며, 이때를 발효 종료일(산도 약 0.40%+유산균수 108-109 CFU/mL)로 삼았다.
- 일반적으로 유산균의 최적 생육온도는 30oC라고 알려지고 있지만(26), 저온에서도(5-15oC) 지속적으로 유산균의 생육은 일어날 수 있으며, 온도에 따른 생육 정도는 속(genes)에 따라 다소 차이가 있음을 알수 있었다. 즉 MRS 액체배지에서 배양 0-72시간 동안 균 생육증가율을 살펴보면 10oC 배양에서는 Leuconostoc속과 Lactobacillus속 모두 비슷한 증가율을 나타내었으나, 15oC 배양에서는 Lacto-bacillus속이 다소 더 높은(약 1.3배) 증가율을 나타낸 반면, 5oC에서는 Lactobacillus속 보다 Leuconostoc속이 평균 5.3배 더 높은생육 증가율을 나타내었다. 이상의 결과로부터 Lactobacillus속의생육제어 초기 온도 설정을 5oC로 하였다.
- 즉 기존의 김치냉장고의 저온유지(−2- −1oC)로 발효억제에 의한 단순 김치 보관기능에서 더 나아가 김치냉장고에 최적의 김치 발효·보관 모드 기능(6oC, 111시간→−2- −1oC; 겨울철 모드)부여로 소비자가 김치를 맛있는 상태로 오래 보관 하는 것이 가능함을 본 연구결과는 시사한다.
- 즉 본 개발 김치 발효·보관 모드 적용으로 최대 유산균수 도달 직전에 −2- −1oC에서 보관하면, 이미 가파른 상승세의 유산균증식을 보인 김치시료는 −2- −1oC에서도 지속적으로 유산균의 증식이 일어나 그 최대수(108-109 CFU/mL)에도달할 수 있음을 나타낸다.
- 즉 본 김치 발효·보관 모드 적용시 김치를 빠른 시간에 Leuconostoc속의 생육을 촉진시켜 김치를 알맞게 익게 할 수 있게 하고, 이러한 상태에서 −2- −1°C보관에 접어들면서 김치내 유산균 중 Leuconostoc속의 수를 쭉 유지시켜주고 동시에 Lactobacillus속의 생육도 −2-1°C 보관으로 생육을 저지시킴으로써 김치상태를 너무 푹 익지않도록 유지하는 것이 12주까지 가능함을 나타낸다.
- 최적 발효시기에 도달하는데 겨울철 김치시료가 봄·가을 김치시료보다 평균적으로 2-3일 정도 더 소요되는 것으로 나타났으며,염도가 타 3사 김치보다 더 짠 W김치는 3-4일 더 소요되었다.
- 관능평가 결과 김치시료에 따라 약간 차이는 있었으나 보관2주차와 8주차 모두 본 연구개발의 김치 발효·보관 모드에서보관된 김치가 단맛 및 씹었을 때 탄산미에 의한 청량감이 우수하여 종합적 기호도가 대조구보다 높게 평가되었다. 특히 일반보관 모드에서 보관된 김치는 쓴맛과 군덕내가 저장 2주차부터나타났으며, 저장 8주차에는 쓴맛과 군덕내의 강도가 실험구에서보다 강하게 나타남을 알 수 있었다(Table 3).
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