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Kafe 바로가기주관연구기관 | 세계김치연구소 World Institute of Kimchi |
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2013-12 |
과제시작연도 | 2013 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201400001480 |
과제고유번호 | 1711006118 |
사업명 | 세계김치연구소연구운영비지원 |
DB 구축일자 | 2014-04-19 |
Ⅳ. 연구개발 결과
1. 김치공장의 생산성증대를 위한 공정개선 기술 개발
가. 김치 제조업체 제조시설 현황조사 및 환경부하 분석
국내 김치 제조업체의 제조 및 시설 현황을 조사하고 자료정리를 용이하게 하기 위하여 국내 김치 공장을 상근 종업원 수를 기준으로 대기업, 중기업, 소기업으로 분류하고 조사 연구를 수행하였다. 업체별 생산시설현황은 대부분 기계화가 이루어져 있는 것을 알 수 있었으며, 절임조의 경우는 업체의 규모에 따라 또는 절임조의 용량에 따라 크게 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었다. 김치 제조공정에서
Ⅳ. 연구개발 결과
1. 김치공장의 생산성증대를 위한 공정개선 기술 개발
가. 김치 제조업체 제조시설 현황조사 및 환경부하 분석
국내 김치 제조업체의 제조 및 시설 현황을 조사하고 자료정리를 용이하게 하기 위하여 국내 김치 공장을 상근 종업원 수를 기준으로 대기업, 중기업, 소기업으로 분류하고 조사 연구를 수행하였다. 업체별 생산시설현황은 대부분 기계화가 이루어져 있는 것을 알 수 있었으며, 절임조의 경우는 업체의 규모에 따라 또는 절임조의 용량에 따라 크게 차이가 나는 것을 확인 할 수 있었다. 김치 제조공정에서 가장 인력이 투입되는 속넣기공정을 기계화, 자동화 할 수 있다면 노무비 비용을 감소시킴으로써 김치 제조 원가를 줄일 수도 있을 것이라 판단되며, 배추쓰레기 발생비율은 대기업, 중기업, 소기업 모두 25%를 넘지 않으므로 원료 배추에서 발생하는 배추 쓰레기를 동물의 사료나 비료 등으로 재활용 할 수 있는 방안에 대한 연구가 추가적으로 수행된다면, 현재의 김치 제조공정에서 발생하는 배추의 폐기물 발생을 감소시킴으로써 녹색 공정을 실현 할 수 있을 것이라 생각된다.
나. 중소기업형 김치 표준생산시스템 확립을 위한 배추절임공정 개선 기술 개발
김치 공장에서 생산되는 절임배추를 모델로 하여 배추의 절임공정을 개선할 수 있는 속성 절임기술 및 저염 절임기술을 개발하고자 하였으며 이를 김치 제조공정 현장에 적용하기 위하여 각 공정 간의 효율성을 분석함으로 써 중소기업에서 활용 가능한 김치 표준생산시스템을 확립하고자 하였다. 염수의 물성을 전환하여 절인 절임배추의 염도는 절임 4시간 이후 절임속도가 대조구에 비해 현저히 증가하는 경향을 나타내었다. 배추의 절임속도는 염수의 물성과 관계가 있는 것을 확인할 수 있었으며 염수의 물성을 전환하여 배추를 절인다면 종래의 김치용 배추를 절이는 방법을 개선함으로 써 절임배추 제조시간을 크게 감소시킬 수 있을 것으로 기대가 된다. 단일 김치생산시스템 및 이중김치생산시스템의 절임 수율 또한 일반염수보다는 물성전환 염수가 높게 나타났으며 절임의 효율은 표준 절임방법과 속성 절임방법을 혼합하여 절임 하는 것이 가장 높을 것으로 생각된다.
다. 양념 속 넣기 공정 기계화 기술 개발
김치 양념 속넣기 공정은 공급된 절임배추와 일정량의 비율로 혼합된 양념을 동시에 혼합하여 배추의 속을 채워 김치를 제조하는 공정으로 일반적으로 알려진 가장 기본적인 방법은 절임배추와 양념을 교반하여 양념소를 채워 넣는 방식이다. 하지만 기존의 연구는 대부분 실용화 되지 못하였다는 단점을 가지고 있으며, 상기의 문제를 해결하기 위하여 혼합실 내부에 일정한 점도를 갖는 양념을 투입하고 소금에 절여진 절임배추를 공급하여 양념 혼합조 내부에 설치된 스크루 컨베이어의 수직 회전 작동과 진동 장치의 상하좌우 진동에 의해 양념 혼합실 내부에 투입된 절임배추와 양념이 고르게 혼합될 수 있도록 한 양념 속넣기 공정 및 기계장치를 개발하였다. 양념 속넣기 장치를 이용하여 김치를 제조한 결과, 양념 속넣기 장치에 필요한 양념의 수분은 87.5%가 가장 적절하다고 판단하였으며 혼합조의 회전 속도는 100 rpm이 가장 적절하였다.
2. 김치의 위생안전성 확보기술 개발
가. 김치 제조공정의 계절별 위해요소 발생원인 분석
김치제조업체의 상근 종업원 수를 바탕으로 선정된 대/중/소기업 김치 업체를 방문하여 위생관리 현황을 파악하고, 주요 제조공정에서 시료(배추, 절임배추, 용수, 절임수, 양념, 김치)를 수집하여 물리적, 화학적, 생물학적 위해요소를 분석하였으며, 하절기 및 동절기 김치에서 위해요소 발생현황을 파악하여 김치 제조공정의 계절별 위해요소 발생원인을 분석하였다. 배추김치 제조공정 중에서 발생할 수 있는 생물학적 위해요소를 분석한 결과 최종김치제품에 영향을 줄 수 있는 절임배추 생산공정에서의 대장균군, 효모 및 곰팡이 등의 위생지표에 대한 관리가 필요한 것으로 확인되었으며, 물리화학적 위해요소는 안전한 수준으로 나타났다. 겨울철 김치제품에서 대장균군, 효모 및 곰팡이, 바실러스 세레우스의 검출량을 줄일 수 있도록 작업장의 위생관리가 더 필요할 것으로 확인되었다.
나. 김치 제조공정의 물리화학적 위해요소 혼입방지 기술 개발
2005년부터 2011년까지의 이물혼입 신고 현황 및 실태 조사 결과와 대기업 6개 업체의 현장 방문조사를 통해 김치의 물리적 위해요소를 도출하였다. 이물 종류에서는 종류머리카락, 나뭇잎, 벌레류 혼입으로 가장 많이 보고되었으며, 이물 발생은 김치 제조단계에서 혼입이 많이 되는 것으로 조사되었다. 제조단계 중 원/포장재 입고단계에서 대부분 이물이 혼입되는 것으로 도출되었으며, 대부분 벌레류, 나방, 기생충 등 동물성 이물이 잔존하는 것으로 확인되었다. 제조단계에서 혼입되는 이물의 경우, 양념속 넣기 중 작업자의 머리카락, 손톱 등이 혼입 되는 경우가 많아 작업자의 이물혼입 노출에 의해 오염될 수 있다. 물리적 위해요소를 저감화하기 위해서 원/포재료, 제조공정, 제조환경, 작업자 관리의 4개 분야로 구분하여 관리방안을 마련하였다.
다. 김치 원료 및 용수의 위해미생물 제어기술 개발
김치 원료 및 용수의 위해미생물 제어 기술을 개발하기 위한 기초연구로 대장균군 오염도가 높은 것으로 나타나는 배추김치 주원료인 배추와 부원료인 생강을 대상으로 계절별, 처리공정별 위해미생물 오염 현황을 확인하였다. 배추에서는 여름철에 대장균군의 오염도가 3.5~5.4 log CFU/g으로 높게 나타났으며, 겨울철에는 1 log CFU/g 수준으로 오염도가 낮아졌다. 생강에서는 계절과 상관없이 4 log CFU/g 수준으로 확인되었으며, B. cereus가 2.11~4.18 log CFU/g 수준으로 확인되어 세척?살균공정이 중요한 것으로 확인되었다. 이러한 위생지표균이나 식중독균을 제거하기 위하여 오존수 및 미산성 전해수를 처리하여 저감효과를 확인한 결과, 오존농도 0.6 ppm에서 오존수 처리에 의한 대장균군, 효모/곰팡이, B. cereus 등 미생물수가 1 log 정도 감소하였다. 미산성 전해수 처리에 의한 미생물 오염도 분석 결과, 유효염소 농도 20 ppm 이상에서 대장균군, B. cereus 등 미생물수가 1~2 log cycle 수준으로 감소하는 것으로 나타났다. 위해미생물 제거효과를 높이기 위하여 미온-미산성 전해수를 처리하였으며, 김치 원부재료인 절임배추, 쪽파, 생강에서 일반세균, 대장균군, 효모곰팡이, B. cereus의 수가 감소하는 것을 확인하였다.
3. 김치의 감각적 품질 향상 기술 개발
가. 김치에 대한 세대별 비선호 요인 분석
전국 6개 지역(서울, 중부, 충청, 전라, 강원, 경상), 10대부터 30대까지 1,000명을 대상으로 김치에 대한 인식과 기호도 조사를 통해 김치의 선호 비선호 요인을 분석하였다. 김치를 비선호 하는 연령층은 10대로 다른 연령에 비하여 유의적으로 차이를 나타내었으나 지역별로는 차이를 보이지 않았다. 김치에 대한 선호·비선호 이유에 대하여 조사한 결과 김치를 선호하는 이유 중 덜 익은 아삭아삭한 맛을 선호하기 때문이라고 응답하였고, 싫어하는 이유는 ‘젓갈향이 싫어서’, ‘김치를 먹고 난 후 입에서 나는 냄새 때문’, ‘마늘 냄새가 싫어서‘ 등으로 응답하였다. 김치를 비선호하는 원인은 주로 김치의 냄새라는 결과가 도출되어 앞으로 낮은 연령층의 김치 선호도를 높이기 위해서는 김치 부재료의 강한 냄새를 저감화시키는 관련 연구가 필요한 것으로 나타났다.
나. 김치의 향미 특성 구명 및 냄새 저감화 기술 개발
김치의 발효단계별 향미특성을 구명하기 위하여 매출액이 높은 국내의 대표적인 김치업체에서 생산되는 배추김치(포기) 5종과 관능검사를 통해기호도가 우수한 배추김치(포기) 1종을 선정하여 이화학적, 미생물학적, 관능적 품질 특성을 분석하고, 향미성분 분석을 실시하였다. 발효기간이 경과함에 따라 glutamic acid 함량이 증가하여 김치 맛에 영향을 미치는 것으로 확인되었으며, 청량감이 있는 단맛을 나타내는 mannitol의 함량은 초기에 검출되지 않다가 발효가 진행되면서 확인되었다. 매운 맛을 내는 capsaicinoid류 함량에 따라 관능검사 결과 매운맛 강도도 동일하게 나타났다. 김치의 기호성에 대한 젓갈의 영향을 분석하기 위하여 젓갈 첨가 유무에 따른 김치의 품질 특성을 분석하고, 젓갈 대체소재 첨가에 따른 배추김치의 냄새 저감화 효과를 확인한 결과, 김치의 발효특성에는 영향을 미치지 않으면서 이취가 나지 않고, 관능적 기호도가 높은 계육부산물 추출물이 젓갈대체소재로 사용가능성이 높은 것으로 확인되었다. 또한 김치의 후각적 품질 특성을 개선하고자 부재료 침지처리, 소취식물처리가 김치 특유 냄새성분의 변화에 미치는 영향을 검토한 결과, 부재료를 25°C에서 12시간동안 침지할 경우 주요 향기성분이 가장 많이 용출되어 저감효과가 나타났으며, 소취식물의 추출물을 부재료의 추출물 및 착즙액에 첨가하여 관능평가한 결과 22종의 소취식물 중 가장 소취효과가 큰 것으로 캐모마일을 선정하였고, 김치에 소취식물 추출물을 첨가하여 관능평가 한 결과 김치제조시 캐모마일을 0.005% 첨가할 경우 가장 소취효과가 높았다.
다. 김치 양념 유동화 기술 개발
본 연구에서는 양념 속 넣기 기계장치의 공급을 위한 액상양념 기준설
정 제시 및 액상양념 안정화 기술개발을 진행하였다. 현재 일반 양념의 수분함량은 65~70% 수준으로써 양념의 유동화를 위해 85~90% 함량까지 증대시키고, 수분첨가로 인해 감소되는 양념의 맛은 농도별 염수를 이용해 기준을 확립하고, 양념의 색은 천연소재를 사용하여 보정하였다. 더불어 김치에 사용허용이 가능한 소재를 탐색하였으며, 그 중에서 파프리카 및 백련초 분말을 첨가한 액상양념이 가장 유의적인 효과를 확인할 수 있었다. 액상양념의 양념 유화제 기술 개발은 유화제 및 증점제 중에서 레시틴, 펙틴, 구아검, 잔탄검을 사용하였으며, 액상양념의 층분리 정도를 측정한 결과, 잔탄검이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 첨가 농도는 액상양념의 수분함량 85~90%일 때, 잔탄검 0.1~0.3% 농도로 층분리 현상을 막을 수 있으며, 잔탄검 첨가에 따른 관능적 기호도 역시 문제가 없는 것으로 확인되었다. 최종적으로 양념 속 넣기 기계장치에 공급하기 위한 액상 양념의 수분함량은 87.5%, 점도는 75~140cP이었다.
4. 김치 소비 촉진을 위한 제품 다양화
가. 김치 원부재료의 수급 현황 조사
김치산업에 있어서 가장 큰 문제점이 원부재료 수급 불균형이기 때문에 김치 주원료인 배추, 무, 부추, 쪽파, 갓과 부원료인 마늘, 건고추, 생강의 생산량, 재배면적, 월별 거래가격, 1인당 소비량, 수출입량을 조사하였다. 또한 김치 원료를 다양화하기 위하여 현재 김치원료로 이용되고 있는 주요 작물을 중심으로 김치 후보 원료자원을 검색하였으며, 검색된 원료자원 및 김치원료로의 가능성이 있다고 판단되는 김치원료를 계절별로 조사하여 김치원료 DB를 구축하였다. 배추 재배면적은 점차 감소하는 추세이며, 특히 지구온난화로 인한 기온 상승으로 고랭지배추 재배면적은 해마다 감소하는 추세이기 때문에 향후 여름철 안정적인 김치 생산을 위한 김치 대체원료 개발이 요구된다. 김치의 부원료인 고춧가루, 마늘, 쪽파등은 수율은 큰 차이가 없으나 김치 제조 레시피마다 첨가량이 다르다. 또한 배추는 생산량의 대부분이 김치로 소비되어 소비 패턴이 단순한 반면, 다른 부원료는 김치 이외에도 고추장, 조미료, 양념 등에도 상당량이 소비되기 때문에 김치 원료의 수급을 정확하게 예측하기 위해서는 부원료의 소비 패턴에 대한 선행 연구가 필요하다.
나. 김치 주원료 다양화 및 가공적성 평가
김치 주원료를 다양화하기 위하여 계절별로 김치후보원료 10종(양배추, 뽕잎, 청경채, 고구마순, 곰취, 두릅, 오이, 길상고추, 돼지감자, 고구마)을 선정하여 김치로 제조 후 이화학적, 미생물학적 및 관능적 품질평가를 실시하여 김치 원료를 다양화하였다. 김치는 젖산 발효식품으로 환원당이 필수요소이기 때문에 김치 품질에 가장 큰 영향을 미치는 요인은 젖산 발효와 관련 있는 환원당 함량과 젖산균이다. 환원당 함량이 높고 젖산균 생육이 활발한 후보원료에서는 발효가 빨리 진행되어 산도가 빠르게 상승하고 pH는 빠르게 내려가게 된다. 또한 관능적 요인에서도 잘익은 맛과 냄새에서 좋은 결과를 얻기 위해서는 환원당과 젖산균 생육이 중요하다. 본 연구에서 선정한 후보원료 중 관능평가 결과 좋은 결과를 받은 후보원료는 청경채, 양배추, 고구마순, 오이 등이다. 이들 원료는 공통적으로 환원당 함량이 배추에 비해 높았다. 비록 청경채는 배추에 비해 환원당 함량이 낮았지만 찹쌀풀 첨가를 통해 부족한 환원당을 보충해서 결론적으로 기호도에서 우수한 평가를 받았다. 하지만 환원당과 젖산균과 같은 이화학적 및 미생물학적 요인도 김치 품질을 위해서 중요한 요인이지만, 무엇보다 중요한 요인이 종합적 기호도이다. 본 연구에서 선정한 후보원료 중김치 제조 시 관능적으로 가장 나쁜 등급을 받은 원료는 뽕잎, 곰취, 두릅이었다. 이 세 원료는 모두 공통적으로 쓴맛이 강하다는 문제점이 있어서, 관능평가 실시 시 쓴맛이 높고 발효가 진행됨에 따라 이취도 심해졌으며, 최종적으로는 종합적 기호도에서 낮은 등급을 받았다. 따라서 김치후보원료로 쓴맛이 강한 작물은 김치 제조전 전처리를 실시하여 쓴맛을 제거하는 작업이 선행되어야 하며, 김치 후보원료로는 쓴맛이 강한 작물보다는 적은 작물이 적합할 것으로 판단된다.
다. 김치 저염화 기술 개발
김치 저염화 기술을 개발하기 위하여 염도별(1.0%, 1.5%, 2.0%)로 김치를 제조하여 발효 특성을 분석하고, 저염김치의 가장 큰 문제점인 절임불량과 관능적 기호도 저하를 해결하기 위하여 저염김치 제조용 절임공정을 개발하고, 관능적 기호도를 향상시킬 수 있는 젓갈 대체제 및 최적 유기산 조합에 대해 연구를 수행하였다. 염도별로 김치를 제조하여 이화학적, 미생물학적, 관능적 품질 평가를 실시한 결과, 1.0% 염도의 김치도 정상적으로 발효가 진행되었으나, 저염 환경에서 절임이 불량하여 배추 조직내 수분 용탈이 많이 일어났으며, 숙성이 빨리 진행되어 가식기간이 짧았고, 관능적으로 기호도가 불량하게 분석되었다. 따라서 저염김치의 절임불량 문제 해결을 위하여 저염수에서 절임을 실시하는 것보다 정상 조건에서 절임을 실시한 후 탈염 공정을 도입해야 한다는 결론을 내렸다. 또한 고염의 멸치액젓 대신 멸치파우더를 첨가하여 관능적 기호도를 향상시켰으며, 저염김치의 숙성을 지연시키기 위하여 다양한 조합의 유기산을 처리한 결과 0.1% succinic acid와 0.1% lactic acid 처리가 관능적 기호도 및 숙성 지연에 가장 효과적이었다.
5. 김치 수출 확대를 위한 차세대 포장 기술 개발
가. 수출용 김치 포장용기 및 소재개발을 위한 방향 설정 연구
국내 판매용 김치 포장용기 현황조사에서는 판매규모별로 대형마트, 백화점, 중소형마트, 편의점별로 용기별 profile을 작성하였으며 판매용기 현황 및 실태를 조사하였다. 판매되는 김치 용기는 대부분이 Pouch(cabletie), Standing pouch 형태의 제품들이 주를 이뤘으며 대형마트는 Pouch 형태가 편의점은 Tray 형태가 가장 많이 판매되었다. 또한 김치 수출업체의 방문 및 설문조사를 통하여 주요 수출제품 및 운송수단, 포장단위별 수출비율, 수출 포장 용기 현황과 문제점 등을 조사하여 결과를 바탕으로 종합하였다. 주요 수출제품의 경우, 배추김치가 36%로 가장 높았으며, 깍두기와 총각김치가 각각 16%, 맛김치, 기타김치의 순으로 나타났다. 김치 수출업체의 운송수단은 선박(58%)이 대부분을 차지하였으며 비행기는 25%, 선박과 비행기를 함께 이용하는 업체들은 17%로 나타났다. 김치 포장 용기 용량에 따른 수출비율은 300g 용기제품이 수출금액 기준 으로 약 60% 정도를 차지할 만큼 높았다. 외국인을 대상으로 김치포장용기의 기호도를 조사한 결과 김치 용기 종류에 따른 제품편리성에서는 PET 용기를 47.3%로 가장 선호하였으며, 기존 가장 기본적인 형태의 pouch(cable tie)용기가 5.5%로 제품편리성 측면에서 가장 낮았다. 80g의 소포장용기에서는 Tray를 선호하는 경향이 47.3%로 가장 많았고 다음으로 Standing pouch, PET, pouch 순으로 나타났다. 김치 용기 디자인에 관해서는 ‘맛있어 보여야 한다’(31.9%)와 ‘한국적이어야 한다’(31.9%) 라는 의견이 가장 많았으며 ‘신선해보여한다’라는 의견도 27.5%로 많았다.
나. 지능형 김치 포장기술 및 소재 개발
기공의 크기가 5~40nm에 이르는 메조기공 물질을 합성하였으며 합성된 메조기공 물질은 약물전달체, 수소저장용기 및 촉매의 담체로써의 적용이 가능하며 여기에서는 이산화탄소 흡착 물질인 PEI의 담체로 사용하여 고기능성 고체 이산화탄소 흡착체를 성공적으로 제조하였다. 고기능 이산화탄소 흡착체의 성능은 실시간으로 이산화탄소 흡착 무게를 TGA 분석을 이용하여 확인하였으며 고온과 저온에서의 이산화탄소 흡착이 성공적으로 일어나는 것을 확인하였다. 이산화탄소 흡착 성능이 부여된 김치용기 제작을 위해 흡착 소재와 PP간의 2성분 Melt blending과 PP/PEI/Crosslinker를 한번에 Melt blending하는 One-pot 공정을 통해 각각의 마스터 배치를 성공적으로 제조하였다. 2성분 Melt blending에는 C-PEI (1:3)와 AEPEX-551을 PP에 이축압출기를 통해 분산시켜 마스터배치를 제조하였다. One-pot 공정에서는 PP, PEI 및 crosslinker를 이축압출기에 주입하여 crosslinking 반응과 마스터 배치 제작을 동시에 진행하여 이산화탄소 흡착 마스터 배치를 성공적으로 제작하였다. 제조된 마스터 배치의 이산화탄소 흡착능은 PP/C-PEI (1:3), PP/AEPEX-551 및 PEI/PG207P/PP(One-pot)에서 18.4, 24.8과 54.4mg/g-sorbent로 각각 확인되었다. 이산화탄소 흡착 성능이 부여된 김치용기의 시제품 생산을 PP/AEPEX-551 마스터 배치를 이용하여 용기를 제작하였다. 최종적으로 개발된 완제품의 유해물질 특성 조사를 통해 안전성을 확보하였고, 수출 사업화의 용이성 확보를 위해 FDA 규격 적합성을 분석하여 이에 대응 최적의 김치 포장용기 완제품을 생산하고 산업화 및 양산체제를 구축하고자 한다.
다. 포장재 기술 및 소재적용에 따른 김치 품질분석
0℃에서 저장한 김치의 pH는 최초 5.61에서 서서히 감소하여 저장 31일차에 5.37(PP tray) ∼ 4.71(PE pouch) 수준으로 감소하였다. 포장 방법별 산도의 차이는 저장 후 30일을 기준으로 PET vessel의 산도가 다른 포장법에 비해 높은 산도를 보였다. 김치의 미생물 변화에서는 실험결과, 저장온도 및 포장방법에 의해 총균 및 젖산균수의 차이가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 저장온도 0℃에서는 저장기간이 경과함에 따라 PP tray처리구, PE bag처리구에서 낮은 일반세균수를 나타내었으며, 젖산균수는 PE pouch 처리구에서 높게 나타났다. 10℃에서는 PP tray처리구, PET vessel 처리구에서 일반세균수가 낮게 나타났으며, 젖산균수는 PET vessel 처리구와 PE bag처리구에서 높게 나타났다. 20℃에서는 PE pouch처리구에서 낮은 일반세균수를 나타냈으며 PP tray처리구, PET vessel 처리구에서 높은 젖산균수를 나타내었다. CO2 흡착 소재 적용 개발 용기의 저장온도에 따른 김치의 품질 변화에서는 대조용기와 비슷한 발효패턴을 확인할 수 있었다. 0℃에 저장한 김치 중 대조용기에 포장한 김치의 pH는 5.79±0.04~5.97±0.03으로 개발용기에 포장한 김치의 pH인 5.97±0.01~6.33±0.03보다 낮게 나타났다. 10℃에 저장한 김치의 경우 저장 1일차에 개발용기에 포장한 김치가 6.72±0.05 Log(CFU/ml)로 대조용기의 젖산 균수인 6.31±0.02 Log(CFU/ml)에 비해 높게 나타나면서 저장 5일차까지 꾸준하게 급격한 증가를 보였다. 저장 7일 이후에는 젖산균수도 감소하였으나 대조용기에 비해 개발용기에서 높은 젖산균수를 나타내었다.
6. 김치의 품질유지를 위한 국내?외 김치 유통 시스템 개선
가. 국내 김치 저장 유통 현황 조사
국내 김치 유통실태 및 유통경로별 품질기준을 조사하기 위하여, 김치 유통실태, 김치 유통경로 등을 조사하였으며, 유통경로별 품질기준에 대해 조사하였다. 또한 김치 유통 중 온도변화 및 김치의 품질변화를 분석하기 위하여 계절 및 유통 유형별로 김치 시료를 수집하여 김치 유통당시의 기후조건을 수집하고, 유통 중 온도변화를 모니터링 하고, 유통 중인 김치의 이화학적 및 미생물학적 품질평가를 실시하였다. 상품김치 유통경로는 기업 유형에 따라 차이가 있어, 대기업의 경우 대형마트, 백화점, 슈퍼마켓, 편의점 등 소매업체로 직접 납품하는 비중이 가장 높은 반면 중소기업의 경우는 대형마트로의 진출이 상대적으로 어렵기 때문에 대형마트의 유통량은 매우 적었으며, 대부분 단체급식, 군납, 대리점으로의 납품이 주를 이루고 있다. 김치의 유통경로별 품질기준은 유통경로별로 별도의 기준은 마련되어 있지 않고, 모든 유통경로에서 10oC 이하의 온도에서 유통해야 한다. 다만 김치 제조업체에서 별도로 마련한 유통기준은 업체별로 다르다. 계절별 김치 유통중 온도 변화는 가을철에 유통된 김치의 경우 외기가 낮아 여름철에 비해 유통중 온도변화가 상대적으로 적었으며, 10oC 이하의 온도에서 김치 유통이 잘 이루어졌다. 특히, 온도가 낮은 가을철에는 문제가 없었으나, 새벽부터 기온이 상승하는 여름의 경우에는 일반 차량에서는 온도가 쉽게 상승하므로 냉장 탑차를 이용하여 10oC 이하의 온도에서 김치를 유지해야 한다. 계절별 유통중 김치 품질변화는 냉장탑차를 이용하여 유통했기 때문에 이화학적 분석 및 미생물학적 분석에서 유통 전후에 큰 변화가 나타나지는 않았으며, 가을철에 유통된 김치도 품질상의 큰 변화가 없었다.
나. 국외 김치 유통 실태 조사 및 수출용 김치의 품질 특성 분석
미국의 김치 유통 실태 분석을 위하여 원료조달 및 생산과정, 유통구조 및 실태, 미국 수출시 유통 특징, 포장용기 및 규격 등을 사전 조사하였다. 김치 유통 경로 및 온도 변화 조사결과를 위하여 수츨김치를 20개 단위로 포장하는 박스에 2채널 온도로거(40204600, 175-T3, TESTO)를 부착하고, 1개의 프로브는 스티로폼 박스 외부의 온도를 측정하도록 하여 포장 외부 환경의 온도를 모니터링 하였으며, 침투형 프로브를 파우치에 찔러 넣어 유통 중 파우치 포장내부 김치 온도의 변화를 모니터링하였다. 수집한 온도 profile을 바탕으로 가변 저장 시스템을 이용하여 김치의 유통단계별 품질분석 하였다. 본 연구결과를 종합하였을 때 선박을 이용하여 미국으로 김치를 수출할 경우 국내 공장에서 선박에 싣기까지, 또한 현지 도착 후 하역, 현지 창고 및 마트 이동시 상대적으로 높은 온도에 김치가 노출됨을 확인할 수 있었다. 해당 단계에서 직접적으로 빠른 pH의 감소, 산도의 증가 등의 품질변화가 일어나지는 않더라도 초기 유도기간을 단축시켜 이후 김치의 보관성을 감소시키는 것과 같은 영향을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 또한 선박이동시 소요기간에 비해 컨테이너 내부 온도가 충분히 낮게 유지되지 않아 최종적으로 상품 김치가 현지에 도착할 당시에 이미 숙성이 많이 진행된 상태가 되어버릴 가능성이 높을 것으로 예상된다. 현지 도착이후 유통, 판매되기까지 소요되는 시간을 감안하였을 때 현지 소비자에게 상품성이 유지된 김치를 공급하기 위해서는 유통중의 온도를 최대한 0℃에 가깝게 유지되어야 할 것이다.
다. 김치의 유통기한 연장 기술 개발
예냉처리를 실시한 김치는 저장기간이 증가함에 따라 pH 감소와 산도 증가가 발생하였는 데 예냉처리한 시험구는 무처리구에 비해 변화가 적게 나타났다. pH는 전반적으로 예냉처리를 실시한 시험구에서 높게 나타났으며, 산도에서는 저장 5주차에 0℃에서 48시간 예냉처리한 시험구(C)가 0.79%를 나타내며 다른 시험구에 비해 낮은 산도를 나타내었다. 염도는 모든 저장 기간에 걸쳐 뚜렷한 변화는 나타내지 않았지만 무처리구의 염도가 예냉처리한 시험구에 비해 높게 나타나 예냉처리에 따른 유의적 차이를 보였다. 환원당은 저장 초반 처리구간의 유의적 차이가 뚜렷하게 나타나지 않았지만, 저장 후반에는 0℃에서 24시간 예냉처리한 시험구(B)에서 환원당 함량의 감소가 적게 나타났다. 일반세균수는 모든 저장기간에 걸쳐 다른 시험구에 비해 0℃에서 48시간 예냉을 처리한 시험구(C)에서 적게 검출되었으며, 젖산균수는 0℃에서 24시간 예냉처리한 시험구(B)에서 젖산균수가 가장 많이 검출되었다. 대장균군은 저장 4주차에 접어들면서 점차 감소하여 저장 5주차에는 검출되지 않았으며, 대장균과 효모 및 곰팡이는 저장기간 내에 모두 검출되지 않았다. 예냉 처리에 따른 김치의 관능적 특성은 저장기간에 따라 일부 유의적 차이를 나타내었다. 결과적으로 김치 유통 시 출하 전 0℃에서 24~48시간 예냉처리를 실시하는 것이 김치의 유통기한 연장 및 품질을 향상시킬 수 있는 좋은 방법이라고 생각된다. 그러나 예냉을 실시하는 방법으로 본 연구에서 사용한 저장고예냉방법은 시간이 오래 소요되는 단점이 있기 때문에 진공식 냉각처리를 이용한 예냉방법이나 강제 통풍식 예냉방법을 이용하여 예냉소요 시간을 단축함으로써 김치 내 미생물의 생육을 억제하여 김치의 숙성을 지연시키고 유통기한 연장을 향상시킬 수 있을 것이라 생각된다.
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