초록 ▼

○ 연구결과
옹기의 제작는 흙의 비율 및 유약의 도포 유무에 따라 기공율에 차이를 두도록 제작하였고, 제작된 옹기의 물성을 분석하였다. 결과는 흙의 종류 중 옹기토, 황토, 분쇄토의 성분분석에서 융제로 작용하는 CaO, MgO, K₂O, Na₂O의 성분이 가장 많은 원료는 황토(5.72 wt%)로서 소성이 가장 잘 이루어질 것으로 예상되었으며, 원료간의 두드러진 차이는 보이지 않았다. 따라서 원료에 대한 성분보다는 입도가 소성에 더욱 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 사용한 유약에서 CaO

○ 연구결과
옹기의 제작는 흙의 비율 및 유약의 도포 유무에 따라 기공율에 차이를 두도록 제작하였고, 제작된 옹기의 물성을 분석하였다. 결과는 흙의 종류 중 옹기토, 황토, 분쇄토의 성분분석에서 융제로 작용하는 CaO, MgO, K₂O, Na₂O의 성분이 가장 많은 원료는 황토(5.72 wt%)로서 소성이 가장 잘 이루어질 것으로 예상되었으며, 원료간의 두드러진 차이는 보이지 않았다. 따라서 원료에 대한 성분보다는 입도가 소성에 더욱 영향을 미칠 것으로 판단되었다. 사용한 유약에서 CaO, MgO, K₂O, Na₂O의 성분은 16.35 wt%로서 원료 흙에서보다는 월등히 많았다. 소성이 끝난 시편에 대하여 시편의 겉보기 흡수율을 측정한 결과는 옹기토 100% 조건에서 유약을 양면으로 도포한 구에서 가장 낮은 3.16%을 나타내고, 다음이 분쇄토 20%에 유약을 양면 도포한 구로 흡수율 4.85%이며, 분쇄토 30%에 유약을 양면 도포한 구가가장 높은 6.12% 흡수율을 나타내어서 옹기의 기공율에 따라 확실한 차이를 보였다. 분쇄토의 혼합율에 따라 주사전자현미경에 의한 미세구조의 사진에서 기공율이 달라짐을 확인 할 수 있었다. 전체적으로 유약을 도포한 표면에서 매우 치밀한 미세구조를 보이고 있으나 시편 내부로 들어갈수록 충분한 치밀화가 이루어지지 않아 많은 기공이 발달하고 있음을 볼 수 있었다. 유약과 흙의 화학성분이 반응하여 치밀한 미세구조를 보이는 층의 두께는 약 100 ㎛ 정도이고 이 층의 아래에는 흙 본래의 성형방향에 따른 길쭉한 형태의 기공이 발달하고 있었다. 시편의 결정상을 X선을 이용하여 분석한 결과 소성 후 흙의 주 결정상은 일반적인 도자기 흙과 유사하게 쿼츠로 나타났다. 회절피크의 강도가 낮아 분명치 않지만 다른 결정상도 일부 있는 것으로 보였다. 흙과 비교하여 유약을 도포한 면을 회절분석한 결과 일단은 5°～20°사이에 폭넓은 배경회절이 있는 것으로 보아 유약에 기인하는 유리질의 양이 상당한 것을 추정할 수 있었다. 흙의 혼합비에 따라서 결정상에 큰 변화를 주지는 못하였다. 유리, 플라스틱(PP), 타파(PET 밀봉용기), 스테인레스에 비하여 옹기는 높은 원적외선 방사율을 보였으나, 유약의 도포는 원적외선 방사율에 큰 차이를 나타내지는 않았다. 이러한 기본적 옹기의 물리적 특성은 타 용기들에 비교해서 발효식품에 긍정적 영향을 미칠 것으로 판단되었다.
옹기의 물리적 특성과 발효식품과의 상호작용 구명을 위해서 먼저 옹기의 미세구조와 함께 기체투과성 및 흡착 등의 물성을 측정하였다. 한국 옹기는 미세다공성 구조를 가짐에 의하여 아주 높은 수분 투과성과 기체투과성을 가졌으며, 이는 식품의 품질을 보존하는 데 유용하게 사용될 수 있는 것으로 판단되었다. 또한 옹기는 CO₂/O₂ 투과도의 비에서 0.6～1.0의 범위를 가졌다. 수분과 기체 투과도는 옹기의원료 흙 조성, 유약처리, 굽는 공정의 선택에 의하여 달라질 수 있는 것으로 나타났다. 옹기의 열차단성은 유리와 비슷하였으며, 금속포장재보다는 높은 열차단성을 가지나, 종이 및 플라스틱보다는 낮은 열적 차단성을 가졌다. 수분 차단성, 기체 차단성은 전체적으로 옹기의 기공도가 클수록 낮았고, 열 차단성은 높은 기공도의 옹기에서 낮았다. 이러한 옹기의 투과 특성은 신선 과채류 및 발효식품 등의 보존을 위한 포장에 이용될 수 있는 다양한 특성을 제공할 수 있을 것으로 판단되었다. 옹기는 상대습도 90% 기준에서 원료토에 관계없이 약 0.0005 g/g 건물 기준의 수분을 흡착할 수 있었으며, 약간의 CO₂ 및 에틸렌 가스를 흡착할 수 있었다 (CO₂ 약 17μg/g, 에틸렌 가스 약 2.6 μg/g). 옹기는 간장을 담아서 숙성하는 중 기체투과도에서 현저한 감소를 보였으며, 수분 투과도에서도 조건에 따라 약간의 감소를 보였다. 이러한 투과도의 감소는 옹기벽면의 미세공극에 침착 고정되는 세포 및 고형분에 의한 것으로 추정되었다. 옹기 벽면에 고정화된 미생물 세포 및 효소 등은 액체 식품 등과 접촉시 가수분해 속도를 증가시켜서 숙성시 유용미생물군의 정착 및 발효환경 조성에 긍정적인 기능을 할 수 있는 것으로 평가되는 반면에, 잘못된 발효숙성의 관에서 발생할 수 있는 오염미생물에 대한 적절한 대비와 관리가 요구되었다.
제작된 옹기에서 발효식품의 발효 특성 평가를 위해 발효식품 담금 용기로 사용되고 있는 유리, 플라스틱(PP), 타파(PET 밀봉용기), 스테인레스 용기와 흙의 종류 및 유약 도포에 따라 다양하게 제작된 옹기에 장류 중 간장과 고추장을 각각의 용기에서 발효하는 과정에 나타나는 물리, 화학적인 변화를 분석하여 옹기의 효과 및 발효숙성을 위한 최적 옹기조건을 확립하고자 하였다. 발효숙성은 30℃ 발효실에서 4개월 동안 진행되었다.
첫째 발효식품 담금 용기에 따른 품질 특성 평가는 기존에 사용하고 있는 옹기인옹기토 100%로 유약을 양면 모두 도포 하여 제작된 옹기와 유리, 플라스틱(PP), 타파(PET 밀봉용기), 스테인레스 용기를 비교 분석하였다. 숙성 중 수분손실은 간장의 경우 기공이 있는 옹기에서 높게 나타났으며, 고추장의 경우는 초기 1.7%에서 4개월 째 4.8%까기 용기간에 거의 비슷한 수준의 손실율을 보였다. 염 함량은 간장, 고추장 모두 용기별 차이는 미미하였다. pH의 경우 간장에서 옹기를 제외한 다른 용기에서는 초기부터 끝까지 거의 일정한 상태를 유지하였으나 옹기에서는 3개월째 급격하게 낮아졌다. 호기성 세균, 유산균, 효모는 간장, 고추장 모두, 옹기에서 높은 균수를 보였으며 발효 3개월째 가장 높은 균수를 보이다가 숙성 4개월째에는 감소하였다. Protease 활성 역시 옹기발효 처리구에서 강한 활성을 보이고 있다.
고추장의 pH는 용기 모두 4.3부근으로 유지되었고, 산도는 초기 0.63%에서 최고 0.86%까지 약간의 증가를 보였다. 총질소 함량은 간장과 고추장에서 모두 다른 용기에 비해 옹기에서 높게 나타났다. 핵산은 간장과 고추장 모두 옹기에서 높은 함량을 나타내고 있으며 이는 간장과 고추장의 맛과 관련이 있는 것으로 실제 관능검사결과와 거의 일치하였다. 갈변은 기공율이 높은 옹기에서 간장, 고추장 모두 빠른 변화를 보였다. 아미노산 분석에서는 맛에 관여하는 glutamic acid의 함량이 옹기에서 발효된 장류에서 월등히 높게 나타나고 있고 이러한 결과는 관능검사 결과와 일
치하고 있다.
다음으로 기공율과 유약의 도포 정도가 다른 여러 옹기가 간장과 고추장의 발효특성에 미치는 영향을 살펴본 결과, 기공율이 높고, 유약을 도포하지 않은 옹기가 수분손실이 높고, 염도도 높게 나타났으며, 미생물군의 변화에 있어서도 많은 균수를 보이고 있다. 그리고 이러한 옹기에서 갈변 또한 빠른 것으로 나타났다. 그러나 protease 활성에 있어서는 기공율이 중간인 분쇄토 20% 함유 옹기에서 숙성된 장류에서 높았으며, 유약의 도포에 따라서는 일관성있는 결과로 나타나지 않았다. 아미노산 함량의 변화는 protease 활성의 변화와 거의 비슷한 경향을 보였다. 산도는 기공율이 가장 낮은 분쇄토 0% 함유 옹기에서 3개월 째부터 높게 나타났고 pH는낮아졌다.
앞서의 결과로부터 최적조건으로 제작된 20 L 용량의 옹기와 그 외 담금 용기를 이용한 상온의 현장 조건에서 간장, 된장, 고추장을 발효, 숙성시키는 과정에서품질변화를 측정하여 옹기의 현장적 발효특성을 파악하고자 하였다. 먼저 옹기는 플라스틱 및 스테인레스 용기에 비해서 외부의 온도변화에 대해서 비교적 둔감하게 변화하며, 장류의 숙성과정에서도 안정적인 온도를 유지하는 것으로 나타났다. 즉, 옹기는 추운 겨울에는 보온의 효과와 더운 여름에는 냉장의 효과를 발휘하여 장류식품의 발효조건을 최적의 상태로 유지시켜 줌으로써 제품에는 긍정적인 효과를 나타낼 수 있는 것으로 평가되었다. 또한 한번 사용한 옹기에서 발효시킨 간장, 된장, 고추장이 플라스틱 및 스테인레스 용기와 새 옹기에 비해서 양호한 발효특성과 함께, 우수한 관능적인 특성을 보여주었다.

Abstract ▼

In Korea, a variety of salted fermented foods have been developed historically for ripening and storing in onggi earthenware pots, which are believed to play an essential role in producing the desired microbial flora and characteristic flavors. Evaluation of the physical properties as functions of t

In Korea, a variety of salted fermented foods have been developed historically for ripening and storing in onggi earthenware pots, which are believed to play an essential role in producing the desired microbial flora and characteristic flavors. Evaluation of the physical properties as functions of their manufacturing variables would aid understanding of the true mechanism of the function of the Korean onggi, and help in the selection of materials for packaging different types of foods. Therefore, in this study, properties of onggi were evaluated in aspect of quality preservation of Korean fermented foods. Overall research consisted of development of ethnic Korean onggi containers for Korean fermented foods, elucidation of interrelationship between their physical properties and fermentation process and establishment of optimum ripening methods of Korean fermented foods.
In the study for developing ethnic Korean onggi containers, a variety of onggi were manufactured using different clay formulations and glazing treatments. The porosity, water absorption, crystallinity, infrared ray radiation were measured and analysed as function of processing variables. Among three types of soils, onggi soil, red brown soil and powdered soil, red brown soil contained the largest amounts (5.72%) in the components of CaO, MgO, K₂O and Na₂O which act as melting aid even though there was not observed significant difference in the chemical composition. Therefore, this clay is expected to help sintering of onggi. Glaze had much higher content of CaO, MgO, K₂O and Na₂O than the soils, and thus is suitable for use in onggi manufacturing. Lower inclusion of origgi soil and higher inclusion of powdered soil showed higher porosity and lower water absorption. Scanning electron microscopic measurement on the cross section of the onggi showed very dense structure of glazing on the surface and porous structure inside the container wall. The glaze thickness was about 100 ㎛. X -ray diffraction analysis showed mainly quartz crystal similar to that of usual earthenware. On the glaze surface, there was high amount of glassy material. The onggi showed higher infrared ray radiation rate compared to plastics of polypropylene and polyester, glass and stainless steel. There was no difference in infrared ray radiation between the glazed surface and non-glazed one.
In the part for interrelationship between their physical properties and fermentation process, permeability properties of onggi containers against moisture, oxygen, and carbon dioxide, were measured at 20℃ and examined from the aspect of food preservation. Their thermal properties were also measured and compared with other packaging materials. Sorption of moisture, CO₂ and ethylene gas was also examined.
The onggi walls were observed to consist of micropores that offered very high moisture transmission and gas permeation rates when compared with other food packaging materials. The earthenware walls were unique in having CO₂/O₂ permeability ratios in the range of 0.60-1.00. The moisture and gas permeabilities were lower, with the lower porosity and surface glazing in the wall structure.
Thermal barrier of the earthenware was generally similar to that of glass. The thermal conductivity and diffusivity decreased with porosity increase. The onggi material could sorb or adsorb a limited amount of moisture, CO₂ and ethylene gases (0.0005 g/g, 17 μg/g, 2.6 μg/g, respectively). The onggi jar packages of grape fruits were shown to be able to attain a wide range of O₂ and CO₂ concentrations. Onggi containers present a good opportunity to obtain optimum packaging conditions for respiring or ripening products, dependent on the commodity type. The moisture and gas permeabilities of onggi jar used for soy sauce ripening decreased with time probably due to clogging of micropores by solid materials. The microbial cells and/or enzymes immobilized in the micropores seemed to contribute to accelerating the hydrolytic reactions of starch and protein. However, the immobilization of the microbial cells, enzymes and/or other solid materials should be carefully controlled for producing quality fermented products and avoiding food safety concerns when the onggi containers are to be reused for storing or containing the foods.
In the part for establishing optimum ripening methods of Korean fermented foods by using onggi containers, kochujang (Korean red pepper paste) and soy sauce were first ripened at 30℃ for 4 months in different types of vessels including glass, polypropylene(PP), polyethylene terephthalate(PET), stainless steel and glazed onggi.
During the ripening stage, quality changes were monitored in physical, chemical and microbiological attributes. Compared to the other containers, onggi with high porosity in the microstructure provided kochujang and soy sauce with higher microbial counts of aerobic bacteria, lactic acid bacteria and yeasts, resulting in higher protease activity, higher amino type nitrogen, and higher free amino acid content. The kochujang and soy sauce in onggi also attained higher acidity, lower pH, higher reducing sugar concentration and higher nucleotides than those in the other containers. All these changes were completed in 2 or 3 months. In spite of its high porosity, onggi showed water loss and salt content increase of the kochujang comparable to those in the other vessels, which was thought to result from gradual clogging of the micropores salt and diffusion outward through the container wall during the storage period. However there was a higher moisture loss from soy sauce in onggi than those in other containers. The onggi of high gas permeability resulted in higher browning in the fermented foods. Most of the physical, chemical and microbiological changes made the kochujang and soy sauce in onggi attained the sensory quality significantly better than those ripened in the other vessels.
Among the different onggi containers, that without glazing treatment and with high porosity gave higher moisture loss and higher salt content to the kochujang and soy sauce with higher microbial proliferation. Other quality attribute changes were not simply correlated with porosity or glazing treatments. Generally the glazed onggi made from 100% onggi soil was found to be best for ripening of kochujang and soy sauce.
In the commercial scale experiment using 20 L containers at ambient conditions, the onggi jars showed slow temperature change in response to outside temperature fluctuation. The onggi jars used once and reused for the ripening of kochujang, doenjang and soy sauce resulted in the best quality compared with other types of containers including new onggi jar, stainless steel and plastic vessels, which may have come from immobilized enzymes and microorganisms, and accumulated salt inside the porous structure.
Conclusively the Korean ethnic earthenware, onggi had microporous structure and was found to help the ripening of Korean fermented foods such as kochujang, doenjang and soy sauce. Onggi with proper porosity and permeability needs to be used for optimally ripened quality and would be different with the fermented food type. Fine tuning of onggi containers suitable for each type food would be the next step of further research.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 16
• 제 1 장 연구의 배경 및 목적 ... 20
• 제 1 절 연구개발의 목적과 필요성 ... 20
• 제 2 절 연구개발의 범위 ... 21
• 제 2 장 발효식품 담금용 옹기의 개발 ... 23
• 제 1 절 서론 ... 23
• 제 2 절 재료 및 방법 ... 24
• 1. 옹기점토와 황토의 혼합비에 따른 옹기 제작 ... 24
• 2. 유약의 도포에 따른 옹기의 제작 ... 25
• 3. 제작된 옹기의 물성 분석 ... 25
• 제 3 절 결과 및 고찰 ... 26
• 1. 옹기점토와 황토의 혼합비에 따른 옹기 제작 ... 26
• 2. 유막의 도포에 따른 옹기의 제작 ... 27
• 3. 제작된 옹기의 물성 분석 ... 27
• 제 4 절 결론 ... 36
• 참고문헌 ... 37
• 제 3 장 옹기의 물리적 특성 평가 및 발효식품과의 상호작용 규명 ... 38
• 제 1 절 서론 ... 38
• 제 2 절 재료 및 방법 ... 39
• 1. 옹기 ... 39
• 2. 옹기의 미세형태학적 특성 ... 40
• 3. 수분투과도의 측정 ... 41
• 4. 기체투과도 측정 ... 41
• 5. 열특성의 측정 ... 43
• 6. 옹기의 흡습 및 흡착 특성 ... 43
• 7. 옹기의 변형기체포장으로의 활용가능성 평가 ... 44
• 8. 옹기에서의 간장 숙성 및 숙성 과정이 옹기의 물성에 미치는 영향 평가 ... 44
• 9. 옹기 벽체내의 미생물 및 효소의 고정화 가능성 평가 ... 45
• 제 3 절 결과 및 고찰 ... 45
• 1. 옹기의 물리적 특성 ... 45
• 가. 미세다공성 구조 ... 45
• 나. 수분 투과도 ... 47
• 다. 기체 투과도 ... 49
• 라. 열특성 ... 51
• 2. 옹기의 흡습 및 기체흡착 특성 ... 52
• 가. 옹기의 등온 흡습 및 탈습곡선 ... 52
• 나. 옹기의 기체 흡착 ... 54
• 3. 옹기의 변형기체포장으로의 이용가능성 ... 55
• 4. 발효식품을 숙성시키는 과정에서 옹기의 물성 변화 ... 56
• 가. 옹기에서 간장의 숙성 중 변화 ... 56
• 나. 간장을 숙성시키는 옹기에서의 투과성 변화 ... 58
• 5. 발효에 사용된 옹기의 미세구조 및 생화학적 효과 ... 59
• 가. 미세구조 ... 59
• 나. 발효숙성에 사용된 옹기가 갖는 생리활성적 효과 ... 64
• 제 4 절 결론 ... 65
• 참고문헌 ... 65
• 제 4 장 옹기를 이용한 장류식품의 발효숙성 방법 정립 ... 69
• 제 1 절 서론 ... 69
• 제 2 절 재료 및 방법 ... 70
• 1. 발효식품 제조 ... 70
• 가. 간장의 제조 ... 70
• 나. 된장의 제조 ... 71
• 다. 고추장 제조 ... 71
• 2. 발효 담금 용기 ... 71
• 가. 다양한 담금 용기의 발효 중 품질 특성 평가 ... 71
• 나. 여러 조건으로 제작된 옹기의 발효적 특성 평가 ... 71
• 다. 현장 발효용 담금 용기 ... 72
• 3. 품질측정 방법 ... 72
• 가. 수분손실, 염도, pH 및 총산 측정 ... 72
• 나. 환원당, 총질소 및 아미노산성 질소 함량 분석 ... 72
• 다. Protease 활성 측정 ... 73
• 라. 미생물 변화 측정 ... 73
• 마. 핵산 및 유리아미노산 분석 ... 73
• 바. 색도 측정 ... 74
• 사. 관능검사 ... 74
• 4. 담금 용기 내 온도 변화 측정 ... 74
• 가. 빈 용기의 온도 변화 ... 74
• 나. 발효식품 내부의 온도 변화 측정 ... 75
• 제 3 절 결과 및 고찰 ... 75
• 1. 제작된 옹기에서 발효식품의 발효 특성 평가 ... 75
• 가. 다양한 발효식품 담금 용기의 발효 중 품질 특성의 평가 ... 75
• 나. 여러 조건으로 제작된 옹기의 발효적 특성 평가 ... 105
• 2. 발효식품의 품질을 고려한 현장 발효공정에 옹기의 적용 ... 142
• 가. 최적조건으로 제작된 옹기와 그 외 담금 옹기를 이용한 현장 조건에서의 발효 ... 142
• 1) 옹기 내 온도 변화 측정 ... 142
• 2) 기 사용된 옹기의 내부 기공 촬영(SEM) ... 146
• 3) 현장 발효 조건에서의 장류 발효 중 품질 변화 ... 148
• 제 4 절 결론 ... 175
• 참고문헌 ... 177
• 끝페이지 ... 179