염도와 발효온도를 달리한 속성발효 묵은 김치의 저장 중 특성 변화

Abstract

Mukeun (long term fermented) Kimchi is a kind of Kimchi ripened over one year without much ingredients. Mukeun Kimchi can be eaten after several months when kept under the optimal condition for fermentation and storage. However, Kimchi which has been stored for a long time is well-known for its off taste and smell. Also home-made Mukeun Kimchi, due to its high salinity, carries the danger of causing high blood pressure and cardiovascular disease, especially coronary artery disease and stroke. Recent interest in health care led to a number of previous research about low-salt Kimchi regarding the development of alternative salt and the improvement of the quality of low-salt Kimchi. However, few studies on Mukeun Kimchi that has been fermented for a short time in different salinity conditions have been conducted. Therefore, the aim of this study is to investigate physicochemical, microbiological, and sensory change of characteristics that occur during the fermentation of Mukeun Kimchi samples produced with different conditions of salinity and fermentation temperature. Kimchi samples were produced with three different salinity levels: 1.6% which corresponds to the standard salinity of low-salt Kimchi; 2.4% which corresponds to the salinity of Kimchi sold in the market; and 3.2% which corresponds to the average salinity of home-made Kimchi. To promote convenience in production, the main ingredient used by salted Chinese cabbage and seasonings were used in paste form. Previous studies revealed that the amount of time taken to arrive at the optimum fermentation of pH 4.1 was 128 hours at 18℃ and 417 hours at 12℃, and samples were stored for 12 weeks under the condition of -1℃ after fermentation. In each storage period, physicochemical, microbiological, and sensory characteristics were analyzed. The salinity change of Mukeun Kimchi increased on week 0 after fermentation and significantly decreased throughout storage period(p<0.05). The salinity levels were clearly distinguished according to initial salinity during production. Week 12 Mukeun Kimchi in 1.6% salinity fermented at 12℃ had higher salinity than 18℃ and 2.4%; 3.2% salinity Mukeun Kimchi proportionately decreased the salinity with low fermentation temperature. The initial pH increased with the increase of salinity and fermentation temperature during storage. Acidity proportionately increased with the decreased salinity and only increased with the increased fermentation temperature on week 0. The pH significantly decreased on week 0 of storage, and acidity increased. Then acidity changed according to salinity and fermentation temperature(P<0.001). Reducing sugar significantly decreased on week 0 of storage and changed according to salinity and fermentation temperature(p<0.05). Reducing sugar did not show further change in salinity and fermentation temperature. However, 3.2% salinity Mukeun Kimchi fermented 12℃ had highest value. Organic acid detected malic acid, lactic acid, acetic acid, and succinic acid. Initial malic acid and succinic acid showed highest value, which decreased significantly during storage period, and malic acid increased on week 12(p<0.05). Malic acid and succinic acid did not show further change in salinity. Initial lactic acid and acetic acid was not detected and increased significantly on week 0 of storage. Lactic acid and acetic acid proportionately increased with the decrease of salinity. As for chromaticity, the values of L, a, and b were measured. L value showed tendency of significant decrease, but it has relatively low value. Also, L value did not show further change in salinity and fermentation temperature(p<0.05). The a value and b value increased with the passing of storage time after fermentation(p<0.01). On week 12, a value proportionately decreased with the decrease of salinity and b value did not show further change in salinity. Hardness decreased on week 0 of storage. Then 3.2% salinity Mukeun Kimchi had highest value until week 6(p<0.05). Thickness did not show further change in salinity and storage period. According to fermentation temperature, thickness was higher in 18℃ than in 12℃. TPA was analyzed with regard to springiness, cohesiveness, gumminess, and chewiness, and it decreased significantly on week 0 of storage in all of the areas(p<0.05). TPA did not show further change in salinity but Mukeun Kimchi fermented at 12℃ was relative changes in physical characteristics. Microorganism was analyzed with regard to total cell, Leuconostoc spp., and Lactobacillus spp. Total cell, Leuconostoc, and Lactobacillus increased on week 0 of storage and decreased according to storage period(p<0.01). Total cell was the highest in 3.2% salinity and Leuconostoc, and Lactobacillus did not show further change in salinity. Total cell had high value in 18℃ temperature during storage period. However, Leuconostoc and Lactobacillus proportionately increased with the increase of salinity in 12℃ temperature, and there was no change in 18℃ temperature. In order to examine the characteristics of short-term fermented Mukeun Kimchi according to salinity and fermentation temperature, sensory test was executed. Ripeness, sour smell, salty flavor, and overall flavor had correlation between each other(p<0.05), and sweet flavor had correlation with savory flavor(p<0.001). Salty flavor, sweet flavor, acidic flavor, savory flavor, bitter flavor, overall flavor, crispiness, softness, and firmness showed significant difference and differed in flavor and texture characteristics only. Based on the physicochemical, biological, and sensory characteristic results, when fermented in the salinity of 1.6% and at 12℃, Mukeun Kimchi had high salinity, being over ripen, and softness in texture than at 18℃; when fermented in the salinity of 2.4%, Mukeun Kimchi fermented at 12℃ had some softness in texture and make fermented at 18℃ delayed the ripening and had relatively high salinity; when fermented in the salinity of 3.2% which is similar to the salinity of regular Mukeun Kimchi, Mukeun Kimchi ripened most slowly, had crispy texture, and had high overall flavor. Therefore, Mukeun Kimchi in the salinity of 3.2% can fermented for a short time, and low-salt Kimchi in the salinity of 1.6% and fermented at 18℃, can be a similar Mukeun Kimchi with 2.4% salinity. With the change of diet in modern society and the increasing diversity of the kinds of food, the product demand for manufactured Kimchi which can save time and effort is expected to rise continuously. Therefore, the product demand for Mukeun Kimchi is also expected to rise. Thus, the overall preference for Mukeun Kimchi is expected to increase, if its biggest demerits, namely, the high salinity and the inconvenience of having to store it for a long time, are improved. Further studies can built on the present study and investigate the method of controlling the salinity while maintaining the taste of Mukeun Kimchi.;묵은 김치는 김장김치 중 일부로 보통 김치의 부재료를 많이 넣지 않고 짜게 담궈 장기간 저장한 후 섭취하는 전통김치를 말한다. 묵은 김치 혹은 묵은지로 불리는 이러한 김치는 과숙기에도 숙성과 저장조건이 최적으로 유지되며 따라서 수개월이 경과한 후에도 김치의 맛과 독특한 풍미가 있어서 다양하게 조리하여 활용할 수 있는 김치다. 하지만 저장기간이 길어진 김치는 이미, 이취, 오염이나 연부현상에 대한 우려가 크며 가정에서 제조하여 저장한 묵은 김치는 염도가 높아 고혈압, 심혈관 질환, 특히 관상동맥 질환 및 뇌졸중 질환에 대한 위험이 크다. 최근 건강에 대한 관심이 많아지면서 김치의 염도에 대한 관심도 증가되고 있고 이에 따라 저염 김치의 품질 향상 등에 관한 선행연구들이 진행되어 왔지만 묵은 김치에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 이 연구의 목적은 김치의 염도 조건과 발효온도 조건을 달리하여 제조한 단기 숙성 묵은 김치의 저장기간에 따른 이화학적, 미생물학적, 관능적 특성 변화를 연구하는데 있다. 김치의 염도는 저염 김치 기준으로 보고되고 있는 1.6%를 저염으로, 시판김치의 평균 염도인 2.4%를 중염으로, 가정에서 제조한 김치의 평균 염도인 3.2%를 고염으로 하여 제조하였다. 선행연구 결과를 참고하여 적숙기인 pH4.1에 도달하는 온도와 시간을 18℃에서 128시간, 12℃는 417시간으로 각각 설정하였으며, 발효한 후 -1℃에서 12주간 저장하면서 이화학적, 미생물학적 및 관능적 특성을 분석하였다. 묵은 김치의 염도는 발효 후 저장 0주차에 증가하였다가 이후 유의적으로 감소하였고(p<0.05) 시료의 초기염도에 따라 저장기간 중 염도변화가 뚜렷하게 구분되었다. 발효온도에 따른 차이는 저장 6주차까지 큰 차이를 보이지 않았으나 저장 12주차에는 1.6%염도의 경우 12℃에서 발효한 시료가 18℃의 시료보다 높은 염도를 나타냈고, 2.4%염도의 시료와 3.2%염도의 시료에서는 발효온도가 낮을수록 염도의 감소속도가 빨랐다. pH는 발효 후 저장 0주차에서는 염도가 높을수록 pH가 비교적 높게 나타났고 저장기간이 늘어남에 따라 발효온도가 높을수록 pH의 값이 높게 나타났다. 산도는 염도가 낮을수록 유의적으로 높은 산도를 나타냈고 발효온도에 따른 산도의 변화는 발효 후 저장 0주차때 발효온도가 높을수록 산도가 높게 나타났지만 저장기간 중 발효온도에 따른 산도는 큰 차이를 보이지 않았다. pH는 발효 후 저장 0주차에 유의적으로 감소하였으며 산도는 유의적으로 증가한 뒤 염도와 발효온도에 따라 변화하였다(p<0.001). 환원당은 발효 후 저장 0주차에 유의적으로 감소한 뒤 염도와 발효온도에 따라 변화하였다(p<0.05). 환원당은 염도에 따른 차이를 보이지 않았으나 12℃에서 발효한 3.2%염도의 시료에서 3.08±0.23mg/mL로 가장 높은 값을 보였고 발효온도에서도 큰 차이를 보이지 않아 발효 후 저장 0주차에 미생물이 감소한 뒤 저장 중 환원당의 함량에는 유의적인 변화가 없는 것으로 나타났다. 유기산은 malic acid, lactic acid, acetic acid, succinic acid 네 가지 항목을 측정하였다. Malic acid와 succinic acid는 제조직후 가장 높은 값을 보이다가 저장기간 동안 유의적으로 감소하였으나 malic acid는 저장 12주차에 증가하였다(p<0.05). Malic acid와 succinic acid 모두 염도에 따른 큰 차이를 보이지 않았다. Lactic acid와 acetic acid는 제조직후 검출되지 않았으나 발효 후 저장 0주차에 유의적으로 증가하였고(p<0.001) 염도가 낮을수록 높은 값을 나타냈다. 김치의 색도는 L, a, b값을 측정하였다. L값은 발효 후 저장이 진행되면서 감소하였으나 비교적 변화가 적었고 염도와 발효온도에 따른 차이를 보이지 않았다(p<0.05). a값과 b값은 발효 후 저장기간에 따라 증가하였고(p<0.01) 염도에 따른 변화는 저장 12주차에서 a값이 염도가 낮을수록 낮아졌으며 b값은 염도에 따른 차이를 보이지 않았다. 경도는 발효 후 저장 0주차에 감소한 뒤 염도와 발효온도에 따라 변화하였고(p<0.05) 저장 6주차까지 3.2%염도의 시료에서 경도가 가장 높게 나타났다. 두께의 변화는 저장기간과 염도에 따른 차이를 보이지 않았고 발효온도에 따라 12℃에서 발효한 시료 보다 18℃에서 발효한 시료에서 두께의 값이 더 큰 것으로 나타났다. TPA는 springiness, cohesiveness, gumminess, chewiness를 분석하였고 모든 항목에서 발효 후 저장 0주차에 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 모든 항목에서 염도에 따른 차이를 보이지 않았으며 발효온도에 따른 영향이 컸다. 12℃에서 발효한 시료의 경우 18℃에서 발효한 시료에 비해 상대적으로 물성이 크게 변화하는 것으로 나타났다. 미생물 분석에서는 총균수와 Leuconostoc spp., Lactobacillus spp.를 측정하였다. 총균수와 Leuconostoc, Lactobacillus는 발효 후 저장 0주차에 유의적으로 증가한 뒤 저장기간에 따라 감소하였고(p<0.01). 염도에 따라 총균수는 3.2%염도의 시료에서 가장 높았고, Leuconostoc과 Lactobacillus는 염도에 따른 차이를 보이지 않았다. 발효온도에 따른 차이는 총균수의 경우 저장기간 동안 18℃에서 발효한 시료에서 높은 값을 보였고 Leuconostoc과 Lactobacillus는 12℃에서 발효한 시료에서 염도가 높을수록 균수가 높은 경향을 보였으나 18℃에서 발효한 시료에서는 큰 차이를 보이지 않았다. 단기 숙성시킨 묵은 김치의 염도와 발효온도에 따른 특성을 분석하기 위해 저장 12주차 김치로 관능검사를 실시하였다. 관능적 특성 중 숙성 정도, 쉰내, 짠맛, 전반 맛 강도는 서로 정의 상관관계가 나타났다(p<0.05). 단맛과 감칠맛도 정의 상관관계가 나타나서 단맛이 높을수록 감칠맛도 강하게 나타났다(p<0.001). 시료간 유의적인 차이는 짠맛, 단맛, 신맛, 감칠맛, 쓴맛, 전반 맛 강도, 아삭한 정도, 무른 정도, 단단한 정도에서 나타나 맛과 질감항목에서만 차이가 났다. 이화학적 특성, 미생물학적 특성, 관능적 특성을 종합해본 결과 1.6%염도에서 제조한 김치는 12℃온도에서 발효했을 때 저장 후 염도가 높게 나타나고 18℃에 비해 과숙되며 물성적으로 물러지는 경향을 보였고, 2.4%염도에서 제조한 김치는 12℃에서 발효할 경우 약간의 무른 특성을 나타냈고 18℃에서는 숙성이 지연되고 상대적으로 염도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 3.2%염도에서 제조한 김치는 발효와 숙성이 가장 느리고 아삭한 질감을 가지며 전반적인 맛의 강도가 높다. 따라서 일반적으로 알려진 3.2%염도의 묵은 김치를 단기간에 숙성시킬 수 있는 것을 확인하였고, 1.6%의 저염 김치 또한 18℃에서 발효시킬 경우 2.4%염도의 김치와 유사한 묵은 김치를 제조할 수 있음을 확인하였다. 현대인의 식습관 변화와 식품의 종류가 다양해짐에 따라 김치 담그는 시간 및 노동력을 절약할 수 있는 상품김치의 수요가 지속적으로 증가할 전망이며 이에 따라 묵은 김치의 상품수요도 증가할 것이라 예상된다. 식품으로써 활용가치가 높은 묵은 김치의 가장 큰 단점인 염도를 낮추고 오래 보관해야 하는 불편함을 개선하면 묵은 김치의 선호도가 증가할 것이라 예측된다. 본 연구를 기초로 하여 맛을 살리면서 염도를 조절할 수 있는 후속연구가 필요하다고 생각된다.