발효조건과 저장기간에 따른 김치의 품질특성 및 속성 묵은 김치 제조를 위한 최적발효조건

Abstract

묵은 김치는 주로 묵은지라 불리며 6개월 이상 저온에서 숙성하여 저장시킨 김치로서 묵은 김치 특유의 독특한 풍미와 질감을 가지는 별미 김치이다. 슬로우 푸드(slow food)의 새로운 식문화 트렌드와 함께 묵은 김치의 선호도 및 소비가 증가하였으나 각 가정에서는 장기저장으로 인해 직접 담그기 보다는 시판 묵은 김치를 구매하여 소비하는 경향을 보이고 있다. 그러나 김치 제조업체의 경우 6개월 이상 소요되는 전통적인 묵은 김치의 제조 방법으로 인해 증가하고 있는 수요에 따른 공급이 원활하지 않으며 장기저장 및 품질 유지에 어려움을 겪고 있다. 현재까지 묵은 김치와 관련된 연구는 저장기간에 따른 품질 특성, 묵은 김치의 휘발성 특성, 젖산균 동정 및 젖산균을 접종시킨 묵은 김치의 발효 양상에 대한 연구가 주를 이루었으나, 시판 포기김치를 구매하여 균주의 접종 없이 고온에서 속성으로 발효시키는 발효 조건 및 품질 특성에 대한 연구는 미약한 실정이다. 이에 본 연구에서는 6개월 이상 장기간 소요되는 전통적인 묵은 김치의 제조 방식 대신 온도를 조절하여 단기간에 속성으로 발효 시킬 수 있는 묵은 김치의 발효 조건에 대한 연구를 진행하였다. 묵은 김치의 발효 및 숙성을 크게 3단계인 1차 발효, 2차 발효와 저장 단계로 나누어 저장기간별 이화학적, 관능적 분석과 소비자 기호도 조사를 진행하여 최적의 품질과 소비자 기호도를 만족시키는 속성 묵은 김치에 대한 최적발효조건을 확립하고자 하였다. 1차 발효 시 온도를 24℃(고온), 18℃(중온), 12℃(저온)에서 pH4.7(미숙기), pH4.4(적숙기), pH4.1(과숙기)에 도달 할 때까지 1차 발효를 진행하였다. 이 후 10℃에서 시판 묵은 김치의 pH인 pH4.1에 도달 할 때까지 2차 발효를 진행하였다. 발효를 마친 후 –1℃에서 6주간 저장하였으며 저장 기간별 이화학적, 관능적, 소비자 기호도 특성 평가를 실시하였다. 김치의 초기 pH는 5.92에서 저장 6주차에 4.07~4.13 수준으로 유의적으로 감소하였으며(P<0.01) 발효 조건별 시료 간의 유의적인 차이를 보였다(P<0.01). 즉, 1차 발효 온도가 높을수록 묵은 김치 시료의 pH 감소는 급격하게 나타났다. 산도의 경우 초기 값이 0.28%였으나 6주간 저장하면서 1.26~1.44% 수준으로 증가하였다. 하지만 저장 6주차의 시료 간에서 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 속성 묵은 김치의 발효 조건별 저장기간에 따른 염도 변화는 유의적인 차이를 나타냈으며(P<0.01), 저장 0주차에는 염도가 감소하는 경향을 보이다 3~6주차에 도달하면서 염도는 유의적으로 증가하였다(P<0.01). 발효 기간이 가장 길었던 12℃ 저장 군에 있어서 유의적으로 높은 평균 염도를 나타냈다(P<0.01). 속성 묵은 김치의 환원당 변화는 초기에 18.94mg/ml의 값을 보이다 발효가 진행됨에 따라 유기산 생성을 위해 환원당이 소비되면서 저장 6주차엔 10.56~ 16.24mg/ml의 분포를 보이며 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 1차 발효온도별 저장기간에 따른 환원당 함량의 유의적인 차이를 나타냈으며, 24℃ 저장 군에서 유의적으로 높은 환원당 수치를 나타냈다(P<0.05). 유기산 분석결과 속성 묵은 김치에서는 acetic acid, lactic acid, succinic acid 총 3종이 검출되었으며, 모든 항목에 있어 발효 조건별 저장기간에 따른 시료간의 유의적인 차이를 나타냈다(P<0.05). Acetic acid와 succinic acid의 경우 저장기간이 길어짐에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 보였으나, lactic acid의 경우 유의적으로 증가하였다(P<0.001). 저장 기간이 가장 길었던 12℃ 저장 군에서 높은 lactic acid의 함량을 보였으며, 18℃저장 군에선 succinic acid의 함량이 유의적으로 높게 나타났다(P<0.05). 색도의 경우 밝기를 나타내는 L값은 발효와 저장이 진행됨에 따라 유의적으로 감소하였는데(P<0.001), 1차 발효 기간이 길어질수록 낮은 L값을 나타냈다. 적색도를 나타내는 a값은 저장기간이 길어지면서 증가하는 경향을 보였으나 24, 18℃ 저장 군에서만 유의적인 차이를 나타냈다(P<0.05). 반면 황색도를 나타내는 b값은 발효 조건별 저장기간이 길어짐에 따라 유의적으로 증가하였다(P<0.001). 경도와 두께 모두 저장 기간이 길어짐에 따라 유의적으로 감소하였으며(P<0.001), 12℃ 저장 군에서 가장 낮은 경도를 나타낸 반면 18℃ 저장 군에서 가장 높은 경도를 나타내 질감 특성의 경우 저장기간에 따른 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 총균수, Lactobacillus spp.와 Leuconostoc spp. 수 모두 저장기간에 따른 동일한 변화 양상을 보였는데, 발효 직후 0주차에 최대 균수를 나타낸 후 저장 3~ 6주차에 접어들면서 유의적으로 감소하였다(P<0.001). 효모수에서는 저장기간에 따른 뚜렷한 변화 양상을 보이지 않아 연부현상이나 부패현상 없이 일정한 품질을 유지하는 것으로 나타났다. 속성 묵은 김치의 관능적 특성 항목의 강도 변화를 분석한 결과, 총 8가지 특성에서 발효 조건별 저장기간에 따른 유의적인 차이를 나타냈다(P<0.05). 저장 기간이 길어짐에 따라 전반 맛 강도, 붉은 정도, 숙성 정도, 짠맛, 신맛, 매운맛의 특성은 유의적으로 높아진 반면, 아삭한 정도, 단단한 정도의 특성은 유의적으로 감소하였다(P<0.05). 6주차 저장 속성 묵은 김치에 대한 소비자 기호도 조사 결과 전반 기호도와 맛 기호도에 있어 유의적으로 ‘18_4.4_6(1차 발효 온도_1차 발효 pH_저장기간)’시료가 가장 높은 기호도 점수(6.30점)를 보였고(P<0.05), ‘24_4.4_6’시료에서 유의적으로 낮은 기호도 점수(5.19점)를 나타냈다(P<0.05). Generalized Procrustes Analysis 및 External Preference Mapping 분석 결과 소비자 기호도에 긍정적인 영향을 미치는 묵은 김치의 특성으로는 단단한 정도, 액젓 향미, 배추 향미, 단맛, 감칠맛, 아삭한 정도 등이 있었으며 부정적인 영향을 미치는 특성으로는 신맛, 짠맛, 군덕 향미, 숙성 정도, 매운맛, 마늘 향미 등으로 나타났다. 이상의 결과와 같이 본 연구에서는 이화학적, 관능적, 소비자 기호도 특성 분석을 통해 18℃에서 pH4.4에 도달 할 때까지 1차 발효를 진행한 후 10℃에서 pH4.1에 도달 시 까지 2차 발효를 거쳐 –1℃에서 6주간 저장한 묵은 김치 시료를 최적발효 조건으로 선정하였다. 본 연구에서 확립된 최적 발효조건은 6개월 이상 소요되는 전통적인 묵은 김치의 제조 방식을 2개월 이내의 속성 묵은 김치로 숙성시킴에 따라 배추김치의 연부현상이 일어나지 않아 우수한 질감을 나타내었고, 김치 맛을 맛있게 해주는 유기산인 acetic acid와 succinic acid의 함량에선 높은 수준에서 유지하였으며, 과숙 김치의 특성 중 하나인 군덕내, 쉰내와 같은 이취는 최소화 시킬 수 있었다. 다른 김치 종류와 비교하였을 때 묵은 김치에 대한 연구는 아직 미비한 수준이며, 특히 묵은 김치의 특성상 김치를 조리 후 소비하는 경우가 대부분인 점을 감안하여 향후 찌개나 찜 형태로 제조된 상태의 묵은 김치에 대한 연구가 필요하다고 생각된다.;Mukeun(long term-fermented) Kimchi is a type of Baechu-Kimchi that goes through a long fermentation process which needs at least six month. Today, consumer preference to long term-fermented has increased as slow-food trend is popularized; however, due to its long fermentation period, consumer tends to buy commercial Mukeun Kimchi instead of make their own. Also, Kimchi manufacture company is having a difficulty with keeping its quality and high costs in storage. This study was aims to make an optimum fermentation condition of rapidly fermented Mukeun Kimchi and quality changes during the storage by using a commercial Poggi-Kimchi. Kimchi samples were fermented under a different 1^(st) fermentation temperature(24, 18, 12℃), 1^(st) fermentation pH(4.7, 4.4, 4.1) and storage period(0, 3, 6 weeks). All samples went through 1st fermentation process until it reached each 1^(st) fermentation pH, then it went 2^(nd) fermentation process in 10℃ until it reached pH4.1. The pH4.1 samples were stored in –1℃ right after the 1^(st) fermentation process. After the 1^(st) and 2^(nd) fermentation process, all samples were stored in –1℃ for six weeks. In each storage period, physico-chemical, microbiological, sensory analysis and consumer preference test (week 6 only) were analyzed to make an optimum fermentation condition for Mukuen Kimchi. The initial pH of Mukeun Kimchi was 5.92, but pH decreased as the storage period increased. Week 6 Mukeun Kimchi samples showed 4.07 ~4.13 of pH range. The higher fermentation temperature showed sharper changes in pH. For the acidity of Mukeun Kimchi, it showed a significant increase in an initial, week 0 and week 3 acidity at all storage conditions(p<0.05). However, it did not show a significant difference in acidity for week 6. The salinity had decreased its value at week 0, but significantly increased at week 3 and 6(p<0.01). The reducing sugar content significantly decreased as the lactic acid bacteria uses reducing sugar to produce organic acids. Thus, reducing showed a tendency to decrease as the fermentation progresses. As the result of organic acids, acetic acid, lactic acid and succinic acid were detected right after the fermentation. Acetic acid and succinic acid had decreased as the storage period increased while lactic acid increased. 12℃ storage group showed highest content in lactic acid while 18℃ storage group showed highest content in succinic acid. The L value was significantly decreased as the fermentation proceeds (p<0.001). In the other hands, a and b value showed a tendency to increase due to colors from seasonings had absorbed into napa cabbage tissues. Hardness and thickness decreased significantly(p<0.001); 12℃ storage group had lowest and 18℃ storage group had highest value. Physical properties were strongly affected on the storage period. Total viable cells, Lactobacillus spp. and Leuconostoc spp. showed maximum proliferation in week 0 and significantly decreased in week 6 (p<0.001). For yeast, it did not showed any appreciable change during the storage period. Results of one-way ANOVA showed significant differences in 8 descriptive sensory attributes along Mukeun Kimchi samples(p<0.05). Intensity of Overall intensity, redness, ripeness, saltiness, sourness and spiciness were significantly increased as the storage period prolonged (p<0.05). On the contrary, crispiness and firmness intensity were decreased as the storage proceeds. The consumer preference test showed that female Korean consumer preferred ‘18_4.4_6 (1^(st) fermentation temperature_1^(st) fermentation pH_ storage period)’ sample at the most in overall and taste preference. Whereas ‘24_4.4_6’ sample rated lowest overall preference score. As the results of External Preference Mapping(EPM), the overall preference positioned closest to 18℃ storage group. Sourness, moldy flavor and saltiness showed strong dislike attributes by the consumers. Results of General Procrustes Analysis(GPA), firmness, fish sauce flavor, cabbage flavor, sweetness, savoriness and crispiness were analyzed as positive attributes to a consumers’preference whereas sourness, saltiness, moldy flavor, ripeness, spiciness and garlic flavor affected negatively. Based on the physico-chemical, microbiological, sensory analysis and consumer preference test results, the optimum fermentation condition of rapidly fermented Mukeun Kimchi is to ferment at 18℃ until it reaches pH4.4 and secondly ferment at 10℃ until it reaches pH4.1 and then stored for six weeks.