The Korean Journal of Food and Cookery Science
pISSN 2287-1780 l eISSN 2287-1772 l KOREAN

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Korean Journal of Food & Cookery Science - Vol. 33 , No. 5

[ Article ]
Korean Journal of Food & Cookery Science - Vol. 33, No. 4, pp.395-403
ISSN: 2287-1780 (Print) 2287-1772 (Online)
Print publication date 31 Aug 2017
Received 10 May 2017 Revised 01 Aug 2017 Accepted 02 Aug 2017
DOI: https://doi.org/10.9724/kfcs.2017.33.4.395

발효기간에 따른 백김치와 아로니아 백김치의 이화학적인 품질특성 비교
신덕순 ; 조인희1,
원광대학교 식품산업기술대학원 발효식품학과
1원광대학교 식품생명공학과

Comparison of Chemical Properties in Baikkimchi and Aronia (Aronia melanocarpa) :Added Baikkimchi according to Their Fermentation Periods
Dug Sun Sin ; In Hee Cho1,
Department of Fermented Foods & Fermentation, Graduated School of Industrial Technology for Food Science, Wonkwang University, Jeonbuk 54538, Korea
1Department of Food Science and Biotechnology, Wonkwang University, Jeonbuk 54538, Korea
Correspondence to : In Hee Cho, Department of Food Science and Biotechnology, Wonkwang University, 460, Iksan-daero, Iksan-si, Jeonbuk 54538, Korea Tel: +82-63-850-6680, Fax: +82-63-850-7308, E-mail: inheecho@wku.ac.kr


© 2017 Korean Society of Food and Cookery Science
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Abstract
Purpose

This study was to analyze and compare the chemical properties between baikkimchi and aronia (Aronia melanocarpa)-added baikkimchi according to their fermentation periods.

Methods

Their pH, total acidities, organic acids, free amino acids, and basic tastes’ä intensities were measured according to fermentation periods (0, 2, 5, 10, and 30 days).

Results

The pH and acidity levels of both kimchi samples sharply decreased and increased during fermentation, respectively. Among the five organic acids analyzed in this study, levels of citric acid and malic acid were reduced in two baikkimchi as fermentation progressed, whereas lactic acid, oxalic acid, and succinic acid increased. In addition, the contents of alanine, glutamic acid, leucine, tyrosine, and valine increased during fermentation, whereas the level of arginine sharply decreased especially at the beginning of fermentation. The basic taste intensities in two baikkimchi were also evaluated, and there was no significant pattern according to fermentation. On the other hand, there were no significantly differences in pH, total acidities and organic acids between two baikkimchi. However, there was a difference in amino acids between two baikkimchi especially at the beginning of fermentation. This different gap narrowed as fermentation progressed. Interestingly, intensities of bitterness and umami decreased and increased in aronia-added baikkimchi, respectively, as fermentation progressed.

Conclusion

Application of aronia to kimchi products could be practicable and add value to the development of the food industry.


Keywords: baikkimchi, aronia, chemical properties, fermentation

Ⅰ. 서 론

전 세계적으로 경제발전에 따른 전체적인 식품소비 구조의 변화, 특히 건강기능성 식품의 소비증가, 식품의 웰빙화 등의 식생활 환경의 변화는 건강한 삶에 대한 니즈를 증가시키고 있으며, 이와 함께 고부가가치 식품 및 건강기능성 식품산업에 대한 수요와 시장규모를 점차 확대시키고 있다. 한국음식은 곡류와 채소를 위주로 하여 이러한 웰빙 트렌드에 잘 부합되는 저칼로리 및 기능성 식품으로 평가되고 있으며(Kim KA 등 2005, Han JS 등 2010), 특히 우리나라 대표 전통음식 중 하나인 김치는 한국인의 식문화에서 빼놓을 수 없는 위치를 차지하는 대표적인 음식으로 배추, 무, 젓갈, 기타 부재료 등 다양한 채소와 양념을 함께 발효시킨 건강식품이고 한식 세계화 정책의 핵심적인 대상품목이기도 하다(Lee MK 등 2007).

김치의 종류는 배추김치를 비롯하여 약 300여종에 이르며 주재료의 종류, 양념의 종류, 전처리 방법, 첨가하는 부재료의 종류, 김치 국물의 양 등에 따라 분류된다(Cheigh HS 2004). 그 중에서 백김치는 맵지 않으면서 짠맛이 강하지 않고, 시원한 국물과 함께 먹을 수 있어 자극성이 낮으므로 어린이, 노약자 및 환자 등에게 소비가능성이 높을 뿐 아니라 다른 김치에 비해서 외국인들의 선호도가 높은 것으로 알려져 있다(Choi SK 등 1997, Moon SK & Ryu HS 1997, Park BH 등 2010). 한편, 최근 국내 김치산업은 서양식의 증가와 염장식품으로서의 부정적 인식에 따른 소비둔화, 원료 농산물의 공급 및 가격 불안정, 대기업 위주의 포장김치 시장에 대한 중소기업의 진입 어려움, 신제품 개발을 위한 R&D 및 표준화 관련 인프라 취약 등으로 인해 감소되고 있는 실정이다(Lee YS & Park KE 2011). 뿐만 아니라 김치의 수출현황도 2012년까지는 상승세를 유지하다 2013년부터 급격히 감소되기 시작하여(Lee YS & Park KE 2011), 국내외 김치시장을 활성화시키고 고부가가치를 창출할 수 있는 김치의 개발이 시급한 실정이다.

아로니아(Aronia melanocarpa, chokeberry)는 다년생 식물로, 18세기 유럽에서 처음 소개되어 재배되면서 그 열매가 식용 또는 약용으로 사용되어 왔으며(Jurgoński A 등 2008), 특히 잼, 와인, 쥬스, 차 등의 식품소재로서 그 이용 가치가 제고되어 왔다(Sueiro L 등 2006). 아로니아 열매에 함유되어 있는 다량의 안토시아닌과 그밖에 다른 플라보노이드 성분은 항산화 효과(Hwang ES & Thi ND 2014), 위 보호 효과(Niedwork J 등 1997), 항염증 효과(Ohgami K 등 2005), 항당뇨 효과(Valcheva-Kuzmanova S 등 2007), 면역조절기능활성(Gasiorowski K 등 2000) 등 다양한 생리적 기능을 갖는 것으로 알려져 있으며(Kokotkiewicz A 등 2010), 일반적으로 수분 84.36%, 단백질 0.70%, 지질 0.14%, 탄수화물 14.37%, 그리고 기타 칼슘, 철분, 마그네슘, 아연, 칼륨, 망간과 같은 미네랄과 비타민 A, B1, B2, B6, B12, C, 엽산, 퀴닌산, 페롤산, 탄닌, 카데킨, 퀘르세틴, 루틴, 헤스페리딘, 베타카로틴 등의 성분들이 함유되어 있는 것으로 보고되고 있다(Denev PN 등 2012, Olejar KJ 등 2016). 그러나 아로니아 내 생리활성물질에 관한 연구는 활발하게 진행된데 반해, 이를 소재로 한 가공제품의 품질 및 기호도와 관련한 연구는 미비한 실정으로 특히 당 혹은 산을 많이 함유한 식품으로의 적용 가능성은 보고된 바 있으나(Hwang ES & Lee YJ 2013, Park HJ 등 2014, Lee JA & Yoon JY 2016, Park MJ 등 2016), 김치에 적용한 사례는 전무하였다.

따라서 본 연구에서는 김치 고유의 향미특성에 대한 거부감이 비교적 낮은 백김치를 소재로 하여 아로니아를 첨가한 고부가가치 김치의 개발 가능성 및 발효기간에 따른 이화학적인 품질특성을 평가하고자 하였다.


Ⅱ. 재료 및 방법
1. 재료구입

본 연구의 백김치 제조에 사용된 배추, 무, 쪽파, 부추, 양파, 당근, 미나리, 청·홍고추, 배는 2016년 3월 익산시 로컬푸드 판매장에서 구입하였고, 생강(익산), 마늘(익산), 아로니아(익산), 천일염(신안), 찹쌀가루(횡성)은 2015년 수확된 것을 각각의 재배처로부터 직접 구입하여 사용하였다.

2. 백김치 제조

백김치 제조를 위해 배추의 겉잎을 제거하고 4등분한 후 실온(10-20°C)에서 배추 중량의 1.5-2.5배량의 10%(w/v) 소금용액에 12시간 절인 후 물로 3회 세척하여 1시간 동안 자연 탈수시켰다. 한편, 백김치 국물을 다음의 순서로 준비하였다. 먼저 찹쌀가루(100 g)를 물(5 L)에 갠 후 끓여서 찹쌀풀을 만들고, 무(300 g), 양파(60 g), 배(400 g)를 강판에 갈아 착즙하여 과채즙을 준비하였다. 찹쌀풀과 과채즙을 혼합하고 여기에 다진 마늘(30 g)과 생강(30 g), 소금(100 g)을 섞은 후 주머니에 담아 우려내어 백김치 국물을 제조하였다. 한편, 아로니아를 첨가한 백김치 제조를 위해서는 백김치 국물 제조 시 아로니아 생즙(당도 15.5 °Brix, 수분함량 87.5%)을 첨가하였으며, 이때 백김치 국물 제조 배합비는 Table 1과 같았다. 자연 탈수시킨 배추(5 kg)와 채 썰어둔 무(400 g), 쪽파(150 g), 양파(120 g), 부추(140 g), 미나리(15 g), 홍고추(40 g), 당근(200 g)을 잘 섞은 후 미리 준비한 백김치 국물을 부어 본 연구를 위한 두 백김치를 제조하여 김치냉장고용 저장용기(Lock&Lock, Seoul, Korea)에 담아 실온에서 2일 숙성시킨 후 4°C 냉장고(GC-114KDMP, LG Electorinics, Seoul, Korea)에서 저장하였다. 저장된 두 백김치는 저장기간 0일(담금 직후), 2일(실온 숙성), 5일, 10일, 30일 간격으로 채취하여 김치건더기와 국물을 블랜더(BS-1505-BL, Homemaster Electric Motors & Appliamces Manufacturing Co., Ltd., Jiangmen, China)로 분쇄하고 이를 다시백(16×14.5 cm, T&CE Co., Ltd., Gunpo, Korea)으로 여과하여 본 연구의 백김치 시료액으로 준비하였다.

Table 1. 
Formula ingredient of baikkimchi soup for baikkimchi and aronia-added baikkimchi
Ingredient of baikkimchi soup Sample
for baikkimchi for aronia-added baikkimchi
Water 100.0 90.0
Rice paste 2.0 2.0
Radish juice 6.0 6.0
Onion juice 1.2 1.2
Salt 2.0 2.0
Ginger 0.6 0.6
Galic 0.6 0.6
Aronica juice 0.0 10.0

3. pH와 산도 측정

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 pH는 pH meter(FEP20, Mettler Toledo, Bern, Switzerland)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 발효기간에 따른 두 백김치의 산도는 AOAC법(1990)에 의해 백김치 시료액 80 mL를 0.1 N NaOH 용액(Duksan Pure Chemicals, Ansan, Korea)으로 pH 8.3에 도달할 때까지 적정한 후 적정한 0.1 N NaOH의 소비량으로 정의하였으며, lactic acid 함량(%, w/w)으로 환산하여 나타내었다. 발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 pH와 산도는 각각 3회 반복 실시하였다.

총 산도%=V×D×F×0.009S×100
V: 0.1 N NaOH 적정량(mL)
D: 희석배수
F: 0.1 N NaOH의 factor value(역가)
S: 시료무게(g)
0.009: 0.1 N NaOH 1mL에 상당하는 lactic acid 계수
4. 유기산 분석

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 유기산을 분석하기 위하여, 백김치 시료액 1 mL를 3차 증류수로 10 mL까지 mass-up하여 유기산 분석용 시료액으로 준비하였다. 50% acetonitrile(J.T.Baker, Phillipsburg, NJ, USA)을 통과시켜 활성화된 C18 cartridge(Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)에 백김치 시료액 3 mL를 적용하여 불순물을 걸러내는 과정을 거친 후, 물로 10배(v/v) 희석하여 UPLC(ACQUITY I, Waters, Miliford, MA, USA)-MS/MS(Xevo TQ S-micro, Waters)를 이용하여 백김치 내 유기산을 분석하였으며(3회 반복평가), 기기분석 및 이동상 조건은 Table 2와 같았다. 본 연구에서 분석된 5종의 유기산(citric acid, malic acid, lactic acid, oxalic acid, succinic acid) 표준물질은 mobile phase A와 mobile phase B가 0.2 mL/min으로 흐르는 상태에서 tune되었으며, 5단계 serial dilution(0, 0.1, 1, 10, 100 ppm)에서 측정한 표준검량곡선으로부터 함량을 산출하였다.

Table 2. 
UPLC-MS/MS condition for organic acid analysis
Condition
Model Waters ACQUITY I(UPLC) Xevo TQ
S-micro (MS)
Column Waters ACQUITY UPLC® BEH Amide 1.7 μm, 2.1×50 mm
Column temp. 50°C
Flow 0.6 mL/min
Injection volume 5 μL
Capillary voltage 3.00 kV
Desolvation temperature 200°C
Mobile phase % A (10 mM
Ammonium acetate in
50/50 ACN/water)
% B (10 mM
Ammonium acetate in
95/5 ACN/water)
0.0 90 10
0.5 90 10
3.0 50 50
3.5 50 50
4.0 90 10
5.0 90 10

5. 유리아미노산 분석

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 유리아미노산 분석은, 위의 유기산 분석을 위한 동일한 시료전처리를 거친 후 UPLC(ACQUITY I, Waters)-MS /MS(Xevo TQ S-micro, Waters)를 이용하여 분석하였으며(3회 반복평가), 기기분석 및 이동상 조건은 Table 3과 같았다. 본 연구에서 분석된 9종의 유리아미노산(alanine, arginine, glutamic acid, glycine, leucine, lysine, proline, tyrosine, valine) 표준물질은 mobile phase A와 mobile phase B가 0.2 mL/min으로 흐르는 상태에서 tune되었으며, 5단계 serial dilution(0, 0.1, 1, 10, 100 ppm)에서 측정한 표준검량곡선으로부터 함량을 산출하였다.

Table 3. 
UPLC-MS/MS condition for free amino acid analysis
Condition
Model Waters ACQUITY I(UPLC) Xevo TQ
S-micro(MS)
Column Waters ACQUITY UPLC® BEH Amide 1.7 μm, 2.1×50 mm
Column temp. 50oC
Flow 0.6 mL/min
Injection volume 5 μL
Capillary voltage 3.00 kV
Desolvation temperature 200oC
Mobile phase % A (10 mM
Ammonium acetate
in 50/50 ACN/water)
% B (10 mM
Ammonium acetate
in 95/5 ACN/water)
0 95 5
0.25 95 5
7 10 90
8 10 90
8.5 95 5
9 95 5

6. 전자혀를 이용한 기본 맛 강도 평가

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 5가지 기본 맛에 대한 강도평가를 위해 전자혀(Astree2, Alpha MOS, Toulouse, France)를 이용하였으며, 백김치 시료액 25 mL를 여과(Whatman No. 6, Whatman International Ltd., Kent, UK)시킨 후 5배 희석한 시료액을 유기용기에 담아 자동시료측정기를 이용하여 분석하였다. 본 연구에서는 총 7가지 센서(SPS, GPS, SRS, STS, SWS, BRS, UMS)를 가진 모듈(Sensor array # 5, Alpha MOS)을 사용하였으며, 7가지 센서 중 SPS(803-0155)와 GPS(803-0140)는 스탠다드 보정용으로 사용되었고, SRS(신맛; 803-0135), STS(짠맛; 803-0165), SWS(단맛; 803-0160), BRS(쓴맛; 803-0165), UMS(감칠맛; 803-0150)의 5가지 센서에 의해 기본 맛에 대한 강도가 평가되었다. 전자혀 센서는 전체적인 맛 특성을 감지하여 각각의 센서 감응도를 0-12의 범위를 갖는 맛 스코어로 변환시키며, 센서마다 모든 데이터의 평균값(m)과 표준편차(s)를 산출하고 각 시료 별 반복데이터의 평균값(X)을 토대로 X’=|(X–m)|/s를 산출하여 맛의 상대적인 스코어로 나타내었다. 평가는 5회 반복 실시되었고, 맛 스코어에 대한 통계 처리에는 Alpha MOS(Hanover, MD, USA)에서 제공된 소프트웨어(Alpha soft 14.1 ver.)를 사용하였다.

7. 통계분석

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 이화학적인 품질특성(pH, 산도, 유기산, 유리아미노산)의 결과는(기본 맛 강도 평가 제외) IBM SPSS Statistics (ver. 21, IBM, Armonk, NY, USA)를 이용하여 각 측정군의 평균과 표준편차를 산출하여 제시하였고, 백김치에 아로니아를 첨가하지 않은 군과 첨가한 군 간의 차이 유무를 p<0.05 수준에서 t-검정하여 유의성을 판단하였다. 한편, 두 백김치의 발효기간 중 변화양상을 확인하기 위해서는 평가결과에 대하여 p<0.05 수준에서 분산분석을 실시하였고, Ducan법으로 사후검정하여 유의성을 판단하였다.


Ⅲ. 결과 및 고찰
1. 발효기간에 따른 백김치와 아로니아 첨가 백김치의 pH, 산도 및 염도

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 pH와 산도를 측정한 결과는 Table 4와 같았다. 제조 당일 측정한 pH는 백김치에서 6.13, 아로니아를 첨가한 백김치에서는 5.53을 나타내어 선행연구의 백김치에서의 담금 직후 pH와 유사한 양상(5.5-6.5)을 나타내었다(Kang KO 등 1997, Park YH 등 2003). 아로니아가 첨가된 백김치의 pH가 아로니아를 첨가하지 않은 백김치보다 다소 낮은 수치를 보인 것은 아로니아 내에 존재하는 사과산과 구연산 등의 유기산에 기인한 것으로 보이며(Yoon JM 등 1997), 그러나 이러한 pH의 차이는 p<0.05 수준에서 t-검정한 결과, 유의적인 차이는 아닌 것으로 평가되었다. 한편, 두 백김치의 발효기간에 따른 pH 변화는 Table 4에서 보는 것과 같이 전반적으로는 감소하는 경향을 나타내었는데, 이는 세 단계로 나누어 볼 수 있었다. 발효 2일까지는 pH 변화가 급격한 곡선을 보이다가 발효 10일까지 완만한 변화를 나타내었고 발효 10일과 30일 사이에서는 적은 폭으로 다시 증가하는 양상을 나타낸 것이다. 이는 발효초기 대부분의 pH가 급격히 감소하다가 완만하게 감소하는 전형적인 김치 발효양상과 유사한 결과였으며(Kang KO 등 1991, Noh JS 등 2007, Noh JS 등 2008), 이러한 패턴변화는 발효 및 숙성기간에 따라 김치 내에서 성장 번식하는 미생물의 균수의 변화와 종류(초기 발효 중에는 Pseudomonas속과 Enterobacter속이, 적숙기 상태에서는 Lactobacillus bravaucusLeuconostoc mesenteroids 등이, 과숙기에는 Lactobacillus plantarumLactobacillus brevis 등의 미생물이 관여)가 다르기 때문인 것으로 보고된 바 있다(So MH & Kim YB 1997).

Table 4. 
Changes of pH and total acidity in baikkimchi (B) and aronia-added baikkimchi (AB) according to their fermentation periods
0 day 2 day 5 day 10 day 30 day
pH B1) 6.13±0.03a3) 4.09±0.04b 3.87±0.01d 3.84±0.01d 3.94±0.01c
AB2) 5.53±0.01a 4.15±0.04b 3.96±0.01c 3.84±0.01d 3.71±0.02e
Total acidity
(%)
B 0.03±0.00e 0.11±0.00d 0.19±0.00c 0.24±0.01a 0.21±0.00b**4)
AB 0.04±0.00e 0.11±0.00dd 0.20±0.00c 0.23±0.01b 0.24±0.00a**
1) B: baikkimchi.
2) AB: aronia-added baikkimchi.
3) Values with different letters in the column (during fermentation) are significantly different by one-way ANOVA (p<0.05).
4) Values with ** in the row (between two kimchi) are significantly different by t-test (p<0.05).

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 저장기간에 따른 산도의 변화는 뚜렷이 증가하는 양상을 나타내었으며, 두 백김치 모두에서 발효기간에 따른 유의적인 변화 차이를 나타내었다(p<0.05). 초기 산도는 백김치에서 0.03%, 아로니아를 첨가한 백김치에서 0.04%이었고, 30일 저장한 후 산도는 각각 0.21%와 0.24%를 나타내었다. 발효기간에 따른 산도의 변화 양상은 두 백김치 모두에서 발효 10일까지 유사한 증가 폭을 나타내다 발효 10일 이후에서 완만하게 증가하는 경향을 보였으며, 이는 pH의 변화가 발효 5일에 완만한 감소양상을 나타낸 것에 비하여 다소 늦은 증가 패턴을 보인 것이었다. 이러한 김치발효 과정 중 pH는 감소하고 총 산도가 증가하는 것은 발효 및 숙성 중 미생물들의 대사작용에 의해 유기산이 생성 혹은 축적되기 때문으로 추측할 수 있다. 한편, 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치 간의 산도에는 발효 30일을 제외하고는 유의적인 차이가 없는 것으로 평가되었다. 한편, 유기산을 많이 함유하고 있는 아로니아를 백김치에 첨가하였으나 pH나 산도가 유의적으로 낮거나 높게 평가되지 않은 것은 아로니아를 첨가한 백김치의 상품김치로서의 가능성을 시사하는 것으로 사료되었다.

2. 발효기간에 따른 백김치와 아로니아 첨가 백김치의 유기산

김치는 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 상큼한 신맛이 생기고 이러한 신맛은 김치의 숙성과정 중 생성되는 유기산의 함량 변화에 가장 큰 영향을 받는다. 발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 유기산을 분석한 결과는 Table 5와 같으며, 본 연구에서는 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 젖산(lactic acid), 옥살산(oxalic acid) 및 주석산(succinic acid) 등 총 5가지 유기산이 분석되었다. 특히 젖산이 김치의 상큼한 신맛에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 보고되고 있는데(Kim DK 등 2000), 본 연구에서도 두 백김치 모두에서 젖산의 함량이 가장 높았으며(담금 직후 제외) 또한 발효기간에 따른 유기산 변화 중 가장 큰 함량의 변화를 보이는 것도 젖산이었다. 젖산 함량의 증가속도를 살펴보면, 발효 초기부터 급속하게 증가하다 발효 5일 이후 점진적인 증가패턴을 나타내었는데 이는 pH의 변화와 관련하여 볼 때 발효 5일까지 젖산의 높은 축적으로 pH가 감소하는 현상과 일치하는 양상을 보여주는 것이었다. 한편, 기존 선행연구에서와 유사하게 젖산, 주석산, 옥살산은 두 백김치 모두에서 발효 중 증가하는 패턴을 나타내었으나(Kim HO & Rhee HS 1975), 구연산과 사과산은 두 백김치 모두에서 발효됨에 따라 감소하는 패턴을 보였다. 또한, 담금 직후를 기준으로 본 연구에서 분석된 5가지 유기산 모두 백김치에서보다 아로니아를 첨가한 백김치에서 높은 함량으로 정량되었고, 특히 사과산과 주석산은 유의적인 수준으로(p<0.05) 아로니아가 첨가된 백김치에서 많은 양을 함유하고 있었다. 또한 구연산은 발효기간 중에도(발효 2일 제외) 아로니아를 첨가한 백김치에서 유의적으로 많은 양을 가지는 것으로 나타났는데, 이는 구연산이 아로니아의 주요 유기산으로 알려져 있는 것과 상관관계를 가지는 것으로 판단되었다(Park KB 등 2015).

Table 5. 
Changes of organic acids (mg/L) in baikkimchi (B) and aronia-added baikkimchi (AB) according to their fermentation periods
Organic acid 0 day 2 day 5 day 10 day 30 day
B1) Citric acid 7.25±0.26a3)**4) 0.67±0.25b 0.00±0.00c** 0.00±0.00c** 0.00±0.00c**
Lactic acid 0.53±0.48e 28.52±0.21d 57.59±1.61c 86.39±3.07a 72.51±1.23b
Malic acid 26.51±0.66a 15.88±0.86b 10.55±0.32c 6.57±0.65e 9.37±0.43d
Oxalic acid 1.88±0.27e 11.88±0.35d 22.76±0.23c 32.36±0.52a 28.00±0.47b
Succinic acid 0.28±0.12d** 1.41±0.11c 5.69±0.11a 4.33±0.04b 0.53±0.31d
AB2) Citric acid 8.80±0.54a** 5.10±0.74b 1.92±0.09c** 1.96±0.23c** 2.59±0.40c**
Lactic acid 0.33±0.14e 29.99±0.76d 61.44±1.23c 68.19±0.85b 80.05±2.32a
Malic acid 30.37±0.29a 17.80±1.55b 12.87±1.43c 7.34±0.43d 0.04±0.06e
Oxalic acid 2.16±0.01e 12.85±0.50d 24.76±0.57c 26.43±0.52b 31.83±0.37a
Succinic acid 0.82±0.03e** 2.60±0.06d 6.99±0.10a 3.85±0.10c 5.06±0.04b
1) B: baikkimchi.
2) AB: aronia-added baikkimchi.
3) Values with different letters in the column (during fermentation) are significantly different by one-way ANOVA (p<0.05).
4) Values with ** in the row (between two kimchi) are significantly different by t-test (p<0.05).

3. 발효기간에 따른 백김치와 아로니아 첨가 백김치의 유리아미노산

발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 유리아미노산을 분석한 결과는 Table 6과 같으며, 백김치의 정량적 주요 유리아미노산은 담금 직후를 기준으로 glycine(3.19±0.12 mg/L) > arginine(3.16±0.24 mg/L) > glutamic acid(2.03±0.30 mg/L) > lysine(1.73±0.03 mg/L) > valine(1.03±0.06 mg/L) > alanine(0.86±0.06 mg/L)의 순이었으며, 아로니아를 첨가한 백김치에서는 arginine(1.81± 0.15 mg/L) > proline(1.22±0.40 mg/L) > glycine(1.15±0.20 mg/L) > glutamic acid(1.03±0.35 mg/L) > valine(0.89±0.02 mg/L) > leucine(0.43±0.35 mg/L) > lysine(0.42±0.09 mg/L) > tyrosine(0.08±0.02 mg/L)의 순이었다. 이는 일반 배추김치에서 threonine, alanine, proline의 함량이 높게 분석되었다는 Hong EY & Kim GH(2005)의 선행연구와는 다소 상이한 결과였다. 한편, 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치에서 대부분의 유리아미노산의 함량 변화가 발효가 진행됨에 따라 변화 폭에는 차이가 있으나 전반적으로 증가하는 양상을 보이는 것과는 달리 arginine의 경우 감소하는 양상을 나타내었다. 이는 국물종류에 따른 물김치의 arginine 발효양상(Jang MS 등 2012) 및 Woo SM 등(2006)의 연구결과와도 유사한 것으로, 백김치의 발효 중 유산균의 성장 시 arginine이 영양원으로 주로 소비되었기 때문에 일어난 현상으로 판단되었다(Cho Y & Rhee HS 1979). 반면, 백김치의 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 유리아미노산 함량이 증가된 것은 유산균의 활성이 높아짐에 따라 김치 제조 시 첨가된 단백질원이 분해되어 유리아미노산으로 분해·생성된 것으로 설명될 수 있다(Sung JM & Choi HY 2009). 한편, 담금 직후를 기준으로 본 연구에서 분석된 9가지 유리아미노산 중 leucine, proline, tyrosine을 제외한 6가지 유리아미노산이 모두 아로니아를 첨가한 백김치에서보다 아로니아를 첨가하지 않은 백김치에서 높은 함량으로 정량되었고, 그 차이가 대부분 유의적인 수준이었다(p<0.05). 그러나 이 유의적인 차이는 발효가 진행됨에 따라 완만해져 아로니아를 첨가한 백김치가 발효 및 숙성됨에 따라 기존 백김치와 특이적 양상을 나타내지 않아 상품김치로서의 가능성을 시사하는 것으로 사료된다.

Table 6. 
Changes of free amino acids (mg/L) in baikkimchi (B) and aronia-added baikkimchi (AB) according to their fermentation periods
Amino acid 0 day 2 day 5 day 10 day 30 day
B1) Alanine 0.86±0.06c3)**4) 0.84±0.30c 0.98±0.57c 1.37±0.46b 2.42±0.70a
Arginine 3.16±0.24a** 1.46±0.27b 0.00±0.00c 0.00±0.00c 0.00±0.00c
Glutamic acid 2.03±0.30b 2.03±0.49b 4.70±0.83ab 4.59±0.31ab 5.89±0.09a
Glycine 3.19±0.12a** 3.59±0.31a 4.03±0.39a 3.09±0.20a 2.57±0.74a
Leucine 0.00±0.00b** 0.00±0.00b 0.35±0.16b 2.25±0.41a** 2.20±0.07a
Lysine 1.73±0.03ab 0.46±0.14c 2.20±0.41a 1.54±0.17bc 0.58±0.08c
Proline 0.00±0.00b** 1.95±0.60a 0.00±0.00b** 0.00±0.00b** 1.76±0.17a
Tyrosine 0.00±0.00c** 0.00±0.00c** 0.14±0.05bc 0.21±0.03b 0.51±0.04a**
Valine 1.03±0.06c 1.09±0.31bc 1.41±0.37bc 3.14±0.60a** 3.07±0.10ab
AB2) Alanine 0.00±0.00b** 0.00±0.00b 2.23±1.32a 0.11±0.19b 1.04±0.09b
Arginine 1.81±0.15a** 0.42±0.16b 0.00±0.00c 0.00±0.00c 0.00±0.00c
Glutamic acid 1.03±0.35c 0.90±0.40c 2.27±0.45b 1.96±0.21b 3.90±0.17a
Glycine 1.15±0.20a** 0.81±0.24a 0.75±0.47a 0.59±0.33a 1.12±0.26a
Leucine 0.43±0.35bc** 0.00±0.00c 0.74±0.50b 0.34±0.06bc** 1.42±0.04a
Lysine 0.42±0.09b 0.08±0.06c 0.71±0.24a 0.00±0.00c 0.43±0.08b
Proline 1.22±0.40a** 1.75±0.56a 0.91±1.03ab** 0.08±0.07b** 1.85±0.25a
Tyrosine 0.08±0.02a** 0.07±0.03a** 0.20±0.15a 0.06±0.01a 0.18±0.15a**
Valine 0.89±0.02bc 0.66±0.17c 1.34±0.72ab 0.50±0.11c** 1.69±0.04a
1) B: baikkimchi.
2) AB: aronia-added baikkimchi.
3) Values with different letters in the column (during fermentation) are significantly different by one-way ANOVA (p<0.05).
4) Values with ** in the row (between two kimchi) are significantly different by t-test (p<0.05).

4. 발효기간에 따른 백김치와 아로니아 첨가 백김치의 기본 맛 강도

발효 및 숙성이 진행됨에 따라 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 5가지 기본 맛에 대한 강도를 전자혀를 이용하여 분석하였고, 이 전자혀 센서 결과를 맛 스코어로 변환시킨 결과는 Fig. 1과 같다. 전자혀를 통하여 얻은 맛 스코어는 5회 반복 평가된 센서 결과를 통하여 계산한 값으로, 발효 및 숙성이 진행됨에 따른 맛 특성의 유의적인 변화 혹은 아로니아를 첨가하지 않은 백김치와 첨가한 백김치 간의 유의적인 차이를 통계적으로 판단할 수는 없었다. 그러나 발효 및 숙성이 진행됨에 따른 백김치에서의 맛 패턴은 단맛과 감칠맛은 발효 초기에 그 강도가 증가하다 발효 후기에 감소하는, 짠맛은 발효 및 숙성됨에 따라 감소하는 양상을, 쓴맛은 그 특성이 발효 5일까지는 감소하다 이후 증가하는, 신맛의 경우는 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 점점 강도가 강해지는 경향을 각각 나타내었다. 아로니아를 첨가한 백김치에서의 맛 패턴도 전반적으로는 백김치에서와 유사하였으나, 쓴맛의 경우 발효 30일에 급격히 감소하는 특징을 보였으며 감칠맛은 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 꾸준히 증가하는 양상을 보였다. 한편, 담금 직후를 기준으로 단맛, 신맛, 감칠맛 특성들은 아로니아를 첨가한 백김치에서 다소 강하였고, 반면 쓴맛 특성은 아로니아를 첨가하지 않은 백김치에서 강하게 평가되었으며, 짠맛은 두 백김치 모두에서 유사한 강도를 나타내었다. 발효 초기 단계인 2일에도 이러한 맛 특성 경향은 쓴맛 특성을 제외하고는 전반적으로 담금 직후와 유사한 경향을 나타내었는데, 발효 5일에는 이와는 반대의 양상을 보여 아로니아를 첨가하지 않은 백김치에서 단맛, 신맛, 감칠맛의 특성이 강하게 평가되었다. 그러나 맛 특성의 변화 양상은 발효 10일에도 다시 달라져 아로니아를 첨가한 김치에서 단맛, 짠맛, 쓴맛이 다시 강해지는 패턴을 보였다. 이후 발효 30일에는 특징적으로 아로니아를 첨가한 백김치에서 쓴맛이 줄어들었고 감칠맛은 증가하였다. 따라서 발효 및 숙성이 진행됨에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 맛 특성을 비교한 결과, 아로니아를 첨가한 백김치가 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 김치에서 부정적인 맛 특성인 쓴맛은 급격히 감소되고 긍정적인 맛 특성인 감칠맛은 증가되는 경향을 나타내었다.


Fig. 1. 
Comparison of intensities of basic tastes in baikkimchi (B) and aronia-added baikkimchi (AB) according to fermentation periods (SRS: s our; S TS: s alt; SWS: sweet; B RS: b itter; a nd UMS: umami).

한편, 식품에서 감칠맛에 관여하는 아미노산으로는 glutamic acid, 단맛에 기여하는 아미노산으로 alanine와 glycine, 쓴맛에는 arginine, leucine, valine 등이 관여되는 것으로 보고되고 있는데(Solms J 1969, Mau JL 등 1997), 특히 본 연구의 백김치에서는 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 감칠맛 특성의 변화와 glutamic acid의 변화양상이 유사하였고, 단맛 특성의 변화는 alanine과 glycine의 변화 패턴과 매우 유사하였으며, 쓴맛 특성의 변화는 arginine의 변화와 유사한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 발효 및 숙성에 따른 백김치의 신맛 특성 변화에는 유기산의 함량 변화가 매우 중요한데, 본 연구에서는 두 백김치 모두에서 전반적으로 젖산, 옥살산, 주석산이 증가패턴을 가져 깊은 상관관계를 가지는 것으로 판단되었다.


Ⅳ. 요약 및 결론

본 연구는 최근 기능성소재로 주목받고 있는 아로니아를 백김치에 적용하여 고부가가치 상품김치의 개발 가능성 및 발효기간에 따른 이화학적인 품질특성을 평가하기 위한 것으로, 발효 및 저장기간(0일, 2일, 5일, 10일, 30일)에 따라 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치의 pH, 산도, 유기산, 유리아미노산 및 기본 맛 특성을 비교분석한 것이었다. 1) 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 두 백김치의 pH는 감소하고 산도는 증가하는 등 유사한 양상을 보였으며, 발효 초·중반 단계에서 두 백김치 간의 pH와 산도에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았으나 발효 후반에 다소 유의적인 차이를 나타내었다. 2) 발효기간에 따른 두 백김치의 유기산을 비교분석한 결과 유사한 패턴을 나타내었는데, 특히 발효가 진행됨에 따라 구연산과 사과산은 감소하는 경향을, 젖산, 옥살산, 주석산은 발효기간에 따라 그 양상 및 변화 폭에는 차이가 있으나 증가하는 양상을 보였다(반면, 백김치는 발효 30일에 잠시 감소 패턴을 보임). 한편, 백김치와 아로니아를 첨가한 백김치 간의 유기산 함량에 대해서는 유의적인 차이는 확인되지 않았다. 3) 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 두 백김치 모두에서 alanine, glutamic acid, leucine, tyrosine, valine의 함량은 증가하는 반면 arginine의 함량은 특히 발효 초반에 감소하는 경향을 보였다. 한편, 담금 직후를 기준으로 두 백김치 간의 유리아미노산들의 함량에서는 뚜렷한 차이를 나타내었으나, 발효됨에 따라 그 함량 간의 차이는 점차 줄어드는 패턴을 보였다. 4) 발효기간에 따른 백김치와 아로니아를 첨가한 두 백김치의 다섯 가지 기본 맛 특성에 대해서는 두 백김치 모두에서 일정한 감소 및 증가양상을 나타내지 않았다. 그러나, 아로니아를 첨가한 백김치에서 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 쓴맛은 현저히 감소되고 감칠맛은 증가되는 패턴을 나타내어, 아로니아의 김치 적용이 특히 김치의 발효 및 숙성 후반에 긍정적으로 기여할 수 있을 것으로 사료되었다.


Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.


Acknowledgments

This paper was supported by Wonkwang University in 2017.


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