국내에서 대량생산될 수 있는 자생가능한 자원인 배추의 비전통적 이용을 위해 배추즙액에 효모 Candida utilis를 배양하여 단세포단백을 생산하는 연구를 하였다. 배추의 당함량은 $2.1{\sim}4.0%$의 범위에 있었고 배추원액을 그대로 사용하여 C. utilis를 배양했을 때보다는 배추즙액을 적절히 희석하여 배양하였을 때 증식속도가 빨라졌고 소비된 당에 대한 건조균체생산율도 17%에서 약 50% 정도로 향상되었다. 배추즙액에 C. utilis를 배양하여 단세포단백을 생산하고자 할 때는 당의 함량이 1.0% 정도로 희석하는 것이 적절하였고 당함량을 1.0%되게 조정한 배추희석액에 영양원을 첨가하여 그 영향을 평가해 보았을 때 glucose, $KH_2PO_4$나 $(NH_4)_2SO_4$는 첨가효과가 없거나 오히려 균체생산량을 감소시킨데 비하여 yeast extract나 peptone은 건조균체 생산 및 균체의 단백질 함량을 $10{\sim}20%$씩 증가시키는 효과가 있었으나 yeast extract나 peptone의 첨가량에 비해 건조균체생산량의 증가가 적어서 배추즙희석액 자체로만도 효모배양을 위한 좋은 기질임이 확인되었다.
본 연구는 고랭지배추의 생산·유통체계에 대한 문제점을 분석하고 개선과제를 제시하는 데에 목적이 있다. 이를위해 고랭지배추를 생산하는 생산자, 산지유통인, 도매시장 종사자, 대형마트 구매담당자에 대한 심층적인 인터뷰를 통해 유용한 정보들을 수집하여 분석하였고 또한 고랭지배추 주산지의 생산과 도매시장의 유통체계 현황에 대한 자료들을 분석하여 고랭지배추의 생산·유통체계에 대한 매우 유용한 시사점을 얻을 수 있었다. 결론적으로 고랭지배추의 생산·유통체계에 대한 현황분석을 통해 개선방안들이 제시되었는 데 첫째는 고랭지배추 비가림재배 방법의 도입을 통해 생산의 안정성을 도모하고, 둘째는 고랭지배추 유통정보에 대한 투명성을 제고시키며, 셋째는 고랭지배추의 주산지로부터 소비자에 이르기까지의 물류체계 개선을 위해 단계적으로 콜드체인시스템을 구축하는 방안을 제시하였다.
한국산 배추와 일본산 배추를 이용하여 한국식 및 일본식 김치를 제조하여 $5^{\circ}C$에서 4주간 발효시켰다. 발효 2주차부터 한국산 배추로 만든 한국식 김치는 일본산 배추로 만든 김치보다 pH가 유의적으로 낮게 나타났으며(p<0.05), 산도는 한국산 배추로 만든 김치가 일본산으로 만든 것보다 발효 시간이 지날수록 더 높게 나타났다. 발효 3주차부터 한국산 배추로 만든 김치는 일본산 배추로 만든 김치에 비해 총균은 낮고 유산균은 높게 나타났으며, 이들 중 한국산 배추로 만든 한국식 김치의 총균수가 가장 낮았고 유산균수는 가장 높았다. 조직감은 김치 제조 직후부터 4주차까지 한국산 배추의 조직감이 일본산 배추보다 더 높은 것으로 나타났다. 관능평가에서 종합적인 평가가 가장 높게 나타난 것은 한국산 배추로 만든 한국식 김치였으며, 일본산 배추로 만든 일본식 김치가 가장 낮게 나타났다. DPPH assay에서는 한국산 배추로 만든 김치의 저해율이 94%로 가장 높게 나타났으며, 이어서 한국산 배추로 만든 일본식 김치(92%), 일본산 배추로 만든 한국식 김치(91%), 일본산 배추로 만든 일본식 김치(88%)로 나타났다. AGS 인체 위암세포를 이용한 in vitro 항암실험에서는 한국산 배추로 만든 한국식 김치의 저해율이 64%로 가장 높게 나타났으며, 한국산 배추로 만든 일본식 김치는 57%, 일본산 배추로 만든 한국식 김치38%, 일본산 배추로 만든 일본식 김치 26%로 나타나 DPPH assay와 같은 경향을 보여 일본산 배추보다 한국산 배추로 만든 김치의 항산화 및 항암 기능성이 더 높았다(p<0.05). 따라서 한국산 배추가 일본산 배추보다 김치의 주재료로서 더 적합하며, 이러한 한국산 배추를 이용하여 한국 전통 제조 방법으로 만든 김치가 일본인의 입맛에 맞게 변형된 방법으로 만든 김치보다 맛과 기능적인 면에서 더 우수한 것으로 나타났다.
절임배추를 각각 다른 5종류의 필름에 sealing 한 다음 4주간 4${^{\circ}C}$로 저장하면서 품질 특성을 평가하였다. 기체투과도 조절 필름인 MF필름(US patent No. 5972815)으로 포장한 절임배추의 경우에는 미생물의 성장수가 가장 적었고 HDPE필름으로 포장한 절임배추의 경우가 미생물수가 가장 많았다. MF필름으로 포장한 절임배추의 경우 다른 필름으로 포장한 절임배추보다 pH가 천천히 감소하였고 산도의 경우에는 모든 필름에서 포장한 절임배추에서 4주 동안 점점 증가하지만 MF필름으로 포장한 절임배추의 산도가 가장 낮았다. MF필름으로 포장한 절임배추의 경우 탄력성의 감소율이 가장 낮았고 HDPE필름으로 포장한 절임배추의 경우에 탄력성의 감소율이 가장 높았다. MF필름에 절임배추를 포장한 경우 포장 필름의 투과성과 절임배추의 호흡에 의해 4${^{\circ}C}$에서 1주 후 필름 안에 $O_2$ 조성이 0.66%로 나타났는데, 이러한 필름 안의 $O_2$ 조성 결과와 미생물수, pH, 산도의 결과를 비교해보면 포장필름 안에 $O_2$ 조성이 1%에 가까울 때 절임배추의 품질특성이 가장 우수하게 유지되었다. 본 연구 결과로 절임배추의 저장성 증진과 품질특성의 유지를 위한 필름으로 MF필름이 가장 적합하였다. 그리고 LDPE필름 역시 MF필름보다는 저장성 증진과 품질특성 유지 면에서 성능은 떨어졌지만 가격 면이나 대중적인 면에서 고려해 보았을 때 LDPE필름의 사용도 가능하다고 하겠다.
절임 배추와 숙성된 김치의 동결저장 가능성을 조사하였다. 생배추의 조직은 급속침지동결이나 예비건조하면 완만공기동결이나 건조하지 않은 것에 비해 우수하였다. 절임 배추는 생배추에 비해 동결손상이 적었고 급속동결이나 예비건조에 의해 조직이 개선되지 않아 조직특성은 숙성된 김치와 비슷하였다. 김치는 동결시 동결하지 않은 것에 비해 약간 질겼으나 전체적인 품질에서는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 동결저장시 절임배추는 3개월후 약간의 핑크색을 띄었으나 김치는 6개월 저장동안 이런 현상이 나타나지 않았고 품질도 거의 변화가 없었다.
배추의 조직감 특성을 기계적으로 측정하는 방법을 수립하기 위하여 여러 가지 형 태의 탐침에 의한 침투 및 절단시험에서 나타난는 힘-거리 곡선을 비교분석하였으며 그 결 과를 배추잎의 미세구조와 관능적특성과 연관하여 해석하였다. 배추잎의 침투심험에서 탐침 의 선단각, 선단면적 및 둘레에 따라 힘-거리 곡선의 형태는 크게 달라지며 선단면적과 둘 레가 커질수록 파열력이 크게 증대되었다. 절단시험에서는 표피와 내부유관속 조직을 절단 하는 세 개의 특징적인 피크를-나타내었다. 배추잎의 염장에 의하여 침투시험의 최대 변형 력은 크게 감소된 반면 파열력은 크게 증대되어 최대 변형력에 대한 파열력의 비(a/c) 는 증가되었으며 이것은 탐침의 선단면적과 둘레가 큰경우에 더욱 두드러지게 나타났다. 염장 에 의하여 탄성한계까지의 변형거리가 커졌으며 최초 변형에서의 탄성치(a/l)는 감소하는 경 향을 나타내었다. 절단시험에서는 염장에의하여 외피의 절단력이 상대적으로 증가하였다. 배 추 및 절인배추의 아삭아삭한 정도는 침투시험의 최대변형력과 a/l의 변화와 밀접한 관계가 있으며 질긴 정도는 침투시험의 파열력과 a/c 절단시험의 절단력과 관계가 있으며 아작아작 한 정도는 침투시험의 a/c와 관계가 있는 것으로 판단되었다.
배추를 절이는 과정에서 배추 lipoxygenase의 활성변화는 linoleic acid를 기질로 하여 용존산소 소비량의 변화로 효소활성을 측정하였다. 소금물에 배추를 침지한 경우 소금의 농도가 증가할수록, 절임시간이 길어질수록 효소의 실활 정도가 큰 것으로 나타났다. 13%의 소금물에서 5시간 절인 후 약 60%의 효소활성이 감소하였다. 한편 calcium chloride의 영향을 살펴보기 위하여 절임시 0.7% calcium chloride를 첨가한 결과 calcium chloride를 첨가한 것이 calcium chloride를 첨가하지 않은 것 보다 효소의 실활정도가 $10{\sim}15%$ 적은 것으로 나타났다. 효소 저해제로 마늘 추출물을 사용한 결과 생배추에 첨가한 경우는 약 40%, 13%의 소금물에 절인 후의 배추의 경우는 약 20%의 잔존활성을 보여 주었다.
본 연구는 계절별 배추 원료의 최적 절임 조건 및 저장성 연구를 위한 기초 자료 제공을 위하여 계절별 절임배추의 물리화학적 및 미생물학적 특성 조사와 이들 특성의 상관성을 조사하였다. 계절별(봄배추, 여름배추, 가을배추 및 겨울배추) 절임배추의 pH와 적정산도의 경우 가을배추 시료가 $6.02{\pm}0.04$와 $0.15{\pm}0.01%$로 다른 계절의 절임배추 시료보다 pH는 약간 높고 적정산도는 약간 낮았다. 가용성 고형분 함량은 월동배추가 $7.76{\pm}0.39%$로 가장 높았고, 염도 함량은 계절별로 유의적인 차이가 없었다. 총균수의 경우 여름배추가 다른 계절의 배추보다 유의적으로 많은 균수가 있었고 색도는 유의적인 차이가 없었다. 조직감의 경우 경도(firmness)는 봄배추가 가장 높은 $4.92{\pm}0.06kg_f$였고, 단단한 정도(hardness)는 여름 배추가 $11.71{\pm}0.53kg_f$로 가장 높게 측정되었다. 한편 계절별 절임배추의 품질 특성간 상관관계를 분석한 결과 계절별 절임배추와 가용성 고형분 함량, 경도와 1% 유의수준 유의적인 상관성이 있었다. 또 주성분 분석 결과 첫 번째 주성분(F1)과 두 번째 주성분(F2)는(은) 전체 데이터의 각각 35.59%와 27.28%의 설명력을 보여 주었고, 총설명력은 62.87%였다. 주성분 F1은 계절, 밝기, 가용성 고형분 함량, 배추 두께, 총균수와 젖산균 수였고, 주성분 F2는 절임배추의 피크 개수였다. 계절별 절임배추의 품질 특성을 바탕으로 계층적 군집분석 결과 봄배추, 여름배추 그리고 가을과 월동 배추로 3그룹으로 나뉘었다. 이상의 결과에서 계절별 절임배추의 경우 물리화학적 및 미생물학적 품질 특성에 차이가 있음을 확인하였고, 품질 균일화와 고품질의 절임배추를 연중 생산하기 위해서는 각 계절별 배추의 품질 특성과 절임 적성에 관한 많은 연구가 필요하다고 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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