김 치 야채류 (식이섬유) 향신료 (마늘, 고추, 양파, 생강… ) 젓갈 (단백질 공급원/ 풍미) 고춧가루 (매운맛, 색깔) 젖산균 (probiotics) 기능성 대사산물? 종합영양식품/ 생명의 식품

김치 (kimchi) Acid-fermented vegetables 漬物 야채와 소금으로 젖산 발효시킨 침채류 영양식품, 건강식품, 생명의 발효식품 Taste, color, flavor, texture 조화 소금/절임의 과학

절임식품 (김치류) 배추, 무, 오이, 열무, 파 등과 같은 채소류 등을 식염에 절인 후 여러 가지 부 원료를 첨가하여 발효, 숙성시킨 것이나 이를 가공한 것을 말한다. (식품공전 2006) 성분규격 타르색소: 불검출 보존료: 불검출 기생충 알: 불검출

Acid-fermented vegetables 서양: sauerkraut, pickle 동양: 절임류 쓰께모노 (절임류)-Japanese pickle 쭈레 – China pickle 서양, 동양 (한국/일본) 절임류 차이?

발효식품 김치 원료의 다양성 김치의 품질 원료, 원료 조성, 염분함량, 온도, 미생물 주 원료 (배추, 무) 부 원료 (채소류, 향신료, 과일, 젓갈류) 소금 미생물 (젖산균) 김치의 품질 원료, 원료 조성, 염분함량, 온도, 미생물

식품적 가치 부패성 미생물의 생육억제 항균작용, 항암작용, 약리작용 (향신료) 야채의 저장성 부여 원료의 향미 및 영양가 향상 소화작용, 정장작용, 식욕증진 효과 면역증진 효과

김치의 분류 원료/ 지역/ 담금 방법 주 재료 부 재료 소금, 고추, 파, 마늘, 생강, 젓갈류 배추, 무, 기타 채소, 해조류, 동물성 재료 부 재료 소금, 고추, 파, 마늘, 생강, 젓갈류 -> 영양강화/ 맛/ 숙성

제조 공정 원료 -> 담금(절임) -> 발효(숙성) ->김치 소금절임 (배추의 염 농도: 3%) 세포기능의 정지 (조직의 불활성화) 조직의 유연성 증진 수분함량 조절/ 맛 부여 삼투작용으로 야채의 조직으로부터 각종 영양분 유출 발효: 원료, 온도, 염분함량

원료 배합: 맛, 영양가, 숙성 담금: 염수법 (15% 소금용액/ 6시간) 발효숙성 (혐기적 조건) 발효 숙성: 온도/ 소금농도/부 재료/ 배합비율 온도: 숙성 기간 (소금농도) 30℃: 1~2 일(3.5%) 2일 (5% 소금농도) 20℃: 2~3 일 3~5 일 14℃: 5~12 일 10~18 일 5℃: 55~180 일 90~180 일

온도/소금농도 숙성일 수

발효미생물 주재료, 부재료에 부착된 야생균 -> 미생물상 형성 (식염농도/숙성온도) 혐기적 균 3% 식염 유기산 내산성균 내염성 균 유기산 pH 저하 숙성: Leuconostoc mesenteroides (이상발효 균) Lactobacillus plantarum (정상발효 균) Lactobacillus brevis Pediococcus cerevisiae Saccharomyces 외 효모류 Lb. plantarum : 8% 식염/MRS 배지 - 생육 및 산 생성

Novel Leuconostoc citreum Kimchi fermentation (5일) 120 lactic acid bacteria 분석 발효 초기/중기: Leuconostoc citreum (68%): 초기/중기 발효 후기: Lactobacillus sake Lactobacillus curvatus Lactobacillus brevis Leuc. citreum: Kimchi starter culture Antonie Van Leeuwenhoek, 2003

Dextran Microbial polysaccharide Dextran Sucrose Dextran sucrase Dextran Sucrose Leuconostoc mesenteroides Leuconostoc citreum

Probiotics 사람이나 동물의 장내 균 총을 개선하여 유익한 영향을 주는 단일 또는 복합 균주 형태의 생균 항생제 대체물 (probiotics therapy) 면역증진, 콜레스테롤저하, 항암효과 젖산균, 비피더스균

김치의 보존 열처리/ 냉장/ 방사선 조사/ 천연방부제 연부현상 억제 (polygalacturonase 효소) 향신료/ 유기산 (보존제) 식물추출물: 계피유, 산초 추출물, 대나무 잎 추출물, chitosan, Bacteriocin: Natural antimicrobial proteins/ peptides Nisin/ subtilin 식품 변패 세균 (Listeria monocytogenes/ Clostridium botulium) 억제 Gram 양성 균 억제효과

Bacteriocin Nisin – Lactococcus (최초 발견) Mesenterocin 5 – Leuc. mesenteroides Pediocin A – Pedi. Pentosaceus Lactacin B – Lactobacillus acidophilus Caseicin 80 – L. casei

Berberine Plant alkaloid 민간 의학품 소재 (중국) 황백나무 (황련) 속 껍질: 황색 염료 천연 염료 -> cellulose 섬유염색 천연항균제 (포도상 구균) 효능: 혈압 강하작용/ 이뇨/ 건위작용 한방/민간: 건위, 피부염증, 간염, 황달치료 황백나무

전통김치의 과학화 유용 미생물 탐색 (김치 스타터 개발) 김치의 발효 기작 규명 김치 재료에 따른 발효 특성 연구 김치의 보존/ 품질 향상 기술 김치 생산공정의 자동화 김치의 기능성물질 탐색 김치의 국제 식품화

침채류 채소, 과실, 버섯, 해조 등을 주원료로 하여 소금, 간장, 된장, 주박, 코지(Koji), 식초, 쌀겨, 고추, 덧, 기타의 재료에 절인 것 (일본 식품규격)

쓰께모노 (절임류) 분류: 원료, 절임방법, 미생물의 작용 원료 엽채류 과채류 근채류 화채류 절임방법: 소금, 간장, 식초, 쌀겨, 주박, 된장, 코지, 고초냉이 절임 관련 미생물: 내염성, 혐기성균

분 류 미생물 관여 (X) 미생물 작용 (0) 소금 절임 간장 절임 식초 절임 주박 절임 된장 절임 코지 절임 간장 덧 절임 쌀겨 절임 (단무지, 다꾸앙 절임)

소금절임 소금농도: 10~14% (3~6개월 저장) 소금량 (kg) = A x C/(100-B-C) x D/100 15~20% (6개월 이상) 소금량 (kg) = A x C/(100-B-C) x D/100 X: 소금 량 (kg) A: 채소의 수분 (%) B: 소금의 수분 (%) C: 원하는 염 농도 (%) D: 채소의 무게 (kg) Q: 가지 100 kg (수분 93%)을 소금(2% 수분함량)을 사용하여 15% 식염농도로 만들려면 필요한 소금의 양은? X= (93 x 15)/ (100-2-15) x 100/100 = 16.8 kg

혼스께 단무지 제조공정

관련 미생물 혐기적 상태/ 고 염농도 내염성, 혐기성균 <세균류> 저 염농도 고 염농도 Leuc. mesenteroides L. plantarum L. brevis 고 염농도 Pediococcus halophilus

효 모/ 곰팡이 알코올/에스테르/알데히드 생성 Hansenula: alcohol, ester생성 가스발생/표면피막형성/향미손상 내염성 효모: 20% 식염농도 생육가능 Debaryomyces Sacch. rouxii 곰팡이 채소류의 연화작용

색 소 천연색소 합성색소 염 석 적색자소(차즈기) 황화색소 (잇꽃) Paprika (고추) 홍국색소 (곰팡이) 식용인공색소 색 소 천연색소 적색자소(차즈기) 황화색소 (잇꽃) Paprika (고추) 홍국색소 (곰팡이) 합성색소 식용인공색소 물리화학적 변화: 변색/퇴색/열/산/산화/환원 염 석 차즈기 잇꽃

소금농도

염 농도 Baume scale -> hydrometer scales Digtal salt-meter (휴대용 염분계) 0 oBe : pure water 15 oBe: 15% NaCl (%) Digtal salt-meter (휴대용 염분계) (0~10%, w/w)

절임제품 Sauerkraut (서양의 산발효 야채) 양배추/ 2~3% 소금절임 젖산균 Natural fermentation Leuc. mesenteroides (풍미, 맛 부여) L. brevis L. plantarum Natural fermentation Controlled fermentation 발효온도, 염 농도 조절