식품, 식품영양학, 식품 공무원, 농학과 농축산식품이용학 14. 김치

 

제14장 김치

 

▣ 학습목표

1. 김치 원료들의 김치에서의 역할

2. 김치제조 과정중의 변화

3. 김치의 위생적 품질이 좋을 수 있는 이유

4. 김치의 가치

 

▣ 강의 흐름

김치의 원료

↓

김치의 제조 방법

↓

김치제조과정중의 변화

↓

김치의 위생적 품질 특성

↓

김치의 가치

 

▣ 주요용어

알린(alliin) : 마늘, 양파, 파, 부추에 존재하는 기능성물질이며, cysteine 유도체이다. 이용 과정 중에 변화하여 매운맛, 항산화기능의 원인이 된다.

진제롤(gingerol) : vanillin 유도체로서 생강에 존재하며, 항 산화기능, 발한, 건위, 구토, 기침 등에 효과가 있다.

pectin : methylgalacturonic acid가 α-1,4 결합으로 형성된 polymethylgalacturonic acid 물질이다.

polygalacturonase : polymethylgalacturonic acid의 methylgalacturonic acid사이의 α -1,4 결합을 분해하여 채소를 연화하는 효소이다.

pectinesterase : polymethylgalacturonic acid와 methylgalacturonic acid의 methyl기를 분리하는 효소로서 채소를 연화하는 효소이다.

pectic acid : pectin의 methyl기가 모두 분해, 분리된 것이다.

혐기내염성 미생물(anaerobic haloduric microorganism) : 소금이 존재하는 혐기상태에서 번식하는 미생물 군

정장기능 : 대장을 건강하게 하는 기능으로서 배변이 잘 되게 하는 식이섬유, 대장미생물군 의 정상생태 유지에 기여하는 젖산균이 정장기능이 있다.

 

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1. 김치의 재료

배추, 무

성분 : 배추 - 섬유소, 당, 비타민(A, C), 무기물(K)

무 - 당, 비타민(A), 무기물(K), 효소( amylase, amidase, glucosidase)

젖산균 급원 및 번식환경 조성

소금

 맛, 오염미생물 번식 방지, 양념성분 침투 증진

 김치조직 개선(CaSO4)

부재료

맛, 오염 미생물 번식 방지, 젖산발효촉진(당류), 단백질 보강(젖갈류)

기능성 물질(alliin, gingerol)

 

설명

1. 배추, 무우

① 김치의 주 재료로서 젖산발효의 장소(고유성분, 높은 수분함량)를 제공한다.

② 배추와 무의 표면에 존재하는 젖산균이 발효의 주체이다.

2. 소금

① 무, 배추 의 외부의 용질 농도를 상승시키어 용질 농도가 낮은 무, 배추 조직의 수분과 용질이 교환되는 과정에서 첨가한 양념 성분이 내부로 침투한다.

② 김치가 익는 과정에서 생성된 pectic acid의 carboxy산에 천일염에 오염되어 있는 성분인 CaSO4의 Ca2+이 결합하여 polygalacturonase가 분해하지 못하게 함으로서 김치의 연화를 방지한다.

3. 부재료

① 부재료들의 향미 성분이 김치의 향미에 크게 영향을 미친다.

② 고추의 capsicin이 오염미생물의 번식을 일부 저해 한다.

③ 설탕, 녹말을 첨가하는 경우 젖산균의 발효를 돕는다.

④ 젖갈류에 포함되어 있는 어류는 단백질을 보강한다.

③ 마늘, 양파, 파, 부추의 alliin, 생강의 gingerol이 항산화기능을 가지는 기능성 물질이다.

 

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2. 김치의 제조

 

설명

1. 원료의 선별

① 불가식 부위와, 배추에 묻어 있는 흙, 먼지 등 이물질을 제거한다.

② 제거한 부위에 존재하는 미생물이 오염되지 않도록 함으로서 위생적 품질이 우수한 김치를 생산할 수 있도록 해야 한다.

2. 절단

선별한 배추를 가공목적에 따라 절단한다.

3. 절임

① 소금의 사용량은 원료의 10-15%이다. 습식절임 시 소금물의 농도는 15%이며, 소금물을 2회 이상 반복하여 사용하지 않는다.

② 절임시간은 하절기에는 6-8시간, 동절기에는 8-10시간이 적당하다. 소금농도가 너무 높거나, 절임시간이 너무 길면 배추조직에 손상이 있을 수 있기 때문에 주의해야 한다.

4. 탈염, 세척, 탈수

① 절인 배추는 세척과 동시에 탈염, 탈수한다. 이 과정 후의 배추 소금농도는 2-5% 가 적당하다.

② 세 단계에 거쳐 맑은 물에 침지 세척한다. 세척수는 깨끗한 물이어야 하며 위생적으로 관리해야 한다.

5. 양념 제조 및 속 넣기

사용할 부재료들을 선별, 세척한 후 절단 혹 분쇄하여 준비하고, 김치 특성, 기호, 지역의 온도, 익히는데 필요한 기간 등에 따라 첨가량을 조절한다.

6. 발효, 포장

① 속과 혼합된 김치는 발효과정을 거친 후에 완성된다. 판매용 김치는 유통기간이 짧은 경우에는 발효 후에 포장하고, 유통기간이 긴 경우에는 포장하여 유통기간 중에 발효 되도록 한다.

② 김치 발효를 주도하는 미생물은 젖산균이고, 젖산균은 조건적혐기성 세균으로서 혐기대사를 하기 때문에 김치 내부로 가급적 공기가 적게 들어가도록 용기를 잘 채우고 윗 부분을 잘 덮고 뚜껑을 잘 닫아야 한다.

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3. 김치 제조과정 중의 변화

절임 과정

조직의 유연화 : 세포 탈수, 원형질 분리

신선도 유지 : 세포대사 정지

 

숙성 과정

양념성분 침투 :

배추, 무 로 침투 - 김치 맛

미생물 세포로 침투 - 오염 미생물 번식 방지

조직의 연화 :

 

연화 방지 - 칼슘염 첨가

 

미생물에 의한 변화

미생물 분포 변화 : 초기 - Lactobacillus mesenteroides

중기 - Lactobacillus plantarum

후기 - Lactobacillus brevis, Pediococcus

말기 - 효모, 곰팡이

성분 변화 : 유기산(젖산), 비타민 B, C

 

설명

1. 절임과정

① 절임과정에서 배추세포의 탈수, 원형질 분리 현상에 의해 배추와 무의 조직이 부드러워진다.

② 절임과정에서 배추세포의 탈수, 원형질 분리, 세포내 소금함량의 증가 등에 의해 세포의 대사가 정지되어 신선도가 유지된다.

2. 숙성과정

1) 조직의 연화

① 배추, 무 세포에 존재하는 polygalacturonase가 세포밖으로 유출되어 pectin을 분해 함으로서 연화 한다.

③ 칼슘염을 첨가하면 pectin에서 methyl기가 제거되어 생성된 pectic acid의 carboxy산에 Ca2+이 결합하여 polygalacturonase가 분해하지 못하게 함으로서 김치의 연화를 방지한다.

천일염에 오염되어 있는 성분인 CaSO4이 연화를 방지하기 때문에 김치제조용 소금은 정제염 보다 천일염이 더 좋다.

2) 양념성분 침투

① 양념성분 농도가 매우 높기 때문에 채소조직의 삼투압보다 높아 수분이 채소조직에서 양념 액으로 나오고 양념 액은 채소조직으로 들어가 김치가 맛을 가지게 된다. 그러나 양염 액의 농도가 너무 높으면 채소조직의 수분은 거의 빠져 나오고 양념 액은 소량만 채소조직으로 들어가 맛이 충분하게 들지 않는다.

② 양념 액의 침투 현상은 김치 원료에 오염되어 있는 미생물 세포에서도 동일하게 일어나기 때문에 미생물을 사멸하고 번식을 억제하는 효과가 있다. 김치의 양념액 침투 현상에 의한 오염 미생물 번식억제효과는 소금이 가장 많이 기여한다. 발효의 주체인 젖산균은 다른 오염 새균 보다 내염성이 높은 편이기 때문에 번식한다.

3. 미생물에 의한 변화

1) 미생물 분포

① 발효가 진행되면서 pH가 변화함에 따라 미생물의 분포가 변화 한다.

② 발효 말기에 pH가 매우 낮아지면 내산성이 매우 강한 효모와 곰팡이가 번식하여 김치는 먹을 수 없게 된다.

2) 성분 변화

① 유기산과 탄산가스 함량이 증가한다.

② 비타민B, C가 중기에 증가하나 후기로 가면 감소한다.

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4. 김치 숙성 중 미생물 변화

 

1. 초기

① Lactobacillus mesenteroides, Enterococcus faecalis 가 번식하면서 젖산을 생산하고

Lactobacillus mesenteroides 가 탄산가스를 생산한다.

② 젖산과 탄산가스가 산성, 혐기성 상태를 만들어 오염 호기성 미생물의 번식을 초기에 방지한다.

2. 중기

산 함량이 증가하여 호기성 미생물과 내산성이 낮은 젖산균의 번식이 약화 하고 내산성이 높은 Lactobacillus plantarum 이 번식한다. Lactobacillus mesenteroides 도 번식을 유지한다.

3. 후기

① 산 함량이 더욱 증가하면서 Lactobacillus plantarum, Lactobacillus mesenteroides 와 함께 Lactobacillus brevis, Pediococcus 가 번식한다.

② 이시기가 맛이 좋은 시기이며, Lactobacillus mesenteroides 가 김치 맛에 제일 많이 기여한다. Lactobacillus mesenteroides 이 생산하는 탄산가스는 김치의 청량감에 기여한다.

4. 말기

① 산이 과도하게 생산되면 젖산균들이 사멸하고 내산성이 강한 곰팡이와 효모가 번식한다.

② 곰팡이와 효모에 의해 산이 소모되면 호기성 미생물이 번식하여 김치가 부패한다.

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5. 김치 숙성 중 성분 변화

 

1. 유기산

젖산균이 주성분이고 아세트산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 사과산, 구연산 등이 소량 존재한다.

2. 포도당

발효의 기질로 사용된다.

3. pH

맛이 좋은 상태의 pH는 4.2 이며, 젖산 함량으로는 0.6-0.8% 이다.

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6.  김치 숙성중의 성분 변화

 

설명

2-7℃, 소금함량 3.25%일때 비타민 B, C, carotene 모두 21일 전후하여 최고에 이른 후 감소한다.

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7.  김치 최적 숙성기간

 

① 소금농도가 높고 온도가 낮을수록 최적 숙성기간이 길다.

② 냉장온도의 낮은 온도에서 장기간 숙성된 김치는 산이 조직으로 잘 침투했고, 탄산가스 의 용해도가 높고 김치 조직에 침투 하여 존재하기 때문에 맛이 상쾌하다.

 

8. 김치의 위생적 품질

김치 생존 생물

미생물 : 젖산균, 부패성 미생물

기생충 : 분변

위생적 품질 확보

원료의 선택 : 청정재배 원료

원료의 선별, 세척 : 오염 미생물 제거

소금 절임 : 오염미생물 번식 저해

발효 : 산 생성, 젖산균 우점

 

설명

① 김치의 원료가 청정 재배되어 동물의 분변에 존재하는 기생충이 감염되지 않은 것이라면 제조과정 중에 위생적 품질이 확보되기 때문에 위생적 품질에 문제가 없다.

② 김치가 잘 익었을 때 산 함량이 높고, 생존 젖산균 함량이 가장 높기 때문에 위생적 품질이 가장 좋다.

 

9.  김치의 가치

영양

 K, Na, 비타민 C, 비타민 B 복합체

기능성

 저칼로리 식품 : 에너지 함량 낮음

 정장기능 : 섬유소, 젖산균

 항산화물질 : alliin, gingerol

 식욕증진

 유기산, 탄산가스, 양념, 조직

 채소저장 기능

 소금, 유기산

 

설명

1. 영양

비타민과 무기물 공급기능이 있다.

2. 기능성

① 주 에너지원인 당 함량이 낮을 뿐만 아니라 2차 에너지원인 지방, 단백질 함량도 낮기때문에 저칼로리 식품이어 에너지 과다섭취에 의한 성인병의 염려가 없다. 그러나 소금이 있어 너무 짜게 먹지 않도록 해야 한다.

② 섬유소는 대변의 골격을 형성하여 대변이 대장에 남지 않고 모두 배설되도록 하며, 젖산균은 유해미생물이 우점하지 않도록 하여 대장의 미생물분포가 정상적으로 유지되도록 한다.

③ 마늘, 파, 양파, 부추의 alliin, 생강의 gingerol이 항산화기능이 있는 기능성 물질이다.

3. 식욕증진

우리나라사람은 김치에 습관이 되어 있어 김치의 산, 유기산, 김치 특유의 조직을 좋아한다.

4. 소금과 유기산은 미생물 번식을 억제하는 기능이 있기 때문에 허들(hurdle)작용에 의해 소금과 산에 견디지 못하는 부패성 미생물의 번식 저해 기능이 탁월하다.

 

 

 

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연습문제

1. 김치 발효 젖산균의 급원은 무엇인가 ?(화면 1)

2. 김치제조과정에서 배추와 무의 신선도가 유지될 수 있도록 하는 과정은 언제이며 그 이유는 무엇인가 ?(화면 3)

3. 발효 말기에 효모와 곰팡이가 번식하는 이유는 무엇인가 ?(화면 4)

4. 김치 맛이 좋을 때 위생적 품질이 가장 우수한 이유는 무엇인가 ?(화면 8)

5. 김치가 건강에 기여하는 바를 제시하시오(화면 9)

 

강의내용 정리

1. 김치의 재료

배추, 무 : 섬유소, 당, 비타민(A, C), 무기물(K), 젖산균 급원 및 번식환경 조성

소금 : 맛, 오염미생물 번식 방지, 양념성분 침투 증진

부재료 : 맛, 오염 미생물 번식 방지, 젖산발효촉진(당류), 기능성 물질(alliin, gingerol)

2. 김치제조 과정 중의 변화

1) 절임 과정

① 세포 탈수, 원형질 분리 등에 의해 배추와 채소가 부드러원 진다.

② 세포 탈수, 원형질 분리, 세포내 소금함량 증가 등에 의해 세포의 대사가 정지되어 신선도가 유지된다.

2) 숙성 과정

① 양념성분이 배추와 무에 침투하여 맛이 좋아지고, 미생물 세포로 침투하여 오염 미생 물 번식이 방지된다.

② 배추, 무 세포에 존재하는 polygalacturonase가 세포밖으로 유출되어 pectin을 분해 함으로서 연화 한다. 천일염에 오염되어 있는 성분인 CaSO4이 연화를 방지하기 때문 에 김치제조용 소금은 정제염 보다 천일염이 더 좋다.

3) 미생물에 의한 변화

(1) 미생물 분포

① 초기

Lactobacillus mesenteroides, Enterococcus faecalis 가 번식하면서 젖산을 생산하고

Lactobacillus mesenteroides 가 탄산가스를 생산한다.

② 중기

산 함량이 증가하여 호기성 미생물과 내산성이 낮은 젖산균의 번식이 약화 하고 내산성이 높은 Lactobacillus plantarum 이 번식한다. Lactobacillus mesenteroides 도 번식을 유지한다.

③ 후기

산 함량이 더욱 증가하면서 Lactobacillus plantarum, Lactobacillus mesenteroides 와 함께 Lactobacillus brevis, Pediococcus 가 번식한다. 이시기가 맛이 좋은 시기이다. Lactobacillus mesenteroides 가 김치 맛에 제일 많이 기여한다.

④ 말기

산이 과도하게 생산되면 젖산균들이 사멸하고 내산성이 강한 곰팡이와 효모가 번식한다.

곰팡이와 효모에 의해 산이 소모되면 호기성 미생물이 번식하여 김치가 부패한다.

(2) 성분 변화

유기산(젖산), 탄산가스, 비타민 B, C 가 증가한다.

3. 김치의 위생적 품질

① 원료선발 및 세척, 소금, 젖산 발효 등에 의해 위생적 품질이 확보된다.

② 동물의 분변을 비료로 사용하지 않고 청정재배 원료를 사용해야 한다.

4. 김치의 가치

비타민, 무기물, 섬유소, 젖산균, 식욕 증진, 기능성 물질(alliin, gingerol)공급 등의 기능이 있다.