KR100788456B1 - 극한 환경에서도 저장이 가능한 우주김치 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극한 환경에서도 저장 안정성과 품질이 보장된 우주김치 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 김치 숙성 후 온열처리, 가스치환포장 및 냉동 조건에서 방사선 조사로 사막, 고산지대, 극점, 우주 등 극한 환경에서도 장기간 안전하게 저장할 수 있는 김치 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 제조방법은 기존의 김치 등 절임류 식품의 완전멸균시 고온, 고압 처리나, 고선량의 방사선 조사로 인한 관능 및 이화학적 품질 저하를 막음으로써 극한 환경에서도 안전하게 저장하고 섭취할 수 있는 김치를 제조할 수 있다.
방사선 조사, 온열처리, 가스치환포장, 김치, 절임류 발효식품

Description

극한 환경에서도 저장이 가능한 우주김치 제조방법{A manufacturing method of space kimchi with shelf stability under the severe environment}
도 1은 본 발명의 저장성이 우수한 김치 제조공정단계를 도식화하여 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 숙성시킨 김치에 질소충전 포장 후 온열처리 (처리군 1), 질소충전-온열처리-급속냉동-감마선 조사 (처리군 2, 25 kGy) 및 무처리군을 3일 동안 가속저장한 후 가스발생정도를 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 숙성시킨 김치에 질소충전 포장 후 온열처리(처리군 1), 질소충전-온열처리-급속냉동-감마선 조사(처리군 2, 25 kGy) 및 무처리군을 28일 동안 가속저장한 후 일반세균 평판계수용 한천배지(plate count agar)에서 미생물 생육에 대한 100% 살균 여부를 나타낸 그림이다.
본 발명은 극한 환경에서도 저장 안정성과 품질이 보장된 김치 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 김치 숙성 후 온열처리, 가스치환포장 및 냉동 조건에서 방사선 조사로 사막, 고산지대, 극점, 우주 등 극한 환경에서도 장기간 안전하게 저장할 수 있는 김치 제조방법에 관한 것이다.
김치(Kimchi)는 한국의 전통 채소 발효식품으로 한국의 영양과 식이에 있어서 매우 중요한 역할을 하며, 세계적인 식품으로 인정받고 있다. 김치는 주로 배추, 무 등의 채소를 주원료 및 마늘, 생강, 고춧가루 등의 양념을 부원료로 이용하여 소금을 넣어 염장 발효시키는데, 이중 배추김치는 한국인 김치 섭취량의 70% 이상을 차지한다. 김치의 주재료인 배추에는 당성분과 유산균이 자연적으로 존재하는데 유산균이 채소 및 양념의 당을 발효하여 젖산, 초산 등의 유기산과 탄산가스, 알콜 등 여러 맛 성분과 β-시토스테롤, 글루코스 이놀레이트, 이소티오시아네이트, 켑사이신 등의 기능성 성분이 생성되게 된다.
그러나 김치는 적당히 숙성된 이후에 변패미생물의 증식으로 산패, 가스발생 및 조직 연화 등의 변질 현상이 발생되어 장기저장이 제한적이어서 다양한 식품으로의 활용을 위해서는 저장기간을 연장 시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
지금까지 김치의 저장기간을 연장하기 위한 방법으로는 냉장법, 냉동법, 가열살균법, 방부제 처리법, 방부제와 냉장 및 가열과의 병용 처리법, 고염처리, pH 조정제의 사용 등이 연구되어져 왔으나, 김치의 관능적 품질 저하 및 경제성 등의 이유로 아직까지 실효성 있는 방법으로 이용되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 방사선 식품조사(Food Irradiation) 기술은 감마선(Co-60 또는 Se-137), 전자선, X-선 등의 방사능 물질이나 방사선 발생장치에서 나오는 에너지 즉, 이온화된 방사선 에너지를 0.01 kGy ~ 50 kGy 조사선량으로 식품에 조사하는 것으로 식품의 발아억제, 숙도지연, 기생충 및 해충 구제, 부패 및 병원성 미생물의 살균 등에 이용된다. 종래에는 생활용품 및 식품의 멸균을 위해 에틸렌옥사이드와 같은 화학 훈증제들을 사용해 왔으나, 인체에 치명적으로 해를 주고 환경을 파괴하는 것으로 알려져 현재 대부분의 선진국에서는 경제적인 효율성이 좋고 인체에 무해한 방사선 식품조사 방법을 활발히 이용하고 있다.
이상의 방사선 기술이 지닌 장점을 활용하여 ‘차’ 등은 김치의 저장성 연장을 위한 감마선 조사기술의 이용에 관한 연구를 수행한 결과 2 - 3 kGy의 저선량 감마선 조사로 10℃ 저장시 김치의 저장기간을 2배 이상 연장할 수 있다고 보고하였다(Cha BS et al., Korea J. Food Sci. Technol. 21: 109-119, 1989). ‘강’ 등도 3 kGy의 선량으로 감마선을 조사하여 5℃에 저장할 경우 비조사구에 비해 약 2개월 이상 저장기간이 연장되어 방사선 조사를 김치저장을 위한 방법으로 제시한바 있다(Kang SS et al., Korea J. Food Hygiene. 3: 225-232, 1988). 그러나, 상기 연구들은 5 kGy 이하의 저선량 방사선을 이용한 방법들로 사막, 우주조건과 같이 극한환경에서 장기간 저장할 수 있도록 김치를 완전히 멸균시키기 위해서는 고선량의 방사선 또는 고온의 열처리와 같은 높은 에너지가 요구된다. 하지만, 김치에 과도한 방사선 조사 또는 열처리는 물성 저하, 탈색, 이미ㆍ이취 발생 등 김치의 관능적 품질을 저하시킬 수 있어 김치의 산업화 확대에 큰 제한 요소로 작용될 수 있다.
이에, 본 발명자들은 최적 숙성기에 도달한 김치를 질소로 충전시켜 포장한 후 온열조건으로 처리하고, 다시 급속냉동시켜 방사선을 조사함으로써 가열 및 방사선에 의한 관능적 품질저하를 방지할 수 있으며, 극한환경에서도 장기간 안전저장이 가능한 김치를 제조하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 우주 등 극한 환경에서도 김치 등 발효 절임식품의 품질을 유지하면서 안전하게 저장하기위해 가스치환포장, 온열처리 및 냉동조건에서의 방사선 조사 복합처리로 저장성이 우수한 김치 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(a) 김치 숙성 후 질소 충전하여 포장하는 단계;
(b) 상기 김치 포장을 온열 조건에서 1차 살균하는 단계;
(c) 상기 1차 살균된 김치를 급속냉동하여 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 극한 환경에서도 저장이 가능한 김치 제조방법을 제공한다.
단계 (a)에서 일반적인 제법으로 포기김치를 제조한 후 숙성을 거쳐 맛이 충분히 들었을 때, 김치를 절단하고 국물을 제거한 뒤 포장지에 넣고 가스를 충진하 여 가스치환포장을 하였다. 포장지는 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE), 알루미늄라미네이트-저밀도폴리에틸렌(Aluminium-laminated low density polyethylene, Al-LDPE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리비닐클로라이드(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리비닐이덴클로라이드(Polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리에틸렌터프탈레이트(Polyethylene terphthalate, PET), 폴리카르보네이트(Polycarbonates, PC) 또는 나일론(Nylon)일 수 있고 바람직하게는 Al-LDPE이나 이에 한정되는 것은 아니다. 가스치환포장시 함기포장, 진공포장 또는 질소가스 치환포장이 가능하나 관능적 품질을 고려할 때 바람직하게는 질소가스 치환포장이나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 단계 (b)에서는 단계 (a)에서 포장한 김치를 온열조건에서 살균 처리하였다. 살균처리시 설정온도는 50℃ 내지 80℃이고 바람직하게는 60 ～ 70℃, 보다 바람직하게는 60 ～ 65℃이다. 이러한 온열처리 시간은 2시간 미만, 바람직하게는 30분 내외이다.
다음으로, 단계 (c)에서는 단계 (b)에서 온열 가열처리로 1차 살균 처리한 김치를 급속냉동고(deep freezer, CLN-40U, NIHON FREEZER, JAPAN) 에서 급속 냉동시킨 후 방사선을 조사하였다.
완전멸균을 위해 고선량의 감마선 조사시 관능적 품질저하가 발생하는데, 이는 방사선 조사에 의한 물(유리수)의 이온화로 김치의 셀룰로오스(cellulose) 및 펙틴(pectin)의 가교결합 구조가 붕괴되어이취 등이 발생하기 때문이다. 물의 이온화는 물의 물리적 성상에 의해 크게 영향을 받는데 일반적으로 냉동은 물 분자의 활동을 억제하고 물의 이온화 경향을 최소화한다. 또한, 냉동 온도에 따른 물의 동결 특성도 차이가 있다. 따라서 이 원리를 이용하여 -20, -50, -70, -197℃에서 김치를 동결한 후 10, 15, 20, 25, 30 kGy의 방사선 조사가 김치 품질에 미치는 영향을 평가한 결과, 유리수가 모두 동결되는 -50℃와 -70℃에서 20 ～ 25 kGy로 방사선 조사된 김치의 품질이 가장 우수한 것으로 나타났다.
상기 방사선은 고에너지의 감마선, X-선, 전자선에 한정되며, 식품의 방사선 조사에 사용되는 방사선원으로는 특정 종류의 방사선원인, Co-60 또는 Ce-137의 방사성핵종, 5백만 전자 볼트(5MeV)이하의 에너지를 가진 엑스선발생장치, 10 MeV이하의 에너지를 가진 전자선 장치를 이용할 수 있으며, 바람직하게는 Co-60를 방사선원으로 사용한다.
또한, 상기 방사선의 조사선량은 10 kGy ～ 40 kGy, 바람직하게는 15 kGy ～ 30 kGy, 가장 바람직하게는 20 kGy ～ 25 kGy로 한다. 조사선량이 10 kGy 미만이면, 김치 멸균효과가 나타나지 않으며, 40 kGy를 초과하면, 관능적 품질이 매우 저하되는 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 극한환경에서도 저장이 가능한 김치 제조를 위한 질소가스 치환 포장, 온열처리 살균, 급속 동결 후 방사선 조사는 관능적으로 품질을 유지하는 무균의 저장성이 우수한 김치를 제조할 수 있었으며, 미생물학적, 이화학적, 관능적 검사를 통하여 증명할 수 있었다(도 1 참조).
본 발명에 따라 제조한 저장성이 우수한 김치는 완전무균 상태로 일반 김치와 관능적 차이가 거의 없었으며(p>0.05), 본 발명의 김치 제조 직 후 50℃ 2시간, 35℃에서 3개월간 가속저장 한 후에도 어떠한 미생물 생육이 관찰되지 않았다(도 3 참조). 가속저장 중 이화학적, 관능적 품질 평가에서도 일반김치와 유의적인 차이를 유발하지 않았다(p>0.05). 그러나, 일반김치는 저장 2일, 가스치환포장과 가열처리 병용처리 김치는 저장 4일에 가스발생으로 포장이 파손되는 현상이 발생되었다(도 2 참조).
따라서, 이상의 결과로 볼 때, 본 발명에 따라 김치를 온열가열처리와 급속동결 조건에서 방사선을 조사하면, 관능적 품질에는 큰 차이가 없지만 극한 환경에서도 장기간 저장이 가능한 김치를 제조할 수 있다. 이 발명은 배추(포기)김치 뿐만 아니라 기타 발효 절임류 식품의 저장성을 획기적으로 개선시킬 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
<예비실험예 1> 가열온도가 김치의 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향
가열온도가 김치의 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향을 확인하기 위해 포장된 김치를 항온수조에 넣고 40℃ ~ 80℃에서 30 분간 가열처리(가열처리군)를 한 후 가열처리하지 않은 김치(무처리군)와 미생물 생육 및 관능적 품질을 비교하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
표 1: 가열온도에 따른 김치의 미생물 생육 및 관능적 품질변화
구분 가열온도 및 가열시간 미생물수 (CFU/g) 종합적 기호도
무처리군 - 2.9×108 7.0
가열처리군 40℃, 30분 7.3×107 6.7
50℃, 30분 3.6×107 6.5
60℃, 30분 5.4×104 6.2
70℃, 30분 4.8×104 5.2
80℃, 30분 7.0×102 3.1
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 온도가 증가함에 따라 감균효과는 증가하는 것으로 나타났으나 관능적 품질은 점차 감소하는 것으로 나타났다. 40℃와 50℃ 가열처리군의 경우 효과가 적었으며, 80℃ 가열처리군는 감균효과는 가장 높았으나 관능적 품질이 가장 낮았다. 60℃와 70℃ 가열처리군는 미생물 감균효과가 거의 유사하였으나, 60℃ 가열처리군의 관능적 품질이 70℃ 가열처리군에 비해 높게 나타났다. 따라서, 김치의 가열처리를 위한 온도는 60℃가 최적 조건인 것으로 확인되었다.
<예비실험예 2> 방사선조사가 김치의 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향
방사선조사가 김치의 미생물 생육 및 관능적 품질에 미치는 영향을 확인하기 위해 포장된 김치에 10 kGy ~ 40 kGy의 감마선을 조사(감마선처리군) 한 후 감마선 처리하지 않은 김치(무처리군)와 미생물 생육 및 관능적 품질을 비교하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
표 2: 방사선 조사선량에 따른 김치의 미생물 생육 및 관능적 품질 변화
구분 조사선량 (kGy) 미생물수 (CFU/g) 종합적 기호도
무처리군 - 2.8×108 7.0
감마선처리군 10 7.4×104 4.5
15 3.8×102 3.8
20 ND1) 3.1
25 ND 2.6
30 ND 1.8
40 ND 1.7
1)ND, 미생물 생육이 검출되지 않은 시료.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 감마선처리군의 경우 조사선량이 증가함에 따라 감균효과가 증가하여 20 kGy 이상의 감마선처리군에서는 미생물이 검출되지 않았다. 그러나, 조사선량이 증가함에 따라 관능적 품질은 감소하여 감마선조사에 의한 관능적 품질 변화를 방지하기 위한 방법이 보강되어야 할 것으로 사료되었다.
<예비실험예 3> 포장지내 공기조성이 방사선처리시 김치의 관능적 품질에 미치는 영향
포장지내 공기조성이 방사선처리시 김치의 관능적 품질에 미치는 영향을 확인하기 위해 각각 함기포장(함기포장군), 진공포장(진공포장군), 질소충전(질소충전포장군)된 김치에 10 kGy ~ 40 kGy의 감마선을 조사(감마선처리군) 한 후 감마선 처리하지 않은 김치(무처리군)와 관능적 품질을 비교하였다. 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
표 3: 방사선조사 시 김치의 포장지내 공기조성에 따른 김치의 관능적 품질 변화
구분 조사선량 (kGy) 포장지내 공기조성
함기포장군 진공포장군 질소충전포장군
무처리군 - 7.0 7.0 7.0
감마선처리군 10 4.3 4.8 5.6
15 3.6 4.2 5.0
20 3.2 3.6 4.6
25 2.5 3.0 4.2
30 1.5 2.2 3.1
40 1.5 2.0 2.8
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 모든 처리군에서 감마선 조사선량이 증가함에 따라 관능적 품질이 감소하는 것으로 나타났으나, 포장지내 공기조성을 달리한 경우 동일한 감마선 조사선량에서 질소충전포장군 > 진공포장군 > 함기포장군의 순서로 관능적 품질이 높아지는 것을 확인하였다. 이는 감마선조사시 산소가 있는 조건에서 발생하는 산화적 품질저하를 질소충전과 진공포장에 의해 산소를 제거함으로써 나타나는 현상으로 판단된다. 따라서, 김치에 방사선 조사시 발생할 수 있는 품질저하를 감소시키기 위한 포장지내 공기조성은 질소충전포장이 가장 적합한 것으로 확인되었다.
<실시예 1> 극한환경에서도 저장이 가능한 김치제조
<1-1> 김치 숙성 후 질소 충전하여 포장
본 실시예에 사용된 김치는 배추김치로, 통상의 방법으로 제조하여 7일간 숙성발효시켜 이화학적, 관능적으로 맛이 바람직한 제품을 사용하였다. 포장지는 LDPE 라미네이트 필름 포장지(MULTIVAC, Wolfertxchwenden, Germany)로 겉면이 알루미늄박 코팅 처리가 되어 있어 햇빛 투과를 차단할 수 있는 제품을 구입하여 사용하였다. 숙성이 끝난 김치를 길이 5cm 정도로 절단하고 국물을 가능한 한 제거하고 포장지에 넣었다. 김치가 담긴 포장지를 가스치환 포장기(Leepack, Hanguk Electronic, Korea)를 사용하여 100% 질소가스로 치환하여 밀봉하였다.
<1-2> 온열처리 및 급속냉동
상기 실시예 <1-1>에서 가스치환 포장한 김치 봉지를 60℃로 온도가 보정된 수조에 넣고 약 30분간 온열처리를 실시한 후 곧바로 얼음물에 담가 냉각한 다음, -70℃ 냉동고에 넣어 24시간 동결시켰다.
<1-3> 방사선 조사
상기 실시예 <1-2>에서 제조한 냉동된 포장김치를 두께 5cm, 내부간격 10cm의 스티로폼 박스에 넣어 테이핑한 다음, 한국원자력연구소 정읍분소 방사선연구원내 감마선 조사시설(선원 30만 Ci, Co-60)을 이용하여 실온(12 ± 1℃)에서 분당 125 Gy의 선량율로 방사선 조사하였다. 김치의 감마선 조사선량은 0, 10, 20, 30 및 40 kGy의 총 흡수선량을 얻도록 하였으며, 흡수선량 확인은 세릭-세로스 선량계(ceric- cerous dosimeter, Bruker Instruments, Germany)를 사용하였고, 총 흡수선량의 오차는 ± 0.1 kGy였다.
상기의 감마선 조사된 포장김치를 이용하여 하기의 다양한 실험예에 사용하였고, 모든 실험은 5회 반복하였으며, 일원 배치 분산분석(One-way Analysis of Variance; ANOVA)을 통계분석시스템(SAS Version 5 edition)으로 사용하여 실시하였다. 던칸(Duncan)의 다중 검정법을 이용하여 평균값의 유의성을 5% 이내의 한계로 조사하였으며, 평균값과 표준오차를 나타내었다.
<실험예 1> 본 발명에 따른 저장성이 우수한 김치 시료의 준비
본 발명에 따른 가스치환 포장, 온열처리 및 급속냉동조건에서 방사선 조사가 김치의 가속 저장 중 미생물 생육에 미치는 효과를 평가하기 위하여, 무처리군과 가스치환포장 후 온열처리군(처리군 1), 가스치환포장-온열처리-급속냉동조건 감마선 조사군(처리군 2)으로 분류하여 하기 실험예의 평가시료로 사용하였다.
<실험예 2> 본 발명에 따른 저장성이 우수한 김치에 대한 미생물 생육 검사
상기 실험예 1에서 준비한 각각의 시료에 대해 처리 직 후 가속저장조건(50℃에서 2시간 저장 후 35℃에서 저장)에서 김치의 미생물 생육을 측정하기 위해 하기와 같이 실험을 실시하였다.
먼저 김치시료 10 g을 시료균질용 멸균 봉투에 넣고 미리 멸균시켜 준비한 펩톤수(0.9% peptone) 90mL을 넣은 후 미생물 분석용 시료균질기(Stomacher, Model 400, Tekmar Co., USA)에서 3분간 균질하였다. 시료 균질액을 10분간 정치한 다음 상등액 1 mL을 취하여 10배 희석법을 실시하여 희석시킨 다음, 미리 멸균하여 준비한 플레이트 카운트 한천배지(plate count agar)에 각각의 희석액 1 mL을 넣어 잘 도말한 다음 35℃ 항온배양기에서 48시간 배양한 다음 미생물 군락수를 계수하였다. 미생물이 발견되지 않은 배지는 같은 배양조건에서 24시간 더 배양하여 미생물 생육을 관찰하였다.
결과는 하기 표 4에 나타내었다.
표 4: 감마선 조사선량에 따른 가속 저장 중 김치의 미생물 생육 변화
(단위 : CFU/g)
구 분 조사선량 (kGy) 저장기간 (일)
제조직 후 7 14 21 28
무처리군 - 2.6 × 108 -1) - - -
처리군 1 - 6.6 × 104 2.3 × 105 8.9 × 105 1.6 × 106 3.7 × 106
처리군 2 10 5.0 × 103 6.0 × 102 3.0 × 103 2.7 × 103 3.1 × 103
15 ND2) 4.6 × 102 2.8 × 102 1.0 × 102 1.8 × 102
20 ND ND ND ND ND
25 ND ND ND ND ND
30 ND ND ND ND ND
40 ND ND ND ND ND
1)-, 과다발효로 포장지 파손 및 가스누출된 시료.
2)ND, 미생물 생육이 검출되지 않은 시료.
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 무처리군은 숙성이 완료된 시점에서 미생물이 108CFU/g으로 전형적인 발효 절임류 식품의 미생물 수를 나타내었다. 방사선을 조사하지 않고 온열 처리만 실시하였을 경우(처리군 1) 미생물 감균효과를 얻을 수는 있었으나 약 만마리(104CFU/g) 정도의 미생물이 살아남아 완전사멸은 불가능하였다. 급속냉동 후의 방사선 조사는 상당한 감균효과를 나타내어 20 kGy 이상의 선량에서는 미생물 생육이 관찰되지 않았다. 저장 중 무처리군(무처리군)은 과도한 발효로 인한 가스생성으로 포장이 파손되어 측정이 불가능하였으며, 저장 중 온열처리군(처리군 1)은 미생물 생육이 약간 증가하는 것으로 나타났다. 10 kGy 감마선 조사된 시험구에서는 미생물 생육이 관찰되었지만, 저장 중 미생물 생육은 증가하지 않았다. 15 kGy 감마선 조사구에서는 저장 7일째 미생물 생육이 관찰되었으나, 10 kGy 감마선 조사구와 마찬가지로 미생물 생육이 더 이상 증가하지 않았다. 가스치환포장된 온열처리구와 10 및 15 kGy 감마선 조사구에서 저장 중 미생물 생육이 크게 변화하지 않은 것은 질소 충전에 따른 혐기적 조건에서 미생물 생육이 제어되었을 것으로 판단된다. 반면 20 kGy 이상의 감마선 조사구에서는 김치에 있는 미생물이 완전사멸되어 가속저장 중에도 생육이 관찰되지 않았다.
따라서, 질소가스 치환포장, 온열처리와 방사선 조사를 병용처리함으로써 김치에 있는 미생물을 완전하게 제거하여 극한조건에서도 장기간 김치를 저장할 수 있음을 확인하였다.
<실험예 3> 본 발명에 따른 저장성이 우수한 김치의 이화학적 품질 평가
가스치환포장, 온열처리 및 급속냉동 후 방사선 조사가 가속저장 중 김치의 이화학적 변화를 평가하기 위해 pH를 지표로 하여 평가하였다.
상기 실험예 1에서 제조한 김치의 저장 중 pH 변화를 측정하기 위하여 김치시료 10 g을 야채마쇄기(GP-1619, Greenpower Ltd., Korea)에 넣어 마쇄한 다음 가제로 여과하여 그 여액의 pH를 pH meter(Corning 220, USA)를 사용하여 측정하였다. 결과는 표 5에 나타내었다.
표 5: 감마선 조사선량에 따른 가속 저장 중 김치의 pH 변화
구 분 조사선량 (kGy) 저장기간 (일)
제조직 후 7 14 21 28
무처리군 - 4.56 -1) - - -
처리군 1 - 4.64 3.71 3.61 3.63 3.59
처리군 2 10 4.56 4.53 4.46 4.43 4.38
15 4.55 4.56 4.62 4.63 4.46
20 4.58 4.59 4.61 4.67 4.64
25 4.63 4.61 4.56 4.62 4.54
30 4.61 4.56 4.58 4.57 4.62
40 4.61 4.54 4.48 4.63 4.58
1)-, 과다발효로 포장지 파손 및 가스누출된 시료.
표 5에 나타난 바와 같이, 처리 직후 김치의 pH는 pH 4.55에서 4.66의 범위로 나타났다. 온열처리, 방사선조사에 의한 pH의 변화는 없었다. 무처리군은 가속저장 중 가스발생 및 밀봉 파손으로 인해 더 이상 상품가치가 없어 이후 이화학적 시험에는 사용하지 않았다. 온열처리만 실시한 처리군 1과 온열처리 및 급속냉동처리된 처리군 2의 방사선 비조사처리구의 경우 저장 1주째 pH가 급속히 감소하였으나, 그 이후 저장에서는 큰 변화를 나타내지 않았다. 그러나 처리군 2의 방사선 조사처리군들에서는 10 kGy 처리구의 경우 저장기간 중 pH가 서서히 감소하는 경향을 나타냈고, 나머지 방사선 조사처리구들에서는 pH 변화가 없었다. 이 결과는 미생물 생육 시험결과에서도 알 수 있듯이 생존 미생물의 존재 유무와 생존 미생물 농도에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 일반적으로 숙성이 끝난 김치의 pH는 4.4에서 4.7의 범위로서 저장 중 계속적인 발효에 의해 젖산 등 유기산 생성으로 pH가 감소하며 맛이 시게 된다. 그러나, 상기 실험예 1의 절차로서 제조한 본 발명의 김치는 처리전 제조 직후의 pH를 그대로 유지하고 있어 저장 중 어떠한 발효과정도 진행되지 않았음을 알 수 있었고, 선도가 그대로 유지되는 것으로 나타났다.
<실험예 4> 본 발명에 따른 저장성이 우수한 김치의 관능적 품질 평가
가스치환포장, 온열처리 및 급속냉동 후 방사선 조사가 가속저장 중 김치의 관능적 품질을 7점 평가법을 사용하여 평가하였다.
상기 실험예 1에서 제조한 김치를 제조직후(0일)와 가속저장 14일, 28일째에 관능적 품질 평가를 실시하였다. 상대평가를 위해 숙성이 완료된 김치의 관능적 특성에 대해 미리 훈련된 12명의 관능평가요원에게 각각의 시험구를 제공하여, 색택, 조직감, 맛, 향, 불쾌취(방사선 조사취), 전체적인 기호도를 평가하였다. 결과는 표 6, 표 7, 표 8에 나타내었다.
표 6: 감마선 조사선량에 따른 제조직후 김치의 관능적 품질평가 결과
구 분 조사선량 (kGy) 평가항목
색택 조직감 맛 향기 불쾌취 기호도
무처리군 - 7.0 7.0 7.0 7.0 1.0 7.0
처리군 1 - 6.0 6.6 6.6 6.3 1.1 6.3
처리군 2 10 5.5 5.3 5.6 5.0 1.4 5.8
15 5.8 5.1 5.3 5.8 1.8 5.4
20 5.2 5.2 5.0 5.4 2.2 5.1
25 5.4 4.8 4.5 5.0 2.8 4.8
30 4.2 4.1 3.7 4.0 3.3 3.5
40 3.6 3.5 3.4 3.6 3.5 3.1
표 7: 감마선 조사선량에 따른 가속저장 14일째 김치의 관능적 품질평가 결과
구 분 조사선량 (kGy) 평가항목
색택 조직감 맛 향기 불쾌취 기호도
무처리군 - -1) - - - - -
처리군 1 - 4.7 3.7 3.6 3.8 3.3 3.7
처리군 2 10 4.5 4.5 4.4 4.4 3.3 4.3
15 4.3 4.0 4.5 4.8 3.2 4.6
20 5.5 5.3 5.0 5.1 2.7 5.3
25 5.1 5.0 4.7 4.9 3.0 4.8
30 3.8 3.5 3.6 3.5 3.2 3.3
40 3.2 3.2 3.0 3.4 3.6 3.2
1)-, 과다발효로 관능적 품질평가가 불가능한 시료.
표 8: 감마선 조사선량에 따른 가속저장 28일째 김치의 관능적 품질평가 결과
구 분 조사선량 (kGy) 평가항목
색택 조직감 맛 향기 불쾌취 기호도
무처리군 - -1) - - - - -
처리군 1 - 3.8 2.8 3.1 3.3 3.9 3.2
처리군 2 10 4.2 4.0 3.9 3.8 3.8 4.0
15 4.4 4.2 4.1 4.0 3.5 4.3
20 5.2 5.5 5.3 5.0 2.8 5.2
25 5.3 5.1 4.9 4.7 3.1 5.0
30 4.0 3.8 3.7 3.6 3.3 3.5
40 3.6 3.0 3.2 3.3 3.7 3.1
1)-, 과다발효로 관능적 품질평가가 불가능한 시료.
본 발명의 저장성이 우수한 김치 제조직후의 관능적 품질은 표 6에 나타낸 바와같이 가스치환포장 후 온열처리군(처리군 1)은 무처리군에 비해 관능적 품질이 약간 감소하였으며, 가스치환포장-온열처리-급속냉동조건 감마선 조사군(처리군 2)도 조사선량이 증가함에 따라 조금씩 낮아지는 경향이었다. 그러나, 25 kGy 이하의 감마선 조사시 전체적인 기호도가 중간(4점) 이상으로 나타나 앞서 예비실험결과를 통해 기술한 바와 같이 감마선 조사시에 질소치환포장 및 급속냉동조건의 병용처리는 감마선 조사에 의한 관능적 품질저하를 상당히 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
본 발명의 김치를 14일 동안 가속저장한 후 관능적 품질을 평가한 결과(표 7)는 무처리군은 과다발효로 인해 관능적 품질평가가 불가능하였으며, 온열처리군(처리군 1)은 미생물의 활발한 생육으로 인해 김치가 시어짐에 따라 관능적 품질이 상당히 감소한 것으로 나타났다. 그러나, 처리군 2의 경우 감마선 조사에 의한 미생물의 생육저하로 인해 20 kGy 이상의 감마선 조사 처리시 본 발명의 김치 제조직후의 관능적 품질을 유지하는 것으로 확인되었다. 이러한 결과는 미생물 생육결과(표 4) 및 pH 변화(표 5)에서도 확인할 수 있듯이 감마선 조사에 의해 미생물이 사멸되어 더 이상 숙성이 진행되지 않았기 때문으로 사료된다.
한편, 본 발명의 김치를 28일 동안 가속저장한 후의 관능적 품질(표 8)은 무처리군의 경우 과다발효로 인해 관능적 품질평가가 불가능하였으며, 처리군 1의 경우 지속적으로 관능적 품질이 저하되는 것으로 나타났으며, 처리군 2에서 15 kGy 이하의 감마선 조사처리군의 경우도 약간의 미생물 생육에 의한 관능적 품질저하가 확인되었다. 그러나, 20 kGy 이상의 감마선 조사 처리군의 경우 여전히 김치 제조직후의 관능적 품질을 유지시키는 것으로 나타나 20 ~ 25 kGy의 감마선 조사선량은 가스치환포장과 온열처리 및 급속냉동조건 병용처리시 최적조건인 것으로 나타났다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 숙성된 김치를 질소충전 포장하여 온열처리한 후 급속냉동조건에서 감마선을 조사하는 공정은 열처리 및 방사선 조사에 의해 발생할 수 있는 관능적 품질 저하를 방지하면서 사막, 우주조건과 같은 극한환경에서 장기적으로 안전하게 저장할 수 있는 김치 제조기술로 이용될 수 있다. 또한, 이러한 기술을 바탕으로 김치와 유사한 특성을 지닌 절임 발효식품의 장기안 전 저장 제조에도 이용될 수 있다.

Claims (12)

1) 김치 숙성 후 진공 또는 가스충전 포장하는 단계;
2) 상기 김치 포장을 온열조건에서 1차 살균하는 단계; 및
3) 1차 살균된 김치를 급속냉동하여 방사선을 조사하는 단계를 포함하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 김치의 주원료가 배추 또는 무우로 제조되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 김치의 숙성정도가 pH 4.4 내지 4.7이 되도록 제조되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 1)의 숙성된 김치의 포장지내 공기조성이 진공(무산소), 질소(N2) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 중 어느 하나로 충전되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 온열처리 조건은 40℃ 내지 80℃ 범위의 온도인 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 온열처리 조건은 60℃ 내지 65℃ 범위의 온도인 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 급속냉동은 -0℃ 내지 -178℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 급속냉동은 -50℃ 내지 -70℃ 범위의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 방사선은 감마선, 전자선(베타선), 엑스선 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 단계 3)의 방사선은 10 내지 50 kGy 범위의 조사선량으로 조사되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 방사선은 20 내지 25 kGy 범위의 조사선량으로 조사되는 것을 특징으로 하는 멸균 김치 제조방법.
제 1항의 방법에 의하여 제조되는 멸균김치.
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