I. 서 론

최근 전 세계적인 Covid-19 감염증으로 인하여 면역에 대 한 중요성이 증가하고 있다(Park et al. 2016a;Kim et al. 2018;Mishra & Patel 2020). 전통발효식품은 프로바이오틱 스 공급원으로 인체에 유익한 작용을 하며(Shin 2020), 대표 적으로 우리나라의 김치, 독일의 Sauerkraut 등이 있다 (Fadhil et al. 2019). 현재 미국 타임지가 선정한 서양의 3대 장수식품 중 하나로 소개된 양배추(National Institute of Agricultural Sciences 2021)와 함께 잠재적인 면역조절 효과 가 있는 Sauerkraut에 대한 관심이 증가하고 있다(Zubaidah et al. 2020a). 최근 2년간 국내 유튜브를 중심으로 가정에서 손쉽게 만들어 먹을 수 있는 유산균 발효식품으로 Sauerkraut 를 소개 및 제조 방법을 보여주는 동영상이 133건에 달하였 으며, 이는 2018년부터 2019년까지의 27건에 비해 4.9배 이 상 증가하였고, 조회수도 최고 112만 회를 기록하여 국내 가 정에서 Sauerkraut에 대한 관심 및 섭취율이 증가하고 있음 을 알 수 있다(YouTube 2020).

Sauerkraut (사우어크라우트)는 독일어 ‘sauer (신맛)’와 ‘kraut (양배추)’의 합성어로 ‘신맛이 나는 양배추’를 뜻하며, 양배추를 발효시킨 독일의 전통 발효식품으로(Thakur et al. 2020) 오랫동안 중부 및 동유럽에서 널리 소비되고 있다 (Hallmann et al. 2017). 혐기적 조건에서 양배추에 적당량의 소금을 첨가하여 제조하면 양배추 잎의 착생 미생물에 의해 자연 발효가 진행된다(Zubaidah et al. 2020b). 따라서, Sauerkraut의 품질은 착생 미생물의 종류와 발효 조건에 따 라 크게 달라진다(Satora et al. 2021). 이때 발효 과정의 유 산균들은 유기산, 비타민, 페놀 화합물, sulforaphane, glucosinolates와 박테리오신 등을 생성시켜 항산화(Satora et al. 2021), 항암(Lavefve et al. 2019), 항염증(Romeo et al. 2018), 항비만(Lavefve et al. 2019)과 DNA 손상 방지 (Kusznierewicz et al. 2010) 등의 효과가 있다.

한편, 제조 시 첨가되는 소금은 삼투작용을 통해 양배추의 수분을 용출시키고 이를 유산균의 기질로 작용하여 유산균 이 성장한다(Zubaidah et al. 2020b). 생성된 산은 유해한 미 생물의 성장을 저해하고, 양배추 식감을 무르게 하는 효소의 작용을 지연시키는 작용을 한다(Yang et al. 2020). 그러나 염농도가 너무 높을 경우에는 유익한 유산균의 성장이 저해 되고(Zubaidah et al. 2020b), 반대로 염농도가 너무 낮을 경 우에는 병원성 미생물의 성장을 저해할 수 없어 부패(Zubaidah et al. 2020b)와 연부현상(Park et al. 2016b)이 일어날 수 있다. 따라서 Sauerkraut 제조 시에 적당량의 소금을 첨가하 는 것이 중요하다.

최근 전 세계적으로 과도한 소금 섭취로 인해 고혈압과 심 장질환이 문제가 되면서 WHO는 2025년까지 소금 섭취량의 30% 감소를 권고하였고, 소비자의 저염 식품 요구도 증가하 고 있다(WHO 2012). 이에 발효식품의 소금 함량을 줄이기 위해 대체염을 사용하거나 유산균 스타터를 첨가하기도 하 지만 이는 조직을 무르게 하여 품질을 떨어뜨린다(Moon et al. 2014). 따라서, 최소한의 소금을 첨가하지만 품질 특성이 우수하고 안전한 Sauerkraut의 생산이 요구되고 있다.

현재까지 국내 Sauerkraut의 선행연구로는 Leuconostoc 스 타터 및 당류 첨가에 의한 Sauerkraut 발효 중 isomaltooligosaccharides의 단순 합성에 관한 연구(Cho et al. 2015), Sauerkraut 발효 중 Leuconostoc 개체군 모니터링에 관한 연 구(Kim et al. 2011) 총 2편으로 거의 없고, 국외에서는 다 양한 미생물을 이용한 발효 양배추의 옥살산염 및 총산에 대 한 염화나트륨 농도 및 배양시간의 영향에 관한 연구 (Srihardyastuti et al. 2021), 소금 농도가 낮은 발효에서 Lactobacillus plantarum 및 Leuconostoc mesenteroides 스 타터 배양이 Sauerkraut 품질에 미치는 영향에 관한 연구 (Zubaidah et al. 2020b), 양배추 발효에서 염화칼륨 대체염 의 영향에 관한 연구(Monteiro 2020), Chinese northeast sauerkraut의 자연 발효 중 미생물 군집, 물리 화학적 특성 및 대사 산물 프로파일에 대한 염농도의 영향에 관한 연구 (Yang et al. 2020), 양파 또는 캐러웨이가 Sauerkraut 발효 및 냉장 보관 중 바이오제닉 아민 형성에 미치는 영향에 관 한 연구(Majcherczyk & Surówka 2019)로 대부분 Sauerkraut 제조 시 2.5% 이상의 소금, 대체염, 스타터 및 향신료를 첨 가하였으며 2.5% 미만의 소금을 첨가하더라도 양배추가 아 닌 배추로 제조한 Chinese Sauerkraut에 관한 연구로 2.5% 미만의 소금을 첨가하여 제조한 Sauerkraut의 품질 특성에 관한 논문은 미비한 실정이다.

따라서, 국내산 양배추를 이용한 저염 Sauerkraut의 품질 특성에 관한 연구가 필요하며, 특히 대체염, 스타터 및 향신 료를 첨가하지 않고 자연 발효하였을 때의 미생물 군집, 이 화학적 및 관능적 특성에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에 서는 국내산 양배추에 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5% (w/w)의 천 일염을 첨가하여 Sauerkraut를 제조 후 이화학적 품질 특성, 유산균 군집 및 기호도 검사를 진행하여 우리나라 저염 Sauerkraut 제조 연구의 기초자료로 활용하고자 한다.

II. 연구 내용 및 방법

1. 실험 재료

본 연구에서 사용된 양배추(Brassica oleracea var. capitata L.)는 무농약 양배추(Yeoju-si, Kyunggi-do, Korea)로 천일염 (Beksul; CJ Cheiljedang, Korea)과 함께 창동 소재의 농협 에서 구입하였다. Sauerkraut 발효에 사용된 용기는 1.3 L 인 터락 발효용기(INL 412, LocknLock, Korea)를 사용하였다.

2. Sauerkraut 제조

Yang et al. (2020) 연구의 Sauerkraut 제조 방법을 수정 하여 사용하였으며, 제조 과정은 <Figure 1>과 같다. 양배추 를 길이 5 cm, 두께 0.5 cm로 채썰어 각 볼에 넣고 양배추 무게의 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5% (w/w)의 소금과 각 농도의 소금물 100 mL를 넣고 시료 국물의 최종 염도가 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5%가 되도록 총 30분간 주물렀다. 완성된 시료를 용기에 넣은 후 누름판으로 누르고 완전히 밀봉하여 20°C의 저온 배양기(J-IB02, JISICO, Korea)에서 7일간 발효시켰다. 소금 농도별 시료를 발효 0일부터 7일까지 24시간마다 샘플 링하여 실험에 사용하였고 3번 반복 제조하였다.

3. pH 및 총 산도(total acidity)

pH 및 총 산도는 각 소금 농도별 100 g의 시료를 믹서기 (MCH-308, SK Magic, Korea)로 1분간 마쇄 후 여과하여 사용하였다. pH meter (HI 5221, HANNA, USA)를 사용하 여 측정하였고, 산도적정기(SG.285225830, SI Analytics, Germany)로 pH 8.3이 될 때까지 소비된 0.1 N NaOH (Daejung, Korea)(mL)를 측정하여 젖산 함량(%)으로 표시하 였다. 각 시료 당 10회 반복 측정하였다.

4. 염도(salinity)

염도는 각 소금 농도별 1 mL의 시료 국물을 멸균적으로 취하여 디지털 염도계(GMK-525N, G-won Hitech Co, Ltd., Korea)로 측정하였다. 각 시료 당 10회 반복 측정하였다.

5. 색도(chromaticity)

색도는 각 소금 농도별 시료를 취하여 색차계(Colorimeter, Minolta CR-400, Japan)로 명도(L-value, darkness to lightness), 적색도(a-value, greenness to redness), 황색도(b-value, blueness to yellowness)를 측정하였다. 각 시료 당 10회 반 복 측정하였다. 시료 측정 전에 사용한 표준 백색판(standard plate)의 L값은 92.49, a값은 −0.35, b값은 3.70이다.

6. 경도(hardness)

경도는 각 소금 농도별 시료를 취하여 물성분석기(LLOYD instrument, Ametek Inc, UK)를 사용하여 측정하였다. 각 시 료 당 12회 반복 측정하였으며 가장 큰 값과 가장 작은 값 을 제외한 나머지 값을 분석에 사용하였다. 이때의 분석 조 건은 probe 5.0 mm, pre-test speed 1.0 mm/s, test speed 1.0 mm/s, distance 10.0 mm, trigger force 3.0 N으로 하였다.

7. 미생물 군집

유산균(lactic acid bacteria), 효모(yeast)와 대장균군 (coliform group)은 멸균적으로 취한 1 mL의 시료 국물과 9 mL의 0.1% 멸균 펩톤수를 10진 희석법에 따라 단계별로 희 석한 후 유산균은 MRS agar (BD Difco Lab., USA)에 37°C에서 48시간, 효모는 PD agar (BD Difco Lab., USA) 에 27°C에서 48시간, 대장균군은 VRB agar (BD Difco Lab., USA)에 35°C에서 24시간 배양하여 colony 수가 30- 300개인 평판 12개를 선택하여 가장 큰 값과 가장 작은 값 을 제외한 나머지 값을 log CFU/mL로 나타내었다.

8. 분리 균주의 특성조사 및 동정

1) 분리 균주의 특성조사

균주의 분리는 발효 4일의 Sauerkraut를 단계적으로 희석 한 후 MRS agar에 37°C에서 24시간 배양하여 유백색의 colony를 크게 형성하는 균락 중 1차적으로 10개의 colony를 선별하였다. 선별한 colony를 3회 계대 배양하여 높은 활성 의 colony를 순수분리한 후 형태학적 조사, catalase test와 49종의 탄수화물 이용성을 조사하였다.

2) 분리 균주의 동정

16S rRNA gene 분석을 통한 유전학적 동정을 실시하였다. 분리 균주의 콜로니 샘플에서 genomic DNA를 추출한 후 PCR (Applied Biosystems, USA)을 진행하여 마크로젠 (Macrogen, Korea)에 DNA sequencing을 분석의뢰하였다. 염기서열의 상동성이 97% 이상일 때 하나의 종으로 정의하 였다.

9. 기호도 검사(acceptance test)

식품영양학과 학부 및 대학원생 31명을 패널로 선정하여 기호도 검사를 실시하였다. 기호도 검사를 실시하기 전 패널 들을 대상으로 검사의 목적, 용어 및 평가 기준에 대해 충분 히 설명한 후 평가하였다. 20°C에서 발효 중인 4일째 소금 농도별 Sauerkraut 시료를 4°C 저온 인큐베이터에서 1시간 보관한 후 25 g의 건더기와 5 g의 국물을 섞어 세 자리 난수 가 표시된 흰색 원형의 용기에 담아 차갑게 제공하였으며, 순서는 패널마다 무작위로 제공하였다. 평가하는 동안 미각 의 둔화를 억제하기 위해 시료 사이에 생수와 식빵으로 입 안을 헹구도록 하였다. 항목은 외관 기호도, 냄새 기호도, 맛 기호도, 조직감 기호도, 전반적인 기호도이며, 7점 척도법(7 점, 매우 좋음; 5점, 보통; 1점, 매우 싫음)을 사용하여 점수 를 부여하도록 하였다. 본 기호도 검사는 덕성여자대학교 생 명윤리위원회의 승인을 받아 실시하였다[Approval Number: 2021-001-002-A].

10. 통계 분석

통계 분석은 SPSS 25.0 statistics (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 프로그램을 사용하였다. 실험 결과는 평균±표준편 차(Mean±SD)로 나타내었으며, 시료 간 평균치 차이 유무와 유의성을 검증하기 위해 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였고 소금 농도와 발효기간에 따른 pH, 총 산도, 염도, 색도, 경도, 기호도 검사 결과를 분석하였다. 시료 간 차이 검증은 Duncan의 다중검정(Duncan’s multiple range test)을 사용하였으며, 가설검증수준은 p<0.05로 하였다.

III. 결과 및 고찰

1. pH, 총 산도(total acidity) 및 염도(salinity)

소금의 농도를 0.5, 1.0, 1.5, 2.0과 2.5%로 달리하여 제조 한 Sauerkraut의 발효기간(0-7 days)에 따른 pH, 총 산도와 염도를 <Table 1>에 나타내었다. pH는 발효 4일에 0.5- 2.5%의 Sauerkraut가 pH 4.11, 4.08, 4.09, 4.14, 4.16으로 측정되어 1.0와 1.5%의 Sauerkraut가 독일의 Sauerkraut 제 조 규격인 pH 4.1 이하에 부합하였다(Montaño et al. 2016). 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 발효 0일 pH 6.26, 6.23, 6.08, 6.03, 6.01에서 발효 4일 pH 4.11, 4.08, 4.09, 4.14, 4.16으로 가파르게 감소하였는데(p<0.001) 이는 발효 초기에 존재하는 이상발효유산균의 성장에 의해 젖산이 생성되어 pH가 감소된 것으로 보고되었다(Yang et al. 2020).

총 산도는 발효 초기에 소금 농도 간 차이가 크지 않았지 만 발효 4일에 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 총 산도 0.75, 0.73, 0.69, 0.59, 0.48%로 소금 농도가 낮을수록 유의적으로 높게 나타났다(p<0.001). Mheen & Kwon (1984)의 연구에 서 소금의 농도가 낮을수록 산 생성이 빠르다고 하여 본 연 구 결과와 일치하였다. 이는 고염에서 유산균의 성장이 지연 되어 산 생성이 억제된 것으로 보고되었다(Kim et al. 2005). Lee & Yang (1970)은 일반적인 김치의 최적 산도가 0.4-0.75%이며 1%가 넘으면 과숙된 것으로 보고하였는데 본 연구의 발효 4일째 Sauerkraut는 총 산도 0.48-0.75%로 최 적의 산 함량을 포함하고 있음을 알 수 있다.

염도는 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 발효 4일에 0.84, 1.21, 1.57, 1.94, 2.31%로 독일의 Sauerkraut 제조 규격인 염도 0.7-3.0%에 부합하였고(Montaño et al. 2016), 0.5, 1.0, 1.5 와 2.0%의 Sauerkraut가 우리나라에서 주로 섭취하는 배추 김치의 평균 염도인 2.17-2.65% (Nam et al. 2017)보다 낮 았다. 또한 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 발효 0일 염도 1.55, 2.21, 2.92, 3.50, 4.03%에서 발효 4일 0.84, 1.21, 1.57, 1.94, 2.31%로 가파르게 염도가 감소하였는데(p<0.001) 이는 발효기간이 증가함에 따라 삼투압의 작용으로 양배추 조직 의 수분이 빠져나온 것으로 보고되었다(Yang et al. 2020).

2. 색도(chromaticity)

소금 농도 및 발효기간에 따른 Sauerkraut의 색도를 <Table 2>에 나타내었다. 명도를 나타내는 L값은 발효 4일 에 0.5-2.5%의 Sauerkruat가 73.34, 72.88, 72.47, 72.51, 72.46으로 측정되어 소금 농도가 낮을수록 L값이 유의적으 로 높아(p<0.001) Kim & Lee (2019)의 저염오이지 연구 결과와 유사하였다. 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 발효 0일 L값 이 81.32, 80.77, 80.40, 80.46, 80.45에서 발효 4일 73.34, 72.88, 72.47, 72.51, 72.46으로 가파르게 감소하여(p<0.001) Park et al. (2010)의 연근즙을 첨가한 백김치 연구 결과와 유사하였다. 이는 Sauerkraut 발효과정 중 용출된 부유물질 과 고형분의 분해로 인해 밝기가 감소한 것으로 보고되었다 (Kang et al. 1997). 적색도를 나타내는 a값은 발효 1일에 0.5%의 Sauerkraut가 −1.58로 유의적으로 높게 나타났으며 (p<0.01), 발효 4일에 0.5, 1.0와 1.5%의 Sauerkraut가 각각 −1.67, −1.68, −1.69로 유의적으로 가장 높았지만(p<0.001) 소금 농도 간의 일관된 변화가 나타나지 않았다. 황색도를 나타내는 b값은 발효 4일에 0.5-2.5%의 Sauerkruat가 10.37, 10.44, 10.64, 10.74, 10.84로 측정되어 소금 농도가 낮을수 록 b값이 유의적으로 낮아(p<0.001) Kim & Lee (2019)의 저염오이지 연구 결과와 유사하였다. 0.5-2.5%의 Sauerkraut 는 발효 0일 a값이 −1.51, −1.50, −1.51, −1.51, −1.48에서 발효 7일 −1.71, −1.70, −1.72, −1.75, −1.75로 발효기간이 증가할수록 a값이 유의적으로 감소하였고(p<0.001), 발효 0 일 b값이 7.60, 7.66, 7.64, 7.64, 7.62에서 발효 7일 10.56, 10.67, 11.03, 11.63, 12.22로 발효기간이 증가할수록 b값이 유의적으로 증가하였다(p<0.001). 이는 발효기간이 증가할수 록 유산균에 의해 생성된 젖산으로 인해 산성이 되는데 이 때 산에 불안정한 화합물인 chlorophyll이 pheophorbide와 pheophytin으로 쉽게 분해되어 녹갈색을 띠게 되므로 a값이 감소하고 b값이 증가하는 것으로 보고되었다(Gnanasekharan et al. 1992). 또한 Johanningsmeier et al. (2007)의 스타터 첨가한 저염 Sauerkraut 연구에서 L값은 63.0-66.7, a값은 – 1.72에서 −1.44, b값은 19.1-21.1로 나와 본 연구 결과의 Sauerkraut가 더 밝고 녹갈색으로 변하지 않아 품질이 우수 함을 알 수 있다.

3. 경도(hardness)

소금 농도 및 발효기간에 따른 Sauerkraut의 경도를 <Table 3>에 나타내었다. 발효 4일에 0.5-2.5%의 Sauerkraut 가 3.52, 3.51, 3.37, 3.29, 3.31 kgf로 측정되어 소금 농도 가 낮을수록 경도가 유의적으로 높아(p<0.001) Kim & Lee (2019)의 저염오이지 연구 결과와 유사하였다. 이는 소금 첨 가에 의한 삼투압 현상으로 인해 조직의 연부현상이 일어나 는 것으로 보고한 연구와도 유사하다(Yang et al. 2020). 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 발효 0일 4.10, 4.04, 4.05, 3.84, 3.87 kgf에서 발효 4일 3.52, 3.51, 3.37, 3.29, 3.31 kgf로 발효기간이 증가할수록 경도가 유의적으로 감소하여(p<0.001) Yang et al. (2005)의 물김치 연구와 유사하였다. 이는 발효 가 지속되는 동안 protopectinase, polygalacturonase, pectin methyl esterase 등의 효소 활성도가 증가하여 펙틴의 성상 변화가 가속화되어 경도가 감소하는 것으로 보고되었다(Lee & Rhee 1996).

4. 미생물 군집

소금 농도 및 발효기간에 따른 Sauerkraut의 유산균(lactic acid bacteria), 효모(yeast) 및 대장균군(coliform group)을 <Table 4>에 나타내었다. 유산균은 발효 전 기간에서 소금 농도가 낮을수록 유의적으로 높아(p<0.001) Yang et al. (2019)의 Leuconostoc mesenteroides와 Lactobacillus plantarum 을 첨가한 Chinese northeast sauerkraut 연구 및 Xiong et al. (2016)의 소금 농도에 따른 Chinese sauerkraut 연구 결 과와 유사하였다. 이는 발효 초기에 존재하는 이상발효유산 균이 고염 환경에서 쉽게 저해되기 때문이다(Jeong 1999). 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 발효 0일에 유산균 3.65, 3.59, 3.53, 3.43, 3.36 log CFU/mL에서 발효 2일 8.89, 8.85, 8.54, 8.14, 7.94 log CFU/mL로 가장 높게 측정된 후 감소 하여 발효 6일까지 7 log CFU/mL 이상을 유지하였다 (p<0.001). Moon et al. (2019)의 포기김치 연구에서 발효 2 일에 유산균은 8.08 log CFU/mL로 가장 높게 측정된 후 발효 6일에 6.89 log CFU/mL로 측정되어 본 연구의 Sauerkraut 유산균이 더 높게 측정되고 빠르게 사멸하지 않 았음을 알 수 있다.

효모는 발효 0일을 제외한 기간에서 소금 농도가 낮을수 록 유의적으로 높게 나타났으며(p<0.001), 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 발효 0일 5.64, 5.45, 5.43, 5.47, 5.47 log CFU/mL에서 발효 2일 8.89, 8.82, 8.49, 8.13, 7.97 log CFU/mL로 가장 높게 측정된 후 감소하여 발효 6일까지 7 log CFU/mL 이상을 유지하였다(p<0.001). Yang et al. (2019)의 Leuconostoc mesenteroides와 Lactobacillus plantarum 을 첨가한 Chinese northeast sauerkraut 연구에서 효모는 발 효 5일에 7.04-7.95 log CFU/mL로 가장 높게 측정되었는데 본 연구의 Sauerkraut 효모가 더 높게 측정되고 빠르게 증가 하였음을 알 수 있다. 효모는 김치 발효에서 알코올 및 방향 성 화합물을 생성시켜 식품에 풍미를 부여하고 비타민 C 합 성에도 관여한다고 알려져 있다(Kang et al. 2019). 또한 효 모는 발효 0일에 유산균보다 높게 나타났지만 발효 1일 이 후 유산균과 비슷한 경향으로 감소하였음을 알 수 있다. Kang et al. (2019)의 김치 발효에 관여하는 효모의 역할 연 구에 따르면 효모는 유산균이 감소하는 적숙기 이후부터 증 가하는 것으로 나타났지만 그에 대한 정확한 기작은 아직 밝 혀지지 않아 Sauerkraut 발효과정 중 효모의 역할에 대한 추 가적인 연구가 필요해 보인다.

대장균군은 발효 3일을 제외한 기간에서 소금 농도가 높 을수록 유의적으로 낮게 나타나(p<0.001) Yang et al. (2020)의 Chinese northeast sauerkraut 연구 결과와 유사하 였다. 이는 발효 초기에 소금 농도가 낮을수록 높게 측정된 유산균에 의해 생성된 항균성 생물 활성제인 박테리오신과 phenyllactic acid에 의해 대장균군이 억제되는 것으로 보고 되었다(Tamang et al. 2016). 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 발효 1일에 대장균군 5.02, 4.61, 4.50, 4.49, 4.43 log CFU/mL 로 가장 높게 측정된 후 감소하여 0.5와 1.0%의 Sauerkraut 는 발효 5일 이후, 1.5, 2.0와 2.5%는 발효 4일 이후에 검출 되지 않았다(p<0.001). 따라서 대장균군은 발효 초기에 높게 나타났지만 유산균 및 효모가 발효 2일에 7-9 log CFU/mL 로 증가하여 발효 5일 이후에 모든 Sauerkraut에서 검출되지 않았음을 알 수 있다.

5. 분리 균주의 특성 및 동정

1) 분리 균주의 특성

소금 농도를 달리하여 제조한 Sauerkraut의 발효기간에 따 른 품질 특성을 측정한 결과, 발효 4일째의 Sauerkraut가 최적 총 산도인 0.4-0.75%에 포함되면서 대장균군이 1.0 log CFU/ mL 미만으로 섭취가 가능하여 가장 적숙기라 판단하였다. 이 때의 Sauerkraut에서 유산균을 배양하여 유백색의 colony를 형 성하는 10개의 colony를 선별한 후 높은 활성을 보여주는 4 개의 colony를 순수분리하였고, 이를 S1, S2, S4, S6로 명명 하였다. 분리한 유산균 colony를 관찰한 형태, catalase test 및 탄수화물 이용성의 결과를 <Table 5>와 <Table 6>에 나타내 었다. S1과 S6는 간균 형태이며, S2와 S4는 구균 형태로 관 찰되었다. S1, S2, S4, S6 모두 그람 양성균이며, catalase test 결과 O₂ 발생을 하지 않는 catalase 음성균이다. S1은 탄 수화물 15종, S2는 탄수화물 30종, S4는 탄수화물 22종, S6 는 탄수화물 17종에 대해 당대사능을 나타냈으며, S1, S2, S4, S6 모두 D-Galactose, D-Glucose, D-Fructose, Maltose, Melibiose, Sucrose와 반응하여 양성을 나타내었다. Chang et al. (2011)의 국내 시판 김치의 미생물 균총 변화 연구에서 양 배추에 존재하는 그람음성균들은 발효에 거의 영향을 미치지 성균으로 발효에 영향을 미쳤다고 판단된다.

2) 분리 균주의 동정

분리 균주의 종 수준까지의 정확한 동정을 위하여 16S rRNA gene 분석을 실시하였고, 도출된 염기서열을 NCBI blast의 database를 이용하여 유전학적 동정을 실시한 결과를 <Table 7>에 나타내었다. 동정 결과 S1은 Weissella cibaria JCM 12495, S2는 Lactococcus lactis NCDO 604, S4는 Leuconostoc citreum JCM 9698, S6는 Lactobacillus sakei DSM 20017로 판명되었다. 4개의 균주 모두 99% 이상의 상 동성을 나타내었다. 지금까지 Sauerkraut에서 발견된 Lactococcus lactis, Leuconostoc citreum과 Lactobacillus sakei는 본 연 구에서 동정되어 외국의 Sauerkraut 유산균 군집과 유사하게 나왔음을 알 수 있다(Di Cagno & Coda 2014;Yang et al. 2020). 그러나 본 연구에서 추가로 동정된 Weissella cibaria 는 외국의 Sauerkraut에서 발견되지 않아 국내산 양배추의 착생 미생물에 의해 새롭게 발견된 것으로 판단된다. 이 유 산균은 발효 초기에 존재하며 주로 우리나라 김치(Silva et al. 2017)와 외국의 발효식품인 fermented peppers (González- Quijano et al. 2014)에서 발견된다. 또한 암 예방(Kwak et al. 2014), 면역조절(Ahn et al. 2013), 항염증(Yu et al. 2019), 항산화(Park et al. 2022), 프로바이오틱스 활성(Silva et al. 2017)을 가지는 것으로 알려져 있다. Jang(2014)의 연 구에서 잘 익은 김치는 Leuconostoc 속과 Weissella 속에 의 해 시원한 맛을 느낀다고 하였는데 본 연구의 Sauerkraut에 서 발견된 두 가지 유산균 속 모두 시원한 맛에 기여한 것으 로 판단된다.

6. 기호도 검사(acceptance test)

소금 농도를 달리하여 제조한 Sauerkraut의 발효기간에 따 른 품질 특성을 측정한 결과, 발효 4일째의 Sauerkraut가 최 적 총 산도인 0.4-0.75%에 포함되면서 대장균군이 1.0 log CFU/mL 미만으로 섭취가 가능하여 가장 적숙기라 판단하였 다. 이때의 Sauerkraut 기호도 검사 결과를 <Table 8>에 나 타내었다. 외관(appearance), 냄새(odor), 맛(taste), 조직감 (texture), 전반적인 기호도(overall acceptance)는 시료 간에 유의적인 차이가 나타났다. 외관에 대한 기호도는 0.5%의 Sauerkraut가 3.67점으로 가장 높았고, 2.0와 2.5%의 Sauerkraut 가 각각 2.88점과 2.91점으로 가장 낮았다(p<0.05). 냄새에 대한 기호도는 0.5%의 Sauerkraut가 4.22점으로 가장 높았고, 1.5, 2.0와 2.5%의 Sauerkraut가 각각 3.63점, 3.73점과 3.45 점으로 가장 낮았다(p<0.05). 맛에 대한 기호도는 0.5, 1.0와 1.5%의 Sauerkraut가 각각 4.32점, 4.27점과 4.05점으로 가 장 높았고, 2.5%의 Sauerkraut가 3.53점으로 가장 낮았다 (p<0.01). 조직감에 대한 기호도는 0.5와 1.0%의 Sauerkraut 가 각각 4.68점과 4.70점으로 가장 높았고, 2.0와 2.5%의 Sauerkraut가 각각 4.26점과 4.29점으로 가장 낮았다 (p<0.05). 전반적인 기호도는 1.0와 1.5%의 Sauerkraut가 각 각 4.04점과 4.19점으로 가장 높았고, 2.5%의 Sauerkraut가 3.26점으로 가장 낮았다(p<0.05). 따라서 기호도 검사 결과를 종합하였을 때 각 항목에서 0.5, 1.0와 1.5%의 Sauerkraut가 높은 점수를 받았으며, 그중 1.0와 1.5% Sauerkraut의 기호 도가 높다고 판단된다. Yang et al. (2019)의 Leuconostoc mesenteroides와 Lactobacillus plantarum을 첨가한 Chinese northeast sauerkraut 연구에서 색, 냄새, 맛, 식감, 전반적인 기호도 모두 소금 농도가 낮을수록 기호도가 높아 본 연구 결과와 일치하였다. 또한 Kim & Lee(2019)의 저염 오이지 연구에서 1.0과 5.0% 오이지의 기호도가 가장 낮고 2.0, 3.0 과 4.0% 오이지의 기호도가 높게 나와 짠맛이 기호도에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.

IV. 요약 및 결론

본 연구는 국내산 양배추에 0.5, 1.0, 1.5, 2.0와 2.5% (w/w) 의 천일염을 첨가하여 제조한 Sauerkraut의 소금 농도 및 발 효기간에 따른 품질 특성과 미생물 군집을 조사하였다. 연구 결과, 발효 4일째 1.0와 1.5%의 Sauerkraut는 pH 4.08, 4.09로 독일의 Sauerkraut 제조 규격인 pH 4.1 이하에 부합 하였고, 발효 4일째 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 총 산도 0.75, 0.73, 0.69, 0.59, 0.48%로 김치의 최적 총 산도인 0.4- 0.75%에 포함되었다. 염도는 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 발효 4일에 0.84, 1.21, 1.57, 1.94, 2.31%로 독일의 Sauerkraut 제조 규격인 염도 0.7-3.0%에 부합하였고, 우리나라 배추김 치의 평균 염도인 2.17-2.65%보다 낮았다. 색도 측정 결과, 본 연구의 발효 4일째 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 L값 73.34, 72.88, 72.47, 72.51, 72.46, b값 10.37, 10.44, 10.64, 10.74, 10.84로 소금의 농도가 낮을수록 명도가 높고(p<0.001) 황색 도가 낮아(p<0.001) 어두워지지 않고 녹갈색으로 변하지 않 았다. 발효 4일째 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 경도 3.52, 3.51, 3.37, 3.29, 3.31 kgf로 소금의 농도가 낮을수록 경도가 높아 (p<0.001) 식감이 물러지지 않았다. 발효 2일째 0.5-2.5%의 Sauerkraut는 유산균 8.89, 8.85, 8.54, 8.14, 7.94 log CFU/ mL로 소금의 농도가 낮을수록 유산균이 높고(p<0.001), 김 치의 유산균보다 높게 측정되었다. 대장균군은 0.5-2.5%의 Sauerkraut가 발효 4일에 1.0 log CFU/mL 미만으로 측정된 이후 사멸하였다. 이에 품질 특성이 우수하고 적숙기라 판단 된 4일째 Sauerkraut에서 Lactococcus lactis, Leuconostoc citreum, Lactobacillus sakei 외에 국내산 Sauerkraut에서만 발견된 Weissella cibaria가 동정되었는데 이 유산균은 국내 산 양배추의 착생 미생물에 의해 새롭게 발견된 것으로 판 단된다. 기호도 검사 결과, 전반적인 기호도 항목에서 1.0와 1.5%의 Sauerkraut가 유의적으로 높게 나왔다(p<0.05). 따라 서 본 연구 결과의 미생물 및 이화학적 품질 특성과 기호도 검사 결과를 고려할 때, 소금 농도 1.0와 1.5%의 Sauerkraut 가 다른 시료에 비해 유산균도 풍부하고 관능적인 면에서도 우수한 것으로 나타나 향후 저염 Sauerkraut의 생산으로 소 금 섭취를 감소할 수 있을 것이라 판단되며, 우리나라 Sauerkraut 연구의 기초자료로 제공하는데 의미가 있을 것으 로 사료된다. 그러나 향후 Sauerkraut의 효모 군집에 대한 조 사, 휘발성 냄새성분 및 항산화 분석 등의 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각되며, 우리나라 입맛에 맞도록 향신료 등 을 첨가하는 등 Sauerkraut의 관능적 특성을 향상시키기 위 한 연구도 필요할 것으로 생각된다.