세계김치연구소 미생물기능성연구단
김태운 책임연구원
E-mail : korkimchiman@wikim.re.kr
김치는 항상 우리 식탁 위에 있어 특별히 주목 받지는 못하지만 없을 때는 그 빈자리를 금방 느끼게 되는 식품이다. '김치' 하면 엄마의 손맛이 제일 먼저 떠오르지만 향후에는 김치 제조업체에서 생산한 상품김치를 더 많이 접할 날이 올 것 같다. 김치는 조달방법에 따라 일반 가정과 외•급식 업소에서 직접 담그는 "자가조제 김치", 시장에서 구입하는 "상품김치"로 구분되는데 국내 김치의 상품화율은 2010년에 27%에 불과 하였으나 2016년에는 36%까지 상승한 것으로 나타났다. 이러한 배경에는 동거가족 수 감소, 쌀밥 섭취량 감소 등에 따라 많은 양의 김치를 담그고 장기 저장하는 대신, 수시로 시장에서 소량의 김치를 구입하는 것이 더 경제적이고 편리하기 때문인 것으로 보인다. 여성의 사회활동 시간 증가, 김치 담금 능력의 감퇴 등으로 인하여 이러한 트렌드는 향후 더욱 가속화 될 것으로 전망된다1.
김치는 절인 배추나 무, 오이 등의 주원료에 각종 양념을 혼합하여 일정기간 발효시킨 식품이다. 김치 제조에 이용되는 채소류에는 토양, 공기, 물 등으로부터 유래된 세균, 효모, 곰팡이 등 여러 미생물들이 부착되어 있으며 이들 미생물들은 세척, 절임 등의 공정을 거치면서 제거되는데, 이 중 내염성 유산균이 다수 잔존하여 김치발효에 관여하게 된다. 이들 미생물들은 재료의 종류 및 계절에 따라 균수나 종류가 달라진다2. 김치 발효는 재료의 살균과정 없이 초기에 존재하는 이러한 미생물들에 의해 자연적으로 진행되기 때문에 항상 균일한 품질을 지닌 김치의 제조가 어려운 실정이다. 김치 발효과정에 있어 미생물 군집 변화는 김치의 관능적 특성 및 품질에 큰 영향을 미치는 것으로 잘 알려져 있다3,4. 김치 제조업체에서는 항상 균일한 품질을 지닌 김치를 제조하기 위해서 재료 품종, 절임 방법, 양념혼합비 조절, 숙성 방법 등 제조공정관리를 통해 자사만이 지닌 노하우로 품질관리를 하고 있지만 인위적인 미생물 군집 조절과 관련된 부분은 여전히 해결해야 할 과제로 남겨져 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 김치 제조 시 종균을 첨가하여 품질이 균일하고 관능적 특성이 우수한 김치를 제조하고자 하는 노력이 지속적으로 시도 되고 있다. 종균(starter)은 미생물이 가지고 있는 대사능력을 이용하기 위하여 식품발효에 의도적으로 첨가하는 미생물을 의미하고, 종균첨가제(starter culture)는 발효식품의 빠른 제조를 위하여 종균을 배양하여 증식시킨 첨가용 균체를 지칭한다5.
일반적으로 김치에 종균을 첨가하는 목적으로는 속성발효, 관능적 특성 향상, 품질유지기한 연장, 건강/영양학적 기능적 특성 향상, 식중독균 저해 등을 들 수 있겠다6.
김치에 종균을 첨가할 때 적절한 첨가량을 결정하는 일은 김치의 품질면이나 제조단가와 밀접한 관련이 있어 매우 신중하게 결정해야 할 요소이다. 지금까지 수행된 연구 결과들을 보면 김치 제조 시 존재하고 있는 초기 균수 보다 종균을 많이 첨가하여 그 효과를 살펴본 연구가 대부분이다6. 이러한 이유는 김치는 비살균식품이기 때문에 첨가한 종균이 김치 내에서 우점종이 되도록 하기 위해 원래 존재하고 있는 김치 초기 균수 보다 많이 첨가한 것으로 생각된다.
일반적으로 김치제조업체에서는 분말 제제형태의 종균을 많이 사용하고 있는데 1kg 당 200,000원을 상회하고 있다. 분말제제 1g당 11 log CFU 수준의 균수를 함유하고 있다고 가정하고, 김치 1kg 제조 시 종균을 0.1g – 1.0g 정도(종균 7-8 log CFU/김치 1g) 첨가한다고 하면 20원에서 200원 정도 김치 제조원가가 상승하는 결과를 초래한다. 김치 제조원가를 보통 2,000-3,000원/kg 정도로 고려해 보면 적지 않은 비용 부담이 발생하는 문제가 생긴다. 분말 제제 형태의 종균의 경우, 저장기간이 경과함에 따라 균수가 감소하거나 활성이 떨어질 경우에는 사용량을 늘려야 되므로 종균 사용 비용이 더 상승 될 수 있는 단점이 있다. 김치에 종균을 첨가하는 방법에는 앞서 언급한 분말 형태의 종균을 첨가하는 방법과 액상형 종균을 첨가하는 두 가지 방법이 많이 이용되고 있다16. 분말형 종균의 경우 균체를 동결건조 등을 통해 분말 형태로 만든 다음 필요 시 김치에 첨가하는 방법으로 장기 보관이 가능하다는 장점이 있으나, 저장기간이 경과함에 따라 종균의 생존율이 저하되고 액상형 종균에 비해 활성이 낮다는 단점이 있다. 액상형 종균은 배추즙이나 식품 원료로 제조하여 식용 가능한 배양액에 종균을 배양한 후 배양액과 균체를 함께 첨가하는 방법으로 필요 시 마다 배양해야 하는 번거로움이 있지만 분말형에 비해 종균의 활성이 높아 김치에 첨가되었을 때 종균이 지닌 기능을 발휘하고 우점을 차지할 확률이 높다는 장점을 지니고 있다15. 또한, 배양기 등 초기 설비 비용이 소요되지만 저비용 식용배지를 사용할 경우 분말형에 비해 생산 단가를 낮출 수 있다는 가능성도 지니고 있다. 그러나, 종균의 종류에 따라 증식에 필요한 영양 요구성이 달라서 각 종균에 맞는 식용 배양액이 필요하지만 이에 대한 김치제조업체 현장 적용 기술은 미비한 실정이므로 향후 지속적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
자연 발효에 의해 만들어지는 김치는 다양한 풍미를 지닐 수 있다는 장점이 있지만 상품화의 측면에서는 균일한 품질을 지닌 제품의 생산이 어려워 품질관리가 힘든 단점이 있다. 따라서 상품김치에 있어 종균의 사용은 김치의 품질 균일화 및 상품성 증진을 위한 가장 바람직한 해결책의 하나로 주목 받고 있다.
김치 종균과 관련된 기존의 연구를 살펴보면 김치의 품질유지기한 연장, 기호성 증진, 기능성 부과를 통한 상품성 향상 등을 목적으로 한 우수 종균 개발 연구가 주를 이루고 있다. 그러나, 김치에 종균을 효율적으로 적용시키기 위해서는 우수한 종균 개발뿐만 아니라 원부재료의 감균 처리 기술, 종균 활성 및 우점율 증진 기술, 김치 발효 과정 중 종균 모니터링 기술, 그리고 종균의 안전성 평가 시스템 구축 등 동반기술의 개발도 함께 진행되어야 할 것이다. 특히, 종균의 안전성 평가는 김치 섭취에 따른 식품안전사고의 사전적 예방 차원뿐만 아니라 수입국 소비자의 신뢰를 증진시켜 김치 수출 증진에도 기여할 것으로 생각된다17. 효율적인 종균 적용 기술을 통해 수입김치와의 차별성을 꾀할 수 있는 고품질의 상품김치 제조기술이 절실히 요구되는 시점이다.
