최근 경제발전과 함께 건강에 관한 관심이 높아지면서 우리나라에서는 다양한 건강 관련 식품이 등장하였으며, 이 중에서 기능성을 함유한 식품에 대한 소비가 증가하고 있다(Choi 등, 2011). 김은 해외에서 저칼로리 건강 스낵으로 인기를 끌고 있으며, 조미김, 김스낵 등을 중심으로 수요가 꾸준히 증가하고 있다(Nguyen 등, 2018a). 특히 김은 30% 이상의 단백질과 1% 이하의 지방 및 무기질이 풍부한 알칼리성 식품으로 알려져 있으며, methionine, threonine, leucine, isoleucine, lysine 및 valine 등과 같은 필수 아미노산류도 많이 존재한다고 보고되고 있다(Lee 등, 1987; Nguyen 등, 2018b). 이러한 가공 김은 2020년 수출액이 6억 달러에 이르는 높은 성장세를 나타내었으며(MOF, 2021), 2024년까지 연 수출 10억 불 규모의 수출주도형 식품산업으로 육성하기 위한 추진전략도 같이 시행되고 있다(MOF, 2017).

홍조류에 속하는 김은 건물량 기준으로 25% 이상의 탄수화물이 함유되어 있으며, 이를 구성하는 주요성분으로는 isofloridoside와 floridoside 등과 같은 유리당과 세포벽 구성성분인 hemicellulose, 세포 간 충진 물질인 porphyran 등과 같은 수용성 산성 다당류가 10% 내외로 함유되어 있다(Nguyen 등, 2018a; Yoshimura 등, 2006). 또한 이들 다당류와 폴리페놀 등은 항산화 및 항염증 효과가 있으며, 면역력을 강화하고 혈액순환을 촉진하는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다(Yeom 등, 2023).

최근에는 에어프라이를 식품가공에 적용한 기술이 많이 보고되고 있다. Hwang 등(2022)은 연근 건조칩 제조 시에, Jeong 등(2023)은 고단백 김칩의 제조에 에어프라이 기술을 적용한 바 있다. 또한 찹쌀페이퍼를 이용한 김스낵 제조 시 에어프라이 기술은 관능적으로도 손색이 없다고 하였으며(Yu 등, 2022), 약과 제조 시에 전통적 유탕 방식과 에어프라이 적용 기술을 비교한 결과, 기호도에서 에어프라이 적용 제품이 긍정적인 결과를 보였다고 하였다(Jeon과 Lee, 2021). 이러한 에어프라이의 원리는 용기 내부의 발열체에서 발생하는 가열된 공기(최대 200°C)를 내부 팬으로 순환하여 대류 방법으로 가열처리하기 때문에 유탕처리 방법에 비해 지방함량이 현저히 낮다는 장점이 있으며, 이에 따라 지방산화 억제 및 유통 중의 품질 향상을 기대할 수 있다(Yu 등, 2022). 반면, 유탕처리와 같은 전통적 방식으로 제조한 김부각의 경우 산패로 인해 유통기한이 짧아지는 문제점을 해결하기 위해 산화안전성을 가진 다시마를 이용한 연구(Choi 등, 2011), 녹차 추출물을 이용한 김부각의 산화안정성 및 품질특성(Park 등, 2001), 키토산 김부각의 품질특성 및 저장성에 대한 연구(Moon과 Park, 2013) 등이 보고되었다.

한편, 가공 제품에서 관능적 품질을 향상시키고자 반응향 기술을 적용한 예도 많이 보고되었다(Ahn 등, 2014; Cha와 Wang, 2018; Seo 등, 2015). 반응향 기술은 반응 전구물질인 아미노산류와 단당류의 당-아미노 반응인 Maillard reaction과 Strecker degradation을 통하여 형성되는 반응으로, 최종 생성물에 savory 향을 부여하거나 flavor enhancing 효과를 유도할 수 있다(IOFI, 2020; Manley, 1994). 본 연구는 김칩 제조에 에어프라이 및 반응향 기술을 적용하여 제품의 관능적 요소를 포함한 품질 개선을 하고자 하였으나, 현재 이와 관련된 제품뿐만 아니라 유사 가공품에서 유통 안정성 및 유통기한과 관련된 연구는 거의 보고된 바 없다.

이에 본 연구에서는 에어프라이 및 반응향 기술을 적용한 김칩 제품의 유통기한을 설정하고자 품질지표로서 이화학적 요소 6종[수분활성도, 수분, pH, 총산, 휘발성산, thiobarbituric acid reactive substance(TBARS)], 미생물학적 요소 2종(세균수 및 대장균군), 물리학적 요소 3종(brittleness, hardness, 색도) 및 관능학적 요소(외관, 풍미, 조직감) 등 총 14가지의 요인으로 가속 실험을 진행하였고, 선형회귀 분석을 통하여 상관성이 높은 품질지표를 선정하여 김칩 제품의 유통기한을 산출하였다.

김칩 제품의 제조 및 저장 조건

김칩 시제품의 제조공정은 먼저 주원료인 마른 김을 만전식품(주)에서 제공받아 가스레인지에서 2장씩 구운(장당 5초 이내) 다음, 균질기(HB50, Korea Powder System Co., Ltd.)를 이용하여 60~80 mesh의 입자크기로 분쇄하였고, 냉동상태의 무염갈치수리미(GNK Co., Ltd.)는 silent cutter(Marin Bio Co.)를 이용하여 15분 동안 세절 및 균질화를 하였다. 다음으로 주원료인 굽고 분쇄한 김, 갈치수리미, 밀가루, 설탕 및 소금(CJ Cheiljedang Co.) 등과 부원료인 탄산수소나트륨(NaHCO₃, Esfood Co.)과 베이킹파우더(Johung Co.)를 Table 1의 배합비와 같이 반응향 유도액(reaction flavor-inducing solution)과 물을 첨가한 후 혼합 믹서기(Shinheung Food Co.)에 5~10분간 교반하여 탄력성 있는 반죽을 만들었다. 이때 반응향 유도액에 사용된 아미노산류(Neo Crema Co., Ltd.)인 methionine 5.4 g, threonine 33 g, glycine 24 g, glutamic acid 9 g과 glucose(Neo Crema Co., Ltd.) 30 g을 증류수 1,000 mL에 용해한 다음, autoclave(LAC-5080SD 80 L, Daihan Labtech Co., Ltd.)에서 121°C, 1기압의 조건에서 90분간 반응시켜 반응향 유도액을 제조하였다. 반죽은 압출성형기(Shinheung Food Co., ∅18 cm×50 cm)에 넣고 노즐(∅0.1 mm×19 pin)을 통과하여 압출 성형시킨 다음, 계속해서 컨베이어를 통하여 저온실(10°C 이하)에서 10분 정도 급속 건조(습도 40% 이하) 후 약 13.5 cm(long)×9.5 cm(width)×0.15 mm(thickness)의 크기로 절단한 김칩 성형물을 얻었다. 다음으로 컨베이어식 오븐(9 m long, Shinheung Food Co.)을 통하여 180°C에서 140초간 가열을 한 다음 자연 건조 및 냉각하였다. 완성된 김칩 40 g씩을 3겹 laminated film(PET/AI/PE, 25 cm×35 cm×0.1 thickness, DSMNT Co.)에 넣어 포장하였다.

Table 1 . Recipe for the producing laver chip prototype (Unit: kg).

Compound	Major compounds				Minor compounds				Reaction flavor-inducing solution (L)1)	Water (L)	Total
	Dried laver	Surimi	Flour		Baking powder	NaHCO3	Sugar	Salt
Weight (%)	5.44 (8.83)	8.48 (13.78)	40.00 (64.98)		0.32 (0.52)	0.40 (0.65)	6.28 (10.20)	0.64 (1.04)	3.6 －	36 －	61.56 (100.00)

¹⁾Amino acids (methionine 5.4 g, threonine 33 g, glycine 24 g, glutamic acid 9 g) plus glucose 30 g were dissolved in DW 1,000 mL and then reacted for 90 min at autoclave (121°C, 1 atm)..

수분, 수분활성도(A_w) 및 pH

김칩의 수분함량은 상압가열건조법(AOAC, 1995)으로 분석하였고, A_w는 수분활성 측정기(Model Humidat IC-3/2, Novasina AG)를 이용하여 측정하였다. 그리고 pH는 Park 등(2023)의 방법을 변형하여 시료 5 g에 증류수 50 mL를 가하여 homogenizer(T25-S1, Junke & Kunkel)에서 1분간 균질화한 후 여과 용액을 pH meter(ST3100, Ohaus)로 측정하였다.

총산 및 휘발성 유기산

김칩의 총산은 Sadler와 Murphy(2010)의 방법을 일부 변형하여 분석하였다. 즉, 시료 5 g에 증류수 50 mL를 가하여 1분간 균질화(T25-S1 homogenizer, Janke & Kunkel) 및 여과(Whatman No.4, Whatman GmbH)한 다음 10분간 원심분리(5,394×g, 1580R, Labogene Co., Ltd.)하였다. 다음으로 상층액 10 mL를 취하여 100 mL로 정용 후 이 중 20 mL를 취하여 삼각 플라스크에 넣고 페놀프탈레인 지시약을 2~3방울 떨어뜨린 후 0.1 N NaOH로 적정하였다. 이때 30초 동안 분홍색이 유지되는 점을 종점으로 하였으며, 이를 acetic acid로 환산하여(1 mL 0.1 N NaOH=6 mg) 표기하였다. 한편 휘발성 유기산은 Sadler와 Murphy(2010)의 방법을 일부 변형하여 실험을 진행하였다. 즉, 시료 0.5 g과 증류수 100 mL를 Kjedahl 플라스크에 넣고 수증기증류법으로 증류하였다. 이때 30분 이내에 증류액 50 mL를 취할 수 있도록 가열 온도를 조절하였다. 이 중 20 mL를 취하여 0.1% phenolphthalein 지시약을 5방울 떨어뜨린 후 엷은 분홍색을 띨 때까지 0.01 N NaOH 용액으로 적정하여 아세트값으로 환산하였다.

TBARS

Tarladgis 등의 수증기증류법(1960)을 일부 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 0.5 g, 증류수 97.5 mL 및 HCl 2.5 mL를 Kjeldahl 플라스크에 넣고 수증기증류법으로 30분 이내에 증류액 50 mL를 채취하였다. 이 중 증류액 5 mL와 2-thiobarbituric acid(Sigma-Aldrich Co.) 시약 5 mL를 마개 달린 시험관에 넣고 98°C 수조에서 35분간 끓인 후 상온으로 냉각하여 분광광도계(Libra S22, Biochrom)로 흡광도(531 nm) 값을 취하고, 이를 1,1,3,3-tetraethoxypropane(Sigma-Aldrich Co.) 표준용액을 이용하여 얻어진 표준검량선에서 TBARS 값을 계산하였다. 모든 이화학적 실험은 3회 반복 측정하였으며, 이를 평균값±표준편차로 표시하였다.

Texture 및 색도 측정

Brittleness: Texture analyzer(TA-XT2 Plus, Stable Micro Systems)를 이용하여 Stamataki 등(2016)의 방법을 변형한 Jeong 등(2023)의 방법에 따라 측정하였다. Brittleness 측정용 probe는 three point bend rig(Stable Micro Systems, HDP/3PB)를 사용하였고, 측정 조건은 pre-test speed 5.00 mm/s, test speed 5.00 mm/s, post-test speed 5.00 mm/s, force 100 N, trigger force 0.049 N, probe height 35 mm, probe distance 15 mm로 5회 반복 측정하였다.

Hardness: Brittleness 측정 방법과 동일한 조건에서 변형률을 60%로 설정하였고, plunger(P/0.255 cm, Stable Micro System)를 사용하여, 첫 번째 피크의 높이를 hardness 값으로 하였다. Texture 측정은 모두 5회 반복하였고, 이를 평균값±표준편차로 나타내었다.

색도: 시료의 표면 색도는 색차계(LC 100, Lovibond)를 이용하여 CIE 명도(L^*), 적색도(a^*), 황색도(b^*) 및 색차(ΔE)값을 반복 측정(n=3)하여, 평균값±표준편차로 나타내었다. 이때 표준 plate의 L^*값은 98.1, a^*값은 -0.7, b^*값은 1.0이었다.

미생물학적 실험

일반세균수(aerobic plate count, APC) 측정은 식품공전(MFDS, 2024a)에 따랐다. 즉, 시료 10 g과 멸균 생리식염수 90 mL를 멸균된 filter bag에 넣고 stomacher(Blender stomacher 400 circulator, Seward)로 230 rpm에서 2분간 균질화한 용액을 십진 희석법으로 희석하여 사용하였다. 생균수 측정은 nutrient agar(Difco) 배지를 활용하여 시료 1 mL 분주 후 pour plate 법으로 진행하였으며, incubator(35±1°C, HQ-DI84, Core Tech)에서 48±2시간 배양한 후 균수를 계수하였다.

대장균(Coliform)군 분석은 식품공전(MFDS, 2024b)의 최확수법에 따랐다. 즉, APC 전처리에서 균질화한 용액을 십진희석법으로 희석하여 각 3개씩 LB broths(Difco)에 접종하고 incubator(36±1°C, 24시간)에서 배양하였다. 배양 후 듀람발효관 내에 가스가 발생한 경우 추정시험 양성으로 판정하고, 가스가 발생하지 않으면 배양을 계속하여 48시간까지 관찰하였다. 이때까지 가스가 발생하지 않은 경우에는 추정시험 음성으로 판정하였으며, 실험 결과는 식품공전의 최확수표에 따라 산출하여 log MPN/g으로 나타내었다.

관능검사

김칩의 관능검사는 창원대학교 생명윤리위원회(Institutional Review Board of Changwon National University)의 사전 승인(No. 7001066-202403-HR-017)을 받은 후 실시하였다. 관능검사 요원은 창원대학교에 재학 중이며, 평소에 스낵류를 좋아하는 대학원생 및 학부생 총 11명을 대상으로 9점 척도법(가장 좋은 점수를 9점, 가장 좋지 않은 점수에 1점)을 이용하여 각각 외관, 풍미 및 조직감에 대해 측정하였다. 시료는 임의로 선택된 세 자리 숫자로 구성된 난수표가 붙여진 불투명한 플라스틱 용기(Polystyrene: ∅70 mm, Aju Tech)에 담아 제공하였다. 평가는 패널 간 독립적인 공간에서 수행되었으며 시료마다 입안을 헹굴 수 있는 생수를 제공하였다. 이때 관능검사의 한계 규격 값은 4점으로 설정하였다.

품질 지표 선정 및 유통기한 설정

시료의 각 품질 인자 결과를 저장 기간과 온도에 따라 0차 및 1차 반응으로 회귀 분석하여 반응속도상수(K)와 결정계수(R²)를 계산하였다. 그중 결정계수(R²)가 가장 높은 품질 지표를 선택하였다. 유통기한 설정을 위해 선정된 품질 지표의 값을 관능검사의 전체적인 기호도(overall acceptance)와 회귀분석을 통해 한계 규격 값을 정하였다. 또한 Arrhenius 방정식(Park 등, 2023)을 이용해 반응속도상수(K)와 활성화에너지(E_a)를 구하여 실험 온도에서 유통기한을 계산하였다.

A: 아레니우스 상수, E_a: 활성화에너지(cal/mol), R: 기체상수(1.987 cal/mol), T: 절대온도, K: 반응속도상수

실험에서 구해진 25°C, 35°C 및 45°C의 반응속도상수(K)와 활성화에너지(E_a) 값을 통해 실험하지 않은 온도의 K값을 산출하고, 산출된 유통기한에 안전계수 0.8을 곱하여 각 온도 조건에 대한 최종적인 유통기한을 예측하였다.

통계 분석

모든 실험 결과는 SPSS 통계 프로그램(버전 27.0, IBM SPSS Statistics)을 사용하여 평균과 표준편차로 표현하였다. 저장 기간 및 온도에 따른 품질 지표의 유의한 차이는 ANOVA를 통해 분석하였으며, 사후 검증은 Duncan의 다중 범위 검정으로 P<0.05 수준에서 실시하였다.

김칩의 저장 중 A_w와 수분함량의 변화

김칩을 3개의 온도(25°C, 35°C, 45°C) 조건에서 75일간 저장 중의 A_w와 수분함량의 변화는 Fig. 1과 같다. A_w의 경우(Fig. 1A) 저장 0일에서 0.43이었으며, 25°C에서 저장한 경우 30일경(A_w=0.47)까지 A_w가 증가하다가 그 후 45일경에는 0.45로 감소하였고, 계속해서 감소하여 75일경에는 0.40이었다. 반면 35°C에서는 30일경에 0.38, 60일경에 0.29로 점차 A_w가 감소하였으며 75일경에서는 0.33으로 약간 증가하였다. 그리고 45°C에서 저장한 경우는 35°C와 마찬가지로 30일 차(A_w=0.34), 60일 차(A_w=0.26)까지 감소하였으며, 그 후 75일 차(A_w= 0.31)에서 약간 증가하였다. 김칩 저장 중 A_w의 변화는 0.26~0.47 범위였으며, 일반 미생물의 성장 한계(A_w=0.65 이하)보다 낮게 나타나 저장 및 유통 중 미생물에 의한 품질 저하 가능성은 낮을 것으로 사료되었다(Rhee 등, 1999).

Fig 1. Changes in A_w (A) and moisture content (B) of the laver chip prototype during storage at 25°C (-●-), 35°C (-▲-), and 45°C (-■-). Means with different letters (A-C) among temperatures in the same day are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05. Means with different letters (a-e) within the same temperature during the storage are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.

한편, 김칩을 25°C에서 저장한 경우 수분함량(Fig. 1B)은 7.51%(저장 0일 차)에서 30일 차(8.32%)까지는 증가하는 경향을 보이다가 45일 차(8.20%)부터 75일 차(7.22%)까지는 감소하는 결과를 나타내었다. 반면에 35°C에서는 30일 차(5.84%), 60일 차(5.56%)까지 수분함량이 유의하게 감소하다가 75일 차(6.05%)에서 오히려 증가하였다(P<0.05). 45°C에서도 60일경(5.04%)까지는 수분함량이 감소하다가 75일경에는 5.72%로 증가하여, 35°C에서의 저장과 동일한 경향을 나타내었다. 저장 기간 중 김칩의 A_w가 증가하면 수분함량이 증가하는 경향을 나타내었는데, 이는 저장 환경(온도 및 습도), 포장 재료의 특성과 연관될 수 있으며, 이러한 결과는 압출 과자와 밀기울 과자 제품의 저장 중의 경향과 유사한 결과를 보였다(Dar 등, 2016; Yadav 등, 2018).

김칩의 저장 중 pH, 총산, 휘발성산 및 TBARS의 변화

김칩의 저장 기간 중 pH, 총산, 휘발성산 및 TBARS의 변화는 Fig. 2와 같다. 김칩의 pH(Fig. 2A)는 저장 0일경에 6.18이었는데, 25°C에서 저장한 결과는 60일(6.60)까지 유의하게 증가하다가 그 후로 75일경(6.54)에는 감소하였다(P<0.05). 35°C에서 저장한 경우는 45일경에 6.33으로 최고점까지 증가한 후에 75일(6.28)까지 서서히 감소하였다. 45°C에 저장한 경우도 30일경에 6.30으로 최고점에 도달한 다음 감소하여 35°C에서 저장한 경우와 동일한 경향을 보였는데, 저장온도가 증가할수록 최고점에 도달하는 시기가 빨랐고 그 후로 감소하는 경향은

Fig 2. Changes in pH (A), total acid (B), volatile acid (C), and thiobarbituric acid reactive substance (TBARS) (D) of the laver chip prototype during storage at 25°C (-●-), 35°C (-▲-), and 45°C (-■-). Means with different letters (A-C) among temperatures in the same day are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05. Means with different letters (a-d) within the same temperature during the storage are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05. MDA: Malondialdehyde.

모두 동일하였다. 그러나 35°C 및 45°C 저장 제품의 pH 변화 폭은 25°C에 비해 낮았다. 진공 포장한 치킨 스낵(Singh 등, 2011)에서도 본 실험 결과와 같이 치킨의 유무와 관계없이 일정 기간 pH가 서서히 증가한 후 감소하는 경향을 나타내었다. 반면에 Dakuwa(땅콩 스낵의 일종)의 유통기한 실험(Ocheme 등, 2014)에서 지표 물질로 선정된 pH는 큰 폭은 아니지만 저장 기간 내내 서서히 감소하는 경향을 보였다. 김칩 저장 기간 중 총산(Fig. 2B)의 변화를 보면 25°C의 경우 저장 30일까지는 0.24에서 0.34 mg까지 증가폭이 매우 컸으나, 그 후 75일까지는 0.36 mg으로 완만하게 증가하였다. 35°C에서도 저장 30일(0.34 mg)까지 급속히 증가한 다음 45일경에 감소하였으나, 전체적으로는 저장 75일(0.36 mg)까지 서서히 증가하였다. 45°C의 경우도 저장 60일경까지 0.38 mg으로 계속해서 증가한 다음 75일경에는 0.37 mg을 나타내었다. 김칩의 저장 중 총산의 변화는 저장 온도별 차이는 있지만, 대체로 저장 60일경(45°C) 또는 75일(25°C 및 35°C)까지 계속해서 증가하는 경향을 나타내었다. 이러한 김칩의 총산은 pH와 함께 저장 기간 중 적은 범위 내에서 증가하는 경향이었고, Park 등(2014)의 다시마 음료에서도 동일한 경향을 보였다. 한편, 김칩의 저장 기간 중 휘발성 산(Fig. 2C)의 변화는 총산에 비하여 큰 변화가 없었으며, 저장 온도별에서도 대체로 0.07~0.09 mg 범위에서 대체로 안정함을 나타낸 것으로 보아 김칩의 총산에 미치는 영향은 휘발성 산보다 불휘발성 산에 의해 지배적인 것을 알 수 있었다. 김칩의 저장 기간 중 TBARS(Fig. 2D) 값의 변화를 보면, 25°C, 저장 0일경에 0.16 mg/kg을 정점으로 그 후로는 계속 감소하여, 저장 45일 및 75일경에 각각 0.11 및 0.15 mg/kg으로 변화 폭은 낮았지만 서서히 감소하는 경향을 보였다. 반면에 35°C 및 45°C에서 저장한 경우 저장 30일경까지 각각 0.20 및 0.19 mg/kg으로 증가한 후 서서히 감소하여 저장 75일경에 0.10 mg/kg의 값을 나타내었다. 유탕처리한 유과의 경우 저장 기간이 지날수록 지방 산패도가 증가하는 경향(Park 등, 2008)과 비교해 보면, 에어프라이로 가열한 본 연구의 김칩에서는 저장 중 지방 산패에 의한 영향이 매우 적었으며, 마이크로오븐으로 처리한 치킨 스낵(Singh 등, 2011)에서도 동일한 경향을 나타내었다.

김칩의 저장 중 texture 및 색도의 변화

김칩의 저장 기간 중 texture(brittleness 및 hardness)의 변화는 Fig. 3과 같다. Brittleness의 경우(Fig. 3A) 25°C에서는 저장 0일경 7.23 N에서 45일(7.11 N)까지는 계속해서 감소하다가 60일(7.55 N) 및 75일(7.58 N)까지는 서서히 증가하였다. 반면 35°C에서 저장한 경우 30일(8.52 N)까지 급속히 증가한 다음 60일경(8.66 N)까지 서서히 증가하다가 75일경(8.48 N)에는 감소하여, 25°C의 저장조건과 유의성이 있었다(P<0.05). 45°C의 경우도 35°C에서와 마찬가지로 저장 30일경까지 급속히 증가한 다음 60일(8.88 N)까지 서서히 증가하였으며, 75일(8.17 N)에서는 감소하였다. 이러한 김칩의 brittleness의 특성은 저장 중 A_w(Fig. 1A)와 수분함량(Fig. 1B)이 증가하면 감소하는 등의 증감 변화와 역상관 관계를 나타내었다. 압출성형 스낵의 저장에서도 A_w 및 수분함량이 증가할수록 hardness 및 crispness가 감소하는 역상관 관계를 보였고, 압출 성형한 쌀 스낵의 저장 실험에서도 수분함량과 hardness의 상관성이 본 실험의 김칩과 동일한 결과를 나타내었다(Alam 등, 2015; Yadav 등, 2018). 한편, hardness(Fig. 3B)는 저장 0일경에 8.49 N이었는데 25°C에 저장한 경우 45일(7.99 N)까지는 계속해서 감소하였으며, 그 후로는 서서히 증가하여 75일에는 8.22 N이었다. 반면에 35°C 및 45°C에서는 저장 60일까지 서서히 증가하여 각각 9.44 및 9.42 N이었으며, 그 후 75일(9.07 및 9.13 N)에는 약간 감소하여 brittleness의 변화와 동일한 경향을 보였다. 이는 고추 유과의 texture(brittleness 및 hardness)가 저장 온도가 높을수록 그 값이 증가하는 결과와 유사함을 보였다(Park 등, 2013).

Fig 3. Changes in brittleness (A) and hardness (B) of the laver chip prototype during storage at 25°C (-●-), 35°C (-▲-), and 45°C (-■-). Means with different letters (A-C) among temperatures in the same day are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05. Means with different letters (a,b) within the same temperature during the storage are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.

김칩의 저장 중 L^*, a^*, b^* 및 ΔE의 변화는 Fig. 4와 같다. L^*값(Fig. 4A)은 저장 0일경에 33.33이었는데, 25°C에 저장한 경우 75일(39.07)까지 서서히 증가하였다. 35°C와 45°C에서도 45일에서 각각 36.27 및 38.77, 75일에서 37.80 및 38.90으로 25°C와 마찬가지로 서서히 증가하는 경향을 보였다. 이는 김의 주된 색소 성분인 chlorophyll이 저장 중 분해됨으로써 L^*값이 증가한다는 결과와 일치하였다(Kim 등, 1987). a^*값(Fig. 4B)의 저장 중 변화는 0일 차에서 1.63이었는데, 25°C에 저장한 경우 15일경(3.17)까지 증가하였다가 감소하는 경향을 띠며, 75일 차에서는 1.73으로 감소하였다. 35°C 및 45°C에서 저장한 결과는 15일경 2.83 및 4.00으로 증가하였으며, 75일경 2.90 및 2.13의 결과로 0일 차에 비하여 증가한 결과를 보였는데, 이러한 a^*값의 증감은 chlorophyll과 carotenoid가 분해되면서 동시에 phycoerythrin이 표면으로 노출되기 때문이라고 추정된다(Kim 등, 1987). b^*값(Fig. 4C)의 저장 중 변화는 0일 차에서 10.13이었으며, 25°C, 35°C 및 45°C에서 15일경에는 8.13, 7.20 및 8.47로 감소하다가, 75일경에는 8.60, 8.90 및 6.47로 0일 차에 비해 감소하는 경향을 보였다. ΔE(Fig. 4D)는 0일 차에서는 65.11이었으며, 25°C, 35°C 및 45°C 등에서 30일경에는 각각 61.53, 64.37 및 59.72였고 75일에서는 59.57, 59.73 및 59.89로 서서히 감소하는 경향을 보였다.

Fig 4. Changes in color value L^* (A), a^* (B), b^* (C), and ΔE (D) of the laver chip prototype during storage at 25°C (-●-), 35°C (-▲-), and 45°C (-■-). Means with different letters (A-C) among temperatures in the same day are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05. Means with different letters (a-d) within the same temperature during the storage are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.

김칩의 저장 중 일반세균과 대장균의 변화

김칩의 저장 기간 중 일반세균 및 대장균군의 변화를 Table 2에 나타내었다. 김칩 시제품 제조 후 저장 0일경에 일반세균과 대장균은 모두 검출되지 않았으며, 저장 온도별(25°C, 35°C, 45°C) 및 저장 75일 동안에도 일반세균과 대장균군은 모두 검출되지 않았다. 김칩의 제조 과정 중에서 180°C에서 140초간 충분히 가열되어 일반세균과 대장균군이 사멸된 것으로 사료된다.

Table 2 . Changes in aerobic plate count (A) and coliform bacteria (C) of the laver chip prototype during storage at 25°C, 35°C, and 45°C.

Temp. (°C)	Storage period (days)
	0		15		30		45		60		75
	A	C	A	C	A	C	A	C	A	C	A	C
25	ND1)		ND		ND		ND		ND		ND
35	ND		ND		ND		ND		ND		ND
45	ND		ND		ND		ND		ND		ND

¹⁾Not detective..

김칩의 저장 중 관능검사

김칩 시제품의 저장 기간 중 관능검사의 결과는 Fig. 5와 같다. 저장 0일에서 김칩의 관능검사 결과 외관(appearance)은 6.64점이었다. 25°C에서의 저장 중 45일 차에서 6.45점, 75일 차에서는 5.64점으로 저장 기간이 경과할수록 점차 감소하는 경향을 나타내었다. 또한 35°C 및 45°C 저장에서는 각각 45일경에 6.27 및 6.18, 75일경에 6.09 및 6.00으로 나타나, 25°C 저장에서의 결과와 마찬가지로 저장 기간이 경과함에 따라 감소하였지만, 그 폭은 낮았다(Fig. 5A). 한편, 김칩의 저장 기간 중 풍미(flavor와 taste)의 변화를 보면 저장 0일경 5.73에서 25°C 저장에서는 서서히 감소하였으며, 45일에 5.36, 75일경에 4.82였다. 한편, 35°C 및 45°C에서도 동일한 경향으로 감소하였는데, 저장 45일에 각각 5.45 및 5.36을 나타내었고 75일경에는 5.09 및 5.00이었다. 김칩의 풍미는 외관과 함께 저장 온도별에 따른 차이는 매우 비슷한 경향을 나타내었다(Fig. 5B). 반면에 조직감은 저장 기간에 따라 상당한 변화를 보였다. 25°C의 경우 저장 0일경 5.73에서 30일에 4.82, 75일경에 4.73으로 계속하여 감소하였다. 반면 35°C의 경우 45일경에 6.64로 증가하였고, 그 후로는 저장 60일(6.45), 75일(5.91)까지 점차 감소하는 경향을 보였다(Fig. 5C). 이는 김칩의 저장 중 수분함량의 증감(Fig. 1B)에 따른 상대적 결과라 사료되었다. 45°C의 경우도 저장 60일(6.45)까지는 수분함량(Fig. 1B)이 감소함에 따라 증가하였고, 75일경(6.00)에는 수분함량이 증가함에 따라 감소하였다. 따라서 김칩의 저장 중 관능검사의 결과는 외관, 풍미는 저장 온도와 관계없이 저장 기간이 지날수록 감소하는 결과를 보였으며, 조직감의 경우는 수분함량의 영향을 받았을 것으로 판단하였다.

Fig 5. Changes in sensory evaluation of laver chip appearance (A), flavor and taste (B), and texture (C) during storage at 25°C (-●-), 35°C (-▲-), and 45°C (-■-). Means with different letters (A,B) among temperatures in the same day are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05. Means with different letters (a-d) within the same temperature during the storage are significantly different by Duncan’s multiple range test at P<0.05.

김칩의 품질 지표 선정 및 유통기한 설정

저장 온도별 저장 기간에 따른 품질 지표의 변화 값을 0차 및 1차 반응으로 회귀분석을 실시하였으며, 그 결정계수(R²)를 계산하였다. 이 중에서 R²값이 가장 높은 품질 지표를 선택한 결과를 Table 3에 나타내었다.

Table 3 . Rate constant of quality index by storage temperature of the laver chip prototype.

Quality index	Reaction order	Temp. (°C)	Regression equation	R2	Activation energy (cal/mol)
Total acid	Zero order	25	Y=0.0486X＋0.261	0.8268	−1,788.26
		35	Y=0.0457X＋0.2495	0.7792
		45	Y=0.0589X＋0.2514	0.8443
	First order	25	Y=0.1604X－1.346	0.8066	−1,661.41
		35	Y=0.1545X－1.3861	0.7805
		45	Y=0.1919X－1.3794	0.8319
Sensory evaluation (flavor, taste)	Zero order	25	Y=−0.344X＋5.7633	0.8271	1,879.64
		35	Y=−0.2211X＋5.7614	0.8671
		45	Y=−0.2839X＋5.7786	0.9623
	First order	25	Y=−0.0648X＋1.7533	0.8253	2,002.30
		35	Y=−0.0409X＋1.7526	0.8532
		45	Y=−0.0528X＋1.756	0.9545

품질 지표 중 총산과 관능검사(풍미)의 결정계수(R²)가 가장 높게 나타났다. 총산의 결정계수는 0차 반응식에서는 25°C, 35°C 및 45°C는 각각 0.8268, 0.7792 및 0.8443이었으며, 1차 반응식에서는 0.8066, 0.7805 및 0.8319였다. 관능검사(풍미)는 0차 반응식에서는 25°C, 35°C 및 45°C는 각각 0.8271, 0.8671 및 0.9623이었으며, 1차 반응식에서는 0.8253, 0.8532 및 0.9545였다. 선형회귀 분석한 결과, 총산 및 관능검사는 모두 0차 반응식을 따르며, 이때 온도별 절대온도의 1/T를 X축, LnK를 Y축으로 하여 구한 회귀방정식을 토대로 산출한 활성화에너지는 각각 -1,788.26 및 1,879.64 cal/mol이었다. 총산 및 관능검사를 선형회귀 분석한 결과를 Table 4에 나타내었다. 결정계수의 값이 가장 큰 0차 방정식에 관능검사 한계 규격 값인 4점을 대입하였으며, 그 결과 총산의 품질 한계값은 0.4846 mg이었다. 그러나 현재 실험한 온도 구간은 우리나라 1년 유통 온도를 모두 반영한 것이 아니므로 품질 지표의 연간 변화량을 산출하기 위해 우리나라 월평균 온도를 기준으로 대표성을 갖는 온도 구간을 정한 후 온도 유지 일수를 산출하여 실험하지 않은 구간에 대한 반응속도상수를 산출하였다.

Table 4 . Regression equation and correlation coefficient (R²) of the laver chip prototype between sensory evaluation¹⁾ (flavor) and total acid at storage temperatures.

Quality index	Reaction order	Temp. (°C)	Regression equation		R2
Total acid	Zero order	25	Y=−0.1223X＋0.9738		0.7496
		35	Y=−0.1759X＋1.2714		0.6506
		45	Y=0.1868X＋1.3384		0.7071
	First order	25	Y=−2.1094X＋2.3821		0.7098
		35	Y=−3.1174X＋4.1112		0.6216
		45	Y=−3.1952X＋4.2604		0.6733

¹⁾Quality limit: The overall acceptability of the sensory evaluation is less than 4 point..

MFDS(2011)가 제시한 기상청 자료에 따르면 1월, 2월, 3월, 11월, 12월(5개월)의 평균기온은 10°C 이하였으며, 4월 13°C, 5월 및 10월(2개월)은 16~18°C, 6월 및 9월(2개월)은 21°C, 7월 및 8월은(2개월) 25~26°C였다. 따라서 실험하지 않은 온도를 10°C, 15°C, 20°C 및 30°C로 결정하여 근거로 사용하였으며, 총산의 온도별 반응속도상수(K) 값과 유통기한 예측값을 Table 5에 나타내었다. 10°C, 15°C, 20°C 및 30°C의 각각의 반응속도상수 값은 0.0394, 0.0416, 0.0439 및 0.0485였다. 반응속도상수를 토대로 산출한 온도별 예상 유통기한은 10°C는 149일, 15°C는 141일, 20°C는 134일이었고 30°C는 121일이었다. 따라서 우리나라 연간온도별 예상 유통 일수를 근거로 산출한 김칩의 유통기한은 135일로 예측되었다.

Table 5 . Calculation of use by date at temperatures with total acid as a quality index.

Quality index	Temp. (°C)	K	A1)	B2)	C3)	D4)	Use by date5) (days)
Total acid	10	0.0394	0.24	0.4846	0.1968	5	149
	15	0.0416			0.0416	1	141
	20	0.0439			0.0877	2	134
	30	0.0485			0.0970	2	121
					0.52036)	12	135

¹⁾Initial value. ²⁾Quality specification (mg)..

³⁾Annual change value (calculated by MDFS method) (mg)..

⁴⁾Estimated distribution date (month) by annual temperature..

⁵⁾Use by date＝[(A－B)/C]×D×Satety factor (0.8)..

⁶⁾Total value of annual change..

본 연구에서는 김의 가공적성을 높이고자 에어프라이 및 반응향 기술을 이용하여 개발한 김칩 시제품의 유통기한을 설정하고자 하였다. 품질 지표로서 이화학적 요소 6종(수분활성도, 수분, pH, 총산, 휘발성산, TBARS), 미생물학적 요소 2종(세균수, 대장균군), 물리학적 요소 3종(brittleness, hardness, 색도) 및 관능학적 요소 3종(외관, 풍미, 조직감) 등 총 14가지의 요인으로 가속 실험을 진행하였고, 선형회귀 분석을 통하여 상관성이 높은 품질 지표를 선정하여 김칩 제품의 유통기한을 산출하였다. 총산 및 관능검사(풍미)의 결정계수(R²)가 각각 0.8443 및 0.9623으로 가장 높았으며, 모두 0차 반응식을 따랐다. 그리고 활성화 에너지값(E_a)은 각각 -1,788.26 및 1,879.64 cal/mol이었다. 관능검사 한계 규격 값(4.0)을 대입하였을 때 총산의 품질 한계값은 0.4846 mg이었다. 우리나라 연간온도별 예상 유통 일수를 근거로 산출한 김칩 시제품의 유통기한은 135일로 예측되었다.

본 연구는 2022년도 해양수산부 재원으로 한국해양과학기술진흥원(KIMST) MZ세대 선호도 증진 신공정 기술 적용 HMR 수산 가공식품 개발 및 상품화(과제번호: 20220337) 연구와 일부는 2024년도 식품의약품안전처 연구개발비(RS-2024-00397633)로 수행된 연구임. 이에 감사드립니다.