[논문]감자 알콜발효를 위한 액화 및 당화조건

정용진; 서지형; 윤성란; 이진만; 이기동; 김옥미; 방광웅

문제 정의

따라서 본 연구에서는 감자를 이용한 주류 및 식초를 생산하기 위하여 효소제의 종류, 가수량 및 원료처리 방법에 따른 수득율을 비교하여 알콜 발효를 위한 액화. 당화공정을 확립하고자 하였다.
또한 감자 전분입자는 그 크기에 따라 성질이 다르며, 점도, 겔형 성능, 아밀로오스 분자량 등의 특성도 쌀이나 옥수수 선분과는 다른 특성을 가진 것으로 보고되었다(8). 따라서 본 연구에서는 감자를 이용한 주류 및 식초를 생산하기 위하여 효소제의 종류, 가수량 및 원료처리 방법에 따른 수득율을 비교하여 알콜 발효를 위한 액화. 당화공정을 확립하고자 하였다.
감자를 이용해서 발효제품을 생산하기 위해서는 먼저 감자 전분의 액화 및 당화공정이 요구되며, 누룩, 조효소제, 정제효소, glucoamylase 등 다양한 효소제의 효율적 활용은 대량생산 공정에서 가장 중요한 현장 애로 과제가 된다. 본 연구에서는 감자의 원료조 건(가압증자, 절간 건조, 파쇄증자) 및 4가지 효소제의 당 화력, 발효수율 등을 상호 비교하여 최적 당화 . 액 화조건을 설정하고자 하였다.
본 연구에서는 감자의 원료조 건(가압증자, 절간 건조, 파쇄증자) 및 4가지 효소제의 당 화력, 발효수율 등을 상호 비교하여 최적 당화 . 액 화조건을 설정하고자 하였다. 당 화력을 조사한 결과 최종 당 함량은 누룩과 조효소제에서 높았으나 정제효소와 glucoamylase는 빠른 시간 내에 당화가 완료되어 단일 효소제보다는 2가지 이상의 효소제를 혼합한 혼합효소제가 적합한 깃으로 나타났다.

제안 방법

원료감자 500g에 150%의 가수(加水)후 조효소 제 55g 과 정제효소 4.5g을 혼합효소제 I , 조효소 제 25g과 누룩 80g을 혼합효소제!!, 조효소 제 40g과 glucoamylase 0 3g을 혼합효소제로 하여 각각 첨가한 다음 60C에서, 6시간 동안 당화하여 당 함량을 측정하였다.
원료감자의 증자, 건조 및 절편 처리에 따른 당 화력 을 비교하기 위하여, 감자를 2iom 두께로 slice 하여 I2I℃에서 15분간 가압증자 처리(PSP) 및 45℃에서 열풍건조처리 (PCDP) 시킨 절간 감자와, 무절편 상태에서 bJander mixer로 파쇄후증자처리(CSP)한 김자 1kg에 각각 150%의 가수 상태에서 조효소 제 40과 이ucoamylase 0 3g을 혼합한 혼합효소제을 넣고, 60℃ 에서 3시간 동안 발효시킨 후 당 함량을 측정 하였다. 또한 각각의 감자당화액 28에 감자 추출액을 이용한 주모 100씩 넣은 후 251, 150rpm으로 72시간 동안 알콜 발효시 켜 알콜 함 량과 그 수득율을 측점하였다.
)에 넣은 후 30C에 서 250rpm으로 8일간 발효시켰다. 또한 이때 각 발효액을 원심분리하여 얻은 상징액을 분석용 시료로 하여 알콜 함량 및 총산을 측정하였다 (10).
원료감자 500g을 세척 후 파쇄하여 증자한 다음 500의 물을 가하고 각각 양조용으로 시판되는 누룩 80g, 조효소 제 15g, 정제효소 4.5g 및 glucoamylaseQ.5g씩 첨가하여 60C에서, 6시간 동안 당화하면서 당 함량을 측정하였다.
원료감자 5Q0g을 세척 후 파쇄하여 증자한 다음 각각의 효소지를 혼합하고 원료감자 중량에 대한 백분율로 각각 80, 110, 140, 170 및 200%씩 가수(加水)하여 60C에서 6시간 동안 담화 후 당 함량을 측정하였다 -
원료감자의 증자, 건조 및 절편 처리에 따른 당 화력 을 비교하기 위하여, 감자를 2iom 두께로 slice 하여 I2I℃에서 15분간 가압증자 처리(PSP) 및 45℃에서 열풍건조처리 (PCDP) 시킨 절간 감자와, 무절편 상태에서 bJander mixer로 파쇄후증자처리(CSP)한 김자 1kg에 각각 150%의 가수 상태에서 조효소 제 40과 이ucoamylase 0 3g을 혼합한 혼합효소제을 넣고, 60℃ 에서 3시간 동안 발효시킨 후 당 함량을 측정 하였다. 또한 각각의 감자당화액 28에 감자 추출액을 이용한 주모 100씩 넣은 후 251, 150rpm으로 72시간 동안 알콜 발효시 켜 알콜 함 량과 그 수득율을 측점하였다.

대상 데이터

경북과학대학 전통식품연구소에 보관 중인 egasaxharomices fermenti KJ98을 정 등(9)의 방법에 따라 감자 추출액 에 배양하여 주모로 이용하였으며, 종초는? Ice아, ”cfer sp. PA97을 이용하였다.
경북과학대학 전통식품연구소에 보관 중인 egasaxharomices fermenti KJ98을 정 등(9)의 방법에 따라 감자 추출액 에 배양하여 주모로 이용하였으며, 종초는? Ice아, ”cfer sp. PA97을 이용하였다.

성능/효과

3과 4는 감자를 파쇄, 증자하여 가수량을 150%로 조절하고 혼합효소제I, n, m을 사용하여 60[에서, 3시간 동안 당화시킨 후 알콜 발효 및 초산발효시켰을 때 알콜 함량 및 총산의 변화를 조사한 결과이다. 1단계 알콜 발효 과정에서는 Fig.3과 같이 3종의 혼합효소게(I; 조효소 + 누룩, H:조효소 + 정제효소, : 조효소 + glucoamylase)처리시 발효 3일째에 알콜 함량이 각각 3.6, 6.2, 6.6%로 나타났다 2단계 초산발효에서는 발효 3일째부터 산의 생성이 시작되어 발효 8일째에 총산 함량이 혼합효소제 I 에서 3.5, 혼합효소제 II에서 5.8, 혼합효소제에서 67%로 가장 높게 나타났다. 혼합효소제HI에 의한 알콜 함량 및 총 산함량은 사콰(13), 포도(M) 등을 이용한 발효 중의 수치와 근사한 수준으로 고품질의 감자발효 제 생산이 가능할 것으로 사료되었다.
2는 조효소제에 정제효소(혼합효소제 I ), 누룩(혼합효소제 U) 및 glucoamylase(혼합효소제 HI)를 각각 첨가하고 가수량을 150%로 하여 당 함량의 변화를 조사한 결과이다. 3종의 혼합효소제 모두 첨가 후 3시간 이후에는 담함량이 거의 변하지 않고 담화가 완료되어, 앞서 단일 효소제 사용에 비해서 전반적인 당 화력이 높아서 당화시간이 단축되었다. 또한 혼합효소제!!는 조효소제에 glucoamylase를 혼합한 혼합효소제보다 당 화력이 다소 높게 나타났으나, 이는 누룩 자체에 함유된 전분질에 따른 차이로 추정된다.
증자하여 산업적으로 양조용 효소게로 널리 이용되고 있는 누룩, 조효소제, 정제효소 및 glucoamylase를 사용하여 60'C에서 6시간 당화하면서 당 함량의 변화를 조사한 결과이다. 각각의 효소제 모두 5, 6시간에서 당의 생성이 가장 높았으며, 6시간째에는 누륙, 조효소제, glucoamylase, 정제효소순으 로 담의 생성이 높았다. 그러나 누룩과 조효소제는 자체에 일부 의 선분질을 함유하고 있어 최종 당의 생성량이 많았으며, 정제효소와 glucoamylase는 당화 력은 약하지만 짧은 시간(2~3시간) 내에 당화가 완료되어 더 이상 진행되지 않았다.
Table 2는 감자의 전처리 방법 즉, 절편 후 가압 중자 처리한 감자(PSP)와 열풍건조 처리한 절간 감가(PCDP) 및 무절편 상태에서 파쇄중 자처리한 감자(CSP) 각각에 조효소와 glucoamylase를 혼합한 혼합효소제 HI을 첨가하고 60T:, 3시간 동안 당화시킨 후 알콜 발효하여 알콜 함량과 수득율을 조사한 결과이다. 그 결과 당화 후 당의 생성은 가압증자 감자(PSP)에서 14.2, 파쇄증 자감자(CSP)에서 11.0, 열풍건조 감자(PCDP)에서 9.0brix로 나타났으며, 당화 후 발효하여 생성된 알콜 함량은 각각 6.4, 5.6맟 5.5%로 가압증자 처리된 감자(PSP)에서 가장 높았다. 하지만 원료의 전처리에 따른 조건을 확립하기 뮈하여 다양한 조건이 검토되어야 될 것으로 사료되며, 열풍건조 감자(PCDP)의 경우 수율 및 대량생산 시 단계별 공정에 따른 생산원가 상 숨요 인과 관능적인 이취(異臭)의 발생으로 산업화 공정에는 적합하지 않는 것으로 추정되었다.
Table 1은 감자의 당화 과정에서 첨가된 가수량에 따른 당화 효율을 검토하기 위하여 원료감자의 중량에 대한 백분율(w/w)로 가수를 한 다음 각각의 효소제를 사용하여 60℃, 6시간 당화하여 당 함량을 조사한 결과이다. 그 결과 효소 제 종류에 따른 당 화력은 비슷한 경향을 나타내었으며 가수량이 적을수록 당의 생성량은 높았으며, 가수량이 많을수록 당의 생성량은 낮았다. 그러나 전체적인 수율과 당의 농도를 고려할 때 가 수량은 150% 정도가 적당한 것으로 사료된다.
각각의 효소제 모두 5, 6시간에서 당의 생성이 가장 높았으며, 6시간째에는 누륙, 조효소제, glucoamylase, 정제효소순으 로 담의 생성이 높았다. 그러나 누룩과 조효소제는 자체에 일부 의 선분질을 함유하고 있어 최종 당의 생성량이 많았으며, 정제효소와 glucoamylase는 당화 력은 약하지만 짧은 시간(2~3시간) 내에 당화가 완료되어 더 이상 진행되지 않았다. 이 듬(U)도 전통 누 룩 및 조효소제를 이용한 발효주의 제조에서 전통 누 룩은 내산성 당화력이 약하고 조효소제는 당 화력은 퓌어나지만 발효시간, 온도 등의 조건에 의해 실제 효율 면에서 차이가 큰 것으로 보고하였다.
액 화조건을 설정하고자 하였다. 당 화력을 조사한 결과 최종 당 함량은 누룩과 조효소제에서 높았으나 정제효소와 glucoamylase는 빠른 시간 내에 당화가 완료되어 단일 효소제보다는 2가지 이상의 효소제를 혼합한 혼합효소제가 적합한 깃으로 나타났다. 혼합형 효소제로는 조효소제와 glucoamylase를 사용하여 150%의 가수량으로 3시간의 당화 처리가 가장 효율적이었다.
혼합형 효소제로는 조효소제와 glucoamylase를 사용하여 150%의 가수량으로 3시간의 당화 처리가 가장 효율적이었다. 또한 원료감자조건에 따른 수득율은 가압증자 처 리구에서 6.4% 알콜 함량으로 150%의 수득율로 가장 높았으나 연속적인 공정을 감안할 때 파쇄증자 처리 구(5.6%, 15%)가 적합한 것으로 판단되었다. 이상의 처리 조건으로 감자를 당화시켜 알콜.
앞서 효소제의 종류 및 가수량에 따른 감자의 당 화력을 비교한 결과 단기간 대량 처리 및 당화시간의 단축과 당 화력을 높이기 위해서는 단일 효소제보다는 초기 당 화력이 높은 정제효소 또는 glucoamylase 를 조효소 등과 혼합시킨 복합형 효소제를 사용하고 가수량운 150% 점도가 적합한 것으로 나타났다. 따라서 Fig.
이상의 결과에 의하면 감자를 이용한 고품질 효소 제 품 생산을 위해서는 먼저 원료감자를 파쇄후 증자하여 150% 정도의 가수량으로 조효소와 ghicoamylase를 혼합한 혼합효소제를 사용하여 3시간의 당화 처리하는 공정이 가장 효율적인 것으로 나타났다.
또한 혼합효소제!!는 조효소제에 glucoamylase를 혼합한 혼합효소제보다 당 화력이 다소 높게 나타났으나, 이는 누룩 자체에 함유된 전분질에 따른 차이로 추정된다. 이상의 결과에서 감자 전분은 조효소제와 glucoamylase의 혼용 및 가수량 150%로 3시간의 당화 처리가 가장 효율적인 것으로 나타났다. 또한 이는 이 등〔11)이 발 효주제조시 담화력은 발효 중의 술덧이 나타내고 있는 pH, 용존산소, 탄산량, 당화시간, 온도기질농도 등에 영향을 받으며 효소제의 종류에 따라 담금을 달리한다는 보고와 유사하였다.
당 화력을 조사한 결과 최종 당 함량은 누룩과 조효소제에서 높았으나 정제효소와 glucoamylase는 빠른 시간 내에 당화가 완료되어 단일 효소제보다는 2가지 이상의 효소제를 혼합한 혼합효소제가 적합한 깃으로 나타났다. 혼합형 효소제로는 조효소제와 glucoamylase를 사용하여 150%의 가수량으로 3시간의 당화 처리가 가장 효율적이었다. 또한 원료감자조건에 따른 수득율은 가압증자 처 리구에서 6.
8, 혼합효소제에서 67%로 가장 높게 나타났다. 혼합효소제HI에 의한 알콜 함량 및 총 산함량은 사콰(13), 포도(M) 등을 이용한 발효 중의 수치와 근사한 수준으로 고품질의 감자발효 제 생산이 가능할 것으로 사료되었다.

후속연구

하지만 원료의 전처리에 따른 조건을 확립하기 뮈하여 다양한 조건이 검토되어야 될 것으로 사료되며, 열풍건조 감자(PCDP)의 경우 수율 및 대량생산 시 단계별 공정에 따른 생산원가 상 숨요 인과 관능적인 이취(異臭)의 발생으로 산업화 공정에는 적합하지 않는 것으로 추정되었다. 또한 파쇄증자 처리한 감자는 절간 감자 및 열풍건조 감자에 비해 연속적인 처리가 용이할 것으로 판단되며, 차후 연속 공 정의 효율성을 감안한 연구가 요망된다.
감자는 즘자, 가열 등의 방법으로 조리되거나 가공품으로 이용되지만, 현재 감자를 이욤한 가공제품은 냉동 프렌치프라이, 건조감자(감자칩), 감자가루듬 일부 항목에 국한되어 있어 소비자의 다양한 기호성을 충족시키지 못하고 있다 (4) 또한 감자는 수분 함량이 높아 저장이 어렵고 수확시 손상되거나 중량 80g 이하의 상품성이 없는 불량감자가 약 30% 정도 발생되어 재배농가에 경제적 손실을 초래(5)하고 있을 뿐만 아니라, 최근 냉동감자의 수입으로 가격 불안정 양상이 가중되고 있어 국내산 감자의 효율적인 활용을 뮈 한 신 수요 창출이 요구되고 있다. 이러한 측면에서 감자에 함유된 다량의 전분질을 이용한 주류 및 삭초의 개발이 가능할 것으로 생각된다. 그러나 감자를 이용한 술 .
5%로 가압증자 처리된 감자(PSP)에서 가장 높았다. 하지만 원료의 전처리에 따른 조건을 확립하기 뮈하여 다양한 조건이 검토되어야 될 것으로 사료되며, 열풍건조 감자(PCDP)의 경우 수율 및 대량생산 시 단계별 공정에 따른 생산원가 상 숨요 인과 관능적인 이취(異臭)의 발생으로 산업화 공정에는 적합하지 않는 것으로 추정되었다. 또한 파쇄증자 처리한 감자는 절간 감자 및 열풍건조 감자에 비해 연속적인 처리가 용이할 것으로 판단되며, 차후 연속 공 정의 효율성을 감안한 연구가 요망된다.

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