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문제 정의
- 효모의 알칼리 세척 외에도 초임계 CO2, 에탄, 에틸렌 등으로 맥주 효모를 처리하여 고미 물질을 제거하려는 시도가 있었으나(17) 고압과 비용 문제로 실제로 산업적으로 응용되기는 어려운 점이 있다. 따라서 본 연구에서는 경제적이고도 실용적인 효모 세척 빙-법으로 가성소다 액을 이용하여, 효모의 폐사율을 낮게 하여 영양 성분의 손실을 적게 하면서 맥주 효모의 쓴맛을 제거하기 위한 최적 세척 조건을 규명하고자 하였으며 가성소다 액 외에 NaCl 용액이나 에탄올 용액이 맥주 효모 슬러리를 세척하는데 얼마나 효과가 있는지를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 10명의 영동대학교 식품공학과 학생을 대상으로 세척이 끝난 효모의 쓴맛 정도를 측정하여 5단계로 나타내었다. 가장 쓴맛을 보이는 효모가 5점, 쓴맛을 전혀 나타내지 않는 효모를 1점으로 하였다.
- Methylene blue로 효모를 염색한 후 현미경을 이용하여 100배 배율로 관찰하면서 파랗게 염색이 된 죽은 효모와 염색이 되지 않은 살아 있는 효모를 계수하였다. 총 효모 균수에 대한 살아 있는 효모의 백분율을 생존율로 표현하였다.
- 85% NaCl 용액을 넣고 원심분리하는 조작을 2회 반복한 다음 원심분리 용기 바닥의 효모를 수거하여 세척을 종료하였다. 또한2%(w/v) NaCl 용액이나 20%(v/v) 에탄올 용액 100 mL에 맥주 효모 20 g을 넣고 45분간 방치한 다음 알칼리 세척과 마찬가지로 과량의 0.85%(w/v) NaCl 용액에 넣고 잘 저어준 후 원심분리를 하는 조작을 반복하여 세척을 종료하였다.
- 맥주 공장 부산물인 맥주효모 슬러리의 쓴맛을 제거하기 위하여 가성소다 액을 이용한 세척 시험을 하였다. 효모 슬러리를 묽은 가성소다 액에 침지시키고 세척함에 따라 쓴맛이 감소하였는데, 가성소다 액의 농도를 0.
- 맥주효모 슬러리의 쓴맛 정도는 bitterness unit(BU)로 나타내었으며 BU 측정은 isooctane을 이용한 방법(18)을 변형하여 실시하였다. 50 mL 용량의 원심분리기 용기에 효모 슬러리 20 g의 무게를 재고, 여기에 3 N HCI 1mL와 isooctane 20 mL를 가하고 뚜껑을 잘 막은 후 진탕교반기 (vortex mixer)에서 15분간 격렬하게 흔들어 주었다.
- 되지 않은 살아 있는 효모를 계수하였다. 총 효모 균수에 대한 살아 있는 효모의 백분율을 생존율로 표현하였다.
대상 데이터
- 맥주 효모 슬러리는 (주)OB맥주로부터 공급받았으며 세척에 필요한 NaOH, ethanol, NaCl 등은 전부 Junsei(Japan) 시약을 사용하였다.
성능/효과
- 2%(w/v) NaCl 용액에 45분간 효모를 담그고 물로 세척한 결과 세척 전에 45이던 BU가 세척 후에 38.6으로 감소하였으며 관능 검사에 의해서도 쓴맛이 강하게 느껴짐을 알 수 있었다. 이로 보아 NaCl 용액으로 효모를 세척하는 것은 크게 효과가 없는 것으로 사료되었다.
- Table 1과 Table 2에서 고미 성분 잔존 정도와 폐사율을 고려할 때 pH 8.5, 9.5, 10.5, 11.0, 11.5 및 12.0의 각기 다른 농도의 가성소다 액에 효모 슬러리를 침지시키고 세척할 때 최적의 침지 시간은 가성소다의 농도가 높아질수록 짧아져 각각 30, 20, 10, 5, 3 및 1분임을 알 수 있었다. 이와 같은 최적의 침지 조건 하에서 효모를 세척하고 난 후 효모의 쓴 맛 정도를 관능검사 점수와 isooctane method에 의한 BU 값 두가지로 비교하여 Table 3에 나타내었다.
- 그러나 10분 미만으로 가성소다 액에 효모 슬러리를 침지시켰을 경우는 완전한 탈고미가 이루어지지 않았음을 확인할 수 있었다. pH 10.5의 0.1% (w/v) 가성소다 액에 효모 슬러리를 넣고 3분 이상 10분간 침지시키고 나서 0.85%(w/v) NaCl 용액으로 세척하고 나면 고미가 25 BU 이하로 감소하며 생존율도 88% 이상의 높은 생존율을 얻을 수 있었다. 그러나 pH를 11 이상으로 한 가성소다 액으로 효모를 세척 할 경우 세척력은 우수하여 1분간만 침지해도 고미가 25 BU 미만으로 감소하나 3분 이상 접촉할 경우 생존율이 80% 미만으로 감소하는 단점을 나타냈으며 그 이상의 pH 11.
- 맥주효모의 hop 성분에 기인하는 쓴맛의 threshold value는 25 BU로 측정되었으며 10명 중 9명이 25 BU 이상에서 쓴맛을 자각하였다. 그러나 pH 8.5의 0.05% 가성소다 액에 효모 슬러리를 1분부터 30분까지 각각 침지하고 세척한 후 BU를 측정하여 본 결과 최대 30분까지 가성소다 액에 효모슬러리를 침지하여도 BU는 threshold value 이상인 29.6을 나타냈으며 생존율이 세척 전 93%에서 85%까지 감소하였다. 이로 보아 pH 8.
- 85%(w/v) NaCl 용액으로 세척하고 나면 고미가 25 BU 이하로 감소하며 생존율도 88% 이상의 높은 생존율을 얻을 수 있었다. 그러나 pH를 11 이상으로 한 가성소다 액으로 효모를 세척 할 경우 세척력은 우수하여 1분간만 침지해도 고미가 25 BU 미만으로 감소하나 3분 이상 접촉할 경우 생존율이 80% 미만으로 감소하는 단점을 나타냈으며 그 이상의 pH 11.5, 12.0에서도 pH 11.0과 비슷하여 특히 10분 이상 침지시 생존율은 0%로 전체 효모가 폐사하였다.
- 5이상에서 세척하면 25 BU 이하의 값을 얻을 수 있었고 관능 검사에서도 전혀 쓴맛이 없는 것으로 평가되어 식용으로 사용해도 쓴맛이 문제되지 않는 것으로 나타났다. 그러나 실제 응용 측면에서 pH 11.0, 11.5, 12.0 에서 5분 이하의 침지 시간은 너무 짧아 공정적인 면에서 구현하기 힘들고 작업시간이 초과되어 대량의 효모가 폐사할우려가 있으므로 바람직하게는 가성소다 액 농도 0.07-0.1% (w/v), pH 9.5~10.5에서 10~20분 정도 침치하고 난 후 0.85% (w/v) NaCl 용액으로 순간적으로 세척하는 것이 가장 바람직 한 것으로 판단되었다.
- 05%(w/v) 가성소다 액은 효모를 세척하기에는 너무 농도가 낮은 것으로 나타났다. 농도를 증가시켜 pH 9.5의 0.07%(w/v) 가성소다 액에 효모 슬러리를 10분간 침지하고 세척하고 나면 고미 정도는 초기 45 BU에서 threshold value 이하인 24.2를 나타냈으며 생존율도 86%인 비교적 높은 수치를 나타내었다. 그러나 10분 미만으로 가성소다 액에 효모 슬러리를 침지시켰을 경우는 완전한 탈고미가 이루어지지 않았음을 확인할 수 있었다.
- 85%(w/v) NaCl 용액으로 세척하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다. 세척된 효모 슬러리는 세척 전보다 백색(whiteness)이 증가되었으며 황색(yellowness)은 감소하였다. 이외에도 알코올 용액을 사용하여 세척해도 우수한 쓴맛 제거 효과를 얻을 수 있었다.
- 0 BU까지 낮아진 반면효모가 폐사되는 단점이 나타났다. 쓴맛 제거 정도와 세척효모의 생존율을 동시에 고려할 때 0.07~0.1%(w/v) pH로는 9.5~10.5인 가성소다 액에 효모 슬러리를 넣고 10~20분 방치한 다음 0.85%(w/v) NaCl 용액으로 세척하는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다. 세척된 효모 슬러리는 세척 전보다 백색(whiteness)이 증가되었으며 황색(yellowness)은 감소하였다.
- 6을 나타냈으며 생존율이 세척 전 93%에서 85%까지 감소하였다. 이로 보아 pH 8.5의 0.05%(w/v) 가성소다 액은 효모를 세척하기에는 너무 농도가 낮은 것으로 나타났다. 농도를 증가시켜 pH 9.
- 이상에서 쓴맛 성분을 제거하기 위한 맥주효모 슬러리의 세척은 고미 성분의 잔존율과 효모의 폐사율을 고려할 때pH 9.5-10.5, 농도 0.07~0.1%(w/v)인 가성소다 액에 효모 슬러리를 넣고 5~10 분간 방치한 다음 원심분리하여 상등액은 버리고 잔존 가성소다 액을 0.85%(w/v) NaCl 용액으로 세척하는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났으며 pH 11.0-12.0, 농도 0.15~0.25%(w/v)인 가성소다 액으로 효모를 세척할 경우는 침지 시간을 1분 미만으로 하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
- 05%(w/ v) 가성소다 액을 제외하고는 threshold value인 25 BU 이하의 값을 얻을 수 있었고 이는 Table 3의 관능 검사 결과와 일치하였다. 즉 pH 9.5이상에서 세척하면 25 BU 이하의 값을 얻을 수 있었고 관능 검사에서도 전혀 쓴맛이 없는 것으로 평가되어 식용으로 사용해도 쓴맛이 문제되지 않는 것으로 나타났다. 그러나 실제 응용 측면에서 pH 11.
- 가성소다 액을 이용한 세척 시험을 하였다. 효모 슬러리를 묽은 가성소다 액에 침지시키고 세척함에 따라 쓴맛이 감소하였는데, 가성소다 액의 농도를 0.05%(w/v)에서 0.25%(w/v)로 단계적으로 증가시킴에 따라 맥주 효모의 쓴맛 정도(bitterness unit)가 45 BU에서 3.0 BU까지 낮아진 반면효모가 폐사되는 단점이 나타났다. 쓴맛 제거 정도와 세척효모의 생존율을 동시에 고려할 때 0.
- 2로 크게 감소했으며 관능 검사에 의해서도 쓴맛이 전혀 느껴지지 않았다. 효모의 생존율도 86%로 가성소다 액을 이용한 세척의 84% 보다 약간 높은수치를 나타내었다. 에탄올 농도 20% 이하에서는 효모가 거의 폐사하지 않으나 에탄올 농도가 20%를 초과하면 효모의 폐사율이 증대되는 것으로 보고되어 있으며(19) 20% 미만에서는 세척력이 떨어지는 단점이 나타나 20% 정도가 가장 좋은 알코올 농도로 사료되나 이 역시 에탄올의 비용적인 측면을 고려하면 가성소다 액을 이용한 세척이 가장 합리적인 효모 세척법으로 사료되었다.
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