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문제 정의
- 과거에도 Campbell Early 품종을 이용한 포도주 제조 연구가 국내에서도 있었지만 아직까지 상업화하기에는 신맛이 강한 단점을 극복하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 신맛이 강한 Campbell Early 품종의 단점을 보완하고 우리 입맛에 맞는 국산 포도주를 개발할 목적으로 포도주 발효시당을 첨가하여 당과 신맛이 조화를 이루는 sweet wine을 제조하였으며 설탕 이외에 여러 가지 당을 발효시키기 전에 첨가하여 발효 과정 중에 일어나는 이화학적 변화와 숙성 후 완제품의 품질 특성을 조사하였다.
- 본 연구에서는 우리 나라에서 생산되는 포도 중 가장 많은 부분을 차지하면서도 당도가 낮고 신맛이 강하여 양조용으로는 사용되지 않고 생식용으로만 이용되고 있는 Campbell Early 품종을 이용한 국산 포도주의 개발을 목표로 하고 있다. 과거에도 Campbell Early 품종을 이용한 포도주 제조 연구가 국내에서도 있었지만 아직까지 상업화하기에는 신맛이 강한 단점을 극복하지 못하고 있는 실정이다.
제안 방법
- 6가지 종류의 당을 첨가하고 80일 간의 주발효 및 숙성 과정을 거친 포도주를 가지고 9점 시험법을 이용하여 향, 맛 그리고 색깔의 선호도를 조사하였고 포도주를 마실 때 느끼는 전체적인 기호도도 동시에 조사하여 그 결과를 Table 5에 나타내었다. 전체적으로 검사원들은 달콤한 맛, 향 그리고 알코올이 높지 않은 포도주를 선호하였으며 색이 맑고 투명할수록 더 선호하였다.
- 국산 포도주의 개발을 목적으로 당도 12ºBrix, 산도 0.7%인 1999년도 충북 영동산 Campbell Early 품종의 포도에 여러 종류의 당을 첨가하여 포도주의 발효 특성을 조사하였다. 설탕, xylitol, 포도당, 물엿, 고과당, 이소말토올리고당 등 6가지 각기 다른 당 또는 당 알코올을 최종 당 농도 21°Brix 가 되도록 포도에 첨가하였고 활성 건조 효모를 0.
- 본 실험은 20℃에서 발효를 행한 결과로 발효가 조금 느려 발효 1일이 경과한 시점부터 CO2 가스가 분출되고 발효도 정상적으로 진행되었으며 2일이 경과한 시점부터 cap이 형성되어 활발한 발효가 진행됨을 알 수 있었다. 발효 시작 후 0시간, 8시간, 24시간, 2일, 4일, 8일, 24일, 50일이 지난 시점에서 6가지 당 첨가구에서 포도주 시료를 채취한 다음 HPLC 분석을 행하여 발효과정 중에 당의 조성이 어떻게 변화하는지를 조사하였다. 그 중에 대표적인 발효 시작 시점과 8일이 경과한 시점의 HPLC chromatogram을 Fig.
- 02%(w/v)만큼의 포도주 효모를 첨가한 후 5L 유리 발효조에 옮기고 발효전을 장착한 다음 2℃에서 포도즙을 발효하였다. 발효 전에서 1분당 나오는 C02 가스의 방울수로 포도주의 발효 속도를 측정하였으며 발효전에서 C02 가스 분출이 현저히 줄고 알코올 함량이 최대치에 이르렀을 때 발효를 끝내고 발효액을 헝겊으로 여과한 다음 여과된 포도주를 12℃에서 저장하면서 후발효를 계속하였다.
- 발효 중 포도주의 당도는 상온에서 hand refractometer(ATAGO, Japan)를 사용하여 측정하였으며, 알코올은 1차 증류후 15℃에서 주도계를 이용하여 측정하였다.
- 발효 중 포도주의 총산은 탈기시킨 포도즙을 0.1 N NaOH로 적정하여 아래 식에 의해 주석산으로 산출하였고, pH는 pH meter(HANNA instruments, Portugal)를 이용하여 즉정하였다.
- 발효 중인 포도주의 당 조성 분석은 HPLC(LC-10, Shimazu, 일본)를 이용하여 분석하였으며 RI detector로 검출하였다. 시료 전처리로 발효액을 ^Brix로 희석한 후 활성탄을 2%(w/v) 넣고 끓여 탈색시킨 다음 여과지로 여과하였다.
- 7%인 1999년도 충북 영동산 Campbell Early 품종의 포도에 여러 종류의 당을 첨가하여 포도주의 발효 특성을 조사하였다. 설탕, xylitol, 포도당, 물엿, 고과당, 이소말토올리고당 등 6가지 각기 다른 당 또는 당 알코올을 최종 당 농도 21°Brix 가 되도록 포도에 첨가하였고 활성 건조 효모를 0.02%(w/v)첨가하여 발효시켰다. 전발효는 20℃에서 8일간, 후발효는 13℃에서 70일간 행하였다.
- 포도를 깨끗한 수돗물로 3차례 세척한 후 줄기를 제거한 다음 포도 알갱이를 파쇄하여 포도즙의 당도가 21ºBiix가 되도록 6가지의 당을 각각 첨가하였다. 포도 파쇄량의 0.
- 포도주의 관능검사는 전발효가 끝난 포도주를 12℃에서 60일간 숙성시킨 후 26명의 영동대학교 식품공학전공 학생들을 대상으로 색깔, 향, 맛과 전체적인 기호도를 9점 시험법으로 조사하였다.
대상 데이터
- 포도는 1999년 충북 영동에서 수확한 Campbell Early 품종의 특급 포도를 사용하였으며 활성 건조 효모는 Saccharo- myces cerevisiae로 Gist-Brocades(네덜란드) 제품을 사용하였다. 포도주 발효를 위하여 첨가한 당류로는 설탕(제일제당), xylitol(시약급, Sigma), 포도당(정제포도당, 삼양제넥스), 물엿 (종가집물엿, 두산), 고과당(F-55, 두산), 이소말토올리고당(R- 50, 두산) 등 6가지를 사용하였다.
- 포도주 발효를 위하여 첨가한 당류로는 설탕(제일제당), xylitol(시약급, Sigma), 포도당(정제포도당, 삼양제넥스), 물엿 (종가집물엿, 두산), 고과당(F-55, 두산), 이소말토올리고당(R- 50, 두산) 등 6가지를 사용하였다.
이론/모형
- DinitrosaHcyHc acid 방법(10)으로 포도당을 표준물질로 하여 정량하였다.
- 발효 중 포도주에 존재하는 효모의 생균수는 plate counting method를 이용하여 측정하였다. YPD(yeast peptone dextrose)고체 배지에 발효 중인 포도즙을 도말한 다음 25℃에서 48시간 배양하여 콜로니 수를 계수하였다.
성능/효과
- 색도는 발효가 진행됨에 따라 시험구 모두 점차 붉은색이 짙어졌는데 그 중 설탕, xylitol, 이소말토올리고당의 첨가구가 붉은색을 진하게 나타내었다. 80일간의 숙성을 거친 포도주의 관능 검사 결과 단맛과 청량감이 있는 xylitol 첨가구가 평균 8.96으로 가장 높은 선호도를 나타냈으며 당 분석 결과 포도주 내에 xylitol이 발효되지 않고 그대로 남아있음을 알 수 있었다.
- 3에서 보는 바와 같이 환원당으로 검출이 되지 않음을 볼 수 있었다. Fig. 1, 2, 3에서 보는 바와 같이 설탕, 포도당, 고과당 첨가구에 있어서 서로 간에 발효에 있어서 큰 차이는 관찰 할 수 없었으나 포도당을 첨가한 시험구의 알코올 생성은 발효 6일에 12%(v/v)이었고 서로 다른 당을 첨가한 6가지 포도주 중에서 가장 빠른 속도를 나타내었으며 알코올도 가장 많이 생성되었다. 포도당 첨가구의 최종알코올, 당도, 환원당은 각각 12%(v/v), 5.
- Table 3에서 보는 바와 같이 발효 종료 후에 xylitol, 물엿, 이소말토올리고당을 첨가한 포도주가 설탕, 포도당, 고과당을 첨가한 포도주보다 더 붉은 것을 볼 수 있었고 발효 6일이 경과한 후에 색이 많이 진해졌고 적색이 강해짐을 볼 수 있었다. 고과당과 설탕 첨가구는 발효 8일까지 붉은 색을 나타내는 a값이 35.
- 설탕 첨가 구의 발효 8일의 chromatogram을 보면 설탕이 용해되어 포도당과 과당이 생성되었으며 포도당이 먼저 이용되고 있는 반면 과당은 약간 느리게 이용되고 있었으며 결국에는 두가지 당이 모두 소진됨을 볼 수 있었다. Xylitol 첨가구는 포도 내에 원래부터 존재한 포도당과 과당이 발효 8일이 지난 시점에 모두 효모에 의해 이용된 반면 xylitol 양은 거의 변화가 없어 xylitol이 발효에 전혀 이용되지 않음을 볼 수 있었다. 포도당 첨가구에서도 설탕 첨가구와 마찬가지로 포도당이 과당보다 먼저 이용됨을 볼 수 있었다.
- 한편 물엿, xylitol, 이소말토올리고당을 첨가한 포도주는 포도당을 첨가한 시험구와 초기 발효 속도는 비슷하였으나 최종 포도주의 알코올 농도가평균 7%(v/v) 정도로 상대적으로 낮았다. pH는 발효 기간 중에 큰 변화가 없었고 첨가한 당에 따라서도 큰 차이가 없었으며 총산은 전체적으로 약 0.7%에서 0.3% 이하로 감소하였다. 색도는 발효가 진행됨에 따라 시험구 모두 점차 붉은색이 짙어졌는데 그 중 설탕, xylitol, 이소말토올리고당의 첨가구가 붉은색을 진하게 나타내었다.
- Table 3에서 보는 바와 같이 발효 종료 후에 xylitol, 물엿, 이소말토올리고당을 첨가한 포도주가 설탕, 포도당, 고과당을 첨가한 포도주보다 더 붉은 것을 볼 수 있었고 발효 6일이 경과한 후에 색이 많이 진해졌고 적색이 강해짐을 볼 수 있었다. 고과당과 설탕 첨가구는 발효 8일까지 붉은 색을 나타내는 a값이 35.20, 33.54로 비슷하였으나 발효 13일에는고과당 첨가구가 L 30.48, a 52.03, 설탕 첨가구가 L 18.24, a 36.86로서 고과당 첨가구의 적색이 설탕첨가구보다 훨씬 진함을 알 수 있었다. 포도당 첨가구는 초기 발효시에 색차계로 측정할 수 없을 정도로 짙은 색을 나타내었다.
- 2에서 보는 바와 같이 설탕, 포도당, 고과당 첨가구는 6~7°Brix 정도이고 물엿, xylitol, 이소말토올리고당 첨가구는 llT^Brix 정도로 설탕, 포도당, 고과당 첨가구에 비해 당이 많이 잔존함을 알 수 있었다. 그러나 Fig. 3에서 나타난 것처럼 환원당은 거의 소진되었으며 올리고당이 많은 물엿과 이소말토올리고당 첨가구 만이 각각 2.2%(w/v)와 2.9%(w/v)의 환원당이잔존함을 알 수 있었다. Xylitol은 효모에 의해 분해되지 않고 포도주에 그대로 잔존하나 환원당이 아니고 당알코올인관계로 Fig.
- 고과당을 첨가한 포도주도 초기의 과당 양이 포도당양보다 많다는 것을 제외하고는 설탕 첨가구와 발효 경향이 비슷하였다. 당도와 관련하여서는 설탕, 고과당, 포도당을 각각 첨가한 포도주는 포도당, 과당의 단당류가 주를 이루어 발효 과정 중에 모두 이용되어 발효 후에는 거의 당이 잔존하지 않고 단맛도 거의 없음을 볼 수 있었으며 물엿, 이소말토올리고당 첨가구는 2당류 이상의 당들이 주를 이루고 이들 당이 발효가 되지 않고 잔존하고 있어 물엿, 이소말토올리고당을 첨가한 포도주는 당도가 높았으며 xylitol 첨가구역 시 xylitol이 발효 되지 않아 높은 당도를 나타내었다.
- 향에서의 선호도는 최종 알코올 함량이 낮고 부드러운 향을 나타내는 xylitol, 물엿, 이소말토올리고당 첨가구의 향이 좋다고 하였고 알코올 함량이 높은 설탕, 고과당, 포도당 첨가구의 향에 대한 선호도는 낮았다. 맛에 있어서는 단맛과 청량감이 있다고 표현한 xylitol 첨가구가 가장 높은 선호도를 나타내었으며 물엿과 이소말토올리고당 첨가구도 단맛이 잔존하여 선호도가 높은 것으로 나타났으며, 단맛이 거의 느껴지지 않는 설탕, 고과당, 포도당 첨가구는 공히 낮은 점수를 나타냈으며 특히 포도당첨가구는 선호도 1.48로 가장 낮은 점수를 나타내었다. 이로 보아 맛에 대한 선호도는 단맛이 높을수록 선호하는 것을 알 수 있었다.
- 포도당 첨가구에서도 설탕 첨가구와 마찬가지로 포도당이 과당보다 먼저 이용됨을 볼 수 있었다. 물엿과 이소말토올리고당첨가구는 비발효성 올리고당이 많은 관계로 포도당, 과당 등의 단당류가 빨리 발효되어 없어졌으며 비발효성 올리고당은 발효가 진행되어도 이용되지 않고 그대로 잔존함을 볼 수 있었다. 고과당을 첨가한 포도주도 초기의 과당 양이 포도당양보다 많다는 것을 제외하고는 설탕 첨가구와 발효 경향이 비슷하였다.
- 발효 3일에도 마찬가지로 1분당 평균 130방울의 CO2가 분출되는 활발한 발효가 지속되었음을 알 수 있었다. 반면 xyHtol 첨가구는 다른 당에 비해 유도 기간이 긴 듯 발효 2일보다는 발효 3일째에 활발한 발효를 나타냈으며 또한 물엿과 이소말토올리고당 첨가구는 발효 3일째에 다른 첨가 구와 달리 각각 79, 85방울로 크게 감소하였다. 이는 물엿과 이소말토올리고당 첨가구가 다른 시험구와 달리 발효성당이 적은 관계로 당이 빨리 소진되기 때문으로 짐작되었다.
- 한편 설탕, 포도당, 고과당 첨가구 간에는 발효 속도가 거의 비슷하여 뚜렷한 차이가 관찰되지 않았다. 발효 4일에는 CO2 발생량이 현저히 감소하는 것을 알 수 있었으며 발효 8일 이후에는 CO2가스가 거의 나오지 않는 것을 관찰할 수 있었다. 이것으로 보아 20℃에서 발효 8일 정도에 이르러 포도주의 전발효가 거의 끝나는 것으로 판단되었다.
- 1, 2, 3 에 나타내었다. 발효 8일까지 당도와 환원당은 급격히 감소하였고 알코올은 급격히 증가하여 활발한 발효를 한 것으로 알 수 있었고 그 이후로는 수평에 가깝도록 완만하게 증가하거나 감소해 변화가 거의 없었으며 이로 미루어 발효 8일 만에 전발효가 거의 끝난 것을 알 수 있었다. 이외에도 효모가 당을 분해하여 부산물로 발생하는 CO2 가스 발생량을 측정하여 발효 속도를 측정하였는데 그 결과를 Table 1에 나타내었다.
- Koh 등(7)은 포도주 초기 발효시 효모생균수가 2×106 cells/mL가 되도록 별도의 효모를 첨가하여 포도주 발효를 하였다. 본 실험에서는 첨가한 당 종류에 따라 생균수의 변화를 관찰한 결과 Table 2에서 보는 바와 같이 처음 생균수 1.5×106 cells/mL에서 시작하여 발효 1일에는 6가지 시료의 평균 생균수가 4.21×106 cells/mL로 발효 초기 보다 약간 증가하였고 발효 2일에서 발효 8일에 사이에는 생균수가 6.4×106~7.0× 106 cells/mL로 증가하여 활발한 발효가 일어남을 보여주었고 발효말기에는 104~106cells/ mL로 다시 감소하여 초기발효 때의 106 cells/mL와 비슷한 생균 수를 나타내었다. 이런 경향은 앞에서 언급한 발효 속도를 발효전에서 나오는 CO2의 방울 수로 측정한 결과에서도 확인할 수 있었다.
- cap이 형성되었다고 보고하였다. 본 실험은 20℃에서 발효를 행한 결과로 발효가 조금 느려 발효 1일이 경과한 시점부터 CO2 가스가 분출되고 발효도 정상적으로 진행되었으며 2일이 경과한 시점부터 cap이 형성되어 활발한 발효가 진행됨을 알 수 있었다. 발효 시작 후 0시간, 8시간, 24시간, 2일, 4일, 8일, 24일, 50일이 지난 시점에서 6가지 당 첨가구에서 포도주 시료를 채취한 다음 HPLC 분석을 행하여 발효과정 중에 당의 조성이 어떻게 변화하는지를 조사하였다.
- 5에 나타내었다. 설탕 첨가 구의 발효 8일의 chromatogram을 보면 설탕이 용해되어 포도당과 과당이 생성되었으며 포도당이 먼저 이용되고 있는 반면 과당은 약간 느리게 이용되고 있었으며 결국에는 두가지 당이 모두 소진됨을 볼 수 있었다. Xylitol 첨가구는 포도 내에 원래부터 존재한 포도당과 과당이 발효 8일이 지난 시점에 모두 효모에 의해 이용된 반면 xylitol 양은 거의 변화가 없어 xylitol이 발효에 전혀 이용되지 않음을 볼 수 있었다.
- 5ºBrix를 나타내었다. 설탕과 고과당을 첨가한 포도주도 포도당과 비슷한 경향을 나타내었으나 최종 알코올 함량은 각각 10.3%(v/v)와 11.2%(v/v)로 포도당 첨가구보다는 약간 낮았다. 한편 물엿, xylitol, 이소말토올리고당을 첨가한 포도주는 포도당을 첨가한 시험구와 초기 발효 속도는 비슷하였으나 최종 포도주의 알코올 농도가평균 7%(v/v) 정도로 상대적으로 낮았다.
- 이것으로 보아 20℃에서 발효 8일 정도에 이르러 포도주의 전발효가 거의 끝나는 것으로 판단되었다. 이런 경향은 알코올과 당의 변화에서도 관찰할 수 있었는데, Fig. 1에서 보는 바와 같이 설탕, 포도당, 고과당 첨가구는 초기 당도 21ºBrix에서 시작하여 최종 10~12%(v/v)의 알코올을 생성한 반면 비발효성당이 많은 물엿, xylitol, 이소말토올리고당 첨가구는 최종 7%(v/v)의 알코올을 생성하였고 Fig. 2에서 보는 바와 같이 설탕, 포도당, 고과당 첨가구는 6~7°Brix 정도이고 물엿, xylitol, 이소말토올리고당 첨가구는 llT^Brix 정도로 설탕, 포도당, 고과당 첨가구에 비해 당이 많이 잔존함을 알 수 있었다. 그러나 Fig.
- 48점으로 가장 낮은 점수를 나타내었다. 이로 보아 관능 검사에 응한 20대 대부분의 사람들이 단맛을 선호하며 한국산 포도주는 단맛이 잔존하며 청량감을 줄 수 있어야 대중에게 인기를 얻을 수 있을 것으로 사료되었다.
- 48로 가장 낮은 점수를 나타내었다. 이로 보아 맛에 대한 선호도는 단맛이 높을수록 선호하는 것을 알 수 있었다. 종합적인 선호도 평가에서는 단맛과 청량감이 느껴지는 xylitol 첨가구가 9점 만점에 8.
- 전체적으로 검사원들은 달콤한 맛, 향 그리고 알코올이 높지 않은 포도주를 선호하였으며 색이 맑고 투명할수록 더 선호하였다. 색에 대한 선호도로는 가장 맑고 투명한 붉은색을 나타낸 xylitol 첨가구가 7.
- 그러나 발효가 진행됨에 따라 붉은 색이 여려져 발효가 끝난 50일 이후에는 포도주로서 좋은 색을 나타내지는 못하였다. 전체적으로는 6가지 당 첨가구 모두 포도주 본래의 투명하면서 짙고 붉은 색을 나타내었다.
- 이로 보아 맛에 대한 선호도는 단맛이 높을수록 선호하는 것을 알 수 있었다. 종합적인 선호도 평가에서는 단맛과 청량감이 느껴지는 xylitol 첨가구가 9점 만점에 8.96점으로 가장 높은 선호도를 나타냈으며 단맛이 남아 있을수록 선호도가 높아 이소말토올리고당, 물엿 순으로 선호하였으며 단맛이 떨어지고 알코올 함량이 높은 고과당, 설탕, 포도당 첨가구 순으로 낮은 선호도를 나타내었다. 포도당 첨가구는 선호도 1.
- 1, 2, 3에서 보는 바와 같이 설탕, 포도당, 고과당 첨가구에 있어서 서로 간에 발효에 있어서 큰 차이는 관찰 할 수 없었으나 포도당을 첨가한 시험구의 알코올 생성은 발효 6일에 12%(v/v)이었고 서로 다른 당을 첨가한 6가지 포도주 중에서 가장 빠른 속도를 나타내었으며 알코올도 가장 많이 생성되었다. 포도당 첨가구의 최종알코올, 당도, 환원당은 각각 12%(v/v), 5.5°Brix, 0.35%(w/v) 이었고 보편적인 포도주 발효 양상을 나타내었다.
- 포도주 발효 과정 중에 산도를 측정한 결과는 Table 3에서나타난 바와 같이 6가지 당 종류 전체적으로 0.76%에서 0.23±0.07%로 감소하여 발효가 진행됨에 따라 신맛이 감소함을 알 수 있었다. 그 중에서도 설탕과 포도당의 산도 감소정도가 가장 커서 공히 0.
- 00으로 갈수록 선호도가 뒤떨어졌다. 향에서의 선호도는 최종 알코올 함량이 낮고 부드러운 향을 나타내는 xylitol, 물엿, 이소말토올리고당 첨가구의 향이 좋다고 하였고 알코올 함량이 높은 설탕, 고과당, 포도당 첨가구의 향에 대한 선호도는 낮았다. 맛에 있어서는 단맛과 청량감이 있다고 표현한 xylitol 첨가구가 가장 높은 선호도를 나타내었으며 물엿과 이소말토올리고당 첨가구도 단맛이 잔존하여 선호도가 높은 것으로 나타났으며, 단맛이 거의 느껴지지 않는 설탕, 고과당, 포도당 첨가구는 공히 낮은 점수를 나타냈으며 특히 포도당첨가구는 선호도 1.
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