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문제 정의
- 본 연구에서는 막걸리의 보존성을 증진시키기 위한 일환으로 CA의 첨가에 따른 주질 변화와 보존성에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
- 발효 중에는 7시간 간격으로 충분히 교반하였고 발효 후 즉시 1단사입하였다. 1단사입후는 품온 20~25℃로 2일간 발효시킨 후 2단사입을 실시하였으며 26~28℃로 3일간 발효시킨 후 생수로 최종알코올 농도 6%로 제성, 여과하여 막걸리를 제조하였다.
- 002%가 가장 높게 평가되었다. 따라서 이하의 막걸리 저장 실험에서는 CA를 비롯한 모든 chitosan의 첨가농도를 0.002%로 고정시켜 실험하였다.
- 002% 농도로 첨가하여 25℃에 저장하면서 pH, 산도, 효모수, 세균수, 당도 및 알코올농도 변화를 조사하여 보존성을 평가하였다. 막걸리에 CA를 0.001, 0.002 및 0.003% 농도로 첨가한 결과 0.003% 이상에서는 떫은맛이 강하여 본 실험에서는 0.002% 농도로 첨가하였다. 그 결과, chitosan 무처리 막걸리는 저장 6일째에 pH 및 산도가 각각 3.
- 물에 용해한 수용성 α-chitosan (1, 8, 22, 43, 67, 616 kDa)과 α-chitosan (282, 440, 746, 1,110, 2,025 kDa) 및 β-chitosan (577 kDa)의 chitosan-ascorbate(CA)를 막걸리에 chitosan량으로 0.002% 농도로 첨가하여 25℃에 저장하면서 pH, 산도, 효모수, 세균수, 당도 및 알코올농도 변화를 조사하여 보존성을 평가하였다. 막걸리에 CA를 0.
- 산가용성 chitosan을 이용한 chitosan-ascorbate(CA)의 제조는 chitosan 1 g을 1% ascorbic acid용액 100 mL에 녹인 용액을 원액으로 하여 사용시에 증류수로 10배 희석하여 막걸리 500 mL에 10 mL씩 가하여 최종 chitosan의 농도를 0.002%로 조정하였다. 수용성 chitosan과 chitooligo 당은 증류수에 녹여 동일방법과 농도로 처리하였다.
- 002%로 조정하였다. 수용성 chitosan과 chitooligo 당은 증류수에 녹여 동일방법과 농도로 처리하였다. 저장성 실험은 CA 및 chitosan을 처리한 막걸리를 500 mL의 뚜껑 있는 plastic 용기에 담아 25℃의 incubator에 넣어 두면서 품질의 변화정도를 분석하였다.
- 수용성 α-chitosan(1, 8, 22, 43, 67, 616 kDa)과 α-chitosan(282, 440, 746, 1,110, 2,025 kDa) 및 β-chitosan(577 kDa)의 ascorbate를 제성한 막걸리에 chitosan량으로 0.002% 되게 첨가하여 25℃에 저장하면서 6일 간격으로 18일 동안 pH 및 산도 변화를 조사한 결과는 Fig. 2, 3과 같다.
- 식품공학을 전공하는 대학원생 및 학부생 25명으로 구성된 관능요원에 의하여 막걸리 맛, 신맛, 단맛, 떫은맛, 텁텁한 맛, 상쾌한 맛, 막걸리 냄새, 색상 및 종합적 기호도를 9점-scale법 [15]에 의하여 전혀 없다 또는 아주 싫다(1점), 아주 약하다 또는 싫다(2점), 보통 약하다 또는 보통 싫다(3점), 약간 약하다 또는 약간 싫다(4점), 약하지도 강하지도 않다 또는 좋지도 싫지도 않다(5점), 약간 강하다 또는 약간 좋다(6점), 보통 강하다 또는 보통 좋다(7점), 강하다 또는 좋다(8점) 및 아주 강하다 또는 아주 좋다(9점)로 평가하였다.
- 수용성 chitosan과 chitooligo 당은 증류수에 녹여 동일방법과 농도로 처리하였다. 저장성 실험은 CA 및 chitosan을 처리한 막걸리를 500 mL의 뚜껑 있는 plastic 용기에 담아 25℃의 incubator에 넣어 두면서 품질의 변화정도를 분석하였다.
- 적정 첨가량 범위를 조사하기 위하여 분자량 2025 kDa의 α-chitosan으로 제조한 chitosan- ascorbate(CA)를 막걸리에 무첨가(CA0), chitosan량으로 0.001%(CA1), 0.002% (CA2) 및 0.003%(CA3)의 농도로 첨가하여 관능검사를 실시한 결과는 Fig. 1과 같다.
- 막걸리의 담금 비율은 Table 2와 같다. 즉, 술밑은 멥쌀을 깨끗이 세척한 후 하룻밤 물에 담근 후 120℃에서 40분간 증자, 냉각하여 Aspergillus kawachii를 사용하여 상법에 준하여 koji를 제조하고 출국시점과 일치하게 증미를 만든 다음 가수하여 생효모(Saccharomyces cerevisiae)와 구연산을 첨가하여 발효실온도 20℃, 품온 20~22℃, 최고품온 28℃로 2일간 발효시켰다. 발효 중에는 7시간 간격으로 충분히 교반하였고 발효 후 즉시 1단사입하였다.
대상 데이터
- 산가용성의 α-chitosan으로는 분자량 2,025, 1,110, 746, 440 및 282 kDa의 것과 577 kDa의 β-chitosan을 사용하였으며, 수용성의 α-chitosan으로는 분자량 616 kDa의 것과 67, 43, 22, 8 및 1 kDa의 oligo당(Kitto Life, Seoul, Korea)을 사용하였다(Table 1). Ascorbic acid는 Sigma-Aldrich Co(Saint Louis, USA) 제품을 사용하였다.
- 쌀은 한국산 일품 쌀을 사용하였다. 산가용성의 α-chitosan으로는 분자량 2,025, 1,110, 746, 440 및 282 kDa의 것과 577 kDa의 β-chitosan을 사용하였으며, 수용성의 α-chitosan으로는 분자량 616 kDa의 것과 67, 43, 22, 8 및 1 kDa의 oligo당(Kitto Life, Seoul, Korea)을 사용하였다(Table 1). Ascorbic acid는 Sigma-Aldrich Co(Saint Louis, USA) 제품을 사용하였다.
- 쌀은 한국산 일품 쌀을 사용하였다. 산가용성의 α-chitosan으로는 분자량 2,025, 1,110, 746, 440 및 282 kDa의 것과 577 kDa의 β-chitosan을 사용하였으며, 수용성의 α-chitosan으로는 분자량 616 kDa의 것과 67, 43, 22, 8 및 1 kDa의 oligo당(Kitto Life, Seoul, Korea)을 사용하였다(Table 1).
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었다. 유의성 검증은 version 12의 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc.
- 모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치와 표준편차로 나타내었다. 유의성 검증은 version 12의 SPSS(Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package를 이용하여 Duncan’s multiple range test 및 t-test를 행하였다.
이론/모형
- Bae 등 [1]의 방법에 준하여 효모의 생균수는 YM배지를 이용하였고, 총세균은 멸균한 1% peptone 수로 막걸리를 희석한 후 Plate Count Agar(Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)배지에 도말하여 37℃에서 48시간 배양 후 나타나는 colony수를 계측하였다.
- 알코올 농도는 Lee 등 [14]의 막걸리 100 mL에 동량의 증류수를 가하여 증류한 후 주정계로 측정한 후 Gay Lussac표에 의하여 환산하였다.
성능/효과
- 막걸리는 저장 중에도 6일째 까지는 발효 시와 마찬가지로 정상적인 발효가 이루어져 alcohol농도가 높아질 것으로 사료되나 6일째 이루는 변질되거나 초산발효가 병행되는 것으로 보아 alcohol농도가 감소될 것으로 추정된다. 22 kDa의 수용성 α-chitosan 처리구가 440 kDa의 α-chitosan ascorbate처리구에 비하여 다소 높은 alcohol농도를 나타낸 현상은 후자가 전자에 비하여 높은 항균력을 보인결과라 사료되며 막걸리의 보존성 향상에도 후자가 더욱 효과적인 것으로 판단된다.
- 002% 농도로 첨가하였다. 그 결과, chitosan 무처리 막걸리는 저장 6일째에 pH 및 산도가 각각 3.9~4.3 및 0.4~0.7%의 범위로 나타났으며 후 발효가 지속적으로 진행되었다. 6일째 이후는 산의 생성과 alcohol 농도가 급격하게 감소하였으며, 초산발효가 병행되었고 막걸리 용기표면에 외관적으로 볼 수 있는 미생물이 번식하였다.
- 4). 그러나 대부분의 처리구에서는 뚜렷한 영향을 미치지 못하였으나 그 가운데 22 kDa의 수용성 α-chitosan과 440 kDa의 α-chitosan ascorbate처리구는 저장 18일째, pH는 각각 3.80 및 3.89 산도는 각각 0.55 및 0.49로 타 처리구에 비하여 변화의 폭이 낮아 저장성 향상에 효과가 있는 것으로 평가되었다.
- 단맛(Sw)과 텁텁한 맛(Tt)은 CA의 첨가에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았으나 떫은맛은 첨가량이 많아질수록 높아지는 경향을 보였으며, 0.001% 첨가는 보통수준(4.8점)으로 기호성에 별 영향을 주지 않는 수준이었으나 0.002%에서는 떫은맛이 약간 강하다(6.5점), 0.003%는 보통 강하다(7.0점)로 평가되었다. 신맛은 CA 첨가의 경우가 무첨가에 비하여는 높은 수준이었으나 막걸리의 품질에 영향을 주는 수준은 아니었고 첨가량에 따른 유의성도 나타나지 않았다.
- 6일째 이후는 산의 생성과 alcohol 농도가 급격하게 감소하였으며, 초산발효가 병행되었고 막걸리 용기표면에 외관적으로 볼 수 있는 미생물이 번식하였다. 대부분의 수용성 및 산가용성 α-chitosan은 대조구와 뚜렷한 차이를 보이지 않았으나 22 kDa의 α-chitosan과 440 kDa의 α-chitosan-ascorbate는 저장 18일째까지 pH는 각각 3.80~4.20 및 3.60~4.31의 범위였으며 산도는 0.4~0.6% 및 0.4~0.7% 범위로 타 처리구에 비하여 변화의 폭이 낮았다. 또한 효모수와 세균수가 상대적으로 낮을 뿐만 아니라 알코올농도의 감소율도 낮았으며 용기표면에 번식하는 미생물이 발생되지 않았고 관능검사결과 가식기간이 약 일주간 연장되었다.
- 저장 12일째 이후는 효모와 세균수가 다시 증가하는 경향을 보여 전형적인 부패패턴을 나타내었다. 따라서 균수에 의한 저장수명은 무처리 막걸리에서는 25℃에서 6일 이하로 판단되나 22 kDa의 수용성 α-chitosan과 440 kDa의 α-chitosan ascorbate를 처리한 막걸리는 효모 및 호기성 세균수를 감소시킴으로서 가식기간이 약 일주일이상 연장되었다.
- 그러나 6~18일에는 변질되거나 초산발효도 일어난다. 따라서 본 실험에서 특히, 6일째 이후에 당도가 점진적으로 증가하는 현상은 막걸리의 변질에 관여하는 미생물 유래 효소류의 작용에 의한 것으로 보인다.
- 따라서 본 실험의 22 kDa의 수용성 α-chitosan과 440 kDa의 α-chitosan ascorbate처리구에서 당도의 변화폭이 낮은 현상은 막걸리에 함유하는 다양한 미생물의 생육과 효소류의 작용을 저해시킨 결과로 나타난 현상이라 생각된다.
- 7% 범위로 타 처리구에 비하여 변화의 폭이 낮았다. 또한 효모수와 세균수가 상대적으로 낮을 뿐만 아니라 알코올농도의 감소율도 낮았으며 용기표면에 번식하는 미생물이 발생되지 않았고 관능검사결과 가식기간이 약 일주간 연장되었다.
- 막걸리는 저장 중에도 6일째 까지는 발효 시와 마찬가지로 정상적인 발효가 이루어져 alcohol농도가 높아질 것으로 사료되나 6일째 이루는 변질되거나 초산발효가 병행되는 것으로 보아 alcohol농도가 감소될 것으로 추정된다. 22 kDa의 수용성 α-chitosan 처리구가 440 kDa의 α-chitosan ascorbate처리구에 비하여 다소 높은 alcohol농도를 나타낸 현상은 후자가 전자에 비하여 높은 항균력을 보인결과라 사료되며 막걸리의 보존성 향상에도 후자가 더욱 효과적인 것으로 판단된다.
- 막걸리 저장 중에는 관련 자료들이 부족하여 고찰하기 어려우나 alcohol을 기질로 사용하여 발효를 일으키는 초산균들이 번식하게 되면 균수가 크게 증가할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 제성된 막걸리를 시료로 사용하여 alcohol 농도가 6%내외로 낮고 제성으로 인하여 미생물수와 영양성분이 희석되어 발효 시 보다 전반적으로 균수가 낮았다. 그리고 발효 12일째 까지는 균수가 증가하였다가 감소하는 현상을 나타내어 발효 시와 비슷한 패턴을 보였다.
- 본 연구의 반복실험에서는 제성된 막걸리의 초기 균수는 저장성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며 초기균수가 높을 경우에는 0.002%의 chitosan처리의 효과가 크게 감소하였다. 따라서 막걸리의 저장성을 향상시키기 위하여는 저온살균(60℃에서 10분간 처리)과 chitosan처리를 병행하는 경우가 효과적 이었다.
- 신맛은 CA 첨가의 경우가 무첨가에 비하여는 높은 수준이었으나 막걸리의 품질에 영향을 주는 수준은 아니었고 첨가량에 따른 유의성도 나타나지 않았다. 신원한 맛(Re)과 색상(Ca)에 대한 기호도는 각 처리구에서 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 종합적기호도(Ov)는 0.002%가 가장 높게 평가되었다. 따라서 이하의 막걸리 저장 실험에서는 CA를 비롯한 모든 chitosan의 첨가농도를 0.
- So 등 [22]은 막걸리 발효 시에 원료에 함유된 단백질의 분해로 생성된 amino 산의 완충작용에 의하여 pH는 다소 높아진다고 보고하였으며, Han 등 [5]도 동일한 현상을 보고하였다. 이러한 연구결과들을 고려할 때 막걸리 저장 중에 pH 증가와 산도의 감소현상은 단백질의 분해와 관련이 있는 것으로 정상적인 발효시 보다 저장 중에 더욱 현저하게 나타나는 것으로 생각되며 변질과 관련이 있는 것으로 보인다.
- 이상에서 살펴본 바와 같이 22 kDa의 수용성 α-chitosan과 440 kDa의 α-chitosan ascorbate 처리구에서는 이들이 가지는 항균력으로 인하여 막걸리의 저장 중에 나타나는 pH와 산도의 변화폭을 감소시킴으로서 저장성 향상에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
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