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문제 정의
- 본 연구는 국내 주요 포도 품종인 캠벨얼리(Campbell Early)를 이용하여 발효전 원료의 전처리방법(열처리, CM 처리)이 포도주 품질에 미치는 영향을 파악하고자 수행되었다. 총산에 있어서 CM처리를 할 경우 대조구나 열처리구에 비해 포도주의 총산이 낮아지는 결과를 보였다.
- 본 연구는 국내 주요 포도 품종인 캠벨얼리를 이용하여 알코올 발효전 열처리나 CM처리가 포도주의 품질에 미치는 영향을 파악함으로써 포도주 품질에 있어 중요한 요소인산 함량이나 색도, 폴리페놀 함량 등을 조절할 수 있는 기술을 개발하고자 수행하였다.
제안 방법
- 접종 후 매일 2회씩 교반해 주어 상층의 과피 및 과육으로 형성된 cap을 가라앉히어 공기주입(aeration)을 조장하여 효모의 증식을 촉진시키는 한편 과피나 씨로부터 폴리페놀 성분이 원활하게 추출되도록 하였다. 1차 발효를 한 후 압착하고 발효액을 용기에 넣고 에어락(air lock)을 설치하여 공기의 유입을 차단하면서 잔당 발효를 실시하였다. 발효가 완료된 후 효모균체 및 부유물이 가라앉으면 앙금분리를 실시하고 15℃에서 숙성시켰으며 이러한 제조공정을 대조구로 하였다.
- 글리세롤(glycerol) 함량은 포도주를 3배 정도 희석한 후 HPLC용 메탄올과 3차 증류수로 활성화 한 Sep-pak C18 cartridge로 처리하고 0.45 μm membrane filter로 여과한 후 HPLC (Triatholon M730D, YoungLin, Korea)로 분석하였다.
- 5% 미만이 되게 희석시킨 다음 시료 일정량을 취하여 SomogyiNelson법에 따라 발색시켰다. 발색시료는 분광광도계 (Agilent 8453E UV-Visible, USA)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였으며 농도별 포도당(glucose) 용액 표준 곡선을 이용하여 당 함량으로 환산하였다.
- 1차 발효를 한 후 압착하고 발효액을 용기에 넣고 에어락(air lock)을 설치하여 공기의 유입을 차단하면서 잔당 발효를 실시하였다. 발효가 완료된 후 효모균체 및 부유물이 가라앉으면 앙금분리를 실시하고 15℃에서 숙성시켰으며 이러한 제조공정을 대조구로 하였다. 열처리 방법의 경우 포도 줄기를 제거하고 으깬 다음 메타 중아황산칼륨을 100 mg/kg 농도로 첨가하였으며 포도 으깸이를 60℃ 될 때까지 가열하고 25℃로 식힌 후 백설탕을 넣어 22 °Brix로 조절한 후 상기와 동일한 공정을 수행하였다.
- 분석조건(14)으로 column은 sugar pack(6.5×300 mm Alltech Inc., USA)을 사용하였고 이동상으로 50 mM Ca-EDTA를 0.5 mL/min의 속도로 분석하였다.
- 유기산 함량은 포도주를 3배 정도 희석한 후 HPLC용 메탄올과 3차 증류수로 활성화 한 Sep-pak C18 cartridge로 처리하고 0.45 μm membrane filter로 여과한 후 HPLC (Agilent 1100 HPLC Chemstation, Youngin)로 분석하였다 (17).
- 적포도주 제조를 위해 포도의 송이줄기를 제거하고 파쇄 하면서 산화나 잡균 오염 방지를 위해 메타중아황산칼륨 (potassium metabisulfite, K2S2O5)을 100 mg/kg 농도로 첨가 하였다. 포도즙의 당도는 초기 당도를 고려하여 백설탕으로 22 °Brix가 되게 조절하였으며 효모접종은 아황산처리 후 5시간 이상이 지난 뒤 포도 무게에 대하여 0.
- 02%(w/w)의 효모를 메이커의 지시에 따라 활성화시킨 다음 접종하고 25℃로 온도를 유지하면서 발효를 시켰다. 접종 후 매일 2회씩 교반해 주어 상층의 과피 및 과육으로 형성된 cap을 가라앉히어 공기주입(aeration)을 조장하여 효모의 증식을 촉진시키는 한편 과피나 씨로부터 폴리페놀 성분이 원활하게 추출되도록 하였다. 1차 발효를 한 후 압착하고 발효액을 용기에 넣고 에어락(air lock)을 설치하여 공기의 유입을 차단하면서 잔당 발효를 실시하였다.
- 포도즙의 당도는 초기 당도를 고려하여 백설탕으로 22 °Brix가 되게 조절하였으며 효모접종은 아황산처리 후 5시간 이상이 지난 뒤 포도 무게에 대하여 0.02%(w/w)의 효모를 메이커의 지시에 따라 활성화시킨 다음 접종하고 25℃로 온도를 유지하면서 발효를 시켰다.
대상 데이터
- 포도주 제조에 사용된 포도는 2006년 천안에서 생산된 캠벨얼리(Campbell Early)품종이었고 효모는 Saccharomyces cerevisiae(Fermivin 7013, Netherlands)을 사용하였다.
데이터처리
- 1)Means with the different letters in same column are significantly different(p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- 실험결과 통계처리는 SAS(Statistical analysis system) program의 SAS-Enterprise Guide 4를 이용하여 분산분석과 Duncan's multiple range test에 의해 유의차를 검정하였다.
이론/모형
- 당 함량은 시료를 산으로 가수분해 시킨 후 SomogyiNelson법(14)을 이용하여 측정하였다. 먼저 포도주 시료 중에 남아있는 비환원성 당을 가수분해하기 위하여, 시료1 mL에 1 N HCl 용액 1 mL를 가한 뒤 10분간 가열하였다.
- 먼저 포도주 시료 중에 남아있는 비환원성 당을 가수분해하기 위하여, 시료1 mL에 1 N HCl 용액 1 mL를 가한 뒤 10분간 가열하였다. 분해시료를 식힌 후 1.1 N NaOH 1 mL를 가하여 분해액을 중화 및 약알카리화시키고 증류수로 당 함량이 0.5% 미만이 되게 희석시킨 다음 시료 일정량을 취하여 SomogyiNelson법에 따라 발색시켰다. 발색시료는 분광광도계 (Agilent 8453E UV-Visible, USA)를 이용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였으며 농도별 포도당(glucose) 용액 표준 곡선을 이용하여 당 함량으로 환산하였다.
- 탄닌 함량은 Folin-Ciocalteu의 방법(16)에 따라 FolinCiocalteau's reagent가 포도주의 폴리페놀 화합물에 의해 환원된 결과 청색으로 발색하는 원리로 측정하였다.
성능/효과
- 처리별 캠벨얼리 포도주의 탄닌 및 총폴리페놀 함량은 Table 2와 같다. 대조구에서 각각 2021 mg/L, 1224 mg/L을, CM처리구에서는 1648 mg/L, 780 mg/L을, 열처리구에서 2602 mg/L, 1263 mg/L을 나타내어 열처리구가 다른 처리구에 비해 비교적 높은 함량을 나타내었다. 이 등(2)은 캠벨얼리 포도주 실험에서 CM처리 포도주가 다른 방법으로 제조된 포도주보다 높은 총폴리페놀 함량을 나타내었다고 보고 하여 본 실험과 상반되는 결과를 보였다.
- 사과산과 젖산은 포도주의 맛과 품질을 결정하는 중요한 유기산으로서 우리나라의 캠벨얼리 품종은 사과산 함량이 높기 때문에 이를 감소시키고, 포도주에 부드러운 맛을 주는 젖산 함량은 증가시키는 기술이 필요하다. 대조구에서 사과산의 함량은 1,621 mg/L, 열처리구는 1,776 mg/L, CM처리구는 1,120 mg/L를 나타내어 열처리구에서 비교적 높은 함량을 나타내었고 CM처리구에서는 유의적으로 낮은 함량을 나타내었다. 젖산 함량에 있어서는 통계적으로 유의적인 차이가 나지는 않았지만 CM처리에서 비교적 높은 수치를 보였다.
- 대조구에서 초산 함량은 650 mg/L, 열처리구에서 573 mg/L, CM처리구에서 503 mg/L를 나타내어 CM처리구가 비교적 낮은 특징을 보였는데, 열처리구에서는 원료를 열처리함으로써 초산균이 어느 정도 사멸되었을 것으로 추정 되며 CM처리에서는 혐기적 상태를 유지함으로 호기성 미생물인 초산의 증식이 억제된 것으로 사료된다. 초산은 포도주 발효과정에서 일반적으로 미량 생기는 것이 정상이지만 Acetobacter 등의 미생물에 오염되었을 때 함량이 증가하게 된다.
- 반면 CM처리를 할 경우 감산효과가 뚜렷하였으며 폴리페놀 함량이 적은 품질의 포도주를 제조할 수 있었다. 따라서 발효전 포도 원료의 전처리 방법은 포도주 품질에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 2 mg/L보다 높은 경향은 있었으나 유의적인 차이는 없었다. 반면 CM처리구에서는 대조구에 비하여 총 안토시안닌 함량이 유의적으로 낮은 특징을 보였다. 이 등 (28)은 열처리 조건이 포도주스의 안토시아닌 색소에 미치는 영향을 알아본 결과 100℃에서 30초간 열처리 했을 때 비열처리구와 차이가 없었으나 1분간 열처리할 경우 안토시아닌의 함량에 변화가 있었다고 보고한바 있다.
- 본 연구는 발효전 원료 전처리 방법이 포도주 품질에 미치는 영향을 검토한 것으로서, 포도 원료를 열처리한 다음 발효를 시킬 경우 적색도난 탄닌 함랴이 높은 포도주를 얻을 수 있었는바, 포도주 제조시 열처리 방법을 적절히 이용한다면 적색도가 높고 탄닌 함량이 풍부한 포도주를 제조할 수 있을 것으로 생각된다. 반면 CM처리를 할 경우 감산효과가 뚜렷하였으며 폴리페놀 함량이 적은 품질의 포도주를 제조할 수 있었다. 따라서 발효전 포도 원료의 전처리 방법은 포도주 품질에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 본 실험에서는 CM처리를 한 다음 착즙한 후 초기 당농도를 감안하여 22 °Brix로 가당하고 다시 후발효를 시켰기 때문에 다른 보고에서보다 높은 알코올 함량을 나타내었다.
- 51%의 함량을 보였다. 본 실험의 결과 원료의 열처리나 CM처리는 글리세롤 생성에 큰영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 일반적으로 글리세롤의 생합성에는 발효온도, 효모종류, 접종농도, 아황산처리농도, 당농도, 삼투성 스트레스, nitrogen농도, pH, aeration, 포도품종 및 성숙과 같은 환경적 요인들이 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(24).
- 416을 나타내어, 열처리구에서 유의적으로 적색도가 높게 나타났으며 CM처리구에서는 낮은 값을 보였다. 본 실험의 결과에서 보는바와 같이 열처리에 있어서 색도가 높게 나타난 것은, 열처리에 의해 물리적으로 세포가 파괴됨으로써 포도 껍질의 색소성분이 쉽게 용출되었고 또한 색소를 분해하는 효소가 불활성화 됨으로써 포도주의 색이 그대로 유지된 것으로 판단된다. 그리고 CM처리의 경우는 포도 자체를 파쇄도 하지 않고 그대로 발효를 시킴으로써 포도과피의 색소용출이 억제된 것으로 보여 지며 또한 CM처리 온도도 색소의 용출에 영향을 미쳤을 것으로 생각된다.
- Joyeux 등(25)은 포도주의 발효와 저장 중 초산 생성균과 초산 생성 사이의 관계를 밝히는 실험에서 초산 생성균이 포도주 중에 많이 생육하면 초산과 아세트알데히드의 함량도 증가한다고 보고하였다. 이런 결과로 비추어 보았을 때 포도주의 발효나 숙성 중에 휘발산 함량이 많다는 것은 초산 생성균에 오염되었음을 알 수 있으며 또한 휘발산이 많다는 것은 포도주의 기호성에 있어서도 바람직하지 않다는 것을 의미한다. 열처리구에서 휘발산 함량이 낮은 것은 원료에 오염되어 있는 초산 생성균이 열처리에 의해 사멸됨으로서 발효 중 다른 처리구보다 초산생성이 낮은 것이 원인으로 판단된다.
- 적색 도는 안토시아닌이나 탄닌이 높은 열처리구에서 높게 나타나는바, 폴리페놀류 함량이 와인의 적색도와 상관이 높은 것으로 생각된다. 이상의 결과에서와 같이 발효전 원료의 전처리 방법이 포도주 품질에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 전처리 기술은 원료 포도의 단점을 극복하는 유용한 수단이라고 생각된다.
- 처리별 캠벨얼리 포도주의 유기산 함량은 Table 3과 같다. 주석산, 젖산, 호박산 함량은 처리간에 유의적인 차이를 보이지 않은 반면, 사과산과 초산 함량은 CM처리에서 유의 적으로 낮은 특징을 보였다. 동일 원료를 사용했음에도 불구하고 포도주의 유기산에 차이가 있다는 것은, 원료의 전처리 과정에서 추출되는 유기산의 함량이 다르거나, 전처리 방법이 발효나 숙성 중에 생성되는 유기산에 영향을 미친다고 생각할 수 있다.
- 처리별 캠벨얼리 포도주의 pH를 측정한 결과는 Table 1에 나타내었듯이 CM처리구의 pH가 대조구나 열처리 방법으로 제조한 포도주보다 높은 pH를 나타냄을 알 수 있었다. 이는 CM처리가 포도주의 pH를 높인다는 보고와 일치 하였는데(18) CM발효는 포도가 자체적으로 무기호흡을 함에 따라 유기산을 분해하여 알코올을 생성하는 발효특성 때문인 것으로 판단된다(2).
- 처리별 캠벨얼리 포도주의 적색도는 Table 2와 같이 대조 구가 0.765, 열처리구가 1.201, CM처리구가 0.416을 나타내어, 열처리구에서 유의적으로 적색도가 높게 나타났으며 CM처리구에서는 낮은 값을 보였다. 본 실험의 결과에서 보는바와 같이 열처리에 있어서 색도가 높게 나타난 것은, 열처리에 의해 물리적으로 세포가 파괴됨으로써 포도 껍질의 색소성분이 쉽게 용출되었고 또한 색소를 분해하는 효소가 불활성화 됨으로써 포도주의 색이 그대로 유지된 것으로 판단된다.
- 처리별 캠벨얼리 포도주의 휘발산 함량을 살펴보면 대조 구에서 114.2 mg/L, 열처리구에서 82.6 mg/L, CM처리구에서 110.3 mg/L의 값을 나타내어, 열처리구에서 휘발산 생성량이 유의적으로 낮은 것으로 나타났다(Table 1). 포도주의 휘발산은 주로 초산으로 휘발산 함량이 많다는 것은 발효나 숙성 중에 이상발효가 진행되었다는 것을 간접적으로 나타내는 것이다.
- 본 연구는 국내 주요 포도 품종인 캠벨얼리(Campbell Early)를 이용하여 발효전 원료의 전처리방법(열처리, CM 처리)이 포도주 품질에 미치는 영향을 파악하고자 수행되었다. 총산에 있어서 CM처리를 할 경우 대조구나 열처리구에 비해 포도주의 총산이 낮아지는 결과를 보였다. 총안토시아닌과 탄닌 함량에 있어서, 열처리한 후 발효시킨 포도주가 대조구에 비해 높은 함량을 보인반면 CM처리의 경우는 대조구나 열처리에 비해 낮아지는 결과를 보였다.
- 총산에 있어서 CM처리를 할 경우 대조구나 열처리구에 비해 포도주의 총산이 낮아지는 결과를 보였다. 총안토시아닌과 탄닌 함량에 있어서, 열처리한 후 발효시킨 포도주가 대조구에 비해 높은 함량을 보인반면 CM처리의 경우는 대조구나 열처리에 비해 낮아지는 결과를 보였다. 적색 도는 안토시아닌이나 탄닌이 높은 열처리구에서 높게 나타나는바, 폴리페놀류 함량이 와인의 적색도와 상관이 높은 것으로 생각된다.
후속연구
- 본 연구는 발효전 원료 전처리 방법이 포도주 품질에 미치는 영향을 검토한 것으로서, 포도 원료를 열처리한 다음 발효를 시킬 경우 적색도난 탄닌 함랴이 높은 포도주를 얻을 수 있었는바, 포도주 제조시 열처리 방법을 적절히 이용한다면 적색도가 높고 탄닌 함량이 풍부한 포도주를 제조할 수 있을 것으로 생각된다. 반면 CM처리를 할 경우 감산효과가 뚜렷하였으며 폴리페놀 함량이 적은 품질의 포도주를 제조할 수 있었다.
- 이 등(2)은 캠벨얼리 포도주 실험에서 CM처리 포도주가 다른 방법으로 제조된 포도주보다 높은 총폴리페놀 함량을 나타내었다고 보고 하여 본 실험과 상반되는 결과를 보였다. 이는 포도 원료에 의한 차이이거나, 발효 온도 등 실험 방법에 의한 차이로 추정되는바, CM처리에 대해서는 좀 더 다양하고 깊이 있는 연구가 수행될 필요가 있다고 생각된다. 폴리페놀 물질은 포도주에 있어 가장 중요한 성분이며 포도주의 색, 수렴성, 쓴맛, 산화에 직접 관여할 뿐 아니라 항산화제로서 건강에 유익한 영향을 미친다고 알려져 있다(15,33,34).
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