홍삼액의 첨가에 따른 발효가능성을 알아보기 위하여 홍삼액의 첨가량을 달리하여 발효특성을 조사하였다. 본 실험에서는 Saccharomyces cerevisiae JF-Y3을 이용하여 발효를 실시하였으며, 홍삼액($20\;^{\circ}brix$) 함량 $10{\sim}50%$, yeast extract $0.5{\sim}2.5%$의 범위로 중심합성계획법에 의하여 10개의 구간으로 홍삼액의 알코올 발효특성을 살펴보았다. 효모수는 홍삼액 및 yeast extract 농도 모두에 영향을 받고 있었으며, 홍삼액 농도에 더 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 홍삼액 농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모수가 증가하는 것으로 나타났다. 알코올 함량이 가장 높게 나타난 발효조건은 홍삼액 함량 30%, yeast extract 함량 0.50%이었으며, 이때의 최대값은 12.45%로 예측되었다. 당도 및 총당 함량의 경우 각각 1%이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었고, 당도의 경우 홍삼액 및 yeast extract 함량 두 조건에 모두 영향을 받는 것으로 나타났으며, 총당 함량의 경우 주로 홍삼액 농도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 홍삼액 $20\;^{\circ}brix$의 함량을 $10{\sim}50%$까지 증가하여도 발효액의 알코올 함량이 모두 10% 이상이었으며, 전반적으로 홍삼액 첨가에 따른 발효의 저해는 크게 일어나지 않는 것으로 나타나 홍삼의 유효한 성분을 이용한 기능성 주류 개발 시 홍삼농축액을 효율적으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 앞으로 홍삼액 발효 시의 알코올 성분에 대한 분석, 발효액에 대한 관능적 특성, 유효성분 등에 대한 특성 변화 등을 통한 고품질 홍삼주 제조와 관련하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
홍삼액의 첨가에 따른 발효가능성을 알아보기 위하여 홍삼액의 첨가량을 달리하여 발효특성을 조사하였다. 본 실험에서는 Saccharomyces cerevisiae JF-Y3을 이용하여 발효를 실시하였으며, 홍삼액($20\;^{\circ}brix$) 함량 $10{\sim}50%$, yeast extract $0.5{\sim}2.5%$의 범위로 중심합성계획법에 의하여 10개의 구간으로 홍삼액의 알코올 발효특성을 살펴보았다. 효모수는 홍삼액 및 yeast extract 농도 모두에 영향을 받고 있었으며, 홍삼액 농도에 더 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 홍삼액 농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모수가 증가하는 것으로 나타났다. 알코올 함량이 가장 높게 나타난 발효조건은 홍삼액 함량 30%, yeast extract 함량 0.50%이었으며, 이때의 최대값은 12.45%로 예측되었다. 당도 및 총당 함량의 경우 각각 1%이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었고, 당도의 경우 홍삼액 및 yeast extract 함량 두 조건에 모두 영향을 받는 것으로 나타났으며, 총당 함량의 경우 주로 홍삼액 농도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 홍삼액 $20\;^{\circ}brix$의 함량을 $10{\sim}50%$까지 증가하여도 발효액의 알코올 함량이 모두 10% 이상이었으며, 전반적으로 홍삼액 첨가에 따른 발효의 저해는 크게 일어나지 않는 것으로 나타나 홍삼의 유효한 성분을 이용한 기능성 주류 개발 시 홍삼농축액을 효율적으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 앞으로 홍삼액 발효 시의 알코올 성분에 대한 분석, 발효액에 대한 관능적 특성, 유효성분 등에 대한 특성 변화 등을 통한 고품질 홍삼주 제조와 관련하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
This study focused on alcohol fermentation properties of red ginseng extracts using Saccharomyces cerevisiae JF-Y3. Central composite design was employed to investigate the influence of red ginseng extract content ($10{\sim}50%$, v/v) and yeast extract ($0.5{\sim}2.5%$, w/v) on...
This study focused on alcohol fermentation properties of red ginseng extracts using Saccharomyces cerevisiae JF-Y3. Central composite design was employed to investigate the influence of red ginseng extract content ($10{\sim}50%$, v/v) and yeast extract ($0.5{\sim}2.5%$, w/v) on the properties of alcohol fermentation added with red ginseng extracts. Yeast cell growth was affected both by red ginseng extract content and yeast extract content, and red ginseng extract content had a greater effect on yeast cell number than yeast extract content. Yeast cell number increased along with decrease of the red ginseng extract content and with increase of yeast extract content. Alcohol content was maximal at 30% red ginseng extracts and 0.50% yeast extract and the predicted maximum value of alcohol content was 12.45%. Brix degree and total sugar content were significant within 1% level (p<0.01), and brix degree was affected both by red ginseng extract and yeast extract content. Total sugar content was significantly affected by red ginseng content.
This study focused on alcohol fermentation properties of red ginseng extracts using Saccharomyces cerevisiae JF-Y3. Central composite design was employed to investigate the influence of red ginseng extract content ($10{\sim}50%$, v/v) and yeast extract ($0.5{\sim}2.5%$, w/v) on the properties of alcohol fermentation added with red ginseng extracts. Yeast cell growth was affected both by red ginseng extract content and yeast extract content, and red ginseng extract content had a greater effect on yeast cell number than yeast extract content. Yeast cell number increased along with decrease of the red ginseng extract content and with increase of yeast extract content. Alcohol content was maximal at 30% red ginseng extracts and 0.50% yeast extract and the predicted maximum value of alcohol content was 12.45%. Brix degree and total sugar content were significant within 1% level (p<0.01), and brix degree was affected both by red ginseng extract and yeast extract content. Total sugar content was significantly affected by red ginseng content.
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문제 정의
높아지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 홍삼의 고부가가치 증대, 건강 증진에 기여 등을 위한 홍삼액 고함량 발효주의 제품개발에 앞서 홍삼액 첨가량이 증가함에 따라 알코올 발효가 적절히 일어나는가를 살펴보기 위하여 흥삼액의 함량에 따른 알코올 발효특성을 조사하였다.
제안 방법
10일간 발효시킨 홍삼발효액을 취하여 균일한 현탁액으로한 후, 멸균생리식염수로 희석하고 Thoma Haematocytometer 에 희석액을 적하하여 400배 배율의 현미경(Axiolab rez Carl Zeiss, Germany)으로 효모수를 측정하였다.
의하여 설계하였고, 반응표면회귀분석을 위하여 statistical analysis system (SAS) program [23] 을 사용하였다. 독립변수(Xn)로서 홍삼액 농도(10, 20, 30, 40, 50%, >G) 및 yeast extract 농도(0.5, 1, 1.5, 2, 2.5%, X, 로 설정하여 두 가지의 발효조건을 5수준(2 -1, 0, lz 2)으로 부호화하여 중심합성계획을 수립하고 10개의 조건으로 실험을 실시하였다(Table1. ) 각각의 발효조건에 따른 홍삼발효액의 이화학적 특성과관련된 종속변수(Yn)로는 효모수, 알코올 함량, 당도 및 총당 함량을 설정하여 측정한 값을 회귀분석에 사용하였다.
첨가량을 달리하여 발효특성을 조사하였다. 본 실험에서는 Saccharomyces cerevisiae JF-Y3을 이용하여 발효를 실시하였으며, 홍삼액(20 °brix) 함량 10~50%, yeast extract0.5~2.5%의 범위로 중심합성계획법에 의하여 10개의 구간으로 홍삼액의 알코올 발효특성을 살펴보았다. 효모수는 홍삼액 및 yeast extract 농도 모두에 영향을 받고 있었으며, 홍삼액 농도에 더 많은 영향을 받는 것으로 나타났다.
알코올 함량 측정은 발효액 100 ml를 취하여 8, 000 rpm에서 20분간 원심분리하여 알코올자동증류장치(J. P. SELECTA, sa, Spain)에서 알코올 증류 후 15℃로 보정한 다음 주정계(10 ~20%)를 이용하여 알코올 함량을 측정하였다.
예비 실험에서 수십 여종의 효모 중 홍삼액 첨가 배지에서 생육이 양호하고, 홍삼액에서 발효시 알코올 생성이 우수한 것으로 나타난 Saccharomyces cerevisiae JF-Y3 효모를 선발하여, YM 배지 (yeast extract 0.3%, malt extract 0.3%, peptone 0.5%, glucose 1%)에서 30℃z 3일간 전배양하였으며, 발효 시 5%(v/v)를 접종하였다. 홍삼액의 알코올 발효는 홍삼액 농도와 yeast extract 농도를 각각 달리하여 10일간 발효시켰다.
5%, glucose 1%)에서 30℃z 3일간 전배양하였으며, 발효 시 5%(v/v)를 접종하였다. 홍삼액의 알코올 발효는 홍삼액 농도와 yeast extract 농도를 각각 달리하여 10일간 발효시켰다. 설탕(삼양사)은 25%(w/v) 첨가하였으며, Yeast ex- tract는 Difco사의 제품을 사용하였고, 홍삼액은 홍삼 농축액(60 °brix)> 20 %rix로 희석한 것을 10~50%(v/v) 농도로달리하여 발효에 사용하였다.
홍삼액의 첨가에 따른 발효가능성을 알아보기 위하여 홍삼액의 첨가량을 달리하여 발효특성을 조사하였다. 본 실험에서는 Saccharomyces cerevisiae JF-Y3을 이용하여 발효를 실시하였으며, 홍삼액(20 °brix) 함량 10~50%, yeast extract0.
대상 데이터
본 실험에 사용한 홍삼농축액(60 °brix)은 경북 풍기 영농협동조합에서 생산된 것을 구입하여 4℃ 냉장보관하면서 사용하였다.
홍삼액의 알코올 발효는 홍삼액 농도와 yeast extract 농도를 각각 달리하여 10일간 발효시켰다. 설탕(삼양사)은 25%(w/v) 첨가하였으며, Yeast ex- tract는 Difco사의 제품을 사용하였고, 홍삼액은 홍삼 농축액(60 °brix)> 20 %rix로 희석한 것을 10~50%(v/v) 농도로달리하여 발효에 사용하였다.
이론/모형
당도는 당도계 (ATAGO Nl, Japan)로 측정하였고, 각 발효액 의 총당 함량은 phenol-sulfate법 [2]으로 spectrophotometer (UV-1601PC, Shimadzu Co., Japan)를 이용하여 470 nm에서흡광도를 측정하였다. 대조구는 검액 대신 증류수를 넣어 동일하게 처리하였고, 이때 표준물질로는 glucose를 10-50 ㎍/ ml의 농도로 조제하여 검량곡선의 작성에 사용하였다.
홍삼액 첨가에 따른 알코올 발효의 실험 계획은 중심합성계획법[21]에 의하여 설계하였고, 반응표면회귀분석을 위하여 statistical analysis system (SAS) program [23] 을 사용하였다. 독립변수(Xn)로서 홍삼액 농도(10, 20, 30, 40, 50%, >G) 및 yeast extract 농도(0.
성능/효과
86%이었다(Table 5). Fig. 1에서 보는 바와 같이효모수의 contour map을 분석한 결과 홍삼액 농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모수가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 Joo 등[이의 인삼추출물이 Saccharomycesce cerevisiae의 생리에 미치는 영향에 관한 연구에서 효모 세포수는 인삼추출물의 농도가 0.
당도에 대한 발효조건의 영향은 Table 4에서와 같이 홍삼액 함량, yeast extract 함량 모두에서 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. Fig. 3과 같이 당도에대한 contour map을 분석한 결과 홍삼액 함량과 yeast extract 농도가 높을수록 증가하는 것으로 나타났다.
45%로 예측되었다. 당도 및 총당 함량의 경우 각각 1%이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었고, 당도의 경우 흥삼액 및 yeast extract 함량 두 조건에모두 영향을 받는 것으로 나타났으며, 총당 함량의 경우 주로 흥삼액 농도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 흥삼액 20 °brix의 함량을 10~50%까지 증가하여도 발효액의 알코올 함량이 모두 10% 이상이었으며, 전반적으로 홍삼액 첨가에 따른 발효의 저해는 크게 일어나지 않는 것으로 나타나 홍삼의 유효한 성분을 이용한 기능성 주류 개발 시 흥삼농축액을 효율적으로 활용할 수 있을 것이다.
발효액의 총당 함량에 대한 회귀식의 IF는 0.9912이었으며, 유의성은 1% 이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었다 (Table 3). 예측된 정상점은 최소점이었으며, 이때 예측된 알코올 발효조건은 Table 5에 나타내었다.
따라서, 인삼과 홍삼의 특정성분에 의해 일정 농도 이하에서는 첨가량 증가에 따라 효모의 생육이 촉진되나 특정 첨가량 이상에서는 효모 생육을 저해하는 것으로 추정된다. 본 실험에서 효모수에 대한 발효조건의 영향은 Table 4에서와 같이 두 조건 모두 영향을 주는 것으로 나타났으나, yeast extract의 농도보다는 홍삼액 농도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.
알코올 함량에 대한 회귀식의 if는 02255이었으며, 유의성은 인정되지 않았다(Table 3). 예측된 정상점은 안장점으로 능선분석을 한 결과 최대값 12.45%이었고, 이때 흥삼액 의 농도는 30%, yeast 訟tract 농도는 0.5% 이었으며(Table 5), 알코올 함량은 효모수와는 달리 홍삼 농도와 yeast extract 농도에는 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다(Table 4). Joo 등[9]에 의하면 인삼추출물 함량에 대한 알코올 생산량의 순위는 0.
예측된 정상점은 최소점이었으며, 이때 예측된 알코올 발효조건은 Table 5에 나타내었다. 총당 함량에 대한 발효 조건의 영향은 Table 4에서와 같이 주로 홍삼 농도에 영향을 받고 있었으며, yeast extract 농도에 대한 영향은 거의 받지 않는 것으로 나타났다. Contour map를 분석한 결과 Fig.
Fig. 1에서 보는 바와 같이효모수의 contour map을 분석한 결과 홍삼액 농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모수가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 Joo 등[이의 인삼추출물이 Saccharomycesce cerevisiae의 생리에 미치는 영향에 관한 연구에서 효모 세포수는 인삼추출물의 농도가 0.
5%의 범위로 중심합성계획법에 의하여 10개의 구간으로 홍삼액의 알코올 발효특성을 살펴보았다. 효모수는 홍삼액 및 yeast extract 농도 모두에 영향을 받고 있었으며, 홍삼액 농도에 더 많은 영향을 받는 것으로 나타났다. 홍삼액농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모수가증가하는 것으로 나타났다.
당도 및 총당 함량의 경우 각각 1%이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었고, 당도의 경우 흥삼액 및 yeast extract 함량 두 조건에모두 영향을 받는 것으로 나타났으며, 총당 함량의 경우 주로 흥삼액 농도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 흥삼액 20 °brix의 함량을 10~50%까지 증가하여도 발효액의 알코올 함량이 모두 10% 이상이었으며, 전반적으로 홍삼액 첨가에 따른 발효의 저해는 크게 일어나지 않는 것으로 나타나 홍삼의 유효한 성분을 이용한 기능성 주류 개발 시 흥삼농축액을 효율적으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 앞으로 홍삼액 발효 시의 알코올 성분에 대한 분석, 발효액에 대한 관능적 특성, 유효성분 등에 대한 특성 변화 등을 통한 고품질 홍삼 주제 조와 관련하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
후속연구
한편, 시중의 인삼주는 고가의 인삼을 원료로 한다는 점에도 불구하고 주정을 원료로 한 침출주 형태여서 저급주의 수준에 그치고 있으며, 발효약주로서 제조되는 인삼주는 미량의 인삼을 사용하는 문제점을 안고 있다[22]. 따라서, 고가의 원료인 인삼으로 발효주 제조시 유용성분을 많이 함유하고 있는홍삼주 제조를 위한 사전 연구로서 홍삼액(20 °brix 기준) 함량을 10~50%로 첨가하여 발효특성을 조사한 결과 총당으로서의 잔당 함량이 미량으로서 발효가 잘 일어나, 향후 흥삼액고함량 발효주 제조에 무리가 없을 것으로 판단된다.
흥삼액 20 °brix의 함량을 10~50%까지 증가하여도 발효액의 알코올 함량이 모두 10% 이상이었으며, 전반적으로 홍삼액 첨가에 따른 발효의 저해는 크게 일어나지 않는 것으로 나타나 홍삼의 유효한 성분을 이용한 기능성 주류 개발 시 흥삼농축액을 효율적으로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 앞으로 홍삼액 발효 시의 알코올 성분에 대한 분석, 발효액에 대한 관능적 특성, 유효성분 등에 대한 특성 변화 등을 통한 고품질 홍삼 주제 조와 관련하여 추가적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.
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