맥주의 발효과정에서 효모와 발효온도가 황화수소의 발생에 미치는 영향 Effects of Yeast Strains and Fermentation Temperatures in Production of Hydrogen Sulfide During Beer Fermentation원문보기
Ale과 lager 효모를 이용하여 맥주발효 실험한 결과, lager 효모는 발효가 활발하게 일어나는 발효 초기에 많은 양의 황화수소를 발생하였으며 ale 효모보다 더욱 많은 양의 황화수소가 발생되었다. 효모의 증식이 활발한 발효 초기에 많은 양의 황화수소가 만들어지는 것을 보아 효모의 증식과 황화수소의 생성 사이에는 상관관계가 있음을 확인하였다. 온도 차이에 따른 실험 결과에서, lager 효모의 경우에는 발효 온도가 높은 것이 발효율이 더 높아 발효 시간을 줄일 수 있는 장점은 있으나, 많은 양의 황화수소가 발생되는 것을 알 수 있었다. 또한 APL은 $15^{\circ}C$에서 발효시켰을 때, 발효 끝 부분에서 많은 양의 황화수소가 발생되었는데, 이것은 맥주에 좋지 않은 냄새의 원인이 되므로 장시간의 숙성기간을 필요로 한다는 것을 의미한다. EA의 경우에는 낮은 온도에서 오히려 더 많은 양의 황화수소가 생성이 되었으나, HA의 경우에는 lager 효모에서와 같이 높은 온도에서 더 많은 양의 황화수소가 생성되었는데, 이는 각 효모마다 $H_2S$를 생성하기에 적합한 온도가 있음을 의미한다.
Ale과 lager 효모를 이용하여 맥주발효 실험한 결과, lager 효모는 발효가 활발하게 일어나는 발효 초기에 많은 양의 황화수소를 발생하였으며 ale 효모보다 더욱 많은 양의 황화수소가 발생되었다. 효모의 증식이 활발한 발효 초기에 많은 양의 황화수소가 만들어지는 것을 보아 효모의 증식과 황화수소의 생성 사이에는 상관관계가 있음을 확인하였다. 온도 차이에 따른 실험 결과에서, lager 효모의 경우에는 발효 온도가 높은 것이 발효율이 더 높아 발효 시간을 줄일 수 있는 장점은 있으나, 많은 양의 황화수소가 발생되는 것을 알 수 있었다. 또한 APL은 $15^{\circ}C$에서 발효시켰을 때, 발효 끝 부분에서 많은 양의 황화수소가 발생되었는데, 이것은 맥주에 좋지 않은 냄새의 원인이 되므로 장시간의 숙성기간을 필요로 한다는 것을 의미한다. EA의 경우에는 낮은 온도에서 오히려 더 많은 양의 황화수소가 생성이 되었으나, HA의 경우에는 lager 효모에서와 같이 높은 온도에서 더 많은 양의 황화수소가 생성되었는데, 이는 각 효모마다 $H_2S$를 생성하기에 적합한 온도가 있음을 의미한다.
In this study, hydrogen sulfide ($H_2S$) production was examined during beer fermentation using two ale and two lager yeast strains. In the lager yeast fermentation, a large amount of $H_2S$ was produced in the early fermentation stages when the yeast were actively fermenting w...
In this study, hydrogen sulfide ($H_2S$) production was examined during beer fermentation using two ale and two lager yeast strains. In the lager yeast fermentation, a large amount of $H_2S$ was produced in the early fermentation stages when the yeast were actively fermenting wort, indicating a positive relationship between the level of H2S production and the yeast growth rate during fermentation. The ale yeasts produced much lower levels of H2S than the lager yeasts. In the lager fermentation, a higher fermentation temperature shortened the fermentation period, but much higher levels of $H_2S$ were produced at higher temperatures. American pilsner lager yeast fermenting at $15^{\circ}C$ produced a relatively high level of $H_2S$ at the end of fermentation, which would require a longer aging time to remove this malodorous volatile sulfur compound. Not including the English ale strain, which produced a higher level of H2S at lower temperatures, the ale yeast produced lower levels of $H_2S$ at lower temperatures, suggesting that each strain has an optimum fermentation temperature for H2S production.
In this study, hydrogen sulfide ($H_2S$) production was examined during beer fermentation using two ale and two lager yeast strains. In the lager yeast fermentation, a large amount of $H_2S$ was produced in the early fermentation stages when the yeast were actively fermenting wort, indicating a positive relationship between the level of H2S production and the yeast growth rate during fermentation. The ale yeasts produced much lower levels of H2S than the lager yeasts. In the lager fermentation, a higher fermentation temperature shortened the fermentation period, but much higher levels of $H_2S$ were produced at higher temperatures. American pilsner lager yeast fermenting at $15^{\circ}C$ produced a relatively high level of $H_2S$ at the end of fermentation, which would require a longer aging time to remove this malodorous volatile sulfur compound. Not including the English ale strain, which produced a higher level of H2S at lower temperatures, the ale yeast produced lower levels of $H_2S$ at lower temperatures, suggesting that each strain has an optimum fermentation temperature for H2S production.
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문제 정의
본 연구는 황화수소의 발생에 영향을 미치는 여러 요인 중에서 특히, 효모와 발효온도가 황화수소 발생에 미치는 영향에 대한 것으로서 서로 다른 효모를 사용하여 발효온도에 변화를 주었을 때에 발생하는 황화수소를 황화수소 검지관을 사용하여 정량적으로 분석한 것이다.
발효율은 발효가 진행됨에 따라서 감소하는 맥즙의 무게를 24시간 간격으로 측정하였고, 동일기간에 발생한 황화수소의 발생량은 검정색으로 변한 밴드의 길이를 읽음므로써 절대량으로 표시할 수 있었다. 정확한 발효율과 발효율의 변화에 따른 황화수소의 생성량을 알기 위해서는 발효액 내에 존재하는 효모 수와 당의 감소량을 분석하는 과정이 필요하였으나, 본 실험에서는 발효과정에서 발생하는 황화수소를 실시간으로 측정하는 것을 목적으로 하므로, 발효의 진행과정에서 CO2가 발생하면서 줄어드는 발효액의 무게 변화를 측정하여 쉽고 편리하게 발효율을 확인할 수 있었다.
제안 방법
1.3 L의 맥즙을 미리 70%의 알코올로 세척한 2 L의 PET 재질의 생수 병에 담고 준비된 1%의 효모 배양액을 접종한 후, 황화수소검지관이 꽂힌 실리콘 마개로 용기의 입구를 막았다. 효모에 의한 황화수소 생성량의 차이에 관한 실험에서는 ale 효모는 20℃에서 lager 효모는 10℃에서 발효시켰다.
Ale 효모: Ale 효모는 일반적으로 사용되는 발효 온도인 20℃ 와 이보다 5℃ 낮은 온도인 15℃, 두 온도를 선택하여 20일간 관찰하였다(16). Ale 효모의 경우에는 발효 온도가 높은 것이 발효율이 높고 황화수소의 초기생성시점도 빠르지만 황화수소의 총생성량은 온도와 비례하지 않음을 보여주고 있다(Fig.
그러므로, 일반적으로 발효에 사용되는 온도인 10℃와 이보다 5℃ 높은 온도인 15℃에서 25일간 발효를 관찰하면서 발효율과 황화수소의 발생량을 비교하였다. Lager 효모의 발효온도가 10℃일때보다 15였을 때에 발효율이 현저하게 상승하였으며 동시에 많은 양의 황화수소를 생성시켰다(Fig.
01 g/L 첨가하여 1시간 동안 끓였다. 끓인 맥즙은 효모를 접종하기에 적합한 온도인 30℃까지 얼음을 이용하여 급속하게 냉각시킨 후 비중과 pH를 측정하였다. 발효 전맥즙의 비중은 1.
발효 중에 생성되는 황화수소의 양은 Fig. 1의 사진과 같이 황화수소 검지관을 사용하여 측정하였다(10). 즉, 발효과정에서 발생하는 CO2에 의해서 휘발하는 황화수소는 황화수소검지관을 통과하게 되고 이때에 검지관 안에 도포된 발색시약인 lead acetate와 황화수소는 화학적인 반응에 의해서 lead sulfide로 변화되면서 검정색의 밴드를 나타나게 된다.
2에 있다. 발효율은 발효가 진행됨에 따라서 감소하는 맥즙의 무게를 24시간 간격으로 측정하였고, 동일기간에 발생한 황화수소의 발생량은 검정색으로 변한 밴드의 길이를 읽음므로써 절대량으로 표시할 수 있었다. 정확한 발효율과 발효율의 변화에 따른 황화수소의 생성량을 알기 위해서는 발효액 내에 존재하는 효모 수와 당의 감소량을 분석하는 과정이 필요하였으나, 본 실험에서는 발효과정에서 발생하는 황화수소를 실시간으로 측정하는 것을 목적으로 하므로, 발효의 진행과정에서 CO2가 발생하면서 줄어드는 발효액의 무게 변화를 측정하여 쉽고 편리하게 발효율을 확인할 수 있었다.
발효의 진행에 따른 황화수소 발생과 발효율과의 상관 관계를 확인하기 위하여 24시간마다 황화수소의 발생량 측정과 동시에 발효액의 무게를 전자 저울로 측정하여 발효가 진행됨에 따라서 감소하는 발효액의 무게차이를 발효율로 표시하였다.
발효에 사용된 맥주효모는 White labs(San Diego, CA, USA)에서 구입한 액상 효모로서 English ale(EA), Hefeweizen ale(HA) 2종류와 American pilsner lager(APL), German lager(GL) 2종류를 사용하였다. 효모의 배양 배지로는 0.
효모의 배양 배지로는 0.3% yeast extract, 0.3% malt extract, 0.5% peptone, 1%의 dextrose로 구성된 YM Broth(Becton-Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA)를 사용하였다. YM Broth 평판 배지에서 자란 colony를 50 mL YM Broth배지에 접종한 후 30℃의 항온수조에서 18시간 동안 진탕 배양하였다.
성능/효과
Lager 효모는 발효 3일째부터 맥즙 표면에 흰 레이스 층을 형성하면서 증식되었고, 이후 4일째부터 7일째 사이에 발효가 가장 활발하게 일어났으며 두 효모 사이의 발효율에는 큰 차이가 없었으나 APL의 발효율이 약간 높음을 보여주고 있다. APLe 효모접종 후 5일째 되는 날에 최고의 황화수소를 발생하였으며 GL 은 6일째 되는 날에 최고치를 기록하였다.
일반적으로 높은 온도에서 발효하는 ale 효모는 lager와는 달리 매우 적은 양의 황화수소를 생성하며(13), 본 실험에서도 두 가지 ale 효모에서 매우 적은 양의 황화수소를 생성하였다. 두 효모 중 발효율이 높은 HA가 EA에 비하여 초기에 황화수소가 발생된 시점이 하루가 더 빠르고 황화수소의 총 생산량도 많았다(Table 1). 그러나, 본 연구팀에서 이전에 발표한 결과에 의하면 HA는 초기에 상당히 많은 양의 황화수소가 발생한다고 보고하였는데(10), 본 실험결과에서는 매우 적은 양의 황화수소가 발생하여 서로 상반된 결과를 보여주고 있다.
일반적으로 lager 효모는 ale 효모에 비하여 많은 양의 황화수소를 생성시킨다고 알려져 있는데, 이것 역시 이런 효모의 유전적 특성에 기인한 것으로 볼 수 있다(1). 또한 발효율이 높았던 발효 초기에 많은 양의 황화수소가 생성되고 발효율이 느려지는 발효 후기에 갈수록 그 양이 줄어드는 것을 관찰할 수 있었는데 이것은 발효율과 황화수소의 생성 사이의 상관관계를 보여주는 결과이다. 즉, 효모의 세포분열 퍼센트를 의미하는 budding index가 0에 가까울 때 황화수소의 생성량은 최대에 도달하고 반대로 Budding index가 증가하게 되면 황화수소의 생성량은 감소하게 된다.
6pg이 생성되어 낮은 온도에서 더 많은 양의 황화수소가 생성되었다. 발효 온도가 증가할수록 효모 대사 활동의 증가로 더 많은 양의 황화수소가 생성될 수 있었는데 EA의 경우, 그렇지 않은 결과를 보인 것으로 보아 각 균주마다 황화수소를 생성하기에 적합한 온도가 다를 수 있다는 것을 알 수 있었다.
APLe 효모접종 후 5일째 되는 날에 최고의 황화수소를 발생하였으며 GL 은 6일째 되는 날에 최고치를 기록하였다. 이 실험에서 발효가 활발하게 일어났던 발효초기에 많은 양의 황화수소가 발생하였고, 발효가 진행될수록 황화수소의 발생량이 급격하게 줄어드는 것을 볼 수 있는데. 이것은 이미 이전의 연구에서와 같이 발효율이 높을 때에 많은 양의 황화수소를 발생한다는 결과와 같다고 볼 수 있다(10).
참고문헌 (16)
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