쌀 입국 제조시 Rhizopus sp. ZB9의 배양조건이 당화 아밀라아제 생성에 미치는 영향 Effects of Culture Conditions of Rhizopus sp. ZB9 on the Production of Saccharifying Amylase during the Preparation of Rice Koji원문보기
본 연구는 한국의 누룩에서 분리한 Rhizopus sp. ZB9로서 탁주 및 약주 양조에 필요한 쌀 입국을 제조할 때에 배양온도, 배양시간, 증미 수분 함량, 입국 두께, 교반 작업 등의 배양조건이 입국의 당화 아밀라아제 생성에 미치는 영향을 알기 위한 것이다. Rhizopus sp. ZB9를 접종하여 배양조건을 달리하여서 쌀 입국을 제조하고, 각 입국의 당화 아밀라아제 활성도를 측정하였다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 온도범위는 $28{\sim}36^{\circ}C$이었다. 당화 아밀라아제와 입국의 색을 고려한다면 $28^{\circ}C$에서 60시간 배양하는 것이 가장 좋을 것으로 생각되었다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 증미 수분 함량은 35~40%이었고, 입국의 두께가 두꺼워지더라도 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내지 않았으나 배양중의 교반작업은 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내었다.
본 연구는 한국의 누룩에서 분리한 Rhizopus sp. ZB9로서 탁주 및 약주 양조에 필요한 쌀 입국을 제조할 때에 배양온도, 배양시간, 증미 수분 함량, 입국 두께, 교반 작업 등의 배양조건이 입국의 당화 아밀라아제 생성에 미치는 영향을 알기 위한 것이다. Rhizopus sp. ZB9를 접종하여 배양조건을 달리하여서 쌀 입국을 제조하고, 각 입국의 당화 아밀라아제 활성도를 측정하였다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 온도범위는 $28{\sim}36^{\circ}C$이었다. 당화 아밀라아제와 입국의 색을 고려한다면 $28^{\circ}C$에서 60시간 배양하는 것이 가장 좋을 것으로 생각되었다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 증미 수분 함량은 35~40%이었고, 입국의 두께가 두꺼워지더라도 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내지 않았으나 배양중의 교반작업은 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내었다.
This study was conducted to determine the influence of cultural conditions such as temperature, time, water content, koji-thickness and agitation on the production of saccharifying amylase by Rhizopus sp. ZB9 isolated from Korean Nuruk during the preparation of rice koji, which is used in brewing Ko...
This study was conducted to determine the influence of cultural conditions such as temperature, time, water content, koji-thickness and agitation on the production of saccharifying amylase by Rhizopus sp. ZB9 isolated from Korean Nuruk during the preparation of rice koji, which is used in brewing Korean rice wines, Takju and Yakju. Rice kojies were made under different cultural conditions, and the saccharifying activities of each koji were tested. The temperature range suitable for the production of saccharifying amylase was $28{\sim}36^{\circ}C$. Based on the saccharifying activity and color, 60 hours of cultivation at $28^{\circ}C$ was believed to produce the optimum results. The water contents of steamed rice suitable for the production of saccharifying amylase were 35~40%. An increase in koji-thickness induced no adverse effects on the production of saccharifying amylase, but agitation-work during cultivation had a harmful effect.
This study was conducted to determine the influence of cultural conditions such as temperature, time, water content, koji-thickness and agitation on the production of saccharifying amylase by Rhizopus sp. ZB9 isolated from Korean Nuruk during the preparation of rice koji, which is used in brewing Korean rice wines, Takju and Yakju. Rice kojies were made under different cultural conditions, and the saccharifying activities of each koji were tested. The temperature range suitable for the production of saccharifying amylase was $28{\sim}36^{\circ}C$. Based on the saccharifying activity and color, 60 hours of cultivation at $28^{\circ}C$ was believed to produce the optimum results. The water contents of steamed rice suitable for the production of saccharifying amylase were 35~40%. An increase in koji-thickness induced no adverse effects on the production of saccharifying amylase, but agitation-work during cultivation had a harmful effect.
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문제 정의
본 연구는 한국의 누룩에서 분리한 Rhizopus sp. ZB9로서 탁주 및 약주 양조에 필요한 쌀 입국을 제조할 때에 배양온도, 배양시간, 증미 수분 함량, 입국 두께, 교반 작업 등의 배양조건이 입국의 당화 아밀라아제 생성에 미치는 영향을 알기 위한 것이다. Rhizopus sp.
본 연구에서는 한국의 누룩에서 분리한 Rhizopus sp. ZB9로서 탁주 및 약주 양조에 필요한 쌀 입국을 제조할 때에 배양온도, 배양시간, 증미 수분 함량, 입국 두께, 교반 작업 등이 당화 아밀라아제 생성에 미치는 영향을 검토하여 적절한 배양조건을 제시하고자 한다.
즉, 탁주를 양조할 때 우리 누룩의 주 곰팡이인 Rhizopus 속으로 제조한 쌀 입국을 양조에 사용하면 Aspregillus kawachii로 제조한 쌀 입국을 사용하는 것에 못지않게 발효가 잘 진행되고 탁주의 품질도 좋음을 확인하고(So & Lee 2003), Rhizopus 속의 쌀 입국 생산에 필요한 기초 자료를 얻기 위한 일련의 연구를 수행하였다.
제안 방법
증미에 Rhizopus sp. ZB9를 접종하여 28, 32 및 36℃에서 48시간 동안 배양하면서 배양 24시간부터 42시간까지 6시간 간격으로 입국에 교반 작업을 가하되 교반 작업을 가한 회수를 달리하여 배양한 후 완성된 입국을 채취하여 당화 아밀라아제 활성도를 측정한 결과는 Fig. 6과 같았다.
증미에 Rhizopus sp. ZB9를 접종하여 배양온도를 20, 24, 28, 32, 36, 40 및 44℃로 각각 조정하여 배양하면서 배양시간이 30, 40 및 48시간 경과했을 때 입국의 당화 아밀라아제 활성도를 측정한 결과는 Fig. 1과 같았다.
Rhizopus sp. ZB9를 접종하여 배양조건을 달리하여서 쌀 입국을 제조하고, 각 입국의 당화 아밀라아제 활성도를 측정하였다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 온도범위는 28～36℃이었다.
증미에 Rhizopus sp. ZB9를 접종하여 입국의 두께가 각각 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 및 8 ㎝ 되게 하여 32℃에서 30, 40 및 48시간 배양한 후 입국 시료를 채취하여 당화 아밀라아제 활성도를 측정한 결과는 Fig. 5와 같았다.
교반의 영향을 검사할 때는 배양 24시간에 1차 교반, 30시간에 2차 교반, 36시간에 3차 교반, 42시간에 4차 교반을 각각 실시하되, 실험구 배치는 교반을 하지 않은 무교반구, 1차 교반만 실시한 1회 교반구, 1차 및 2차 교반을 실시한 2회 교 반구, 1차, 2차 및 3차 교반을 실시한 3회 교반구, 1차, 2차, 3차 및 4차 교반을 실시한 4회 교반구로 하였다. 교반 작업은 멸균된 유리봉으로 입국의 덩어리를 깬 후 입국이 든 삼각 플라스크를 옆으로 45도 기울인 상태에서 천천히 삼각 플라스크를 5바퀴 회전시켜 입국이 혼합되게 하였다.
다만 배양온도의 영향을 검사할 때에는 배양온도를 20, 24, 28, 32, 36, 40 및 44℃로 하였고, 배양시간의 영향을 검사할 때에는 배양시간을 24, 30, 36, 42, 48, 54, 60, 66 및 72시간으로 하였다.
또한 증미 수분 함량의 영향을 검사할 때에는 1차 증자한 증미의 수분 함량이 25% 되게 하고, 이에 물을 가하여 증미 수분 함량이 30, 35, 40, 45, 50 및 55% 되게 한 후 삼각 플라스크에 넣고 알루미늄 포일로 밀봉하여 2차 증자하였다.
쌀을 2시간 침수하여 물기를 빼고 105℃에서 20분간 1차 증자한 후 쌀 무게의 10%에 해당하는 물을 첨가하여 105℃에서 20분간 2차 증자하였다. 증자한 쌀을 250 ㎖의 삼각 플라스크에 30 g씩 무균적으로 취해 넣고 종국 0.
ZB9를 접종하여 32℃에서 10일간 배양하여 포자가 충분히 형성되게 하였다. 이어서 배양물을 40℃에서 3일간 건조시킨 후 건열 멸균한 전분을 동량 첨가하고 고루 혼합한 다음 멸균된 체로 쳐서 곰팡이 포자를 다량 함유한 전분을 회수하였다.
쌀을 2시간 침수하여 물기를 빼고 105℃에서 20분간 1차 증자한 후 쌀 무게의 10%에 해당하는 물을 첨가하여 105℃에서 20분간 2차 증자하였다. 증자한 쌀을 250 ㎖의 삼각 플라스크에 30 g씩 무균적으로 취해 넣고 종국 0.1 g을 가한 후 솜 마개를 하고 흔들어 혼합한 다음 28, 32 및 36℃의 항온기에서 48시간 배양하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 Rhizopus sp. ZB9는 전통 누룩에서 분리하여 짐바이오 연구소에 보존 중인 것이며, 쌀은 농협 창고에 2년간 보존 후 도정한 경질미로 인천합동탁주에서 구하였다.
입국 시료 5 g을 250 ㎖ 삼각 플라스크에 넣고 1% 식염수 100 ㎖를 가한 다음 실온에서 20분 간격으로 흔들어 주면서 3시간 동안 침출한 후 원심분리하여 그 상징액을 실험용 효소액(5% 효소액)으로 사용하였다.
이론/모형
국세청의 발효제 분석규정(국세청 1990)에 따라 기질 용액 50 ㎖를 대형 시험관에 넣고 55℃의 항온 수조에서 10분간 예열한 다음 효소액 10 ㎖를 가하여 정확히 60분간 당화시킨 다음 즉시 0.5 N NaOH 용액 10 ㎖를 가하여 효소반응을 중지시키고, 냉수에 담가 냉각시킨 후 증류수를 가하여 전체 액이 100 ㎖ 되게 하고, 효소 반응에 의하여 생성된 환원당의 양을 Lane-Eynon법(주 등 1995)으로 측정하여 당화율 15%에서 입국 1 g이 60분간 반응하여 생성하는 포도당 ㎎ 수로 나타내었다.
성능/효과
28, 32 및 36℃ 배양의 모두에서 교반 작업은 당화 아밀라아제 생성에 효과적이지 못하였는데, 28℃에서 배양할 때는 1회 교반 작업 이후부터, 32℃ 및 36℃에서 배양할 때는 2회 교반 작업 이후부터 악영향이 나타났다. 그리고 악영향을 받는 정도는 배양온도가 낮을수록 더욱 심하였다.
당화 아밀라아제와 입국의 색을 고려한다면 28℃에서 60시간 배양하는 것이 가장 좋을 것으로 생각되었다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 증미 수분 함량은 35～40%이었고, 입국의 두께가 두꺼워지더라도 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내지 않았으나 배양중의 교반 작업은 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내었다.
당화 아밀라아제 생성에 적절한 온도범위는 28～36℃이었다. 당화 아밀라아제와 입국의 색을 고려한다면 28℃에서 60시간 배양하는 것이 가장 좋을 것으로 생각되었다. 당화 아밀라아제 생성에 적절한 증미 수분 함량은 35～40%이었고, 입국의 두께가 두꺼워지더라도 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내지 않았으나 배양중의 교반 작업은 당화 아밀라아제 생성에 나쁜 영향을 나타내었다.
배양 30시간에서 측정했을 때는 36℃에서의 배양이 가장 좋았고, 배양 40시간에서 측정했을 때는 32℃에서의 배양이 가장 좋았으며, 배양 48시간에서 측정했을 때에는 28℃에서의 배양이 가장 좋았다. 이와 같은 결과는 Kim 등(1985)이 Rhizopus oryzae로서 연구한 결과와는 일치하나, So MH(1993b)가 Aspergillus kawachii로서 연구한 결과 및 So MH(1993c)가 Aspergillus oryzae로서 연구한 결과보다는 4℃ 정도가 낮으며, So MH(1993a)가 Rhizopus japonicus로서 연구한 결과보다는 4℃ 정도가 높은데, 이것은 사용하는 균종과 균주의 특성에 해당되는 것으로 생각된다.
사진에서 보는 바와 같이 36℃에서 배양할 때는 48시간부터, 32℃에서 배양할 때는 54시간부터, 28℃에서 배양할 때는 60시간부터 연한 회색을 나타내기 시작하였으므로 색과 당화 아밀라아제를 모두 고려한다면 28℃에서 60시간 정도 배양하는 것이 가장 좋을 것으로 생각된다.
증미의 수분 함량이 35～40%일 때 당화 아밀라아제 생성에 가장 좋았으며, 30% 이하로 낮을 때와 45% 이상으로 높을 때에도 좋지 않았다. 일반적으로 경질미를 침수 및 증자한 후 냉각하였을 때의 증미 수분 함량이 25% 내외이므로 본 곰팡이로 입국을 제조할 때는 침수한 쌀을 1차 증자한 후 원료미 중량의 10～15%에 해당하는 물을 첨가하고 2차 증자하여 사용하면 당화 아밀라아제 생성에 좋을 것으로 본다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
쌀 입국의 주된 역할은?
쌀 입국은 증자한 쌀에 곰팡이를 인위적으로 접종한 후 배양한 것으로 탁주, 약주 및 청주의 양조에 이용되는 대표적인 발효제이다. 곰팡이에 의하여 생성된 각종 아밀라아제를 함유하고 있어서 원료 중의 전분을 발효성 당으로 전환하는 것이 주된 역할이다.
쌀 입국이란?
쌀 입국은 증자한 쌀에 곰팡이를 인위적으로 접종한 후 배양한 것으로 탁주, 약주 및 청주의 양조에 이용되는 대표적인 발효제이다. 곰팡이에 의하여 생성된 각종 아밀라아제를 함유하고 있어서 원료 중의 전분을 발효성 당으로 전환하는 것이 주된 역할이다.
우리의 누룩에서 당화 아밀라아제 생성을 주도하는 미생물은?
우리의 누룩에서 당화 아밀라아제 생성을 주도하는 미생물이 Rhizopus 속의 곰팡이라는 사실은 오래 전부터 잘 알려져 있다(이성우 1988; 이계호 1994; Park 등 1995; Yu 등 1996). 또한 Rhizopus 속의 곰팡이를 누룩 제조에 인위적으로 접종하여 누룩의 품질을 향상시키려는 연구도 다수 있었다(Lee 등 1969; So MH 1993a; So MH 1999: So 등 1999a: So 등 1999b: So 등 1999c).
참고문헌 (24)
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이성우. 1988. 한국 전통발효식품의 역사적 고찰. 한국 전통 발효식품 연구의 현황과 전망 심포지움. pp.1-12. 한국산업미생물학회, 한국식문화학회, 한국식품과학회
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Lee SB, Choe KH, Im DS, Kim DC. 1969. Studies on improvement of manufacturing method of enzymic source for Makkulli brewing. Report of the Technical Research Institute of Tax Office 2:62-69
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