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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 국내에서 가장 대표적인 곡물식초인 현미식초에 있어서 정제된 효모와 초산균을 이용한 상업적 방식과 누룩을 이용한 전통적인 방법을 이용하여 제조한 현미식초의 산도변화, 유리당, 유기산, 무기질, 총질소, 유리아미노산 성분 관점에서 분석하여 발효방법에 따른 품질특성의 차이를 비교하고자 한다.
제안 방법
- 당화가 완료된 당화액에 건조효모를 첨가하여 30℃ 항온실에서 48시간 이상 알코올 발효하여 알코올 함량이 6%가 되면 발효를 중지하고 위의 전통발효 방식과 동일한 공정의 초산발효, 여과 및 살균 공정을 거쳐 시료를 제조하였다. 각각의 시료는 현미원료 함량(12%, 20%, 28%, 36%) 에 따라 4가지로 구분한 후 식초를 제조하였으며, 각 시료별 원료 사용량은 Table 1에 나타내었다.
- 누룩을 이용한 전통발효 현미식초와 효모를 이용한 상업적인 현미식초의 원료 함량에 따른 품질변화를 조사하기 위하여, 120~360 g/kg의 원료함량 조건에서 현미식초를 제조하였고, 총질소, 유리당, 유기산, 무기질 및 아미노산 함량을 비교하였다. 누룩을 이용하여 제조한 현미식초는 원료함량 200 g/kg이하에서 초산발효가 이루어지지 않은 반면, 효모를 이용하여 제조한 현미식초의 경우 원료함량 120 g/kg 이하에서 초산발효가 이루어지지 않았다.
- 비교시료인 상업적인 발효 방법으로서 효모를 이용한 식초(CV)는 수돗물로 3번 씻은 현미에 수돗물을 가하고 액화효소를 넣어 100℃에서 30분간 가열한 후 55℃로 냉각 하여 당화효소를 투입하고 50℃에서 24시간 당화를 진행하였다. 당화가 완료된 당화액에 건조효모를 첨가하여 30℃ 항온실에서 48시간 이상 알코올 발효하여 알코올 함량이 6%가 되면 발효를 중지하고 위의 전통발효 방식과 동일한 공정의 초산발효, 여과 및 살균 공정을 거쳐 시료를 제조하였다. 각각의 시료는 현미원료 함량(12%, 20%, 28%, 36%) 에 따라 4가지로 구분한 후 식초를 제조하였으며, 각 시료별 원료 사용량은 Table 1에 나타내었다.
- 무기질 함량은 습식 분해법에 의해서, 시료 10 mL를 건조하여 65% HNO3 6 mL와 30% H2O2 1 mL를 가한 다음 microwave digestion system(Ethos-1600, Milestone, Italy)을사용하여 시료를 전처리 및 분해하여 0.45 μm filter로 여과하였다.
- 누룩을 이용한 전통발효 방식의 식초(TV)는 수돗물로 3번 씻은 현미에 수돗물을 가하고 30분간 가열하여 밥을 만들어 식힌 후, 효모와 엿기름, 수돗물을 가하여 30℃ 항온 실에서 3일간 알코올 발효를 진행하였다. 알코올 발효가 완료된 발효액에 초산균을 접종하여 30℃ 항온실에서 초산 발효를 진행한 뒤 산도가 4% 이상이 되면 발효액을 규조토로 여과하여 70℃까지 가열, 살균하여 시료를 제조하였다.
- 유리당 및 유기산의 측정은 시료를 Sep-pak C 18 cartridge 에 통과시키고 0.45 μm membrane filter로 여과하여 HPLC(Jasco HPLC system, Jasco Co., Japan)로 분석하였다.
- 45 μm filter로 여과하였다. 이를 시료용액으로 하여 inductively coupled plasma (ICP) optical emission spectrometers(IRIS Interpid XSP, Thermo, USA)를 이용하여 argon nebulizer gas flow rate 0.5 L/min (20.1 psi), auxiliary gas flow 0.5 L/min, sample uptake 1.8 mL/min의 조건으로 분석하였다.
대상 데이터
- Column은 Water Nova-Pak C18 (3.9 × 300 mm, 4 μm, Water Co., MA, USA)을 사용하였으며, detector는 Variable wavelength detector(HP 1100 Sries, Hewlett Packard Co., FL, USA)를이용하여 254 nm에서 검출하였다.
- 본 실험에 사용된 현미는 2007년 10월경에 경기도 이천 일대에서 생산된 쌀을 사용하였으며 현미의 분해 및 알코올 발효를 위한 원료로 누룩과 엿기름은 ㈜상주곡자(상주, 한국)에서 판매하는 제품을 사용하였고 효모는 막걸리에서 분리한 Saccharomyces cerevisiae, 당화효소제로는 Novozymes의 AMG300L glucoamylase와 Teramamyl 120L LS Type을 사용 하였다. 이 밖에 초산균은 전통발효식초로부터 분리된 Acetobactor pasteurianus(17)를 이용하였으며, ㈜오뚜기에서 보관중인 동결건조 균을 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 현미는 2007년 10월경에 경기도 이천 일대에서 생산된 쌀을 사용하였으며 현미의 분해 및 알코올 발효를 위한 원료로 누룩과 엿기름은 ㈜상주곡자(상주, 한국)에서 판매하는 제품을 사용하였고 효모는 막걸리에서 분리한 Saccharomyces cerevisiae, 당화효소제로는 Novozymes의 AMG300L glucoamylase와 Teramamyl 120L LS Type을 사용 하였다. 이 밖에 초산균은 전통발효식초로부터 분리된 Acetobactor pasteurianus(17)를 이용하였으며, ㈜오뚜기에서 보관중인 동결건조 균을 사용하였다. 초기 발효배지의 잡균 오염을 방지하기 위한 산도 조절제로 ㈜오뚜기에서 판매하는 화이트식초(산도 10%, 초산기준)를 사용하였다.
- 이 밖에 초산균은 전통발효식초로부터 분리된 Acetobactor pasteurianus(17)를 이용하였으며, ㈜오뚜기에서 보관중인 동결건조 균을 사용하였다. 초기 발효배지의 잡균 오염을 방지하기 위한 산도 조절제로 ㈜오뚜기에서 판매하는 화이트식초(산도 10%, 초산기준)를 사용하였다.
- 1). 초산발효과정 중 산도변화는 Fig.1에 나타난 것과 같이 8종의 시료 중 5종만이 발효식초로서 제조되었으며, 이 후 실험은 5종에 대상으로 진행하였다.
- 2 mL/min이었다. 표준물질은 fructose 와 glucose(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 사용 하였다. 유기산분석용 column은 Aminex HPX-87H(300 × 7.
이론/모형
- 총 질소는 Micro-Kjeldhal법을 이용하여 측정하였으며, 유리아미노산은 시료를 10 mL methanol로 활성화시킨 Sep-pak C18(Waters Co., MA, USA)에 통과시켜 처음 2mL를 버리고 받은 액을 membrane filter(Millex GV 0.22μm, Waters Co., MA, USA)로 여과한 다음 HPLC(HP 1100, Hewlett Packard Co., FL, USA)로 분석하였다.
성능/효과
- 2에 나타내었다. 누룩을 이용한 전통발효 현미식초의 총질소 함량이 350~460 mg/100 g의 범위를 나타낸 반면, 효모를 이용하여 제조한 현미식초의 경우, 100~140 mg/100 g의 범위를 나타내어 누룩을 이용한 전통 발효 현미식초가 2.0~4.6배 이상의 높은 값을 나타내었다. 전통발효 현미식초는 원료함량과 비례하여 높은 총질소 함량을 나타내었으나, 효모를 이용한 상업적 발효에서는 모두 비슷한 수준의 총질소 함량을 나타내었다.
- 유기산은 식초의 산미와 지미에 영향을 주어 식초 품질에 중요한 영향을 미치며, fumalric, 2-kotoglutaric, lactic, succinic, malic, citric, tartaric acid 등 다양한 유기산이 존재하는 것으로 알려지고 있다 (9). 또한 본 실험에서는 acetic acid 외에 oxalic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid 등이 나타났으나, 발효방법에 따라 다소 차이를 나타내어, tartaric acid와 malic acid가 전통발효 방식의 식초에서 93.8~120.2 mg%, 142.5~174.8 mg% 범위를 나타내었고, 상업적인 방법은 trace만 되는 수준이었다. 이러한 malic acid 등의 유기산은 풍미를 향상시키는 역할을 하는 것으로서 Jeong 등(19)은 현미식초의 malic acid 함량이 103.
- 5배 이상 높은 값을 나타내었다. 또한, 아미노산 함량의 경우, 원료함량 36%인 전통 발효 현미식초의 총 아미노산 함량이 6088.22 μg/mL로서 효모를 이용한 현미 식초의 1194.05 μg/mL보다 5배 이상 높은 것으로 나타났다.
- 또한, 효모를 이용한 상업적 발효식초는 glycine, alanine이 주된 아미노산으로 나타났으며, 누룩을 이용하여 발효한 현미식초는 glutamic acid, glycine, arginene, alanine, proline, tyrosine, valine, leucine 및 tryptopan 등이 높은 함량을 나타내었고, 그 중 tryptopan 과 alanine 함량이 원료함량 36%(TV36%)에서 각각 744.76μg/mL와 612.27 μg/mL로서 효모를 이용한 상업적 식초에 비하여 각각 5.92배와 2.84배 높은 함량을 나타내었다.
- 누룩을 이용한 발효식초와 효모를 이용한 발효식초의 무기성분을 분석결과는 Table 4에 나타내었다. 미량성분은 전통발효 방식으로 누룩을 이용하여 제조한 식초와 상업적인 발효식초는 원료함량의 증가에 따라서 무기질의 함량도 증가하는 것으로 나타내어, 원료함량 36%구에서 전통발효 방식의 누룩을 이용하여 제조한 식초(TV36%)의 무기질 총량이 609.584 ppm으로 상업적 발효방법으로 효모를 이용하여 제조한 식초의 411.937 ppm 보다 약 1.5배 많은 것으로 분석되었으나 원료함량이 28%인 시료에서는 누룩과 효모를 이용한 식초간의 차이를 나타내지 않았다. 현미식초의 미량성분 중 K와 P의 함량이 높게 나타났으며, Ca, Cu 및 Fe 함량은 발효방법에 따른 차이를 나타내지 않았으나, Na 함량은 상업적인 발효방법을 이용한 식초에서 약 1.
- 발효 방법 및 원료함량별 식초를 제조한 결과, 모든 시료 구에서 알코올발효는 진행되었으나, 전통발효방법 중 원료 함량 12%구와 20%구의 경우 초산발효가 진행되지 않았으며, 상업적인 효모 발효에서도 원료함량 12%구에서는 발효 식초의 식품공전 기준인 4%(v/v, 초산기준)까지 발효가 진행되지 않았다(Fig. 1). 초산발효과정 중 산도변화는 Fig.
- 발효방법 및 원료 함량을 달리하여 제조한 식초의 유리당 함량은 Table 2에 나타내었다. 식초의 유리당 함량은 전통발효 방식으로 발효한 식초가 상업적발효법에 의해 발효된 식초보다 높은 유리당 함량을 나타내었고, 특히 곡물함량 36%(TV36%, CV36%)구에서 누룩을 이용한 전통 발효 식초의 glucose 함량이 3.45 g/100 g으로서 효모를 이용한 발효 식초에 비하여 1.84배 높은 값을 나타낸 것으로 나타났다. 이는 Shin 등이 알코올발효 중 유리당 함량은 감소하며 glucose가 fructose 보다 더 빨리 소모된다고 보고 하였다.
- 6배 이상의 높은 값을 나타내었다. 유리당, 유기산, 무기질 및 아미노산 함량의 경우에서도 총질소와 유사한 경향을 나타내어, 누룩을 이용하여 제조한 전통발효 현미식초가 효모를 이용하여 제조한 현미식초보다 높은 함량을 나타내었으며, 원료 함량이 증가할수록 그 함량은 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 유리당의 경우, 원료 함량 36%인 전통 발효 현미식초의 glucose 함량이 3.
- 유리아미노산 함량은 851~6,088 μg/mL로 TV36%가 가장 높았으며, 누룩을 첨가해서 발효를 통해 제조한 TV28%와 TV36%가 6,608 및 6,088 μg/mL로 효모를 이용하여 제조한 식초인 CV20%, CV28% 및 CV36%의 851, 829 및 1,194μg/mL에 비하여 높은 함량을 나타내었다.
- 초산발효 중 산도는 발효 초기 전통발효 방법(TV)과 상업적 발효방법(CV)에서 각각 0.1~0.3%와 0.8~1.2% 범위에서 발효가 진행됨에 따라 전통발효 방식은 곡물함량 28%이상에서 산도가 증가하여, 36%에서 6일째 5.5%(v/v), 곡물함량 28%에서 7일째 4.9%로 최고치를 나타내었다. 반면, 상업적 발효방법의 경우 모든 처리구에서 산도가 서서히 증가 하였으며, 원료함량 28%이상에서 발효 4일째 산도 4.
- 5배 많은 것으로 분석되었으나 원료함량이 28%인 시료에서는 누룩과 효모를 이용한 식초간의 차이를 나타내지 않았다. 현미식초의 미량성분 중 K와 P의 함량이 높게 나타났으며, Ca, Cu 및 Fe 함량은 발효방법에 따른 차이를 나타내지 않았으나, Na 함량은 상업적인 발효방법을 이용한 식초에서 약 1.46~2.20 배 높은 값을 나타내었다. Jeong 등(11)에 따르면 현미식초의 미량성분 중 K 함량이 상대적으로 높게 나타나는 것으로 보고되었으며, 사과식초나 포도식초 등의 Na 함량이 4.
후속연구
- 국내에서 사용되는 식초들은 감식초를 제외하고 대부분 주정을 발효시켜 직접 제조된 것으로 화학성분에 있어서 같은 원료를 사용하면서 알코올 발효를 거쳐 제조된 식초들의 화학성분과는 분명히 차이가 있을 것이다. 또한 같은 원료를 사용하여 알코올발효를 거쳐 제조된 식초에 있어서도 효모를 이용한 상업적인 방식의 식초와 누룩을 이용하여 제조된 전통적인 발효식초와의 화학성분과도 분명히 차이가 있을 것이다.
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