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문제 정의
- 반면 복분자주에 관해서는 Choi 등(1,9)의 효모 균주를 달리한 발효 특성에 대한 연구와 Moon 등(10,11)의 활성건조효모를 이용한 복분자주의 발효 및 아미노산 함량 변화에 대한 연구가 보고되었으나, 복분자주의 품질에 영향을 주는 주요 요소인 산지, 기후, 토양과 제조 방법 등에 따른 다양한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 복분자주의 품질에 가장 큰 영향을 주는 원재료인 복분자의 국내 주요 산지별(고창, 순창, 정읍, 횡성) 복분자주를 제조하여 발효 및 숙성 중 이화학성분의 변화를 비교 검토하였다. 이를 통해 다양한 복분자주의 품질관리 및 제품개발에 기초자료를 제공하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 복분자주의 품질에 가장 큰 영향을 주는 원재료인 복분자의 국내 주요 산지별(고창, 순창, 정읍, 횡성) 복분자주를 제조하여 발효 및 숙성 중 이화학성분의 변화를 비교 검토하였다. 이를 통해 다양한 복분자주의 품질관리 및 제품개발에 기초자료를 제공하고자 한다.
가설 설정
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제안 방법
- 4개 산지로부터 받은 각 10 kg의 복분자는 제조하기 전날 냉동된 원료를 5℃ 정도로 해동하여 파쇄기(Waring, Torrington, CT, USA)를 이용하여 파쇄작업을 거쳤다. 파쇄된 복분자액에 100 ppm의 아황산염을 첨가하고 이후 최종 제품의 알코올 농도를 맞추기 위하여 백설탕(CJ Co.
- 이에 15 mL의 포화 탄산나트륨을 첨가한 후 증류수로 100 mL 부피를 맞춘 후 2시간 후에 765 nm에서 흡광도를 측정하여 gallic acid를 이용, phenolic content mg/L GAE로 환산하였다. Zoecklein 등(16)의 방법에 따라 포도주와 같은 과실주의 색상 정도를 알아보는 데 많이 사용되는 hue와 intensity 측정을 위해 복분자주를 여과하여 각각 420, 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. Hue는 420 nm/520 nm의 비율로, intensity는 420 nm+520 nm의 합으로 하였다.
- 국내 복분자 생산 주요 산지인 고창, 순창, 정읍과 횡성산 복분자를 수거하여 각 산지별 복분자주를 제조하고 이들 시료의 발효 및 숙성과정에서 이화학적 성분 변화를 관찰하였다. 원료 복분자의 pH는 3.
- 1 N NaOH 로 적정하여 citric acid로 나타내었다. 당도는 상온에서 hand refractometer(Atago Pocket Pal-1, Tokyo, Japan)을 이용하여 측정하였다. 환원당은 dinitrosalicylic acid method에 따라 UV/VIS spectrophotometer(diod-array) HP 8453(Hewlett Packard, Palo Alto, CA, USA)을 이용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하고 표준 물질 glucose(Sigma Co.
- 본 실험에서는 처음 원료 복분자에 가당을 하여 당도를 모두 26° Bx로 맞추어 발효를 하였다.
- Hue는 420 nm/520 nm의 비율로, intensity는 420 nm+520 nm의 합으로 하였다. 색도는 색차계(Hunter Lab Color Quest II, Richmond, VA, USA)를 이용해 3번씩 측정하여 Hunter scale에 의해 L(명도), a(적색도), b(황색도) 값으로 나타내었다. 모든 측정은 3회 반복하여 실시 후 평균값으로 표시하였다.
- , Seoul, Korea)을 첨가해 당도를 26o Bx로 맞추었다. 전체 함량에 대해 건조효모(Fermivin No. 7013 INRA NARBONNE)를 0.04%를 계량하여 5% 설탕용액에 38℃에서 배양하여 활성화시켜 복분자액에 첨가하였다. 이를 대형 발효조에 옮긴 후, 품온이 25℃ 이상 올라가지 않도록 20℃ 저장고에서 30일 동안 혐기적으로 발효시켰다.
- 4개 산지로부터 받은 각 10 kg의 복분자는 제조하기 전날 냉동된 원료를 5℃ 정도로 해동하여 파쇄기(Waring, Torrington, CT, USA)를 이용하여 파쇄작업을 거쳤다. 파쇄된 복분자액에 100 ppm의 아황산염을 첨가하고 이후 최종 제품의 알코올 농도를 맞추기 위하여 백설탕(CJ Co., Seoul, Korea)을 첨가해 당도를 26o Bx로 맞추었다. 전체 함량에 대해 건조효모(Fermivin No.
대상 데이터
- 6 mL/min, column oven 온도 35℃, injection volume 10 µL, UV 210 nm에서 분석하였다(17). 기기는 HPLC(Jasco UV-975 UV/VIS detector, Tokyo, Japan)를 사용하였다.
- 복분자주 제조 실험에 사용한 복분자는 우리나라의 복분자 주요 산지인 고창(G), 순창(S), 정읍(J), 횡성(H)에서 2007년 6월 재배된 복분자를 각 지역농협을 통하여 동결된 상태로 구매하여 −20℃의 냉동고에 보관하면서 사용하였다. 발효에 사용된 효모는 Saccharomyces cerevisiae(DSM Food Specialties, Fermivin No. 7013 INRA NARBONNE, Servian, France)를 사용하였다. 아황산, 에탄올 및 유기산 분석에 사용된 시약은 Boehringer Mannheim Biochemicals(Munchen, Germany)사에서 구입하였다.
- 복분자주 제조 실험에 사용한 복분자는 우리나라의 복분자 주요 산지인 고창(G), 순창(S), 정읍(J), 횡성(H)에서 2007년 6월 재배된 복분자를 각 지역농협을 통하여 동결된 상태로 구매하여 −20℃의 냉동고에 보관하면서 사용하였다.
- 7013 INRA NARBONNE, Servian, France)를 사용하였다. 아황산, 에탄올 및 유기산 분석에 사용된 시약은 Boehringer Mannheim Biochemicals(Munchen, Germany)사에서 구입하였다.
데이터처리
- 색도는 색차계(Hunter Lab Color Quest II, Richmond, VA, USA)를 이용해 3번씩 측정하여 Hunter scale에 의해 L(명도), a(적색도), b(황색도) 값으로 나타내었다. 모든 측정은 3회 반복하여 실시 후 평균값으로 표시하였다.
- 복분자 및 복분자주의 이화학적 특성 분석 결과는 SAS(Statistical Analysis Systems) for Windows 7.2를 이용하여 분산분석 (ANOVA)과 다중범위 검정(Duncan’s multiple range test)을 실시하였다.
이론/모형
- 알코올 함량은 복분자주를 냉각기에 연결하여 가열한 후, 수기에 충분히 알코올을 받아 증류수로 전량을 100 mL로 맞춘 후 주정계를 이용하여 측정하였다(14). 총 페놀 함량은 Folin-Ciocalte법을 이용하여 측정하였다(15). 10배 희석한 시료 1 mL에 증류수 60 mL를 가하고, Folin-Ciocalteu’s(Sigma Co.
- pH는 pH meter(Orion Model EA 940, Boston, MA, USA)로 측정하였다. 총산도는 AOAC방법(12)에 의해 3회 반복 측정하였다. 활성탄을 이용하여 색소를 제거시킨 복분자주를 0.
- 당도는 상온에서 hand refractometer(Atago Pocket Pal-1, Tokyo, Japan)을 이용하여 측정하였다. 환원당은 dinitrosalicylic acid method에 따라 UV/VIS spectrophotometer(diod-array) HP 8453(Hewlett Packard, Palo Alto, CA, USA)을 이용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하고 표준 물질 glucose(Sigma Co., St. Louis, MO, USA)를 농도별로 제조하여 정량하였다(13). 알코올 함량은 복분자주를 냉각기에 연결하여 가열한 후, 수기에 충분히 알코올을 받아 증류수로 전량을 100 mL로 맞춘 후 주정계를 이용하여 측정하였다(14).
성능/효과
- 본 실험에서는 처음 원료 복분자에 가당을 하여 당도를 모두 26° Bx로 맞추어 발효를 하였다. 발효 10일차까지는 당도가 급격히 감소하였고, 에탄올 함량이 급격히 증가함을 보아 발효가 정상적으로 진행됨을 알 수있었다. 발효가 끝난 후에는 당도와 알코올 모두 평행상태를 유지하였다.
- 일반적으로 에탄올 생성량은 발효성 당의 55% 정도로 여겨지는데(21), 본 실험에서는 발효기간이 30일로 길었기 때문에 일반적인 발효기간(10-15일)보다 에탄올 함량이 높게 나타났다. 발효 과정 중의 환원당 함량은 당도 변화와 유사한 진행을 보여 발효가 진행됨에 따라 발효 후 10일까지는 급격히 감소하였고, 그 이후에는 평행상태를 유지하였다. 발효가 끝난 후의 환원당의 함량은 정읍 1.
- 본 실험에서는 복분자주의 총 페놀함량(Fig. 6)은 초기 발효과정에서 증가하다 착즙 전 최고치를 보이고 숙성과정 중 다소 감소하는 것으로 나타났다. 이는 국산 포도를 원료로 하여 발효과정을 모니터링한 Lee 등(22)과 Lee 등(23)의 논문과 같은 경향을 나타내었다.
- 본 연구 결과 제조된 복분자주의 총 페놀 함량과 intensity 값은 강한 양의 상관관계를 나타내었다(R=0.98, p<0.001).
- 본 연구에서 제조된 복분자주의 총산도는 발효가 처음 시작된 초기에 감소하다가 발효 및 숙성이 진행됨에 따라 점차 조금씩 증가하는 경향을 보였다. 하지만 고창의 경우는, 초기의 총산도가 9.
- 52 수준이었고, 발효가 진행됨에 따라 발효 초기에는 감소하다가 증가하는 작은 변화가 있었으나 숙성 기간 중에는 거의 변화 없이 일정하였다. 여과 종료 후의 pH는 순창산 복분자주가 3.64, 정읍이 3.62, 횡성이 3.6, 고창이 3.58로 발효 전에 비해서는 전체적으로 조금씩 증가했음을 알 수 있었다.
- 5 mg/L)가 다른 지역산 시료에 비해 2배 정도 높은 수준을 나타내었고, 색도 또한 정읍산이 원료 복분자와 최종 복분자주에서 모두 다른 시료에 비해 낮게 나타나 가장 짙고 불투명한 붉은색을 나타내었다. 전반적으로 고창, 횡성, 순창산 복분자주는 유사한 수준을 나타내었고, 정읍 제품은 차이를 보였다. 향후 복분자주에 대한 품질 관리 및 개선을 위해 연도별 및 지역별 복분자 및 복분자주의 다양한 이화학적 및 생물학적 특성에 대한 데이터베이스화 작업이 필요하리라 사료된다.
- Choi 등(9)의 효모 균주를 달리한 고창산 복분자주의 발효 특성 연구에서는 citric acid와 malic acid가 주요 유기산으로 보고되었고, Moon 등(11)은 활성 건조효모를 이용한 고창 및 옥천산 복분자주의 주요 유기산으로는 citric acid와 oxalic acid로 보고하여 citric acid 이외의 주요 유기산 조성에서는 차이를 나타내었다. 주요 유기산인 citric acid의 함량은 횡성산이 4.89 mg/mL로 가장 높은 수치를 나타내었고, 다음으로 고창산(4.74 mg/mL), 순창산(4.42 mg/mL)순으로 나타났고, 정읍산(3.31 mg/mL) 복분자주에서 가장 낮은 수준을 나타냈다. 분산분석 결과 정읍산이 다른 시료에 비해 유의적으로 낮은 수치를 나타내었다.
- 49 g/100 mL로 당도에 비해 산지별 차이를 나타냈다. 총 페놀 함량의 경우 4개 시료 간의 차이가 크게 나타났으며 특히 정읍산 복분자가 4521 mg/L로 다른 산지의 복분자(2209-2538 mg/L)에 비해 두 배 정도 높은 함량을 가진 것으로 나타났다. 복분자의 색도는, 고창산 복분자가 명도를 나타내는 L 값과 황색 정도를 나타내는 b 값에서 다른 산지의 복분자에 비해 높게 나타났다.
- 산지별 차이를 많이 보인 이화학적 특성으로는 총 페놀함량과 색도, hue, intensity를 들 수 있다. 총 페놀함량은 정읍산 복분자주(4405.5 mg/L)가 다른 지역산 시료에 비해 2배 정도 높은 수준을 나타내었고, 색도 또한 정읍산이 원료 복분자와 최종 복분자주에서 모두 다른 시료에 비해 낮게 나타나 가장 짙고 불투명한 붉은색을 나타내었다. 전반적으로 고창, 횡성, 순창산 복분자주는 유사한 수준을 나타내었고, 정읍 제품은 차이를 보였다.
- 일반적으로 과실주의 L 값(명도)은 발효 초기 불투명한 붉은 빛을 띠다가 발효와 숙성을 거치면서 점점 투명하고 짙은 붉은색을 띠게 된다(19). 최종 L 값은 고창, 횡성 및 순창산 복분자주로 0.35-0.38로 유사한 수준을 나타냈으나, 정읍산은 0.13로 가장 낮은 수치를 나타내어 다른 시료에 비해 어둡고 탁한 것으로 나타났다. 산지를 달리한 복분자주의 a 값와 b 값의 변화도 L 값과 비슷한 추이로 나타났다.
- Hue 값의 변화를 살펴보면 발효가 시작되면서 일정하진 않지만 작은 변화로 증가하였다가 발효 30일 이후에는 서서히 감소하여 최종 hue 값은 발효 전과 거의 비슷한 수준으로 나타났다. 최종 hue 값은 고창이 0.54, 횡성이 0.56, 정읍이 0.75, 순창이 0.56을 나타내어 정읍산이 다른 지역 복분자주에 비해 다른 색상을 나타내는 것으로 나타났다. 일반적으로 과실주의 양조 과정 중의 색상변화는 발효과정, 혹은 숙성 정도를 예측할 수 있는 지표가 되기도 한다.
- Intensity 또한 hue와 같이 증가하였다가 서서히 감소하는 비슷한 추이를 보였고 정읍산 복분자주의 색상 진하기가 다른 시료에 비해 높게 나타났다. 최종 intensity 값은 고창 44.01, 횡성 46.50, 정읍 56.79, 순창은 46.12로 나타났다. 본 연구 결과 제조된 복분자주의 총 페놀 함량과 intensity 값은 강한 양의 상관관계를 나타내었다(R=0.
- 98 g/L로 다른 산지의 총산도보다 낮았으며 발효 시작 후에도 감소하지 않고 조금씩 증가하는 것으로 나타났다. 최종 복분자주의 총 산도는 횡성산 복분자주가 16.2 g/L로 가장 높게 나타났고, 다음이 순창(14.7 g/L), 정읍(14.63 g/L), 고창(13.43 g/L) 순으로 나타났다. Choi 등(9)의 논문에서 복분자주의 총 산도는 처음 18-22 g/L 수준에서 감소되었다가 다시 증가 후 평행상을 나타내는 것으로 보고되었고, 그 외 포도주를 원료로 한 Kim 등(20)의 논문에 의해서는 총산도가 발효과정에서 다소 감소하는 것으로 나타났다.
- 이는 국산 포도를 원료로 하여 발효과정을 모니터링한 Lee 등(22)과 Lee 등(23)의 논문과 같은 경향을 나타내었다. 최종 총 페놀함량은 정읍산 복분자주의 함량이 원과에서와 같이 가장 높은 수준인 4405.5 mg/L를 나타내었고, 순창(2964.5 mg/L), 횡성(2727 mg/L), 고창(2580 mg/L) 순으로 나타났다. 이는 Lee 등(19)이 보고한 국내산 거봉과 캠벨로 제조한 포도주의 각각 총 페놀 함량 1573.
- 4% 범위였다. 환원당 함량은 원료복분자의 경우 2.57-4.49 g/100 mL이었고, 복분자주의 발효가 진행됨에 따라 당이 알코올로 발효되면서 감소하여 최종 1.3-1.47 g/100 mL로 나타났다. 산지별 차이를 많이 보인 이화학적 특성으로는 총 페놀함량과 색도, hue, intensity를 들 수 있다.
후속연구
- 9 g/L로 본 연구 결과와 차이를 나타내었다. 향후 복분자 생과의 이화학적 특성에 대한 체계적인 이해를 위해 연도별 및 지역별 모니터링이 필요한 것으로 여겨진다. 당도의 경우는 순창산의 경우 7.
- 전반적으로 고창, 횡성, 순창산 복분자주는 유사한 수준을 나타내었고, 정읍 제품은 차이를 보였다. 향후 복분자주에 대한 품질 관리 및 개선을 위해 연도별 및 지역별 복분자 및 복분자주의 다양한 이화학적 및 생물학적 특성에 대한 데이터베이스화 작업이 필요하리라 사료된다.
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