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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 갈대뿌리와 산머루의 생리활성을 효과적으로 활용하기 위한 일환으로 갈대뿌리를 첨가하여 산머루를 발효시킴으로써 산머루 고유의 색, 맛, 향을 유지하면서 발효특성과 관능이 향상된 산머루주의 제조방법을 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서는 산머루주의 발효특성과 관능을 향상시키기 위해 다양한 생리활성을 가지는 갈대뿌리를 산머루 발효에 첨가하였다. 갈대(Phragmites communis)는 뿌리줄기를 노근, 줄기를 노경, 잎을 노엽, 꽃을 노화라고 하며 한방에서 진토, 소염, 이뇨, 해열, 해독에 사용하였고 독이 없다.
제안 방법
- 시료 5 ml에 ethyl acetate 6 ml을 넣고 20분간 추출한 후 원심분리(5,000 x g, 20 min)하고 상등액을 취해 분석 시료로 사용하였다. RTX-5(fused silica capillary column, 30 m x 0.25 mm x 0.25 mm)를 사용하였으며, 컬럼 온도는 50℃에서 150℃까지 10℃/min의 속도로 증가시키고, 150℃에서 280℃까지 20℃/min의 속도로 증가시켰다. 분석조건은 시료 투입량: 10 μl, 투입기 온도: 250℃, 감지기 온도: 280℃, 감지기: Flame ionization detector, 운송 기체: N2(유속 1 ml/min)로 하였다.
- 갈대뿌리 분말을 2.0%(w/w) 이상 첨가하는 경우에는 머루주의 관능을 크게 저해하는 것으로 나타나(data not shown), 그 첨가량을 0–2.0%(w/w) 범위에서 실험을 수행하였다.
- 갈대뿌리 첨가량을 달리하여 발효한 산머루주의 관능검사는 음주경험이 있고 차이 식별 능력이 있는 관능검사 요원 20명을 선정하여 색, 맛, 향, 전반적인 기호도에 대한 관능검사를 5점 척도법(5: 매우좋다, 4: 좋다, 3: 보통이다, 2: 나쁘다, 1: 매우나쁘다)으로 실시하였다.
- 갈대뿌리를 첨가하여 효모 발효시킨 산머루주의 발효특성을 조사하였다. 산머루 착즙액에 갈대뿌리의 첨가는 발효 과정 중에 pH의 상승 및 산도의 감소를 이끌고, 이에 따라 효모가 발효를 잘 진행하여 당을 빨리 소모시키고 그 결과로 에탄올 생성을 촉진함을 확인하였다.
- 당 함량은 당도계(Digital refractometer, Model PR-32a, ATAGO, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였고, DNS법을 사용하여 발효 과정에서 남아있는 잔당을 분석하였다[17].
- 발효 과정 중 당의 소모가 알코올 생성으로 연결되는지를 확인하기 위해 발효 단계별로 에탄올 분석을 실시하였다. 갈대뿌리를 첨가하지 않거나 0.
- 사과산(malic acid) 함량은 HPLC(Dionex, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 컬럼은 Aminex HPX-87H(Bio-Rad, Hercules, CA, USA), 용매는 8 mM H2SO4,(유속 0.
- 31로 보고한 바 있다. 산머루 착즙액의 pH가 너무 낮으면 이를 개선하기 위해 중화제를 첨가할 수도 있으나, 중화제를 넣는 것은 천연지향에도 맞지 않아 중화제 없이도 발효가 잘 일어나도록 하는 것이 더 바람직하므로 갈대뿌리만 첨가하여 산머루의 발효를 진행하였다. 그림 2에서 보듯이 갈대뿌리 첨가는 pH의 증가와 산도의 감소를 가져와서 효모가 발효를 더 잘할 수 있도록 해주었다.
- 에탄올 함량은 가스 크로마토그래피(GC-17A, Shimadzu, Tokyo, Japan)로 분석하였다. 시료 5 ml에 ethyl acetate 6 ml을 넣고 20분간 추출한 후 원심분리(5,000 x g, 20 min)하고 상등액을 취해 분석 시료로 사용하였다.
- 산머루 10 kg을 파쇄한 후 발효조에 넣고 설탕을 첨가하여 초기 당도를 25°brix로 조절하였다. 여기에 K2S2O5를 150 ppm 첨가하고 상온에서 4시간 동안 정치하여 내용물을 살균하였다. 살균 후 시판 효모 2 g을 생리식염수 20 ml에 현탁시켜 이를 산머루 파쇄액에 접종하였다.
- 살균 후 시판 효모 2 g을 생리식염수 20 ml에 현탁시켜 이를 산머루 파쇄액에 접종하였다. 효모 접종 후 산머루 파쇄액을 4등분하여 대조군에는 갈대뿌리를 첨가하지 않고, 실험군에는 갈대뿌리 분말을 각각 0.5%(w/w), 1.0%(w/w), 2.0%(w/w)로 달리하여 첨가하였다. 갈대뿌리 분말을 2.
대상 데이터
- 산머루는 지리산 인근의 산야에서 2009년에 수확한 것을 사용하였으며, 갈대뿌리는 2009년도 전남 순천만 갈대밭에서 채취하여 간단한 수세와 건조 후에 18 mesh로 분쇄하여 사용하였다. 효모(Saccharomyces cerevisie)는 Fermivin (DSM Food Specialties, Delft, Netherlands)을 사용하였고, K2S2O5와 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS)는 Sigma-Aldrich (St.
- 사과산(malic acid) 함량은 HPLC(Dionex, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 분석하였다. 컬럼은 Aminex HPX-87H(Bio-Rad, Hercules, CA, USA), 용매는 8 mM H2SO4,(유속 0.7 ml/min), 검출기는 UV detector (210 nm)를 사용하였다[18].
- 산머루는 지리산 인근의 산야에서 2009년에 수확한 것을 사용하였으며, 갈대뿌리는 2009년도 전남 순천만 갈대밭에서 채취하여 간단한 수세와 건조 후에 18 mesh로 분쇄하여 사용하였다. 효모(Saccharomyces cerevisie)는 Fermivin (DSM Food Specialties, Delft, Netherlands)을 사용하였고, K2S2O5와 3,5-dinitrosalicylic acid(DNS)는 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA) 제품을 사용하였다.
성능/효과
- 2%까지 갈대뿌리의 첨가량이 증가할수록 산머루주의 맛, 향 및 전체적인 기호도가 높아짐을 알 수 있었다. 따라서 산머루의 효모 발효과정 중에 갈대뿌리의 첨가는 산머루주의 색에는 큰 영향을 미치지 않으면서 관능을 좋게 하는데 기여함을 확인하였다.
- 사과산 함량은 머루주의 산미와 관능을 결정하는데 가장 중요한 성분으로 알려져 있다[6,12]. 갈대뿌리 첨가군들에서 그 첨가량에 비례하여 발효과정에서 사과산의 함량이 감소함을 확인할 수 있었다[표 2]. 사과산은 발효 과정 중에 malolactic 또는 maloalcoholic 반응으로 젖산(lactic acid) 또는 에탄올 등의 대사산물로 변화한다는 보고가 있는데[6,7], 갈대뿌리 첨가가 산머루주의 사과산 대사를 촉진시켜 그 함량을 낮추는 효과가 있을 것으로 사료된다.
- 그림 1에서 보듯이 당도 25°brix 로 시작한 모든 발효액은 발효 7일 후 10°brix 정도까지 당도가 떨어져 효모가 당을 잘 소모하고 있음을 알 수 있으나, 갈대뿌리 첨가량에 따라 당의 소모에 속도차이가 나타났다. 갈대뿌리 첨가량이 증가할수록 당의 소모가 빠른 것으로 나타났고, 그 첨가량이 2%인 실험군에서는 발효기간 4일 이내에 대부분의 당류가 이용되는 것으로 보아 갈대뿌리 첨가가 산머루의 발효 속도 증가에 효과적임을 알 수 있다. 또한 발효과정에서 남아있는 당을 분석한 결과도 이와 동일하게 나타났는데 갈대뿌리 첨가량이 증가할수록 발효과정에서 당의 소모가 빠르게 일어남을 보여주었다[그림 1].
- 발효 과정 중 당의 소모가 알코올 생성으로 연결되는지를 확인하기 위해 발효 단계별로 에탄올 분석을 실시하였다. 갈대뿌리를 첨가하지 않거나 0.5%, 1.0% 첨가군에서는 발효 2일째까지 에탄올이 검출되지 않았으나, 2.0% 첨가군에서는 에탄올이 4.53% 검출되어 갈대뿌리 첨가가 에탄올 생성에 효과적임을 확인할 수 있었다[표 1]. 특히 발효시간이 지속될수록 갈대뿌리 첨가량에 비례하여 에탄올 생성량이 증가하였고, 갈대뿌리 2%를 첨가한 실험군에서는 발효기간 4일 이내에 에탄올이 약 13% 생성되는 것으로 보아 갈대뿌리 첨가가 발효시간을 단축시키는데 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 또한 발효과정에서 남아있는 당을 분석한 결과도 이와 동일하게 나타났는데 갈대뿌리 첨가량이 증가할수록 발효과정에서 당의 소모가 빠르게 일어남을 보여주었다[그림 1]. 따라서 당도 및 잔당 분석 결과는 갈대뿌리 첨가가 효모의 당 소모를 촉진시켜 발효 시간을 단축시키는 효과가 있음을 보여주었다. 본 연구에서는 갈대뿌리 추출물 대신에 갈대뿌리 분말을 산머루주 발효과정에 직접 첨가하였는데 그 이유는 알코올 발효 과정 중에 갈대뿌리 분말로부터 물과 에탄올에 의해 유효성분이 저절로 추출되어 효과를 발휘하게 되므로 갈대뿌리를 따로 추출해야 하는 추출공정을 제거할 수 있어 공정을 단순화시키는 효과를 가진다.
- 2%까지 갈대뿌리의 첨가량이 증가할수록 산머루주의 맛, 향 및 전체적인 기호도가 높아짐을 알 수 있었다. 따라서 산머루의 효모 발효과정 중에 갈대뿌리의 첨가는 산머루주의 색에는 큰 영향을 미치지 않으면서 관능을 좋게 하는데 기여함을 확인하였다. 해당화 머루주의 제조[12]에서도 해당화 열매의 첨가가 사과산 함량을 낮추는 효과가 있어 관능의 향상에 기여하는 것으로 평가하고 있듯이, 산머루의 발효에 갈대뿌리의 첨가는 산머루주의 산도 감소와 발효 촉진에 기여하여 관능을 향상시키는 것으로 사료된다.
- 갈대뿌리 첨가량이 증가할수록 당의 소모가 빠른 것으로 나타났고, 그 첨가량이 2%인 실험군에서는 발효기간 4일 이내에 대부분의 당류가 이용되는 것으로 보아 갈대뿌리 첨가가 산머루의 발효 속도 증가에 효과적임을 알 수 있다. 또한 발효과정에서 남아있는 당을 분석한 결과도 이와 동일하게 나타났는데 갈대뿌리 첨가량이 증가할수록 발효과정에서 당의 소모가 빠르게 일어남을 보여주었다[그림 1]. 따라서 당도 및 잔당 분석 결과는 갈대뿌리 첨가가 효모의 당 소모를 촉진시켜 발효 시간을 단축시키는 효과가 있음을 보여주었다.
- 특히 갈대뿌리 2%를 첨가한 산머루주는 발효기간 4일 이내에 에탄올이 약 13% 생성되는 것으로 나타나 갈대뿌리 첨가가 발효시간을 단축하는데 큰 효과가 있음을 알 수 있었다. 또한, 갈대뿌리 2%를 첨가하여 발효시킨 산머루주의 관능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 즉, 효모를 사용하여 산머루의 알코올 발효 시에 갈대뿌리의 첨가는 당의 소모와 에탄올 생성을 촉진하고 관능을 좋게 하는 긍정적인 효과를 갖는다는 것을 확인하였다.
- 따라서 당도 및 잔당 분석 결과는 갈대뿌리 첨가가 효모의 당 소모를 촉진시켜 발효 시간을 단축시키는 효과가 있음을 보여주었다. 본 연구에서는 갈대뿌리 추출물 대신에 갈대뿌리 분말을 산머루주 발효과정에 직접 첨가하였는데 그 이유는 알코올 발효 과정 중에 갈대뿌리 분말로부터 물과 에탄올에 의해 유효성분이 저절로 추출되어 효과를 발휘하게 되므로 갈대뿌리를 따로 추출해야 하는 추출공정을 제거할 수 있어 공정을 단순화시키는 효과를 가진다. 이때 갈대뿌리 성분은 13% 에탄올 용액에서 1.
- 8%의 에탄올이 생성되었다고 보고된 바 있다. 사용효모의 종류, 접종량, 발효온도, 머루의 품종 및 당도에 따라 에탄올 함량 및 발효시간이 달라질 수 있지만[2,8,12], 본 연구에서 2% 갈대뿌리의 첨가로 발효 4일 만에 산머루주에서 약 13%의 에탄올을 얻었다는 것은 갈대뿌리의 첨가가 산머루주의 제조에 효과적으로 활용될 수 있음을 보여주었다.
- 갈대뿌리를 첨가하여 효모 발효시킨 산머루주의 발효특성을 조사하였다. 산머루 착즙액에 갈대뿌리의 첨가는 발효 과정 중에 pH의 상승 및 산도의 감소를 이끌고, 이에 따라 효모가 발효를 잘 진행하여 당을 빨리 소모시키고 그 결과로 에탄올 생성을 촉진함을 확인하였다. 특히 갈대뿌리 2%를 첨가한 산머루주는 발효기간 4일 이내에 에탄올이 약 13% 생성되는 것으로 나타나 갈대뿌리 첨가가 발효시간을 단축하는데 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 이와 같은 결과는 그림 1과 표 1의 당 분석 및 알코올 분석 결과와도 일치하여, 갈대뿌리 첨가가 pH의 상승 및 산도의 감소를 이끌고 이에 따라 효모가 발효를 잘 진행하여 당을 빨리 소모시키고, 그 결과로 에탄올 생성이 잘 일어남을 확인할 수 있었다. 발효 전 산머루 착즙액의 유기산 분석 결과, 과량의 사과산을 함유하고 있는 것으로 나타났고 이는 다른 보고와도 일치하였다[6,12,20].
- 또한, 갈대뿌리 2%를 첨가하여 발효시킨 산머루주의 관능이 가장 우수한 것으로 나타났다. 즉, 효모를 사용하여 산머루의 알코올 발효 시에 갈대뿌리의 첨가는 당의 소모와 에탄올 생성을 촉진하고 관능을 좋게 하는 긍정적인 효과를 갖는다는 것을 확인하였다.
- 특히 갈대뿌리 2%를 첨가한 산머루주는 발효기간 4일 이내에 에탄올이 약 13% 생성되는 것으로 나타나 갈대뿌리 첨가가 발효시간을 단축하는데 큰 효과가 있음을 알 수 있었다.
- 53% 검출되어 갈대뿌리 첨가가 에탄올 생성에 효과적임을 확인할 수 있었다[표 1]. 특히 발효시간이 지속될수록 갈대뿌리 첨가량에 비례하여 에탄올 생성량이 증가하였고, 갈대뿌리 2%를 첨가한 실험군에서는 발효기간 4일 이내에 에탄올이 약 13% 생성되는 것으로 보아 갈대뿌리 첨가가 발효시간을 단축시키는데 큰 효과가 있음을 알 수 있었다. 이러한 표 1의 결과는 그림 1의 당도 및 잔당 분석 결과와도 일치하여 감소된 당이 알코올 생성에 이용되었음을 확인할 수 있었다.
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