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문제 정의
- 따라서 본 연구는 과잉 생산되나 생과 이외에는 상품성을 기대하기 어려운 수박을 이용하여 과실의 소비촉진과 함께 소득제고의 새로운 활로를 모색하기 위한 하나의 방편으로 수박와인을 개발하고자 하였다.
- 본 연구는 생과 이외에는 상품성을 기대하기 어려운 수박을 이용하여 수박와인을 개발하고자 하였다. 발효 48일째 수박와인의 pH는 2.
제안 방법
- DPPH(1-1-diphenyl-2-picryl hydrazyl)에 대한 전자공여능(Electron Donating Ability, EDA)은 Blois의 방법(20)을 변형하여 측정하였다. 시료는 WMJ 및 WMW를 1, 5, 10, 20 및 40%(v/v) 농도에서 조사하였다.
- SOD 유사활성 측정은 Marklund와 Marklund의 방법(21)에 따라 분석하였다. WMJ 및 WMW를 5, 10, 25, 50 및 100%(v/v) 농도에서 조사하였다. 각 시료 0.
- 아질산염 소거작용 측정은 Kato 등의 방법(22)에 준하였다. WMJ 및 WMW를 5, 10, 25, 500 및 100%(v/v) 농도에서 조사하였다. 즉, 1 mM NaNO2 용액 2 mL에 각 시료 1 mL를 가하고, 0.
- pH, 총산, 가용성 고형물, 알콜함량에 큰 차이가 없었으나, 기존의 알콜발효 연구결과를 참고하여 24°brix를 최적 농도로 선정하였다(15).
- 발효조건에 따른 발효액의 이화학적 조사를 위해 발효액을 4℃에서 원심분리(8,000 rpm × 15 min)하여 균체를 제거한 후 측정에 사용하였다. 가용성고형물은 휴대용 굴절당도계(ATC-1E, Atago, Japan)를 사용하여 측정하였다. pH는 pH meter (HM-25R, Japan)로 측정하였으며, 총산 함량은 AOAC법(16)에 따라 삼각 flask에 배양액 10 mL를 취한 다음 bromothymol blue 2~3방울 넣어 0.
- 관능적 품질평가는 대구한의대학교 한방식품조리영양학부 대학원생 중 훈련된 20명(남자 10명, 여자 10명)을 선정하여 실험에 대한 이해와 평가기준 등을 숙지시킨 후 설문지를 사용하여 색, 향, 맛 및 밸런스에 대한 관능항목에 대하여 7점 척도법으로 평가하였다. 특성이 강할수록 높은 점수를 주었으며, WMW을 8,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 균체를 제거하고 4℃ 냉장고에 넣어 차게 만든 후 크기가 동일한 흰색컵에 30 mL씩 담아 관능검사원들에게 동시에 제공하였다.
- 4 mL를 가한 후 혼합하여 실온에서 15분간 방치 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 Griess reagent 대신 증류수를 가하여 측정하였다. 아질산염 소거능은 다음식에 따라 산출하였다.
- 발효 전과 후의 유기산 변화를 알아보기 위해 수박주스(WMJ)와 25℃에서 48시간 배양한 수박와인(WMW)을 분석 시료로 사용하였다. 유기산 정량은 Gancedo와 Luh의 방법(18)에 따라 행하였다.
- DPPH(1-1-diphenyl-2-picryl hydrazyl)에 대한 전자공여능(Electron Donating Ability, EDA)은 Blois의 방법(20)을 변형하여 측정하였다. 시료는 WMJ 및 WMW를 1, 5, 10, 20 및 40%(v/v) 농도에서 조사하였다. 각 시료 2 mL에 0.
- 알콜발효에 적당한 초기당도를 조사하기 위해 22, 24 및 26 °brix에서 5일 간격으로 25일간 발효특성을 조사하였으며, 최적 발효온도를 조사하기 위해 초기당도 24°brix로 조정하여 발효온도를 16, 18, 20 및 25℃로 달리하여 발효경과일에 따른 pH, 산도, 당도 및 알콜함량의 변화를 6일 간격으로 54일간 조사하였다.
- 관능적 품질평가는 대구한의대학교 한방식품조리영양학부 대학원생 중 훈련된 20명(남자 10명, 여자 10명)을 선정하여 실험에 대한 이해와 평가기준 등을 숙지시킨 후 설문지를 사용하여 색, 향, 맛 및 밸런스에 대한 관능항목에 대하여 7점 척도법으로 평가하였다. 특성이 강할수록 높은 점수를 주었으며, WMW을 8,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 균체를 제거하고 4℃ 냉장고에 넣어 차게 만든 후 크기가 동일한 흰색컵에 30 mL씩 담아 관능검사원들에게 동시에 제공하였다.
대상 데이터
- 수박은 2008년 경상북도 지역에서 생산 된 수박을 대형마트에서 구입하여 세척 후 겉껍질을 제거하고 내용물을 blender(Waring, USA)로 파쇄하여 1L씩 포장하여 −20℃냉동고에 보관하면서 사용하였다.
- 수박은 2008년 경상북도 지역에서 생산 된 수박을 대형마트에서 구입하여 세척 후 겉껍질을 제거하고 내용물을 blender(Waring, USA)로 파쇄하여 1L씩 포장하여 −20℃냉동고에 보관하면서 사용하였다. 실온에서 자연 해동시킨 후 blender로 한번 더 마쇄한 수박과즙(이하 WMJ로 약함)을 시험에 사용하였으며, 설탕은 시판 백설탕(제일제당, 한국)을 사용하였다.
- 표준시약은 Sigma Chemical Co. 제품의 acetic, citric, lactic, malic 및 succinic acid를 사용하였다.
데이터처리
- 모든 데이터는 3회 이상 반복 측정한 후 평균과 표준편차로 나타내었으며, 평균간의 유의성 분석은 분산분석(ANOVA)과 Duncan의 다중검증법으로 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- SOD 유사활성 측정은 Marklund와 Marklund의 방법(21)에 따라 분석하였다. WMJ 및 WMW를 5, 10, 25, 50 및 100%(v/v) 농도에서 조사하였다.
- 가용성고형물은 휴대용 굴절당도계(ATC-1E, Atago, Japan)를 사용하여 측정하였다. pH는 pH meter (HM-25R, Japan)로 측정하였으며, 총산 함량은 AOAC법(16)에 따라 삼각 flask에 배양액 10 mL를 취한 다음 bromothymol blue 2~3방울 넣어 0.1N NaOH로 중화적정하였으며 소요된 NaOH의 량을 citric acid 농도(%, w/v)로 환산하여 나타내었다.
- 국세청기술연구소 주류분석규정(17)에 따라 알콜발효액을 원심분리하여 균체를 제거한 후 상징액 100 mL를 증류하여 유액이 70 mL가 되면 증류를 중지하고 물(증류수)을 가하여 증류액을 100 mL로 눈금까지 채운다음 15℃에서 주정계(alcohol hydrometer)를 사용하여 측정하였다.
- 수박 시료를 일정하게 취하여 수분은 수분측정기(HA-300, Presia)로 측정하였으며, 조지방은 Soxhlet 지방추출법, 조단백은 Kjeldahl법으로, 조회분은 550℃의 전기회화로에서 직접회화법을 이용하여 측정하였다(16).
- 시료는 유기산 분석에 사용된 동일한 발효액을 사용하였으며, 유리당 정량은 Cristina와 Brandes의 방법(19)에 따라 행하였다. 검체 약 5 g을 50 mL 메스플라스크에 정밀히 달아 물 25 mL를 가하여 녹인 후 아세토니트릴로 50 mL까지 채우고 이를 0.
- 아질산염 소거작용 측정은 Kato 등의 방법(22)에 준하였다. WMJ 및 WMW를 5, 10, 25, 500 및 100%(v/v) 농도에서 조사하였다.
- 발효 전과 후의 유기산 변화를 알아보기 위해 수박주스(WMJ)와 25℃에서 48시간 배양한 수박와인(WMW)을 분석 시료로 사용하였다. 유기산 정량은 Gancedo와 Luh의 방법(18)에 따라 행하였다. 일정량의 시료를 균질화한 후 8,000 rpm에서 10분간 원심분리 하였다.
성능/효과
- 5에 나타내었다. 100%(v/v) 농도에서 활성이 WMJ, WMW 순으로 각각 55.2% 및 49.2%이었다. WMJ와 WMW는 5%(v/v) 농도에서 10.
- WMJ를 초기당도 24 °brix로 조정하여 16, 18, 20, 25℃에서 알콜발효 한 결과 알콜생성량이 가장 높은 조건은 20℃와 25℃이었으며, 두 온도간에는 유의적인 차이는 없었다.
- 2%이었다. WMJ와 WMW는 5%(v/v) 농도에서 10.5%, 3.7%, 10%(v/v) 농도에서 20.0%, 12.4%, 25%(v/v) 농도에서 33.3%, 25.2%, 50%(v/v) 농도에서 48.2%, 41.1%로 WMJ가 WMW보다 높은 활성을 나타내었다. 발효 후 항산화능이 증가하지는 않았으나, 항산화능이 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
- 100%(v/v) 농도에서 WMJ, WMW가 비슷한 수준으로 소거능을 보였다. WMJ와 WMW는 5%(v/v) 농도에서는 각각 18.3%, 14.9%, 10%(v/v) 농도에서는 각각 20.4%, 15.4%, 25%(v/v) 농도에서는 각각 35.2%, 28.7%, 50%(v/v) 농도에서는 각각 39.6%, 30.3%, 100%(v/v) 농도에서는 각각 70.2%, 53.2%로, WMJ는 100%(v/v) 농도에서도 70%의 낮은 소거능을 WMW는 53%의 낮은 소거능을 보였다. 발효한 액보다 발효전 액이 훨씬 높은 소거능을 보였다.
- 4에 나타내었다. WMJ와 WMW의 EDA는 1%(v/v) 농도에서 각각 22.4%, 12.1%, 5%(v/v) 농도에서는 40.1%, 36.6%, 10%(v/v) 농도에서는 62.3%, 58.2%, 20%(v/v) 농도에서는 66.4%, 63.2%, 40%(v/v) 농도에서는 89.2%, 86.1%로 WMW보다 WMJ가 더 높은 활성을 나타내었다. 발효 후 활성이 증가하지는 않았으나, 활성도가 일정 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
- pH는 발효초기 6.38~6.50에서 발효 25일째 4.41~4.43로 낮아졌으며, 총산 함량은 발효초기 0.021%에서 발효 25일째 22, 24 및 26 °brix에서 각각 0.416, 0.384, 0.341%로 증가하였다.
- 관능평가에서 전체적인 밸런스는 4.15로 보통 이상으로 평가되어 수박을 이용한 발효주의 산업 가능성을 확인할 수 있었다.
- 수박와인은 citric acid, malic acid, oxalic acid가 검출되었으며, 주요 유기산은 citric acid인 것으로 확인되었다. 당은 glucose, fructose, sucrose, maltose 순으로 검출되었으며, 발효에 가장 많이 이용된 당은 fructose와 glucose이었다.
- 발효 48일째 수박와인의 pH는 2.8~3.4, 총산 함량은 0.51~0.59%, 당도는 5~6°brix까지 감소하였으며, 알콜함량은 9.5~10.5%로 증가하였다.
- 4 mg이 감소하였다. 발효 전 WMJ는 fructose, glucose, sucrose가 각각 1099.4, 1065.0 및 39.4 mg/mL 순으로 검출되었으며, 발효 후 WMW는 glucose, fructose, sucrose, maltose가 각각 844.7, 802.9, 87.1 및 8.7 mg/mL 순으로 검출되었다. 홍 등(9)은 모든 품종에서 sucrose, fructose, glucose 순으로 검출되어 본 실험의 결과와 상당한 차이를 보였다.
- 2 mg/mL가 검출되었다. 발효 후 oxalic acid는 변화가 없었으나, malic acid는 약 1.5배, citric acid는 약 56배나 증가하여 발효 후 WMW에서 가장 많이 증가한 유기산은 citric acid 이었다. 발효 중 총산 함량이 높아지는 것은 유산발효나 초산발효를 들 수 있으나 유기산 중에 초산이 검출되지 않았기 때문에 초산발효는 배제 되었으나, RT가 citric acid와 일치할 수 있으므로 유산발효일 가능성을 배제할 수는 없을 것이다.
- 발효한 액보다 발효전 액이 훨씬 높은 소거능을 보였다. 발효 후 아질산염 소거능이 증가하지는 않았으나, 아질산염 소거능이 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
- 1%로 WMJ가 WMW보다 높은 활성을 나타내었다. 발효 후 항산화능이 증가하지는 않았으나, 항산화능이 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
- 1%로 WMW보다 WMJ가 더 높은 활성을 나타내었다. 발효 후 활성이 증가하지는 않았으나, 활성도가 일정 유지되는 것을 확인할 수 있었다.
- 2%의 소거능을 보였다. 수박와인 보다 수박과즙이 더 높은 활성을 나타내었으며, 발효후에 기능성이 증가하지는 않았지만 비슷한 수준으로 유지됨을 볼 수 있었다.
- 수박와인(WMW)의 색도를 측정한 결과 Fig. 3에서 보는 바와 같이 L값은 white에 가까운 수치로 명도가 높았으며, a값은 미비하게 감소하였으나 발효 전기간동안 유의적인 차이는 없었다. b값은 발효기간동안 증가하였다.
- 알콜생성량이 가장 높은 조건은 20℃와 25℃이었으며, 두 온도간에는 유의적인 차이는 없었다. 수박와인은 citric acid, malic acid, oxalic acid가 검출되었으며, 주요 유기산은 citric acid인 것으로 확인되었다. 당은 glucose, fructose, sucrose, maltose 순으로 검출되었으며, 발효에 가장 많이 이용된 당은 fructose와 glucose이었다.
- 수박와인의 전자공여능은 40%(v/v) 농도에서 86% 이상의 높은 활성을 나타내었다. SOD 유사활성은 100%(v/v) 농도에서 수박과즙, 수박와인 순으로 각각 55.
- 수박의 일반성분 분석 결과 수분이 92.36%로 대부분이 수분 차지하였으며, 조회분 0.32%, 조단백 0.69%, 조지방 0.17%, 탄수화물 6.48%이었다.
- 2%이었다. 아질산염 소거능은 100%(v/v) 농도에서 수박과즙과 수박와인은 각각 70.2%, 53.2%의 소거능을 보였다. 수박와인 보다 수박과즙이 더 높은 활성을 나타내었으며, 발효후에 기능성이 증가하지는 않았지만 비슷한 수준으로 유지됨을 볼 수 있었다.
- 알콜함량은 발효 25일째 22, 24 및 26 °brix에서 각각 8.5, 9.5 및 10.0%로 증가하였다.
- 68로 보통으로 평가되었다. 전체적인 밸런스는 4.15로 보통 이상으로 평가되어 수박을 발효한 발효주의 산업 가능성을 확인할 수 있었다. Hwang 등(14)은 수박 발효주 제조시 복분자와 오미자를 혼합 처리시 기호도가 높게 평가되었으며, 풍미를 증진시키는 천연 재료를 첨가함으로써 수박 과즙을 단독 발효시킨 것에 비해 알콜 발효, 맛, 색이 개선되었다고 보고하였다.
- 유기산 분석 결과는 Table 3과 같다. 총 유기산 함량은 발효 전(WMJ) 180.7mg/mL에서 발효 후(WMW) 1131.5 mg/mL로 약 6.3배 증가하였다. WMJ는 citric acid, malic acid, oxalic acid가 각각 15.
- 당의 종류로는 fructose, glucose, maltose, sucrose가 확인되었으며, 발효 전 과정에서 lactose는 검출되지 않았다. 총 유리당 함량은 발효 전(WMJ) 2203.8 mg/mL에서 발효 후(WMW) 1743.4 mg/mL로 460.4 mg이 감소하였다. 발효 전 WMJ는 fructose, glucose, sucrose가 각각 1099.
- 55%로 증가하였다. 총산 함량이 높게 검출되었으나 유기산 분석에서 acetic acid는 전혀 검출되지 않고, citric acid가 다량으로 증가한 것이 영향을 준 것으로 보이며, 발효기간동안 지속적으로 알콜이 생성되었기 때문에 초산 발효로 진행된 것은 아닌 것으로 판단된다. 가용성 고형물은 발효초기 24°brix에서 48일째 5.
후속연구
- 발효 중 총산 함량이 높아지는 것은 유산발효나 초산발효를 들 수 있으나 유기산 중에 초산이 검출되지 않았기 때문에 초산발효는 배제 되었으나, RT가 citric acid와 일치할 수 있으므로 유산발효일 가능성을 배제할 수는 없을 것이다. 그러나, 본 실험에서 lactic acid를 분석하지 못했고, 유리당 분석에서 lactose가 검출되지 않았기 때문에 유산발효의 가능성도 낮으나 차후 확인이 필요하겠다. Hong 등(9)은 succinic acid가 가장 많이 함유되어 있다고 보고하였으나, 본 실험에서는 전혀 검출되지 않아 큰 차이를 보였다.
- 발효기간이 48일로 길어서 활성도가 오히려 낮아진 것인지 일정간격으로 발효액을 회수하여 전자공여능, SOD 유사활성 및 아질산염 소거능 등의 기능성을 확인해볼 필요가 있겠다.
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