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문제 정의
- 최근 블루베리의 항산화 및 항균효과 등의 다양한 생리활성에 대한 연구가 보고되고 있고 블루베리 열매를 이용한 기능성식품 개발 등의 활용가치가 높아지고 있으나 이에 대한 연구개발이 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 블루베리 열매를 첨가하여 한국의 전통술인 막걸리를 제조하였으며, 블루베리 함량 차이에 따른 막걸리의 발효 및 품질 특성을 비교하여, 막걸리의 개발 및 다양화에 필요한 기초자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
-
관능검사
관능평가는 블루베리 0%(대조군), 5%, 10%, 15%, 20%를 각각 첨가한 막걸리의 관능성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 종합적 기호도(overall acceptability)에 대하여 최저 1점, 최고 7점으로 7단계 기호도 척도법으로 실시하였다. 관능검사원은 다양한 기호도를 평가하기 위하여 강릉원주대학교 식품과학과 재학생 및 교직원 10명, 강릉시 농업기술센터에서 전통주 제조과정을 1년 이상 이수한 교육생 10명을 대상으로 실시하였다.
- 발효온도는 항온기에서 25°C로 유지하였으며 7일간 발효시켜 제조하였다.
- 본 연구에서는 블루베리를 첨가하여 막걸리를 제조하였으며, 블루베리 함량 차이에 따른 막걸리의 발효특성을 비교하였다. pH는 담금 직후 대조군(0%)이 6.
- 발효온도는 항온기에서 25°C로 유지하였으며 7일간 발효시켜 제조하였다. 블루베리는 막걸리 제조 시 분쇄한 후 첨가하였고, 쌀에 대한 블루베리 첨가비율은 0%, 5%, 10%, 15%, 20%로 구분하여 첨가하였다.
- 증류 알코올은 온도를 측정한 후 주정계로 눈금을 읽고, 알코올-온도 보정표에서 15°C로 보정한 알코올 함량을 표준 보정곡선에 대입하여 알코올 함량(%, v/v)을 측정하였다.
- 블루베리를 첨가한 막걸리 제조는 멥쌀 2 kg을 6시간 동안 물에 침지한 후 체로 쳐서 덩어리를 제거하고 고압증기솥에서 121°C, 40분간 증자하여 방냉하였다. 증자, 방냉한 원료에 재래누룩 400 g(300 sp 이상, 송학곡자), 효모(Saccharomyces cerevisiae) 10 g을 혼합한 후 10 L 용량의 전통항아리에 투입하고, 물 4 L를 가수하여 제조하였다. 발효온도는 항온기에서 25°C로 유지하였으며 7일간 발효시켜 제조하였다.
- 총 균수는 Difco사의 PCA(Plate Count Agar, Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)를 평판배지로 굳힌 다음, 희석배율대로 희석된 시료를 도말하여 37°C에서 48시간 배양한 후 평판에 형성된 colony를 계수하였다.
- 효모는 PDA(Potato Dextrose Agar, Difco Laboratories)를 평판배지로 사용하였으며 단계별로 균일하게 혼합된 시료를 배지에 접종한 후 25°C에서 3일간 배양하여 생긴 colony를 계수하였다.
대상 데이터
- 관능평가는 블루베리 0%(대조군), 5%, 10%, 15%, 20%를 각각 첨가한 막걸리의 관능성에 미치는 영향을 평가하기 위하여 색(color), 풍미(flavor), 맛(taste), 종합적 기호도(overall acceptability)에 대하여 최저 1점, 최고 7점으로 7단계 기호도 척도법으로 실시하였다. 관능검사원은 다양한 기호도를 평가하기 위하여 강릉원주대학교 식품과학과 재학생 및 교직원 10명, 강릉시 농업기술센터에서 전통주 제조과정을 1년 이상 이수한 교육생 10명을 대상으로 실시하였다.
- 막걸리 제조에 사용된 멥쌀은 2009년산 철원 오대미 9분 도미를 사용하였으며, 블루베리(blueberry)는 강릉시 농업기술센터에서 재배한 생블루베리를 구입하여 가정용믹서기(4184, Braun, Budišov nad Budišovkou, Czechoslovakia)로 분쇄한 후 막걸리 제조 시 혼합비율에 따라 첨가하였다. 누룩은 광주광역시에 소재한 송학곡자에서 생산된 재래누룩을 이용하였으며, 효모는 시판 중인 Saccharomyces cerevisiae를 사용하였다. 막걸리 제조에 사용된 발효용기는 용량 10 L 크기의 전통항아리를 사용하였으며, 담금 용수는 증류수를 사용하였다.
- 막걸리 제조에 사용된 멥쌀은 2009년산 철원 오대미 9분 도미를 사용하였으며, 블루베리(blueberry)는 강릉시 농업기술센터에서 재배한 생블루베리를 구입하여 가정용믹서기(4184, Braun, Budišov nad Budišovkou, Czechoslovakia)로 분쇄한 후 막걸리 제조 시 혼합비율에 따라 첨가하였다.
- 누룩은 광주광역시에 소재한 송학곡자에서 생산된 재래누룩을 이용하였으며, 효모는 시판 중인 Saccharomyces cerevisiae를 사용하였다. 막걸리 제조에 사용된 발효용기는 용량 10 L 크기의 전통항아리를 사용하였으며, 담금 용수는 증류수를 사용하였다.
데이터처리
- 1)Values are mean±standard deviation and different letters in the same column indicate significant differences at p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 각 시험항목별로 3회 반복하여 분석했으며, 분석결과에 대한 통계처리는 SPSS(Statistical Package for Social Science) 통계분석 프로그램을 사용하였으며, 분산분석과 Duncan의 다범위 검정으로 시료 간 평균값의 유의차를 검정하였다.
이론/모형
- 당도는 당도계(N1, Atago, Tokyo, Japan)로 측정하였고, 잔존 환원당 함량은 여과한 시료를 DNS(dinitrosalicylic acid)에 의한 비색법으로 UV-Vis spectrophotometer(8453, Agilent, California, USA)를 이용하여 570 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 발효 기간 동안 총 균수 및 효모수의 측정은 plate count method를 이용하여 측정하였다. 총 균수는 Difco사의 PCA(Plate Count Agar, Difco Laboratories, Detroit, MI, USA)를 평판배지로 굳힌 다음, 희석배율대로 희석된 시료를 도말하여 37°C에서 48시간 배양한 후 평판에 형성된 colony를 계수하였다.
- 알코올 함량 측정은 증류법으로 분석하였다. 여과한 시료 100 mL와 증류수 50 mL를 용량 500 mL의 증류플라스크에 옮긴 후 냉각관을 연결하여 증류하였다.
성능/효과
- 3과 같다. Brix 당도는 담금 직후 1.8～2.2 Brix로 대조구가 가장 낮았고, 블루베리 20% 첨가구가 가장 높았으며 블루베리 첨가비율이 증가할수록 높게 나타났다. 이는 블루베리가 탄수화물 함량이 비교적 높은 것에 기인한 것으로 판단된다.
- 1%로 나타났다. Brix 당도는 담금 직후 1.8～2.2 Brix이었으며, 대조구가 가장 낮았고 블루베리 첨가비율이 증가할수록 높게 나타났다. 발효 2일 후 각 시험구의 당도는 13.
- 알코올 함량은 모든 시험구에서 발효 3일까지 급격히 증가하였다. 대조군과 블루베리 5% 첨가구의 경우 발효 종료 시 최대값을 나타냈으며, 블루베리를 10% 이상 첨가한 시험구의 경우 알코올 함량이 최대값을 나타낸 발효일수는 4～5일로 나타났다. 총 균수 및 효모 균체수는 모든 시험구가 발효 3일째 최대값을 나타내었다.
- 8%로 가장 높았다. 또한 블루베리의 탄수화물 함량은 15.4%로 비교적 높게 나타났다. 수분함량은 블루베리가 쌀보다 약 6배 이상 높게 나타났으며, 탄수화물은 쌀의 함량이 약 5배 이상 높은 결과를 보였다.
- 또한 유의수준 p<0.05에서 대조군(0%), 5%, 10% 시험구와 비교적 블루베리 함량이 높은 15%, 20% 시험구간 유의적인 차이를 보였다.
- 0로 낮았다. 모든 시험구에서 발효 2일 후 pH가 현저히 낮아지는 경향을 보였으며, 최종 pH는 3.7～3.8로 시험구 별로 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 발효 기간 동안 모든 시험구에서 pH 변화는 유사한 경향을 나타냈으며, 담금 직후를 제외하고 현저한 pH 차이는 없었다.
- 6로 가장 높았고, 블루베리 첨가비율이 증가함에 따라 다소 낮았다. 모든 시험구에서 발효 2일 후 pH가 현저히 낮아지는 경향을 보였으며, 최종 pH는 3.7～3.8이었다. 총 산도는 발효 3일까지 급격히 증가하였으며, 이후 완만히 증가 또는 감소하여 발효 종료 후 1.
- 2%이었다. 모든 시험구에서 발효 초기 알코올 함량이 급격히 증가하는 유사한 경향을 나타냈으나, 대조구(0%)와 블루베리 5% 첨가구의 경우 발효 종료 7일째 최대값을 나타내었고, 블루베리를 각각 10%, 15%, 20%이상 첨가한 시험구의 경우 발효기간 동안 알코올 함량이 최대값을 나타낸 발효일수는 4～5일로 나타났다. 이는 누룩에 존재하는 당화효소에 의한 전분의 당화과정 동안 블루베리에 함유되어 있는 당류를 먼저 발효하여 알코올 생성하나, 이후 전분 당화로 생성된 당을 충분히 발효시키지 못하여 효모의 알코올 발효력이 다소 약화되어 대조구에 비해 낮아진 것으로 추정된다.
- 5 Brix로 높게 유지되었다. 모든 시험구의 Brix 당도 변화는 유사한 경향을 나타냈으며, 블루베리를 첨가한 시험구와 대조구간 뚜렷한 차이는 나타나지 않았다.
- 이는 블루베리가 탄수화물 함량이 비교적 높은 것에 기인한 것으로 판단된다. 발효 2일 후 각 시험구의 당도는 13.9～15.3 Brix로 최대값을 나타냈고, 발효 3일째 모든 시험구에서 현저히 저하되었다. 이후 발효 종료 시까지 당도는 완만히 감소하는 경향을 보였으며, 발효 종료 시 대조구가 6.
- 2 Brix이었으며, 대조구가 가장 낮았고 블루베리 첨가비율이 증가할수록 높게 나타났다. 발효 2일 후 각 시험구의 당도는 13.9～15.3 Brix로 최대값을 나타냈고, 이후 발효 종료 시까지 당도는 완만히 감소하는 경향을 보였다. 환원당은 발효 초기 8.
- 5%로 모든 시험구에서 급격히 증가하였으며, 대조구 및 블루베리 20% 첨가구가 기타 시험구에 비해 다소 높았다. 환원당은 발효 3일 이후 알코올 발효과정의 진행으로 현저히 감소되었으며, 대조구가 블루베리를 첨가한 시험구에 비해 다소 낮게 유지되었다. 발효 5일 이후 각 시험구별 환원당 변화는 미미하였으며, 전분 당화효소의 활성에 의하여 당의 생성과 효모에 의한 당의 소비를 반복하며 감소하거나 낮은 값을 유지하였다.
- 환원당은 발효 3일 이후 알코올 발효과정의 진행으로 현저히 감소되었으며, 대조구가 블루베리를 첨가한 시험구에 비해 다소 낮게 유지되었다. 발효 5일 이후 각 시험구별 환원당 변화는 미미하였으며, 전분 당화효소의 활성에 의하여 당의 생성과 효모에 의한 당의 소비를 반복하며 감소하거나 낮은 값을 유지하였다. 발효 초기 환원당 함량이 높게 나타난 것은 효모에 의한 알코올 발효과정보다 전분의 당화효소에 의한 활성이 높았던 것으로 판단된다.
- 8로 시험구 별로 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다. 발효 기간 동안 모든 시험구에서 pH 변화는 유사한 경향을 나타냈으며, 담금 직후를 제외하고 현저한 pH 차이는 없었다. 담금 직후 pH 차이는 블루베리가 각종 유기산 성분을 포함하고 있어 시험구간에 차이가 나타난 것으로 판단된다.
- 발효 5일 이후 총 균수의 변화는 미미하였다. 발효 기간 동안 총 균수의 변화는 모든 시험구가 유사한 경향으로 나타났으며 대조군과 블루베리 첨가 시험구간 뚜렷한 차이는 보이지 않았다. 발효 4일 이후 모든 시험구에서 총 균수의 감소는 알코올 함량이 10% 이상으로 높아짐에 따라 젖산균의 사멸에 기인한 것으로 추정된다.
- 9×108 cfu/g로 블루베리 첨가 시험구에 비해 가장 높았다. 발효 종료 시까지 대조구가 다소 높게 유지되었으며, 블루베리 첨가 비율이 높은 10%, 15%, 20%의 시험구가 다소 낮게 유지되었다. 이는 탄수화물 함량이 비교적 높은 블루베리의 성분과 당화과정으로 인한 당도에 기인한 것으로 판단되나 향후 당성분 및 당화력, 유기산 등의 영향에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.
- 14%로 모든 시험구에서 함량이 적고 다소 낮았으나, 블루베리 배합비율이 증가함에 따라 다소 증가하였다. 발효가 진행되면서 급격히 증가하여 발효 3일 경과 후 0.9～1.0%로 나타났으며, 이후 완만히 증가 또는 감소하여 발효종료 후 최종 총 산도는 1.0～1.1%이었다. 총산은 주로 누룩이나 원료에서 유래되며 발효가 진행되면서 효모, 젖산균 등의 미생물의 작용으로 생성된 각종 유기산들이 총산의 함량을 증가한 것으로 판단된다.
- 발효과정 중 총산도의 변화는 Fig. 2와 같았고, 담금 직후 0.09～0.14%로 모든 시험구에서 함량이 적고 다소 낮았으나, 블루베리 배합비율이 증가함에 따라 다소 증가하였다. 발효가 진행되면서 급격히 증가하여 발효 3일 경과 후 0.
- 4%로 최대값을 나타냈으며, 발효 5일 이후 알코올 함량이 소폭 감소하는 경향이 나타났다. 블루베리 함량이 비교적 높은 20% 첨가 시험구 또한 발효 초기 알코올 함량 변화는 기타구와 유사한 경향을 보였으나, 발효 4일째 최대값 11.6%로 나타났으며, 이후 완만히 감소하여 최종 알코올 함량은 10.2%이었다. 모든 시험구에서 발효 초기 알코올 함량이 급격히 증가하는 유사한 경향을 나타냈으나, 대조구(0%)와 블루베리 5% 첨가구의 경우 발효 종료 7일째 최대값을 나타내었고, 블루베리를 각각 10%, 15%, 20%이상 첨가한 시험구의 경우 발효기간 동안 알코올 함량이 최대값을 나타낸 발효일수는 4～5일로 나타났다.
- 본 실험에 사용된 쌀과 블루베리의 일반성분 함량은 Table 1과 같다. 블루베리는 수분 83.4%, 회분 0.3%, 조단백질 0.6%, 조지방 0.4%, 탄수화물 15.4%이고, 쌀은 수분 14.2%, 회분 0.5%, 조단백질 8.1%, 조지방 0.4%, 탄수화물 76.8%로 나타났다. 블루베리는 수분 함량이 83.
- 8%로 나타났다. 블루베리는 수분 함량이 83.4%로 가장 높았고, 탄수화물, 단백질, 지방 순으로 나타났으며, 쌀은 탄수화물이 76.8%로 가장 높았다. 또한 블루베리의 탄수화물 함량은 15.
- 05에서 유의수준에 차이가 없었고, 모든 시험구에서 보통 이상의 기호도를 보였다. 블루베리를 10% 이하로 첨가 시 종합적 기호도가 우수하고, 블루베리 막걸리의 개발 상품화 가능성이 가장 높은 것으로 확인되었다.
- 4%로 가장 높게 나타났다. 블루베리를 5% 첨가한 시험구는 대조구와 유사한 경향을 나타냈으며 발효 종료 시 12.9%로 나타나 대조구에 비해 알코올 함량이 다소 낮았다. 블루베리를 각각 10%, 15% 첨가구의 경우 알코올 함량이 발효 초기 급격한 증가한 후 발효 5일째 각각 12.
- 9%로 나타나 대조구에 비해 알코올 함량이 다소 낮았다. 블루베리를 각각 10%, 15% 첨가구의 경우 알코올 함량이 발효 초기 급격한 증가한 후 발효 5일째 각각 12.6%, 12.4%로 최대값을 나타냈으며, 발효 5일 이후 알코올 함량이 소폭 감소하는 경향이 나타났다. 블루베리 함량이 비교적 높은 20% 첨가 시험구 또한 발효 초기 알코올 함량 변화는 기타구와 유사한 경향을 보였으나, 발효 4일째 최대값 11.
- 막걸리는 기호성 식품이므로 맛, 향, 색 등의 관능적인 평가 결과가 중요한 요소이다. 블루베리를 첨가한 막걸리의 관능평가를 실시한 결과 대조군은 블루베리 첨가구에 비해 비교적 높은 점수를 받아 전통적인 막걸리의 맛과 기호도에 의한 영향이 미치는 것으로 판단되며, 블루베리를 첨가하여 막걸리를 제조한 시험구 중 5%, 10%를 첨가한 시험구가 기타 시험구에 비해 비교적 높은 기호도로 평가받았으며, 다양한 우리 술 개발에 활용적 가치가 있다고 사료된다.
- 관능평가는 매우 좋음 7점, 보통 4점, 매우 나쁨 1점으로 표시하는 7점 척도법으로 평가하였다. 색상의 경우 대조군이 6.1로 가장 높은 값을 보였고, 블루베리를 20% 첨가한 시험구가 가장 낮은 4.6으로 나타났다. 또한 유의수준 p<0.
- 4%로 비교적 높게 나타났다. 수분함량은 블루베리가 쌀보다 약 6배 이상 높게 나타났으며, 탄수화물은 쌀의 함량이 약 5배 이상 높은 결과를 보였다.
- 3 Brix로 최대값을 나타냈고, 발효 3일째 모든 시험구에서 현저히 저하되었다. 이후 발효 종료 시까지 당도는 완만히 감소하는 경향을 보였으며, 발효 종료 시 대조구가 6.8 Brix로 가장 낮았고, 블루베리 20% 첨가구가 7.5 Brix로 높게 유지되었다. 모든 시험구의 Brix 당도 변화는 유사한 경향을 나타냈으며, 블루베리를 첨가한 시험구와 대조구간 뚜렷한 차이는 나타나지 않았다.
- 7로 기타 처리구에 비해 비교적 높은 기호도를 평가받았다. 종합적 기호도는 대조군과 블루베리 첨가비율이 10% 이하의 시험구가 비교적 높은 5.6～5.9로 좋은 평가를 받았다.
- 총 균수는 담금 직후 4.2～5.6×106 cfu/g이었고, 모든 시험구가 발효 2일까지 급격히 증가한 이후 발효 3일째 최대값 5.0～5.6×109 cfu/g로 나타났다.
- 8이었다. 총 산도는 발효 3일까지 급격히 증가하였으며, 이후 완만히 증가 또는 감소하여 발효 종료 후 1.0～1.1%로 나타났다. Brix 당도는 담금 직후 1.
- 5%로 모든 시험구에서 급격히 증가하였으며, 대조구 및 블루베리 20% 첨가구가 기타 시험구에 비해 다소 높았다. 환원당은 발효 3일 이후 알코올 발효과정의 진행으로 현저히 감소되었으며, 대조구가 블루베리를 첨가한 시험구에 비해 다소 낮게 유지되었다. 발효 5일 이후 각 시험구별 환원당 변화는 미미하였으며, 전분 당화효소의 활성에 의하여 당의 생성과 효모에 의한 당의 소비를 반복하며 감소하거나 낮은 값을 유지하였다.
- 3 Brix로 최대값을 나타냈고, 이후 발효 종료 시까지 당도는 완만히 감소하는 경향을 보였다. 환원당은 발효 초기 8.0～8.5%로 모든 시험구에서 급격히 증가하였으나, 발효 2일 경과 시에 8.0～8.5%로 모든 시험구에서 급격히 증가하였으며, 대조구 및 블루베리 20% 첨가구가 기타 시험구에 비해 다소 높았다. 발효 3일 이후 알코올 발효과정의 진행으로 현저히 감소되었으며, 대조구가 블루베리를 첨가한 시험구에 비해 다소 낮게 유지되었다.
- 환원당의 변화는 Fig. 4와 같고, 당화효소의 작용으로 인한 전분의 당화로 인해 발효 2일 경과 시에 8.0～8.5%로 모든 시험구에서 급격히 증가하였으며, 대조구 및 블루베리 20% 첨가구가 기타 시험구에 비해 다소 높았다. 환원당은 발효 3일 이후 알코올 발효과정의 진행으로 현저히 감소되었으며, 대조구가 블루베리를 첨가한 시험구에 비해 다소 낮게 유지되었다.
후속연구
- 발효 종료 시까지 대조구가 다소 높게 유지되었으며, 블루베리 첨가 비율이 높은 10%, 15%, 20%의 시험구가 다소 낮게 유지되었다. 이는 탄수화물 함량이 비교적 높은 블루베리의 성분과 당화과정으로 인한 당도에 기인한 것으로 판단되나 향후 당성분 및 당화력, 유기산 등의 영향에 대한 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.
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