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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 조효소제(개량누룩)를 일부 활용하여 발효제 비율에 따른 탁주 및 현미식초의 품질특성을 조사하여 담금을 표준화함으로서 고품질 현미식초 제조를 위한 기초자료로 활용하고자 하였다.
- 현재까지 보고된 정치배양법 식초의 품질특성에 관한 연구로는 국내 식초시장의 현황(10), 교반 및 정치배양에 따른 사과식초(11), 속성 및 정치발효에 따른 토마토식초(12), 효모 종류 및 발효 방식에 따른 현미식초(13), 누룩첨가량 및 배양방법을 달리한 현미식초(14) 등의 품질특성에 관한 연구가 활발히 추진되고 있다. 본 연구자들은 전보(14)에서 재래누룩을 이용하여 술덧을 제조한 후, 속성 및 정치배양법으로 현미식초를 제조하여 품질특성을 조사한 바 있으며, 이에 재래누룩 단독사용에 따른 미생물 증식 가능성을 감소시키고 당화력을 높이기 위한 연구가 요구되었다.
제안 방법
- 상기의 누룩 및 조효소제 첨가 비율별 현미 알코올발효 여과액을 알코올 함량 6% (v/v)로 조절한 후, 종초를 10% (v/v) 접종하여 항온배양기(HB-103-2H, Hanbaek Scientific Co, Korea)에서 30℃로 24일간 정치배양시켰다. 각각 발효된 현미식초 AV (Nuruk 100 : crude enzyme 0), BV (Nuruk 75 : crude enzyme 25), CV (Nuruk 50 : crude enzyme 50), DV (Nuruk 25 : crude enzyme 75) 및 EV (Nuruk 0 : crude enzyme 100)는 13,000 rpm에서 5분간 원심 분리시킨 상등액을 분석시료로 사용하였다(Fig. 1)
- 상기의 누룩 및 조효소제 첨가 비율별 현미 알코올발효 여과액을 알코올 함량 6% (v/v)로 조절한 후, 종초를 10% (v/v) 접종하여 항온배양기(HB-103-2H, Hanbaek Scientific Co, Korea)에서 30℃로 24일간 정치배양시켰다. 각각 발효된 현미식초 AV (Nuruk 100 : crude enzyme 0), BV (Nuruk 75 : crude enzyme 25), CV (Nuruk 50 : crude enzyme 50), DV (Nuruk 25 : crude enzyme 75) 및 EV (Nuruk 0 : crude enzyme 100)는 13,000 rpm에서 5분간 원심 분리시킨 상등액을 분석시료로 사용하였다(Fig.
- 알코올 함량은 시료 100 mL를 증류한 후, 주정계를 이용하여 측정한 값을 Gay Luccac Table로 환산하여 산출하였으며(18), 당도는 digital refractometer (PR-101, Atago Co, Ltd, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다.
- 양조용 발효제 비율을 달리한 현미 술덧을 정치배양하여 현미식초를 제조하여 품질특성을 조사하였다. 그 결과, 발효과정에서 알코올 함량은 (B) 9.
- 유기산은 초산 발효액을 5~10배 희석하여 Sep-pak C18 cartridge에 통과시킨 후, 0.45 μm membrane filter로 여과시켜 High Performance Liquid Chromatography (HPLC, Waters 1515, Waters Co, USA)로 분석하였다(16).
- 유리당은 알코올 발효액을 Sep-pak C18 cartridge에 통과시킨 후, 0.45 μm membrane filter로 여과하여 high performance liquid chromatography (HPLC, Waters 2487, Waters Co, Milford, USA)로 분석하였다(19).
- 주모는 입국 500 g에 정제수 1,500 mL를 가수하여 55℃에서 6시간 당화시켜 부직포로 여과한 후, 10 °Brix가 되도록 조절하였다. 이 당화액을 121℃에서 15분간 살균시킨 후, Saccharomyces cerevisiae GRJ를 접종하여 항온배양기(HB-103-2H, Hanbaek Scientific Co, Bucheon, Korea)에서 30℃, 24시간 정치배양시켜 원료량에 5% (v/w)를 사용하였고, 초산발효에 사용된 종초는 현미 알코올 발효액을 알코올 함량 6%로 희석한 후, Acetobacter pomorum KJY 8을 접종하여 30℃에서 250 rpm으로 10일간 배양시켜 사용하였다.
- 03% (v/w)를 첨가하여 진탕 배양기(HB 205SWM, Hanbeak Scientific Co, Korea)에서 90℃로 150 rpm, 60분간 가수분해하였다. 전보(14)의 최적 조건으로 액화된 현미 현탁액 대비 30% (w/w)의 누룩 첨가량에서 누룩 및 조효소제 비율을 각각 A (Nuruk 100 : crude enzyme 0), B (Nuruk 75 : crude enzyme 25), C (Nuruk 50: crude enzyme 50), D (Nuruk 25 : crude enzyme 75) 및 E (Nuruk 0 : crude enzyme 100)로 첨가하고, 주모를 5% (v/v) 접종하여 항온배양기(HB-103-2H, Hanbaek Scientific Co, Korea)에서 30℃, 3일간 정치배양 시켰으며, 발효 종료 후, 부직포로 1차 여과하고 13,000 rpm에서 5분간 원심 분리 시킨 상등액을 분석시료로 사용하였다(Fig. 1).
- 주모는 입국 500 g에 정제수 1,500 mL를 가수하여 55℃에서 6시간 당화시켜 부직포로 여과한 후, 10 °Brix가 되도록 조절하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 현미는 2010년 경북 상주지방에서 재배한 일반계 현미를 구입하였으며, 현미 알코올 발효에 사용된 액화효소제 α-amylase (14,500 unit/g, Daiwa kasei, Japan)는 (주)이앤바이오텍(E&Bio tech Co, Ltd, Daegu, Korea)에서 구입하여 실온에 보관하면서 사용하였다. 누룩은 상주곡자(주)에서 구입하였고, 조효소제 CU210 (4,000 sp, Aspergillus usami)은 한국효소주식회사(Korea enzyme Co, Ltd, Seoul, Korea)에서 구입하여 사용하였다. 알코올 발효에 사용한 효모는 계명대학교 식품가공학과 발효공학 실에서 분양받은 Saccharomyces cerevisiae GRJ를 YPD agar배지(yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%, agar 2%, pH 6.
- 색도는 UV-visible spectrophotometer (UV Spectrophotometer 1601, Shimadzu Co, Kyoto, Japan)를 이용해 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)값을 측정하여 Hunter’s color value로 나타내었다. 대조구는 증류수(L=100.00, a=0.06, b=-0.16)를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 현미는 2010년 경북 상주지방에서 재배한 일반계 현미를 구입하였으며, 현미 알코올 발효에 사용된 액화효소제 α-amylase (14,500 unit/g, Daiwa kasei, Japan)는 (주)이앤바이오텍(E&Bio tech Co, Ltd, Daegu, Korea)에서 구입하여 실온에 보관하면서 사용하였다.
데이터처리
- 알코올 및 초산 발효액의 성분분석은 3회 반복하여 측정한 평균과 표준편차로 나타내었으며, 유리당 및 유기산은 1회 분석값을 나타내었다.
성능/효과
- 곡류식초에서 lactic acid의 함량이 높으면 군덕 내의 원인이 되는 것으로 알려져 있다(9). Acetic acid는 발효초기 약 700~800 mg%였고, (AV)에서는 발효 12일째 품질에 중요한 영향을 미치는 기타 유기산들은 누룩(AV) 또는 조효소제 단일 첨가구(EV)보다 누룩과 조효소제가 혼합된 첨가구(BV, CV, DV)에서 더 높게 나타났다. 이와 같은 유기산 함량과 각 구간별 적정산도는 비슷한 경향을 나타내었으며, 식초 숙성과정에서 과산화되는 경우, 적정산도가 감소하기도 하며 malic 및 lactic acid는 상호보완적으로 감소 또는 증가되는 현상이 발생되어 식초의 숙성․저장 중에 유기산의 변화에 관한 연구는 지속적 관찰이 요구되었다.
- 이러한 malic acid는 풍미를 향상시키는 역할을 하는 것으로 현미식초의 유기산 함량을 분석한 Jeong 등(20)의 보고에서 malic acid가 약 104 mg%로 나타나 본 연구 결과와 발효방법에 따른 함량 차이를 보였다. Lactic acid는 발효초기 (AV)에서 가장 높은 함량을 나타내었고 조효소제 비율이 높을수록 함량이 낮았으며, 발효가 진행됨에 따라 전반적으로 감소하는 경향이 뚜렷하였다. 곡류식초에서 lactic acid의 함량이 높으면 군덕 내의 원인이 되는 것으로 알려져 있다(9).
- 양조용 발효제 비율을 달리한 현미 술덧을 정치배양하여 현미식초를 제조하여 품질특성을 조사하였다. 그 결과, 발효과정에서 알코올 함량은 (B) 9.1%, (C) 8.8%, (D) 8.6%, (E) 8.5%로 조효소제 비율이 높을수록 감소하였고 (A)는 7.7%로 가장 낮게 나타났다. 또한 적정산도는 모든 구간에서 0.
- 유기산 함량 변화를 조사한 결과, acetic acid는 모든 첨가구에서 비슷한 함량을 나타내었고, 기타 유기산들은 단일 첨가구(AV, EV)보다 혼합 첨가구(BV, CV, DV)에서 더 높게 나타났다. 따라서 누룩 단일 첨가구에 비하여 누룩 및 조효소제 혼합 첨가구의 알코올 발효능 및 식초의 품질이 더 우수한 것으로 나타났다. 향후, 숙성과정에서 변화를 거치면서 향기성분, 관능적 특성에 차이가 있을 것으로 예상되어 다양한 식초의 품질인자에 관한 연구가 요구된다.
- Han 등(17)의 누룩 종류를 달리한 탁주제조에서 전통누룩으로 제조된 탁주의 알코올 함량이 약 11%로서 Aspergillus sp.로 제조된 탁주의 알코올 함량 약 9%보다 높게 나타났고 본 실험의 누룩 단일 첨가구(A)보다도 약 3% 높게 나타났다. 이는 누룩의 차이뿐만 아니라 액화공정의 가수량에도 영향이 있는 것으로 판단된다.
- 발효제 비율에 따른 현미 알코올 발효액의 유리당 함량 변화를 Table 1에 나타내었다. 발효초기에는 glucose와 maltose만 검출되었고 발효 1일째부터 (A)를 제외하고 모든 첨가구에서 fructose와 sucrose도 검출되었으며 발효기간이 경과할수록 감소하는 경향이었다. 재래누룩을 이용하여 24시간 발효시킨 쌀죽 발효액의 유리당 함량을 조사한 Kim 등(18)의 보고에서 glucose 및 maltose가 각각 800 및 2,000 mg% 전후로 검출되었다.
- 전반적으로 조효소제 비율이 높을수록 pH가 조금 높게 나타났으나 그 차이는 크지 않았다. 색도를 조사한 결과, L값은 (AV)에서 85이상으로 가장 높았고 조효소제 비율이 높을수록 감소하는 경향으로 나타나 발효 종료 후, (EV)에서는 약 26의 수치를 보였다. a값은 L값과 유사한 경향으로 조효소제 비율이 높을수록 수치가 높았으나 전반적으로 음의 값을 나타내었다.
- 이는 본 연구에서 누룩 단일 첨가구(A)의 유리당 조성과 일치하였으나 함량에 있어서는 조금 차이가 있었다. 알코올 발효 종료 후, 유리당 함량은 누룩(AV) 또는 조효소제 단일 첨가구(EV)보다 누룩과 조효소제가 혼합된 첨가구(BV, CV, DV)에서 더 높게 나타났다. 이와 같은 잔류당의 함량은 발효제 종류에 따른 차이와 병행복발효 과정에서 발효시간에 따른 차이도 있으며 발효 시간이 경과되면 glucose, maltose와 같은 단당류, 이당류가 소모되어 알코올로 전환되며 발효정도에 따른 잔류당분의 차이가 있을 수 있다.
- 2에 나타내었다. 알코올 함량은 발효 2일째 (B)에서 9.1%로 가장 높게 나타났고 (C)는 8.8%, (D)는 8.6%, (E)는 8.5%로 조효소제 비율이 높을수록 알코올 함량이 감소하였으며 (A)는 7.7%로 가장 낮게 나타났다. Han 등(17)의 누룩 종류를 달리한 탁주제조에서 전통누룩으로 제조된 탁주의 알코올 함량이 약 11%로서 Aspergillus sp.
- 0으로 나타났고 발효가 진행됨에 따라 꾸준히 감소하였으며, 발효 15일 이후에는 거의 변화가 없었다. 유기산 함량 변화를 조사한 결과, acetic acid는 모든 첨가구에서 비슷한 함량을 나타내었고, 기타 유기산들은 단일 첨가구(AV, EV)보다 혼합 첨가구(BV, CV, DV)에서 더 높게 나타났다. 따라서 누룩 단일 첨가구에 비하여 누룩 및 조효소제 혼합 첨가구의 알코올 발효능 및 식초의 품질이 더 우수한 것으로 나타났다.
- 3에 나타내었다. 적정산도는 모든 첨가구에서 발효기간이 경과할수록 증가하였고 발효 종료 후 0.7% 전후로 나타났다. 누룩 첨가량 및 배양 방법을 달리한 현미 알코올 발효특성을 조사한 Lee 등(14)은 발효 종료 후, 모든 구간에서 적정산도가 0.
- 2%로 가장 높게 나타났다. 전반적으로 모든 첨가구에서 초산발효 15~18일까지 적정산도가 증가하였고 18일 이후부터 감소하는 경향을 보였으며, 각 첨가구에 따른 차이는 크지 않았다. Shin 등(19)은 식초를 제조 할 때 산도의 증가는 초기 알코올 농도 및 초기산도에 따라 달라질 수 있다고 하였으며, 본 연구의 최종 적정산도도 각 첨가구의 가수량에 따른 알코올 농도로 조정이 가능하였다.
- 7% 정도로 나타났다. 정치배양 현미식초의 최종 적정산도는 (BV)가 약 5.2%로 가장 높게 나타났다. 초기 pH는 3.
- 5 및 6에 그 결과를 나타내었다. 초기 적정산도에서는 다른 첨가구에 비하여(AV)가 급격히 증가하였으나 최종 적정산도에서는 (BV)가 약 5.2%로 가장 높게 나타났다. 전반적으로 모든 첨가구에서 초산발효 15~18일까지 적정산도가 증가하였고 18일 이후부터 감소하는 경향을 보였으며, 각 첨가구에 따른 차이는 크지 않았다.
후속연구
- 최근에는 전통적인 배양 및 숙성방법을 이용한 정치배양 발효식초가 시판되어 관심이 높아지고 있다. 전통적인 정치배양법은 자연발효로 인해, 원료의 특성이 많이 잔존하여 영양성이 우수할 뿐만 아니라 관능적으로 뛰어난 휘발성 향기성분이 많이 검출되어 향후 식초시장에 있어서 품질 고급화 및 다양화로 시장 규모가 크게 성장할 것으로 기대된다. 현재까지 보고된 정치배양법 식초의 품질특성에 관한 연구로는 국내 식초시장의 현황(10), 교반 및 정치배양에 따른 사과식초(11), 속성 및 정치발효에 따른 토마토식초(12), 효모 종류 및 발효 방식에 따른 현미식초(13), 누룩첨가량 및 배양방법을 달리한 현미식초(14) 등의 품질특성에 관한 연구가 활발히 추진되고 있다.
- 따라서 누룩 단일 첨가구에 비하여 누룩 및 조효소제 혼합 첨가구의 알코올 발효능 및 식초의 품질이 더 우수한 것으로 나타났다. 향후, 숙성과정에서 변화를 거치면서 향기성분, 관능적 특성에 차이가 있을 것으로 예상되어 다양한 식초의 품질인자에 관한 연구가 요구된다.
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