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문제 정의
- 현재 벼누룩은 기술전수자에 의해 소규모로 제조되고 있으며, 벼누룩을 활용한 술의 상품화를 위해서는 기본적으로 벼누룩 제조방법에 대한 과학적이고 체계적인 연구가 선행되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 벼누룩 제조시 원료 배합비율(벼와 밀)과 수분첨가율에 따른 품질특성을 규명하여 품질이 우수한 벼누룩을 안정적으로 생산할 수 있는 실용적인 데이터를 확보하고자 하였다.
제안 방법
- 가용성고형분은 Hand refractometer(PR101, ATAGO®, Japan)을 이용하여 가용성고형분(°Brix)로 나타내었으며, pH는 pH meter(Metrohm 691, Metrohm, Herisau, Switzerland)로 실온에서 측정하였다.
- 벼와 밀을 무게비로 100:0, 70:30, 50:50, 30:70, 0:100로 배합한 후 총량 무게에 대하여 수분을 20% 뿌려 잘 섞은 다음 플라스틱 필름으로 덮고 1시간 방치하여 수분이 골고루 스며들게 하였다. 누룩을 성형하기 전 배합 원료무게에 대하여 수분을 더 추가하여 총 수분첨가율이 25%, 30%, 35%, 40%, 45%가 되게 한 후 원반형 누룩틀에 성형하였다(직경 12~13 cm, 두께 2.4~2.6 cm, 무게 320~350 g). 벼누룩 제조시 벼만을 사용했을 때, 수분첨가율 25%와 30%는 결착력이 약하여 누룩이 성형되지 않았다.
- 벼누룩 제조시 벼만을 사용했을 때, 수분첨가율 25%와 30%는 결착력이 약하여 누룩이 성형되지 않았다. 따라서 벼 단독사용의 경우 수분첨가율을 35%, 40%, 45%로 높여 시험을 처리하였다. 누룩 배양온도는 30℃로 21일간 배양 후 3일간 그늘에서 말린 다음 냉장보관하면서 실험에 사용하였다(Fig.
- 발효 초기에 누룩의 외기 온도는 30℃로 동일하였으며, 온도계는 SDT8A(SUMMIT, Korea)를 이용하여 누룩 표면에서 2~3 cm 깊이의 품온을 12시간 간격으로 측정하였다.
- 본 연구에 사용된 벼는 시판 중인 2010년산 대안벼(양주 남면 매곡리)을 사용하였고, 밀은 2010년 국내산 통밀(전북 익산시 오산면)을 사용하였다. 벼누룩 제조는 양주시 남면 매곡리(맹골마을)에서 내려오는 백씨가문의 벼누룩 제조방법인, 주재료로 벼만을 사용하는 방법을 기본으로 벼와 밀의 배합비율을 달리하여 제조하였다. 벼누룩 제조는 도정하지 않은 벼와 통밀을 2~3 mm 간극의 분쇄기로 2번 분쇄하여 사용하였다.
- 벼누룩 제조방법 확립을 위하여, 벼와 밀의 배합비율과 수분첨가율을 달리하여 제조한 벼누룩의 품질 특성을 조사하였다. 누룩배양 초기 2~3일간 온도가 상승하다가 그 뒤에서 품온이 낮아지는 경향이었다.
- 벼와 밀을 무게비로 100:0, 70:30, 50:50, 30:70, 0:100로 배합한 후 총량 무게에 대하여 수분을 20% 뿌려 잘 섞은 다음 플라스틱 필름으로 덮고 1시간 방치하여 수분이 골고루 스며들게 하였다. 누룩을 성형하기 전 배합 원료무게에 대하여 수분을 더 추가하여 총 수분첨가율이 25%, 30%, 35%, 40%, 45%가 되게 한 후 원반형 누룩틀에 성형하였다(직경 12~13 cm, 두께 2.
대상 데이터
- 벼누룩을 막자사발에 분쇄한 후 샘플링하였고, 주류분석규정(The national tax service technical research institute 2009)에 따라, 벼누룩 20 g에 물 100 mL를 가하고 실온에서 3시간 침출하여 그 여액을 품질분석에 사용하였다. 누룩의 효소 역가는 국세청소정분석법주해(Brewing society of Japan 1993)에 의해 벼누룩 10 g에 염화나트륨 완충용액(염화나트륨 5 g을 증류수에 녹인 후 (pH 5.0) 0.2 M 초산완충액 50 mL를 가하고 물로 1 L로 만든다) 50 mL를 가하고 저온(5℃ 이하)에서 하룻밤 또는 실온 (15～20℃)에서 3시간 침출한 후 여과하여 효소실험에 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 벼는 시판 중인 2010년산 대안벼(양주 남면 매곡리)을 사용하였고, 밀은 2010년 국내산 통밀(전북 익산시 오산면)을 사용하였다. 벼누룩 제조는 양주시 남면 매곡리(맹골마을)에서 내려오는 백씨가문의 벼누룩 제조방법인, 주재료로 벼만을 사용하는 방법을 기본으로 벼와 밀의 배합비율을 달리하여 제조하였다.
데이터처리
- 1) Means with same superscript letters within a column are not significantly different at p<0.05 level as determined by Duncan's multiple range test.
- SPSS program(version 17.0)을 이용하여 실험구당 평균과 표준편차를 구하였으며, 실험구간의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
이론/모형
- 벼누룩을 막자사발에 분쇄한 후 샘플링하였고, 주류분석규정(The national tax service technical research institute 2009)에 따라, 벼누룩 20 g에 물 100 mL를 가하고 실온에서 3시간 침출하여 그 여액을 품질분석에 사용하였다. 누룩의 효소 역가는 국세청소정분석법주해(Brewing society of Japan 1993)에 의해 벼누룩 10 g에 염화나트륨 완충용액(염화나트륨 5 g을 증류수에 녹인 후 (pH 5.
- 분쇄한 누룩 1 g을 생리식염수로 현탁, 희석한 후 세균수는 plate count agar(Difco, Detroit, USA)에 접종하여 35±1℃에서 24~48시간 배양한 후 생성된 집락수를 계산하고 그 평균 집락수를 희석배수에 곱하여 세균수를 산출하였으며(Jung et al 2010), 곰팡이와 효모수는 potato dextrose agar(Difco, Detroit, USA)에 평판계수법(Atlas et al 1995)으로 28℃에서 3일간 정치배양하면서 나타난 곰팡이와 효모 colony를 계수하여 나타내었다.
- 1 mL를 첨가하여 반응을 정지시킨다. 이후 30분간 방치하고 1 N 염산용액 0.1 mL를 가해 중화한 다음 용액 속의 포도당을 환원당 분석법을 이용하여 측정한다. Glucoamylase 활성은 가용성 전분으로부터 40℃에서 60분간 1 mg의 포도당을 생성하는 것을 1 unit로 표시하였다(Brewing society of Japan 1993).
성능/효과
- 가용성고형분 함량은 벼에 대한 밀의 배합비율이 높아질수록 그리고 수분첨가량이 많을수록 높아지는 특성을 보였다. 누룩에서 가용성고형분은 배양 중 누룩곰팡이가 분비한 각종 효소에 의해 생성된 당류나 아미노산이 많을 경우 가용성고형분 함량이 높아지는 것으로 생각된다.
- 3 정도 범위를 보여, 원료의 배합비율과 수분첨가율이 누룩 품질특성에 큰 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다. 가용성고형분 함량은 벼에 대한 밀의 배합비율이 높아질수록, 그리고 수분첨가량이 많을수록 높아지는 특성을 보였으며, 누룩에 있어서 가용성고형분 함량이 반드시 효소 활성에만 영향을 받는 것은 아니며, 다른 요인에 의해서도 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 누룩제조시 수분첨가율에 있어서, 벼 100% 사용 누룩에서 수분첨가율이 30% 이하에서는 누룩성형이 되지 않았으며, 수분첨가율이 40% 이상에서는 배양중 누룩속에서 이상발효현상이 관찰되었다. 또한 밀 100% 사용 누룩에서 수분첨가율 30% 이상 처리에서 이상발효현상이 관찰되어 벼 100% 사용시에는 수분첨가율 35% 정도가, 밀 100% 사용시에는 수분첨가율을 25%로 조절하는 것이 적당하다고 판단된다.
- 벼와 밀의 배합비율이 50:50%와 30:70% 처리구에서 세균수, 곰팡이수 및 효모수가 가장 많은 특징을 보였다. 따라서 벼를 100% 사용하는 것보다는 밀을 50~70%을 배합하고 수분첨가율은 25~30%로 하는 것이 적당하다고 생각된다.
- 누룩제조시 수분첨가율에 있어서, 벼 100% 사용 누룩에서 수분첨가율이 30% 이하에서는 누룩성형이 되지 않았으며, 수분첨가율이 40% 이상에서는 배양중 누룩속에서 이상발효현상이 관찰되었다. 또한 밀 100% 사용 누룩에서 수분첨가율 30% 이상 처리에서 이상발효현상이 관찰되어 벼 100% 사용시에는 수분첨가율 35% 정도가, 밀 100% 사용시에는 수분첨가율을 25%로 조절하는 것이 적당하다고 판단된다.
- 3 정도였으며, 벼와 밀의 배합비율 30:70인 누룩 J, K, L에서 비교적 적정산도와 효소활성이 동시에 높은 특징을 보였다. 또한 원료 배합비율이 동일할 때 수분첨가율이 많을수록 대체적으로 적정산도가 낮아졌으며, 효소활성도 동시에 낮아지는 특징을 보여 적정산도와 효소활성 간에 관련이 높은 것으로 추측할 수 있다. 효소활성이 강하다는 것은 그만큼 누룩 미생물의 생육이 높다는 것을 말하며, 따라서 이들 미생물의 생육에 의해 다양한 유기산이 생성되는 것으로 보여진다(Yu et al 1996).
- 밀의 배합비율이 높을수록 36시간에서 60시간 동안 품온이 높게 유지된다는 것을 알 수 있으며, 수분함량이 많을수록 배양기간 동안 온도가 높게 나타나는 현상을 보였다. 밀의 배합비율이 50%, 70%, 100%인 경우, 수분첨가율 35%에서 비교적 품온이 높게 유지되어 누룩미생물 활동이 왕성한 것으로 볼 수 있었으나, 효소활성에 있어서는 수분첨가율 35% 보다는 25% 처리구에서 높은 활성을 나타내었다(Fig. 2 (c), (d), (e), Fig.
- 배양 누룩의 아미노산도 특성은 Table 2와 같다. 밀의 배합비율이 높아질수록 아미노산도 값은 증가하였으며, 수분 첨가비율에 있어서는 수분첨가 비율이 높을수록 아미노산도가 높아지는 경향이었다. 아미노산도는 단백질 분해에 의해 생성된 아미노산의 많고 적음으로 나타내는 척도로서 아미노산도가 높다는 것은 그만큼 아미노산이 많이 함유되어 있다는 점을 감안할 때, 아미노산도는 누룩에 함유되어 있는 단백질분해효소(acidic-protease)의 활성에 크게 영향을 받을 것으로 예측된다.
- 밀의 배합비율이 높아질수록 아미노산도 값은 증가하였으며, 수분첨가 비율이 높을수록 아미노산도가 높아지는 경향이었다. 누룩의 아미노산도는 누룩 자체의 단백질분해효소 활성에 크게 영향을 받지만, 누룩제조시 사용한 원료의 protein 함량에도 영향을 받는 것으로 생각된다.
- 밀의 배합비율이 높아질수록 전반적으로 α-amylase, glucoamylase, acidic-protease 활성이 높아지는 경향이었다.
- 밀의 배합비율이 높을수록 36시간에서 60시간 동안 품온이 높게 유지된다는 것을 알 수 있으며, 수분함량이 많을수록 배양기간 동안 온도가 높게 나타나는 현상을 보였다. 밀의 배합비율이 50%, 70%, 100%인 경우, 수분첨가율 35%에서 비교적 품온이 높게 유지되어 누룩미생물 활동이 왕성한 것으로 볼 수 있었으나, 효소활성에 있어서는 수분첨가율 35% 보다는 25% 처리구에서 높은 활성을 나타내었다(Fig.
- 벼와 밀의 배합비율에 따라 온도 변화에 차이가 있었는데, 밀의 배합비율이 많아질수록 높은 온도의 품온이 지속적으로 유지되었다. 벼누룩의 pH와 적정산도는 처리조건에 따라 각각 4.85~7.42, 1.0~2.3 정도 범위를 보여, 원료의 배합비율과 수분첨가율이 누룩 품질특성에 큰 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다. 가용성고형분 함량은 벼에 대한 밀의 배합비율이 높아질수록, 그리고 수분첨가량이 많을수록 높아지는 특성을 보였으며, 누룩에 있어서 가용성고형분 함량이 반드시 효소 활성에만 영향을 받는 것은 아니며, 다른 요인에 의해서도 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 전반적으로 2~3일간 온도가 상승하다가 그 뒤에서 품온이 낮아지는 경향이었다. 벼와 밀의 배합비율에 따라 온도변화에 차이가 있었는데, 밀의 배합비율이 많아질수록 높은 온도의 품온이 지속적으로 유지되었다(Fig. 2.
- 전반적으로 2~3일간 온도가 상승하다가 그 뒤에서 품온이 낮아지는 경향이었다. 벼와 밀의 배합비율에 따라 온도변화에 차이가 있었는데, 밀의 배합비율이 많아질수록 높은 온도의 품온이 지속적으로 유지되었다(Fig. 2. d, e). 수분함량에 있어서는 수분 첨가량이 많을수록 누룩의 품온이 높은 경향이었다.
- 누룩에서 세균수는 수분과 밀의 함량 그리고, 배양조건에 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있으며(Kim JY 2011), 본 시험에서 누룩 G(벼 50%, 수분 25% 첨가)가 세균수, 효모수, 곰팡이수가 다른 누룩에 비해 가장 높은 값을 나타내었다. 벼와 밀의 배합비율이 50:50%와 30:70% 처리구에서 세균수, 곰팡이수 및 효모수가 가장 많은 특징을 보여, 벼를 100% 사용하는 것보다는 밀과 배합하여 누룩을 만드는 것이 누룩균의 생장이 촉진되는 것으로 나타났다. 일반적으로 누룩은 전분질 원료를 분해하는 효소뿐만 아니라 술발효를 위한 알코올 발효성 효모도 다량 함유되어 있다(Kim et al 2006, Kim & Koh 2004).
- 이러한 데이터를 바탕으로 누룩 배양시 수분함량을 조절함으로써 서로 다른 효소활성을 가진 누룩을 제조할 수 있으며, 더 나아가 약주나 막걸리의 품질을 조절할 수 있다. 벼와 밀의 배합비율이 50:50%와 30:70% 처리구에서 세균수, 곰팡이수 및 효모수가 가장 많은 특징을 보였다. 따라서 벼를 100% 사용하는 것보다는 밀을 50~70%을 배합하고 수분첨가율은 25~30%로 하는 것이 적당하다고 생각된다.
- 벼와 밀의 배합비율이 50:50일 때, α-amylase 및 glucoamylase 활성은 수분첨가율 35% 처리구에서 높은 효소활성을 보인 반면, acidic-protease에서는 수분첨가율 25% 처리구에서 높은 활성을 보였다.
- 벼와 밀의 배합비율이 50:50일 때, α-amylase 및 glucoamylase 활성은 수분첨가율 35% 처리구에서 높은 효소활성을 보인 반면, acidicprotease에서는 25% 처리구에서 높은 활성을 보였다.
- 4와 같다. 벼의 배합비율이 높은 100:0%와 70:30% 처리에서는 수분함량이 높아질수록 미생물 균수가 많아지는 반면, 밀의 배합비율이 높은 30:70%와 0:100% 처리에서는 수분첨가율에 큰 영향을 받지 않는 경향이었다. 이러한 결과로 미루어볼 때, 벼의 배합비율이 많을 경우, 수분이 충분히 유지되어야 누룩 관련 미생물이 잘 배양될 수 있다는 것을 나타내는 것이며, 밀의 배합비율이 높을 경우에는 비교적 수분함량에 영향을 적게 받는 것으로 생각할 수 있다.
- Lee et al(2009)의 보고에 의하면, 누룩 생산과정 중 발효에 관여하는 미생물, 특히 곰팡이에 의해 생성되는 전분 분해효소의 활성이 증가되어 누룩의 전분이 당으로 활발히 전환됨으로써 가용성고형분 함량이 높아지는 것으로 설명하고 있다. 본 시험에서 효소활성 정도와 가용성고형분 함량을 비교해 볼 때, 효소활성이 높다고 반드시 가용성고형분 함량이 높아지는 것은 아니었다. 즉, 누룩에 있어서 가용성고형분 함량이 반드시 효소활성에만 영향을 받는 것은 아니며, 다른 요인에 의해서도 크게 영향을 받는 것으로 추측할 수 있다.
- 본 연구에서 벼누룩의 원료 배합비율과 수분첨가율에 따라 누룩의 이화학적 품질 특성과 미생물 분포 그리고 효소활성에 큰 차이가 있는 것으로 나타났으며, 이러한 누룩의 품질특성이 술의 알코올류나 에스테르 같은 향기성분이나 유기산이나 아미노산 같은 맛 성분 등에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.
- 본 연구에서 효모수가 가장 많은 것은 벼 50%에 수분 25%을 첨가한 누룩 G로 5.0×108 CFU/g이고, 가장 낮은 것은 벼 100%에 수분 40% 첨가한 누룩 B로 2.1×106 CFU/g로 나타났다.
- d, e). 수분함량에 있어서는 수분 첨가량이 많을수록 누룩의 품온이 높은 경향이었다. 배양시간별 누룩의 품온 특성에서, 발효 초기에 누룩의 외기 온도는 30℃로 동일하였으며, 배양 12시간이 경과하자 벼누룩의 품온이 급격하게 상승되었다.
- 3). 이러한 결과는 밀의 배합비율이 낮은 처리구, 즉 벼의 배합비율이 높은 처리구에서는 배양시 수분이 비교적 많이 필요하며, 밀의 배합비율이 높은 처리구에서는 배양시 수분첨가율이 너무 높지 않은 것이 누룩미생물 생육에 적합한 것으로 생각된다.
- So et al (1999)등의 보고에서 acid-protease 활성도가 높아질수록 누룩의 아미노산의 함량이 높았던 것과는 다소 차이가 있는 결과를 보여주고 있다. 이러한 결과로 미루어볼 때, 누룩의 아미노산도는 누룩 자체의 단백질분해효소 활성에 크게 영향을 받지만, 누룩제조시 사용한 원료의 protein 함량에도 영향을 받는 것으로 생각된다.
- 벼의 배합비율이 높은 100:0%와 70:30% 처리에서는 수분함량이 높아질수록 미생물 균수가 많아지는 반면, 밀의 배합비율이 높은 30:70%와 0:100% 처리에서는 수분첨가율에 큰 영향을 받지 않는 경향이었다. 이러한 결과로 미루어볼 때, 벼의 배합비율이 많을 경우, 수분이 충분히 유지되어야 누룩 관련 미생물이 잘 배양될 수 있다는 것을 나타내는 것이며, 밀의 배합비율이 높을 경우에는 비교적 수분함량에 영향을 적게 받는 것으로 생각할 수 있다.
- 즉, 누룩에 있어서 가용성고형분 함량이 반드시 효소활성에만 영향을 받는 것은 아니며, 다른 요인에 의해서도 크게 영향을 받는 것으로 추측할 수 있다. 전반적으로 밀의 배합비율과 수분첨가율이 높아질수록 가용성고형분 함량도 높아지는 경향이었다.
- 아미노산도는 단백질 분해에 의해 생성된 아미노산의 많고 적음으로 나타내는 척도로서 아미노산도가 높다는 것은 그만큼 아미노산이 많이 함유되어 있다는 점을 감안할 때, 아미노산도는 누룩에 함유되어 있는 단백질분해효소(acidic-protease)의 활성에 크게 영향을 받을 것으로 예측된다. 전반적으로 밀의 배합비율이 높아짐에 따라 아미노산도와 단백질분해효소(acid-protease)의 활성이 다소 증가하는 특징을 보였다. 하지만, 동일한 원료배합비율에서는 수분첨가량이 많아짐으로써 아미노산도는 증가하였으나, 단백질분해효소의 활성은 오히려 떨어지는 경향을 보였다.
- 원료 배합비율 및 수분첨가율에 따른 벼누룩의 적정산도 특성은 Table 2와 같다. 전체적으로 적정산도는 1.0~2.3 정도였으며, 벼와 밀의 배합비율 30:70인 누룩 J, K, L에서 비교적 적정산도와 효소활성이 동시에 높은 특징을 보였다. 또한 원료 배합비율이 동일할 때 수분첨가율이 많을수록 대체적으로 적정산도가 낮아졌으며, 효소활성도 동시에 낮아지는 특징을 보여 적정산도와 효소활성 간에 관련이 높은 것으로 추측할 수 있다.
- 첨가하는 수분비율에 따라서는 밀의 배합비율이 낮은 경우와 높은 경우에 서로 다른 경향을 나타내었는데, 밀의 배합비율이 낮을 경우에는 첨가하는 수분비율이 다소 높은 35% 처리에서 α-amylase와 glucoamylase 활성도 다소 높아지는 경향이었으나, 밀의 배합비율이 70% 이상으로 비교적 높은 처리구에서는 수분 첨가비율이 25% 정도로 낮은 처리구에서 효소활성이 높은 경향을 나타내었다(Fig. 3).
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