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문제 정의
- 본 연구는 한국에서 주로 수입 유통되고 있는 40종의 위스키를 대상으로 위스키의 종류 및 숙성기간별 향미성분을 분석하였다. 위스키를 4대 산지별로 분류하고 이를 다시 숙성 기간별로 나누어 퓨젤알코올, 지방산 및 지방산 ester의 성분 및 함량 패턴을 분석하였다.
- 본 연구에서는 우리나라에서 주로 유통되고 있는 40종의 위스키를 대상으로 위스키의 종류와 숙성기간에 따른 퓨젤알코올의 함량 변화와 지방산 및 지방산 ester의 함량 변화를 분석하여 위스키 종류별 및 숙성기간별 향미성분 함량을 비교할 수 있는 기초자료로서 사용하고자 한다.
제안 방법
- 각 시료별 퓨젤알코올 및 기타 성분 확인을 위해 표준물질 1-propanol, iso-butanol, 1-butanol, 3-methyl-butanol(isoamyl alcohol), 2-methyl-butanol(active amyl alcohol), n-phenyl alcohol, hexanol, heptanol, phenyl ethanol과 acetaldehyde, methanol, ethyl acetate, acetic acid를 40% 에탄올에 각각 10, 20, 40, 100, 200, 400 ㎎/ℓ를 만들어 표준용액으로 하고, 내부표준물질은 각각의 표준용액과 분석시료에 3-pentanol을 40 ㎎/ℓ가 되도록 조제하였다. 각각의 분석시료는 지용성 PTFE syringe filter(17 ㎜, 0.
- 각 시료별 퓨젤알코올 및 기타 성분 확인을 위해 표준물질 1-propanol, iso-butanol, 1-butanol, 3-methyl-butanol(isoamyl alcohol), 2-methyl-butanol(active amyl alcohol), n-phenyl alcohol, hexanol, heptanol, phenyl ethanol과 acetaldehyde, methanol, ethyl acetate, acetic acid를 40% 에탄올에 각각 10, 20, 40, 100, 200, 400 ㎎/ℓ를 만들어 표준용액으로 하고, 내부표준물질은 각각의 표준용액과 분석시료에 3-pentanol을 40 ㎎/ℓ가 되도록 조제하였다. 각각의 분석시료는 지용성 PTFE syringe filter(17 ㎜, 0.45 ㎛, Nalgene USA)로 여과한 후 gas chromatography(GC, Agilent HP 7890, Santa Clara CA, California, USA)를 사용하여 분석하였다(AOAC 2005; Piggott 등 1989, Russell 등 2003). 분석 칼럼은 DB-624(30 m×0.
- 국내에서 시판되는 주류 총 40종에 대하여 고급 알코올 함량을 GC로 분석하여 각 타입의 위스키별 최대값의 함량과 최소값의 함량 및 평균 함량을 표시하였다. 모든 위스키에서 고급 알코올류인 isoamyl alcohol(3-methyl-1-butanol), active amyl alcohol(2-methyl-1-butanol), iso-butanol, n-propanol과 acetaldehyde, ethyl acetate, acetic acid 등이 확인되었다(Table 1).
- 분리된 성분 중 GC/MS 크로마토그램에서 미량으로 검출된 myristic acid, palmitic acid, palmutic acid ethyl ester는 제외한 나머지 주요 성분들을 GC로 정량하였다. 위스키 샘플과 함께 위스키의 지방산과 지방산 ethyl ester에 해당하는 표준시료를 ㎎/ℓ 단위로 함께 분석하여 각각을 정량하였다. GC(Agilent HP 7890, Santa Clara CA, California, USA)는 HP-7890 MSD를 사용하였으며, 분석 칼럼은 HP-5(30 m×0.
- 본 연구는 한국에서 주로 수입 유통되고 있는 40종의 위스키를 대상으로 위스키의 종류 및 숙성기간별 향미성분을 분석하였다. 위스키를 4대 산지별로 분류하고 이를 다시 숙성 기간별로 나누어 퓨젤알코올, 지방산 및 지방산 ester의 성분 및 함량 패턴을 분석하였다. 퓨젤알코올을 분석한 결과, 스카치 위스키, 아메리카 위스키, 캐나디언 위스키 등의 위스키에서 모두 3-methylbutanol, 2-methylbutanol, iso-butanol, 1-propanol 등의 고급 알코올류가 모두 검출되었다.
- 주요한 향기성분인 지방산 및 지방산 ethyl ester류 분석을 위한 전처리는 위스키 종류별 분석시료 10 ㎖를 20 ㎖ test tube에 넣고, 내부표준물질(12 ㎎의 methyl laurate를 500 ㎖ 매스 플라스크에 넣고 iso-octane로 용해) 1 ㎖와 소금 약 1 g을 첨가한 후 vortex mixer를 이용하여 1분간 강하게 혼합한 후 방치하여 층 분리되면 상등액을 취하여 지용성 PTFE syringe filter(17 ㎜, 0.45 ㎛, Nalgene USA)로 여과하고 GC/MS로 분석하였다.
대상 데이터
- GC(Agilent HP 7890, Santa Clara CA, California, USA)는 HP-7890 MSD를 사용하였으며, 분석 칼럼은 HP-5(30 m×0.25 ㎜×1.4 ㎛), 검출기는 FID를 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 위스키는 malt Scotch whisky인 Glenffidich(12년, 15년, 18년, 30년) 4종, Macallan(12년, 15년, 18년, 25년) 4종, Glenlivet(12년, 15년, 18년) 3종, Glenmorangie(10년, 18년) 2종, blended Scotch whisky인 Ballentines(12년, 17년, 21년, 30년, very old) 5종, Chivas regal(12년, 18년) 2종, Imperial(12년, 17년, 21년) 3종, Windsor(12년, 17년, 21년) 3종, Johnnie Waker(Black, Gold, Blue) 3종, J & B(Rare, Jet, Reserve) 3종, Royal Salute(21년) 1종, American whisky인 Jim beam 2종, Jack daniel 1종, Canadian whisky인 Canadian club classic 1종, Crown royal 1종, 그 외의 일본산 malt Scotch whisky 위스키인 Yamazaki 1종과 일본산 blended Scotch whisky인 Hibiki 1종 등 총 40종을 분석시료로 사용하였다
- 분석 칼럼은 DB-624(30 m×0.25 ㎜×1.4 ㎛)를 사용하였다.
성능/효과
- 위스키에서 퓨젤알코올의 대부분을 차지하는 2-methylbutanol, 3-methylbutanol과 isobutanol의 함량비는 위스키 종류를 구분 짓는 요소이다. 2-methylbutanol과 3-methylbutanol/ iso-butanol(R1)의 비율의 범위는 malt Scotch whisky 2.32～3.08(평균 2.73), blended Scotch whisky 1.00～2.13(평균 1.38), American whisky 2.48～3.92(평균 3.43), Canadian whisky 3.60～3.91(평균 3.76)로 위스키 종류별 상이한 비율로 확인되었다. 스카치 위스키에서 malt Scotch whisky와 blended Scotch whisky의 차이는 블랜드 되는 grain Scotch whisky에 따른 것으로 보인다.
- 특히 3-methyl butanol 과 2-methylbutanol의 함량과 3-methylbutanol과 2-methylbutanol /iso-butanol의 값은 각각의 위스키를 구별하는데 있어 특징적 요인으로 볼 수 있었다. Acetaldehyde, ethyl acetate, acetic acid 는 저장 및 숙성기간이 길수록 증가함을 확인하였다. 지방산과 지방산 ethyl ester의 분석결과에서 주요 지방산은 dodecanoic acid, decanoic acid이었으며, octanoic acid, hexanoic acid가 확인되었다.
- 따라서 이런 차이는 위스키의 원료 즉 혼합되는 곡물 위스키에 따른 것으로 판단된다. American whisky와 Canadian whisky의 2-methylbutanol과 3-methylbutanol/iso-butanol은 평균 3.43과 3.76으로 이 두 위스키 간에는 비슷한 비율을 보이나, American whisky의 2-methylbutanol 과 3-methylbutanol 함량은 Canadian whisky에 비해 상당히 높은 함량을 보인다(Fig. 1). 이러한 3-methylbutanol과 2-methylbutanol 의 비(R2)와 2-methylbutanol과 3-methyl butanol/iso-butanol(R1)로 각 위스키별 특징을 알 수 있었다.
- 6에서 보는 바와 같이 American, Canadian whisky는 Scotch whisky와 달리 지방산이 거의 확인되지 않아 다른 패턴의 구분이 필요했다. Scotch whisky 중 malt Scotch whisky는 대체적으로 333 ㎎/ℓ에서 889 ㎎/ℓ이며, blended Scotch whisky는 140 ㎎/ℓ에서 287 ㎎/ℓ 값이 확인되었으며, 지방산의 함량이 대체적으로 malt Scotch whisky가 높았다. Scotch whisky류에서는 지방산 함량이 큰 차이가 있음을 알 수 있었다.
- Scotch whisky 중 저장 기간에 따른 acetaldehyde, ethylacetate, acetic acid의 변화를 보면 저장기간이 길수록 증가됨을 확인할 수 있다(Fig. 2～4). 이는 위스키 원액을 오크통에서 숙성시 알코올이 산화되어 acetaldehyde가 생성되고, acetaldehyde는 다시 acetic acid가 생성되며, 또한 생성된 acetic acid는 에탄올 반응에 의하여 ethyl acetate를 생성하기 때문이다.
- 6 ㎎/ℓ이었다. Scotch whisky와 American whisky는 거의 비슷한 함량을 보이는 반면, Canadian whisky는 상당히 적은 함량으로 차이가 있고, 1-propanol의 함량은 Scotch whisky, American whisky, Canadian whisky의 순으로 차이가 있었으며, iso-butanol의 함량은 Scotch whisky와 American whisky는 거의 비슷하고, Canadian whisky와는 큰 차이를 보였다. 1-propanol과 iso-butanol의 함량으로 또한 위스키별 특징을 알 수 있었다.
- 또한 지방산과 지방산 ethyl ester의 함량을 통해서 위스키의 숙성기간별 이들의 경시변화를 확인할 수 있었다. 대체적으로 지방산 및 지방산 ethyl ester의 비는 저장의 기간이 길수록 비율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 위스키의 종류 및 숙성기간에 따른 퓨젤알코올류 및 지방산과 지방산 ethyl ester의 향미성분에 대한 함량 변화 패턴을 분석함으로써 위스키를 숙성기간에 따라 정성적으로 구분을 지을 수 있는 기초자료가 될 것으로 기대한다.
- 국내에서 시판되는 주류 총 40종에 대하여 고급 알코올 함량을 GC로 분석하여 각 타입의 위스키별 최대값의 함량과 최소값의 함량 및 평균 함량을 표시하였다. 모든 위스키에서 고급 알코올류인 isoamyl alcohol(3-methyl-1-butanol), active amyl alcohol(2-methyl-1-butanol), iso-butanol, n-propanol과 acetaldehyde, ethyl acetate, acetic acid 등이 확인되었다(Table 1). 위스키의 향미성분 중 중요한 성분 중의 하나인 isoamyl alcohol, active amyl alcohol은 American whisky류가 isoamyl alcohol 1,342.
- 위스키 종류에 따라 지방산과 지방산 ethyl ester를 분석한 결과 주요 성분을 GC/MS 크로마토그램으로 확인할 수 있었다. 그 중 주요 지방산은 octanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid이며 그 외의 소량의 hexanoic acid, myristic acid, palmitic acid가 확인되었으며, 지방산 ester는 ethyl octanoate, ethyl decanoate, ethyl dodecanoate가 주요 성분이며, ethyl hexanoate, ethyl myristate, ethyl palmitate가 확인되었다(Fig.
- 모든 위스키에서 고급 알코올류인 isoamyl alcohol(3-methyl-1-butanol), active amyl alcohol(2-methyl-1-butanol), iso-butanol, n-propanol과 acetaldehyde, ethyl acetate, acetic acid 등이 확인되었다(Table 1). 위스키의 향미성분 중 중요한 성분 중의 하나인 isoamyl alcohol, active amyl alcohol은 American whisky류가 isoamyl alcohol 1,342.2～ 1,663.7 ㎎/ℓ, active amyl alcohol 419.4～532.8 ㎎/ℓ로 가장 높았고, malt Scotch whisky는 isoamyl alcohol 718.1～1,239.6㎎/ℓ, active amyl alcohol 202.7～403.3 ㎎/ℓ이고, blended Scotch whisky는 isoamyl alcohol 241.4～715.7 ㎎/ℓ, active amyl alcohol 86.3～224.3 ㎎/ℓ, Canadian whisky는 isoamyl alcohol 50.8～332.4 ㎎/ℓ, active amyl alcohol 4.7～70.8 ㎎/ℓ로 큰 차이를 보여 위스키의 종류에 따라 고급 알코올 함량의 특징적 차이의 알 수 있었다. 위스키에서 퓨젤알코올의 대부분을 차지하는 2-methylbutanol, 3-methylbutanol과 isobutanol의 함량비는 위스키 종류를 구분 짓는 요소이다.
- Scotch whisky류에서는 지방산 함량이 큰 차이가 있음을 알 수 있었다. 지방산 ethyl ester의 함량은 malt Scotch whisky는 111 ㎎/ℓ에서 852.3 ㎎/ℓ, blended Scotch whisky는 41.1 ㎎/ℓ에서 213.1 ㎎/ℓ, American whisky는 30.2 ㎎/ℓ에서 197.0 ㎎/ℓ, Canadian whisky는 11.3 ㎎/ℓ에서 34.3 ㎎/ℓ로 확인되었다. 이들의 값은 지방산의 함량의 유의적인 경향을 보였으나, 그들의 경계가 분명하다고 말하기는 어려움이 있었다.
- Acetaldehyde, ethyl acetate, acetic acid 는 저장 및 숙성기간이 길수록 증가함을 확인하였다. 지방산과 지방산 ethyl ester의 분석결과에서 주요 지방산은 dodecanoic acid, decanoic acid이었으며, octanoic acid, hexanoic acid가 확인되었다. 그러나 아메리칸, 캐나디언 위스키에서는 dodecanoic acid, decanoic acid, octanoic acid는 검출한계 이하였으며, hexanoic acid가 극미량 검출되는 특이한 양상을 보였다.
- 위스키를 4대 산지별로 분류하고 이를 다시 숙성 기간별로 나누어 퓨젤알코올, 지방산 및 지방산 ester의 성분 및 함량 패턴을 분석하였다. 퓨젤알코올을 분석한 결과, 스카치 위스키, 아메리카 위스키, 캐나디언 위스키 등의 위스키에서 모두 3-methylbutanol, 2-methylbutanol, iso-butanol, 1-propanol 등의 고급 알코올류가 모두 검출되었다. 특히 3-methyl butanol 과 2-methylbutanol의 함량과 3-methylbutanol과 2-methylbutanol /iso-butanol의 값은 각각의 위스키를 구별하는데 있어 특징적 요인으로 볼 수 있었다.
후속연구
- 대체적으로 지방산 및 지방산 ethyl ester의 비는 저장의 기간이 길수록 비율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 위스키의 종류 및 숙성기간에 따른 퓨젤알코올류 및 지방산과 지방산 ethyl ester의 향미성분에 대한 함량 변화 패턴을 분석함으로써 위스키를 숙성기간에 따라 정성적으로 구분을 지을 수 있는 기초자료가 될 것으로 기대한다.
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