선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그 동안 대추발효주의 관능적 특성과 기능성에 영향을 주는 아미노산과 향기성분에 관한 연구는 별로 찾아 볼 수가 없어 대추주의 품질 향상 개발은 물론 최근 기능성 식품을 이용한 고품질 전통주 개발에 기여 하고자 본 연구에서는 즉, 대추와 씨를 뺀 대추에 설탕과 배양액을 넣고 증류수로 일정 농도를 맞추고 또한 대추를 100℃에서 2시간 가열처리한 액에 배양액과 설탕을 넣어 과즙을 만든 다음 숙성시켜 발효주를 만들어서 HPLC 및 고체상 극미량 추출(SPME)과 GC-MS(33-35)를 활용하여 구수한 맛과 향기를 부여하는 유리 아미노산과 휘발성 향기성분을 분석하였기에 보고하는 바이다.
제안 방법
- 표준 아미노산 용액은 Waters Co.(Milford, MA, USA)에서 구입한 것을 사용하여 18종의 표준 아미노산을 농도가 각각 0.125 mol/L 되게 혼합하여 addition method를 적용하여 산출하였다. 시료 및 표준 아미노산 시약을 농도별로 50 µL 취하여 pico-tag method로 진공 건조한 후 methanol : H2O : trimethylamine : phenylisothiocyanate=7 : 1 : 1 : 1(v/v)의 비로 혼합한 용액 20 L를 가해 잘 혼합하여 실온에서 20분간 방치시켰다.
- 20% ethyl alcohol에 acetic acid, propyl alcohol, ethyl acetate, iso-butyl alcohol, iso-amyl alcohol, n-amyl alcohol, furfural, benzaldehyde, phenethyl alcohol을 각각 1 ppm, 내부표준물질로 사용할 n-butyl alcohol을 0.2 ppm이 되도록 조제하여 사용하였다.
- Solid phase micro extraction(SPME, Supelco, Bellefonte, PA, USA)은 2 cm-50/30 µm divinyl benzene(DVB)/polydimethylsiloxane(PDMS)을 사용하였으며, 시료에 적용하기 전에 230℃에서 60분 동안 가열한 다음 불순물을 제거하고 오염된 피크가 나타나는지 확인하였다.
- 질량분석기의 조건으로는 시료의 이온화 에너지를 70 eV로 하였으며, 이온화부의 온도는 200℃로 하여 성분의 질량스펙트럼을 구하였다. 각 시료의 향기성분 확인은 향기표준물질의 질량스펙트럼 및 NIST(National Institute of Standards and Technology, Gaitherburg, MD, USA)와 Wiley(Wiley, NewYork, NY, USA)의 표준 질량스펙트럼과 비교하여 동정하였으며, n-butyl alcohol을 내부표준물질로 하여 시료의 향기성분을 정량하였다.
- 흡착이 완료되면 SPME fiber를 꺼내어 즉시 GC-MS 주입구에 삽입하여 240℃에서 1분간 열 탈착시켜 시료 중에 향기성분을 분석하였다. 또한 비교시료로 대추농축액에 대해서도 동일한 방법으로 향기성분을 분석하였다.
- 시료 및 표준 아미노산 시약을 농도별로 50 µL 취하여 pico-tag method로 진공 건조한 후 methanol : H2O : trimethylamine : phenylisothiocyanate=7 : 1 : 1 : 1(v/v)의 비로 혼합한 용액 20 L를 가해 잘 혼합하여 실온에서 20분간 방치시켰다.
- 시료의 주입은 1 : 30의 분할비로 주입하여 분리능을 향상시켰다. 질량분석기의 조건으로는 시료의 이온화 에너지를 70 eV로 하였으며, 이온화부의 온도는 200℃로 하여 성분의 질량스펙트럼을 구하였다. 각 시료의 향기성분 확인은 향기표준물질의 질량스펙트럼 및 NIST(National Institute of Standards and Technology, Gaitherburg, MD, USA)와 Wiley(Wiley, NewYork, NY, USA)의 표준 질량스펙트럼과 비교하여 동정하였으며, n-butyl alcohol을 내부표준물질로 하여 시료의 향기성분을 정량하였다.
- 추출액을 전부 합하여 수욕 상에서 에틸알코올을 증발시켜 분리 제거하고, 수욕 상에서 약 1 mL가 되도록 추출액을 농축하여 구연산 완충액(pH 2.2)을 가해 25 mL로 한 다음 시약조제 방법으로 처리한 후 여액을 membrane filter(Whatman, GE Healthcare Co., Buckinghamshire, UK)로 여과하고 10 µL를 칼럼에 주입하여 분석 하였다.
- 통대추(JW1), 대추과육(JW2), 대추과즙(JW3)에 효모를 사용하여 만든 대추발효주의 제조과정 중 유리 아미노산과 향기성분을 HPLC와 GC-MS로 분석한 결과는 다음과 같다. Cysteine등 18종의 유리 아미노산이 검출 되었고 시험구별 총량은 각각 통대추구(JW1)가 141-210 ppm, 과육구(JW2)가 147-342 ppm,과즙구(JW3)가 336-362 ppm이었다.
- 포화가 완료된 용기의 상층에 SPME fiber를 삽입하여 30분간 시료의 향기성분을 흡착시켰다. 흡착이 완료되면 SPME fiber를 꺼내어 즉시 GC-MS 주입구에 삽입하여 240℃에서 1분간 열 탈착시켜 시료 중에 향기성분을 분석하였다. 또한 비교시료로 대추농축액에 대해서도 동일한 방법으로 향기성분을 분석하였다.
대상 데이터
- GC-MS는 Trace GC 2000에 GC-Q Plus ion trap MSn(Thermoquest-Finnigan, Austin, TX, USA)SPB-624이 조합된 제품을 사용하였으며, 칼럼은 6% cyanopropylphenyl-94% dimethylsiloxane (Agilent Technologies, Santa Clara, CA, USA)로 30 m, 0.25 mm, 1.4 µm 필름 두께, 분리조건은 30℃(2 min)-(10-110℃(2 min)-5℃/ min-210℃(1 min)-10℃/min-230℃(1 min)의 오븐 온도와 시간을 조정하였으며 시료 주입구는 240℃, 질량분석기의 연결부는 230℃로 하였고, 운반기체는 99.9995%의 고순도 He을 1.0 mL/min의 유속으로 하였으며, scan rate는 5555 amu/sec, scan range는 30-650(60 s)로 하였다.
- 원료 대추는 2011년도의 충청북도 보은 산을 구입하여 수세 후 수분을 제거하였고, CJ제일제당의 백설탕(원당 100%)은 시판품을 구입하여 담금 원료로 사용하였다.
- 유리 아미노산 분석에 사용한 HPLC는 Water HPLC System(Waters 510 HPLC Pump), Waters 717 automatic sampler, Waters 996 photodiode array detector, Waters gradient controller, Millenium 2010 chromatography manager(Waters Co.)이며 칼럼은 free amino acid analysis column (3.9 mm×300 mm, 4 m Waters pico-Tag, Pico Rivera, California, USA)을 사용하였다.
- 2 L를 혼합하였다. 이것을 시판품인 20 L의 유리병(높이 40 cm, 직경 26 cm)을 구입 하여 각각 담금 한 후 25℃에서 100일간 숙성시켰다.
- 효모는 서울여자대학교 식품공학과 연구실에 보관중인 Saccharomyces cerevisiae(KCCM 12638)를 사용하였다. 담금용 효모의 배양은 1백금이를 Yeast potato dextrose(YPD, Difco, Detroit, MI, USA) 액체배지 20 mL에 접종하여 27℃에서 2일간 전 배양시킨 다음 250 mL로 scale up하여 2일간 배양하였다.
이론/모형
- 다시 pico-tag method로 진공 건조하여 그대로 시료 희석액 250 µL를 가한 다음 이 중에서 90 L씩을 칼럼에 주입하였다.
성능/효과
- GC 및 GC-MS로 표준 휘발성 향기성분을 분석한 결과는 alcohol류 6종, ester류 4종, aldehyde류 3종 등 총 13종이 검출 되었으며 동정된 성분은 ethyl alcohol, propyl alcohol, ethyl acetate, iso-butyl alcohol, diethyl acetal, iso-amyl alcohol, n-amyl alcohol, furfural, benzaldehyde, hexyl acetate, ethyl caprylate, phenethyl alcohol, phenethyl acetate였다. 발효에 의해 생성된 휘발성 성분으로 ethyl alcohol이 많이 존재하므로 시료는 headspace에 포화된 함량 비에 의한 peak area 비율로 ethyl alcohol 함량이 30.
- 2와 Table 1과 같다. Table 1에서 보는 바와 같이 cysteine 등 18종의 유리 아미노산이 검출되었고 시험구별총량은 통대추구(JW1)가 141-210 ppm, 과육구(JW2)가 147-342 ppm,과즙구(JW3)가 336-362 ppm이었다. 담금 일에는 과육구에서 342 ppm으로 타 시험구보다 많았으나 제조 100일에는 과즙구에서 362 ppm으로 가장 많았다.
- 통대추구(JW1)가 과육구(JW2)보다 이들 향기성분의 함량이 높은 것은 시료중 대추의 함량 비율이 높기 때문인 것으로 판단된다. 검출된 ester류는 강한 과실향의 ethyl acetate, hexyl acetate가 검출되었고 과일주에서 일반적으로 검출되는 벌꿀향의 phenethyl acetate, 사과향의 ethyl caprylate도 검출 되었다. 퓨젤유는 일반 발효주에서 보여주는 바와 같이 iso-amyl alcohol 함량이 높았다.
- 원료 건조대추의 단백질 함량이 5% 정도이지만 이로 부터 분해 생성되는 유리 아미노산 함량은 141-362 ppm으로 비교적 낮은 편이었다. 본 실험의 결과로 보면 증류수로 침출시킨 과즙구가 다른 시험구보다 유리 아미노산 함량이 많았으며, 특히 구수한 맛을 나타내는 glutamate와 aspartate 함량은과즙구(JW3)가 각각 24-35 ppm과 39-52 ppm으로 과육구(JW2)의 9-15 ppm, 7-20 ppm과 통대추구(JW1)의 7-13 ppm, 8-10 ppm 보다 높게 나타내어 이들의 아미노산에 의한 구수한 맛의 강도가 타 시험구보다 다소 강한 대추주로 추정되었다.
- 향기성분의 전 처리법으로 보고한 수증기 증류법, 연속수증기 추출법보다 headspace법에 의한 것이 효과적이지만 향기성분의 추출은 시료자체의 변질을 초래하지 않는 방법으로 추출하는 것이 중요하다. 본 실험의 대추주는 기존의 향기성분에 관한 연구보고와 원료 처리방법, 사용원료 등이 달라 많은 차이를 보였다.
- Shin 등(19)은 대추의 유리 아미노산 중 threonine, glutamate, glycine, alanine함량이 높은 것으로 보고하였는데 본 실험결과에서도 glutamate, alanine 함량이 비교적 높게 나타난 결과는 이들 보고와 대체로 부합되었다. 원료 건조대추의 단백질 함량이 5% 정도이지만 이로 부터 분해 생성되는 유리 아미노산 함량은 141-362 ppm으로 비교적 낮은 편이었다. 본 실험의 결과로 보면 증류수로 침출시킨 과즙구가 다른 시험구보다 유리 아미노산 함량이 많았으며, 특히 구수한 맛을 나타내는 glutamate와 aspartate 함량은과즙구(JW3)가 각각 24-35 ppm과 39-52 ppm으로 과육구(JW2)의 9-15 ppm, 7-20 ppm과 통대추구(JW1)의 7-13 ppm, 8-10 ppm 보다 높게 나타내어 이들의 아미노산에 의한 구수한 맛의 강도가 타 시험구보다 다소 강한 대추주로 추정되었다.
- 그러나 이들 외에 영향을 미치는 aspartate의 함량이 높은 것으로 나왔는데 aspartate는 oxalacetate를 거쳐 malate를 생성하며, 한편 EMP 경로에서 pyruvic acid가 acetaldehyde와 탄산가스를 발생되며 이 acetaldehyde가 carboxylase의 산화작용으로 diacetyl이 생기고 이어 2,3-butanediol 등을 생성할 수 있는 것으로 알려져 대추발효주에서 향기성분에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 이외에 검출구간에 큰 차이는 없었으며, 과즙구는 담금 일보다 제조 100일에 총 유리 아미노산 함량이 약간 증가 하였으나 통대추구와 과육구는 100일에 현저히 감소하였다.
후속연구
- 또한 phenylalanine, alanine, aspartate와 threonine 등의 아미노산을 첨가하여 포도주를 발효한과정에서 발효속도가 상당히 영향을 받았으며 이과정에서 phenyl alcohol과 benzyl alcohol은 보다 많이 생성되는데 반하여 iso-amyl alcohol은 감소되는 경향을 보여주어 향기패턴의 영향을 미친다는 점을 관찰한 바 있는데(31) 본 연구에서는 아미노산을 선택적으로 추가하여 첨가한 실험을 수행하지 않고 아미노산의 전체의 패턴과 향기성분의 영향을 관찰하였으므로 이처럼 각각의 아미노산별로 영향을 미치는지를 명확하게 설명하는 데에는 한계가 있었다고 본다. 대추주의 향기 패턴의 변화에서 아미노산의 첨가가 각기 다른 향 성분의 생성에 어떤 영향을 미치는지는 향후 더 연구되어야 할 부분이라고 여긴다.
- 또한 phenylalanine, alanine, aspartate와 threonine 등의 아미노산을 첨가하여 포도주를 발효한과정에서 발효속도가 상당히 영향을 받았으며 이과정에서 phenyl alcohol과 benzyl alcohol은 보다 많이 생성되는데 반하여 iso-amyl alcohol은 감소되는 경향을 보여주어 향기패턴의 영향을 미친다는 점을 관찰한 바 있는데(31) 본 연구에서는 아미노산을 선택적으로 추가하여 첨가한 실험을 수행하지 않고 아미노산의 전체의 패턴과 향기성분의 영향을 관찰하였으므로 이처럼 각각의 아미노산별로 영향을 미치는지를 명확하게 설명하는 데에는 한계가 있었다고 본다. 대추주의 향기 패턴의 변화에서 아미노산의 첨가가 각기 다른 향 성분의 생성에 어떤 영향을 미치는지는 향후 더 연구되어야 할 부분이라고 여긴다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.