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문제 정의
- 본 연구는 흑미를 첨가하여 막걸리를 제조하여 항산화 및발효특성을 살펴보았다. 항산화 활성은 대조구에 비해 흑미 첨가구가 높았으며 특히 DPPH 라디칼 소거능은 안토시아닌 함량과 비례하였다.
- 이에 본 연구에서는 다양한 기능성 물질을 함유하고 있는 흑미를 활용할 수 있는 연구로 막걸리를 제조하여 항산화성 및 발효 특성 등을 살펴보았다.
제안 방법
- DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl, D9132, Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA) 라디칼 소거능은 원심 분리한 시료의 상등액 0.2 mL와 0.15 mM DPPH 용액 0.8 mL를 혼합하여 실온 암상태에서 30분 동안 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정한 다음 시료 첨가구와 대조군의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였다. 환원력은 Oyaizu의 방법(17)에 준하여 측정하였다.
- 관능평가는 흑미를 0%(대조군), 20%, 40%, 60%를 각각 첨가한 막걸리의 관능성에 미치는 영향을 평가하기 위하여외관(apprearance), 향미(flavor), 맛(taste), 종합적 기호도 (overall acceptability)에 대하여 최저 1점, 최고 9점으로 9단계 기호도 척도법으로 실시하였다. 관능검사원은 다양한 기호도를 평가하기 위하여 한국식품연구원 직원 15명을 대상 으로 실시하였다.
- 백미와 흑미는 실온에서 2시간 침지시킨 후 찜통에서 40 분간 찐 다음 상온에서 30분간 뜸을 들여 35℃로 냉각하여 시료로 사용하였다. 대조구는 백미만을 사용하였으며 BR-20, 40, 60 처리구는 전체 쌀 함량의 20, 40, 60%의 흑미를 혼합하여 막걸리를 제조하였다. 누룩, 이스트, 물을 잘 혼합 하여 발효하였으며 배합비는 Table 1에 나타내었다.
- 누룩은 서울에 소재한 한국전통주연구소에서 생산된 재래누룩을 이용하였으며, 효모는 시중에 판매하는 Saccharomyces cerevisiae를 사용하였다. 막걸리 제조에 사용된 발효용기는 10 L 크기의 전통항아리를 사용하였으며, 제조된 막걸리는 18℃에서 저장하면서 발효특성을 살펴보았다.
- 무균적으로 시료를 10 g을 취한 후 멸균된 0.85% saline 용액으로 10배 희석하여 stomacher(Bagmixer R400, Interscience, Saint Nom, France)로 균질화 한 후 단계 희석하여실험을 실시하였다. 시험용액 및 각 단계 희석액 1 mL씩을멸균 페트리접시에 무균적으로 취하여 agar를 약 15 mL를분주하여 pouring culture method로 접종한 다음 일반세균과 젖산균은 37℃에서 48시간 배양하며 대장균은 37℃에서 24시간 배양한 후 colony 수를 측정하여 colony forming unit(CFU/g)으로 표시하였다.
- 색도는 표준백판(L=97.75, a=-0.49, b=1.96)으로 보정된 색도계(CR-200, Minolta Co., Osaka, Japan)를 사용하여 측정하였다. Hunter 색채계인 L, a 및 b 값을 측정하였으며 ΔE 값은 아래의 식을 이용하여 산출하였다(14).
- 85% saline 용액으로 10배 희석하여 stomacher(Bagmixer R400, Interscience, Saint Nom, France)로 균질화 한 후 단계 희석하여실험을 실시하였다. 시험용액 및 각 단계 희석액 1 mL씩을멸균 페트리접시에 무균적으로 취하여 agar를 약 15 mL를분주하여 pouring culture method로 접종한 다음 일반세균과 젖산균은 37℃에서 48시간 배양하며 대장균은 37℃에서 24시간 배양한 후 colony 수를 측정하여 colony forming unit(CFU/g)으로 표시하였다. 사용한 배지는 효모 및 곰팡이는 potato dextrose agar(Difco, Detroit, MI, USA), 젖산균은 MRS agar(Difco)였다.
- 안토시아닌 함량은 Jang 등(16)의 방법을 변형하여 막걸 리를 용매(에탄올 : 증류수 : HCl＝13:85:2)로 상온에서 1시간 동안 추출하였다. 추출액을 여과하여 암소에서 1시간 동안 방치한 후 파장 530 nm에서 흡광도를 측정하였으며 다음 식으로 총 안토시아닌 함량을 계산하였다.
- 유기산은 김치 여과액 2 mL에 증류수 20 mL와 vortex mixer(VXR B, Janke & Kunkel, Rio de Janeiro, Brasil)로혼합한 후 원심분리기(Centrikon T-324, Kontron Instruments, Milano, Italy)를 이용하여 8,000 rpm에서 10분간 원심분리 하여 얻은 상등액을 0.45 μm filter로 여과한 후 적당히 희석하여 HPLC에 주입하여 분석하였다.
- 유리당 함량은 시료를 0.45 μm syringe filter(Xpertek, Rivonia, ZAF)로 여과하여 HPLC에 주입하여 분석하였다.
- 안토시아닌 함량은 Jang 등(16)의 방법을 변형하여 막걸 리를 용매(에탄올 : 증류수 : HCl＝13:85:2)로 상온에서 1시간 동안 추출하였다. 추출액을 여과하여 암소에서 1시간 동안 방치한 후 파장 530 nm에서 흡광도를 측정하였으며 다음 식으로 총 안토시아닌 함량을 계산하였다.
대상 데이터
- )를 사용하였다. Column은 Ameinex HPX-87H(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)를 사용하였고, solvent는 0.025 mM H2SO4를 사용하였으며 flow rate는 0.6 mL/min이었다. UV 조건은 210 nm, injection volume은 20 μL였다(18).
- 관능평가는 흑미를 0%(대조군), 20%, 40%, 60%를 각각 첨가한 막걸리의 관능성에 미치는 영향을 평가하기 위하여외관(apprearance), 향미(flavor), 맛(taste), 종합적 기호도 (overall acceptability)에 대하여 최저 1점, 최고 9점으로 9단계 기호도 척도법으로 실시하였다. 관능검사원은 다양한 기호도를 평가하기 위하여 한국식품연구원 직원 15명을 대상 으로 실시하였다. 결과의 유의성 검증은 SAS version 8.
- 백미의 품종은 화선찰벼로 강화도에서 재배된 찹쌀을 사용하였으며 흑미는 흑진주벼로 충북 괴산에서 재배된 찰흑미를 사용 하였다. 누룩은 서울에 소재한 한국전통주연구소에서 생산된 재래누룩을 이용하였으며, 효모는 시중에 판매하는 Saccharomyces cerevisiae를 사용하였다. 막걸리 제조에 사용된 발효용기는 10 L 크기의 전통항아리를 사용하였으며, 제조된 막걸리는 18℃에서 저장하면서 발효특성을 살펴보았다.
- 누룩, 이스트, 물을 잘 혼합 하여 발효하였으며 배합비는 Table 1에 나타내었다. 백미의 품종은 화선찰벼로 강화도에서 재배된 찹쌀을 사용하였으며 흑미는 흑진주벼로 충북 괴산에서 재배된 찰흑미를 사용 하였다. 누룩은 서울에 소재한 한국전통주연구소에서 생산된 재래누룩을 이용하였으며, 효모는 시중에 판매하는 Saccharomyces cerevisiae를 사용하였다.
- 시험용액 및 각 단계 희석액 1 mL씩을멸균 페트리접시에 무균적으로 취하여 agar를 약 15 mL를분주하여 pouring culture method로 접종한 다음 일반세균과 젖산균은 37℃에서 48시간 배양하며 대장균은 37℃에서 24시간 배양한 후 colony 수를 측정하여 colony forming unit(CFU/g)으로 표시하였다. 사용한 배지는 효모 및 곰팡이는 potato dextrose agar(Difco, Detroit, MI, USA), 젖산균은 MRS agar(Difco)였다.
데이터처리
- 3)Means with different letters in a row (A-E) and a column (a-d) are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
- 결과의 유의성 검증은 SAS version 8.01 (Statistical Analysis System, Cary, NC, USA)을 이용하여 분산분석(ANOVA)을 하였으며 각 처리구간 유의성은 Duncan's multiple range test 방법을 사용하여 0.05% 수준에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 8 mL를 혼합하여 실온 암상태에서 30분 동안 반응시킨 후 517 nm에서 흡광도를 측정한 다음 시료 첨가구와 대조군의 흡광도 차이를 백분율(%)로 구하였다. 환원력은 Oyaizu의 방법(17)에 준하여 측정하였다. 시료액 2.
성능/효과
- Lee 등(32)과 Choi 등 (33)의 연구에서도 lactic acid의 함량이 가장 높았다고 보고 하였다. Citric acid의 함량은 발효 1일째 증가하였으나 3일째부터 초기와 비슷한 수준으로 유지되었으며 흑미의 함량이 높을수록 citric acid의 함량이 높게 나타났다. Malic acid 함량은 발효 초기 0.
- DPPH 라디칼은 항산화 물질의 전자공여능에 의하여 수소 혹은 전자를 받아 짙은 자색이 탈색된다. DPPH 라디칼 소거능 결과 5.64～57.50%로 나타났으며 흑미 첨가량이 증가할수록 DPPH 라디칼 소거능이 증가하였다(Fig. 2). 이는 흑미에 있는 안토시아닌이 강력한 항산화 성분이기 때문이며 발효기간 동안에도 소거능이 증가하는 경향을 보여 안토시아닌과 함량이 증가하는 경향과 일치하였다.
- 40 mg/mL보다 높았다. Succinic acid 함량 또한 저장기간 동안 증가하였으며 lactic acid와 함께 막걸리의 주 유기산인 것으로 분석되었다. 발효 7일째 succinic acid 함량은 2.
- 색도는 흑미의 붉은색의 영향으로 대조구에 비해 흑미 첨가구의 a값이 높았다. 관능검사 결과 외관은 흑미 첨가구가 높은 점수를 받았으나 전체 적으로 단맛과 신맛의 영향을 받아 대조구와 20% 첨가구를선호하는 것으로 나타났다. 흑미를 첨가할수록 항산화 성분은 증가하나 관능평가 결과로 보았을 때 흑미는 20% 수준 첨가하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
- 3에 나타내었다. 담금 직후 pH는 6.42～6.86으로 흑미를 첨가하지 않은 대조구의 pH가 가장 높았고 흑미 첨가량이 많을수록 낮아지는 경향을 보였다. 저장 3일까지는 급격히 낮아지는 경향을 보였으며 최종 pH는 4.
- 발효초기 젖산균수가 증가하여 3일째 최대에 달하였으며 이는 lactic acid가 급증한 시기와 일치하였다. 또한 흑미 첨가량이 많을수록 젖산균수가 높았다. 색도는 흑미의 붉은색의 영향으로 대조구에 비해 흑미 첨가구의 a값이 높았다.
- 환원당과 유리당은 1일째 급격히 증가하였다가 그 이후 감소하는 경향을 나타 내었는데 이는 발효 초기에 당화 효소 활성으로 쌀의 전분이 glucose와 maltose 등으로 분해되기 때문이다. 모든 유기산은 발효 동안 증가하였으며 lactic acid가 가장 높은 증가율을 나타내었다. 발효 동안 흑미 첨가 막걸리의 lactic acid와 succinic acid는 대조구와 큰 차이를 보이지 않았다.
- 항산화 활성은 대조구에 비해 흑미 첨가구가 높았으며 특히 DPPH 라디칼 소거능은 안토시아닌 함량과 비례하였다. 발효 3일째, pH는 급격히 감소하였으며 대조구에 비해 흑미 첨가구가 낮았다. 환원당과 유리당은 1일째 급격히 증가하였다가 그 이후 감소하는 경향을 나타 내었는데 이는 발효 초기에 당화 효소 활성으로 쌀의 전분이 glucose와 maltose 등으로 분해되기 때문이다.
- Succinic acid 함량 또한 저장기간 동안 증가하였으며 lactic acid와 함께 막걸리의 주 유기산인 것으로 분석되었다. 발효 7일째 succinic acid 함량은 2.32～2.73 mg/mL로 초기에 비해 6～10배 정도 증가하는 경향을 나타 내었다. 유기산은 술에서 신맛을 내는 성분으로 소량 존재할 경우 막걸리의 맛과 향을 높이는 역할을 하지만 acetic acid 함량이 다량 존재할 경우 알코올 성분의 산화로 인해 초산발 효단계로 진행되기 때문에 주질을 저하시키는 요인이 된다 (33,34).
- 5 수준으로 낮아지는 이유는 발효 동안 미생물이 증식하면서 만들어 내는 유기산 때문이다(28). 발효 동안 막걸리의 산도를 측정한 결과, 초기에 0.03～0.06% 수준으로 낮은 값을 나타내었으며 pH와 반대 경향으로 흑미 첨가량이 많을수록 산도가 높았다. 발효 3일째까지 급격히 증가하는 경향을 보였으며 그 이후 완만히 증가하였다.
- 유기산은 술에서 신맛을 내는 성분으로 소량 존재할 경우 막걸리의 맛과 향을 높이는 역할을 하지만 acetic acid 함량이 다량 존재할 경우 알코올 성분의 산화로 인해 초산발 효단계로 진행되기 때문에 주질을 저하시키는 요인이 된다 (33,34). 본 연구에서 acetic acid 함량은 발효 동안 저장 7일째 0.65～0.95 mg/mL 수준에 도달하였다. 시중에 판매하는 탁주의 유기산을 분석한 결과, acetic acid의 함량이 19.
- 또한 흑미 첨가량이 많을수록 젖산균수가 높았다. 색도는 흑미의 붉은색의 영향으로 대조구에 비해 흑미 첨가구의 a값이 높았다. 관능검사 결과 외관은 흑미 첨가구가 높은 점수를 받았으나 전체 적으로 단맛과 신맛의 영향을 받아 대조구와 20% 첨가구를선호하는 것으로 나타났다.
- 95 mg/mL 수준에 도달하였다. 시중에 판매하는 탁주의 유기산을 분석한 결과, acetic acid의 함량이 19.8～ 190.9 mg% 수준으로(35) 본 연구에서 제조한 막걸리와 비슷한 결과를 나타내어 품질에 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다.
- 이는 흑미 첨가구에 비해 대조구의 유리당 함량이 높은 결과와 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 전반적인기호도는 20% 흑미 첨가구가 가장 높은 결과를 나타내었다.
- pH 는 발효진행 상황과 알코올 생성 정도를 짐작할 수 있는 중요한 지표가 된다(26). 주세법상의 막걸리의 pH 범위는 3.8 ～4.7로 본 연구에서 발효 10일째까지 적합한 pH 규격 범위에 속함을 알 수 있었다(27). 누룩을 사용하여 제조되어지는 막걸리의 경우, pH가 발효 동안 3.
- 97% 수준으로 최대값을 나타냈고 그 이후 급격히 감소하여 저장 10일째는 초기와 비슷한수준으로 감소되었다. 처리구별 환원당 변화는 저장 1일째대조구가 가장 높았으며 흑미 함량이 높을수록 낮아지는 경향을 보였다. 유리당의 변화 결과는 Table 3에 나타내었다.
- 흑미의 안토시아닌은 쌀겨층에 존재하며 95% 이상이 cyanidin-3-glucoside 와 같은 배당체를 주성분으로 구성되어 있다(12,21,22). 항산화 성분 분석 결과, 발효기간 동안 흑미 첨가구의 안토시아닌 함량은 증가하는 경향을 나타내었다. 흑미 첨가구의 안토 시아닌 함량을 분석한 결과, 발효 10일째 13.
- 외관은 흑미를 첨가할수록 높았으며 안토시아닌 함량이 관능에 영향을 미친 것으로 사료된다. 향미는 대조구와 20% 흑미 첨가구가 비슷한 평가를 받았으며 20% 이상의 흑미 첨가는 향미 기호도에 좋지 못한 영향을 끼쳤다. 단맛 또한 40%, 60% 흑미 첨가구에 비해 대조구와 20% 첨가구가 높게 나타났다.
- 78 log CFU/g으로 최대에 달하였으며 그 이후 감소하였다. 흑미를 첨가할수록 젖산균수 또한 증가하였 으며 이는 젖산 함량이 대조구에 비해 흑미 첨가구에서 높게나타나 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 발효 초기에는 누룩에서 유래한 일반세균, 곰팡이 및 효모가 공생관계에 있다가 젖산균의 생육으로 인하여 젖산이 생성됨으로써 환경이 산성화되고, 이에 따라 효모만이 폭발적으로 증가하는 것으로 보고되었다(36).
- 관능검사 결과 외관은 흑미 첨가구가 높은 점수를 받았으나 전체 적으로 단맛과 신맛의 영향을 받아 대조구와 20% 첨가구를선호하는 것으로 나타났다. 흑미를 첨가할수록 항산화 성분은 증가하나 관능평가 결과로 보았을 때 흑미는 20% 수준 첨가하는 것이 바람직한 것으로 나타났다.
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