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문제 정의
- 따라서 본 연구는 오미자를 이용한 고품질의 오미자 와인을 제조하기 위해 오미자로부터 알코올 발효용 효모를 분리한 후 그들의 발효특성 및 이화학적 품질 특성을 검정하였다. 또한 관능평가를 통해 시장성을 검토한 결과를 보고하고자 한다.
- 따라서 본 연구는 오미자를 이용한 고품질의 오미자 와인을 제조하기 위해 오미자로부터 알코올 발효용 효모를 분리한 후 그들의 발효특성 및 이화학적 품질 특성을 검정하였다. 또한 관능평가를 통해 시장성을 검토한 결과를 보고하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구는 건조 오미자 추출액을 이용하여 오미자와인을 발효하였다. 건조 오미자를 YM배지에 분주하고 반복 배양하여 알코올 발효효모 OM-1 및 OM-2를 분리하였다. 분리균은 10oBrix로 보당한 오미자 추출액배지에서 10% 이상의 알코올을 생성하였으며, OM-2로 발효한 오미자와인의 관능적 특성이 OM-1으로 발효한 와인보다 우수한 것으로 평가되었다.
- 건조 오미자에 20 및 40배의 물을 첨가하여 50℃에서 6시간 침지한 후 여과지(Whatman No.2)로 여과한 것을 추출액으로 하였다. 여기에 백설탕을 첨가하여 당도를 10°Brix로 조정하고 membrane filter(0.
- 건조 오미자에서 수종의 야생 알코올 발효효모를 분리하고 오미자추출물 배지에서 기존의 알코올 발효효모와 발효력을 비교하여 발효력이 우수한 균주(OM-1 및 OM-2)를 얻었다. 기존의 알코올 발효효모로는 한국 유전자은행으로부터 Saccharomyces cerevisiae(KCTC 7296)를 분양받아 사용하였고 시판 막걸리와 생맥주에서 각각 막걸리 효모와 맥주 효모를 분리하여 대조균으로 공시하였다.
- 02%의 mineral mixture 및 vitamin mixture를 사용하였다. 공시균으로는 분리한 알코올효모 OM-2를 사용하였으며, 배양과정 중 배양액의 탁도와 생균수를 측정하여 검정하였다. 총 균수는hemacytometer로 계측하였으며, 탁도는 내경 15 mm의 L형 시험관에 배지 13.
- 대구가톨릭대학교 칵테일 동아리 회원 15명을 대상으로 관능평가를 실시하였으며, 7점 척도법으로 평가하였다. 발효한 오미자 알코올음료(오미자 와인)는 50 mL 투명 플라스틱 컵에 각 30 mL을 제공하였으며, 각 시료를 시음한 후 입을 헹구도록 하였다.
- 본 연구는 건조 오미자 추출액을 이용하여 오미자와인을 발효하였다. 건조 오미자를 YM배지에 분주하고 반복 배양하여 알코올 발효효모 OM-1 및 OM-2를 분리하였다.
- 분리용 시료를 YeastMalt extract(YM) 배지에 일정량씩 분주하여 28℃의 항온기에서 48시간 배양한 후 YM 고체배지에 streaking 하여 단일 colony를 선별하였으며, 선별된 균주는 기본 배지와 오미자추출액 배지에 각각 배양하였다. 분리균의 알코올 발효능력은 한국 유전자은행에서 구입한 Saccharomyces cerevisiae(KCTC 7296)와 비교하였다. 발효균주의 분리 및 배양에 사용한 배지의 종류 및 조성은 Table 1과 같으며, 모든 배지는 0.
- 알코올 발효용 효모 분리를 위해 건조 오미자, 생막걸리, 생맥주를 분리용 시료로 이용하였다. 분리용 시료를 YeastMalt extract(YM) 배지에 일정량씩 분주하여 28℃의 항온기에서 48시간 배양한 후 YM 고체배지에 streaking 하여 단일 colony를 선별하였으며, 선별된 균주는 기본 배지와 오미자추출액 배지에 각각 배양하였다. 분리균의 알코올 발효능력은 한국 유전자은행에서 구입한 Saccharomyces cerevisiae(KCTC 7296)와 비교하였다.
- 분리한 효모를 methylene blue로 1분간 염색하여 수세한 후 광학현미경(YS2-H, Nikon, Tokyo, Japan)으로 그 형태를 관찰하였으며, 효모의 영양 요구성은 오미자 40배수 추출물에 가당한 것을 기초로 하고 0.1%의 urea, 0.02%의 mineral mixture 및 vitamin mixture를 사용하였다. 공시균으로는 분리한 알코올효모 OM-2를 사용하였으며, 배양과정 중 배양액의 탁도와 생균수를 측정하여 검정하였다.
- 이상의 결과에서 건조 오미자 40배수 추출물을 이용하여 알코올 발효 시 효모 균수가 저조한 것은 추출물의 영양결핍이 원인으로 사료되어 균의 증식을 높이기 위해서는 영양물질이 요구되었다. 분리한 효모의 영양요구도를 검토하기 위해 40배수 추출물로 제조한 배양액의 초기 당도를 10oBrix로 조정한 후 vitamin, mineral 및 질소원인 urea를 기본으로하여 효모의 증식도를 검토하였다. 그 결과는 Fig.
- 이들 균주의 알코올 발효력은 Table 2와 같이 OM-1, OM-2 및 S. cerevisiae로 최소배지에서 배양 6일 동안에 6.4%의 당을 소비하여 5.29%의 알코올을 생산하였고 오미자추출액을 첨가한 배지에서는 OM-1 및 OM-2는 3.07%, S. cerevisiae는 2.85%의 알코올을 생산하였다. 한편 막걸리 효모와 맥주 효모는 최소배지와 오미자추출액 배지에서 알코올을 거의 생산하지 아니하였다.
- 공시균으로는 분리한 알코올효모 OM-2를 사용하였으며, 배양과정 중 배양액의 탁도와 생균수를 측정하여 검정하였다. 총 균수는hemacytometer로 계측하였으며, 탁도는 내경 15 mm의 L형 시험관에 배지 13.5 mL를 분주하고 활성화시킨 균액 1.5mL를 접종하여 28℃, 150 rpm에서 40시간 동안 진탕배양(SW-90R, Sangwoo, Seoul, Korea)하면서 광전비색계(Photometer ANA-7A, Tokyokden, Tokyo, Japan)로 660nm에서 4시간 간격으로 배양액의 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
- 건조한 오미자를 문경시 산동 농협에서 구입하여 잔가지와 오염된 열매를 제거한 후 50℃에서 6시간 동안 물 추출한것(이하 오미자 추출물)을 사용하였다. 발효 시 보당용 정백당으로는 백설탕(Cheiljedang, Seoul, Korea)을 사용하였다.
- 건조 오미자에서 수종의 야생 알코올 발효효모를 분리하고 오미자추출물 배지에서 기존의 알코올 발효효모와 발효력을 비교하여 발효력이 우수한 균주(OM-1 및 OM-2)를 얻었다. 기존의 알코올 발효효모로는 한국 유전자은행으로부터 Saccharomyces cerevisiae(KCTC 7296)를 분양받아 사용하였고 시판 막걸리와 생맥주에서 각각 막걸리 효모와 맥주 효모를 분리하여 대조균으로 공시하였다.
- 건조한 오미자를 문경시 산동 농협에서 구입하여 잔가지와 오염된 열매를 제거한 후 50℃에서 6시간 동안 물 추출한것(이하 오미자 추출물)을 사용하였다. 발효 시 보당용 정백당으로는 백설탕(Cheiljedang, Seoul, Korea)을 사용하였다.
- 알코올 발효용 효모 분리를 위해 건조 오미자, 생막걸리, 생맥주를 분리용 시료로 이용하였다. 분리용 시료를 YeastMalt extract(YM) 배지에 일정량씩 분주하여 28℃의 항온기에서 48시간 배양한 후 YM 고체배지에 streaking 하여 단일 colony를 선별하였으며, 선별된 균주는 기본 배지와 오미자추출액 배지에 각각 배양하였다.
데이터처리
- 모든 통계자료는 SAS(Statistical Analysis System, version 8.1, Cary, NC, USA) program을 사용하였으며, 기계검사와 관능검사 결과는 분산분석을 실시하였으며, 다중범위검정(Duncan's multiple range test)에 의해 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- pH 및 산도 측정: pH는 pH meter(pH210 microprocessor, Hanna, Sarmeola di Rubano, Italy)를 이용하여 측정하였고 산도는 AOAC법(25)에 따라 삼각 flask에 배양액 10mL를 취한 다음 bromothymol blue 2～3방울 넣어 0.1 N NaOH로 중화 적정하였으며 소요된 NaOH의 양을 acetic acid 농도(%, w/v)로 환산하였다.
- 당도, 환원당 및 총당 측정: 일반당도는 휴대용 굴절당도계(ATC-1E, Atago, Tokyo, Japan)로 측정하였고, 환원당 및 총당 함량은 식품공전을 참조하여 Somogyi법(26)으로 측정하였다.
- 알코올 함량 측정: 국세청기술연구소 주류분석규정(27)에 따라 알코올발효액을 원심분리 하여 균체를 제거한 후 상징액 100 mL를 증류하여 유액이 70 mL가 되면 증류를중지하고 물을 가하여 증류액을 100 mL로 눈금까지 채운 다음 15℃에서 주정계(alcohol hydrometer)를 사용하여 측정하였다.
성능/효과
- 26%로 분리균이 대조균보다 산도가 높았다. 40배수 오미자추출물에서도 분리균이 대조균보다 산도가 높았으나 20배수 오미자추출물의 산도 함량보다는 낮은 결과를 보였다. 이는 40배수 오미자추출물이 희석됨에 따라 오미자추출물이 가진 유기산의 함량이 낮아져서인 것으로 사료된다.
- Brix로 조정한 오미자추출물을 12일간 발효한 오미자 와인의 pH 및 산도는 Table 3과 같다. S. cerevisiae와 분리균 OM-1, OM-2의 pH는 20배수 오미자추출물과 40배수 오미자추출물에서 2.88～2.92로 유의적인 차이는 없었다. 그러나 산도는 유의적인 차이를 나타내 20배수 오미자추출물에서 S.
- 92로 유의적인 차이는 없었다. 그러나 산도는 유의적인 차이를 나타내 20배수 오미자추출물에서 S. cerevisiae가 0.92%, OM-1이 1.37%, OM-2가 1.26%로 분리균이 대조균보다 산도가 높았다. 40배수 오미자추출물에서도 분리균이 대조균보다 산도가 높았으나 20배수 오미자추출물의 산도 함량보다는 낮은 결과를 보였다.
- 이는 오미자 추출물은 질소원 함량이 부족하여 알코올 발효가 저해된 것으로 판단되었다. 다시, urea를 첨가한 오미자추출물을 대조구로 하여 각 영양 물질을 첨가하여 검토한 결과 Fig. 5와 같이 vitamin, mineral 및 urea를 모두 첨가한 구에서 가장 증식도가 우수하였으며, 다음으로 urea 및 mineral 첨가구 순이었다. 질소원으로 urea를 첨가한 경우에는 Fig.
- 당 소비 및 균체 증식: 20배수 오미자추출액에 대조균 S. cerevisiae 및 분리균 OM-1과 OM-2를 12일간 배양하면서 경시적으로 당소비율 및 생균수를 비교한 결과 Fig. 3과 같이 분리균이 대조균보다 당 소비율이 높았다. 총 균수는 대조균과 분리균이 접종 후 2일째까지 급격히 증가하는 양상을 보였으며, 2일째의 생균수는 대조균이 5.
- 75×107 cells/mL로 OM-2 균주가 보다 왕성하게 증식하였다. 또한, 발효 2일 이후 배양기간이 경과함에 따라 대조균의 총 균수는 급격히 감소하는데 반해 OM-2는 완만히 감소되었다. OM-1은 OM-2와 비슷한 경향을 나타내었다.
- , mineral mix. 및 urea를 각각 0.02%(w/v) 농도로 첨가한 조건별 배지에 OM-2를 40시간 동안 배양하면서 총 균수 및 탁도 변화를 측정한 결과 Fig. 4와 같이 질소원인 urea 첨가구에서 생육이 월등히 높았다. 이는 오미자 추출물은 질소원 함량이 부족하여 알코올 발효가 저해된 것으로 판단되었다.
- 분리균은 10oBrix로 보당한 오미자 추출액배지에서 10% 이상의 알코올을 생성하였으며, OM-2로 발효한 오미자와인의 관능적 특성이 OM-1으로 발효한 와인보다 우수한 것으로 평가되었다. 분리균 OM-2는 0.1% urea, 0.02% mineral mixture를 첨가한 오미자 추출액배지에서 균체증식이 유의적으로 촉진되었으며 vitamin mixture는 urea가 첨가된 경우에만 약간의 증식촉진 효과를 나타내었다.
- 건조 오미자를 YM배지에 분주하고 반복 배양하여 알코올 발효효모 OM-1 및 OM-2를 분리하였다. 분리균은 10oBrix로 보당한 오미자 추출액배지에서 10% 이상의 알코올을 생성하였으며, OM-2로 발효한 오미자와인의 관능적 특성이 OM-1으로 발효한 와인보다 우수한 것으로 평가되었다. 분리균 OM-2는 0.
- 알코올 발효한 오미자와인의 색, 향, 맛에 대하여 관능평가를 실시한 결과는 Table 4와 같이 분리균으로 발효한 와인이 대조균으로 발효한 와인보다 전반적으로 높은 점수를 받았다. 색, 향, 맛의 모든 면에서 분리균 OM-2가 OM-1보다 높은 점수를 얻었으나 유의적인 차이는 없었다. 맛은 대조균이 비교적 높은 점수를 받았는데 이는 대조균으로 발효한 와인이 알코올 함량은 낮고 잔당 함량이 높아 평가자들의 기호도에 영향을 준 것으로 판단된다.
- 이 결과는 분리균 OM-1 및 OM-2가 오미자추출액을 이용한 알코올 발효에 적합한 균주임을 나타내는 것으로서 오미자추출액이 다량의 유기산을 함유하여 pH가 낮아서 발효가 어려운 것으로 분석된다. Jung 등(1)도 오미자 종실에서 강한 항균력을 보고하였으며, 이로 인하여 막걸리 효모와 맥주 효모는 증식에 장애를 받은 것으로 판단된다.
- 이상의 결과에서 건조 오미자 40배수 추출물을 이용하여 알코올 발효 시 효모 균수가 저조한 것은 추출물의 영양결핍이 원인으로 사료되어 균의 증식을 높이기 위해서는 영양물질이 요구되었다. 분리한 효모의 영양요구도를 검토하기 위해 40배수 추출물로 제조한 배양액의 초기 당도를 10oBrix로 조정한 후 vitamin, mineral 및 질소원인 urea를 기본으로하여 효모의 증식도를 검토하였다.
- 02% 이상에서는 차이가 없었다. 이상의 결과에서 오미자 추출물은질소원 부족이 제한요소가 되어 mineral 및 vitamin은 질소원이 첨가되었을 때만 균체증식을 촉진함을 나타내고 있다. 한편, vitamin은 균체증식에 미치는 영향이 미약하였을 뿐만 아니라 0.
- 총 균수는 대조균과 분리균이 접종 후 2일째까지 급격히 증가하는 양상을 보였으며, 2일째의 생균수는 대조균이 5.30×107 cells/ mL, 분리균 OM-2는 6.75×107 cells/mL로 OM-2 균주가 보다 왕성하게 증식하였다.
- 추출물 농도는 20배수 추출물이 색과 향에서는 높은 점수를 얻었으나 맛의 기호도에서는 건조오미자 40배수 추출물을 발효한 와인이 유의적으로 더 높은 점수를 받아 발효용 추출물의 농도는 40배수가 적합할 것으로 보인다.
- 알코올 함량, 환원당 및 총당: 초기 당도를 10°Brix로 조정한 오미자추출물을 12일간 발효한 오미자 와인의 알코올 함량은 Table 3과 같다. 환원당과 총당은 S. cerevisiae가 OM-1, OM-2의 분리균보다 상당량 높게 측정되어 알코올 함량이 S. cerevisiae가 7.40%, OM-1이 11.23%, OM-2가 10.41%로 분리균이 대조균보다 당 소비율면에서 알코올발효에 더 적합하였다. 40배수 오미자추출물에서도 유사한 결과가 나타났으나, 20배수 오미자추출물에서보다 40배수 오미자추출물의 알코올 함량이 적었다.
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