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문제 정의
- 본 연구는 황기를 첨가한 발효주의 산업화 가능성을 검토하기 위해 실시되었으며, 분쇄된 황기 뿌리를 황국과 백국을 병용하여 발효시킨 술덧에 첨가하여 황기주를 제조하였다. 또한, 황기의 첨가량과 첨가시기에 따라서 이화학적 성분, 기호성과 항산화성의 변화를 살펴보고자 수행되었다.
- 본 연구는 황기를 첨가한 발효주의 산업화 가능성을 검토하기 위해 실시되었으며, 분쇄된 황기 뿌리를 황국과 백국을 병용하여 발효시킨 술덧에 첨가하여 황기주를 제조하였다. 또한, 황기의 첨가량과 첨가시기에 따라서 이화학적 성분, 기호성과 항산화성의 변화를 살펴보고자 수행되었다.
제안 방법
- 제조한 입국으로 25℃에서 황기주를 제조하였다. 각 처리구에 사용된 입국의 배합은 황국(Aspergillus oryzae KCCM 60345) 700 g, 백국(Aspergillus kawachii) 300 g이었으며, 물1,500 mL, 시판 개량누룩 15 g, 효모 3.75 g을 첨가하여 황기주 제조를 위한 기본 술덧으로 1차담금을 실시하였다. 2차담금은 3일 후에 찹쌀 500 g을 깨끗이 씻어 고두밥을 찐 후 끓여 식힌 물 750 mL와 함께 1차담금한 술덧에 첨가하였으며, 최종 여과는 2차담금한지 7일 후에 실시하였다.
- 관능평가는 본 연구소 연구원 25명이 4가지 항목(색, 맛, 향, 전반적 기호도)을 7점 척도로 평가(매우 좋음 7, 좋음 6, 조금 좋음 5, 보통 4, 조금 나쁨 3, 나쁨 2, 매우 나쁨 1)하였다.
- 0%), 첨가시기별(1차담금, 2차담금, 여과 3일전)로 술덧에 첨가하였다(Table 1). 실험은 총 13처리구, 3반복으로 진행하였다(Table 1).
- 쌀 28 kg과 12 kg을 각각 10회 세척한 뒤 12시간 침지한 후 3시간 동안 물빼기를 실시하였다. 그 다음 증미기에서 1시간 찐 후 30℃까지 식히고, 황국(Aspergillus oryzae KCCM 60345) 포자 8.
- 이에 21 mL의 증류수를 넣고 잘 혼합한 후 spectrometer(JP/U-2000 spectrophotometer, Hitachi Ltd., Tokyo, Japan)로 550 nm에서흡광도를 측정하였으며, glucose standard curve를 이용하여 환원당 함량(%, w/v)을 계산하였다(Min & Park 2008).
- 2 mM DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) 4 mL와 혼합한 후 실온에서 약 30분간 암소에서 반응시킨 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다(Cho et al 2010). 폴리페놀 함량은 Kim et al(2002)의 방법을 변형하여 사용하였다. 시료 1 mL에 2% Na2CO3을 2 mL를 가한 후 실온에서 30분간 반응시킨다.
- 황기 첨가량 및 첨가시기별로 제조한 황기주의 관능평가(7점 척도)를 실시하였다(Table 4). 색은 황기 1.
- 2차담금은 3일 후에 찹쌀 500 g을 깨끗이 씻어 고두밥을 찐 후 끓여 식힌 물 750 mL와 함께 1차담금한 술덧에 첨가하였으며, 최종 여과는 2차담금한지 7일 후에 실시하였다. 황기(AR)는 깨끗이 세척하고, 40℃에서 12시간 건조 과정을 거친 후 롤밀(동광산업, Daegu, Korea)로 2회 파쇄한 뒤 첨가량별(0%, 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%), 첨가시기별(1차담금, 2차담금, 여과 3일전)로 술덧에 첨가하였다(Table 1). 실험은 총 13처리구, 3반복으로 진행하였다(Table 1).
- 황기뿌리 분쇄물을 전분질 원료대비 0.5～2.0% 첨가한 발효주를 제조하여 이화학적 특성, DPPH free radical 소거능, 폴리페놀 함량, 기호도평가를 실시하였다. 술덧 발효 초기의 pH는 3.
- 황기의 첨가비율(0～2%)과 첨가시기(1차담금, 2차담금, 여과 3일전)에 따라 품질특성을 조사하였다.
대상 데이터
- 찹쌀은 동진찰벼를 사용하였고, 황기(AR)는 충북 제천에서 생산(제천한방약초, Jecheon, Korea)된 것을 사용하였다. 누룩은 시판 증자용 개량누룩(Korea Enzyme Co., Ltd., Seoul, Korea)을 사용하였으며, 효모 Saccharomyces cerevisiae는 주식회사 비젼 바이오켐(Seoul, Korea)에서 구매하여 사용하였다. 음용수는 수질검사를 받아 음용할 수 있는 지하수를 사용하였다.
- 본 실험에서 입국제조 시 균주는 Aspergillus oryzae KCCM 60345를 한국미생물보존센터에서 분양받아 접종하였으며, Aspergillus kawachii(충무발효, Ulsan, Korea)를 시중에서 구입하여 증자한 쌀에 각각 접종하여 제조하였다. 입국제조 시사용한 쌀은 2010년 강원도 철원에서 생산된 오대미를 사용하였다.
- 본 실험에서 입국제조 시 균주는 Aspergillus oryzae KCCM 60345를 한국미생물보존센터에서 분양받아 접종하였으며, Aspergillus kawachii(충무발효, Ulsan, Korea)를 시중에서 구입하여 증자한 쌀에 각각 접종하여 제조하였다. 입국제조 시사용한 쌀은 2010년 강원도 철원에서 생산된 오대미를 사용하였다. 찹쌀은 동진찰벼를 사용하였고, 황기(AR)는 충북 제천에서 생산(제천한방약초, Jecheon, Korea)된 것을 사용하였다.
- 입국제조 시사용한 쌀은 2010년 강원도 철원에서 생산된 오대미를 사용하였다. 찹쌀은 동진찰벼를 사용하였고, 황기(AR)는 충북 제천에서 생산(제천한방약초, Jecheon, Korea)된 것을 사용하였다. 누룩은 시판 증자용 개량누룩(Korea Enzyme Co.
데이터처리
- 1)Values are mean±S.D. a～c Mean in a column by different superscripts are significantly different at the p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- 1)Values are mean±S.D. a～g Mean in a column by different superscripts are significantly different at the p<0.05 by Duncan's multiple range test.
- SPSS 12.0(SPSS Inc.)을 이용하여 실험군당 평균과 표준편차를 구하였으며, 실험군 간의 통계적 유의성은 p<0.05수준에서 Duncan’s multiple range test로 검증하였다.
- a～b Mean in a column by different superscripts are significantly different at the p<0.05 by Duncan's multiple range test.
이론/모형
- 환원당은 DNS(dinitrosalicylic acid) 방법으로 분석하였다. 희석한 시료 용액 1 mL에 DNS 시약 3 mL를 넣고 끓는 수욕중에서 5분 동안 끓인 다음 실온에서 냉각하였다.
성능/효과
- 1) Estimated by 7 point scale, where 7, excellent; 6, good; 5, just good; 4, fair; 3, not too good; 2, poor; 1, very poor and unacceptable.
- 색도에 있어서, L값은 첨가량과 첨가 시기에 따라 유의적인 차이가 없었으나, a값과 b값은 유의적인 차이를 보였다. DPPH free radical 소거능에 있어서 황기가 첨가되지 않은 대조구는 53.6%의 활성을 보였으며, 황기 첨가시 0.52～6.9%의 향상효과가 있는 것으로 판단되었다. 폴리페놀류는 대조구에서 1.
- pH는 발효가 진행됨에 따라 6일차까지 모든 처리구에서 서서히 감소하였다가 발효 종료 시점에서 급격히 상승하는 양상을 보였다(Fig. 2). 이는 So et al(1999)와 Lee & Kim(2011) 연구에서와 같이 단백질의 분해로 술덧 내 pH의 완충작용을 하는 아미노산이 증가하였기 때문으로 해석된다.
- 아미노산도는 황기 첨가량이 증가할수록 소폭 감소하는 경향을 나타냈으며, 모든 처리구에서 발효가 진행됨에 따라 지속적으로 상승하는 양상을 보였다. 가용성 고형분과 알코올 함량은 지속적으로 증가하였으며, 황기 첨가에 따른 처리구간의 차이는 미미하였다. 색도에 있어서, L값은 첨가량과 첨가 시기에 따라 유의적인 차이가 없었으나, a값과 b값은 유의적인 차이를 보였다.
- 관능평가에서는 황기 무첨가구에서 비교적 높은 평가점수를 받았으며(5.0±1.0), 0.5% B 처리구 또한 좋은 반응을 얻었다(4.5±1.3).
- 한편, 술덧에 황기를 첨가한 경우, 황기 첨가량이 증가될수록 아미노산도는 약간씩 감소하였다(Table 2). 또한, 2차담금 시 황기를 첨가한 처리구들이 1차담금과 여과 3일전에 첨가한 처리구에 비해 대체로 낮았는데, 황기가 술덧 발효 중 일정 기간 동안 누룩미생물의 생육 또는 단백질 분해효소를 저해하는 작용을 할 수 있는 것으로 사료된다. 향후 황기와 누룩미생물, 효소간의 상관관계를 구명하기 위해서는 보다 더 자세한연구가 수행되어야 할 것이다.
- 9% 향상되었다. 또한, 황기 첨가시기별로 차이가 있었는데, 1차담금시 첨가하는 것보다 여과 3일전에 첨가하는 것이 대체로 높은 DPPH free radical 소거능을 나타내었다.
- 술의 발효에서 적정 산도 유지는 유해세균을 막아주는 역할을 하며, 술의 맛에도 많은 영향을 준다(Jung et al 2006a). 본 실험에서 총산은 발효가 진행됨에 따라 증가하다가 2차담금 후 낮아지기 시작하여 발효가 끝나면서 다시 약간 증가하였다(Fig. 3). 2차담금 후 총산이 낮아지는 것은 전분질 원료와 물이 들어감으로써 술덧이 희석되어졌기 때문으로 보이며, 마찬가지로 단백질 분해 산물인 아미노산 등 완충 역할을 하는 성분들의 증가에 의한 것으로 보인다(So et al 1999).
- 아미노산도는 쌀과 누룩 속에 포함된 단백질이 acidic protease와 기타 peptidase 등의 분해효소 작용에 의해 유리되는 아미노산을 측정한 수치로서, 적당량의 유리아미노산은 발효주에 감칠맛을 부여하여 소비자 기호도에 영향을 준다(Han et al 1997). 본 연구에서 아미노산도는 술덧 발효가 진행됨에 따라 증가하는 양상을 보였는데(Fig. 4), 발효 3일차 이후부터는 증가하는 경향이 둔화되었다가 8일째부터는 다시 증가하는 패턴이었다. 이는 2차담금 후 첨가되는 찹쌀고두밥과물에 의해 유리아미노산이 희석되어 분석 수치가 낮게 적정되었다가 찹쌀고두밥의 분해가 다시 진행되면서, 단백질 분해로 인해 아미노산도가 증가된 것으로 사료된다.
- 발효주 내의 당 함량은 효모의 에탄올 생산 농도를 결정짓고 주류의 향기 성분과 단맛에 영향을 주는 것으로 알려져 있다(Park et al 2004, Choi et al 2011). 본 연구에서, 가용성 고형분은 발효기간 동안 꾸준히 증가하는 경향을 나타내었다(Fig. 5). 이는 탁주 발효 중 원료내의 전분질이 당화 amylase에 의해 당분으로 분해됨과 동시에 미생물의 영양원이나 발효 기질로 이용되므로 발효 후기에 감소한다고 보고된 Kim et al(2011)과 Park & Lee(2002)의 연구결과와는 차이가 있었다.
- 8%의 효과가 있었다. 본 연구에서는 황기 무첨가구에서도 53.6%를 보였으며, 황기가 0.5～2.0% 첨가되었을 때 황기주의 DPPH free radical 소거능이 0.52～6.9% 향상되었다. 또한, 황기 첨가시기별로 차이가 있었는데, 1차담금시 첨가하는 것보다 여과 3일전에 첨가하는 것이 대체로 높은 DPPH free radical 소거능을 나타내었다.
- 술덧 발효 중황기 첨가량 및 첨가시기에 따른 pH 변화와 총산함량의 차이는 미미하였다. 아미노산도는 황기 첨가량이 증가할수록 소폭 감소하는 경향을 나타냈으며, 모든 처리구에서 발효가 진행됨에 따라 지속적으로 상승하는 양상을 보였다. 가용성 고형분과 알코올 함량은 지속적으로 증가하였으며, 황기 첨가에 따른 처리구간의 차이는 미미하였다.
- 05 mg의 폴리페놀이 검출되었다(Table 3). 이러한 결과로 볼 때 술덧 발효과정 중누룩과 전분질원료, 효모 등에 의한 발효산물에서 DPPH free radical 소거능이 나타나고, 폴리페놀류가 유리되는 등 항산화능이 있는 것으로 사료된다. 황기주에서도 통계결과상 소폭이지만 황기가 첨가됨에 따라 폴리페놀의 함량도 증가되는 것으로 분석되었다.
- DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)는 비교적 안정된 free radical을 지니고 있는 화합물로 ascorbic acid, tocopherol, polyhydroxy 방향족 화합물, 방향족 아민류에 의해 환원되어 항산화 능력을 확인하는데 널리 사용되는 물질로써 DPPH를 이용한 free radical 소거반응은 항산화 물질의 전자공여능으로 인해 방향족 화합물 및 방향족 아민류에 의해 환원되어 자색이 탈색에 의해 나타내는 정도를 지표로 하여 항산화능을 측정하는 방법이다(Blois MS 1958, Cha et al 1999, Choi et al 2002, Choi et al 2003). 일반적으로 항산화작용 기능이 있는 원료 함량이 증가할수록 높은 DPPH free radical 소거능이 나타나는데(Cha et al 2009), 본 실험에서도 황기첨가량이 많은 처리구에서 높은 DPPH free radical 소거능을 나타내었다(Table 3). Mou et al(2011)의 연구에서는 황기 100g을 열수추출하여 동결건조한 후, 10% 수용액 형태로 제조하여 실험한 결과 47.
- 67 까지 상승하였다. 총산의 경우 모든 처리구에서 발효가 진행됨에 따라 증가한 후 2차담금시 전분질 원료와 물의 첨가로 감소하였다가 다시 소폭 상승하는 양상을 보였다. 술덧 발효 중황기 첨가량 및 첨가시기에 따른 pH 변화와 총산함량의 차이는 미미하였다.
- 9%의 향상효과가 있는 것으로 판단되었다. 폴리페놀류는 대조구에서 1.05 mg/mL 함량을 보였으며, 미미하지만 황기 첨가시 폴리페놀함량이 증가되는 것으로 나타났다. 관능평가에서는 황기 무첨가구에서 비교적 높은 평가점수를 받았으며(5.
- 이는 발효 후기에는 환원당이 낮아진다는 Lee et al(2004), Han et al(1997)과 동일한 결과였다. 한편, 황기 첨가량에 의한 환원당과 알코올 함량에 있어서는 유의적인 차이가 없었으며, 황기 첨가시기에 따라서는 황기 첨가시기가 빠른 처리구보다 늦은 처리구에서 환원당 함량이 높았으며, 여과 3일 전에 첨가한 처리구가 가장 높은 수치를 나타내었다(Table 2).
- 환원당은 황기주 담금 직후 감소하다가 2차담금 후 증가하였으며, 발효 8일차부터는 다시 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 6). So et al(1999)의 연구에서와 같이, 환원당 함량은 발효제의 종류에 따라 그 변화 추이가 다른데, 누룩의 경우 발효 초기 환원당이 증가하는데 반해 입국으로 제조한 술은 발효 초기에 환원당이 감소하였다.
- 2차담금 후 총산이 낮아지는 것은 전분질 원료와 물이 들어감으로써 술덧이 희석되어졌기 때문으로 보이며, 마찬가지로 단백질 분해 산물인 아미노산 등 완충 역할을 하는 성분들의 증가에 의한 것으로 보인다(So et al 1999). 황기 첨가량별, 황기 첨가시기별에 따른 두드러진 변화는 없었으며, 발효 완료 후 처리구 별 총산의 차이는 미미하였다(Table 2).
- 반면, 황색도 b값은 황기 첨가량과 첨가시기에 따른 대조구와의 유의적인 차이를 보였다. 황기 첨가량이 많은 처리구에서 황색도가 높았으며, 황기 첨가시기에 따라서는 1차담금과 여과 3일전에 첨가한 처리구가 2차담금시 첨가한 처리구보다 높은 경향을 나타내었다. b값과 황기첨가 시기에 따른 결과와의 관계를 해석하기 위해서는 추가연구가 요구된다.
- 이러한 결과로 볼 때 술덧 발효과정 중누룩과 전분질원료, 효모 등에 의한 발효산물에서 DPPH free radical 소거능이 나타나고, 폴리페놀류가 유리되는 등 항산화능이 있는 것으로 사료된다. 황기주에서도 통계결과상 소폭이지만 황기가 첨가됨에 따라 폴리페놀의 함량도 증가되는 것으로 분석되었다. 또한, 황기의 첨가 시기가 늦을수록 증가하는 양상을 나타내었다.
후속연구
- 황기 첨가량이 많은 처리구에서 황색도가 높았으며, 황기 첨가시기에 따라서는 1차담금과 여과 3일전에 첨가한 처리구가 2차담금시 첨가한 처리구보다 높은 경향을 나타내었다. b값과 황기첨가 시기에 따른 결과와의 관계를 해석하기 위해서는 추가연구가 요구된다. 관능평가와 연관지어 생각해 볼 때, 황기의 첨가로 술덧의 L, a, b값이 변화되었지만, 패널들의 색 감별에는 별다른 영향을 주지는 못하였다(Table 4).
- 0%의 황기 분쇄물을 발효 시기별로 첨가했을 때, 황기 첨가 유무에 따른 이화학적 성분변화(pH, 총산, 아미노산도, 가용성 고형분, 환원당, 알코올, 색도) 및 항산화활성, 폴리페놀함량 차이는 미미한 것으로 나타났다. 단, 황기 첨가율이 증가됨에 따라 아미노산도가 감소하는 것으로 보아 단백질 분해효소를 저해하는 성분이 황기에 있는 것으로 추측되며, 이를 증명하기 위해서는 향후 황기 첨가량에 대한 아미노산도의 상관관계를 구명하는 연구가 수행되어야할 것으로 사료된다. 또한, 색도에서 b값(황색도)이 황기 첨가량이 증가하였을 때 높은 값을 나타내었으며, 이들 간의 상관관계도 구명되어야 할 것이다.
- 단, 황기 첨가율이 증가됨에 따라 아미노산도가 감소하는 것으로 보아 단백질 분해효소를 저해하는 성분이 황기에 있는 것으로 추측되며, 이를 증명하기 위해서는 향후 황기 첨가량에 대한 아미노산도의 상관관계를 구명하는 연구가 수행되어야할 것으로 사료된다. 또한, 색도에서 b값(황색도)이 황기 첨가량이 증가하였을 때 높은 값을 나타내었으며, 이들 간의 상관관계도 구명되어야 할 것이다. DPPH free radical 소거능과 폴리페놀 함량은 황기가 첨가되지 않은 처리구에서도 53.
- 0% 이상 첨가한 처리구에서는 쓴맛이 느껴진다는 의견이 많았기 때문으로 사료된다. 쓴맛이 느껴지는 단점을 보완하기 위해서는 다양한 전처리법(덖음, 증숙 등)을 황기에 적용하는 방법, 부재료나 첨가물의 혼합조건 설정 등 황기주 본연의 특성을 잃지 않으면서 풍미를 향상시키는 연구가 추가되어야 할 것이다.
- 즉, 황기가 첨가되지 않은 쌀누룩으로 제조한 순곡주의 경우에서도 항산화성이 50% 이상 되는 것으로 기대된다. 향후 누룩별로 제조한 순곡주의 항산화 작용에 대해 연구해 보는 것도 가치가 있을 것으로 생각된다. 관능평가에서는 황기를 2차담금시 0.
- 또한, 2차담금 시 황기를 첨가한 처리구들이 1차담금과 여과 3일전에 첨가한 처리구에 비해 대체로 낮았는데, 황기가 술덧 발효 중 일정 기간 동안 누룩미생물의 생육 또는 단백질 분해효소를 저해하는 작용을 할 수 있는 것으로 사료된다. 향후 황기와 누룩미생물, 효소간의 상관관계를 구명하기 위해서는 보다 더 자세한연구가 수행되어야 할 것이다.
- 또한, 황기의 첨가 시기가 늦을수록 증가하는 양상을 나타내었다. 황기를 보다 많이 첨가하면DPPH free racal 소거능과 폴리페놀류 함량이 향상되겠지만, 황기 특유의 쓴맛 때문에 황기주에는 2% 이상을 첨가하지 못한 것이 본 연구에서의 한계점이라고 말할 수 있다.
- 전반적으로 황기 무첨가구에 비해 황기 첨가 처리구의 기호도 점수가 낮게 나왔으며, 이는 황기 특유의 쓴맛에 그 원인이 있는 것으로 판단된다. 황기의 쓴맛이 느껴지는 단점을 보완하기 위해서는 다양한 전처리법, 부재료 설정 등 황기주의 풍미를 향상시키는 연구가 추가되어야 할 것이다.
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