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문제 정의
- 하지만 사과를 가지고 동결농축에 의한 아이스 와인 성상의 양조주 제조에 관한 연구는 많지 않은 실정이다. 본 연구에서는 사과 착즙액을 동결 농축한 후 국산 포도로부터 분리한 내당성 효모 S. cerevisiae SS89를 사용하여 아이스와인 성상의 무가당 아이스 사과주를 양조하고 그것의 발효양상과 특성에 대하여 알아보았다.
제안 방법
- Column은 HP-FFAP (Φ 0.25 mm × 30 m)를 사용하였고 column 온도는 60℃ (4 min), 210℃ (6℃/min), 210℃ (2 min)으로 설정하였다.
- Injector 온도는 190℃, carrier gas는 H2를 사용하였다. Hue와 intensity 측정은 분광 광도계(Shimadzu Co. UV-1601, Kyoto, Japan)를 사용하여 420 nm와 520 nm에서 흡광도를 측정한 후 분석하였다. Hue 값은 420 nm와 520 nm의 흡광도의 비율(420/520 nm)로 하였으며 intensity 값은 420 nm와 520 nm의 합(420＋520 nm)으로 하였다(30).
- 균의 종배양은 YPD (1% bacto-yeast extract, 2% bacto-peptone, 2% dextrose) 배지(20)를 사용하여 30℃에서 24∼48시간 진탕하면서 행하였다.
- 당도는 발효액을 10,000×g에서 10분간 원심분리하여 얻은 상등액을 굴절당도계(ATAGO, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였으며 환원당 함량은 DNS (dinitrosalicylic acid) 시약을 사용하여 비색정량 하였다(21).
- 대학생과 대학원생 10명으로 구성된 일반 관능요원을 선정한 후 무작위로 제시된 시료에 대해 5단계 기호도 척도 법으로 아이스 사과주의 관능검사 및 선호도 조사를 실시하였다. 아이스 사과주의 평가 항목으로는 색, 향기, 맛, 종합적인 선호도를 가지고 총체적인 정량적 묘사분석으로 제품간의 관능적 특성을 비교, 평가하였다.
- 동결농축 사과즙(36 °Brix)에 내당성 효모 S. cerevisiae SS89 균주와 대조구로서 산업적으로 이용되고 있는 와인효모 S. cerevisiae W-3를 접종하여 아이스 사과주의 발효 특성 및 주질 특성을 조사하였다.
- 발효는 알코올 함량이 12%에 도달할 때까지 행하였으며 발효가 종료된 발효액을 원심분리하여 균체를 제거하여 얻은 상등액을 아이스 사과주로 실험에 사용하였다. 발효가 진행되는 동안 일정 시간 간격으로 시료를 검체하여 알코올 발효 특성을 분석하고 또한 아이스 사과주의 이화학적 특성을 분석하였다.
- 아이스 사과주의 관능적 특성을 알아보기 위하여 5단계 기호도 척도법으로 관능검사를 실시하였으며 그 결과는 Table 5와 같다. 아이스 사과주의 향기는 SS89 아이스 사과주가 3.
- 아이스 사과주의 알데히드, 에틸아세테이트, 미량 알코올 함량은 GC를 이용하여 분석하였으며 그 결과는 Table 3과 같다. 알데히드는 주류에서 중요한 카보닐 화합물로서 효모에 의해서 발효과정 중에 생성되며 생성량도 원료, 공정, 균주에 따라 달라진다(42).
- 아이스 사과주의 유기산 함량을 HPLC를 이용하여 분석하였으며 그 결과는 Table 2와 같다. SS89와 W-3 아이스 사과주의 유기산 함량은 각각 3.
- 대학생과 대학원생 10명으로 구성된 일반 관능요원을 선정한 후 무작위로 제시된 시료에 대해 5단계 기호도 척도 법으로 아이스 사과주의 관능검사 및 선호도 조사를 실시하였다. 아이스 사과주의 평가 항목으로는 색, 향기, 맛, 종합적인 선호도를 가지고 총체적인 정량적 묘사분석으로 제품간의 관능적 특성을 비교, 평가하였다. 이 때 관능평점은 점수로 나타내었는데 5점(대단히 좋다), 4점(약간 좋다), 3점(보통이다), 2점(약간 나쁘다), 1점(아주 나쁘다)으로 평가하였다.
- 7 × 300 mm)를 사용하였고 column 온도는 65℃로 설정하였다. 알데히드, 에틸아세테이트, 미량 알코올의 함량은 가스 크로마토그래피(Agilent 6890N, Santa Clara, CA USA)와 FID (EPC, Santa Clara, CA USA) 검출기를 사용하여 분석하였다(29). Column은 HP-FFAP (Φ 0.
- pH는 pH meter를 사용하여 측정하였고 총산과 알코올 함량은 국세청 주류면허지원센터 주류분석규정에 준하여 측정하였다(22). 유기산 함량은 고속액체 크로마토그래피(Waters 600E, Milford, MA USA)와 RI 검출기(Waters 410, Milford, MA USA)를 사용하여 분석하였다(24-28). 유기산 column은 PL Hi-Plex H (Φ 7.
- 이 때 포도 아이스 와인과 유사하게 발효 후 약 12% (v/v)의 알코올과 약 12~13%의 당을 함유하는 아이스 사과주의 제조를 목적으로 36 °Brix가 되게 자연 유출한 동결농축 사과즙을 제조하였다.
대상 데이터
- cerevisiae SS89 균주를 사용하였다(18). 그리고 대조균주로 일본에서 개발된 포도주 효모 S. cerevisiae W-3를 사용하였다(19). 균의 종배양은 YPD (1% bacto-yeast extract, 2% bacto-peptone, 2% dextrose) 배지(20)를 사용하여 30℃에서 24∼48시간 진탕하면서 행하였다.
- 균체는 소량의 농축 사과즙에 현탁한 후 농축 사과즙에 접종하였으며 20℃의 발효실에서 저온발효를 행하였다. 발효는 알코올 함량이 12%에 도달할 때까지 행하였으며 발효가 종료된 발효액을 원심분리하여 균체를 제거하여 얻은 상등액을 아이스 사과주로 실험에 사용하였다. 발효가 진행되는 동안 일정 시간 간격으로 시료를 검체하여 알코올 발효 특성을 분석하고 또한 아이스 사과주의 이화학적 특성을 분석하였다.
- 사과는 2010년 경북 북부지역 농가에서 생산한 후지(Malus pumila Miller, Fuji)를 구입하여 사용하였다. 실험에 사용된 균주는 경북 상주와 영주 일원에서 수확한 캠벨얼리 포도, 경북 영천 일원에서 재배한 MBA (Muscat Bailey A) 포도 및 경북 영양군 일월산 일대에서 재배한 머루에서 분리한 효모들 중 알코올 생성능과 향미가 우수할 뿐 아니라 내당성이 강한 S.
- 사과는 2010년 경북 북부지역 농가에서 생산한 후지(Malus pumila Miller, Fuji)를 구입하여 사용하였다. 실험에 사용된 균주는 경북 상주와 영주 일원에서 수확한 캠벨얼리 포도, 경북 영천 일원에서 재배한 MBA (Muscat Bailey A) 포도 및 경북 영양군 일월산 일대에서 재배한 머루에서 분리한 효모들 중 알코올 생성능과 향미가 우수할 뿐 아니라 내당성이 강한 S. cerevisiae SS89 균주를 사용하였다(18). 그리고 대조균주로 일본에서 개발된 포도주 효모 S.
데이터처리
- aMeans scores within a column followed by the same superscript are not significantly different at 5% level using Duncan's multiple range test (p<0.05).
- 모든 자료는 SAS 통계처리(31)를 이용한 분산 분석(ANOVA)과 Duncan의 다중범위검증(Duncan's multiple range test, p<0.05)으로 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 당도는 발효액을 10,000×g에서 10분간 원심분리하여 얻은 상등액을 굴절당도계(ATAGO, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였으며 환원당 함량은 DNS (dinitrosalicylic acid) 시약을 사용하여 비색정량 하였다(21). pH는 pH meter를 사용하여 측정하였고 총산과 알코올 함량은 국세청 주류면허지원센터 주류분석규정에 준하여 측정하였다(22). 유기산 함량은 고속액체 크로마토그래피(Waters 600E, Milford, MA USA)와 RI 검출기(Waters 410, Milford, MA USA)를 사용하여 분석하였다(24-28).
성능/효과
- S. cerevisiae SS89 균주로 15일, S. cerevisiae W-3 균주의 경우 21일 동안 발효하여 제조한 아이스 사과주의 일반적 특성은 알코올 함량이 각각 12.4, 12.6% (v/v)이었으며 무질소 가용성 성분은 각각 24.0, 23.6 °Brix이었다.
- 1%로서 유사한 수준을 나타내었다. SS89와 W-3 아이스 사과주의 pH는 4.3을 나타내었으며 총산의 함량은 각각 0.74%와 0.75%를 나타내어 발효초기보다 다소 높아졌음을 알 수 있었다. 발효 중 총산함량의 증가 현상은 Kang 등(38)에 의한 대추와인의 연구에 이미 보고된 바 있다.
- 2와 같다. pH 변화는 S. cerevisiae SS89와 S. cerevisiae W-3 균주에서 발효기간 동안 큰 변화는 없었으며 알코올 12% (v/v) 생산 시점에서의 pH는 모두 4.3을 나타내었다. 포도주를 비롯하여 알코올 발효과정 중 pH는 숙성 및 저장 중 잡균의 오염에 영향을 준다(35).
- 가용성 고형물과 환원당의 함량은 S. cerevisiae SS89와 S. cerevisiae W-3 균주로 발효한 아이스 사과주 모두 각각 23.6~24 °Brix 및 13.0~13.1%로서 유사한 수준을 나타내었다.
- 76 mg/mL을 나타내었다. 검출된 유기산은 사과산, 젖산, 초산이며 이 중 젖산의 함량이 가장 높게 나타났다. Fleet(39)에 의하면 와인의 발효과정 중 초산, 젖산, 숙신산이 검출된다고 알려져 있으나 두 아이스 사과주 모두에서 숙신산은 검출되지 않았다.
- 1과 같다. 당도 변화는 2 균주에서 유사한 감소 양상을 보이고 있으나 S. cerevisiae SS89 균주에서 다소 빠른 당도의 감소를 나타내었는데 이는 S. cerevisiae SS89가 당 농도가 높은 사과 주스에서 알코올의 속성 발효에 유리할 것으로 생각된다. Han 등(32)과 So 등(33)은 당 성분은 발효 초기에는 균의 증식에 상당 부분이 이용되지만 그 후 발효기질로 사용되어 당의 소비와 알코올의 생성은 역비례의 관계에 있다고 하였다.
- 현재 우리나라 식품공전의 과실주 기준 및 규격에는 메탄올 함량이 1,000 ppm 미만으로 명시되어 있으며 알데히드의 경우에는 따로 규정이 없다(23). 따라서 두 균주로 양조한 아이스 사과주의 경우 모두 식품공전의 기준 및 규격에 적합한 것으로 나타났다.
- 유기산은 사과산, 젖산, 초산이 검출되었으며 두 균주에 따른 차이는 거의 없었다. 메탄올, 프로판올, 부탄올, 이소아밀알코올의 함량은 SS89 아이스 사과주에서 다소 높게 나타났으며 W-3 아이스 사과주에서는 메탄올이 검출되지 않았고 프로판올은 극미량이 검출되었다. SS89 사과주의 경우 intensity 값과 Hunter L과 b 값이 W-3 아이스 사과주보다 높게 나타났으나 hue 값과 Hunter a 값은 낮게 나타났다.
- 미량 알코올의 함량은 SS89 아이스 사과주에서 메탄올, 프로판올, 이소부탄올, 부탄올, 이소아밀알코올이 검출되었고 W-3 아이스 사과주에서는 메탄올은 검출되지 않았으며 프로판올은 극미량 검출되었다. 미량 알코올 중 이소아밀알코올의 함량은 SS89와 W-3 아이스 사과주에서 각각 146.4, 128.6 ppm으로서 가장 많은 함량이 검출되었다. 참외를 이용한 알코올 발효의 경우에도 알데히드, 메탄올, 프로판올, 이소아밀알코올이 검출된 바 있으며 가장 많은 함량을 차지하고 있는 성분은 이소아밀알코올로 보고된 바 있다(47).
- 미량 알코올은 사과주에서 에스테르와 저급 지방산과 더불어 양적으로 중요한 휘발성 물질이다. 미량 알코올의 함량은 SS89 아이스 사과주에서 메탄올, 프로판올, 이소부탄올, 부탄올, 이소아밀알코올이 검출되었고 W-3 아이스 사과주에서는 메탄올은 검출되지 않았으며 프로판올은 극미량 검출되었다. 미량 알코올 중 이소아밀알코올의 함량은 SS89와 W-3 아이스 사과주에서 각각 146.
- 발효액 중의 당 함량은 알코올 생성뿐만 아니라 향기성분의 생성에도 영향을 주게된다(34). 본 연구 결과 21일 발효 후 알코올 함량은 S. cerevisiae SS89로 발효한 경우에는 14.4% (v/v)로서 대조균주인 S. cerevisiae W-3로 발효한 경우 12.6% (v/v)보다 약간 높게 나타났다. 일반적인 과실주의 알코올 함량인 12% (v/v)에 도달하는 데 S.
- 일반적으로 유기산의 함량에 따라 총산이 결정되고 이는 주류의 맛에도 영향을 끼치는 요인으로 작용하게 된다(40). 본 연구의 결과 두 아이스 사과주에서 소량의 초산이 생성된 것을 확인할 수 있었는데 이러한 현상은 와인 발효 15일부터는 초산이 생성된다고 보고와 유사한 결과를 나타내었다(41).
- 85점을 얻은 W-3 사과주보다 다소 좋은 것으로 나타났다. 색, 맛, 종합적 기호도에서는 W-3 아이스 사과주가 각각 4.00, 3.85, 3.95의 점수를 얻어 SS89 아이스 사과주의 3.95, 3.75, 3.85보다 다소 높게 나타났다. 하지만 모든 항목에서 두 균주로 발효한 아이스 사과주간의 유의적 차이는 없었다.
- 본 연구에서 제조한 아이스 사과주의 intensity 값이 백포도주의 값보다 매우 높게 나타난 현상은 아이스 사과주의 제조과정 중 사과즙의 동결농축으로 인한 결과로 추정된다. 색도는 포도주에서 품질을 평가하는 기준이 되는데 명도를 나타내는 L 값은 두 아이스 사과주에서 전체적으로 밝게 나타났으나 SS89 아이스 사과주가 다소 밝게 나타났다. 적색도를 나타내는 a는 (-) 값을 나타내었으나 녹색과 적색의 중간색을 보였고 황색도를 나타내는 b 값은 약한 황색계열을 보이고 있음을 알 수 있었다.
- 아이스 사과주의 관능적 특성을 알아보기 위하여 5단계 기호도 척도법으로 관능검사를 실시하였으며 그 결과는 Table 5와 같다. 아이스 사과주의 향기는 SS89 아이스 사과주가 3.90의 점수를 얻어 3.85점을 얻은 W-3 사과주보다 다소 좋은 것으로 나타났다. 색, 맛, 종합적 기호도에서는 W-3 아이스 사과주가 각각 4.
- 6 °Brix이었다. 유기산은 사과산, 젖산, 초산이 검출되었으며 두 균주에 따른 차이는 거의 없었다. 메탄올, 프로판올, 부탄올, 이소아밀알코올의 함량은 SS89 아이스 사과주에서 다소 높게 나타났으며 W-3 아이스 사과주에서는 메탄올이 검출되지 않았고 프로판올은 극미량이 검출되었다.
- cerevisiae W-3의 경우에는 21일의 발효시간이 소요되었다. 이로 미루어 보아 S. cerevisiae SS89가 높은 당 농도에서도 안정적으로 알코올을 생성할 수 있는 균주임을 알 수 있었다.
- 적색도를 나타내는 a는 (-) 값을 나타내었으나 녹색과 적색의 중간색을 보였고 황색도를 나타내는 b 값은 약한 황색계열을 보이고 있음을 알 수 있었다. 전체적인 색도 분석 결과를 종합하면 SS89 아이스 사과주가 W-3 아이스 사과주보다 다소 좋은 색도를 나타내었다.
- 발효 중 아이스 사과주의 pH는 다소 높은 수치를 나타내었는데 이는 원료 사과에서 유래하는 특성에 기인한 것으로 추정된다. 총산 변화는 두 균주에서 발효 초기에 비해 발효가 진행될수록 약간 증가하는 양상을 보였으나 두 균주 간에 큰 차이는 나지 않았다. Roh 등(37)에 의하면 포도주의 경우 총산 함량이 0.
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