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문제 정의
- 현재 시판되고 있는 막걸리의 전분질 원료는 쌀 100%인 것을 비롯해 밀가루 100%까지 매우 다양한 배합비율을 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 막걸리의 품질 유지 및 BA 생성을 낮추는데 있어서 전분질 원료가 영향을 미치는지를 알아보기 위하여 쌀과 밀가루의 배합비율을 달리한 4종류의 막걸리를 담근 후 다른 온도에 저장하면서 막걸리의 이화학적 특성의 변화 및 BA 생성 특성을 살펴보았다.
가설 설정
- 1)Makgeolli were prepared with different proportions of rice and wheat flours and stored at different temperatures.
제안 방법
- 컬럼 온도는 35℃, UV 검출기의 파장은 254 nm에서 시행하였다. 8가지 BA 표준물질에서 검출된 peak 시간을 바탕으로 표준곡선을 확보한 후, 막걸리 시료에서의 BA 생성 확인을 위한 기준으로 이용하였다.
- 6×250 mm, 5 µm, Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)을 사용하였다. HPLC의 측정은 이동상의 유속을 1 mL/min, 농도구배는 eluent A를 초기 70%에서 100%가 되도록 프로그램 하여 총 22분간 시행하였다. 컬럼 온도는 35℃, UV 검출기의 파장은 254 nm에서 시행하였다.
- 0%가 되도록 희석하여 거른 후 750 mL 막걸리 용기에 병입하였다. 각각 4, 10, 20℃에 30일간 저장하면서 이화학적 변화와 BA의 변화를 살펴보았다.
- 막걸리 담금 과정 중 매일 오전 오후 2회씩 술덧을 저어주었으며, 실온과 품온을 측정하였다. 또한 이 과정에서 미생물의 오염을 줄이기 위하여 막걸리 담금에 직접 사용되는 모든 기구를 소독하거나 1회용 제품을 이용하였다.
- 4일째 같은 방법으로 덧술을 만들어 밑술과 혼합하여 6일간 발효시켰다. 막걸리 담금 과정 중 매일 오전 오후 2회씩 술덧을 저어주었으며, 실온과 품온을 측정하였다. 또한 이 과정에서 미생물의 오염을 줄이기 위하여 막걸리 담금에 직접 사용되는 모든 기구를 소독하거나 1회용 제품을 이용하였다.
- 막걸리는 단백질 함량과 유리 아미노산 함량이 매우 높은 술이다(32,34). 막걸리가 발효되고, 숙성되는 과정에서 살아있는 발효미생물의 단백분해능과 효모의 자가분해 등으로 인하여 유리되는 이러한 아미노산의 변화는 BA의 전구체로써 BA 생성에 서로 다른 영향을 미칠 수 있을 것으로 보아 막걸리 저장 중의 BA의 변화를 측정하였다.
- , Seoul, Korea), 누룩은 소율곡(Songhak-gokja, Song-gung, Korea), 효모는 활성 드라이이스트(Ottogi, Anyang, Korea)를 구입하여 사용하였으며, 물은 제주 삼다수(Nongshim, Seoul, Korea)를 사용하였다. 막걸리는 쌀을 100%(R100), 쌀 70%와 밀가루 30%(R70), 쌀 30%와 밀가루 70%(R30)와 밀가루 100%(R0)의 모두 4종류를 이단담금법으로 제조하였으며, 재료비는 Table 1과 같다.
- 막걸리에서 생성된 BA를 분석하기 위해 UV/Vis detector가 부착된 HPLC(Younglin Co., Anyang, Korea)기기와 Zorbax Eclipse XDB-C18 컬럼(4.6×250 mm, 5 µm, Agilent Technologies, Palo Alto, CA, USA)을 사용하였다.
- 밑술 제조 시 누룩과 효모에 각각 40-45℃의 물 700 mL와 50 mL를 넣고 2시간 불렸으며, 분량의 쌀가루와 밀가루를 혼합한 후 설기떡을 만들기 위하여 스프레이에 물을 넣고 뿌려가며 손으로 비볐다. 물은 가루를 손으로 꽉 쥐었을 때 형태가 유지되는 정도까지 첨가하였으며, 사용된 물의 양을 각각 측정하였다. 찜통에 면포를 깔고 쪄서 식힌 후 각각의 재료를 유리병에 넣고 잘 섞어 주었다.
- 반응은 2 M HCl(10 µL)로 종료시키고 기기에 주입한 뒤 확인하였고, CNBF로 유도시킨 후 BA 검출을 위한 이동상으로 acetonitrile(eluent A)과 acetate buffer(0.1 M, pH 6.2, eluent B)를 이용하였다.
- 쌀과 밀가루의 배합비율을 달리하여 담근 막걸리의 알코올 농도가 저장 온도에 따라 어떻게 변화하는 지를 측정하였다. 알코올 농도는 저장기간이 증가할수록, 저장온도가 높을수록 증가하였으며, 증가 폭은 쌀 배합비율이 높은 R100, R70 막걸리가 밀가루 배합비율이 높은 R30, R0 막걸리에 비해 유의적으로 크게 나타났다(Fig.
- 온도에 따른 막걸리의 화학적 특성 및 BA의 변화는 One-way ANOVA로 분석하였으며, 막걸리의 쌀과 밀가루 배합비율과 저장기간에 따른 화학적 특성 및 BA의 변화는 Two-way ANOVA로 분석하였다. 이와 함께 이화학적 특성과 BA 각각의 상관관계를 살펴보았다. 모든 통계처리는 MINITAB version 14(Minitab Inc.
대상 데이터
- 본 실험에서 담근 막걸리 재료 중 쌀은 2010년 강화산 아끼바레, 밀가루는 곰표 중력분(Daehan Flour Co., Seoul, Korea), 누룩은 소율곡(Songhak-gokja, Song-gung, Korea), 효모는 활성 드라이이스트(Ottogi, Anyang, Korea)를 구입하여 사용하였으며, 물은 제주 삼다수(Nongshim, Seoul, Korea)를 사용하였다. 막걸리는 쌀을 100%(R100), 쌀 70%와 밀가루 30%(R70), 쌀 30%와 밀가루 70%(R30)와 밀가루 100%(R0)의 모두 4종류를 이단담금법으로 제조하였으며, 재료비는 Table 1과 같다.
데이터처리
- 3)Statistical significance of factors was analyzed by one-way ANOVA.
- 4)Statistical significance of factors was analyzed by two-way ANOVA.
- 이와 함께 이화학적 특성과 BA 각각의 상관관계를 살펴보았다. 모든 통계처리는 MINITAB version 14(Minitab Inc., State College, PA, USA)를 이용하였다.
- 온도에 따른 막걸리의 화학적 특성 및 BA의 변화는 One-way ANOVA로 분석하였으며, 막걸리의 쌀과 밀가루 배합비율과 저장기간에 따른 화학적 특성 및 BA의 변화는 Two-way ANOVA로 분석하였다. 이와 함께 이화학적 특성과 BA 각각의 상관관계를 살펴보았다.
이론/모형
- 막걸리 BA의 검출은 Kim 등(15)의 방법으로 HPLC를 이용하여 측정하였다. 즉, 막걸리 시료 1 mL을 원심분리기(Micro 17TR, Hanil Co.
성능/효과
- 4oC에서 저장한 막걸리의 가장 주된 BA는 모든 실험군에서 putrescine으로 나타났으며, 검출된 BA 모두 20일째까지는 증가하는 경향을 보였으나 30일째는 감소하였다. 또한 R100과 R70에 비해 밀가루 비율이 높은 R30, R0의 BA 함량이 높았다.
- 1, Table 3). 4종류의 막걸리 모두 4℃에서 저장한 경우 알코올 농도의 변화는 크지 않았으나, 10℃와 20℃에 저장한 경우 쌀 비율이 높은 막걸리는 저장 초기부터 알코올 농도가 크게 증가하여 30일째에 R100은 각각 9.1, 9.0%를 나타냈으며, R70은 각각 8.6, 8.5%를 나타내었다. 반면, 밀가루 배합비율이 높은 막걸리의 알코올 농도는 R30가 각각 7.
- R100은 저장온도가 증가함에도 불구하고 막걸리에서 생성된 총 BA 함량이 낮은 수준을 유지하였고, R70은 4oC와 10oC의 차이를 보이지 않았으나 20oC에서 저장한 경우에 함량이 증가하였다.
- 막걸리의 산도 역시 pH와 비슷한 경향을 나타내었으나 R100의 경우만 20oC에서 저장한 막걸리의 경우 30일째 산도가 약간 감소하는 경향을 나타내었다. 그러나 4종의 막걸리 모두 저장온도와 저장기간이 증가하면서 pH의 감소와 함께 산도가 유의적으로 증가하였으며, 저온에서의 변화는 극히 적었다(Table 2, Table 3).
- 32%로 감소하여 막걸리의 보존온도가 막걸리의 품질저하에 매우 중요한 요인임을 시사하였다. 그러나 이 연구에서는 막걸리의 보존기간이 늘어날수록 pH는 증가하고, 총산은 감소하여 본 연구 결과 중 R100의 30일째 결과를 제외한 나머지 결과와 상반되는 경향을 나타내었다. 실제로 본 연구실에서 시판 막걸리를 4oC와 20oC에 20일간 저장하면서 pH를 측정한 경우 20oC에 저장한 막걸리는 초기에 pH 3.
- Table 2의 결과를 보면 10oC에서 저장한 경우, R100을 제외한 다른 막걸리는 20일째까지는 BA 생성을 위한 최적 pH의 범위를 유지하였으나 30일째는 그 이하로 감소하였다. 그런데 실제로 총 BA는 30일까지 지속적으로 증가하는 경향을 보였으며, 20oC에서 저장한 경우는 10일째부터 pH 3.74 이하로 떨어진 후 지속적인 감소를 보였는데 이때의 BA는 10일째를 정점으로 감소하는 경향을 보여주어서 pH 범위와 BA 생성 간의 관련이 있음을 알 수 있었다.
- C에 비해 크게 증가하였으며, R100은 여전히 낮은 수준이었으나 R70의 생성량은 크게 증가하였다. 또한 10oC에서는 R30, R0의 BA가 20일째부터 함량이 크게 증가한 반면 20oC에서는 증가 시기가 앞당겨져 5일째부터 현저한 증가를 나타내었으며, R70은 10일째부터 증가하였다. 그러나 R100의 tyramine과 R30의 putrescine을 제외한 대부분 막걸리의 tyramine과 putrescine 함량은 10일째를 정점으로 감소하였다.
- C에서 저장한 막걸리의 가장 주된 BA는 모든 실험군에서 putrescine으로 나타났으며, 검출된 BA 모두 20일째까지는 증가하는 경향을 보였으나 30일째는 감소하였다. 또한 R100과 R70에 비해 밀가루 비율이 높은 R30, R0의 BA 함량이 높았다. 이러한 경향은 막걸리를 10oC에서 저장한 경우 매우 뚜렷한 차이를 나타내어, R100과 R70은 4oC에서 저장했을 때와 비교하여 tyramine과 putrescine 함량에 별다른 변화가 없었으나 R30과 R0의 함량은 현저하게 증가하였다.
- 최근 각 가정에 보급되어 있는 김치냉장고의 온도가 4oC 전후인 만큼 구입 후의 막걸리는 냉장고(10oC 전후)보다는 김치 냉장고에 보관하는 것이 신선도를 오래 유지하는 방법이 될 수 있다. 또한 본 연구를 통해 쌀만으로 제조한 막걸리 또는 쌀의 배합비율이 높은 막걸리는 밀가루 비율이 높은 막걸리에 비해 알코올 생성량은 많으면서도 BA 생성량은 유의적으로 낮아 막걸리의 품질 특성뿐만 아니라 안전성 측면에서도 우수하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 연구결과가 막걸리의 유통기한을 연장시켜 막걸리 폐기율을 낮춤으로써 자원을 절약하고, 전량 수입에 의존하는 막걸리용 밀가루를 국내산 잉여 쌀로 대체하게 함으로써 막걸리의 품질을 향상시키고 쌀 재고량을 감소시키는 데 도움이 될 수 있기를 기대한다.
- 쌀과 밀가루는 알코올의 원료가 되는 당질의 함량을 비롯한 다른 영양성분에서 많은 차이가 있으며, 이러한 차이는 BA 생성에 영향을 미치는 미생물의 증식에도 영향을 미칠 것이다. 또한 쌀 배합비율을 달리한 본 실험에서 나타난 알코올 농도, pH, 산도, 아미노산도 등의 차이 또한 미생물의 증식에 영향을 주었을 것으로 볼 수 있으며, 이러한 미생물의 차이가 각 실험군에서의 BA 생성 및 함량의 차이로 나타났을 것으로 생각된다. 그러나 이를 뒷받침하기 위해서는 후속 연구가 필요할 것이다.
- 본 연구 결과, 막걸리는 저장 및 유통 중에도 알코올 발효가 진행되어 알코올 함량이 변할 수 있으며, 저장온도가 높을 경우 발효 정도가 더욱 증가한다는 것을 알 수 있었다. 또한 전분질 재료의 중량이 같을 경우 쌀 비율이 높은 막걸리는 밀가루 비율이 높은 막걸리에 비해 알코올을 생성할 수 있는 잠재능력이 더 크다는 사실도 알 수 있었는데 이러한 결과는 본 실험에 사용한 밀가루는 중력분으로써 쌀(일반미)에 비해 단백질 함량은 높고, 당질 함량은 낮은데 기인한 것으로 볼 수 있다(32).
- 반면, R30과 R0는 저장온도가 증가함에 따라 총 BA 함량이 유의적으로 증가하였다. 또한 총 BA의 최고 생성량도 R100과 R70이 각각 178.6와 682.9 mg/L를 나타낸 반면 R30과 R0는 각각 1186.7와 1150.4 mg/L를 나타내어 쌀의 배합비율이 높을수록 각각의 BA 뿐만 아니라 총 BA의 함량 역시 유의적으로 감소함을 알 수 있었다(Table 3). 이러한 결과는 Fig.
- 막걸리를 20oC에서 저장했을 때의 BA 생성 역시 같은 경향을 보였으나 tyramine과 putrescine의 생성량은 10oC에 비해 크게 증가하였으며, R100은 여전히 낮은 수준이었으나 R70의 생성량은 크게 증가하였다. 또한 10oC에서는 R30, R0의 BA가 20일째부터 함량이 크게 증가한 반면 20oC에서는 증가 시기가 앞당겨져 5일째부터 현저한 증가를 나타내었으며, R70은 10일째부터 증가하였다.
- 이러한 조건은 세균의 수를 증가시켜 아민을 생성하는 균주가 증식할 가능성을 높여 준다(45). 본 실험 결과 4oC에서 저장한 막걸리의 BA 총 함량의 최고치는 20일째 R0로써 75.69 mg/L이었으며, 10oC에 저장한 막걸리는 저장 10일째까지의 최고치가 R30의 75.67 mg/L로써 낮은 수준을 유지하고 있으므로 막걸리를 출고 단계부터 소비까지의 전 과정을 통틀어 10oC 이하에서 10일간 저장한다고 하면 막걸리의 BA 함량을 염려할 필요는 없을 것으로 보인다. 하지만 현재의 막걸리 유통 구조를 볼 때 출고 시점부터 소비까지의 전 과정에서 10oC 이하를 유지하기는 쉽지 않으며, 특히 여름철 외부 온도에 짧은 시간 노출되는 것만으로도 BA 함량은 크게 증가할 수 있다.
- 따라서 막걸리는 유통 중에도 알코올 함량이 변화할 것으로 예상됨에도 불구하고 이제까지의 연구는 막걸리 담금 과정에서의 변화에 대한 연구에 한정되어 있었다. 본 연구 결과, 막걸리는 저장 및 유통 중에도 알코올 발효가 진행되어 알코올 함량이 변할 수 있으며, 저장온도가 높을 경우 발효 정도가 더욱 증가한다는 것을 알 수 있었다. 또한 전분질 재료의 중량이 같을 경우 쌀 비율이 높은 막걸리는 밀가루 비율이 높은 막걸리에 비해 알코올을 생성할 수 있는 잠재능력이 더 크다는 사실도 알 수 있었는데 이러한 결과는 본 실험에 사용한 밀가루는 중력분으로써 쌀(일반미)에 비해 단백질 함량은 높고, 당질 함량은 낮은데 기인한 것으로 볼 수 있다(32).
- 본 연구에서 쌀과 밀가루 배합비율을 달리하여 제조한 4종의 막걸리를 4oC, 10oC와, 20oC에서 각각 30일간 저장하면서 생성되는 BA의 종류와 함량을 측정한 결과는 전분질 원료로써 밀가루보다 쌀의 배합비율을 증가시킬 경우 BA 생성이 현저하게 감소하는 결과를 얻을 수 있었다(Fig. 3, Table 3).
- 2 내외이다(31). 본 연구에서 저장 초기의 pH는 4.33-4.38로써 막걸리 군 간의 차이를 보이지 않았으며 4oC에 저장한 막걸리는 저장 30일째까지 그 수준을 유지하였다. 그러나 10oC에서 저장한 막걸리는 약 10일째까지 완만한 변화를 보인 이후 pH감소폭이 더 커진 반면 20oC에서 저장한 막걸리는 초기에 큰 폭으로 감소한 이후 30일째까지는 완만한 감소를 나타내었다.
- 막걸리는 효모를 비롯한 많은 미생물이 살아있는 상태에서 유통되고 음용 되는 발효주이다. 본 연구진은 막걸리를 실온(20℃)에서 저장한 경우, 저온(4℃)에서 저장한 막걸리에 비해 유산균의 수가 급격히 증가하고 이와 함께 유산균 균종의 분포가 크게 변화함을 알 수 있었다. 또한 막걸리를 실온에서 저장하는 경우, 저장기간이 증가할수록 생성되는 biogenic amine의 종류와 함량이 크게 늘어남을 보고한 바 있다(15).
- 01). 실험 초기 아미노산도는 쌀 배합비율이 높은 R100과 R70이 밀가루 배합비율이 높은 R30과 R0에 비해 높게 나타났으나 10oC와 20oC에서 저장한 30일째 막걸리의 아미노산도는 이들 간의 별다른 차이를 나타내지 않았으므로 10oC와 20oC에서 저장한 막걸리의 아미노산도는 밀가루 배합비율이 높은 막걸리에서 더욱 크게 증가함을 알 수 있었다.
- 아미노산 함량 역시 저장온도가 올라가고, 저장기간이 길어질수록 증가하는 경향을 나타내었으며, 같은 저장온도에서는 쌀과 밀가루의 배합비율과 저장기간에 따라서도 유의적인 차이를 나타내었다(p<0.01).
- 쌀과 밀가루의 배합비율을 달리하여 담근 막걸리의 알코올 농도가 저장 온도에 따라 어떻게 변화하는 지를 측정하였다. 알코올 농도는 저장기간이 증가할수록, 저장온도가 높을수록 증가하였으며, 증가 폭은 쌀 배합비율이 높은 R100, R70 막걸리가 밀가루 배합비율이 높은 R30, R0 막걸리에 비해 유의적으로 크게 나타났다(Fig. 1, Table 3). 4종류의 막걸리 모두 4℃에서 저장한 경우 알코올 농도의 변화는 크지 않았으나, 10℃와 20℃에 저장한 경우 쌀 비율이 높은 막걸리는 저장 초기부터 알코올 농도가 크게 증가하여 30일째에 R100은 각각 9.
- 우선, 4oC와 10oC에서 저장한 막걸리에서는 분석 대상인 8종의 BA 중 tyramine과 putrescine, cadaverine 만이 검출되었으나 20oC에 저장한 막걸리에서는 미량이지만 phenylethylamine도 검출되었다. 그러나 시판 막걸리에서 검출되었던 histamine과 tryptamine(15)은 검출되지 않았다.
- 4 mg/L를 나타내어 쌀의 배합비율이 높을수록 각각의 BA 뿐만 아니라 총 BA의 함량 역시 유의적으로 감소함을 알 수 있었다(Table 3). 이러한 결과는 Fig. 2의 아미노산도의 변화와 매우 비슷한 경향을 보여 밀가루 배합비율이 높은 막걸리는 쌀 배합비율이 높은 막걸리에 비해 저장 중의 아미노산도가 더 많이 증가하고 이들 유리 아미노산이 BA 생성의 전구체로 작용함으로써 BA 생성을 더 많이 증가시켰을 가능성을 시사해 준다고 할 수 있다.
- 이상의 결과로부터 막걸리는 시판 후 유통 기간 중에도 알코올 함량을 비롯한 화학적 품질 특성이 변화하고, BA 함량이 증가할 수 있으며, 이러한 변화는 저장 온도에 따라 크게 달라진다는 것을 알 수 있었다. 따라서 품질 변화를 늦추기 위해서는 막걸리를 저온 저장해야 하며, 10oC보다는 4oC에서의 저장이 권장된다.
- 43을 나타내었다. 즉 저장온도가 증가함에 따라 그리고 저장기간이 길어짐에 따라 pH는 유의적으로 감소하였으며, 막걸리의 pH는 쌀 배합비율에 따라서도 차이를 보여 쌀 배합비율이 높은 막걸리의 pH 감소가 더 크게 나타나는 경향이 있음을 알 수 있었다. 막걸리의 산도 역시 pH와 비슷한 경향을 나타내었으나 R100의 경우만 20oC에서 저장한 막걸리의 경우 30일째 산도가 약간 감소하는 경향을 나타내었다.
- 또한 Yang과 Yang(3)은 국산 쌀 막걸리에 대한 지불의사를 분석한 논문에서 조사대상자들은 쌀과 밀의 혼합 막걸리보다는 쌀 100%에, 수입산 보다는 국내산에, 살균 막걸리보다는 생 막걸리에 더 높은 가치를 두고 있다고 보고하였다. 즉, 100% 국내산 쌀로 담근 생 막걸리의 품질을 향상시키고 소비를 증대시키고자 하는 노력들은 소비자들의 막걸리에 대한 인식을 높이는 동시에 쌀 소비 감소와 수입 증가로 쌀 재고량이 2009년 현재 10만 톤에 이르는 문제를 해결하는데 기여할 수 있을 것이다.
- 쌀 배합비율을 달리하여 제조한 4종의 막걸리의 화학적 특성과 BA 함량과의 상관계수를 Table 4에 나타내었다. 총 BA 함량은 막걸리의 알코올 함량, pH, 산도 및 아미노산 함량과 유의적인 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 특히 pH와 총 BA는 음의 상관관계를 나타내어 pH의 감소와 함께 총 BA 함량이 증가하였다(p<0.
- 특히 pH와 총 BA는 음의 상관관계를 나타내어 pH의 감소와 함께 총 BA 함량이 증가하였다(p<0.01).
후속연구
- 또한 쌀 배합비율을 달리한 본 실험에서 나타난 알코올 농도, pH, 산도, 아미노산도 등의 차이 또한 미생물의 증식에 영향을 주었을 것으로 볼 수 있으며, 이러한 미생물의 차이가 각 실험군에서의 BA 생성 및 함량의 차이로 나타났을 것으로 생각된다. 그러나 이를 뒷받침하기 위해서는 후속 연구가 필요할 것이다.
- 더욱이 최근 별다른 기준 없이 업체 자율적으로 유통기한을 늘이는 분위기는 장기적으로 소비자들이 막걸리를 외면하게 하는 원인이 될 수 있다. 따라서 현재의 생산, 유통 상태에서의 막걸리의 BA 생성 저하를 위한 노력은 막걸리의 대중화 및 세계화를 위한 매우 의미 있는 연구가 될 것이다.
- 또한 본 연구를 통해 쌀만으로 제조한 막걸리 또는 쌀의 배합비율이 높은 막걸리는 밀가루 비율이 높은 막걸리에 비해 알코올 생성량은 많으면서도 BA 생성량은 유의적으로 낮아 막걸리의 품질 특성뿐만 아니라 안전성 측면에서도 우수하다는 것을 알 수 있었다. 이러한 연구결과가 막걸리의 유통기한을 연장시켜 막걸리 폐기율을 낮춤으로써 자원을 절약하고, 전량 수입에 의존하는 막걸리용 밀가루를 국내산 잉여 쌀로 대체하게 함으로써 막걸리의 품질을 향상시키고 쌀 재고량을 감소시키는 데 도움이 될 수 있기를 기대한다.
- 97까지 증가하였다(결과 미제시). 이러한 차이가 시판 막걸리의 제성 과정에서 첨가하는 기타 원료 등 제조방법에 따른 차이인지 아니면 포장상태의 차이에 기인하는 것인지에 대해서는 후속 연구가 필요할 것이다.
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