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문제 정의
- 따라서 홍삼박을 식품으로 활용하기 위한 연구의 일환으로 홍삼박에 함유된 탄수화물을 술 제조에 이용하기 위하여 홍삼박을 효소로 분해한 후 효모에 의한 알콜 발효 특성을 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 그리하여 홍삼의 향과 기능성 성분이 함유된 홍삼주의 제조방법을 제시하고자 하였다.
- 따라서 홍삼박을 식품으로 활용하기 위한 연구의 일환으로 홍삼박에 함유된 탄수화물을 술 제조에 이용하기 위하여 홍삼박을 효소로 분해한 후 효모에 의한 알콜 발효 특성을 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 그리하여 홍삼의 향과 기능성 성분이 함유된 홍삼주의 제조방법을 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 시료 5 mL에 ethyl acetate 6 mL을 넣고 20분간 추출한 후 원심분리(5,000 x g, 20 min)하고 상등액을 취해 분석 시료로 사용하였다. RTX-5(fused silica capillary column, 30 m x 0.25 mm x 0.25 mm)를 사용하였으며, 컬럼 온도는 50℃에서 150℃까지 10℃/min의 속도로 증가시키고, 150℃에서 280℃까지 20℃/min의 속도로 증가시켰다. 분석조건은 sample: 10 μL, injector 온도:250℃, detector 온도: 280℃, detector: Flame ionization detector, carrier gas: N2 (유속 1 mL/min)로 하였다.
- pH는 pH meter (model 720P, Istek, Seoul, Korea)로 직접 측정하였으며, 적정산도는 발효액을 멸균 증류수로 10배 희석한 후 0.01 N NaOH용액으로 적정하여 그 소모량으로 나타내었다. 이때 phenolphthalein을 지시약으로 사용하였다.
- 가열(100℃, 20 min)하여 효소 반응을 정지시킨 홍삼박 효소분해물에 설탕을 첨가 하여 초기 가용성 고형분 함량을 20°Bx와 30°Bx로 각각 조정한 후 에어락이 장치된 발효용기(model UFP-12, 한국UCD, Gunpo, Korea)에 넣고 시판 건조 효모를 0.025%(w/w) 농도로 멸균 생리식염수에 현탁시켜 접종한 다음 25℃의 항온기에서 9일간 배양하면서 경시적으로 발효특성을 측정하였다.
- 그러나 발효주 제조용으로는 당의 함량이 부족하므로 과일주 발효[15,19,20]와 동일하게 설탕으로 초기 가용성 고형분 함량을 20°Bx와 30°Bx로 각각 보당한 후 홍삼주 제조에 사용하였다.
- 발효액의 조사포닌 함량은 Ando의 방법[16]을 다소 변형시켜 다음과 같이 분석하였다. 시료 12 mL에 메탄올 28 mL를 가하여 80℃에서 2시간씩 3회 추출하고 여과한여액을 감압 농축하였다.
- 분리된 물층에 수포화 n-butanol 50 mL를 가하여 3회 추출한 후 감압 농축하였다. 이것을 105℃이하에서 2시간 건조한 후 중량을 측정하여 조사포닌 함량으로 하였다.
- 본 연구의 재료로 사용한 홍삼박은 홍삼의 유효성분을 추출한 잔사이며, 홍삼 추출물의 품질기준이 사포닌 함량인 점을 고려하면 홍삼박에는 미량의 사포닌이 함유되어 있을 것으로 판단된다. 홍삼박 효소분해물에 설탕을 추가한 후 발효 7일째의 조사포닌 함량을 분석하였다. 효소를 처리하지 않고 효모를 배양한 경우 조사포닌 함량은 0.
- 홍삼박의 효소분해는 전보[10]에 준하여 다음과 같이 제조하였다. 홍삼박을 25% 농도로 현탁액(pH 5.5)을 만든 후 Viscozyme과 Flavourzyme을 고형분 기준으로 각각 1.0%와 0.5% 가하고 50℃에서 3시간 반응시켜 홍삼박 효소분해물을 제조하였다. 가열(100℃, 20 min)하여 효소 반응을 정지시킨 홍삼박 효소분해물에 설탕을 첨가 하여 초기 가용성 고형분 함량을 20°Bx와 30°Bx로 각각 조정한 후 에어락이 장치된 발효용기(model UFP-12, 한국UCD, Gunpo, Korea)에 넣고 시판 건조 효모를 0.
- 홍삼박을 식품으로 활용하기 위한 연구의 일환으로 홍삼박을 복합 탄수화물 분해효소와 단백질 분해효소로 처리하여 홍삼박 효소분해물을 제조한 후 홍삼 발효주 제조에 사용하였다. 설탕을 첨가하여 초기 가용성 고형분 함량을 20°Bx와 30°Bx로 조정.
대상 데이터
- 사포닌은 암세포 증식억제, 혈소판 응집억제, 항염증, 통증억제, 면역 증강, 항 당뇨, 콜레스테롤 저하 등의 활성이 규명되어있으며 인삼에 3∼6% 함유되어 있는 약리성분이다[26]. 본 연구의 재료로 사용한 홍삼박은 홍삼의 유효성분을 추출한 잔사이며, 홍삼 추출물의 품질기준이 사포닌 함량인 점을 고려하면 홍삼박에는 미량의 사포닌이 함유되어 있을 것으로 판단된다. 홍삼박 효소분해물에 설탕을 추가한 후 발효 7일째의 조사포닌 함량을 분석하였다.
- 홍삼박은 홍삼을 에탄올로 추출한 잔사로 Greenbio사 (Icheon, Korea)에서 제공받았으며, 홍삼박 효소분해물 제조에 사용한 상업용 효소인 Viscozyme과 Flavourzyme 은 Novozyme사(Bagsvaerd, Denmark)의 제품이었다. 효모(Saccharomyces cerevisiae)는 시판 중인 건조효모 중 Fermivin (DSM Food Specialties, Delft, Netherlands)을 사용하였고, 보당용 설탕은 백설 정백당(CJ Cheiljedang, Seoul, Korea)을 사용하였다.
- 홍삼박은 홍삼을 에탄올로 추출한 잔사로 Greenbio사 (Icheon, Korea)에서 제공받았으며, 홍삼박 효소분해물 제조에 사용한 상업용 효소인 Viscozyme과 Flavourzyme 은 Novozyme사(Bagsvaerd, Denmark)의 제품이었다. 효모(Saccharomyces cerevisiae)는 시판 중인 건조효모 중 Fermivin (DSM Food Specialties, Delft, Netherlands)을 사용하였고, 보당용 설탕은 백설 정백당(CJ Cheiljedang, Seoul, Korea)을 사용하였다.
이론/모형
- 가용성 고형분 함량은 당도계(PR-32α Digital Refractometer, Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 총당과 환원당 함량은 포도당을 표준물질로 phenol-sulfuric acid법과 DNS (3,5-dinitrosalicylic acid)법으로 각각 분석하였다[14].
성능/효과
- 적정산도는 pH 변화와 비례하여 증가 하였다. 7일간 발효시킨 후 조사포닌의 함량은 100∼200% 향상되었다. 따라서 홍삼박 효소분해물은 홍삼 발효주의 원료로 이용될 수 있을 것으로 판단되었다.
- 가용성 고형분 함량[Fig. 1A]은 발효 4일째까지 다소 급격하게 감소하여 초기 고형분 함량 20°Bx와 30°Bx에서 9.3°Bx와 17.2°Bx를 나타냈고, 4일 째부터 9일째까지는 서서히 감소하여 7.5°Bx와 13.1°Bx 까지 감소하였다.
- 가용성 고형분 함량은 발효 4일째까지 급격하게 감소 하여 9.3°Bx와 17.2°Bx를 나타냈고, 4일째부터 9일째까지는 서서히 감소하여 7.5°Bx와 13.1°Bx까지 감소하였다.
- 이러한 차이는 과일과 홍삼박 효소분해물과 구성당의 차이에 기인하는 것으로 사료되었다. 과일의 당류는 보당으로 첨가한 설탕을 제외하면 대부분 단당류이나, 홍삼박 효소분해 물은 불용성 홍삼박을 효소처리로 가용화시킨 것으로 단 당류뿐 만 아니라 올리고당류도 함유되어 있으므로 발효 과정에서 가용성 고형분 함량의 감소속도에 차이가 발생 하는 것으로 판단되었다. 발효과정에서 총당 함량의 변화 (데이타 제시는 생략함)가 가용성 고형분의 함량와 매우 유사한 경향인 것도 이러한 판단의 근거가 되었다.
- 두 종류 시료 모두 초기 함량 102 g/L에서 발효 1일째 120∼130 g/L로 증가하였고, 20°Bx는 발효 3일째 39 g/L로, 30°Bx는 발효 4일째 46 g/L까지 급속하게 감소하였으며 발효 9일째는 각각 18 g/L와 24 g/L까지 감소하였다.
- 일반적으로 발효성 당 소비량의 55%정도가 에탄올로 전환되며[25], 본 연구에서도 유사한 결과를 보였다. 따라서 홍삼박의 효소 분해물은 발효주 제조에 이용될 수 있을 것으로 판단되었다.
- 발효 종료 후 홍삼주의 pH 4.0은 탁주의 pH(4.5∼5.5)보다 낮고 포도주의 pH(3.3∼3.4)보다 높은 값으로 신맛은 강하지 않는 것으로 판단되었다.
- 에탄올은 발효 1일째부터 생산되기 시작하였으며, 에탄올 함량은 20°Bx 농도로 발효한 경우에서는 발효 6일째 까지, 30°Bx의 경우에서는 발효 7일까지 꾸준하게 증가 하여 최종 에탄올 함량은 각각 65 g/L와 106 g/L까지 증가하였다.
- 이상의 결과는 홍삼박 효소분해물이 홍삼 발효주의 제조에 매우 적절한 재료로 이용될 수 있으며, 동시에 홍삼 박에 잔존하는 사포닌이 함유되어 상품성이 향상된 홍삼 발효주를 제조할 수 있는 장점이 있음을 보여주는 것이다. 향후 홍삼 발효주의 제조를 위하여 경제적성, 관능적인 기호도 및 작업 표준화에 대한 보완적인 연구가 필요 하다.
- 적정산도 [Fig. 2B]는 발효시간에 따라 증가하는 경향으로 20°Bx 농도로 발효한 경우에서는 발효 3일째까지 증가한 후 유지되는 경향이었고, 30°Bx의 경우에서는 발효 7일까지 꾸준히 증가하는 경향이었다.
- 환원당 함량은 초기 함량 102 g/L에서 발효 1일째 120∼130 g/L로 증가하였고, 20°Bx는 발효 3일째 39 g/L 로, 30°Bx는 발효 4일째 46 g/L까지 급속하게 감소하였으며 발효 9일째는 각각 18 g/L와 24 g/L까지 감소하였다.
- 효소처리와 발효에 의하여 홍삼주의 조사포닌함량이 100∼200% 향상되었다.
후속연구
- 7일간 발효시킨 후 조사포닌의 함량은 100∼200% 향상되었다. 따라서 홍삼박 효소분해물은 홍삼 발효주의 원료로 이용될 수 있을 것으로 판단되었다.
- 이상의 결과는 홍삼박 효소분해물이 홍삼 발효주의 제조에 매우 적절한 재료로 이용될 수 있으며, 동시에 홍삼 박에 잔존하는 사포닌이 함유되어 상품성이 향상된 홍삼 발효주를 제조할 수 있는 장점이 있음을 보여주는 것이다. 향후 홍삼 발효주의 제조를 위하여 경제적성, 관능적인 기호도 및 작업 표준화에 대한 보완적인 연구가 필요 하다.
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