본 연구에서는 전통 항아리를 이용하여 발효온도 및 여과 방법을 달리한 현미식초를 제조하여 이들의 품질특성을 조사하였다. 초산발효에 사용하는 발효제와 온도에 따라 적정산도는 발효 4~5주에 가장 높았으며, 강제여과가 전통여과방식보다 산도가 더 높게 나타났다. pH는 모든 구간에서 발효가 진행됨에 따라 감소하였고, 당도는 각각의 발효액 모두 초산 생성이 원활할 때는 발효초기와 비슷하게 유지되었지만, 발효액이 과산화 되었을 때는 당도가 낮아졌다. 유기산 함량은 발효온도와 여과방식에는 큰 차이는 없지만 다양한 발효제에 따라 발효 초기에 8종(oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행되면서 acetic acid가 많이 생성되었다. 총 유리아미노산 함량은 초산 함량이 증가할수록 유지되거나 감소의 폭이 적었으며, 초산함량이 감소하는 발효 6주에 총 아미노산 함량도 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 항아리에서 초산발효가 진행됨에 따라 초산함량이 증가할 때 유리 아미노산 함량은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 발효온도 및 여과방식을 달리함에 따라 유기산 및 유리 아미노산 함량의 차이가 큰 것으로 판단되며, 초산 발효액의 경우, 향후 숙성과정에서 유기산 및 유리 아미노산의 변화가 있을 것으로 예상되므로 장기 숙성에 따른 초산 발효액의 품질변화에 대한 연구가 요구된다.
본 연구에서는 전통 항아리를 이용하여 발효온도 및 여과 방법을 달리한 현미식초를 제조하여 이들의 품질특성을 조사하였다. 초산발효에 사용하는 발효제와 온도에 따라 적정산도는 발효 4~5주에 가장 높았으며, 강제여과가 전통여과방식보다 산도가 더 높게 나타났다. pH는 모든 구간에서 발효가 진행됨에 따라 감소하였고, 당도는 각각의 발효액 모두 초산 생성이 원활할 때는 발효초기와 비슷하게 유지되었지만, 발효액이 과산화 되었을 때는 당도가 낮아졌다. 유기산 함량은 발효온도와 여과방식에는 큰 차이는 없지만 다양한 발효제에 따라 발효 초기에 8종(oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행되면서 acetic acid가 많이 생성되었다. 총 유리아미노산 함량은 초산 함량이 증가할수록 유지되거나 감소의 폭이 적었으며, 초산함량이 감소하는 발효 6주에 총 아미노산 함량도 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 항아리에서 초산발효가 진행됨에 따라 초산함량이 증가할 때 유리 아미노산 함량은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 발효온도 및 여과방식을 달리함에 따라 유기산 및 유리 아미노산 함량의 차이가 큰 것으로 판단되며, 초산 발효액의 경우, 향후 숙성과정에서 유기산 및 유리 아미노산의 변화가 있을 것으로 예상되므로 장기 숙성에 따른 초산 발효액의 품질변화에 대한 연구가 요구된다.
We investigated the quality characteristics of brewing brown rice vinegar through a traditional static fermentation process. Accordingly, we decided to compare the physicochemical characteristics of brewing vinegar at different temperatures and filtration methods. In four to five weeks' time, the ac...
We investigated the quality characteristics of brewing brown rice vinegar through a traditional static fermentation process. Accordingly, we decided to compare the physicochemical characteristics of brewing vinegar at different temperatures and filtration methods. In four to five weeks' time, the acetic acid fermentation exhibited the highest titratable acidity and then it eventually decreased. The titratable acidity was affected by the filtration method. It was revealed that the titratable acidity was higher in the forced filtration than the traditional filtration method. Various organic acids were detected in order to initialize the fermentation stage and as the fermentation progressed, only the acetic acid could be detected. The total free amino acid content was higher at a temperature of $30^{\circ}C$ than at $20^{\circ}C$. Moreover, the free amino acid content was dependent on the acetate content during the acetic fermentation process. The main bioactive substance of the ${\gamma}$-aminobutyric acid content was more than twice at a fermentation temperature of $30^{\circ}C$ compared to the fermentation temperature of $20^{\circ}C$. Furthermore, the total amino acid and essential amino acid content at a temperature of $30^{\circ}C$ was excellent. The quality of the brown rice vinegar via forced filtration method at a temperature of $30^{\circ}C$ was the most excellent. Based on these results, the fermentation temperature and the use of nuruks (fermenting agent) affected the quality of the brown rice vinegar, and an appropriate method to consider its purpose is required.
We investigated the quality characteristics of brewing brown rice vinegar through a traditional static fermentation process. Accordingly, we decided to compare the physicochemical characteristics of brewing vinegar at different temperatures and filtration methods. In four to five weeks' time, the acetic acid fermentation exhibited the highest titratable acidity and then it eventually decreased. The titratable acidity was affected by the filtration method. It was revealed that the titratable acidity was higher in the forced filtration than the traditional filtration method. Various organic acids were detected in order to initialize the fermentation stage and as the fermentation progressed, only the acetic acid could be detected. The total free amino acid content was higher at a temperature of $30^{\circ}C$ than at $20^{\circ}C$. Moreover, the free amino acid content was dependent on the acetate content during the acetic fermentation process. The main bioactive substance of the ${\gamma}$-aminobutyric acid content was more than twice at a fermentation temperature of $30^{\circ}C$ compared to the fermentation temperature of $20^{\circ}C$. Furthermore, the total amino acid and essential amino acid content at a temperature of $30^{\circ}C$ was excellent. The quality of the brown rice vinegar via forced filtration method at a temperature of $30^{\circ}C$ was the most excellent. Based on these results, the fermentation temperature and the use of nuruks (fermenting agent) affected the quality of the brown rice vinegar, and an appropriate method to consider its purpose is required.
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문제 정의
현재까지 국내 식초연구는 주로 발효 미생물인 초산균의 탐색, 발효제 및 제조 방법 등에 국한되어 있고(15-18), 우리나라 고유의 항아리를 이용한 전통 정치배양법으로 제조한 식초의 여과방식에 따른 품질변화 연구는 전무한 상황이다. 따라서 본 연구에서는 전통 양조식초 제조공정과 품질의 단점을 해결하기 위해, 알코올발효와 초산발효를 이원화시킨 방법으로 현미식초 제조법을 체계화하였으며, 여과법을 달리한 이들의 품질특성을 과학적으로 분석하였고 소규모 농가형 양조식초 제조의 롤 모델과 품질지표의 기초자료로 활용하고자 한다.
본 연구에서는 전통 항아리를 이용하여 발효온도 및 여과 방법을 달리한 현미식초를 제조하여 이들의 품질특성을 조사하였다. 초산발효에 사용하는 발효제와 온도에 따라 적정산도는 발효 4∼5주에 가장 높았으며, 강제여과가 전통여과방식보다 산도가 더 높게 나타났다.
제안 방법
당도는 초산 발효액을 여과한 여액을 디지털 당도계(PR-32α, ATAGO Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.
현미식초를 제조하기 위해, 우선 현미 1 kg을 세미·침지·증자단계를 거쳐 고두밥을 냉각시킨 후, 항아리에 각각의 발효제(TN, AK, RJ)를 10%(w/w) 첨가하고, 160%(v/w)로 가수를 한 다음, 주모를 5%(v/w) 접종하여 20℃와 30℃에서 각각 9일간 알코올 발효를 하였다. 발효 종료 후 발효 술덧을 9,000 rpm, 12분간 원심분리(Hitachi, Ltd., GⅢ series, Tokyo, Japan)한 이용한 강제여과법과 광목 주머니에 술덧을 넣어 중력을 이용한 전통여과법으로 여과하고, 미리 끓여서 냉각시킨 지하수로 알코올 6%로 제성하고 여기에 10%(v/v) 종초를 넣고 각각의 온도(20℃, 30℃)에서 6주간 정치초산발효를 하였다.
유기산은 발효액을 3차 증류수로 희석하여 HLB Sep-pak C18 cartridge (Waters Co., Massachusetts, USA)에 통과시켜 HPLC (Sykam, S-series, Gilching, Germany)를 이용하여 분석하였다. 분석 column은 Aminex HPX-87H (300 mm×7.
유리 아미노산 정량은 시료 1 mL를 0.02 N HCl 용액에 20배 희석하고, 0.2 μM membrane filter (Millipore Co., Ireland)로 여과한 후, amino acid analysis system (Sykam S-4300, Gilching, Germany)을 이용하여 분석하였다(19).
현미식초를 제조하기 위해, 우선 현미 1 kg을 세미·침지·증자단계를 거쳐 고두밥을 냉각시킨 후, 항아리에 각각의 발효제(TN, AK, RJ)를 10%(w/w) 첨가하고, 160%(v/w)로 가수를 한 다음, 주모를 5%(v/w) 접종하여 20℃와 30℃에서 각각 9일간 알코올 발효를 하였다.
대상 데이터
그 외 일반성분 및 유기산 분석에 사용한 시약은 Sigma Co.(USA) 및 시중에 시판되는 특급품을 사용하였다. 알코올 및 초산발효에 사용한 항아리는 (주)갈산토기(Chungnam Hongseong, Korea)에서 제조한 것을 사용(4 L, 2011 생산)하였다.
항아리 정치발효에 사용한 종초는 현미 알코올 발효액을 70℃에서 10초간 살균하고 알코올 함량 6%로 제성한 후, 초산균 Ace. pomorum KJY8을 10%(v/w) 접종하여, 30℃에서 2주간 정치 배양한 것을 종초로 사용하였다. 균주별로 각각 분쇄밀과 밀기울을 혼합물에 서로 다른 각각의 사상균(Aspergillus kawachii (AK), Rhizopus japonicus (RJ))으로 만든 액체종국을 접종하여 2종류의 누룩을 제조하였다.
pomorum KJY8을 10%(v/w) 접종하여, 30℃에서 2주간 정치 배양한 것을 종초로 사용하였다. 균주별로 각각 분쇄밀과 밀기울을 혼합물에 서로 다른 각각의 사상균(Aspergillus kawachii (AK), Rhizopus japonicus (RJ))으로 만든 액체종국을 접종하여 2종류의 누룩을 제조하였다. 대조구로 사용한 누룩은 인위적으로 사상균을 접종하지 않은 것(TN=Traditional nuruk)을 사용하였다.
균주별로 각각 분쇄밀과 밀기울을 혼합물에 서로 다른 각각의 사상균(Aspergillus kawachii (AK), Rhizopus japonicus (RJ))으로 만든 액체종국을 접종하여 2종류의 누룩을 제조하였다. 대조구로 사용한 누룩은 인위적으로 사상균을 접종하지 않은 것(TN=Traditional nuruk)을 사용하였다. 식초 전용누룩제조는 30℃에서 습도 90% 조건에서 30일간 발효시킨 후, 50℃에서 24시간 건조시킨 것을 파쇄하여 서늘한 곳에서 법제하여 사용하였다.
본 실험에 사용한 현미는 경기도 이천지역에서 재배된 일반계 현미(2010 생산)를 구입하여 사용하였다. 식초 전용 누룩 제조에 사용한 밀과 밀기울은 전북 익산지역에서 재배(2010 생산)된 것을 사용하였다.
알코올 및 초산발효에 사용한 항아리는 (주)갈산토기(Chungnam Hongseong, Korea)에서 제조한 것을 사용(4 L, 2011 생산)하였다. 본 연구에 사용한 초산균은 Acetobactor pomorum KJY8을 고체배지(Yeast extract 0.5%, glucose 3%, CaCO3 1%, ethanol 3%, agar 2%, pH 7.0)에 계대배양하여 4℃에서 냉장 보관하면서 사용하였다.
본 실험에 사용한 현미는 경기도 이천지역에서 재배된 일반계 현미(2010 생산)를 구입하여 사용하였다. 식초 전용 누룩 제조에 사용한 밀과 밀기울은 전북 익산지역에서 재배(2010 생산)된 것을 사용하였다. 그 외 일반성분 및 유기산 분석에 사용한 시약은 Sigma Co.
(USA) 및 시중에 시판되는 특급품을 사용하였다. 알코올 및 초산발효에 사용한 항아리는 (주)갈산토기(Chungnam Hongseong, Korea)에서 제조한 것을 사용(4 L, 2011 생산)하였다. 본 연구에 사용한 초산균은 Acetobactor pomorum KJY8을 고체배지(Yeast extract 0.
성능/효과
20℃ 발효는 여과방식과는 상관없이 발효 초기에는 aspartic acid, glutamic acid, glycine, alanine, valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, γ-aminobutryric acid, ornithine, lysine, proline 아미노산이 검출되었으며 이들 함량은 30 ppm 이상으로 높게 나타났다.
1-B). 30℃에서 강제 여과한 현미식초는 발효제(TN, AK, RJ)에 따른 적정산도를 살펴보면 모두 발효 4주차(Fig. 1-C)에서 TN(5.29%), AK(4.93%), RJ(5.18%)로, 전통방식으로 여과한 현미식초의 적정산도(Fig. 1-D)는 발효 4주와 5주에 TN(4.29%), AK(4.66%), RJ(4.55%)순으로 나타났다. 이러한 결과는 발효온도와 여과방식에 따라 초산 발효기간에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
정치배양 현미식초의 유기산 함량은 발효온도와 여과방식보다 다양한 발효제 사용에 따라 발효 초기에는 8종 (oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행됨에 따라 식초의 주요 산인 acetic acid가 많이 생성되었다(Table 1). 30℃의 경우, tartaric 및 malic acid가 알코올 발효 술덧에는 검출되었으나 초산발효가 진행되면서 이들 유기산은 검출되지 않았으며, citric, malic, succinic 및 lactic acid도 발효가 되면서 조금씩 감소하는 경향을 보였고, acetic acid와 oxalic acid는 증가하는 것으로 나타났다(Table 2). 초산 발효액의 유기산은 여과 방식에 따라 큰 차이는 없고, 발효온도에 의해 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 1, 2).
초산발효에 사용하는 발효제와 온도에 따라 적정산도는 발효 4∼5주에 가장 높았으며, 강제여과가 전통여과방식보다 산도가 더 높게 나타났다. pH는 모든 구간에서 발효가 진행됨에 따라 감소하였고, 당도는 각각의 발효액 모두 초산 생성이 원활할 때는 발효초기와 비슷하게 유지되었지만, 발효액이 과산화 되었을 때는 당도가 낮아졌다. 유기산 함량은 발효온도와 여과방식에는 큰 차이는 없지만 다양한 발효제에 따라 발효 초기에 8종(oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행되면서 acetic acid가 많이 생성되었다.
발효가 진행됨에 따라 총 아미노산 함량은 초산함량이 증가할수록 유지되거나 감소의 폭이 적었지만, 초산 함량이 감소하는 발효 6주차에는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 강제 여과한 발효액의 alanine과 phenylalanine이, 전통기법으로 여과한 발효액에서 valine만이 크게 증가하였다(Table 3). 30℃ 발효액은 aspartic acid, threonine, serine, glutamic acid, glycine, alanine, valine, isoleucine, leucine, tyrosine, phenylalanine, γ-aminobutryric acid, ornithine, lysine, histidine, proline 아미노산으로 30 ppm 이상 검출되었다(Table 4).
2-C, D). 당도는 각각의 발효액 모두 초산 생성이 원활할 때는 발효 초기와 비슷하게 유지되었지만, 초산 생성이 감소함에 따라 당도도 낮아지는 것으로 나타났다(Fig. 3-A, B, C, D). 이는 초산균이 초산을 생성하는데 필요한 알코올을 모두 소비하여 균체를 유지하기 위해, 당을 소비하는 것으로 여겨진다.
20℃ 발효는 여과방식과는 상관없이 발효 초기에는 aspartic acid, glutamic acid, glycine, alanine, valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, γ-aminobutryric acid, ornithine, lysine, proline 아미노산이 검출되었으며 이들 함량은 30 ppm 이상으로 높게 나타났다. 발효가 진행됨에 따라 총 아미노산 함량은 초산함량이 증가할수록 유지되거나 감소의 폭이 적었지만, 초산 함량이 감소하는 발효 6주차에는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 강제 여과한 발효액의 alanine과 phenylalanine이, 전통기법으로 여과한 발효액에서 valine만이 크게 증가하였다(Table 3).
이러한 결과는 발효온도와 여과방식에 따라 초산 발효기간에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 본 연구에서도 정치 배양 발효 4주와 5주차에 이르러서야 초산 함량이 가장 높게 나타났다. 또한, 초산발효가 종료된 5~6주에 이르러 적정산도가 급격히 감소하는 것은 초산을 분해하는 과산화가 발생한 것이라 생각된다.
1에 나타내었다. 정치 배양한 항아리의 초산발효 4~5주에서 가장 높은 적정산도를 보인 후, 감소하였다. 20℃에서 강제 여과한 TN(5.
정치배양 현미식초의 유기산 함량은 발효온도와 여과방식보다 다양한 발효제 사용에 따라 발효 초기에는 8종 (oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행됨에 따라 식초의 주요 산인 acetic acid가 많이 생성되었다(Table 1). 30℃의 경우, tartaric 및 malic acid가 알코올 발효 술덧에는 검출되었으나 초산발효가 진행되면서 이들 유기산은 검출되지 않았으며, citric, malic, succinic 및 lactic acid도 발효가 되면서 조금씩 감소하는 경향을 보였고, acetic acid와 oxalic acid는 증가하는 것으로 나타났다(Table 2).
초산 발효기간 중에는 대부분의 아미노산 함량이 조금씩 감소되는 반면, 강제여과법의 valine, ornithine, arginine, 전통여과법의 γ-aminobutryric acid, ornithine, lysine arginine 함량이 증가하였고, 초산발효가 종료되는 발효 6주차는 유리아미노산의 감소폭이 큰 것으로 나타났다.
또한, 초산발효가 종료된 5~6주에 이르러 적정산도가 급격히 감소하는 것은 초산을 분해하는 과산화가 발생한 것이라 생각된다. 초산 발효액의 pH는 발효가 진행됨에 따라 전반적으로 감소하는 경향이었으며, 20℃ 발효구간은 발효 6주차의 적정산도가 감소함에도 pH는 상승하지 않고 낮은 상태로 유지된 반면에(Fig. 2-A, B), 30℃ 발효구간의 TN과 RJ는 적정산도가 감소하면 pH는 상승하는 것으로 나타났다(Fig. 2-C, D). 당도는 각각의 발효액 모두 초산 생성이 원활할 때는 발효 초기와 비슷하게 유지되었지만, 초산 생성이 감소함에 따라 당도도 낮아지는 것으로 나타났다(Fig.
30℃의 경우, tartaric 및 malic acid가 알코올 발효 술덧에는 검출되었으나 초산발효가 진행되면서 이들 유기산은 검출되지 않았으며, citric, malic, succinic 및 lactic acid도 발효가 되면서 조금씩 감소하는 경향을 보였고, acetic acid와 oxalic acid는 증가하는 것으로 나타났다(Table 2). 초산 발효액의 유기산은 여과 방식에 따라 큰 차이는 없고, 발효온도에 의해 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 1, 2). 20℃에서 강제 여과한 초산발효액의 lactic acid 함량은 발효가 진행됨에 따라 조금씩 감소 후, 검출되지 않았으며, 나머지 구간은 발효가 진행됨에 따라 lactic acid의 함량은 2주까지는 증가하였으나, 그 이후에는 검출되지 않는 것으로 나타났고, 발효 초기, lactic acid로 인해 다소 군덕내의 냄새가 나는 것으로 확인되었다 (16).
초산발효에 사용하는 발효제와 온도에 따라 적정산도는 발효 4∼5주에 가장 높았으며, 강제여과가 전통여과방식보다 산도가 더 높게 나타났다.
유기산 함량은 발효온도와 여과방식에는 큰 차이는 없지만 다양한 발효제에 따라 발효 초기에 8종(oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행되면서 acetic acid가 많이 생성되었다. 총 유리아미노산 함량은 초산 함량이 증가할수록 유지되거나 감소의 폭이 적었으며, 초산함량이 감소하는 발효 6주에 총 아미노산 함량도 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 항아리에서 초산발효가 진행됨에 따라 초산함량이 증가할 때 유리 아미노산 함량은 감소하였다.
현미의 주된 생리활성 물질인 γ-aminobutryric acid은 20℃보다 30℃ 식초에서 2배 이상 많이 생성되었으며, 총 아미노산 및 필수 아미노산 함량 역시 30℃ 발효액이 더 우수한 것으로 나타났다.
후속연구
항아리에서 초산발효가 진행됨에 따라 초산함량이 증가할 때 유리 아미노산 함량은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 발효온도 및 여과방식을 달리함에 따라 유기산 및 유리 아미노산 함량의 차이가 큰 것으로 판단되며, 초산 발효액의 경우, 향후 숙성과정에서 유기산 및 유리 아미노산의 변화가 있을 것으로 예상되므로 장기 숙성에 따른 초산 발효액의 품질변화에 대한 연구가 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현미의 장점은 무엇인가?
현미는 백미보다 다량의 식이섬유, 칼슘, 철분 및 비타민 (B1, B2)등이 풍부하여 당뇨병과 성인병을 예방하고 체질을 개선할 수 있어 건강식으로 널리 이용되고 있다(1). 식생활의 변화에 따라 쌀 소비는 감소되고 재고미는 계속 증가하고 있어 남아도는 쌀을 다양한 가공식품 개발로 확대되고 있다.
현재까지 알려진 식초 제조법에는 무엇이 있는가?
현재까지 알려진 식초 제조법은 속성발효법과 정치배양 법으로 구분된다. 오늘날, 대부분의 상업적인 생산은 속성 제조법으로 단기간에 식초를 대량생산하고 있고, 소규모 정치배양법은 병행복발효에 의해, 알코올로부터 식초가 만들어진다.
전통 방법인 정치배양법의 한계는 무엇인가?
현재 시판되는 현미식초는 원료 사용량과 제조 방법에 따라 품질에 차이가 있다(11,12). 전통방법인 정치 배양법은 자연발효를 통해 원료의 특성이 많이 남아있어 영양성이 우수하지만(13), 장기간의 비위생적인 발효과정을 거침으로 이미․이취가 발생하고 생산 수율이 낮아 품질 관리에 문제점이 생겨 고품질의 상품화 수요에 충족하지 못하는 실정이다(14). 현재까지 국내 식초연구는 주로 발효 미생물인 초산균의 탐색, 발효제 및 제조 방법 등에 국한되어 있고(15-18), 우리나라 고유의 항아리를 이용한 전통 정치배양법으로 제조한 식초의 여과방식에 따른 품질변화 연구는 전무한 상황이다.
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