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문제 정의
- 파인애플을 첨가하여 제조한 막걸리는 파인애플의 신선한 맛과 향의 첨가, 막걸리에서 부족한 비타민, 유기산의 첨가, 단백질 분해효소의 작용으로 인한 유리아미노산의 변화 등이 있을 것으로 예상되지만 이와 관련된 연구는 없다. 본 연구에서는 파인애플을 첨가한 막걸리를 제조하고 파인애플 막걸리의 발효특성을 검토하였으며 성분분석, 관능평가를 통해 파인애플 첨가 막걸리의 품질특성을 분석하였다.
제안 방법
- 밑술은 입국 30 g과 전통주 효모 3 g을 용수 100 mL에 첨가하여 30℃에서 48시간 동안 배양한 것을 사용하였으며 접종 시 효모 수는 107∼108 CFU/mL이었다. 1단 담금한 막걸리를 48시간 발효 후 증자미 2.1kg, 용수 4.2L를 첨가하여 2단 담금을 진행하였고 48시간 동안 같은 온도에서 발효를 진행하였다. 증자미사입량은 쌀 중량 기준이며 세미, 침미 후 증자할 때 30∼35% 정도 중량 상승이 관찰되었다.
- 증자미사입량은 쌀 중량 기준이며 세미, 침미 후 증자할 때 30∼35% 정도 중량 상승이 관찰되었다. 2단 담금하여 48시간이 경과한 막걸리를 10 L 용기 3곳으로 나누었으며, 각 발효용기마다 팽화미 400g, 파인애플 과육(flesh) 150g, 용수 0.8L를 넣어 잘 혼합한 후(3단 담금) 25℃로 유지시키며 48시간 추가 발효를 진행하였다. 또한 파인애플 과육이 아닌 심지(core) 150g을 첨가한 실험구를 추가하였으며, 대조구로 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리를 제조하여 파인애플 막걸리와 비교, 분석하였다.
- 디지털 굴절계(PR-32, Atago, Tokyo, Japan)를 사용하여 °Bx를 측정하였고, pH는 pH meter(pH-250L, ISTEK, Seoul, Korea)를 이용하였다.
- 또한 알코올을 측정하는 과정에서 증류되지 않고 남아 있는 약 30mL의 막걸리에 3차 증류수를 첨가하고 100mL 로 부피 보정 후 알코올이 제거된 true °Bx를 굴절계를 이용 하여 측정하였다(13).
- 8L를 넣어 잘 혼합한 후(3단 담금) 25℃로 유지시키며 48시간 추가 발효를 진행하였다. 또한 파인애플 과육이 아닌 심지(core) 150g을 첨가한 실험구를 추가하였으며, 대조구로 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리를 제조하여 파인애플 막걸리와 비교, 분석하였다. 파인애플의 첨가량은 쌀 중량 대비 10%(w/w)로 사전실험과 경제성을 고려하여 결정하였다.
- 막걸리 시료를 채취하여 40mesh의 체로 여과한 뒤 여과 액을 원심분리기(Combi 514R, Hanil Science Industrial, Gangneung, Korea)를 이용하여 원심분리(4℃, 4,000 rpm, 10min) 한 후 상등액을 취하여 이화학적 분석을 실시하였다. 디지털 굴절계(PR-32, Atago, Tokyo, Japan)를 사용하여 °Bx를 측정하였고, pH는 pH meter(pH-250L, ISTEK, Seoul, Korea)를 이용하였다.
- 막걸리를 제조하고 아스파탐을 첨가한 뒤 제성하여 알코올 6%로 시판되는 막걸리와 비슷한 조건을 만들었고 하루 동안 4℃에서 냉장 숙성 후 색, 향, 맛, 종합적 기호도에 대한 관능평가를 실시하여 비교한 결과를 Table 4에 나타내었다. 색의 기호도 평가에서는 유의적이지 않지만 대조구가 파인애플을 첨가한 막걸리보다 높은 기호도를 나타내었다.
- 파인애플 막걸리는 아스파탐을 첨가하고 가수하여 알코올 농도가 6∼7%(v/v) 되도록 조정하는 제성 작업을 거쳐 시중에 판매되는 막걸리와 비슷한 조건을 만들어 주었다. 막걸리의 색(color), 향미(flavor), 맛(taste), 종합적 기호도(overall acceptability)에 대해 매우 좋다(7점)부터 매우 좋지 않다(1점)까지 7점 척도법의 점수로 평가하였다.
- 파인애플의 첨가량은 쌀 중량 대비 10%(w/w)로 사전실험과 경제성을 고려하여 결정하였다. 발효 후 총 부피가 8 L가 되도록 가수하고 0.01%(w/v) 의 aspartame을 넣어 제성한 뒤 하루 동안 숙성하였으며 이후 4℃에서 보관하며 3일 뒤 관능평가를 실시하였다.
- 본 연구에 사용된 막걸리의 제조 방법은 실제 막걸리 양조장에서 실시하고 있는 제조 방법을 응용하여 사용하였고 그 순서는 Fig. 1과 같다. 1단 담금은 입국 1.
- 1 N NaOH로 적정하여 이때 소비된 NaOH 함량을 lactic acid(%)로 환산하여 계산하였다(11). 알코올 함량은 시료 100mL를 취하고 증류 방법을 통해 측정하였다. 증류액은 70 mL 이상 취하고 3차 증류수를 첨가하여 100 mL로 부피 보정한 뒤 주정계(Scale: 0-10; 10-20, Deakwang Inc.
- 원심분리 된 막걸리 시료를 0.2 μm membrane filter (Millipore, Billerica, MA, USA)로 여과한 뒤 액체 크로마토그래피를 이용하여 유기산과 유리아미노산 함량을 정량 하였다.
- 유기산 분석을 위해 LC(Shimadzu 10Avp series, Kyoto, Japan) 기기를 이용하였고, 칼럼은 Supelcogel™ C610-H(300 mm×7.8 mm, Supelco, Bellefonte, PA, USA)를 사용하였으며 이때 칼럼 온도는 30℃이었다.
- 유리아미노산 함량은 LC (Agilent 1100 series, Hanover, Germany) 기기를 이용하여 측정하였으며, 칼럼은 ODS HYPERSIL(150 mm×4.6 mm, 3 μm, Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)을 사용하였고 칼럼 온도는 40℃이었다.
- 알코올 함량은 시료 100mL를 취하고 증류 방법을 통해 측정하였다. 증류액은 70 mL 이상 취하고 3차 증류수를 첨가하여 100 mL로 부피 보정한 뒤 주정계(Scale: 0-10; 10-20, Deakwang Inc., Seoul, Korea)로 비중을 측정하였으며, Gay-Lussac 표를 이용하여 15℃로 온도 보정하여 알코올 함량을 %(v/v) 농도로 나타내었다(12). 또한 알코올을 측정하는 과정에서 증류되지 않고 남아 있는 약 30mL의 막걸리에 3차 증류수를 첨가하고 100mL 로 부피 보정 후 알코올이 제거된 true °Bx를 굴절계를 이용 하여 측정하였다(13).
- 파인애플 과육과 심지를 첨가하여 막걸리를 제조하고 품질 특성을 분석하였다. 발효기간 동안 pH, °Bx의 측정값과 발효 후 알코올의 함량은 샘플들 간에 큰 차이를 보이지 않았다.
- 파인애플 막걸리는 아스파탐을 첨가하고 가수하여 알코올 농도가 6∼7%(v/v) 되도록 조정하는 제성 작업을 거쳐 시중에 판매되는 막걸리와 비슷한 조건을 만들어 주었다.
- 또한 파인애플 과육이 아닌 심지(core) 150g을 첨가한 실험구를 추가하였으며, 대조구로 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리를 제조하여 파인애플 막걸리와 비교, 분석하였다. 파인애플의 첨가량은 쌀 중량 대비 10%(w/w)로 사전실험과 경제성을 고려하여 결정하였다. 발효 후 총 부피가 8 L가 되도록 가수하고 0.
대상 데이터
- 막걸리 제조를 위한 멥쌀은 전남 고흥에서 재배한 백미를 9분도로 도정하여 사용하였고, 파인애플은 필리핀산을 2012년 10월에 광주광역시 L마트에서 구입하여 사용하였다. 효모는 ㈜한국효소(화성, 한국)에서 구입한 전통주 효모를 사용하였고, 입국은 경기도 용인에 위치한 백암 양조장에서 제조한 것을 사용하였다.
- 검출기는 Shimadzu SPD-10Avp를 이용하여 210 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이동상으로는 0.1% H3PO4를 사용하였고 flow rate는 1 mL/min이었다. 유리아미노산 함량은 LC (Agilent 1100 series, Hanover, Germany) 기기를 이용하여 측정하였으며, 칼럼은 ODS HYPERSIL(150 mm×4.
- 파인애플을 첨가하여 제조한 막걸리의 관능검사는 20대 남녀 대학생 50명을 패널로 선정하여 기호도 평가를 실시하였다. 파인애플 막걸리는 아스파탐을 첨가하고 가수하여 알코올 농도가 6∼7%(v/v) 되도록 조정하는 제성 작업을 거쳐 시중에 판매되는 막걸리와 비슷한 조건을 만들어 주었다.
- 막걸리 제조를 위한 멥쌀은 전남 고흥에서 재배한 백미를 9분도로 도정하여 사용하였고, 파인애플은 필리핀산을 2012년 10월에 광주광역시 L마트에서 구입하여 사용하였다. 효모는 ㈜한국효소(화성, 한국)에서 구입한 전통주 효모를 사용하였고, 입국은 경기도 용인에 위치한 백암 양조장에서 제조한 것을 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복으로 실시하였으며 결과는 평균에 대한 표준편차로 나타내었다. 유의성 검정은 SPSS 14.
- 유의성 검정은 SPSS 14.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA) 통계 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA test)을 실시하고, Duncan의 다중검정 (Duncan's multiple range test)을 통해 95% 신뢰 수준에서 나타내었다.
이론/모형
- 6 mm, 3 μm, Thermo Scientific, Waltham, MA, USA)을 사용하였고 칼럼 온도는 40℃이었다. 검출기는 Agilent 1100 diode array detector(338nm, Ref 390, 20 nm)를 이용하였으며, 유도체화를 위해 automatic liquid sampler (G1329A, Agilent)의 injection program을 이용하여 OPA reagent를 반응시키는 online automated derivatization 방법을 이용하였다. 이동상 A는 10mM Na2HPO4, 10mM Na2B4O7를 혼합하여 pH를 8.
성능/효과
- 1단 담금(입국 1.2 kg+물 2.4 L) 후 48시간 발효되는 동안 가용성 고형분의 함량은 6.5°Bx에서 약간 감소하는 경향성을 보였지만 2단 담금(증자미 2.1 kg+물 4.2 L) 후에는 약간 증가하였다가 감소하였다.
- 3단 담금 후 파인애플을 첨가(과육, 심지)한 실험구와 대조구 간에 큰 차이는 관찰되지 않았으며 최종 당도는 8.5°Bx 정도로 유사하였다.
- 4). 3단 담금 후에는 파인애플을 첨가한 실험구들(과육, 심지)이 대조구에 비해 총산도가 높았으며, 파인애플 과육을 첨가한 실험구의 최종 총산도 값이 가장 높았다. 비파 열매(5)와 오이(6)를 첨가한 막걸리 발효기간 동안의 이화학적 특성을 보면 발효 1일째에 급격한 pH 감소 후 이후에는 완만한 결과를 보였으며 총산 또한 pH와 비례적으로 점차 증가하는 경향성을 보였다.
- 363 mg/mL)보다 높았다(data not shown). 개별 아미노산을 살펴보면 현미 파인애플 막걸리에서의 asparagine, tyrosine, glycine, histidine, serine, methionine, leucine 등의 함량이 파인애플을 첨가하지 않은 현미 막걸리와 비교 했을 때 유의적으로 높았다. 현미는 백미보다 다량의 단백질을 포함하고 있으므로(23) 파인애플에 의해 보다 많은 유리아미노산이 생성되었을 것으로 추정된다.
- 091 mg/mL로 가장 낮은 함량을 보였다. 개별 아미노산의 함량 차이를 살펴보면 methionine의 경우 파인애플 첨가 막걸리의 함량이 대조구보다 높았으며, aspartic acid, serine, threonine, alanine, tryptophan, lysine은 파인애플을 첨가 하지 않은 막걸리의 함량이 더 높았다
- 파인애플 막걸리에는 필수아미노산 7종(threonine, methionine, tryptophan, phenylalanine, isoleucine, leucine, lysine)과 비필수아미노산 9종(aspartic acid, glutamic acid, asparagines, serine, histidine, glycine, arginine, alanine, tyrosine) 등 총 16종의 유리아미노산이 검출되었고, arginine과 alanine이 주된 아미노산으로 1 mg/mL 이상 검출되었다. 검출된 총 유리아 미노산 함량은 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리(8.640 mg/ mL)가 가장 높았으며 파인애플 과육(7.587 mg/mL)과 심지 (7.087 mg/mL)를 첨가한 순서였다. 필수아미노산의 함량도 총 유리아미노산과 마찬가지로 대조구가 2.
- 반면 총 유리아미노산의 함량은 대조구에서 더 높았으며, methionine을 제외한 aspartic acid, serine, threonine, alanine, tryptophan, lysine 등의 유리아미노산 함량은 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리에서 더 높게 측정되었다. 관능평가에서는 파인애플 막걸리가 대조구보다 색도를 제외하고 향, 맛, 전체적인 기호도에서 높은 값을 보였다.
- 8%로 가장 높은 알코올 함량을 보였지만, 대조구인 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리와 파인애플 심지를 첨가한 막걸리와 비교했을 때 유의적인 차이는 보이지 않았다. 또한 가용성 고형분의 함량도 실험구들 간의 큰 차이를 보이지 않았으며 이는 막걸리 제조 시 파인애플의 첨가는 알코올 발효에 큰 영향을 주지 않는 것으로 사료된다.
- 하지만 본 실험에서는 파인애플을 첨가하지 않은 대조구가 파인애플을 첨가한 실험구들보다 오히려 유리아미노산의 함량이 높았으며, 이는 막걸리의 발효 과정 중 첨가한 파인애플로 인해 수분이 공급되어 희석되었기 때문으로 추정된다. 또한 무엇보다 양조 과정 중에 첨가한 백미와 팽화미의단백질 함량이 거의 없기 때문으로 판단되어 도정하지 않은 현미를 이용하여 같은 방법으로 실험을 진행하였으며, 그결과 파인애플을 첨가한 현미 막걸리의 총 유리아미노산 함량(6.511 mg/mL)이 파인애플을 첨가하지 않은 현미 막걸리(6.363 mg/mL)보다 높았다(data not shown). 개별 아미노산을 살펴보면 현미 파인애플 막걸리에서의 asparagine, tyrosine, glycine, histidine, serine, methionine, leucine 등의 함량이 파인애플을 첨가하지 않은 현미 막걸리와 비교 했을 때 유의적으로 높았다.
- 파인애플을 첨가한 막걸리의 총산도 값은 대조구에 비해 높았으며 특히 citric acid, tartaric acid, malic acid, pyroglutamic acid, lactic acid, propionic acid의 함량이 높 았다. 반면 총 유리아미노산의 함량은 대조구에서 더 높았으며, methionine을 제외한 aspartic acid, serine, threonine, alanine, tryptophan, lysine 등의 유리아미노산 함량은 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리에서 더 높게 측정되었다. 관능평가에서는 파인애플 막걸리가 대조구보다 색도를 제외하고 향, 맛, 전체적인 기호도에서 높은 값을 보였다.
- 3단 담금 후에는 파인애플을 첨가한 실험구들(과육, 심지)이 대조구에 비해 총산도가 높았으며, 파인애플 과육을 첨가한 실험구의 최종 총산도 값이 가장 높았다. 비파 열매(5)와 오이(6)를 첨가한 막걸리 발효기간 동안의 이화학적 특성을 보면 발효 1일째에 급격한 pH 감소 후 이후에는 완만한 결과를 보였으며 총산 또한 pH와 비례적으로 점차 증가하는 경향성을 보였다. 본 연구에서는 이러한 연구 결과들과 대조적으로 발효기간 동안 pH가 증가하고 총산도가 감소하였으며 이는 다른 연구들과는 다르게 실제 양조장에서 행해지는 담금 방법을 사용하여 발효 중간에 원료(전분질 원료+물)를 나누어 첨가했기 때문으로 사료된다.
- 막걸리를 제조하고 아스파탐을 첨가한 뒤 제성하여 알코올 6%로 시판되는 막걸리와 비슷한 조건을 만들었고 하루 동안 4℃에서 냉장 숙성 후 색, 향, 맛, 종합적 기호도에 대한 관능평가를 실시하여 비교한 결과를 Table 4에 나타내었다. 색의 기호도 평가에서는 유의적이지 않지만 대조구가 파인애플을 첨가한 막걸리보다 높은 기호도를 나타내었다. 파인애플을 첨가한 막걸리는 대조구에 비해 약간 노란빛을 띠었는데 관능평가 전 사전 정보를 주지 않은 상태에서 패널들은 시판되는 막걸리의 흰색에 익숙하기 때문에 기호도가 높았던 것으로 사료된다.
- 전체적인 기호도는 파인 애플 과육 첨가 막걸리, 파인애플 심지 첨가 막걸리, 대조구순으로 높았다. 이상의 결과를 종합하면 파인애플을 첨가한 막걸리는 일반 막걸리에 비해 관능적으로 우수하므로 제품으로의 개발 가능성이 있는 것으로 사료된다.
- 이는 파인애플 첨가 막걸리의 은은한 과일향과 신맛의 증가 때문으로 사료된다. 전체적인 기호도는 파인 애플 과육 첨가 막걸리, 파인애플 심지 첨가 막걸리, 대조구순으로 높았다. 이상의 결과를 종합하면 파인애플을 첨가한 막걸리는 일반 막걸리에 비해 관능적으로 우수하므로 제품으로의 개발 가능성이 있는 것으로 사료된다.
- 증자미사입량은 쌀 중량 기준이며 세미, 침미 후 증자할 때 30∼35% 정도 중량 상승이 관찰되었다.
- 파인애플을 첨가한 막걸리의 유기산 함량은 Table 2에 나타내었다. 총 유기산의 함량은 파인애플 과육을 첨가한 막걸리가 7,328 mg/L, 파인애플 심지를 첨가한 막걸리가 6,574 mg/L로 대조구 6,363 mg/L보다 높았다. 파인애플을 첨가한 막걸리에서 citric acid, tartaric acid, malic acid, pyroglutamic acid의 함량이 높았으며, 특히 파인애플 과육을 첨가한 실험구가 파인애플 심지를 첨가한 실험구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다.
- Table 1은 발효 종료 후(담금 후 8일째) 제성하기 전 알코올의 함량(%)을 측정한 결과와 알코올을 증류하여 °Bx 측정에 영향을 주는 오차를 제거한 가용성 고형분의 함량(true °Bx)을 보여주고 있다. 파인애플 과육을 첨가한 실험구가 13.8%로 가장 높은 알코올 함량을 보였지만, 대조구인 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리와 파인애플 심지를 첨가한 막걸리와 비교했을 때 유의적인 차이는 보이지 않았다. 또한 가용성 고형분의 함량도 실험구들 간의 큰 차이를 보이지 않았으며 이는 막걸리 제조 시 파인애플의 첨가는 알코올 발효에 큰 영향을 주지 않는 것으로 사료된다.
- 파인애플을 첨가한 막걸리의 유리아미노산 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 파인애플 막걸리에는 필수아미노산 7종(threonine, methionine, tryptophan, phenylalanine, isoleucine, leucine, lysine)과 비필수아미노산 9종(aspartic acid, glutamic acid, asparagines, serine, histidine, glycine, arginine, alanine, tyrosine) 등 총 16종의 유리아미노산이 검출되었고, arginine과 alanine이 주된 아미노산으로 1 mg/mL 이상 검출되었다. 검출된 총 유리아 미노산 함량은 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리(8.
- 총 유기산의 함량은 파인애플 과육을 첨가한 막걸리가 7,328 mg/L, 파인애플 심지를 첨가한 막걸리가 6,574 mg/L로 대조구 6,363 mg/L보다 높았다. 파인애플을 첨가한 막걸리에서 citric acid, tartaric acid, malic acid, pyroglutamic acid의 함량이 높았으며, 특히 파인애플 과육을 첨가한 실험구가 파인애플 심지를 첨가한 실험구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다. 파인애플 과육이 파인애플 심지보다 더 많은 유기산을 포함하기 때문에 일정한 신맛의 상승을 원한다면 파인애플 심지는 과육보다 더 많은 양을 첨가하여야 한다.
- 발효기간 동안 pH, °Bx의 측정값과 발효 후 알코올의 함량은 샘플들 간에 큰 차이를 보이지 않았다. 파인애플을 첨가한 막걸리의 총산도 값은 대조구에 비해 높았으며 특히 citric acid, tartaric acid, malic acid, pyroglutamic acid, lactic acid, propionic acid의 함량이 높 았다. 반면 총 유리아미노산의 함량은 대조구에서 더 높았으며, methionine을 제외한 aspartic acid, serine, threonine, alanine, tryptophan, lysine 등의 유리아미노산 함량은 파인애플을 첨가하지 않은 막걸리에서 더 높게 측정되었다.
- 파인애플을 첨가한 실험구와 대조구 간에 pH 차이는 거의 없었으며 최종 pH는 3.7∼3.8 사이의 값을 보였다.
- 파인애플을 첨가한 막걸리는 대조구에 비해 약간 노란빛을 띠었는데 관능평가 전 사전 정보를 주지 않은 상태에서 패널들은 시판되는 막걸리의 흰색에 익숙하기 때문에 기호도가 높았던 것으로 사료된다. 향에 대한 기호도는 파인애플을 첨가한 막걸리가 대조구에 비해 높은 기호도를 보였으며, 맛에서는 파인애플 심지를 첨가한 막걸리가 유의적으로 가장 높은 기호도를 보였다. 이는 파인애플 첨가 막걸리의 은은한 과일향과 신맛의 증가 때문으로 사료된다.
후속연구
- 현미는 백미보다 다량의 단백질을 포함하고 있으므로(23) 파인애플에 의해 보다 많은 유리아미노산이 생성되었을 것으로 추정된다. 하지만 파인애플 첨가를 쌀 단백질 분해 효과와 연관시키고 산업적으로 적용 하기 위해서는 효소활성과 단백질 분해 정도에 대한 정량적인 추가 연구가 필요하다고 사료된다.
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