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문제 정의
- 따라서 전분의 특이적 기질에 맞는 효소를 생산할 수 있는 균주를 선택하여 맞춤형 균주를 연구하는 것은 매우 중요한 일이라 하겠다. 이에 본 연구에서는 쌀 전분의 사상균별 누룩에 따른 발효적성 확인을 위해 7종의 곰팡이로 누룩을 제조하고 당화력, 액화력, 단백질 분해력 비교하였고, 누룩별 약주의 품질특성을 측정하여 쌀 전분의 맞춤형 사상균을 검토하고 쌀을 주원료로 이용하는 우리나라 전통약주의 품질개선을 목적으로 하였다.
가설 설정
- H : Nuruk of Mucor rouxii KCCM 60148.
제안 방법
- 2 kg씩 증자한 쌀에 각각의 균주별 누룩 400 g, 물 3 L와 함게 제조한 주모를 혼합하여 24±1℃에서 3일간 발효시켰다.
- 2단 담금은 쌀 10 kg을 1단 담금과 동일한 방법으로 제조한 후 물 15 L와 함께 1단 담금한 술과 혼합하여 24±1℃에서 8일간 발효시켰다
- 곰팡이 균주에 따른 누룩으로 담금한 약주의 ethanol 분석은 술덧을 여과하여 여액 1 μL를 GC에 주입하였으며 외부 표준법으로 계산하였다.
- 곰팡이 균주에 따른 누룩으로 담금한 약주의 관능검사는 20명의 패널을 선정하여 향(flavor), 색(color), 맛(taste), 전체적인 기호도(overall preference)를 9단계 평가법으로 실시하였다. 채점 기준은 아주 좋다; 9점, 보통이다; 5점, 아주 나쁘다; 1점으로 하였고, 2시간 간격으로 시료의 번호를 바꾸어 같은 panel로 3회 반복하였으며 각 반복 시 가장 높은 점수와 가장 낮은 점수를 제외하고 평균 득점을 구하였다.
- 누룩별 주모 제조는 쌀 500 g을 수세하여 5시간 물에 침지하고, 1시간 물 빼기를 한 후 분쇄하여 물 750 mL를 첨가하여 죽으로 제조한 후 상온까지 방냉하였다. 균주별로 각각 제조한 누룩 100 g에 주모 총량에 대한 젖산 0.5%, 전 배양한 효모액 S. cerevisiae 50 mL를 첨가하여 주모를 제조하여 23℃에서 3일간 발효시켰다.
- 쌀 전분의 사상균별 누룩에 따른 발효적성을 확인을 위해 7종의 곰팡이로 누룩을 제조하여 당화력, 액화력, 단백질 분해력을 비교하고, 누룩별 약주의 품질특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 균주별 당화력은 R.
- 2와 같이 제조하였다. 즉, 분쇄한 통밀에 110℃에서 15분간 고압증기로 살균하고, 정제수 30%를 가하여 seed koji로 제조된 A. kawachii KCCM 32819, A. niger KCCM 32005, R. japonicus KCCM 11604, Rhizopus oryzae KCCM 11272, R. oryzae KCCM 11273, Rhizopus oryzae KCCM 11276, M. rouxii KCCM 60148를 각각 단독 접종하여 성형 없이 30℃에서 24시간 1차 배양하였다. 성형한 후 30℃, 습도 85%에서 48시간 2차 배양한 다음 30℃에서 수분함량이 10%내외가 되게 건조시켰다.
- 곰팡이 균주에 따른 누룩으로 담금한 약주의 관능검사는 20명의 패널을 선정하여 향(flavor), 색(color), 맛(taste), 전체적인 기호도(overall preference)를 9단계 평가법으로 실시하였다. 채점 기준은 아주 좋다; 9점, 보통이다; 5점, 아주 나쁘다; 1점으로 하였고, 2시간 간격으로 시료의 번호를 바꾸어 같은 panel로 3회 반복하였으며 각 반복 시 가장 높은 점수와 가장 낮은 점수를 제외하고 평균 득점을 구하였다.
- 곰팡이 균주를 달리한 seed koji 제조는 각 곰팡이를 멸균 생리식염수 10 mL가 들어있는 시험관에 첨가하여 150 rpm으로 10분간 진탕시킨 후 이를 PDA배지에 도말하여 28℃에서 3일간 배양시켰다. 통밀은 거칠게 분쇄하여 110℃에서 15분간 고압증기로 살균한 다음, 정제수 30%를 첨가하고 잘 혼합한 후 배양시킨 각 곰팡이에 접종하고 28℃에서 3일간 배양시켜 seed koji 를 제조하였다. 제조된 seed koji는 Fig.
대상 데이터
- , Ltd, Korea)의 냉수를 100℃로 가열한 후 22～25℃로 냉각하여 사용하였다. 누룩 제조용 통밀은 2012년 수확한 보성 농업협동조합제품을 분쇄하여 사용하였고, 곰팡이는 A. kawachii KCCM 32819, A. niger KCCM 32005, Rhizopus japonicus KCCM 11604, R. oryzae KCCM 11272, R. oryzae KCCM 11273, R. oryzae KCCM 11276, Mucor rouxii KCCM 60148 총 7종을 한국미생물보존센터에서 분양 받아 사용하였으며, 시판누룩은 송학곡자 (Major genus : Aspergillus)제품을 사용하였다. 효모는 송천효모(배양효모, 100g당 효모수 400억 이상, Saccharomyces cerevisiae)제품을 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 양조용 원료 쌀은 2013년 전남 농업기술원에서 재배한 한아름 품종을 사용하였고, 양조용수는 정수기(CHP-8800, Coway Co., Ltd, Korea)의 냉수를 100℃로 가열한 후 22～25℃로 냉각하여 사용하였다. 누룩 제조용 통밀은 2012년 수확한 보성 농업협동조합제품을 분쇄하여 사용하였고, 곰팡이는 A.
- oryzae KCCM 11276, Mucor rouxii KCCM 60148 총 7종을 한국미생물보존센터에서 분양 받아 사용하였으며, 시판누룩은 송학곡자 (Major genus : Aspergillus)제품을 사용하였다. 효모는 송천효모(배양효모, 100g당 효모수 400억 이상, Saccharomyces cerevisiae)제품을 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- All values are mean±SD. Any mean with a different superscript within a bar is significantly different at p＜0.05 by Duncan`s multiple range test.
- 본 실험은 독립적으로 3회 이상 반복 실시하여 실험결과를 SPSS 통계분석 프로그램(SPSS INC., Chicago, IL, USA)을 이용하여 각 실험군간 평균치와 표준편차를 계산하였고, Duncan’s multiple range test에 의해 평균치간의 유의성을 검정하였다
이론/모형
- 곰팡이 균주에 따른 누룩으로 담금한 약주의 pH는 술덧여액 20 mL를 취하여 pH meter(Orion 940. U.S.A)로 측정하였고, 총산 함량은 Huh 등(21)의 방법에 따라 시료를 원심분리하여 상등액 10 mL를 취해 0.1N NaOH 용액으로 적정한 후 0.009를 곱하여 lactic acid로 환산하였다.
- 누룩의 단백질 분해력은 Anson(19) 개량법에 따라 pH 5.0로 조정한 0.6% casein용액을 기질로, 누룩침출액을 효소액으로 하여 40℃에서 10분간 반응 시켰다. 이때 생산되는 Folin 발색성 비단백성 물질의 양을 Folin 비색법(20)으로 측정하여 누룩 1 g이 1분 동안 생성되는 tyrosine을 mg으로 나타내었다.
- 누룩의 액화력 측정은 국세청기술연구소 주류분석규정(18)에 따라 각 누룩에 0.5% NaCl용액을 가하여 실온(20℃ 이하)에서 3시간 침출시켜 여과 후 효소용액으로 하고 pH 5.0으로 보완한 1% 녹말용액을 기질용액으로 하였다. 녹말용액 10 mL를 40℃에서 예열한 후 효소용액 0.
- 누룩의 전분 당화력 측정은 국세청기술연구소 주류분석규정(18)에 따라 각 누룩에 1% NaCl 용액을 가하여 30℃에 서 3시간 침출시킨 액 또는 희석액을 시험용액으로 하고, 2% 전분액을 기질로 하였다. 기질용액 50 mL와 초산염완충액 30 mL를 55℃ 수욕조에서 10분간 방치하였다.
- 누룩의 제조는 So(17)의 방법을 참고하여 Fig. 2와 같이 제조하였다. 즉, 분쇄한 통밀에 110℃에서 15분간 고압증기로 살균하고, 정제수 30%를 가하여 seed koji로 제조된 A.
- 6% casein용액을 기질로, 누룩침출액을 효소액으로 하여 40℃에서 10분간 반응 시켰다. 이때 생산되는 Folin 발색성 비단백성 물질의 양을 Folin 비색법(20)으로 측정하여 누룩 1 g이 1분 동안 생성되는 tyrosine을 mg으로 나타내었다.
성능/효과
- α-amylase 활성은 R. japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩이 가장 높았고, M. rouxii KCCM 60148로 제조한 누룩의 액화력 또한 높았다.
- 10% 이었으며, 이 두 시료구의 유의적인 차이는 없었다. A. niger KCCM 32005 누룩과 M. rouxii KCCM 60148 누룩으로 제조한 약주 경우 12.41%와 12.33%로 다른 시료구와 비교해 유의적으로 가장 낮았다. 균주 속별 ethanol 생성능은 Rhizopus 속의 균주가 Aspergillus 속과 Mucor 속 보다 높았다.
- oryzae KCCM 11273으로 제조한 누룩이 유의적으로 높았다. A. niger KCCM 32005으로 제조한 누룩의 경우 당화력 및 액화력은 다른 균종에 비해 낮은 활성을 보였으나, 단백질 분해력은 A. kawachii KCCM 32819와 M. rouxii KCCM 60148로 제조한 누룩에 비해 유의적으로 높았다. 속별 단백질 분해력은 Rhizopus 속이 Aspergillus 속과 Mucor 속에 비해 유의적으로 높았다.
- oryzae KCCM 11273 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 가장 높은 함량을 보였다. Ethanol 함량을 측정한 결과 R. oryzae KCCM 11272 누룩으로 제조한 약주가 15.28%로 가장 높았고, 다음으로 R. japonicus KCCM 11604 누룩으로 제조한 약주가 15.10%이었다. 균주 속별 ethanol 생성능은 Rhizopus 속의 균주가 Aspergillus 속과 Mucor 속 보다 높았다.
- 누룩별 약주의 pH 및 총산 함량 측정 결과는 Table 1과 같다. pH는 시판누룩으로 담금한 약주가 4.14로 가장 높았고 R. japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 시판 누룩과 유의적 차이를 보이지 않았다. 그 외 R.
- japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩이 가장 높았다. 결과적으로 곰팡이 균주별 누룩의 당화력, 액화력 및 단백질 분해력의 효소활성은 Rhizopus 속이 Aspergillus 속 및 Mucor 속 보다 높았다. 누룩별 약주의 pH는 시판누룩으로 담금한 약주가 4.
- 균주 속별 ethanol 생성능은 Rhizopus 속의 균주가 Aspergillus 속과 Mucor 속 보다 높았다. 관능평가 종합 기호도는 R.japonicus KCCM 11604 누룩으로 담금한 약주가 5.7로 높은 기호도를 보였다. 누룩별 효소활성 측정 결과 Rhizopus 속의 균주가 높은 활성을 보였고, 누룩별로 담금한 약주의 품질 특성 결과도 Rhizopus 속으로 제조한 누룩의 약주가 품질이 우수한 결과를 보여 쌀 전분의 발효에 적합한 곰팡이는 Rhizopus 속이라 판단되며, 그 중 R.
- 33%로 다른 시료구와 비교해 유의적으로 가장 낮았다. 균주 속별 ethanol 생성능은 Rhizopus 속의 균주가 Aspergillus 속과 Mucor 속 보다 높았다. Han(4)은 누룩 종류별 탁주의 ethanol 함량에서 Rhizopus japonicus 누룩구가 가장 높았고, Aspergillus 속 누룩구와 Mucor 속 누룩구는 낮았다고 보고하여 본 연구와 일치하였다.
- 5와 같다. 균주별 단백질 분해력은 시판누룩과 비교해 R.japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩과 R. oryzae KCCM11272 및 R. oryzae KCCM 11273으로 제조한 누룩이 유의적으로 높았다. A.
- 쌀 전분의 사상균별 누룩에 따른 발효적성을 확인을 위해 7종의 곰팡이로 누룩을 제조하여 당화력, 액화력, 단백질 분해력을 비교하고, 누룩별 약주의 품질특성을 측정한 결과는 다음과 같다. 균주별 당화력은 R. oryzae KCCM 11272으로 제조한 누룩이 3,647.72 SP/g으로 가장 높았다. 시판 누룩과 본 연구에서 제조한 누룩의 당화력은 A.
- 3과 같다. 균주별 당화력은 Rhizopus oryzae KCCM 11272으로 제조한 누룩에서 3,647.72 SP/g으로 가장 높았고, 그 다음으로 Rhizopus japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩은 3,551.9 SP/g, R. oryzae KCCM 11273으로 제조한 누룩은 3,287.86 SP/g, R. oryzae KCCM 11276으로 제조한 누룩이 2,832.78 SP/g의 순으로 높은 당화력을 보였다. 시판 누룩과 본 연구에서 제조한 누룩의 당화력은 본 연구에서 제조한 누룩 중 A.
- japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 시판 누룩과 유의적 차이를 보이지 않았다. 그 외 R. oryzae KCCM 11276 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 시판누룩 및 R. japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주들과 유의적 차이가 적었다. 총산 함량은 R.
- 결과적으로 곰팡이 균주별 누룩의 당화력, 액화력 및 단백질 분해력의 효소활성은 Rhizopus 속이 Aspergillus 속 및 Mucor 속 보다 높았다. 누룩별 약주의 pH는 시판누룩으로 담금한 약주가 4.14로 가장 높았고 R.japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 시판 누룩과 유의적 차이를 보이지 않았다. 총산 함량은 R.
- 7로 높은 기호도를 보였다. 누룩별 효소활성 측정 결과 Rhizopus 속의 균주가 높은 활성을 보였고, 누룩별로 담금한 약주의 품질 특성 결과도 Rhizopus 속으로 제조한 누룩의 약주가 품질이 우수한 결과를 보여 쌀 전분의 발효에 적합한 곰팡이는 Rhizopus 속이라 판단되며, 그 중 R. japonicus KCCM 11604 균주로 누룩을 제조해 쌀약주를 담금할 경우 발효적성이 우수할 것으로 판단된다.
- 6과 같다. 발효가 끝나는 8일째 누룩별 약주의 ethanol 함량은 R. oryzae KCCM 11272누룩으로 제조한 약주가 15.28%로 가장 높았고, 다음으로 R. Japonicus KCCM 11604 누룩으로 제조한 약주가 15.10% 이었으며, 이 두 시료구의 유의적인 차이는 없었다. A.
- oryzae KCCM 11273로 담금한 약주들과 비교해 유의적인 차이는 없었다. 색은 시판 누룩으로 담금한 약주가 다른 시료구와 비교해 유의적으로 가장 높았고, 맛은 A. kawachii KCCM 32819 누룩으로 담금한 약주가 6.6가장 높았으나 R. japonicus KCCM 11604 누룩으로 담금한 약주와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 종합 기호도는 R.
- rouxii KCCM 60148로 제조한 누룩에 비해 유의적으로 높았다. 속별 단백질 분해력은 Rhizopus 속이 Aspergillus 속과 Mucor 속에 비해 유의적으로 높았다. So(17)의 전통 누룩 미생물들로 제조한 개량누룩의 특성에서 R.
- 속별 액화력은 Rhizopus속으로 제조한 누룩이 Aspergillus속으로 제조한 누룩 보다는 높은 활성을 보였으나, Mucor속으로 제조한 누룩의 α-amylase활성은 R.japonicus로 제조한 누룩을 제외하고는 활성이 낮았다.
- 72 SP/g으로 가장 높았다. 시판 누룩과 본 연구에서 제조한 누룩의 당화력은 A.kawachii KCCM 32819와 A. niger KCCM 32005로 제조한 누룩 외 시판 누룩의 당화력 보다 높았다. α-amylase 활성은 R.
- 78 SP/g의 순으로 높은 당화력을 보였다. 시판 누룩과 본 연구에서 제조한 누룩의 당화력은 본 연구에서 제조한 누룩 중 A. kawachii KCCM 32819, A. niger KCCM 32005 및 M. rouxii 60148 로 제조한 누룩이 약간 낮았고, 그 외 누룩은 시판 누룩의 당화력 보다 높았다. 시판 누룩과 유의적 차이를 볼 때 본 연구에서 사용된 7종의 곰팡이 중 R.
- rouxii 60148 로 제조한 누룩이 약간 낮았고, 그 외 누룩은 시판 누룩의 당화력 보다 높았다. 시판 누룩과 유의적 차이를 볼 때 본 연구에서 사용된 7종의 곰팡이 중 R.oryzae KCCM 11272와 R. japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩 2종이 유의적 차이가 있었다. 속별 당화력은 Aspergillus 속 및 Mucor 속보다 Rhizopus 속이 높은 당화력을 보였는데 이는 So(17)의 전통 누룩 미생물들로 제조한 개량누룩의 특성에서 Rhizopus속이 Aspergillus 속보다 당화력이 높았다는 결과와 일치하였다.
- Han(4)은 누룩 종류별 탁주의 ethanol 함량에서 Rhizopus japonicus 누룩구가 가장 높았고, Aspergillus 속 누룩구와 Mucor 속 누룩구는 낮았다고 보고하여 본 연구와 일치하였다. 이러한 결과를 효소 활성도와 비교할 때 활성도가 높았던 Rhizopus 속으로 담금한 약주가 ethanol 함량 또한 높게 나와 효소 활성도와 ethanol 함량의 연관관계를 확인 하였다.
- 전분의 액화제로 작용하는 α-amylase의 활성을 균주별로 보면 시판 누룩과 비교해 R. japonicus KCCM 11604로 제조한 누룩과 M. rouxii KCCM 60148로 제조한 누룩이 유의적 차이를 보였다.
- japonicus KCCM 11604 누룩으로 담금한 약주와 유의적인 차이를 보이지 않았다. 종합 기호도는 R. japonicus KCCM 11604 누룩으로 담금한 약주가 5.7로 유의적으로 가장 높았다. A.
- japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주들과 유의적 차이가 적었다. 총산 함량은 R. oryzae KCCM 11273 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 가장 높은 함량을 보였고, 시판 누룩과 R.japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주 2종이 유의적으로 가장 낮은 함량을 보였다. 이 2종의 약주의 경우 pH는 높고 총산 함량은 낮은 결과를 보여 다른 약주와 비교해 관능평가 기호도에서 차이가 예상된다.
- japonicus KCCM 11604 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 시판 누룩과 유의적 차이를 보이지 않았다. 총산 함량은 R. oryzae KCCM 11273 균주로 제조한 누룩으로 담금한 약주가 가장 높은 함량을 보였다. Ethanol 함량을 측정한 결과 R.
- 곰팡이 균종을 달리한 누룩으로 약주 담금을 한 후 관능평가를 실시한 결과는 Table 2와 같다. 향은 Rhizopus oryzae KCCM 11276 누룩으로 담금한 약주가 6.9로 가장 높은 기호도를 보였으나, A. kawachii KCCM 32819, R. japonicus KCCM 11604, R. oryzae KCCM 11272 및 R. oryzae KCCM 11273로 담금한 약주들과 비교해 유의적인 차이는 없었다. 색은 시판 누룩으로 담금한 약주가 다른 시료구와 비교해 유의적으로 가장 높았고, 맛은 A.
후속연구
- 전분은 그 종류에 따라 입자구조, 내부 형태 및 표면의 특징이 다르고, X-선 회절도에 의해 곡류 전분은 A형, 괴경과 열매 전분은 B형 그리고 근경과 두류 전분은 C형으로 그 결정구조가 구분이 되는데 B형 전분은 효소의 작용을 쉽게 받지만 A형과 C형은 효소에 대한 저항성이 큰 것으로 알려져 있다(13-15). 따라서 양조에 많이 사용되는 곡류의 A형 전분 이용률을 높이고, 양조 관련 미생물과의 관련성을 검증하기 위한 균주 선택 및 발효조건에 대한 연구가 필요하다.
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