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문제 정의
- 복분자, 오디, 머루,오미자, 감 등 각종 과실을 이용한 와인의 개발과 더불어 생리적 효능에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다(17-20). 그러나 블루베리 와인에 관한 연구는 거의 이루어지지 않은 실정이므로 본 연구에서는 블루베리를 이용하여 국내 복분자로부터 분리된 토종효모인 Saccharomyces cer evisiae M-5(KCCM11416P)와 대조군으로 와인 제조에 주로 사용되는 수입 시판건조효모 Saccharomyces cerevisiae Fermivin을 이용하여 발효주를 제조한 후 이에 대한 품질 특성 확인 및 항산화 활성을 비교하여 토종효모를 이용한 블루베리 발효주의 개발 가능성을 알아보고자 하였다.
가설 설정
- 2)Total polyphenol contents was expressed as mg tannic acid (TAE) per 100 gram.
- 3)Total flavonoid contents was expressed as mg quercetin (QUE) per 100 gram.
- 3)Values within a column (different microorganism) followed by different letters are significantly different at P<0.05.
- 4)Values within a column (different microorganism) followed by different letters are significantly different at P<0.05.
제안 방법
- 대조구는 시료 대신에 ethanol을 첨가하여 실험하였다. ABTS 라디칼 소거 활성은 시료를 각각 7가지 이상의 농도로 희석하여 농도별로 다음의 식으로 소거 활성을 구한 후 IC50으로 나타내었다.
- ABTS[2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid)] assay는 Arts 등(25)의 방법을 변형하여 측정하였다.
- 대조구는 시료 대신에 ethanol을 첨가하여 실험하였다. DPPH 라디칼 소거 활성은 시료를 각각 7가지 이상의 농도로 희석하여 농도별로 다음의 식으로 소거 활성을 구한 후 IC50으로 나타내었다.
- DPPH(2,2-diphenyl-1-picryl-hydrazyl) 라디칼 소거 활성은 Choi 등(24)의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 즉 농도별로 조제한 시료액 0.
- S. cerevisiae M-5 및 Fermivin을 1×109 CFU/kg이 되도록 접종하여 교반해준 다음 25°C에서 39일 동안 발효하였다.
- 각각의 시료 1 mL에 증류수 7.5 mL와 Folin-Ciocalteau's phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.,St. Louis, MO, USA) 0.5 mL, 35% Na2CO3 1 mL를 순서대로 가한 다음 암실에서 1시간 동안 반응시킨 후 UV/VIS spectrophotometer(UV-2450, Shimadzu Co., Kyoto ,Japan)를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 관능검사에 잘 훈련된 베리&바이오식품연구소 연구원 총 15명(남자 7명, 여자 8명; 40~50대 7명, 20~30대 8명)을 선발하여 9점 척도법(1점, 매우 좋지 않음; 5점, 보통; 9, 매우 좋음)으로 관능검사를 실시하였다. 각각의 시료는 70 mL씩와인잔에 담아 세 자리 난수표로 코드화하여 관능검사 요원에게 제공하였으며 블라인드 테스트로 진행되었다.
- 관능검사는 효모의 종류에 따른 블루베리 발효주의 관능 도를 평가하기 위하여 토종효모인 S. cerevisiae M-5와 수입 시판건조효모 Fermivin으로 제조한 블루베리 발효주를 이용하여 색상(color), 향미(flavor), 맛(taste), 종합적 기호도(overall acceptability)에 대한 평가를 진행하였다. 관능검사에 잘 훈련된 베리&바이오식품연구소 연구원 총 15명(남자 7명, 여자 8명; 40~50대 7명, 20~30대 8명)을 선발하여 9점 척도법(1점, 매우 좋지 않음; 5점, 보통; 9, 매우 좋음)으로 관능검사를 실시하였다.
- 관능검사에 잘 훈련된 베리&바이오식품연구소 연구원 총 15명(남자 7명, 여자 8명; 40~50대 7명, 20~30대 8명)을 선발하여 9점 척도법(1점, 매우 좋지 않음; 5점, 보통; 9, 매우 좋음)으로 관능검사를 실시하였다.
- 블루베리는 해동하여 hand blender(MQ535, Braun,Frankfurt, Germany)로 분쇄한 후 과실 무게(kg)에 대한 16%의 설탕을 첨가하여 약 31°Bx로 조정하였다.
- 알코올 함량은 알코올 분석기 세트(Alcoholyzer wine,Anton Paar, Graz, Austria)를 이용하여 측정하였으며, 당도는 상온에서 당도계(PAL-1 Pocket Refractometer, ATAGO, WA, USA)를 이용하여 측정하였다. pH는 pH meter(S20, Mettler Toledo, Schwerzenbach, Switzerland)로 측정하였으며, 산도는 AOAC 방법(21)에 의해 블루베리 발효주 10 mL를 0.
- 8 mL를 순서대로 가하고 vortex mixer로 혼합하여 상온에서 40분간 반응시킨 후 UV/VIS spectrophotometer를 사용하여 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 quercetin(Sigma-Aldrich Co.)을 표준물질로 사용하여 검량곡선을 작성하고 이로부터 총 플라보노이드 함량을 구하였다.
- , Kyoto ,Japan)를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 tannic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 표준물질로 사용하여 검량곡선을 작성하고 이로부터 총 폴리페놀 함량을 구하였다.
- 즉 농도별로 조제한 시료액 5 μL에 ABTS 라디칼 용액 195 μL를 첨가하여 7분간 반응시킨 후 ELISA를 사용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였다.
- 환원력은 Oyaizu(26)의 방법을 변형하여 측정하였다. 농도별로 조제한 시료액 1 mL에 0.
- 효모를 달리하여 제조한 블루베리 발효주의 색상, 향미,맛, 전체적인 기호도를 평가하였다(Table 4). 관능검사 결과, 색상 부분에서는 Fermivin을 이용한 발효주가 7.
대상 데이터
- 보당에 사용된 설탕은 (주)삼양사(Seoul, Korea)에서 구입하였다. 발효에 사용된 토종효모는 국내산 복분자로부터 분리된 Saccharomyces cerevisiae M-5(KCCM11416P)로 발효미생물산업진흥원(Microbial Institute for Fermentation Industry, Sunchang, Korea)으로부터 받아 실험에 사용하였고, 수입 시판건조효모는 Saccharomyces cerevisiae Fermivin(DSM Food Specialties, B.V., Delft,Netherlands)을 구입하여 사용하였다.
- 발효에 사용한 효모 S. cerevisiae M-5는 YPD(1% bacto yeast extract, 2% bacto peptone, 2% dextrose) 배지(Difco, Sparks, MD, USA)를 사용하여 25°C에서 48시간 동안 진탕 배양한 후 10,000×g에서 10분간 원심분리 하여 얻은 균체를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 블루베리는 전라북도 고창군에서 2013년에 수확한 것을 구입해서 -40°C에서 냉동 보관하여 사용하였다. 보당에 사용된 설탕은 (주)삼양사(Seoul, Korea)에서 구입하였다. 발효에 사용된 토종효모는 국내산 복분자로부터 분리된 Saccharomyces cerevisiae M-5(KCCM11416P)로 발효미생물산업진흥원(Microbial Institute for Fermentation Industry, Sunchang, Korea)으로부터 받아 실험에 사용하였고, 수입 시판건조효모는 Saccharomyces cerevisiae Fermivin(DSM Food Specialties, B.
- 본 실험에 사용된 블루베리는 전라북도 고창군에서 2013년에 수확한 것을 구입해서 -40°C에서 냉동 보관하여 사용하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 건강기능식품공전 방법(22)을 응용하여 측정하였다. 본 실험에 사용된 시료는 블루베리 착즙액과 효모의 종류를 달리하여 제조된 블루베리 발효주를 여과하여 사용하였다. 각각의 시료 1 mL에 증류수 7.
데이터처리
- 본 연구는 각 시험항목별로 3회 반복하여 분석하였으며,분석 결과에 평균과 표준편차는 SPSS program 12.0(SPSSInc, Chicago, IL, USA)을 이용하여 계산하였고, 최소 유의차 검정(LSD)에 의해 평균 간의 유의차를 95% 유의수준(P<0.05)에서 Duncan's multiple range test에 의해 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 알코올 함량은 알코올 분석기 세트(Alcoholyzer wine,Anton Paar, Graz, Austria)를 이용하여 측정하였으며, 당도는 상온에서 당도계(PAL-1 Pocket Refractometer, ATAGO, WA, USA)를 이용하여 측정하였다. pH는 pH meter(S20, Mettler Toledo, Schwerzenbach, Switzerland)로 측정하였으며, 산도는 AOAC 방법(21)에 의해 블루베리 발효주 10 mL를 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.3까지 중화시키는데 소비된 0.1 N NaOH의 소비량으로 정의하였으며 tartaric acid(%, w/w)로 표시하였다.
- 총 폴리페놀 함량은 건강기능식품공전 방법(22)을 응용하여 측정하였다. 본 실험에 사용된 시료는 블루베리 착즙액과 효모의 종류를 달리하여 제조된 블루베리 발효주를 여과하여 사용하였다.
- 총 플라보노이드 함량 또한 건강기능식품공전 방법(23)을 이용하여 측정하였다. 각각의 시료 0.
성능/효과
- BBJ의 IC50 값은 65.70±0.44 μL/mL, BBM은 31.55±0.40μL/mL, BBF는 41.94±0.28 μL/mL로 S. cerevisiae M-5의 블루베리 발효주가 블루베리 착즙액보다 약 2배의 활성이 증가되어 가장 높은 소거 활성을 보였다.
- BBJ의 IC50 값은 71.05±0.72 μL/mL, BBM은 59.55±0.56μL/mL, BBF는 65.33±0.40 μL/mL로 발효 후 활성이 증가하는 것을 확인하였으며 BBM이 유의적으로 가장 높은 활성을 보였다.
- BBJ의총 폴리페놀 함량은 0.74±0.07 TAE mg/mL를 나타내었고, BBM은 1.34±0.20 TAE mg/mL, BBF는 1.09±0.01TAE mg/mL로 BBM과 BBF는 BBJ와 비교 시 유의적으로 증가하였으며, BBM은 BBF보다 약 1.2배 높은 함량을 나타내었다.
- 013 μL/mL로 BBM이 가장 높은 환원력을 보였다. DPPH 라디칼 소거 활성 및ABTS 라디칼 소거 활성 결과와 마찬가지로 S. cerevisiaeM-5를 이용한 발효주가 Fermivin을 이용하여 만든 발효주보다 높은 환원력을 보였다. Park 등(42)은 복분자 품종별 환원력을 측정한 결과 총 폴리페놀, 비타민 C, DPPH 라디칼 소거 활성이 높게 나타난 품종이 환원력 또한 다른 품종보다 우수하다고 보고한 결과와 일치하는 것으로 보인다.
- 1과 같다. Fermivin의 경우 발효 1일에 0.6%로 알코올이 생성되기 시작하였으며, 발효 3일에 2.44%로 알코올 함량이 완만히 증가하였고 발효 37일째부터는 당도나 알코올 생성량에 큰 변화가 없어 발효가 정지된 것으로 보이며 최종 14.20%의 알코올 함량을 나타내었다. S.
- 25%로 증가하였다는 결과를 보고하였으며, 이는 과실을 발효하였을 때 DPPH 라디칼 소거 활성이 증가한다는 결과와 일치하는 경향을 보였다. 결과적으로 발효 과정을 통하여 생성된 대사산물이나 유효성분이 작용하여 DPPH라디칼 소거 활성이 증가한 것으로 사료된다.
- 효모를 달리하여 제조한 블루베리 발효주의 색상, 향미,맛, 전체적인 기호도를 평가하였다(Table 4). 관능검사 결과, 색상 부분에서는 Fermivin을 이용한 발효주가 7.8점으로 높게 평가되었으나 향미, 맛, 전체적인 기호도는 S. cerevisiae M-5를 이용한 발효주가 우수하게 나타났다. 맛은BBM이 8.
- cerevisiae M-5를 이용한 발효주가 우수하게 나타났다. 맛은BBM이 8.1점으로 월등히 높은 점수로 평가되었으며, 전체적인 기호도 또한 BBM이 8.0점, BBF가 7.2점으로 S. cerevisiae M-5 발효주가 높이 평가되었다.
- 모든 시료에서 농도 의존적으로 활성이 증가하였으며,50 μL/mL 농도에서 BBJ는 0.334±0.011 μL/mL, BBM은0.528±0.033 μL/mL, BBF는 0.388±0.013 μL/mL로 BBM이 가장 높은 환원력을 보였다.
- 91%의 알코올을 생성하여 발효 초기 알코올 생성량이 높았고 발효 9일까지는 거의 비슷한 알코올 함량을 나타내며 발효가 진행되었다. 발효 11~25일까지는 Fermivin보다 약 0.01~0.71% 정도 높은 알코올 생성량을 보이며 발효가 진행되었고 이후 약 33일째부터 발효가 정지하여 최종 13.10%의 알코올 함량을 나타내었다.
- 발효 기간에 따른 당도의 변화는 발효 초기 31.15°Bx에서 발효가 진행됨에 따라 당도는 완만한 감소를 보였으며 발효 종료 시 8.2~8.4°Bx로 S. cerevisiae M-5 및 Fermivin 모두 비슷한 당도로 발효가 완료되었다(Fig. 1).
- 81%를 보였다. 발효가 진행됨에 따라 S. cerevisiae M-5 및 Fermivin 두 시료 모두 pH는 조금 증가하여 발효 종료 시 3.18~3.25로 나타났다. 산도는 보당 및 효모를 접종한 발효 0일째에 0.
- 복분자, 오디와 같은 베리류를 이용한 알코올 주발효의 적정 일수는 일반적으로 약 4~10일이 적절하다고 하였으며(27,28) 이후부터는 알코올 함량이 감소하는 경향을 보인다고 하였으나, 블루베리는 10일이 지난 이후에도 지속적으로발효가 진행되어 약 39일 정도의 발효일수가 소요되었다. Jeon과 Lee(29)는 블루베리를 첨가한 막걸리 발효 특성 확인 결과, 블루베리를 10% 이상 첨가할수록 알코올 함량이 감소한다고 보고하여 본 실험과 비슷한 결과를 나타내었다.
- 2배 높은 함량을 나타내었다. 블루베리 착즙액 발효 시 총 폴리페놀 함량이 증가되며 Fermivin보다 S. cerevisiae M-5에 의한 블루베리 발효 시 총 폴리페놀 함량이 증가됨을 확인하였다.
- 위의 항산화 활성에 대한 실험 결과, 토종효모 S. cerevisi ae M-5를 이용하여 제조한 블루베리 발효주가 수입시판건조효모 Fermivin을 이용하여 만든 발효주보다 DPPH라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능 그리고 환원력이 뛰어나 높은 항산화 활성을 보이는 것으로 확인하였다. 이를 통하여 토종효모 S.
- cerevisiae M-5의 블루베리 발효주가 블루베리 착즙액보다 약 2배의 활성이 증가되어 가장 높은 소거 활성을 보였다. 이는 발효 후증가된 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 성분이 DPPH 라디칼 소거 활성 증가에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 총 플라보노이드 함량 분석 결과 BBJ가 0.22±0.01 QUEmg/mL로 가장 낮게 나타났고 BBM은 0.61±0.20 QUEmg/mL, BBF는 0.55±0.08 QUE mg/mL로 블루베리 착즙액보다 발효주의 총 플라보노이드 함량이 증가하였으며, 균주 간 비교 시 BBM의 총 플라보노이드 함량이 더 높게 나타났다.
- 토종효모 S. cerevisiae M-5는 수입 시판건조효모 Fermivin보다 초기 발효 속도가 빠른 경향을 보였으나 최종 알코올 생성량은 약 1% 정도 낮았으며, 발효 완료 후 당도는 8.2~8.4°Bx로 두 효모 간에 비슷한 당도로 발효가 완료되었다.
- 그러나 과실 원주의 신맛은 dry type의 와인을제조할 경우에는 영향을 미치고 부정적일 수 있지만 sweet type의 와인의 경우에는 당도와 산도의 비율을 조절하면 관능적 측면에서 우수한 와인을 제조할 수 있다고 보고하였다(34). 토종효모 S. cerevisiae M-5와 수입 시판건조효모 Fermivin을 이용한 블루베리 발효 시 pH 및 산도의 변화는 효모 간에 큰 차이를 보이지 않음을 확인하였다.
후속연구
- 블루베리는 다른 과실보다 알코올 발효 속도가 느리지만 토종효모 S. cerevisiae M-5를 이용하여 블루베리를 발효하였을 시 수입 시판건조효모 Fermivin보다 항산화 활성이증가되는 효과를 얻었으며 향미, 맛 등 관능적 기호도가 높은 제품으로 개발 가능성이 있을 것으로 기대된다.
- Jeon과 Lee(29)는 블루베리를 첨가한 막걸리 발효 특성 확인 결과, 블루베리를 10% 이상 첨가할수록 알코올 함량이 감소한다고 보고하여 본 실험과 비슷한 결과를 나타내었다. 블루베리는 알코올 발효 시 발효 속도가 느리고 불규칙적으로 발효가 멈추는 현상이 발생하여 문제가 되고 있다고 보고되었는데(30,31), 이는 발효 효모의 영양분으로 질소원, 비타민, 미네랄 등을 필요로 하나 블루베리가 알코올 발효에 적합한 영양분이 부족하다고 생각되며 이와 관련된 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- cerevisi ae M-5를 이용하여 제조한 블루베리 발효주가 수입시판건조효모 Fermivin을 이용하여 만든 발효주보다 DPPH라디칼 소거능, ABTS 라디칼 소거능 그리고 환원력이 뛰어나 높은 항산화 활성을 보이는 것으로 확인하였다. 이를 통하여 토종효모 S. cerevisiae M-5를 이용하여 항산화 활성이 우수한 와인 제조가 가능할 것으로 기대된다.
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