[논문]반응표면분석에 의한 복숭아주 발효 최적화

이기동

doi:10.3746/jkfn.2015.44.4.586

반응표면분석에 의한 복숭아주 발효 최적화
Optimization of Peach Wine Fermentation by Response Surface Methodology 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.44 no.4, 2015년, pp.586 - 591

이기동 (중부대학교 식품생명과학과)

초록
AI-Helper

복숭아를 이용하여 향미가 우수한 고품질의 복숭아주를 제조하고자 중심합성계획에 따른 실험조건으로 복숭아 과즙을 발효시켜 발효조건에 따른 품질 특성을 모니터링하고 최적 발효조건을 설정하였다. 복숭아주 발효에 따른 알코올 함량은 범위가 3.4~9.2%이고 $R^2$가 0.9229(P<0.01)였으며, 초기 당도 $18.73^{\circ}Brix$, 발효온도 $16.81^{\circ}C$, 발효시간 12.99 day일 때 8.54%로 가장 높게 나타났다. 산도의 범위는 0.30~0.74%이고 $R^2$는 0.8634(P<0.05)였으며, 초기 당도 $15.11^{\circ}Brix$, 발효온도 $17.09^{\circ}C$, 발효시간 13.61 day일 때 0.25%로 가장 낮게 나타났다. 발효 후 잔당 함량은 초기 당도 $17.79^{\circ}Brix$, 발효온도 $20.63^{\circ}C$, 발효시간 3.37 day일 때 $6.67^{\circ}Brix$로 가장 많이 잔존하였다. 그리고 복숭아주의 황색도(b값)는 초기 당도 $13.19^{\circ}Brix$, 발효온도 $20.81^{\circ}C$, 발효시간 12.81 day일 때 18.92로 가장 높은 값을 나타내었다. 복숭아주의 최적 발효조건을 설정해 본 결과, 발효조건은 $19^{\circ}Brix$ 정도의 복숭아 과즙을 이용하여 상대적으로 $20^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 9일 정도 발효하는 것이 가장 적당하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

To prepare peach wine using peach juice, fermentation properties were monitored, and fermentation conditions (initial sugar concentration, temperature, and time) were optimized by a response surface methodology. Alcohol content for peach wine fermentation ranged from 3.4~9.2% [$R^2=0.9229$ (P<0.01)] and 8.54% (maximum value) at $18.73^{\circ}Brix$, $16.81^{\circ}C$, and 12.99 day. Acidity ranged from 0.30~0.74%, and 0.25% (minimum value) at $15.11^{\circ}Brix$, $17.09^{\circ}C$, and 13.61 day. Residual sugar concentration was $6.67^{\circ}Brix$ (maximum residual sugar content) at $17.79^{\circ}Brix$, $20.63^{\circ}C$, and 3.37 day. Yellow color intensity was 18.92 (maximum Hunter's color b value) at $13.19^{\circ}Brix$, $20.81^{\circ}C$, and 12.81 day. Based on the above study results, optimization conditions for peach wine fermentation were 9 days, below $20^{\circ}C$, and $19^{\circ}Brix$ peach juice.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

성수기에 과잉 생산된 복숭아를 이용하여 복숭아주 발효조건 설정을 위해 16가지 발효조건에 따른 품질 특성의 변화를 살펴보았다. Saccharomyces Kluyveri DJ97 주모 10%를 첨가한 과즙을 초기 당도, 발효온도 및 발효시간에따라 16개 조건(Table 1)으로 발효를 시켜 발효액을 얻은후 발효액의 알코올, 산도, 잔당 및 황색도(Hunter's color b 값)를 분석하여 이화학적 품질 변화를 조사하였다.
따라서 복숭아를 이용하여 향미가 우수한 고품질의 복숭아주를 제조하고자 중심합성계획에 따른 실험조건으로 복숭아 과즙을 발효시켜 발효조건에 따른 품질 특성을 모니터링하고 최적 발효공정을 설정하였다.
복숭아주 발효조건은 초기 당도(13, 15, 17, 19, 20°Brix), 발효온도(16, 19, 22, 25, 28℃) 및 발효시간(3, 7, 11, 15, 19 day)을 설정한후 이 3가지 발효조건을 5수준(-2, -1, 0, 1, 2)으로 부호화하여 각각 설정된 16개의 조건으로 실험을 수행하였다. 또한 이들 요인변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Y_n)는 복숭아주의 색상과 향미에 크게 영향을 미치는 알코올 함량(Y₁), 산도(Y₂), 잔당(Y₃), 황색도(Hunter's color b value, Y₄)로하였으며, 이들은 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다. 반응표면 회귀분석을 위해서는 Statistical Analysis System(SAS 9.
발효액의 당 함량은 hand refractometer(model 507-1, Nippon Optical Works Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 3회 반복하여 측정하였다.
복숭아 고유의 색상과 풍미 특성이 우수한 과일주를 제조하고자 발효 특성을 모니터링하고 발효조건을 최적화하였다. 성수기에 과잉 생산된 복숭아를 이용하여 복숭아주 발효조건 설정을 위해 16가지 발효조건에 따른 품질 특성의 변화를 살펴보았다.
복숭아 발효주의 품질 특성에 대한 모니터링 결과를 바탕으로 고품질의 복숭아주 발효공정을 설정하고자 품질 특성별 고품질의 반응표면을 서로 겹쳐 그려 보았다(Fig. 5). 품질 특성으로 알코올 함량은 8%가 되는 반응표면을 선택하여 알코올 8% 이상이 발효되는 부분을 채택하였으며, 산도는 0.
복숭아를 이용하여 향미가 우수한 고품질의 복숭아주를 제조하고자 중심합성계획에 따른 실험조건으로 복숭아 과즙을 발효시켜 발효조건에 따른 품질 특성을 모니터링하고 최적 발효조건을 설정하였다. 복숭아주 발효에 따른 알코올 함량은 범위가 3.
복숭아주 발효는 16가지 실험조건별 중심합성계획(10) 에 따라 복숭아 과즙에 주모를 첨가하여 발효시켰다. 복숭아주를 제조하고자 핵을 제거하여 만든 복숭아 과즙에 실험조건에 따라 sucrose(백설탕, CJ, Seoul, Korea)로 일정 농도로 보당한 다음 10%(v/v)의 주모를 접종하여 각각의 실험조건으로 알코올 발효를 실시하였으며, 실험조건별로 알코올발효를 행한 후 분석시료로 사용하였다.
복숭아주를 제조하고자 핵을 제거하여 만든 복숭아 과즙에 실험조건에 따라 sucrose(백설탕, CJ, Seoul, Korea)로 일정 농도로 보당한 다음 10%(v/v)의 주모를 접종하여 각각의 실험조건으로 알코올 발효를 실시하였으며, 실험조건별로 알코올발효를 행한 후 분석시료로 사용하였다. 복숭아주 발효조건은 초기 당도(13, 15, 17, 19, 20°Brix), 발효온도(16, 19, 22, 25, 28℃) 및 발효시간(3, 7, 11, 15, 19 day)을 설정한후 이 3가지 발효조건을 5수준(-2, -1, 0, 1, 2)으로 부호화하여 각각 설정된 16개의 조건으로 실험을 수행하였다. 또한 이들 요인변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Y_n)는 복숭아주의 색상과 향미에 크게 영향을 미치는 알코올 함량(Y₁), 산도(Y₂), 잔당(Y₃), 황색도(Hunter's color b value, Y₄)로하였으며, 이들은 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다.
복숭아주를 제조하고자 핵을 제거하여 만든 복숭아 과즙에 실험조건에 따라 sucrose(백설탕, CJ, Seoul, Korea)로 일정 농도로 보당한 다음 10%(v/v)의 주모를 접종하여 각각의 실험조건으로 알코올 발효를 실시하였으며, 실험조건별로 알코올발효를 행한 후 분석시료로 사용하였다. 복숭아주 발효조건은 초기 당도(13, 15, 17, 19, 20°Brix), 발효온도(16, 19, 22, 25, 28℃) 및 발효시간(3, 7, 11, 15, 19 day)을 설정한후 이 3가지 발효조건을 5수준(-2, -1, 0, 1, 2)으로 부호화하여 각각 설정된 16개의 조건으로 실험을 수행하였다.
최적화하였다. 성수기에 과잉 생산된 복숭아를 이용하여 복숭아주 발효조건 설정을 위해 16가지 발효조건에 따른 품질 특성의 변화를 살펴보았다. Saccharomyces Kluyveri DJ97 주모 10%를 첨가한 과즙을 초기 당도, 발효온도 및 발효시간에따라 16개 조건(Table 1)으로 발효를 시켜 발효액을 얻은후 발효액의 알코올, 산도, 잔당 및 황색도(Hunter's color b 값)를 분석하여 이화학적 품질 변화를 조사하였다.
5). 품질 특성으로 알코올 함량은 8%가 되는 반응표면을 선택하여 알코올 8% 이상이 발효되는 부분을 채택하였으며, 산도는 0.4%가 되는 반응표면을 선택하여 산도 0.4% 이하가발효되는 부분을, 잔류 당 함량은 6°Brix가 되는 반응표면을선택하여 6°Brix 이상이 발효되는 부분을, 황색도(b값)는 16이 되는 반응표면을 선택하여 황색도 16 이상이 되는 부분을 채택하여 모두 만족하는 부분을 삼각형의 굵은 황색선 (밝은 굵은 실선)으로 그려 나타내었다. 이러한 최적 발효조건은 초기 당 함량이 18.

대상 데이터

복숭아 과즙에 YPD 배지(Difco, Detroit, MI, USA)로 생육시 킨 Saccharomyces kluyveri DJ97(8)을 접 종하여 28 ℃에서 24시간 배양시킨 후 10%(v/v)의 주모로 사용하였다(9).
복숭아는 경북 영덕에서 생산된 백도(白桃, Hakuto)를 구입하여 복숭아주 발효를 위한 실험에 사용하였다. 복숭아과즙은 복숭아를 수세한 후 핵을 제거하고 과육을 파쇄한다음 착즙하여 과즙을 만들어 사용하였다.

데이터처리

또한 이들 요인변수에 의해 영향을 받는 종속변수(Y_n)는 복숭아주의 색상과 향미에 크게 영향을 미치는 알코올 함량(Y₁), 산도(Y₂), 잔당(Y₃), 황색도(Hunter's color b value, Y₄)로하였으며, 이들은 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다. 반응표면 회귀분석을 위해서는 Statistical Analysis System(SAS 9.2, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 사용하였으며(11), 독립변수의 변화에 따른 종속변수들의 특성을 모니터링 하고자 Mathematica program(Mathematica 7, Wolfram, Champaign, IL, USA) 을 이용하여 4차원 반응표면으로 나타내었다(12).

성능/효과

복숭아주 발효 시 산도는 알코올 함량과는 달리 발효온도의영향을 가장 많이 받았으며 다음으로 초기 당도와 발효시간의 영향 순으로 나타났다(Table 3). 따라서 산도에 대한 반응표면은 발효온도가 증가할수록 급격히 증가하였고 알코올이 많이 생성되는 초기 당 함량에서 증가하였다(Fig. 2). 산도가 가장 낮게 나타난 조건은 초기 당도가 15.
25%로 가장 낮게 나타났다. 발효 후 잔당 함량은 초기당도 17.79°Brix, 발효온도 20.63°C, 발효시간 3.37 day일 때 6.67°Brix로 가장 많이 잔존하였다. 그리고 복숭아 주의 황색 도(b값)는 초기 당도 13.
9229였으며, 유의성은 1% 이내의 유의 수준에서 인정되었다. 발효조건에 따른 알코올 함량은 초기 당도에 가장 영향을 많이 받아 초기 당도 18.73°Brix까지는 초기 당도가 증가할수록 증가하였으나그 이상의 초기 당도에서는 다소 줄어드는 경향을 나타내었다(Table 3, Table 4, Fig. 1). 다음으로 발효시간의 영향을받는 것으로 나타났다(Table 3).
8634로 5%의 유의 수준에서 유의성이 있었다. 복숭아주 발효 시 산도는 알코올 함량과는 달리 발효온도의영향을 가장 많이 받았으며 다음으로 초기 당도와 발효시간의 영향 순으로 나타났다(Table 3). 따라서 산도에 대한 반응표면은 발효온도가 증가할수록 급격히 증가하였고 알코올이 많이 생성되는 초기 당 함량에서 증가하였다(Fig.
9058로 5% 이내의 유의 수준에서 유의성이 인정되었다(Table 2). 복숭아주 발효 후 남은 잔류 당은 발효시간의 영향을 가장 많이 받아 발효기간이 증가할수록 급격히감소하는 경향을 나타내었으며, 초기 당도와 발효온도의 영향을 많이 받지 않았다(Table 3). 그러나 초기 당도가 높을경우에 잔류 당이 많이 남았으며, 발효온도는 20.
8776 으로 5%의 유의 수준에서 유의성이 있었다. 복숭아주 발효시 황색도는 발효시간이 가장 영향을 많이 미쳤으며 다음으로 발효온도 순으로 나타났다(Table 3). 황색도에 대한 반응표면(Fig.
복숭아주 발효에 따른 산도의 범위는 0.30~0.74%의 값 (Table 1)으로 복숭아주 발효 조건에 따른 산도의 변화를 2차 다항식으로 나타낸 결과 Table 2와 같았으며, 산도에대한 /는 0.8634로 5%의 유의 수준에서 유의성이 있었다. 복숭아주 발효 시 산도는 알코올 함량과는 달리 발효온도의영향을 가장 많이 받았으며 다음으로 초기 당도와 발효시간의 영향 순으로 나타났다(Table 3).
발효조건을 설정하였다. 복숭아주 발효에 따른 알코올 함량은 범위가 3.4~9.2%이고 R2가 0.9229( 尸<0.01)였으며, 초기 당도 18.73°Brix, 발효온도 16.81°C, 발효시간 12.99 day일 때 8.54%로 가장 높게 나타났다. 산도의 범위는 0.
92로 가장 높은 값을 나타내었다. 복숭아주의 최적 발효조건을 설정해 본 결과, 발효 조건은 19°Brix 정도의 복숭아 과즙을 이용하여 상대적으로 20 °C 이하의 낮은 온도에서 9일 정도 발효하는 것이 가장 적당하였다.
이러한 결과를 종합해 볼 때 향미가 중요하게 여겨지는복숭아주는 발효 중 갈변이나 산의 생성에 따른 색상, 맛, 향 등 관능적인 품질의 열화를 방지할 필요가 있으며, 낮은도수 과일주인 복숭아주를 생산하기 위해서는 발효조건을 19°Brix 정도의 복숭아 과즙을 가지고 낮은 온도에서 9일정도 발효하는 것이 가장 알맞은 것으로 여겨진다.
3). 잔당 함량이 가장 높게 나타난 조건은 초기 당도가 17.79°Brix일 때, 발효온도가 20.63℃ 및 발효시간이 3.37 day일 때 가장 높은 6.67°Brix로 나타났다(Table 4).

참고문헌 (16)

Park YJ, Park YS, Jan HG, Huk GH. 2005. Utilization of pruning branch of peach tree as a natural dyeing material. Korean J Plant Res 18: 216-222.
Cho JW, Kim IS, Kim MK, Lee YK, Kim SD. 2000. Characteristics of peach vinegar by parallel complex fermentation. Korean J Postharvest Sci Technol 7: 89-93.
Park HS. 2010. Characteristics of peach wine different commercial yeast strains. J East Asian Soc Dietary Life 20: 531-535.
Cho JW, Kim JK, Kim ID, Kim SD. 2000. Characteristics of peach wine by using different cultivars. Korean J Postharvest Sci Technol 7: 84-88.
Chung JH, Mok C, Lim S, Park YS. 2003. Changes of physicochemical properties during fermentation of peach wine and quality improvement by ultrafiltration. J Korean Soc Food Sci Nutr 32: 506-512.

원문보기 상세보기
Lee YH, Choi SW, Park HD. 2008. Characteristics of lactic acid fermentation of peach juice by Lactobacillus plantarum KLAB21 possessing antimutagenic effects. Korean J Food Preserv 15: 469-476.
Park GS, Park SY. 1998. Sensory and physicochemical properties of peach jelly added with various sugars. HSJAS 6: 329-335.
Jeong YJ, Seo KI, Shin SR, Seo CH, Kang MJ, Kim KS. 1997. Yeast isolate for alcohol fermentation of persimmon fruits. J East Asian Soc Dietary Life 7: 538-544.
Jeong YJ, Seo JH, Lee GD, Park NY, Choi TH. 1999. The quality comparison of apple vinegar by two stages fermentation with commercial apple vinegar. J Korean Soc Food Sci Nutr 28: 353-358.
Myers RH. 1971. Response surface methodology. Allyn and Bacon Inc., Boston, MA, USA. p 132.
SAS. 1988. SAS/STAT: User's Guide Version 6. 4th ed. Statistical Analysis System Institute, Cary, NC, USA. p 1457-1478.
Abell MA, Braselton JP. 1992. The Mathematica handbook: [compatible with Mathematica version 2.0]. Academic Press, Inc., Burlington, MA, USA. p 15-511.
Lee GD, Jeong YJ, Seo JH, Lee JM. 2000. Monitoring on alcohol and acetic acid fermentation of potatoes using response surface methodology. J Korean Soc Food Sci Nutr 29: 1062-1067.
Kim SK, Lee GD, Chung SK. 2003. Monitoring on fermentation of persimmon vinegar from persimmon feel. Korean J Food Sci Technol 35: 642-647.
Lee GD, Kwon SH, Lee MH, Kim SK, Kwon JH. 2002. Monitoring on alcohol and acetic acid fermentation properties of muskmelon. Korean J Food Sci Technol 34: 30-36.
Lee JM, Kim SK, Lee GD. 2003. Monitoring on alcohol fermentation characteristics of strawberry. J Korean Soc Food Sci Nutr 32: 679-683.

원문보기 상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증