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문제 정의
- 본 연구는 전보[1]에서 선발된 야생 효모 12 균주에 대한 알코올과 당 내성을 조사하였으며, 낱알누룩의 당화액을 야생 효모로 알코올 발효시켜 이들의 양조적성을 분석하여 우리 술의 품질 향상과 다양성 확보를 위한 야생 효모의 활용 가능성을 검토하였다.
제안 방법
- Metal oxide sensor (MOS)가 장착된 전자코 시스템(FOX-2000, Alpha MOS, Toulouse, France)을 이용하여 야생 효모에 의한 알코올 발효액의 향기 양상을 측정하였다. 시료 1 ml를 10 ml 헤드 스페이스 용기에 담아 밀봉하고, 실온에서 24시간 방치 후 측정하였다.
- 효모를 접종하고 30℃에서 5일간 배양한 후 660 nm에서 흡광도를 측정하여 비교하였다. 내당성은 YM 액체 배지에 glucose가 20, 30, 40% (w/v)가 되도록 첨가한 후 30℃에서 2일간 배양한 후 660 nm에서 흡광도를 측정하여 비교하였다[10].
- 알코올 내성은 YM (yeast extract 3%, malt extract 3%, peptone 0.5%, glucose 1%) 액체 배지에 무수 에탄올 농도를 5, 10, 15% (v/v)가 되도록 각각 첨가하였다. 효모를 접종하고 30℃에서 5일간 배양한 후 660 nm에서 흡광도를 측정하여 비교하였다.
- 야생 효모의 알코올 생성 능력을 비교하기 위하여 초기 당화액의 당도를 16 °Brix로 하여 발효하였다. 5일 발효 후의 알코올 함량은 A9-2가 8.
- 연구에서는 효모에 의한 알코올 발효 특성을 조사하기 위해, Kim 등[11]의 방법을 응용하여 낱알누룩을 이용한 당화액을 제조하였다. 당화액 제조는 황국균(Aseprgillus oryzae, Choongmoo Fermentation Co.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 효모는 전보[1]에서 선발한 효모 12균주를 사용하였다(Table 1). 비교 균주로 시판효모인 Fermivin (Saccharomyces cerevisiae, Oenobrands, France), Frootzen (Pichia kluyvery, Chr.
데이터처리
- 각 시료는 3회 반복을 실시하였다. 통계 처리는 Alpha MOS에서 제공된 소프트웨어를 사용하였으며, 판별함수분석(Discriminant Function Analysis; DFA)으로 각 시료간의 휘발성분의 차이를 전체적인 패턴으로 나타내었다[14].
성능/효과
- Fig. 1에서와 같이 당화액과 효모에 의한 알코올 발효액을 대상으로 분석한 결과, 당화액이 오른쪽에 위치하였고 효모 12균주의 발효액 시료가 DF1 값의 왼쪽에 위치하는 것으로 보아 DF1 값이 오른쪽 방향에서 왼쪽으로 이동할수록 휘발성분이 감지되는 것으로 분석되었다. 그 결과, 가로축에 해당하는 DF1의 F 값이 98.
- Non-Saccharomyces 속 알코올 발효액의 주요 휘발성 향기성분은 ethyl acetate로 나타났다. W.
- 당화액에 효모 종류를 달리하여 5일간 발효한 알코올 발효액의 휘발성 향기성분을 GC-MS로 분석한 결과를 Table 5, 6에 나타내었다. Non-Saccharomyces 속 효모의 주요 휘발성 향기성분은 ethyl acetate (11.71−91.88%)와 ethanol (2.16−52.26%)로 나타났다. 반면 S.
- 당화액에 야생 효모를 5일간 발효한 발효액의 pH, 고형분, 적정산도, 아미노산도 및 알코올 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. Saccharomyces 속 효모의 pH는 3.28−3.49로 나타났으며, A9-2 효모가 가장 낮았고 BY30-1가 가장 높게 나타났다. non-Saccharomyces 속 효모의 pH는 3.
- 10 °Brix로, N77-4가 가장 낮았고 Y447가 가장 높게 나타났다. Saccharomyces 속 효모의 고형분 함량은 non-Saccharomyces 속 효모보다 낮은 함량을 나타내었고, 이는 Saccharomyces 속 효모가 당을 이용하여 알코올 발효가 더 진행된 것으로 보인다.
- 당 40%에서 non-Saccharomyces 효모보다 S. cerevisiae 효모들이 내성이 높았으며, HP1-2, Y447을 제외한 효모들은 glucose 40%에서 내성을 가지는 것으로 나타났다. Kim 등[11]이 보고한 알코올 내성 효모와 비교해 본 결과, 본 연구에 사용한 효모는 알코올 15%에서 내성이 매우 낮았으며, 당에 대한 내성도 비슷한 것으로 나타났다.
- Non-Saccharomyces 효모 중 알코올 10%에서 내성을 나타내는 효모는 N77-4 뿐이었으며, S. cerevisiae보다 전반적으로 알코올 내성이 낮은 것으로 나타났다. 그리고 알코올 15%에서 내성을 보인 효모는 없었다.
- 반면 S. cerevisiase 효모의 주요 휘발성 향기성분은 ethanol (37.67−62.89%)과 ethyl acetate (1.32−11.97%)로 분석되었다. 알코올류에 대해 시험구별로 살펴보면 S.
- 야생 효모에 따른 유기산 분석 결과 사과산, 초산, 호박산 등이 초기 당화액에 비해 증가하였으며, 그 중 P. kudriavzevii N77-4는 낮은 초산 함량과 사과산, 호박산의 높은 함량을 보여 유기산에 의한 관능적 특성이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
- 49로 나타났으며, A9-2 효모가 가장 낮았고 BY30-1가 가장 높게 나타났다. non-Saccharomyces 속 효모의 pH는 3.01−3.61로 나타났으며, N77-4가 가장 낮았으며, Y447 효모가 pH 3.61로 가장 높게 나타났다.
- 본 연구의 결과는 Lee 등[18]의 누룩 종류를 달리한 탁주 술덧과 효모 종류를 달리한 탁주 술덧[16]보다 향기성분의 종류는 적었지만 검출된 휘발성 향기성분 중 ethanol, ethyl acetate, 2-methyl-1-propanol, acetic acid 등 5종은 Lee 등[16, 18]의 결과와 공통된 향기성분을 가지고 있었다. 그러나 tetrahydro-2-methyl-furan, isoamyl acetoacetate, decane, dodecane 등 17종은 본 연구에서만 검출된 것으로 보아 효모 종류에 따라 면적 비율이나 주성분 등에 차이가 있는 것을 알 수 있었다.
- 54%로 시료간의 차별성이 x축과 y축이 60:1의 비율로 영향을 받아 구분되었다. 당화액 시료는 DF1의 오른쪽 범주에 속했으며, 효모에 의한 알코올 발효액은 DF1의 왼쪽 범주에 속하여 발효에 따른 뚜렷한 차이를 보였다. 또한 S.
- 5%로 유의적인 차이는 없었다. 대조군을 포함한 non-Saccharomyces 속 8종류는 최소 2.25%에서 최대 3.8%까지 알코올 생성 능력을 보였으며, N43-8, SM2-7이 non-Saccharomyces 속에서 가장 높은 알코올 함량을 나타내었다. 최근, Kim 등[11]이 보고한 알코올 함량은 유사하거나 높은 편으로 나타났다.
- kudriavzevii N77-4가 가장 높았다. 야생 효모에 따른 유기산 분석 결과 사과산, 초산, 호박산 등이 초기 당화액에 비해 증가하였으며, 그 중 P. kudriavzevii N77-4는 낮은 초산 함량과 사과산, 호박산의 높은 함량을 보여 유기산에 의한 관능적 특성이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
- 당화액에 효모를 5일간 발효한 다음 유기산 함량을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 유기산 중 사과산(malic acid) 함량은 Saccharomyces 속 효모의 경우, 0.21–0.28 g/l로 나타났으며, BY30-1가 가장 낮았으며 SD1-2과 M1-9가 가장 높은 함량을 나타내었다. non-Saccharomyces 속 효모의 사과산 함량은 0.
- anomalus SM2-7가 가장 높았다. 주류 제조 중 품질에 나쁜 영향을 미치는 초산 함량은 전반적으로 non -Saccharomyces속 효모에서 함량이 높은 것으로 보아 이들 야생 효모는 Saccharomyces 속 효모보다 초산을 더 생산하는 것으로 추측된다. 하지만 N77-4의 초산 함량은 Saccharomyces 속 효모와 유사하거나 낮은 결과를 나타내었다.
- 하지만 N77-4의 초산 함량은 Saccharomyces 속 효모와 유사하거나 낮은 결과를 나타내었다. 호박산(succinic acid) 함량은 Saccharomyces 속 효모의 경우 0.10–0.22 g/l로 나타났으며, A9-2가 가장 낮았고 SD1-2가 가장 높게 나타났다. Non-Saccharomyces 속 효모는 0.
후속연구
- stellate 등이 서로 다른 군집을 형성하는 것으로 보고되어 본 연구의 결과와 유사하였다. 효모 종마다 생산하는 주요 향기 성분과 기질에 따른 변화 등 추가적인 연구가 필요한 것으로 사료된다.
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