딸기를 첨가한 막걸리의 제조와 발효 과정 중 이화학적 및 미생물학적 특성 Manufacturing of Korean Traditional Rice Wine, Makgeolli, Supplemented with Strawberry and Its Physicochemical and Microbial Properties during Fermentation원문보기
딸기를 이용한 건강막걸리를 개발하고자, 딸기를 첨가하여 막걸리를 제조한 후 이들의 품질 특성을 조사하였다. 먼저 딸기막걸리 제조에 적합한 효모를 선발하기 위해 시판 알코올 발효효모와 배재대학교에서 분리 보관중인 알코올 발효효모를 이용하여 딸기막걸리를 제조한 결과 분리 효모인 Saccharomyces cerevisiae JSK104가 발효 7일째에 17.4%의 에탄올 생성하여 우수효모로 선발되었고, 최적 첨가량은 5%이었다. 멥쌀과 생딸기, 입국, S. cerevisiae JSK104을 사용하여 딸기막걸리 발효 중 이화학적 성질, 효모와 유산균 생균수 및 항고혈압성 안지오텐신 전환효소(ACE) 저해활성 변화를 조사하였다. pH는 발효기간이 경과함에 따라서 발효 1일 째, pH 4.01에서 pH 3.61까지 낮아지는 경향이었고 총산 함량은 증가하였다. 에탄올 함량은 발효 7일째 약 17%를 생성하여 최고에 달하였고, 효모와 유산균수는 발효 1일에 최고에 도달한 후 일정한 수를 유지하였다. 항고혈압성 안지오텐신 전환효소 활성은 발효 5일에 최고치에 도달한 후 큰 변화가 없었다.
딸기를 이용한 건강막걸리를 개발하고자, 딸기를 첨가하여 막걸리를 제조한 후 이들의 품질 특성을 조사하였다. 먼저 딸기막걸리 제조에 적합한 효모를 선발하기 위해 시판 알코올 발효효모와 배재대학교에서 분리 보관중인 알코올 발효효모를 이용하여 딸기막걸리를 제조한 결과 분리 효모인 Saccharomyces cerevisiae JSK104가 발효 7일째에 17.4%의 에탄올 생성하여 우수효모로 선발되었고, 최적 첨가량은 5%이었다. 멥쌀과 생딸기, 입국, S. cerevisiae JSK104을 사용하여 딸기막걸리 발효 중 이화학적 성질, 효모와 유산균 생균수 및 항고혈압성 안지오텐신 전환효소(ACE) 저해활성 변화를 조사하였다. pH는 발효기간이 경과함에 따라서 발효 1일 째, pH 4.01에서 pH 3.61까지 낮아지는 경향이었고 총산 함량은 증가하였다. 에탄올 함량은 발효 7일째 약 17%를 생성하여 최고에 달하였고, 효모와 유산균수는 발효 1일에 최고에 도달한 후 일정한 수를 유지하였다. 항고혈압성 안지오텐신 전환효소 활성은 발효 5일에 최고치에 도달한 후 큰 변화가 없었다.
To develop a functional strawberry Makgeolli, we produced Makgeolli using strawberry as an additive and then investigated its physicochemical properties. Among 7 different alcohol-fermenting yeasts, Saccharomyces cerevisiae JSK104 produced 17.4% ethanol on the 7th day of fermentation and was selecte...
To develop a functional strawberry Makgeolli, we produced Makgeolli using strawberry as an additive and then investigated its physicochemical properties. Among 7 different alcohol-fermenting yeasts, Saccharomyces cerevisiae JSK104 produced 17.4% ethanol on the 7th day of fermentation and was selected for use in the brewing of strawberry Makgeolli. Changes in physicochemical properties, numbers of yeast and lactic acid bacteria, and antihypertensive angiotensin-converting enzyme inhibitory activity were investigated during the fermentation of strawberry Makgeolli. The pH tended to decrease and the total acidity increased as the fermentation period elapsed. The ethanol content reached about 17% on the 7th day after fermentation, and the numbers of yeast and lactic acid bacteria reached a maximum on the 1st day of fermentation and then maintained a constant number. The antihypertensive angiotensin-converting enzyme activity reached a maximum after 5 days of fermentation and then was not significantly changed afterwards.
To develop a functional strawberry Makgeolli, we produced Makgeolli using strawberry as an additive and then investigated its physicochemical properties. Among 7 different alcohol-fermenting yeasts, Saccharomyces cerevisiae JSK104 produced 17.4% ethanol on the 7th day of fermentation and was selected for use in the brewing of strawberry Makgeolli. Changes in physicochemical properties, numbers of yeast and lactic acid bacteria, and antihypertensive angiotensin-converting enzyme inhibitory activity were investigated during the fermentation of strawberry Makgeolli. The pH tended to decrease and the total acidity increased as the fermentation period elapsed. The ethanol content reached about 17% on the 7th day after fermentation, and the numbers of yeast and lactic acid bacteria reached a maximum on the 1st day of fermentation and then maintained a constant number. The antihypertensive angiotensin-converting enzyme activity reached a maximum after 5 days of fermentation and then was not significantly changed afterwards.
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문제 정의
본 연구에서는 딸기의 가공 가능성을 다양화시키고, 딸기의 우수한 생리 기능성을 함께 갖는 제품을 생산하기 위한조건을 확립하고자, 딸기를 첨가물로 넣어 전통주인 막걸리 제조 조건을 검토하였다. 이를 위해 다양한 알코올 발효 효모들의 알코올 생산 능력을 조사하여 딸기막걸리 생산에 적합한 효모를 선발하였다.
가설 설정
a)Total acidity described as succinic acid.
3%로서, 5%를 접종한 배치와 유의한 차이를 보이지 않았다(data not shown). 따라서 최적 효모 접종량은 5%로 정하였다.
제안 방법
YPD 배지에 S. cerevisiae JSK104를 진탕배양하여 얻은 배양액을 1%부터 10%까지 각각 사용하여 에탄올 생성 양의 변화를 조사하였다. 효모 배양액을 1% 접종하였을 때 생산된 알코올은 12%이었으나, 5%로 접종량을 늘렸을 때 에탄올 생산은 17.
딸기막걸리 제조에 사용할 목적으로, 배재대 생물공학실험실에서 보유하고 있던 4종의 알코올 발효 효모들과 함께 시판 알코올 발효 효모 3종을 구입하여 막걸리 발효에 사용하였다. 각각의 효모들을 사용하여 막걸리 발효를 마친 후 생성된 에탄올의 양을 측정하여 이들 효모의 알코올 생산 능력을 비교하였다. Table 1과 같이, 대부분의 효모들은 15% 정도의 에탄올을 생산하였으나, Saccharomyces cerevisiae JSK104 균주는 에탄올을 17.
고두밥이 들어있는 술덧에 생딸기를 5%, 10%, 30%, 50%씩 각각 첨가하고 S. cerevisiae JSK104를 5% 접종하여 25°C에서 7일간 발효시켰다.
동일한 방법으로 희석된 시료 100 uL를 cycloheximide(50 µg/mL)가 들어 있는 MRS (proteose peptone NO. 3, beef extract, dextrose, polysorbate 80, ammonium citrate, sodium acetate, magnesium sulfate, manganese sulfate, dipotassium phosphate) 한천배지에 도말하여 30°C에서 48시간 동안 배양한 후 생성된 집락수를 계수하여 유산균 수를 측정하였다.
이를 위해 다양한 알코올 발효 효모들의 알코올 생산 능력을 조사하여 딸기막걸리 생산에 적합한 효모를 선발하였다. 또한 발효 과정 중 딸기막걸리의 주요한 이화학적 특성과 효모, 젖산균의 생균수 변화 측정 및 항고혈압활성 등을 포함하는 생리기능성 등을 측정하였다.
막걸리 발효 중 항고혈압성 안지오텐신 전환효소(ACE) 저해활성 변화를 조사하였다(Fig. 3). 발효 1일째, 딸기막걸리 41%, 대조구 39%의 ACE 저해활성을 보였으며 발효가 진행되는 동안 저해 활성은 발효 5일 째 딸기막걸리 78%, 대조구 71%로서 정점에 도달한 이후에 거의 변화가 없었고, 딸기막걸리와 대조구 막걸리는 유사한 활성을 나타내었다.
한편 딸기막걸리의 관능검사는 Kim 등[17]의 방법을 일부 변형시켜 훈련된 관능 평가원에 의하여 정량적 묘사 분석 방법(quantitative descriptive analysis, QDA)으로 다음과 같이 실시하였다. 먼저 관능평가원으로 하여 딸기막걸리에서 느낄 수 있는 향과 맛 특성을 묘사하게 하고 이들중에서 공통적으로 묘사된 특성을 선정하였다. 선정된 향과 맛의 특성에 대하여 1~5의 강도로 표시하게 한 후 그 평균값을 구하여 다각형 그림으로 나타내었고, 향과 맛을 고려한 전체적인 기호도는 가장 싫다 1, 가장 좋다 5의 점수로 표시하여 그 평균값을 QDA 그래프로 도시하였다.
발효 일수가 알코올 생산에 미치는 영향을 확인하기 위해, 고두밥 100 g, 입국 40 g, 생딸기 30 g에 S. cerevisiae JSK 104 배양액 5%를 첨가한 후 25°C에서 1일에서 10일까지 발효시키면서 발효기간에 따른 에탄올 생산량의 변화를 측정하였다.
전통 옹기에 고두밥 200g에 효모 2~20 mL, 입국 80g, 딸기 10~100 g, 물 300 mL을 넣고 골고루 섞어준 후, 25°C에서 7일 동안 발효시켰다. 발효 후 6,000 rpm으로 20분간 원심분리하여 얻은 상등액을 딸기막걸리 시료로 하고 딸기를 첨가하지 않고 위와 동일하게 제조하여 얻은 상등액을 대조구 막걸리로 하여 분석시료로 사용하였다.
3) 1 mL를 가하여 용해시켰고, 이때 유리되어 나온 hippuric acid의 양은 228 nm에서 흡광도를 측정하여 산출하였다. 시료 무첨가구를 대조구로 하여 저해율을 구하였다.
쌀을 세척하고 12시간 동안 물에 침지하여 불린 쌀을 100°C에서 30분간 쪄서 고두밥을 만들었다.
알코올 발효능력이 우수하여 딸기막걸리 발효를 위해 선별된 S. cerevisiae JSK104의 균학적 특징을 조사하였다(Table 4). 형태는 난형이었으며 출아에 의해 영양증식을 하였고, 의균사체를 형성하였다.
에탄올 함량은 시료 100 mL을 증류장치를 이용하여 80mL을 증류 후, D.W를 100 mL이 되도록 첨가한 다음 주정계를 이용하여 에탄올 함량(%)을 온도 보정표를 이용하여환산하였다.
연속 희석법에 따라 시료를 일정 농도로 멸균수에 희석시킨 시료 100 μL을 앰피실린(100 μg/mL)이 들어 있는 YPD 한천배지에 도말하고 30°C에서 48시간 동안 배양하여 생성된 집락수를 계수함으로써 효모의 숫자를 측정하였다.
본 연구에서는 딸기의 가공 가능성을 다양화시키고, 딸기의 우수한 생리 기능성을 함께 갖는 제품을 생산하기 위한조건을 확립하고자, 딸기를 첨가물로 넣어 전통주인 막걸리 제조 조건을 검토하였다. 이를 위해 다양한 알코올 발효 효모들의 알코올 생산 능력을 조사하여 딸기막걸리 생산에 적합한 효모를 선발하였다. 또한 발효 과정 중 딸기막걸리의 주요한 이화학적 특성과 효모, 젖산균의 생균수 변화 측정 및 항고혈압활성 등을 포함하는 생리기능성 등을 측정하였다.
한편, 막걸리 발효가 진행되는 동안 시료를 연속희석법으로 희석하여 항생제가 들어 있는 YPD 및 MRS 한천배지에 도말하여 효모와 유산균 수의 변화를 측정하였다(Fig. 2).효모와 유산균을 비롯한 미생물의 수는 막걸리 발효가 시작되면서 급격히 증가하여, 딸기막걸리에서 효모 생균의 수는 3일째 6.
대상 데이터
4%까지 생산하여 가장 우수한 알코올 생산 능력을 보였다. 따라서 S. cerevisiae JSK 104 균주를 딸기막걸리 발효에 알코올 생산균으로 사용하였다.
딸기(육보)는 2016년 4월 충청남도 논산시에 소재한 딸기 재배 농가에서 구입하여, -20°C에서 냉동 보관을 하였다.
딸기막걸리 제조에 사용할 목적으로, 배재대 생물공학실험실에서 보유하고 있던 4종의 알코올 발효 효모들과 함께 시판 알코올 발효 효모 3종을 구입하여 막걸리 발효에 사용하였다. 각각의 효모들을 사용하여 막걸리 발효를 마친 후 생성된 에탄올의 양을 측정하여 이들 효모의 알코올 생산 능력을 비교하였다.
딸기(육보)는 2016년 4월 충청남도 논산시에 소재한 딸기 재배 농가에서 구입하여, -20°C에서 냉동 보관을 하였다. 멥쌀은 2015년 이천에서 재배된 것을 시중에서 구입하였고, 입국(Aspergillus luchuensis, 60sp)은 예스와인(Woowon, Boeun, Korea)으로부터 구입하여 사용하였다.
알코올 발효에 적합한 효모를 선발하기 위해 시판용 효모인 Fermivin (Oenobrands, Montpellier, France), La Parisienne (Pantin, France), Saf-instant (Lesaffre, Marcq-enBaroeul, France)를 구입하여 사용하였다. 이와 함께 배재대생물공학실험실에서 보유하고 있는 Saccharomyces cerevisiae JSK101, JSK102, JSK103, JSK104 효모들을 함께 사용하였다.
알코올 발효에 적합한 효모를 선발하기 위해 시판용 효모인 Fermivin (Oenobrands, Montpellier, France), La Parisienne (Pantin, France), Saf-instant (Lesaffre, Marcq-enBaroeul, France)를 구입하여 사용하였다. 이와 함께 배재대생물공학실험실에서 보유하고 있는 Saccharomyces cerevisiae JSK101, JSK102, JSK103, JSK104 효모들을 함께 사용하였다. 각각의 효모들은 yeast extract-peptone-dextrose(YPD) 배지를 사용하여 30°C 진탕배양기에서 24시간 동안 200 rpm 조건에서 진탕배양을 한 후 담금에 사용하였다.
데이터처리
먼저 관능평가원으로 하여 딸기막걸리에서 느낄 수 있는 향과 맛 특성을 묘사하게 하고 이들중에서 공통적으로 묘사된 특성을 선정하였다. 선정된 향과 맛의 특성에 대하여 1~5의 강도로 표시하게 한 후 그 평균값을 구하여 다각형 그림으로 나타내었고, 향과 맛을 고려한 전체적인 기호도는 가장 싫다 1, 가장 좋다 5의 점수로 표시하여 그 평균값을 QDA 그래프로 도시하였다.
이론/모형
한편 딸기막걸리의 관능검사는 Kim 등[17]의 방법을 일부 변형시켜 훈련된 관능 평가원에 의하여 정량적 묘사 분석 방법(quantitative descriptive analysis, QDA)으로 다음과 같이 실시하였다. 먼저 관능평가원으로 하여 딸기막걸리에서 느낄 수 있는 향과 맛 특성을 묘사하게 하고 이들중에서 공통적으로 묘사된 특성을 선정하였다.
성능/효과
대조구 막걸리와 딸기막걸리 간의 ACE 저해활성에 큰 차이가 없는 것으로 미루어, 딸기는 ACE 저해활성 물질을 생성하는데 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
cerevisiae JSK104를 5% 접종하여 25°C에서 7일간 발효시켰다. 딸기를 30%까지 첨가하여 발효한 막걸리의 에탄올 생성량은 17.4%로서 딸기를 넣지 않고 발효한 대조구의 17.1%와 비교하여 유의한 차이를 보이지 않았다(Table 2).
또한 딸기막걸리와 대조구 막걸리의 pH는 발효 1일째 각각 3.92와 4.01에서 발효 10일째 각각 3.62와 3.61까지 낮아지는 경향을 보였다. 이런 경향은 Kim 등[18]이 오디를 첨가한 막걸리는 발효 중 pH 변화는 발효 시작 pH 6.
또한 생딸기를 30% 첨가하여 생산된 막걸리는 연적색을 띄면서 딸기 고유의 향이 우수하였다.
3). 발효 1일째, 딸기막걸리 41%, 대조구 39%의 ACE 저해활성을 보였으며 발효가 진행되는 동안 저해 활성은 발효 5일 째 딸기막걸리 78%, 대조구 71%로서 정점에 도달한 이후에 거의 변화가 없었고, 딸기막걸리와 대조구 막걸리는 유사한 활성을 나타내었다. 대조구 막걸리와 딸기막걸리 간의 ACE 저해활성에 큰 차이가 없는 것으로 미루어, 딸기는 ACE 저해활성 물질을 생성하는데 영향을 미치지 않는 것으로 판단된다.
Lee 등[13]은 막걸리 발효 중 생산되는 유기산들의 변화를 HPLC로 분석한 결과, lactic acid가 발효 기간 동안 지속적으로 큰 증가를 보였고, 청량한 맛의 tartaric acid와 citric acid, 독특한 신맛의 fumaric acid 등이 발효기간 중 일정한 함량을 유지하였으며, succinic acid는 발효 초기에는 검출되지 않다가 발효 3일부터 양이 지속적으로 증가하는 것을 관찰하였다. 본 실험에서는 발효 1일째 딸기막걸리와 대조구 막걸리의 총산은 각각 0.21%와 0.17%였으며, 발효 3일째에는 급격히 증가하여 각각 0.48%와 0.51%로서 약 2.3~3배 가량의 총산 증가를 보였다. 이후 진행된 발효과정 동안 딸기막걸리와 대조구 막걸리의 총산은 발효 10일 째 각각 0.
3~3배 가량의 총산 증가를 보였다. 이후 진행된 발효과정 동안 딸기막걸리와 대조구 막걸리의 총산은 발효 10일 째 각각 0.44%와 0.45%로서 발효 3일째의 총산 값과 큰 차이 없이 일정한 수준을 유지하였다. 이러한 총산의 변화는 오이, 오디를 첨가하여 제조한 막걸리 발효에서도 유사한 경향이 보고된 바 있다[18, 19].
딸기막걸리는 대조구 막걸리에비하여 신맛과 떫은맛, 발효제 냄새 등이 약하였고 단맛과 쓴맛, 신맛 등은 비슷하였다. 전체적인 기호도는 딸기를 첨가하지 않은 막걸리보다 약간 낮았으나 딸기 향과 색이 있어 목넘김이 좋은 막걸리이었다. 앞으로 브렌딩 등을 통하여 기호도를 높이면 바로 산업화가 가능할 것으로 생각된다.
후속연구
전체적인 기호도는 딸기를 첨가하지 않은 막걸리보다 약간 낮았으나 딸기 향과 색이 있어 목넘김이 좋은 막걸리이었다. 앞으로 브렌딩 등을 통하여 기호도를 높이면 바로 산업화가 가능할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
막걸리 함유 성분 중 종양 억제 효과가 있는 것은?
식이섬유, 비타민, 각종 아미노산 등이 풍부한 막걸리는 다양한 생리 활성 물질들이 들어 있음이 알려져 있다. 시판 막걸리 대부분에 식후 혈당과 혈청 콜레스테롤 함량 강하 및 면역개선 등의 효과가 보고된 β-글루칸[14], 여러 암세포주에서 세포주기 억제와 세포사멸을 유도하여 종양 억제 효과를 갖고 있다고 알려진 이소프레노이드 알코올 farnesol [15]이 함유되어 있음이 최근 보고되었다.
딸기는 장미과에 속하는 다년초로서, 플라보노이드, 페놀산, 리그난 및 탄닌과 같은 페놀류에 속하는 피토케미컬 그리고 엽산, 비타민 C, 미네랄과 같은 미량 영양소를 다량함유하고 있다[1]. 이들 영양소들 중 특히 비타민 C와 페놀화합물들의 작용에 의한 활성산소 제거 능력 때문에, 사과, 배, 포도, 토마토, 오렌지, 키위보다 2배에서 11배까지 더높은 항산화 활성을 갖고 있다고 알려져 있다[2]. 딸기로부터 제조한 추출액의 항산화 활성을 조사하였을 때, 비타민C에 의해 딸기가 보이는 항산화 활성의 30% 이상이, 그리고 anthocyanin에 의해 딸기 항산화 활성의 25~40%가 나타났으며 이밖에 ellagic acid 유도체, favonol 등의 유효 성분들이 항산화 활성에 역할을 한다고 보고되었다[1].
막걸리 발효에 필요한 재료는?
한편, 한국의 전통주인 막걸리는 쌀, 찹쌀, 보리 또는 밀가루 등의 곡물을 주원료로 하여 누룩이나 입국을 섞어 발효시켜 만든다. 막걸리의 pH는 발효가 완료되면 3~4 정도이며, 이러한 산성 조건에 내성을 보이는 다양한 종류의 유산균들과 효모가 다량 함유되어 있다[12, 13].
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