[논문]누룩추출물로 제조한 약주의 품질특성

강지은; 최한석; 김재운; 김찬우; 여수환; 정석태

doi:10.9721/kjfst.2016.48.3.223

누룩추출물로 제조한 약주의 품질특성
Quality Characteristics of Yakju with Nuruk Extracts 원문보기

한국식품과학회지 = Korean journal of food science and technology, v.48 no.3, 2016년, pp.223 - 230

강지은 (국립농업과학원 발효식품과) , 최한석 (국립농업과학원 발효식품과) , 김재운 (국립농업과학원 발효식품과) , 김찬우 (국립농업과학원 발효식품과) , 여수환 (국립농업과학원 발효식품과) , 정석태 (국립농업과학원 발효식품과)

초록
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본 연구에서는 약주의 이취와 갈변 원인물질을 알아보기 위해 제균한 누룩추출물을 첨가하여 약주를 제조하고 특성을 확인하였다. 알코올 함량은 재래누룩에서 16.33%, 개량누룩에서 18.67%로 개량누룩에서 1.1배 높게 나타났다. 산도(mL/10 mL)는 재래누룩 5.07, 개량누룩 8.32, 아미노산도 함량(mL/10 mL)도 각각 1.61, 4.72로 개량누룩이 약 2.9배 증가하였다. 당화력에 크게 영향을 미치는 글루코아밀레이스는 재래누룩에 비해 개량누룩이 3.2-44.0배 높은 활성을 보였고, 가용 고형물(r =0.965)과 색차(r =0.954)와 매우 높은 상관성을 보였다. 유기산은 숙신산과 젖산 함량이 가장 높게 나타났으며, 유리 질소화합물 함량(mg/L)은 재래누룩 540.0, 개량누룩 2285.9로 개량누룩에서 4.2배 높게 나타났다. 각 누룩추출물 약주의 이취 및 갈변은 유리질소화합물(r =0.539, 0.792)과 높은 상관성을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the fermentation characteristics of yakju made with nuruk extracts. Alcoholic fermentation was performed in an incubator set at $25^{\circ}C$ for 14 days. The study results are as follows: the alcohol content of yakju made with modified nuruk (18.67%) was higher than that made with other nuruk extracts (14.80-17.50%). The pH value of this modified nuruk (4.13) was higher than that of traditional nuruk (3.70-4.00). The yakju containing modified nuruk showed the highest acidity (3.64 mL/10 mL), amino acidity (4.72 mL/10 mL), soluble solid ($1.20^{\circ}Bx$), and color difference (39.78). The concentration of organic acids in traditional nuruks was 212.25-312.97 mg/100 mL, whereas that in modified nuruk was 295.92 mg/100 mL. Nitrogen compound concentrations in modified nuruk (2285.89 mg/L) were 2-14 times higher than that in traditional nuruk. Nitrogen compound concentration and amino acidity are the physiochemical characteristics with the highest impact on off-flavor and browning of yakju. In order to reduce these unfavorable characteristics, material with a lower protein content should be used.

주제어

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제안 방법

글루코아밀레이스(glucoamylase) 활성 측정을 위해 녹말 용액(Wako pure chemical Industrial, Ltd.) 1 mL에 0.2 M 아세트산 완충용액 0.2 mL를 가해서 40^oC에서 5분간 예열시켰다. 여기에 누룩 추출물 1 mL를 가한 후 40^oC에서 20분간 반응시킨 다음 1 N 수산화소듐 용액 0.
따라서 약주의 이취 원인이 누룩의 대사산물 또는 이외의 원료가 발효과정 중 어떠한 변화에 의해서 발생되는 것으로 추정하고 재래누룩 및 개량누룩을 추출한 다음 제균하여 미생물의 영향을 배제한 후 약주를 제조하여 이취 및 갈변 발생과의 상관성을 조사하였다.
본 연구에서는 약주의 이취와 갈변 원인물질을 알아보기 위해 제균한 누룩추출물을 첨가하여 약주를 제조하고 특성을 확인하였다.
상층액을 회수하고 거름종이(filter pater) (No. 2, Advantec Co., Tokyo, Japan)로 여과한 다음 무균실에서 0.45 µm 막거르개(membrane filter) (Millipore Co., Cork, Ireland)로 제균하여 추출물을 제조하였다.
쌀 1 kg을 깨끗하게 씻어서 하루 전날 수침한 다음, 다음날 1시간 동안 물빼기 하였다. 쌀을 증자기(MS-30, Yaegaki Food & System Inc.
쌀을 증자기(MS-30, Yaegaki Food & System Inc., Himeji, Japan)에 넣고 김이 올라오기 시작한 후부터 40분간 수증기를 더 가해 고두밥을 제조하였다.
유기산 분석용 컬럼은 Shodex RSpack KC-G (6.0 mm×50.0 mm) guard column에 RSpak KC-811 (8.0 mm×300 mm, Showa Denko, Tokyo, Japan) 2개를 연결하여 사용하였다.
총 3회에 걸쳐 평가를 실시하여 평균 점수가 3점 이상일 경우 이취가 생성되었다고 판단하였다(17). 패널들에게 제공된 시료는 모두 난수로 표시되어 Williams latin square 방식으로 제공되었으며, 한 시료의 향기를 평가한 후 다음 시료를 평가하는데 약 3-5분 정도의 시간이 소요되게 하였다.

대상 데이터

, Marcq-en-Barœul, France)을 사용하였다. 개량누룩(당화력 1800 SP)은 주식회사 한국효소(Hwaseong, Korea)에서, 재래누룩은 송학곡자(Gwangju, Korea), 진주곡자(Jinju, Korea), 산성누룩(Busan, Korea)에서 판매하는 재래누룩을 구입하여 사용하였다.
이취 관능평가

관능검사는 국립농업과학원 26-45세 남자 5명, 여자 5명으로 총 10명이 참여하였고 기존의 전통주 관련 관능평가 경험이 있는 연구원으로 구성하였다. 생산된지 1달 이내의 신선한 약주와 비교했을 때 누룩추출물 약주에서 나타나는 이취를 3가지 항목으로 구분하여 0-4점 척도로 표시하게 하였다.
상층액을 회수한 다음 여과(0.2 µm, Millipore Co.)한 것을 분석하였으며, 분석에는 PF#2622 (4.6×60 mm, Hitachi Co.) 컬럼을 사용하였으며 컬럼오븐의 온도는 57oC, reactor의 온도는 136oC로 설정하였고 발색에는 닌하이드린(ninhydrin) (Wako pure chemical Industrial, Ltd., Osaka, Japan) 용액을 사용하였다(15).
쌀은 강원도 철원군 갈말농협미곡종합처리장에서 생산된 오대벼 품종을 사용하였고, 효모는 (주)비전바이오켐(Seongnam, Korea)에서 구매한 라빠리장(S.I. Lesaffre Co., Marcq-en-Barœul, France)을 사용하였다.

데이터처리

성분의 함량은 유의수준 5% (p<0.05)로 설정하여 일원분산분석을 수행하였으며 누룩추출물이 이취에 미치는 영향은 상관분석을 수행하였다.
효소활성과 일반성분 변화에 대한 비교는 주성분분석(XLSTAT, version 2014, Addinsoft, Paris, France)을 통해 하였으며, 각 처리구들 사이의 성분변화는 Minitab 16 (Minitab Inc., State college, PA, USA) 프로그램을 이용하여 분석하였다. 성분의 함량은 유의수준 5% (p<0.

이론/모형

1 mL를 첨가하여 반응을 정지시키고 30분간 방치하였다. 1 N 염산(HCl) (Junsei Chemical Co.) 0.1 mL를 가해 중화시킨 후 DNS법(14)을 이용하여 포도당량을 측정하였다(16).
알코올 함량은 약주 100 mL에 증류수 100 mL를 혼합하여 증류한 다음 주정계(Dongmyung, Seoul, Korea)를 이용하여 측정하였다. 가용 고형물 함량은 굴절당도계(Atago Co., Tokyo, Japan)를, 환원당 분석은 DNS법을(14), 색차는 색차계(Ultra Scan PRO, Hunter Lab Inc., Reston, VA, USA)를 사용하여 측정하였다.
, Waltham, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 산도, 아미노산도, 알코올 함량은 주류분석규정(13)에 준하여 측정하였다. 산도는 시료 10 mL를 중화시키는데 필요한 0.
유기산 분석을 위해서 HPLC (LC-20A, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용하였으며 post column방법을 사용하여 분석하였다. 유기산 분석용 컬럼은 Shodex RSpack KC-G (6.

성능/효과

3배 높은 생산성을 나타내었다. pH는 재래누룩이 3.64-4.00, 개량누룩이 4.13으로 개량누룩의 pH 값이 높게 나타났으며 이외에 산도, 아미노산도, 가용 고형물, 환원당 함량 역시 개량누룩에서 각각 1.2-2.2, 2.2-6.8, 1.6-5.3, 1.1-2.4배 높게 나타났다. 술의 색상에 있어서는 개량누룩의 L값이 64.
2배 높게 나타났다. 각 누룩추출물 약주의 이취 및 갈변은 유리질소화합물(r =0.539, 0.792)과 높은 상관성을 보였다.
각 누룩추출물 약주의 이취를 3가지 항목(전반적인 향의 강도, 카라멜향 혹은 탄내, 황내)에 대해 평가하여 평균 점수가 3점 이상인 시료 선택수는 진주, 송학, 산성, 개량누룩 약주가 각각 0, 3, 2, 4명으로 나타나(data not shown) 개량누룩 약주에서 이취를 가장 높게 느끼는 것으로 나타났다. 신선한 청주와 3년 이상 장기 숙성한 청주의 향기성분을 분석한 결과 숙성과정에서 자극취를 생성하는 향기성분이 증가하는 것을 확인할 수가 있었다(30).
89(개량)으로 나타났다. 개량누룩 약주의 유리 질소화합물 총량이 재래누룩 약주보다 2.7-14.7배 높게 검출되었는데 이는 아미노산도(Table 2)와 유사한 결과로 나타나 아미노산도 함량이 유리질소화합물 함량을 비교적 잘 설명하고 있음을 알 수 있다. 주류의 아미노산은 쌀이나 누룩에 함유되어 있는 단백질의 30-40%가 누룩의 산성 프로테이스 또는 산성 카복실화효소(acidic carboxylase) 등에 의해 아미노산이나 펩타이드로 분해되면서 생성되며, 이중 일부는 효모에 의해 이용되기도 한다(27).
재래누룩보다 개량누룩의 일반성분 함량이 높게 나타난 원인은 효소활성의 차이로 판단된다. 개량누룩 추출물의 글루코아밀레이스 활성은 2528.0 U/mL로 재래누룩의 활성 64.0-792.0 U/mL보다 3.2-44.0배 높은 활성을 보였으며 이러한 높은 효소활성은 약주의 가용 고형물 함량(r =0.965) 및 색차(r =0.954) 증가에 유의적인 상관성을 나타내었다(Table 3). 누룩추출물의 알파아밀레이스의 활성은 통계적 유의성은 없었으나 아미노산도(r =0.
시판누룩의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1와 같다. 누룩별 수분함량(%)은 12.29(진주), 8.15(송학), 11.40(산성), 6.80(개량) 범위였으며, 조단백질 함량(g/100 g)은 14.78(진주), 15.42(송학), 15.76(산성), 16.36(개량)으로 각각 유의적인 차이가 없는 것으로 조사되었다. 조지방은 재래누룩 0.
정상적으로 발효된 주류에는 숙신산(succinic acid), 젖산(lactic acid), 말산(malic acid)이 전체의 약 80%를 차지하고 그 밖에 시트르산(citric acid), 피루브산(pyruvic acid), 아세트산(acetic acid) 등이 생성된다(21). 누룩추출물 약주에서 분석된 유기산은 와인과 맥주의 일반적인 맛 성분으로 짠맛, 쓴맛, 신맛의 복합체인 숙신산(재래누룩 97.16-115.85, 개량누룩 89.83)과 효모의 해당과정에서 생성되어 청주 및 막걸리 발효에서 사용되는 젖산(재래누룩 79.07-192.45, 개량누룩 158.35) 및 말산의 함량(재래누룩 11.35-19.17, 개량누룩 11.47)이 가장 높게 나타났다. 시트르산, 숙신산, 말산은 효모의 TCA 회로를 통해서 생성되고, 젖산은 피루브산의 산화에 의해 생성되며, 아세트산은 알코올과 알데하이드 산화에 의해서 만들어진다(22).
따라서 쌀의 도정비율을 높여 원료의 단백질 함량을 낮추거나 무기이온을 첨가하여 효모의 증식력이 현저히 높아져 효모에 의한 흡수량이 증가한 경우에는 아미노산 함량이 줄어들게 된다(17). 누룩추출물 약주의 유리아미노산 중에는 알라닌(alanine), 아르기닌(arginine)의 함량이 재래누룩 20.1-150.2, 18.0-106.6 mg/L, 개량누룩 241.9, 431.9 mg/L으로 질소화합물 총량의 약 10-20% 정도 함유되어 있어 가장 많은 함량을 차지하고 있었고, 다음으로 루신(leucine), 라이신(lysine), 페닐알라닌(phenylalanine), 프롤린(prolin), 타이로신(tyrosine)이 6-9% 함량을 차지하고 있었다. 알라닌과 아르기닌은 단맛을 가지고 있으며(28) 개량누룩 약주가 재래누룩 약주보다 각각 1.
766으로 가장 높은 것으로 확인되었다. 누룩추출물 약주의 이취와 갈변에 대한 각 이화학성분의 주성분 분석 결과(Fig. 2)에서도 개량누룩약주의 질소화합물의 총량과 아미노산도가 높기 때문에 이취와 갈변이 재래누룩 약주보다 큰 것으로 나타났다. 요컨대 단백질은 효모의 알코올 대사에 꼭 필요한 영양소이지만 술덧의 아미노산 함량을 증가시켜 pH를 상승시키고 이취와 갈변의 원인물질로 작용하는 것으로 해석 될 수 있다.
954) 증가에 유의적인 상관성을 나타내었다(Table 3). 누룩추출물의 알파아밀레이스의 활성은 통계적 유의성은 없었으나 아미노산도(r =0.891), 가용 고형물(r =0.909), 색차(0.933)와 높은 상관성을 나타내고 있었으며, 재래누룩과 개량누룩의 활성은 각각 19.50-64.51, 780.10 U/mL로 개량누룩 추출물의 활성이 8.0배 이상 높은 것으로 확인되었다. 산성 프로테이스의 활성은 산도(r =0.
9배 증가하였다. 당화력에 크게 영향을 미치는 글루코아밀레이스는 재래누룩에 비해 개량누룩이 3.2-44.0배 높은 활성을 보였고, 가용 고형물(r =0.965)과 색차(r =0.954)와 매우 높은 상관성을 보였다. 유기산은 숙신산과 젖산 함량이 가장 높게 나타났으며, 유리 질소화합물 함량(mg/L)은 재래누룩 540.
그러나 TCA는 musty, muddy향을 가지고 있는 성분으로 전통주의 이취와는 차별된다. 또한, 예비실험 결과 누룩에 포함되어 있는 B. amyliquefaciens (5)가 발효가 완료된 술덧에서 발견되었으나 이취와는 관련이 적은 것으로 나타났다.
그러나 맛과 이상발효 억제를 위하여 통상 본 시험과 동일하게 쌀 양의 20%를 첨가하게 된다. 본 실험에서 약주제조를 위해 첨가된 누룩양은 쌀 분해에 충분한 효소 활성이 공급되어 모든 시료에서 정상적인 알코올을 생성하였다고 볼 수 있다.
0배 이상 높은 것으로 확인되었다. 산성 프로테이스의 활성은 산도(r =0.838), 아미노산도(r =0.943), 색차(r =0.932) 등에 영향을 미치는 것으로 나타났으며 개량누룩 추출물이 재래누룩 추출물의 활성보다 5.6배 이상 높았다. 한 가지 특이한 점으로 글루코아밀레이스와 알파아밀레이스의 활성이 약주의 아미노산도와 높은 상관계수를 가지고 있었다.
4배 높게 나타났다. 술의 색상에 있어서는 개량누룩의 L값이 64.16으로 재래누룩 78.37-88.28보다 1.2-1.4배 낮고, 적색도와 황색도는 재래누룩의 평균치보다 각각 0.9-4.0, 2.2-3.2배 높아 개량누룩 약주가 재래누룩 약주보다 어두운 것으로 조사되었다. 이들의 색차(δE)는 재래누룩 13.
신선한 청주와 3년 이상 장기 숙성한 청주의 향기성분을 분석한 결과 숙성과정에서 자극취를 생성하는 향기성분이 증가하는 것을 확인할 수가 있었다(30). 신선주에서는 과일향, 신선한 풀향, 꿀향을 형성하는 아세트산 아이소아밀(isoamyl acetate), 아세트산 펜에틸(penethyl acetate) 등이 주로 함유된 반면, 오래된 청주의 향기강도(dilution factor)는 황내를 내는 이황화다이메틸이 신선주에 비해 5배, 삼황화 다이메틸(dimethyl trisulfide, DMTS) 125배, 주류에서 탄내를 형성하는 푸르푸랄 및 피라진(pyrazine)류 5배, 메싸이온알(methional)이 25배 증가하였다(30). 이와 비교했을 때 탄내와 황내가 높게 나타난 개량누룩 약주는 장기 숙성한 청주와 비슷한 이취가 나타날 것으로 사료된다.
본 연구에서는 약주의 이취와 갈변 원인물질을 알아보기 위해 제균한 누룩추출물을 첨가하여 약주를 제조하고 특성을 확인하였다. 알코올 함량은 재래누룩에서 16.33%, 개량누룩에서 18.67%로 개량누룩에서 1.1배 높게 나타났다. 산도(mL/10 mL)는 재래누룩 5.
누룩추출물 약주의 일반성분을 Table 2에 나타내었다. 알코올함량(%)은 재래누룩이 14.80-17.50, 개량누룩이 18.67로 개량누룩이 재래누룩보다 1.1-1.3배 높은 생산성을 나타내었다. pH는 재래누룩이 3.
그러나 아세트산이나 프로피온산(propionic acid) 또는 뷰티르산(butyric acid) 등의 저급지방산의 함량이 비정상적으로 높으면, 야생효모나 젖산균 등의 세균에 오염되었을 가능성이 높고, 산패취나 불쾌취 같은 바람직하지 않은 향이 생성된다. 약주의 갈변에는 유리질소화합물과 아미노산도의 상관계수가 각각 0.792, 0.766으로 가장 높은 것으로 확인되었다. 누룩추출물 약주의 이취와 갈변에 대한 각 이화학성분의 주성분 분석 결과(Fig.
954)와 매우 높은 상관성을 보였다. 유기산은 숙신산과 젖산 함량이 가장 높게 나타났으며, 유리 질소화합물 함량(mg/L)은 재래누룩 540.0, 개량누룩 2285.9로 개량누룩에서 4.2배 높게 나타났다. 각 누룩추출물 약주의 이취 및 갈변은 유리질소화합물(r =0.
03%로 매우 높은 값을 보이고 있어 해당 모델이 누룩변화에 따른 성분변화에 대하여 잘 설명하고 있는 것으로 나타났다. 이 중 제1주성분(F1)은 전체변동의 76.31%를 설명하고 있으며 산성 프로테이스, 알파아밀레이스, 색차, 아미노산도, 산도가 주요성분이고, 제2주성분은 전체의 13.72%를 설명하며 가용 고형물이 주요성분으로 나타났다. 즉 개량누룩의 산성 프로테이스, 알파아밀레이스의 활성이 높아 색차, 아미노산도, 산도의 증가를 가져왔으며 재래누룩은 그림의 좌측에, 개량누룩은 그림의 우측에 위치하게 되는 것으로 분석되었다.
이와 비교했을 때 탄내와 황내가 높게 나타난 개량누룩 약주는 장기 숙성한 청주와 비슷한 이취가 나타날 것으로 사료된다. 이에 누룩추출물 약주의 이취에 영향을 미치는 요인을 살펴보기 위해 이화학성분(Table 2)과의 상관성을 분석한 결과(Table 6) 총 유리질소화합물과의 상관계수가 0.539로 가장 높았고, 아미노산도가 0.433으로 두번째로 높게 나타났다. 반면 환원당은 −0.
조회분 함량은 재래누룩 1.82(진주)-1.98(산성), 개량누룩 3.46 g/100 g으로 개량누룩이 재래누룩보다 1.7배 이상 높아 유의적인 차이를 보였다(p<0.05).
1은 누룩에 따른 일반성분과 효소활성 변화에 대하여 주성분 분석을 수행한 것이다. 주성분 분석의 설명력은 전체 변동에 대하여 90.03%로 매우 높은 값을 보이고 있어 해당 모델이 누룩변화에 따른 성분변화에 대하여 잘 설명하고 있는 것으로 나타났다. 이 중 제1주성분(F1)은 전체변동의 76.
72%를 설명하며 가용 고형물이 주요성분으로 나타났다. 즉 개량누룩의 산성 프로테이스, 알파아밀레이스의 활성이 높아 색차, 아미노산도, 산도의 증가를 가져왔으며 재래누룩은 그림의 좌측에, 개량누룩은 그림의 우측에 위치하게 되는 것으로 분석되었다. 결국, 개량누룩이 재래누룩보다 원료를 비교적 잘 분해시킴으로써 약주의 일반성분들이 증가되는 것으로 해석될 수 있다.
6배 이상 높았다. 한 가지 특이한 점으로 글루코아밀레이스와 알파아밀레이스의 활성이 약주의 아미노산도와 높은 상관계수를 가지고 있었다. 이는 쌀 표면에 protein body (PB)가 있고 중심부 쪽에는 PB-II가 다른 화합물들과 결합되어 분포하고 있기 때문에(16) 글루코아밀레이스와 알파아밀레이스가 중심부의 녹말까지 잘 분해시킴으로써 프로테이스가 내부 단백질까지 분해시킬 수 있는 환경이 조성되었기 때문으로 판단된다.

후속연구

즉 약주의 이취와 갈변은 누룩 제조 시 자연 증식된 미생물의 직접적인 영향보다는 이들이 생산해 놓은 효소가 발효과정 중 원료 단백질 분해에 작용하면서 발생되는 것으로 판단된다. 따라서 국내약주의 이취와 갈변 발생을 제어하기 위해서는 단백질이 적은 원료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 보인다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라의 양조법으로 만든 양조의 특징은?	누룩은 밀이나 보리, 쌀 등 곡류에 물을 뿌려 반죽하고 성형한 다음 자연적으로 발효시켜서 제조한다(2). 따라서 단일균주만 사용하는 일본 입국과 달리 다양한 미생물이 자연적으로 착생하여 생육하므로, 누룩이 생산된 지역의 기후나 풍토, 제조 환경 등에 따라 특색 있는 누룩이 만들어 지게 된다. 과거 1945년 이전 누룩에는 곰팡이의 경우 Aspergillus속이 주종을 이루고 Rhizopus속, Absidia속, Mucor속 순으로 분포하고 있었고 효모는 엿당(maltose)을 이용하지 못하는 Saccharomyces cereanus가, 세균류는 점액 세균인 Bacillus viscosus가 다빈도로 분리되었다(3).
	우리나라의 양조법의 특징은?	우리나라의 양조법은 외국과 달리 발효제로 누룩을 첨가하여 제조하는 특징을 가지고 있다(1). 누룩은 밀이나 보리, 쌀 등 곡류에 물을 뿌려 반죽하고 성형한 다음 자연적으로 발효시켜서 제조한다(2).
	누룩의 제조법은?	우리나라의 양조법은 외국과 달리 발효제로 누룩을 첨가하여 제조하는 특징을 가지고 있다(1). 누룩은 밀이나 보리, 쌀 등 곡류에 물을 뿌려 반죽하고 성형한 다음 자연적으로 발효시켜서 제조한다(2). 따라서 단일균주만 사용하는 일본 입국과 달리 다양한 미생물이 자연적으로 착생하여 생육하므로, 누룩이 생산된 지역의 기후나 풍토, 제조 환경 등에 따라 특색 있는 누룩이 만들어 지게 된다.

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저자의 다른 논문 :

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].

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