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문제 정의
- 본 연구에서는 토마토 농축액을 이용한 무가당 알코올 발효를 통해 가장 우수한 균주를 선발하고자 하였다.
- 이에 본 연구에서는 생리활성 물질이 다량 함유되어 있는 토마토 농축액을 제조한 후 무가당 알코올 발효에 따른 균주 선발을 하여 토마토 와인 제조의 기초자료로 활용하고자 한다.
가설 설정
- 3)A-CValues within the same row with different superscript letters are significantly different at p<0.05.
제안 방법
- 0.2M sodium citrate buffer(pH 2.2) 용액 10 mL 정용하고, Sepak C18 처리한 후 0.45 μm membrane filter로 재여과한 시료액을 automatic amino acid analyzer(Biochrom-30, Biochrom Ltd., Cambridge, England)로 분석하였다.
- pH의 측정은 시료 10 mL를 검체하여 pH meter(PHM210 Standard pH Meter, Radiometer analytical SAS., Villeurbanne, France)를 사용하여 측정하였다.
- 수분 함량은 105℃ 상압 가열 건조법, 조단백질은 Kjeldahl 질소 정량법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 직접 회화법으로 측정하여 백분율로 나타내었다. 가용성 무질소물은 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분을 제외한 값으로 구하였다.
- 국세청기술연구소 주류분석규정(16)에 따라 발효가 끝난 술덧을 100 mL 취하여 증류수 50 mL와 혼합하여 증류수 플라스크에 넣고 증류를 실시하여 증류액 약 80 mL를 받은 다음 증류수로 100 mL로 정용하여 주정계(alcohol hydrometer, DK-AL-S/L, Daekwng Inc., Seoul, Korea)로 알코올 농도를 측정하고 Gay-Lucsac 표를 이용하여 15℃로 보정하여 알코올 함량을 구하였다.
- 유리당은 Wilson과 Work 방법(15)에 따라 시료를 약 5g씩 정확히 칭량하여 80% 에탄올 용액 100 mL를 가하여 환류 냉각 추출 장치에 넣어 부착된 heating mantle에서 80℃, 2시간 동안 당 성분을 반복 추출 후 Whatman No. 5로 여과한 여액을 진공 농축 건조(40℃) 후 증류수 5 mL로 정용한 다음 0.45 μm membrane filter로 여과한 후 HPLC(Waters 2695, Waters Co., Milford, MA, USA)로 분석하였다.
- Louis, MO, USA)를 일정량씩 혼합하여 증류수에 녹여 표준용액으로 사용하였다. 표준품과 시료의 당 성분은 머무른 시간(Rt)을 직접 비교하여 확인하였고, 각 표준품의 검량 곡선을 작성하여 peak의 면적으로 개별 당 성분의 함량을 산출하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 토마토 농축액은 친환경 토마토(경북 일대)를 구입하여 세척 후 이물질과 꼭지를 제거한 후 습식분쇄기(HCM-250, Hansung Pulverzing Machinery Co., Ltd., Gwangju, Korea)로 분쇄하여 착즙기(HSJ-120, Hansung Pulverzing Machinery Co., Ltd., Gwangju, Korea)로 착즙한 액을 진공농축기(CEP-1, OKAWARA MFG. Co., Ltd., Tokyo, JAPAN)를 이용하여 25 °Brix로 농축하였다.
- 주모의 배양은 냉동 보관 중인 토마토농축액을 사용하여 계대 배양한 후 보관중인 균주 7종을 10 °Brix 토마토농축액에 접종하고 30℃에서 24시간 배양한 후 알코올 발효의 주모로 사용하였다.
- , Tokyo, JAPAN)를 이용하여 25 °Brix로 농축하였다. 토마토 농축액은 -25℃ 냉동고에 보관하면서 토마토 와인 제조를 위한 재료로 사용하였다.
- 토마토 농축액의 발효에 적합한 효모를 선발하기 위하여 본 실험에서 분리한 Saccharomyces cerevisiae KDH(A)와 계명대학교 발효공학실에서 보관중인 Lalvin사(Lallemand, Inc., Montreal, Canada)의 Saccharomyces cerevisiae Lalvin ICV D-47(B), Saccharomyces cerevisiae Lalvin RC-212(C), Saccharomyces cerevisiae Lalvin K1-V1116(D), Saccharomyces bayanus Lalvin EC-1118(E), Saccharomyces cerevisiae Enoferm(F) 및 Saccharomyces cerevisiae DJ97(KCTC8842P)(G)를 분양받아 총 7종을 YPD(yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%, agar 2%, pH 6.0)배지에 계대 배양(30℃에서 24시간)하여 냉동실에 보관하면서 본 실험에 사용하였다.
- , Milford, MA, USA)에서 검출하였다. 표준품은 xylose, fructose, glucose, sucrose, arabinose, maltose, mannose 및 lactose(Sigma, St. Louis, MO, USA)를 일정량씩 혼합하여 증류수에 녹여 표준용액으로 사용하였다. 표준품과 시료의 당 성분은 머무른 시간(Rt)을 직접 비교하여 확인하였고, 각 표준품의 검량 곡선을 작성하여 peak의 면적으로 개별 당 성분의 함량을 산출하였다.
데이터처리
- 시료의 당도 측정은 굴절당도계(ATC-1E, Atago Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다.
이론/모형
- 토마토 농축액의 일반성분 분석은 AOAC법(14)에 따라 실시하였다. 수분 함량은 105℃ 상압 가열 건조법, 조단백질은 Kjeldahl 질소 정량법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 직접 회화법으로 측정하여 백분율로 나타내었다. 가용성 무질소물은 수분, 조단백질, 조지방 및 조회분을 제외한 값으로 구하였다.
- 총산의 함량은 AOAC법(18)에 의하여 시료 1 mL를 취하여 1% phenolphtalein을 지시약으로 첨가하여 pH가 8.3에 도달할 때까지 0.1 N NaOH 용액으로 적정한 후 NaOH 소모량을 다음 식에 적용하여 lactic acid(%) 함량으로 환산하여 구하였다.
- 토마토 농축액의 일반성분 분석은 AOAC법(14)에 따라 실시하였다. 수분 함량은 105℃ 상압 가열 건조법, 조단백질은 Kjeldahl 질소 정량법, 조지방은 Soxhlet 추출법, 조회분은 직접 회화법으로 측정하여 백분율로 나타내었다.
- 환원당 함량의 측정은 dinitrosalicylic acid(DNS) 법에 의한 비색법(17)으로 측정하였다. 시료 0.
성능/효과
-
1)TWA, Tomato wine in fermentation by S. cerevisiae KDH; TWB, Tomato wine
in fermentation by S. cerevisiae Lalvin ICVD-47; TWC, Tomato wine in fermentation by S. cerevisiae Lalvin RC-212; TWD, Tomato wine in fermentation by S. cerevisiae Lalvin K1-V1116; TWE, Tomato wine in fermentation by S. bayanus Lalvin EC-1118; TWF, Tomato wine in fermentation by S. Enoferm; TWG, Tomato wine in fermentation by S. cerevisiae DJ97 (KCTC8842P)
. - 3)A-DValues within the same row with different superscript letters are significantly different at p<0.05.
- 4)a-dValues within the same column with different superscript letters are significantly different at p<0.05.
- 4)a-fValues within the same column with different superscript letters are significantly different at p<0.05.
- 38 mg/mL으로 급격히 감소한 2일차 이후는 변화를 나타내지 않았다. 4일차에서 모든 균주의 환원당 함량은 28.35~28.48 mg/mL의 값을 나타내어 알코올 발효 균주에 따른 차이가 없는 것으로 나타났으며, 발효 기간이 증가함에 따라 환원당 함량은 조금씩 낮아지는 경향을 나타내었다. Hwang 등(8)의 연구에 따르면 전처리 방법을 달리하여 제조한 참외와인의 6일간의 알코올 발효과정을 살펴본 결과 환원당 함량은 발효 2일차 이후부터 급격히 감소하여 발효 5일차 이후 환원당 함량 변화가 나타나지 않았다는 결과는 본 연구와 유사한 경향을 나타내었다.
- 77 mg/mL의 값을 나타내 알코올 발효 균주에 따른 큰 차이를 나타내지 않았다. TWC(S. cerevisiae Lalvin RC-212)는 발효 1일차 30.77 mg/mL로 가장 높은 값을 나타내었고, 발효 2일차에서는 28.52 mg/mL로 가장 많이 감소하였고, 발효 3일차 28.47 mg/mL, 4일차는 28.38 mg/mL으로 급격히 감소한 2일차 이후는 변화를 나타내지 않았다. 4일차에서 모든 균주의 환원당 함량은 28.
- 4에 나타내었다. pH를 측정한 결과 사용한 균주 모두 1일차에서 4일차까지 비슷한 값을 나타내었으며, pH는 4.31~4.55의 값을 나타내었다. 따라서 균주에 따른 pH의 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 당도 측정 결과 1일차에서는 TWC(S. cerevisiae Lalvin RC-212)가 17.93 °Brix로 가장 높은 값을 나타내었으며, TWG(S. cerevisiae DJ97, KCTC8842P)가 14.43 °Brix로 가장 낮은 값을 보였다.
- Jang 등(23)은 토마토를 이용한 알코올 발효는 초기당도 20~22 °Brix가 적정할 것으로 보고하였으며, 이후 숙성, 저장 및 관능적인 특성을 고려하여 초기당도 조정을 위해 설탕을 첨가하여 보당을 하였고, 본 연구에서는 설탕을 보당하지 않고 농축하여 사용하였기 때문에 발효와 숙성에서 관능적인 특성의 차이가 있을 것으로 판단된다. 당도를 측정한 결과 사용한 균주 모두 비슷한 값을 나타냈으며, 균주 간 유의적인 차이는 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과 당은 균주 선별에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
- 총산의 함량이 발효주의 품질 특성에 큰 영향을 미치고 있다는 것을 알 수 있다. 본 연구에서는 균주 서로간의 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 03%를 나타내었다. 사용 균주 중 TWB(S. cerevisiae ICVD-47)는 8.20%, TWG(S. cerevisiae DJ97)은 8.13%, TWE(S. cerevisiae Lalvin EC-1118)는 8.08% 순으로 높은 알코올 함량을 나타내었다. 이러한 결과 Roh 등(22)이 포도주를 제조할 때 S.
- 토마토 농축액을 이용한 알코올 발효에 따른 균주 선발을 위해 30℃에서 발효한 토마토 와인의 색도 L, a, b의 변화를 측정한 결과는 Table 5에 나타내었다. 색도를 측정한 결과 명도(L 값)는 사용한 균주 모두 1일차에서 4일차까지 비슷한 값을 나타내어 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 이 결과 명도(L 값)는 발효초기와 종료 후에도 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.
- 토마토 와인을 제조할 토마토 농축액(25 °Brix)의 일반성분을 분석한 결과를 Table 1에 나타내었다. 수분 함량은 67.33%, 조단백질 함량은 1.90%, 조지방 함량은 0.03%, 조회분 함량은 0.02%, 가용성 무질소물은 30.72%로 나타났다.
- 1에 나타내었다. 알코올 발효 결과 대부분의 균주는 발효 3일째 8.00~8.20%로 높은 알코올 함량을 보였으며, TWA(S. cerevisiae KDH)는 4일째 가장 높은 함량으로 8.03%를 나타내었다. 사용 균주 중 TWB(S.
- 알코올 함량은 발효 3일째 가장 높은 알코올 함량을 보였으며, 사용 균주 중 사용 균주 중 TWB(S. cerevisiae ICVD-47)는 8.20%로 가장 높은 알코올 함량을 나타내었고, 당도는 발효 4일차에서도 TWB(S. cerevisiae ICVD-47)는 13.25로 가장 낮은 잔류당 함량을 나타내었고, 각 균주의 당도는 13.25~13.45 °Brix로 비슷한 경향을 나타내었다.
- 토마토 와인을 제조할 토마토 농축액(25 °Brix)의 유리당 함량을 분석한 결과는 Table 2에 나타내었다. 유리당 중 fructose, glucose가 함유되어 있는 것으로 나타났으며, xylose, mannose, sucrose, maltose는 함유하고 있지 않은 것으로 나타났다. Glucose가 11.
- 유리아미노산이 총 19종 있는 것으로 나타났으며, 그 중에서 glutamic acid가 814.7 mg/100 g로 가장 많이 함유되어 있고, aspatic acid 217.3 mg/100 g, γ-aminobutyric acid(GABA) 186.1mg/100 g 순으로 함유되어 있는 것으로 나타났다.
- 적색도(a 값)는 사용한 균주 모두 발효 1일차의 값이 가장 높게 나타났으며 2, 3, 4일차의 값은 거의 변화가 없이 비슷한 경향을 나타내었다. 이 결과 균주 선별에 있어서 적색도(a 값)는 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 황색도(b 값)는 사용 균주 모두 발효시간이 증가할수록 값이 조금씩 낮아지는 경향을 보였으며 사용된 균주 간에는 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 08% 순으로 높은 알코올 함량을 나타내었다. 이러한 결과 Roh 등(22)이 포도주를 제조할 때 S. serevisiae Fermivin 포함한 효모 12종 모두 알코올 함량이 12% 내외로 효모의 종류에 따른 큰 차이는 없다고 보고한 것과는 달리 본 실험에서 사용한 균주는 8%로 조금 낮은 값을 보였으며, 효모의 종류에 따라 큰 차이는 없었다. Kim과 Kim(12)은 오디 알코올 발효 초기농도 24 °Brix 알코올 함량이 10.
- 색도 L, a, 및 b 값은 사용된 균주 간에는 차이가 없는 것으로 나타났다. 이상의 결과 토마토 농축액 알코올 발효에 적합한 균주는 알코올 생성량이 높고, 낮은 잔류당 함량을 가진 TWB(S. cerevisiae ICVD-47)가 가장 좋은 것으로 판단된다.
- Kim등(19)의 연구에 따르면 토마토 과실에 가장 많이 함유된 당은 fructose와 glucose 라는 보고는 본 실험의 토마토 농축액이 함유한 유리당 조성과 같은 경향을 나타내었다. 이상의 결과 토마토농축액의 함유 당은 효모가 이용할 수 있는 fructose와 glucose가 주로 구성되어 있어 보당을 하지 않고도 알코올 발효가 잘 이루어질 것으로 판단된다.
- 1mg/100 g 순으로 함유되어 있는 것으로 나타났다. 총 아미노산 함량은 1,751.3 mg/100 g을 함유하고 있으며, 필수아미노산이 216.6 mg/100 g으로 총 아미노산의 12.37%의 함유비율을 나타내었다. Kim과 Ahn(20)의 방울토마토 라이코펜 품종의 유리아미노산의 분석결과 18종의 아미노산이 함유 중 L-글루탐산, L-글루타민, L-아스파르트산 등의 순으로 조성되어 있는 보고와 본 실험의 결과와 유사한 경향을 나타내었고, Lee 등(21)은 일반 토마토의 원물 유리아미노산 함량을 측정한 결과 L-Glu가 13.
- 55의 값을 나타내어 균주에 따른 pH의 차이는 없는 것으로 나타났다. 총산은 사용된 균주 모두 1일차에서 4일차까지 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 색도 L, a, 및 b 값은 사용된 균주 간에는 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 토마토 농축액을 이용한 알코올 발효에 따른 균주 선발을 위해 30℃에서 발효한 토마토 와인의 총산은 Table 4에 나타내었다. 총산을 측정한 결과 사용된 균주 모두 1일차 0.54~0.78을 나타내었으며, 4일차에서는 0.43~0.56으로 발효가 진행됨에 따라 총산은 감소하는 경향을 나타내었고, 이러한 결과는 발효가 진행되는 과정이 정상적으로 이루어졌다는 것을 의미하며 사용된 균주 모두 발효과정은 이상이 없는 것으로 나타났다. Woo 등(25)의 참다래 와인의 균주별 발효기간에 따른 총산측정 결과 총산은 발효가 진행됨에 따라 조금씩 증가하여 발효기간에 따른 상승 수치는 비슷한 것으로 보고된 것과 달리 본 연구에서는 모든 균주들의 총산이 발효 4일째 모두 조금씩 감소한 것으로 확인이 되었다.
- 토마토 와인을 제조할 토마토 농축액(25 °Brix)의 수분함량은 67.33%, 조단백질 함량은 1.90%, 조지방 함량은 0.03%, 조회분 함량은 0.02%, 가용성 무질소물은 30.72%로 나타났고, 유리당은 fructose, glucose가 함유되어 있었고, 유리아미노산이 총 19종으로 glutamic acid가 814.7 mg/100g로 가장 많이 함유되어 있었다.
- 45 °Brix로 비슷한 경향을 나타내었다. 환원당은 4일차에서 28.37~28.48 mg/mL의 값을 나타내어 알코올 발효 균주에 따른 차이가 없는 것으로 나타났다. pH는 4.
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