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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 100% 국내산 보리와 밀의 혼합막걸리를 제조하여 막걸리의 품질연구를 위한 기초자료로서 발효온도 및 시간에 따른 이화학적 특성, 환원당 및 알코올 함량, 색도, 미생물수, 유기산 등의 발효특성을 비교 검토하고자 하였다.
제안 방법
- 보리와 밀 혼합막걸리의 이화학적 특성인 pH, 당도 및 총 산을 국세청 주류분석 규정(NTS Liquors Licence Aid Center,2010)에 따라 측정하였다. pH 측정은 pH meter(Metrohm 691,Metrohm, Herisau, Switzerland)를 이용하여 상온에서 측정하였고, 당도 측정은 당도계(PAL-3, ATAGO, Tokyo, Japan)를이용하였다. 총산 측정은 시료를 10 mL 넣고 여기에 0.
- 05%(w/w)를 첨가하여 고루 섞어 주었다. 막걸리 재료를 혼합한 후 온도를 20, 25 및 30℃로 설정된 항온기에서 막걸리 발효를 진행하였다. 발효기간 중 경시적 변화를 살펴보기 위하여 발효 3, 6, 9일차에 발효 중인 술덧을 채취하여 착즙 후 분석용 시료로 하였다(Park 등 2015).
- 즉, 희석한 시료용액 1 mL에 DNS 시약 1 mL를 넣고 끓는 수욕 중에서 5분간 반응시킨 다음 실온에서 냉각하였다. 반응물이 잘 혼합되도록 섞어준 후 분광광도계(T80+ UVNIS Spectrophotometer, PG, Instruments,Alma Park, UK)를 이용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였으며, glucose standard curve를 이용하여 환원당 함량(%, w/v)을 계산하였다(Lee 등 2014a). 발효 술덧 내의 알코올 함량은 발효 술덧을 부직포로 조여과하여 얻어진 여액 100 mL에 증류수 100 mL를 넣어 혼합한 후 증류하였다.
- 막걸리 재료를 혼합한 후 온도를 20, 25 및 30℃로 설정된 항온기에서 막걸리 발효를 진행하였다. 발효기간 중 경시적 변화를 살펴보기 위하여 발효 3, 6, 9일차에 발효 중인 술덧을 채취하여 착즙 후 분석용 시료로 하였다(Park 등 2015).
- 보리와 밀 혼합막걸리를 균일하게 혼합하고, saline 용액에 단계별로 희석한 다음, 효모균수는 YPD agar (Difco, Franklin Lakes, NJ, USA)배지에 접종하여 25℃에서 72시간 배양한 후 백색의 효모집락수를 계수하였다. 총균수는 PCA(plate count agar, NJ, USA)배지에 도말한 후 37℃에서 48시간 배양하여 생성된 집락을 계수하였으며, 유산균수는 MRS agar(Difco,Franklin Lakes, NJ, USA)배지에 도말하고, 37℃에서 48시간 배양하여 생성된 황색집락을 젖산균으로 계수하였다.
- 보리와 밀 혼합막걸리의 색도 측정은 색도계(Ultra Scan Pro Spectrophotometer, Hunter Lab, Reston, VA, USA)를 이용하여 RTRAN-regular transmission 모드에서 Hunter's value 인명도(L-value), 적색도(a-value), 황색도(b-value) 값으로 측정하였다(Shin 등 2016).
- 보리와 밀의 혼합막걸리 제조조건을 설정하기 위하여 발효온도(20, 25, 30℃)및 시간(3, 6, 9일)을 달리하여 제조한 혼합막걸리의 발효특성을 조사하였다. pH와 당도는 발효온도 및 시간이 증가함에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 총산은 발효온도와 시간에 따라 비례적으로 증가하였다.
- 제분한 밀은 물 50 mL를 스프레이하여 덩어리지지 않게 비벼서 보리와 동일한 조건으로 증자하였다. 증자된 보리와 밀의 혼합곡에 수침전 원료곡 무게에 대비하여 입국은 20%(w/w), 재래누룩은 1%(w/w), 가수량은 180%(w/w),효모는 수침전 원료곡과 물 첨가량을 합한 양의 0.05%(w/w)를 첨가하여 고루 섞어 주었다. 막걸리 재료를 혼합한 후 온도를 20, 25 및 30℃로 설정된 항온기에서 막걸리 발효를 진행하였다.
- 보리와 밀 혼합막걸리를 균일하게 혼합하고, saline 용액에 단계별로 희석한 다음, 효모균수는 YPD agar (Difco, Franklin Lakes, NJ, USA)배지에 접종하여 25℃에서 72시간 배양한 후 백색의 효모집락수를 계수하였다. 총균수는 PCA(plate count agar, NJ, USA)배지에 도말한 후 37℃에서 48시간 배양하여 생성된 집락을 계수하였으며, 유산균수는 MRS agar(Difco,Franklin Lakes, NJ, USA)배지에 도말하고, 37℃에서 48시간 배양하여 생성된 황색집락을 젖산균으로 계수하였다. 실험은 3회 반복수행하여 평균값으로 나타내었으며, 생성된 집락 수를 계수하여 log CFU/mL로 나타내었다(Park 등 2015).
대상 데이터
- 막걸리 제조 원료에 사용된 보리와 밀은 2015년에 재배 및 수확한 것으로 흰찰쌀보리(Huinchalssal-bori, Gunsan, Korea),백중밀(Baegjoong-mil, Gwangju, Korea)을 사용하였다. 발효제인 입국은 탁주제조용으로 천일산업(Cheonil Co.
- 막걸리 제조 원료에 사용된 보리와 밀은 2015년에 재배 및 수확한 것으로 흰찰쌀보리(Huinchalssal-bori, Gunsan, Korea),백중밀(Baegjoong-mil, Gwangju, Korea)을 사용하였다. 발효제인 입국은 탁주제조용으로 천일산업(Cheonil Co., Yeosu, Korea)에서 구입하였으며, 누룩은 우리밀로 제조한 재래누룩(Nuruk,Jinjugokja, Jinju, Korea)을 광천상회에서 구입하여 사용하였다. 효모는 건조된 Saccharomyces cerevisiae(La Parisienne,Societe Industrielle Lesaffre, Marcq en Baroeul, France)를 구입하여 실험에 사용하였다.
- 5mL/min, injection volume은 10 μL로 하여 UV detector(ShodexRI-101, Refracto MAX520, Japan)에서 검출하였다. 표준품은 lactic acid, citric acid, malic acid 및 pyruvic acid(Sigma-Aldrich)를 사용하였다(Lee 등 2014b).
- , Yeosu, Korea)에서 구입하였으며, 누룩은 우리밀로 제조한 재래누룩(Nuruk,Jinjugokja, Jinju, Korea)을 광천상회에서 구입하여 사용하였다. 효모는 건조된 Saccharomyces cerevisiae(La Parisienne,Societe Industrielle Lesaffre, Marcq en Baroeul, France)를 구입하여 실험에 사용하였다. 보리 도정은 도정기(Barley mill DK108, Dongyang Techtool Co.
데이터처리
- 본 연구결과에 대한 측정값은 SPSS 통계 package program(version 12.0, SPSS, Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균값과 표준편차를 산출하였고, 평균값은 one-way analysis of variance(ANOVA)로 비교하였으며, Duncan's multiple range test를 실시하여 5%(p<0.05) 유의수준에서 평균 간의 다중비교를 실시하였다.
- 총균수는 PCA(plate count agar, NJ, USA)배지에 도말한 후 37℃에서 48시간 배양하여 생성된 집락을 계수하였으며, 유산균수는 MRS agar(Difco,Franklin Lakes, NJ, USA)배지에 도말하고, 37℃에서 48시간 배양하여 생성된 황색집락을 젖산균으로 계수하였다. 실험은 3회 반복수행하여 평균값으로 나타내었으며, 생성된 집락 수를 계수하여 log CFU/mL로 나타내었다(Park 등 2015).
이론/모형
- 효모는 건조된 Saccharomyces cerevisiae(La Parisienne,Societe Industrielle Lesaffre, Marcq en Baroeul, France)를 구입하여 실험에 사용하였다. 보리 도정은 도정기(Barley mill DK108, Dongyang Techtool Co., Daegu, Korea)를 이용하였으며, 밀은 Buhler mill(MLU-202, SWISS)를 이용하여 AACCI Approved Methods 26-31.01(AACC 2010)방법에 따라 제분수율이 70%로 되도록 제분하였다.
- 보리와 밀 혼합막걸리의 이화학적 특성인 pH, 당도 및 총 산을 국세청 주류분석 규정(NTS Liquors Licence Aid Center,2010)에 따라 측정하였다. pH 측정은 pH meter(Metrohm 691,Metrohm, Herisau, Switzerland)를 이용하여 상온에서 측정하였고, 당도 측정은 당도계(PAL-3, ATAGO, Tokyo, Japan)를이용하였다.
- 보리와 밀 혼합막걸리의 환원당은 DNS(3,5-dinitrosalicylicacid) 분석방법으로 측정하였다. 즉, 희석한 시료용액 1 mL에 DNS 시약 1 mL를 넣고 끓는 수욕 중에서 5분간 반응시킨 다음 실온에서 냉각하였다.
성능/효과
- 발효온도나 시간에 따른 유기산 조성에서 citric acid와 lactic acid가 대부분을 차지했으며, 그 외 malic acid와 pyruvic acid도 일부 검출되었다. Citric acid는 검출된 유기산 중에서 함유량이 가장 높았으며, 발효 9일차에 발효온도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나, 유산균이 생성하는 lactic acid는 발효 9일차에 발효온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 반면, pyruvic acid와 malic acid는 발효온도 증가에 따라 조금씩 증가하는 경향을 나타내 앞서 citric acid 및 lactic acid와는 상반된 경향을 보였다.
- 보리와 밀의 혼합막걸리 제조조건을 설정하기 위하여 발효온도(20, 25, 30℃)및 시간(3, 6, 9일)을 달리하여 제조한 혼합막걸리의 발효특성을 조사하였다. pH와 당도는 발효온도 및 시간이 증가함에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 총산은 발효온도와 시간에 따라 비례적으로 증가하였다. 환원당과 알코올 함량은 발효온도 20℃와 25℃에서는 발효시간이 경과됨에 따라 환원당은 감소하고, 알코올은 증가하는 반면, 발효온도 30℃에서는 발효 6일에 알코올 함량이 감소하였다.
- 결론적으로 발효온도와 발효기간에 따른 막걸리의 알코올 수율, 잔존하는 환원당 함량, 유기산 함량, 당도, 미생물 균수등을 고려했을 때 20~25℃에서 6일간 발효시키는 것이 보리와 밀 혼합막걸리 제조의 최적 조건으로 사료된다.
- 이것은 발효온도 20℃, 25℃ 및 30℃와 상관없이 총균수와 유산균수가 모두 동일하게 나타났다. 다만, 발효온도에 따라 발효시간 경과에 따른 감소정도가 달라, 발효온도가 높을수록 미생물 수가 더 크게 감소하였다. 이는 빠른 발효진행에 따라 적절하게 증식된 미생물에 의하여 영양소의 고갈이나, pH, 산, 알코올 함량 등의 발효환경 변화에 따를 것으로 사료된다.
- 당도도 pH와 동일하게 같은 발효시간대에 발효온도가 증가할수록 당도도 증가하는 경향을 보였고, 특히 9일차에 발효온도 20, 25 및 30℃ 발효 시 12.30, 13.87 및 17.31 °Brix를 나타내어 발효온도 중 가장 큰 차이를 나타내었다.
- Jin 등(2000)의 연구에서 막걸리의 알코올 함량은 술의 보존과 향미에 영향을 주는 성분으로 함량이 다소 높아야 한다는 보고가 있었으며, Kang 등(2016)은 막걸리 발효온도 30℃에서 7일차에 알코올 함량이 상당히 감소하여 적정발효시기가 경과된 것으로 판단하기도 하였다. 따라서 기존연구보고와 본 연구 결과로 미루어 보면, 발효온도 20~25℃에서의 막걸리 발효가 적절한 당 소비에 따른 알코올 생성을 이루어 품질 안전을 기대할 수 있으며, 높은 알코올 수율을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
- 특히, 30℃에서는 20℃와 25℃와 다르게 큰 차이를 보였는데, 발효온도 증가에 따라 막걸리에 포함된 여러 성분의 산화적 갈변이나 효소적 갈변에 의한 것으로 추측되며, 이러한 갈변현상은 온도에 영향을 받아 온도 증가에 따라 가속화되기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 품질에 중요한 영향을 주는 명도는 20℃에서 가장 안정적이었다. 한편, 적색도를 나타내는 b값과 황색도를 나타내는 a값은 발효 9일차에 발효온도에 따른 유의적 차이를 보이지 않았으며, 발효시간이 경과함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다(p<0.
- 발효온도에 따른 보리와 밀 혼합막걸리의 pH, 당도 및 총산 함량은 Table 1에 나타내었다. 먼저 동일한 발효시간 및 온도에 따른 pH 변화를 살펴본 결과, 온도가 증가함에 따라 pH도 함께 증가하는 경향을 보였다. 발효온도 20, 25 및 30℃에서 3일간 발효 시 pH는 각각 3.
- 보리와 밀 혼합막걸리의 발효온도에 따른 색도의 차이를 살펴본 결과는 Table 2와 같았다. 명도를 나타내는 L값은 대부분 발효온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 발효온도 20℃, 25℃ 및 30℃에서 각각 발효 6일차에 70.54, 65.95, 64.50와 발효 9일차에 65.31, 62.03, 60.39를 나타내었다. 특히, 30℃에서는 20℃와 25℃와 다르게 큰 차이를 보였는데, 발효온도 증가에 따라 막걸리에 포함된 여러 성분의 산화적 갈변이나 효소적 갈변에 의한 것으로 추측되며, 이러한 갈변현상은 온도에 영향을 받아 온도 증가에 따라 가속화되기 때문인 것으로 사료된다.
- 05). 보리와 밀 혼합막걸리의 미생물수를 측정한 결과, 효모수는 발효 3일차에 발효온도 20℃, 25℃ 및 30℃에서 각각 8.14, 7.93 및 7.67 Log(CFU/mL)로 가장 높은 수준을 나타냈고, 발효시간 경과에 따라 감소하였다. 이것은 발효온도와 상관없이 총균수와 유산균수가 모두 동일하게 나타났다.
- 색도는 L값은 대부분 발효온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, a값과 b값은 발효 9일차에 발효온도에 따른 유의적 차이를 보이지 않았으나, 발효시간이 경과함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다(p<0.05).
- 유기산 조성은 citric acid와 lactic acid가 대부분을 차지했으며, 그 외 malic acid와 pyruvic acid도 일부 검출되었다. 이상의 결과를 종합했을 때 보리와 밀 혼합막걸리의 최적 발효조건은 발효온도 20~25℃에서 6일간 발효했을 때 우수한 막걸리를 제조할 수 있을 것으로 판단하였다.
- 막걸리의 발효과정 중에는 당의 생성과 함께 알코올 전환이 복합적으로 이루어지기 때문에 환원당 감소에 비례하여 알코올 함량이 증가한다(Choi 등 2011). 전반적으로 발효온도 20℃와 25℃에서는 발효시간이 경과됨에 따라 환원당은 감소하고, 알코올은 증가하는 경향을 보였다. 그러나 발효온도 30℃에서는 발효 6일차가 경과되면서 다시 알코올은 증가하여 발효 3, 6 및 9일차에 각각 9.
- 26을 나타내었다. 혼합막걸리의 pH는 발효온도 외에 발효시간 증가에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 당도도 pH와 동일하게 같은 발효시간대에 발효온도가 증가할수록 당도도 증가하는 경향을 보였고, 특히 9일차에 발효온도 20, 25 및 30℃ 발효 시 12.
- pH와 당도는 발효온도 및 시간이 증가함에 따라 전반적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 총산은 발효온도와 시간에 따라 비례적으로 증가하였다. 환원당과 알코올 함량은 발효온도 20℃와 25℃에서는 발효시간이 경과됨에 따라 환원당은 감소하고, 알코올은 증가하는 반면, 발효온도 30℃에서는 발효 6일에 알코올 함량이 감소하였다. 색도는 L값은 대부분 발효온도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였으며, a값과 b값은 발효 9일차에 발효온도에 따른 유의적 차이를 보이지 않았으나, 발효시간이 경과함에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다(p<0.
- 2에 나타내었다. 효모수는 발효 3일차에 발효온도 20℃, 25℃ 및 30℃에서 각각 8.14, 7.93 및 7.67 Log(CFU/mL)로 가장 높은 수준을 나타냈고, 발효시간 경과에 따라 감소하였다. 이것은 발효온도 20℃, 25℃ 및 30℃와 상관없이 총균수와 유산균수가 모두 동일하게 나타났다.
후속연구
- 총산 함량은 발효식품 가공 시 발효과정을 모니터링할 수 있는 가장 중요한 지표로(Song 등 1997), 발효온도를 낮추었을 때 총산 함량이 낮은 수준으로 발효 속도가 늦다는 것을 예측할 수 있었다. 이는 발효온도를 높였을 때 발효 속도 증가에 따라 제조기간을 단축할 수 있는 장점이 있으나, 막걸리의 품질특성과 관능특성도 함께 고려되어야 하며, 제품 생산기간 단축 외에도 제품에 대한품질향상이 될 수 있는가를 고려해야 할 것이다.
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