[논문]발효 온도에 따른 맥주의 퓨린 함량 분석

곽희재; 김수경; 이병섭; 리시후이; 이준희

doi:10.7845/kjm.2018.8055

초록
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맥주는 가장 대중적인 알코올 발효주이지만 퓨린(purine) 함량이 높아 고요산혈증 및 통풍 발생과 연관이 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 맥주 발효 온도를 달리함으로써 맥주의 퓨린 함량을 낮출 수 있는지 알아보았다. 맥주 제조의 주된 발효법인 상면 발효와 하면 발효에서 주로 사용되는 $20^{\circ}C$와 $10^{\circ}C$ 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine 그리고 xanthine들의 함량을 high performance liquid chromatography 방법으로 측정하였다. 그 결과, $10^{\circ}C$ 발효 맥주가 $20^{\circ}C$ 발효 맥주에 비해 총 퓨린 함량이 낮았으며, 특히 adenine의 함량이 의미있게 낮아져 있음을 확인하였다.

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Beer is the most popular alcoholic fermentation product, but its high purine content has been known to be associated with hyperuricemia and gout. In this study, we examined whether the purine content of beer could be lowered by changing the fermentation temperature during beer-brewing. We brewed bee...

Beer is the most popular alcoholic fermentation product, but its high purine content has been known to be associated with hyperuricemia and gout. In this study, we examined whether the purine content of beer could be lowered by changing the fermentation temperature during beer-brewing. We brewed beers at different temperatures, $10^{\circ}C$ and $20^{\circ}C$, that are two typical beer-brewing conditions for bottom- and top-fermentation, respectively, and the contents of the representative purines, adenine, guanine, and xanthine in each beer were measured by high performance liquid chromatography. As a result, the total purine content of the beer fermented at $10^{\circ}C$ was lower than that of fermented beer at $20^{\circ}C$. Especially, the content of adenine was lowered significantly.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. HPLC profile of standard purines and beer samples.
그림 Fig. 2. Standards for purine quantification.
그림 Fig. 3. Contents of purines in the beers fermented at two different temperatures.
그림 Fig. 4. Comparison of purine contents with commercial beers.
표 Table 1. Purine contents in the laboratory-brewed beers at two different temperature and commercial beers

AI 본문요약
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문제 정의

맥주는 가장 대중적인 알코올 발효주이지만 퓨린(purine) 함량이 높아 고요산혈증 및 통풍 발생과 연관이 있다고 알려져 있다. 본 연구에서는 맥주 발효 온도를 달리함으로써 맥주의 퓨린 함량을 낮출 수 있는지 알아보았다. 맥주 제조의 주된 발효법인 상면 발효와 하면 발효에서 주로 사용되는 20°C와 10°C 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine 그리고 xanthine들의 함량을 high performance liquid chromatography 방법으로 측정하였다.
따라서 같은 원료와 효모를 사용해 만든 맥주라도 발효 온도에 따라 고요산혈증 및 통풍과 관련된 퓨린의 함량에 차이가 날 수 있다. 본 연구에서는 이러한 맥주 발효의 가장 중요한 조건 중의 하나인 온도를 달리함으로써 맥주의 퓨린 화합물 함량을 낮출 수 있는지를 조사하였다.

제안 방법

맥주를 제조하는 대표적 방식인 하면 발효와 상면 발효를 위한 두 온도인 10°C와 20°C에서 각각 맥주를 직접 발효하였다. 일반적으로는 상면 발효와 하면 발효에서 다른 종의 효모를 사용하지만, 본 연구에서는 발효 온도 이외의 조건은 모두 동일하게 하기 위하여 발효를 위한 효모도 동일한 종을 사용하였다.
이렇게 얻어진 수제 맥주의 퓨린 함량을 시중에 판매 되는 기성 맥주들과 비교하기 위해 시중 맥주들로부터 동일한 방법으로 퓨린 함량을 측정하여 보았다. 국산 맥주 3종과 외산 맥주 1종에서 퓨린 양을 측정해 보았을 때, 10°C 발효 맥주는 시중 맥주들 보다도 adenine의 함량이 의미 있게 낮았다.
맥주 제조는 크게 알코올 발효가 일어나는 1차 발효, 탄산을 생성하기 위한 2차 발효, 저온 숙성 과정인 라거링(largering)의 3단계로 진행되었다. 첫 번째 맥주 제조에서는 미스터비어 해당 제품에서 제공하는 에일용 효모(Safale s-04)를 사용하여 각각 20°C, 10°C에서 1, 2차 발효를 진행하였는데, 20°C에서는 발효가 빠르게 진행되어 총 2주간 발효를 진행하였고, 10°C에서는 발효가 느려 총 5주간 발효를 진행하였다. 이후 라거링은 동일하게 수행하였다.

대상 데이터

두 번째 맥주 제조에서는 라거 맥주 발효용으로 쓰이는 효모인 Saflager s-189를 사용하였으며, 다른 모든 조건은 첫 번째 맥주 제조 때와 동일하게 진행하였다. 기성 맥주로는 국산 맥주 3종과 외산 맥주 1종을 구매하여 동일한 방법으로 시료를 준비하였다.
미스터비어사의 아메리칸 에일 비어리필 원액을 사용하여, 제조사에서 제공하는 맥주 발효 방법에 따라 독립적으로 2회 맥주를 제조하였다. 맥주 제조는 크게 알코올 발효가 일어나는 1차 발효, 탄산을 생성하기 위한 2차 발효, 저온 숙성 과정인 라거링(largering)의 3단계로 진행되었다.
다만 저온으로 인해 발효 기간은 훨씬 길어서 1, 2차 발효를 통틀어 20°C 발효의 경우 2주가 소요되었으나, 10°C 발효의 경우 5주가 소요되었다. 효모 종에 의한 차이를 배제하기 위하여 두 번째 맥주 제조에서는 저온 발효에서 주로 사용되는 효모(Saflager S-189)를 사용하였다. 이 효모 종은 다양한 종류의 라거 및 필스너 맥주의 발효에 사용되며, 9~22°C 정도의 온도 범위에서 발효에 이용될 수 있고, 12~15°C 범위에서 가장 잘 발효를 하는 것으로 알려져 있다(https://www.

데이터처리

통계적 유의성을 위해서 데이터는 마이크로소프트 사의 MS office Excel을 사용하여 student’s t-test (two-sample assuming equal variances) 방법으로 분석되었다. P-value가 0.

이론/모형

daejungchem. co.kr), guanine (Sigma-Aldrich; https://www.sigmaaldrich.com), xanthine (ACROS ORGANICS; https://www.acros.com)을 사용하였으며, 정량을 위해 각기 다른 양을 HPLC에 주입하여 peak을 얻고, 주입한 양과 peak 영역의 면적으로부터 상관관계를 구하는 외부 표준법(External standard method)을 사용하였다.
본 연구에서는 맥주 발효 온도를 달리함으로써 맥주의 퓨린 함량을 낮출 수 있는지 알아보았다. 맥주 제조의 주된 발효법인 상면 발효와 하면 발효에서 주로 사용되는 20°C와 10°C 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine 그리고 xanthine들의 함량을 high performance liquid chromatography 방법으로 측정하였다. 그 결과, 10°C 발효 맥주가 20°C 발효 맥주에 비해 총 퓨린 함량이 낮았으며, 특히 adenine의 함량이 의미있게 낮아져 있음을 확인하였다.
이를 보다 정량적으로 측정하기 위해서 외부표준법(External standard method)을 수행하였다. 먼저 일정한 양의 adenine, guanine, xanthine을 HPLC에 주입하여, 각 물질의 peak 면적과 주입한 양 사이의 상관관계를 보여주는 신뢰할 만한 기준 직선을 얻은 후(Fig.

성능/효과

맥주 제조의 주된 발효법인 상면 발효와 하면 발효에서 주로 사용되는 20°C와 10°C 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine 그리고 xanthine들의 함량을 high performance liquid chromatography 방법으로 측정하였다. 그 결과, 10°C 발효 맥주가 20°C 발효 맥주에 비해 총 퓨린 함량이 낮았으며, 특히 adenine의 함량이 의미있게 낮아져 있음을 확인하였다.
com/ products/saflager-s-189). 두 번에 걸친 맥주 제조에서 맥주 원액, 발효 양, 발효조 등 기타 조건은 모두 동일하였으며, 제조된 맥주는 발효 온도에 따른 풍미의 차이는 있었으나, 두 번의 시행에서의 차이는 미미하여, 식품으로써 시음을 했을 때 일반적으로 인식될 수 있는 수준에서 빛깔, 도수, 탄산의 양에 큰 차이가 없이 유사하게 제조되었다.
본 연구에서는 맥주의 퓨린 함량이 발효 온도에 따라 달라질 수 있고, 10°C와 같이 저온에서 발효시킨 맥주가 20°C에서 발효시킨 맥주보다 더 적은 양은 퓨린을 함유하고 있음을 확인하였다. 그러나 왜 저온에서 발효시키면 맥주의 퓨린 함량이낮아지는지는 분명하지 않다.
3). 이는 낮은 온도에서 발효시킨 맥주에서 전체적으로 적은 양의 퓨린 화합물이 검출되었음을 의미하는 것으로, 특히 adenine의 양이 많이 감소하였음을 나타내는 결과이다(41.2% 감소)(Fig. 3).
3). 총 퓨린 양은 20°C 발효에서는 328.7 ± 9.8 μmol/L로, 10°C 발효에서는 233.9 ± 1.6 μmol/L로 측정되어, 저온 발효에서 총 28.8%가 감소함을 알 수 있었다(Fig. 3).

후속연구

따라서 고요산혈증과 통풍 위험이 있는 사람들은 가급적 맥주를 마시지 않는 것이 좋겠으나, 가정에서 직접 맥주를 만들어 마신다면 저온에서 발효시킨 맥주를 마시는 것이 도움이 될 것이라 생각된다. 앞으로 맥주를 보다 다양한 온도 조건에서 발효시킨 후 퓨린 성분의 함량을 조사해 본다면, 맥주의 풍미이외에도 퓨린 화합물의 양을 낮추어 고요산혈증과 통풍 관리에 도움을 줄 수 있는 기능성 맥주를 생산할 수 있는데 도움이 될 수 있을 것이다. 최근 수제 맥주 제조가 많은 관심을 받고 있는 상황에서, 이러한 연구는 보다 경쟁력 있는 새로운 상품을 만드는데 도움이 될 것이라 사료된다.
앞으로 맥주를 보다 다양한 온도 조건에서 발효시킨 후 퓨린 성분의 함량을 조사해 본다면, 맥주의 풍미이외에도 퓨린 화합물의 양을 낮추어 고요산혈증과 통풍 관리에 도움을 줄 수 있는 기능성 맥주를 생산할 수 있는데 도움이 될 수 있을 것이다. 최근 수제 맥주 제조가 많은 관심을 받고 있는 상황에서, 이러한 연구는 보다 경쟁력 있는 새로운 상품을 만드는데 도움이 될 것이라 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	통풍이란?	통풍(gout)은 체내 요산(uric acid; 2,6,8-trioxypurine; C5H4N4O3)의 축적으로 인해 발생하는 관절염의 한 형태로, 심한 통증을 유발하는 질병이다(Chen and Schumacher, 2008). 요산, 보통 monosodium urate 결정이 축적된 관절 부위가 붓고, 발적되며, 급성의 경우 가장 흔하게 엄지 발가락의 발허리발가락관절(first metatarsophalangeal joint; 1st MTP)에 발생하고, 발목이나 무릎에서도 발생할 수 있다(Jun et al.
	요산은 어떻게 생성되는가?	, 2017). 요산은 동물에서 퓨린의 마지막 대사산물로 생성된다. 퓨린은 C5H4N4의 헤테로고리 형태의 방향족 유기화합물로, 자연계에 퓨린 분자 자체는 많이 존재하지 않으나 그 유도체는 매우 풍부하게 존재하며 생명체에서 매우 중요한 역할을 한다.
	발효 온도를 달리하여 맥주의 퓨린(purine) 함량을 낮추기 위한 연구로 20°C와 10°C 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine, xanthine 함량을 HPLC로 측정한 결과는?	맥주 제조의 주된 발효법인 상면 발효와 하면 발효에서 주로 사용되는 20°C와 10°C 온도에서 맥주를 발효한 후, 각각에서 대표적 퓨린 화합물인 adenine, guanine 그리고 xanthine들의 함량을 high performance liquid chromatography 방법으로 측정하였다. 그 결과, 10°C 발효 맥주가 20°C 발효 맥주에 비해 총 퓨린 함량이 낮았으며, 특히 adenine의 함량이 의미있게 낮아져 있음을 확인하였다.

참고문헌 (8)

Chen LX and Schumacher HR. 2008. Gout: an evidence-based review. J. Clin. Rheumatol. 14, S55-62.

상세보기
de Oliveira EP and Burini RC. 2012. High plasma uric acid concentration: causes and consequences. Diabetol. Metab. Syndr. 4, 12.

상세보기
Gibson T, Rodgers AV, Simmonds HA, and Toseland P. 1984. Beer drinking and its effect on uric acid. Br. J. Rheumatol. 23, 203-209.
Jun JB, Na YI, Kim HJ, Kim SH, Park YS, and Kang J. 2010. Measurement of purine contents in Korean alcoholic beverages. J. Korean Rheum. Assoc. 17, 368-375.

상세보기
Kaneko K, Yamanobe T, and Fujimori S. 2009. Determination of purine contents of alcoholic beverages using high performance liquid chromatography. Biomed. Chromatogr. 23, 858-864.

상세보기
Lee YH. 2011. Measurement of purine contents in Korean alcoholic beverages. J. Rheum. Dis. 18, 1-2.

상세보기
Ragab G, Elshahaly M, and Bardin T. 2017. Gout: An old disease in new perspective - A review. J. Adv. Res. 8, 495-511.

상세보기
Rymal E and Rizzolo D. 2014. Gout: a comprehensive review. JAAPA 27, 26-31.

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