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문제 정의
- 그러나 기존 연구결과는 쌀을 맥주 가공에 적용하기 위한 가공 및 품질 특성에 관한 연구 중심이었으며 쌀 맥주를 제조하는데 적합한 담금 공정 및 맥주 타입에 관한 비교 연구는 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 쌀맥주에 적합한 쌀의 첨가비율과 담금공정 및 맥주 타입을 선정하기 위한 기초자료를 확보하고자 쌀 첨가 비율 및 맥주 타입을 달리하여 맥주를 제조하고 품질특성을 비교하였다.
- 본 연구는 쌀맥주에 적합한 쌀의 첨가비율과 담금공정 및 맥주 타입을 선정하기 위한 기초자료를 확보하고자 쌀 첨가 비율 및 담금공정, 맥주 타입을 달리하여 맥주를 제조하고 품질특성을 비교하였다.
제안 방법
- 색도는 증류수로 영점 조정한 분광광도계를 이용하여 가스를 제거한 맥주시료의 흡광도(A)를 430 nm에서 측정하고 다음 식에 의하여 색도를 계산하였다. 700 nm의 흡광도가 430 nm의 흡광도에 0.039 를 곱한 수치 이하라면 맥주는 투명한 것으로 하여 430 nm에서의 흡광도로부터 맥주의 색도를 결정하였다.
- 담금 방식별 쌀맥주 제조공정 최적조건 설정을 위한 연구로 승온방식(Infusion method)과 자비방식(Decoctionmethod)을 비교하였다. 승온방식의 담금공정(Fig.
- 담금(Mashing) 종료 후 1차맥즙에 스파징 용수를 추가 투입하여 자비(Boiling)후 초기맥즙(Original Extract) 농도가 12 ºBrix가 되도록 하였으며, 자비 시 홉은 시료별로 Amarillo 1차 2 g, 2차 3 g을 투입하였다.
- 쌀과 맥아의 비율을 0:100(S0), 20:80(S1), 40:60(S2), 60:40(S3), 80:20(S4)로 구분하여 액화, 당화 등 담금 공정상의 특성을 확인하였다. 담금시 승온방식과 자비방식에 대한 특성 비교와, 추가로 맥주 타입별(라거, 에일, 밀맥주), 효모종류별(하면 및 상면효모)에 따른 특성을 연구하였다. 쌀가루는 액화정제효소를 투입하여 별도의 호화과정을 거쳤으며, 맥아와 혼합하여 담금하였다.
- 또한 쌀맥주를 타입별(라거, 에일, 밀맥주), 효모 종류별(하면 및 상면효모) 로 제조하여 양조특성에 대한 비교 연구를 실시하였다. 라거 맥주는 하면효모를 이용하여 15°C에서 10일간 발효 숙성 후 분석하였다.
- 라거 맥주는 하면효모를 이용하여 15°C에서 10일간 발효 숙성 후 분석하였다.
- 맥주는 시료별로 원료를 500 g씩 사용하였으며, 쌀가루와 맥아의 첨가비율을 각각 0:100(S0), 20:80(S1), 40:60(S2), 60:40(S3), 80:20(S4)로 구분하여 시료 5개를 상대로 쌀가루 첨가비율을 점진적으로 높여 액화, 당화 등 담금 공정상의 특성을 연구하였다. 1차맥즙을 위한 담금수 사용량은 맥아는 무게 대비 300%, 쌀가루는 무게 대비 400%로 하였다.
- 발효 중 당도(ºBrix)의 측정은 굴절당도계(ABBE,Atago, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였으며, pH는 pH meter(Orion 720A, Thermo orion, Beverly, MA, USA)를 사용하여 측정하였다.
- 발효 중 효모수를 관찰하기 위해 5개 시험구를 20×106~21.3×106 CFU/mL로 일정하게 조정하였다.
- 발효 중 효모수를 측정하기 위해 Yeast Extract Peptone Dextrose(YPD) Agar배지(MB Cell, Seoul, Korea)에 생균수를 측정하였다. 균 수의 측정은 십진희석법을 이용하여 고체배지에 0.
- 쌀가루와 맥아 배합비율에 따른 발효, 숙성 공정 변화를 관찰하였다. 발효과정 중 발효 각 단계에서 맥주시료를 채취하여 당도, pH, 효모수를 측정하였다(Fig. 3-5). 쌀가루와 맥아 비율에 따른 당도변화는 20°C에서 10일간 발효를 진행하였으며 5개 시료는 초기당도 12.
- 승온방식의 담금공정(Fig. 1)은 단백질 휴지기(효소 protease에 의한 분해) 50°C에서 20분, 말토오스 휴지기(효소 β-amylase에 의한 분해) 64°C에서 60분, 당화 휴지기(효소 α-amylase에 의한 분해) 72°C에서 20분, 당화종료 78°C로 하였다.
- 담금시 승온방식과 자비방식에 대한 특성 비교와, 추가로 맥주 타입별(라거, 에일, 밀맥주), 효모종류별(하면 및 상면효모)에 따른 특성을 연구하였다. 쌀가루는 액화정제효소를 투입하여 별도의 호화과정을 거쳤으며, 맥아와 혼합하여 담금하였다.
- 쌀가루와 맥아 배합비율에 따른 발효, 숙성 공정 변화를 관찰하였다. 발효과정 중 발효 각 단계에서 맥주시료를 채취하여 당도, pH, 효모수를 측정하였다(Fig.
- 쌀과 맥아의 비율을 0:100(S0), 20:80(S1), 40:60(S2), 60:40(S3), 80:20(S4)로 구분하여 액화, 당화 등 담금 공정상의 특성을 확인하였다. 담금시 승온방식과 자비방식에 대한 특성 비교와, 추가로 맥주 타입별(라거, 에일, 밀맥주), 효모종류별(하면 및 상면효모)에 따른 특성을 연구하였다.
- 1차맥즙을 위한 담금수 사용량은 맥아는 무게 대비 300%, 쌀가루는 무게 대비 400%로 하였다. 쌀을 투입하지 않은 담금액은 효소처리 없이 담금을 진행하였고, 쌀을 투입한 담금액에는 쌀가루의 호화과정 중 액화정제효소를 쌀 무게 대비 1%를 투입하였다. 담금(Mashing) 종료 후 1차맥즙에 스파징 용수를 추가 투입하여 자비(Boiling)후 초기맥즙(Original Extract) 농도가 12 ºBrix가 되도록 하였으며, 자비 시 홉은 시료별로 Amarillo 1차 2 g, 2차 3 g을 투입하였다.
- 에일맥주는 ale 맥아(50%)와 munich 맥아(50%)를, 밀맥주는 ale 맥아(20%), munich 맥아(20%), 밀맥아(60%)를 사용하였으며 상면효모를 이용하여 25°C에서 6일간 발효 숙성하였다.
- 자비방식의 담금공정(Fig. 2)은 담금액의 일부(1/3)를 분리하여 100°C까지 자비 후 단백질~당화 휴지기를 거친 1차 자비방식, 단백질 휴지기 이후 담금액 일부(1/3)를 분리하여 100°C까지 자비 후 말토오스~당화 휴지기를 거친 2차 자비방식, 말토오스 휴지기 이후 담금액을 분리하여 100°C까지 자비 후 당화 휴지기를 거친 3차 자비방식으로 담금을 실시하였다.
- 전문 관능패널을 통해 쌀맥주 타입별 관능평가를 실시하였으며, 맛(taste), 향(flavor), 쓴맛(bitterness), 탄산감(carbonated mouthfeel), 거품유지도(forming stability), 선호도(preference) 항목으로 나누어 매우 좋다(5점), 약간 좋다(4점), 보통이다(3점), 약간 싫다(2점), 매우 싫다(1점)로 평가하는 5점 척도법을 이용하여, 맥주 관련 종사자들로 구성된 15인의 패널을 대상으로 하여 실시하였다.
- 효모는 시료별로 Saf lager 효모(건조효모, 하면효모) 3 g을 투입하여 15°C에서 10일간 발효시켰다.
대상 데이터
- 쌀은 국산쌀(동원상사)을 구입하여 사용하였다. 발효 효모는 Saccharomyces cerevisiae인 상면효모(Saf aleUS-05, Fermentis, Belgium) 와 하면효모(Saf lagerS-23, Fermentis, Belgium)를 구입하여 사용하였다. 홉은 비터홉 Amarillo(α-산 순도 13.
- 본 실험에 사용한 원료맥아는 독일 Weyermann사의 pilsner 맥아, ale 맥아, munich 맥아 및 밀맥아를 사용하였다. 쌀은 국산쌀(동원상사)을 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 원료맥아는 독일 Weyermann사의 pilsner 맥아, ale 맥아, munich 맥아 및 밀맥아를 사용하였다. 쌀은 국산쌀(동원상사)을 구입하여 사용하였다. 발효 효모는 Saccharomyces cerevisiae인 상면효모(Saf aleUS-05, Fermentis, Belgium) 와 하면효모(Saf lagerS-23, Fermentis, Belgium)를 구입하여 사용하였다.
- 홉은 비터홉 Amarillo(α-산 순도 13.6%) 품종과 아로마 홉Saaz(α-산 순도 3.6%) 품종을 사용하였다.
- 효소제는 액화정제효소인 α-Amylase(Termamyl SC)를 사용하였다.
데이터처리
- 통계처리는 유의수준 5%(p<0.05)로 설정하여 일원배치분산분석(One way ANOVA Test)과 Duncan’smultiple range test(DMRT)로 평균 간의 다중비교를 실시하였다.
이론/모형
- 균 수의 측정은 십진희석법을 이용하여 고체배지에 0.1 mL 도말하고 30°C 항온기에 48시간 배양한 후 집락수를 계수해 콜로니 형성단위(Colony Forming Units; CFU/mL)로 나타내었다.
- 맥주의 쓴맛(BU, Bitterness unit) 측정은 국세청 주류 분석규정을 토대로 분석하였다[13]. 맥주시료를 거품의 손실이 없도록 가스를 제거하여 20°C로 조절하고 10 mL를 원심관에 취한 후 염산 0.
- 발효 중 생성되는 methyl alcohol, acetaldehyde, fusel oil 등 주류의 향기성분을 구성하는 저비점 발효부산물은 국세청기술연구소 주류분석규정[13]에 따라 맥주 100 mL에 증류수 30 mL를 넣고 heating mantle에서 가열하여 메스실린더에 증류액 95 mL를 취하고 증류수를 넣어 전량을 100 mL로 정용한 후 가스크로마토그래프(Agilent Technologies, Fort Worth, Texas, USA)를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 5개 시료는 발효 말기에 당도가 3.2~3.9 ºBx 를 나타내어 최종 발효도가 67.3~73.3을 나타나 정상적인 수치를 보였다.
- 3을 나타나 정상적인 수치를 보였다. 결과적으로 대조구와 같이 시험구는 정상적인 발효패턴 변화를 나타내어 쌀을 첨가한 맥주가 발효하는데 이상이 없음을 알 수 있다.
- 맥주의 발효기간 중 당도, pH, 효모 수는 쌀과 맥아의 비율이나 효모 종류에 따른 차이가 크지 않았으며 발효도는 정상적인 범주에 든 것으로 나타났다. 고급알코올과 에스터는 쌀과 맥아의 비율과는 큰 상관이 없는 것으로 나타났으며 밀맥주에서 다소 높은 것으로 나타났다.
- 쌀 비율이 높을수록 고미가(Bitterness, BU)는 서서히 감소하는 것으로 나타났는데 이는 쌀의 전분가가 맥아의 전분가보다 높아 보다 많은 용수의 투입으로 고미가 희석된 것으로 여겨진다. 고급알코올과 에스터는 쌀의 투입비율과는 큰 상관이 없는 것으로 나타났으며 밀맥주에서 다소 높은 것으로 나타나 맥아원료의 차이에서 나타난 것으로 여겨진다.
- 관능평가 결과 맥주 타입에 상관없이 쌀의 투입비율이 맥아비율보다 높을수록 맛, 향, 고미가 감소하는 것으로 나타났고 선호도도 감소하여, 쌀의 비율을 맥아비율보다 적게 사용한 최적비율의 세부적인 검토가 필요한 것으로 여겨진다.
- 6 ºBrix 사이로 나타났다. 담금방식은 승온 방식과 자비방식(1~3단)으로 달리하였는데 3단 자비 방식에서 맥즙의 농도, 색도 및 향미가 가장 높게 나타나 승온방식에 비해 자비방식이 맥즙 농도, 색도, 향미를 증가시키는 것으로 나타났다. 맥주의 발효기간 중 당도, pH, 효모 수는 쌀과 맥아의 비율이나 효모 종류에 따른 차이가 크지 않았으며 발효도는 정상적인 범주에 든 것으로 나타났다.
- 담금방식은 승온 방식과 자비방식(1~3단)으로 달리하였는데 3단 자비 방식에서 맥즙의 농도, 색도 및 향미가 가장 높게 나타나 승온방식에 비해 자비방식이 맥즙 농도, 색도, 향미를 증가시키는 것으로 나타났다. 맥주의 발효기간 중 당도, pH, 효모 수는 쌀과 맥아의 비율이나 효모 종류에 따른 차이가 크지 않았으며 발효도는 정상적인 범주에 든 것으로 나타났다. 고급알코올과 에스터는 쌀과 맥아의 비율과는 큰 상관이 없는 것으로 나타났으며 밀맥주에서 다소 높은 것으로 나타났다.
- 5 ºP로 각각 측정되었다. 맥즙의 색도는 분광계를 이용하여 측정하였으며 승온방식보다 자비방식이, 1차 자비보다 3차 자비로 담금 한 경우 색도가 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 맥즙의 향미 또한 색도와 마찬가지로 승온방식보다 자비방식이, 1차 자비보다 3차 자비로 담금 한 경우 진한 맥아 향미가 나는 것으로 나타났다.
- 맥즙의 색도는 분광계를 이용하여 측정하였으며 승온방식보다 자비방식이, 1차 자비보다 3차 자비로 담금 한 경우 색도가 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 맥즙의 향미 또한 색도와 마찬가지로 승온방식보다 자비방식이, 1차 자비보다 3차 자비로 담금 한 경우 진한 맥아 향미가 나는 것으로 나타났다.
- 모든 시료는 발효 1일째부터 급격한 효모 증가율을 보였으며 발효 4~5일째 최고치(60×106~70×106 CFU/mL)를 보였다.
- 시료 5개 모두 온도와 시간이 경과함에 따라 당도가 높아지는 것을 확인하였고, 78°C 담금 종료 후 당도는 S0은 21.5 ºBx, S1은 21.6 ºBx, S2는 21.6 ºBx, S3은 21.2ºBx, S4는 21.0 ºBx를 각각 나타내었다.
- 쌀가루와 맥아 비율에 따른 당도변화는 20°C에서 10일간 발효를 진행하였으며 5개 시료는 초기당도 12.0~21.3ºBx를 나타내었고, 발효 4일째까지 당도가 급속히 감소되었고, 이후 당도 감소는 완만히 진행되었다.
- 쌀과 맥아의 비율을 달리하여도 정상적인 담금시간을 보였으며 요오드 테스트도 정상으로 확인되었다. 또한 온도와 시간이 경과함에 따라 당화가 정상적으로 진행되어 1차 맥즙의 당도는 21.
- 0 ºBx를 각각 나타내었다. 쌀을 첨가한 시험구는 대조구와 같이 총 담금시간이 유사하고, 특히 요오드테스트 시간이 거의 같아 쌀을 호화 후 액화효소를 첨가하여 당화를 진행하면 목표로 하는 당도에 도달하는 것을 알 수 있다.
- 쌀맥주의 관능평가 결과는 Table 5와 같다. 전체적으로 관능평가에서는 맥주 타입과 상관없이 쌀의 비율이 클수록 기호도가 낮아지는 것을 알 수 있으며, 쌀의 비율이 40%까지는 대조구에 비해 기호도에서 큰 차이가 없지만 쌀의 비율이 더 커질수록 기호도는 현저히 떨어지는 것으로 나타났다.
- 초기 맥즙의 엑기스(Original extract)는 12.2~14.1 °P였고, 발효후 맥즙의 가성엑기스(Apparent extract)는2.5~3.1 °P, 진성엑기스는(Real extract)는 4.2~5.1 °P로 나타나 가성발효도는 78.0~80.0%, 진성발효도는 62.2~66.4%로 맥주 타입과 쌀비율에 상관없이 정상적인 발효 범주에 들었고 알코올함량도 5.0~6.0%로 정상적인 발효를 한 것으로 나타났다.
후속연구
- 쌀가루를 이용한 맥주제조에 있어 쌀과 맥아의 최적 비율, 담금방식에 대한 본 연구의 결과를 기초로 맥주 타입에 따라 농색맥아(특수맥아 등)의 이용과 다양한 홉을 사용하여 향미를 보완한다면 쌀을 이용한 고품질의 맥주를 제조하는데 도움이 될 수 있으리라 판단된다.
- 0%로 정상적인 발효를 한 것으로 나타났다. 하지만 쌀 비율이 높을수록 색도(Color, EBC)는 현저히 감소한 것으로 나타났는데, 이는 쌀의 색도가 낮고 맥아비율이 적게 투입된 원인으로 이를 보완하기 위해서는 농색맥아의 추가 투입이 필요할 것으로 여겨진다. 쌀 비율이 높을수록 고미가(Bitterness, BU)는 서서히 감소하는 것으로 나타났는데 이는 쌀의 전분가가 맥아의 전분가보다 높아 보다 많은 용수의 투입으로 고미가 희석된 것으로 여겨진다.
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