[논문]효모의 종류를 달리하여 제조한 동결 농축 청수 와인의 품질 특성

박혜진; 박의광; 최성열; 신혜림; 김민자; 박정미

doi:10.9799/ksfan.2020.33.5.512

효모의 종류를 달리하여 제조한 동결 농축 청수 와인의 품질 특성
Quality Characteristics of Cheongsoo Grape Wine by Freeze Concentration Fermented with Different Yeasts 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.33 no.5, 2020년, pp.512 - 523

박혜진 (충청북도농업기술원 와인연구소) , 박의광 (충청북도농업기술원 와인연구소) , 최성열 (충청북도농업기술원 와인연구소) , 신혜림 (충청북도농업기술원 와인연구소) , 김민자 (충청북도농업기술원 와인연구소) , 박정미 (충청북도농업기술원 작물연구과)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study was to investigate the quality characteristics of Cheongsoo wine using freeze concentration fermented with 5 kinds of yeast strains (Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30, HK22, HK32 and Fermivin). We compared the characteristics, volatile flavor component and physiological activity of 5 wines. The freeze concentration can increase the sugar concentration in grape juice by reducing its water content and the alcohol content of freeze-cententrated Cheongsoo wines ranged between 15.0~15.8%. The pH of wines ranged from 2.92 to 2.94 and the total acidity and soluble solid of wines ranged from 12.40~13.27. °Brix. The major organic acid in the wines was tartaric acid (4.49~5.11 mg/mL) and malic acid (7.00~7.97 mg/mL). It contains higher functional compounds in wine fermented with yeast (EJ18, EJ30, HK22, HK32) than wine fermented with fermivin. α-glucosidase and tyrosinase inhibitory activity had the highest values (78.87% and 62.25%) in wine fermented with HK22 and EJ18 yeast, respectively. 16 volatile flavor compounds (alcohols, esters, ketones, acids, and others) were detected in the Cheongsoo wines by freeze concentration. These results provide useful information that the quality characteristics of wine developed by the freeze-concentration method using grapes cultivated in Korea.

주제어

표/그림 (9)

표 Table 1. Chemical characteristics and colorimetric characteristics of Cheongsoo grape must and wine using freeze concentration
표 Table 2. Free sugar and organic acid contents of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeasts (mg/mL)
그림 Fig. 1. DPPH free scavenging activity of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeasts. Fermivin: Cheongsoo wine fermented with Fermivin, EJ18: Cheongsoo wine fermented with Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae EJ30, HK22: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK22, HK32: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK32.
표 Table 3. Total polyphenol and tannin contents of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeasts (mg%)
그림 Fig. 2. α-Glucosidase inhibition activity of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeasts. Fermivin: Cheongsoo wine fermented with Fermivin, EJ18: Cheongsoo wine fermented with Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae EJ30, HK22: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK22, HK32: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK32.
그림 Fig. 3. Tyrosinase inhibition activity of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeast. Fermivin: Cheongsoo wine fermented with Fermivin, EJ18: Cheongsoo wine fermented with Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae EJ30, HK22: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK22, HK32: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK32.
표 Table 4. Correlation coefficients among total polyphenol (TPC), tannin contents (TC), DPPH radical scavenging activity, α-glucosidase and tyrosinase inhibition activity of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeasts
표 Table 5. Volatile compounds of Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeasts (mg/L)
그림 Fig. 4. GC-MS spectrum of major volatile flavor compound from Cheongsoo grape wine by freeze concentration fermented with different yeast. Fermivin: Cheongsoo wine fermented with Fermivin, EJ18: Cheongsoo wine fermented with Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae EJ30, HK22: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK22, HK32: Cheongsoo wine fermented with S. cerevisiae HK32.

AI 본문요약
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문제 정의

현재 국내 와인 제조에 쓰이는 발효 균주가 대부분 외국에서 개발한 균주를 사용하고 있다는 점에서 국내재배 포도품종에 적합한 발효 균주의 개발은 매우 중요하다 (Kim 등 2007). 이에 본 연구에서는 국내에서 개발한 청수의 포도즙을 동결 농축하여 아이스 와인으로의 양조 적성을 확인할 뿐 아니라 개발한 효모의 종류별로 양조하여 와인의 품질 특성과 기능성 등을 조사하여 국내 와인의 개발에 대한 가능성을 제시하고자 하였다.

제안 방법

Tyrosinase 저해활성은 Flurkey WH(1991)의 방법을 변형하여 tyrosinase의 작용 결과 생성되는 dopachrome을 비색법을 이용하여 측정하였다. 0.
무가당 와인을 제조하기 위해 포도(청수)는 제경 파쇄하여 송이줄기를 제거하고, 파쇄한 후 포도즙의 산화를 방지하기 위해 메타중아황산칼륨 100 ppm을 첨가한 다음 10℃에서 동결 농축기(Slushia, Sewon syschen, Korea)에 25 L씩 당도를 기준으로 약 50%까지 농축하였다. 농축된 청수 포도즙에 다섯 가지의 효모를 효모 수 8.
본 연구에서는 국내에서 육성된 청수 포도 품종을 이용하여 동결 농축한 후 생물자원 등록된 효모 4종(Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30, HK22, HK32)과 시판 효모 1종을 사용해 효모 종류별로 와인을 제조하여 와인의 품질 특성과 향기 성분 및 기능성 성분을 비교하였다. 와인의 일반 품질 특성 분석 결과 원료의 포도즙을 29.
향기성분 분석은 Losada 등(2012)의 방법을 일부 변형하여 사용하였다. 시료 10 mL에 내부표준물질인 4-methyl-2-pentanol 을 첨가하였으며, 향기성분의 추출은 direct headspace trap 기술 장비인 Turbomatrix 40 trap(Perkin Elmer)을 사용하였다.
효모 종류별로 제조한 동결 농축 청수 와인의 기능성 성분 및 생리활성을 분석하기 위하여 총 폴리페놀 및 탄닌 함량과 DPPH 라디칼 소거능을 분석하였고, α-glucosidase 및 tyrosinase 효소저해활성을 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 청수(2020년산)는 충북 영동군에서 재배한 것을 이용하였으며, 와인 제조에 사용한 효모는 와인연구 소에서 2019년에 국립농업과학원 미생물은행(KACC)에 생물 자원등록한 4종(Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30, HK22, HK32)과 대조구로 Saccharomyces cerevisiae(Fermivin 7013, DSM Food Specialities B. V.

데이터처리

모든 실험의 각 항목은 3회 반복 실시하여 측정한 평균과 표준편차를 산출하고, 각 실험군간 평균치의 통계적 유의성은 SPSS 통계프로그램(Statistical Package for the Social Science, Ver. 12.0 SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 p<0.05 수준으로 Duncan`s multiple range test로 검증하였고 일원배치분산분석(one-way ANOVA test)을 실시하였고, Duncan multiple range test로 유의성을 검증하였다.
효모 종류별로 제조한 동결농축 청수 와인의 다양한 생리 활성을 비교하기 위해 효소저해활성을 분석하였고 분석 결과는 Fig. 2 및 Fig.
체내의 신진대사와 산화된 식품의 섭취로 인해 기인되는 자유 라디칼은 반응성이 강하고 여러 생체물질과 쉽게 화학 반응을 일으켜 지질, 단백질, 핵산과 같은 체내 주요 물질의 비가역적 손상을 야기하며, 노화 및 만성질환을 유발한다 (Halliwell B 1996). 효모 종류별로 제조한 청수 동결농축 와인의 항산화 활성을 비교하기 위해 DPPH 라디칼 소거능을 분석하였고 분석결과는 Fig. 1과 같다.

이론/모형

α-Glucosidase 저해활성은 Tibbot & Skadsen(1996)의 방법에 따라 측정하였다. α-Glucosidase (0.
1 N NaOH의 소비된 양으로부터 tartaric acid에 상당하는 유기산 계수로 환산하였다(Park 등 2018). 와인의 알코올 함량은 국세청주류분석법(NTSTSI 1999)의 증류법으로 측정하였다. 즉, 시료 100 mL를 취하여 증류수 100 mL를 혼합한 후 증류 시켜 그 유액이 70 mL가 되면 증류를 중지하고, 여기에 증류수를 이용해 100 mL로 정용한 후 증류액의 온도가 10~15℃ 가 되도록 냉각시키고 주정계를 사용하여 측정한 다음 주정분 온도 환산표에 대입하여 알코올 함량을 측정하였다.
탄닌 함량은 Duval & Shetty(2001)의 방법에 따라 측정하였다. 시료 1 mL에 95% Ethanol 1 mL과 증류수 1 mL를 가하여 진탕하고 5% Na₂CO₃용액 1 mL과 1 N-Folin-Ciocalteu`s reagent 0.

성능/효과

동결농축 청수와인의 기능성 성분 및 생리활성 분석 결과 총 폴리페놀 및 탄닌 함량이 퍼미빈으로 발효한 와인보다 생물자원 등록한 와인에서 수치적으로 큰 차이는 아니었으나 높은 함량이 나타나 EJ18 및 HK32로 제조한 와인에서 높게 분석되었으며 항산화 활성을 나타내는 DPPH 라디칼 소거능 역시 퍼미빈으로 제조한 와인보다 생물자원 등록 효모로 제조한 와인에서 전반적으로 높게 분석되었다. α-Glucosidase 저해활성 분석 결과 HK22로 제조한 와인에서 78.87%로 가장 높은 저해활성이 분석되었으며 tyrosinase 저해활성은 EJ18(62.25%), HK22(61.49%) 순으로 높게 나타났다. 향기성분 분석 결과, 총 16종이며, alcohol류는 4종, ester류는 8종, ketone류는 1종, acid류는 2종 기타 화합물은 1종으로 나타났다.
효모 종류별로 제조한 동결농축 청수 와인의 총 폴리페놀 및 탄닌 함량, DPPH 라디칼소거능, α-glucosidase 및 tyrosinase 저해활성 간의 상관관계를 분석한 결과는 Table 4와 같다. 기능성 성분 및 생리활성 간의 상관관계는 α-glucosidase 저해 활성과 총 폴리페놀 및 탄닌 함량, α-glucosidase 저해활성과 DPPH 라디칼 소거능 및 tyrosinase 저해활성을 제외하고는 모두 양의 상관관계를 나타내었으며 특히 총 폴리페놀 및 탄닌 함량과 tyrosinase 저해활성, 탄닌 함량과 DPPH 라디칼 소거능간의 상관계수가 각각 0.544, 0.525 및 0.604(p<0.05)로 높은 상관관계를 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 동결농축청수 와인의 총 폴리페놀 및 탄닌과 같은 기능성 성분이 항산화 활성이나 tyrosinase 저해활성에도 영향을 준 것으로 판단된다.
27 °Brix으로 나타났다. 동결농축 청수와인의 기능성 성분 및 생리활성 분석 결과 총 폴리페놀 및 탄닌 함량이 퍼미빈으로 발효한 와인보다 생물자원 등록한 와인에서 수치적으로 큰 차이는 아니었으나 높은 함량이 나타나 EJ18 및 HK32로 제조한 와인에서 높게 분석되었으며 항산화 활성을 나타내는 DPPH 라디칼 소거능 역시 퍼미빈으로 제조한 와인보다 생물자원 등록 효모로 제조한 와인에서 전반적으로 높게 분석되었다. α-Glucosidase 저해활성 분석 결과 HK22로 제조한 와인에서 78.
이와 같이 에스테르 화합물은 와인에서 fruity, floral 및 sweet 등의 향기 특성을 나타내는 물질로 와인의 향기 특성을 결정하는 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Kim 등 2018b). 따라서 본 연구에서 향기성분 분석 결과 동결 농축 청수 와인 제조 시 생물자원 등록 효모로 발효한 와인에서 시판되는 효모인 퍼미빈으로 제조한 와인보다 더욱 풍부하고 많은 양의 향기 성분을 함유하고 있으며 와인의 관능적인 품질에 긍정적인 영향을 줄 것으로 판단된다.
05)로 높은 상관관계를 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 동결농축청수 와인의 총 폴리페놀 및 탄닌과 같은 기능성 성분이 항산화 활성이나 tyrosinase 저해활성에도 영향을 준 것으로 판단된다.
Tyrosinase 저해 활성은 피부 내에서 멜라닌 중합체 생합성을 효과적으로 저해할 수 있으므로 피부 미백 효능을 검증 하는 데 있어서 매우 효과적인 평가방법이라고 할 수 있다 (Yang 등 2008). 분석결과 53.91~62.25%으로 퍼미빈으로 제조한 와인보다 생물자원 등록 효모로 제조한 와인에서 전반적으로 높은 저해활성을 나타내었으며 EJ18(62.25%)로 제조한 와인에서 유의적으로 가장 높게 분석되었고 HK22 (61.49%) 순이었으며 이는 Han 등(2008)의 연구에서 포도씨 methanol 추출 분획물의 tyrosinase 활성 분석 결과 1 mg/mL의 농도의 hexane 분획층(64.18%)과 유사한 활성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 천연물에서 유래된 tyrosinase 활성 저해제로 알려진 물질인 quercetin, resveratrol 등이 포도에 다량 함유되어 있는 것으로 예상되어(Song 등 2007) 향후에 어떠한 성분이 저해활성의 증가에 영향을 주었는지에 대한 연구가 필요하다고 생각한다.
향기성분 분석 결과, 총 16종이며, alcohol류는 4종, ester류는 8종, ketone류는 1종, acid류는 2종 기타 화합물은 1종으로 나타났다. 시판되는 퍼미빈으로 발효한 와인보다 생물자원 등록 효모로 발효한 와인의 향기성분이 더 많은 것으로 나타났고, 알코올류는 EJ30 효모로 발효한 와인에서 90.84mg/L로 가장 많았고, 에스테르 화합물은 EJ18 효모로 발효한 와인에서 31.05 mg/L로 가장 많이 분석되어 향기성분이 풍부하게 나타날 것으로 판단하였다. 이와 같은 결과는 동결 농축 기술을 적용하여 청수 와인 제조 시 여러 가지 종류의 효모를 이용하여 고품질의 무가당 프리미엄 와인 개발 가능성을 보여주었으며 향후 와인 산업에서 다양한 적용이 가능할 것이라고 생각된다.
본 연구에서는 국내에서 육성된 청수 포도 품종을 이용하여 동결 농축한 후 생물자원 등록된 효모 4종(Saccharomyces cerevisiae EJ18, EJ30, HK22, HK32)과 시판 효모 1종을 사용해 효모 종류별로 와인을 제조하여 와인의 품질 특성과 향기 성분 및 기능성 성분을 비교하였다. 와인의 일반 품질 특성 분석 결과 원료의 포도즙을 29.2 °Brix으로 농축하여 발효한 결과 효모 종류별 모두에서 발효가 잘 진행되어 알코올 함량 15% 이상의 와인을 제조하였으며, 당도는 12.40~13.27 °Brix으로 나타났다. 동결농축 청수와인의 기능성 성분 및 생리활성 분석 결과 총 폴리페놀 및 탄닌 함량이 퍼미빈으로 발효한 와인보다 생물자원 등록한 와인에서 수치적으로 큰 차이는 아니었으나 높은 함량이 나타나 EJ18 및 HK32로 제조한 와인에서 높게 분석되었으며 항산화 활성을 나타내는 DPPH 라디칼 소거능 역시 퍼미빈으로 제조한 와인보다 생물자원 등록 효모로 제조한 와인에서 전반적으로 높게 분석되었다.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu`s 방법을 이용하여 측정하였으며 분석 결과 61.39~64.62 mg%로 분석되어 HK32 효모로 제조한 와인에서 가장 높은 함량이 나타났고, 퍼미빈으로 제조한 와인에서 가장 낮은 함량이 분석되었다. 이와 같은 결과는 전처리 방법을 달리하여 만든 청수 와인이 15.
49%) 순으로 높게 나타났다. 향기성분 분석 결과, 총 16종이며, alcohol류는 4종, ester류는 8종, ketone류는 1종, acid류는 2종 기타 화합물은 1종으로 나타났다. 시판되는 퍼미빈으로 발효한 와인보다 생물자원 등록 효모로 발효한 와인의 향기성분이 더 많은 것으로 나타났고, 알코올류는 EJ30 효모로 발효한 와인에서 90.
라디칼 소거능은 항산화능을 지닌 페놀성 물질 함량이 높을수록 소거활성이 증가 되며 따라서 free radical 물질인 DPPH의 소거활성은 유의적인 상관관계를 갖는 것으로 알려져 있다(Rice-Evans 등 1997, Kim 등 2012). 효모 종류별 동결농축 청수 와인의 DPPH 라디칼 소거능 분석 결과 63.03~68.40%로 분석되어 퍼미빈으로 제조한 와인보다 생물자원 등록 효모로 제조한 와인에서 전반적으로 높게 분석되었다.
효모 종류별로 제조한 동결 농축 청수 와인 분석 결과 검출된 향기성분은 총 16종이며, alcohol류는 4종, ester류는 8종, ketone류는 1종, acid류는 2종 기타 화합물은 1종으로 나타났다. 먼저 알코올류는 알코올 발효에 의해 생성되는 퓨젤 오일인 2-methyl-1-propanol과 3-methyl-1-butanol, 1-hexanol 그리고 phenethyl alcohol로 구성되었다.

후속연구

18%)과 유사한 활성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 천연물에서 유래된 tyrosinase 활성 저해제로 알려진 물질인 quercetin, resveratrol 등이 포도에 다량 함유되어 있는 것으로 예상되어(Song 등 2007) 향후에 어떠한 성분이 저해활성의 증가에 영향을 주었는지에 대한 연구가 필요하다고 생각한다.
05 mg/L로 가장 많이 분석되어 향기성분이 풍부하게 나타날 것으로 판단하였다. 이와 같은 결과는 동결 농축 기술을 적용하여 청수 와인 제조 시 여러 가지 종류의 효모를 이용하여 고품질의 무가당 프리미엄 와인 개발 가능성을 보여주었으며 향후 와인 산업에서 다양한 적용이 가능할 것이라고 생각된다.
75 mg/mL 남아있거나 검출되지 않았다. 현재 우리나라의 경우, 와인은 주세법상 과실주에 속하며, 당도에 관한 기준이 없으나, 미국의 경우 와인의 발효 후 잔존 당 함량에 따라 당 함량이 3%(w/v) 이상인 스위트 와인, 2~3%(w/v)의 미디움 스위트 와인, 1~1.8%(w/v)의 미디움 드라이 와인, 1%(w/v) 이하의 드라이 와인으로 구분되는데(Shin & Lee, 2019) 이번 연구에서 제조한 와인은 스위트 와인인 것으로 여겨지며 향후 관능적인 평가가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	당도가 높고 감미가 강한 디저트용 와인을 말하는 아이스 와인에 관한 연구에는 무엇이 있나요?	동결 농축은 동결건조를 포함한 다른 농축공정들보다 포도즙에서 휘발성 향기 성분의 변화와 페놀성 화합물들의 열에 의한 손상을 최소화할 수 있다(Wilson EL 1981). 국내 아이스 와인 제조에 관한 연구로는 MBA를 인공적으로 동결 건조하여 아이스 와인을 제조한 연구(Jeon & Kim 2014), 캠벨얼리 포도즙을 동결 건조하여 내당성 효모를 이용한 발효 연구(Hwang 등 2011), 내당성 효모 Saccharomyces cerevisiae SS89에 의한 동결농축 사과즙의 무가당 아이스 사과주 속성 발효에 관한 연구(Choi 등 2012) 등이 있다.
	와인의 품질은 1차적으로 무엇의 영향을 가장 많이 받나요?	와인의 품질은 1차적으로 원료의 영향을 가장 많이 받으며, 2차적으로 발효기술과 숙성기술도 영향을 준다(Lee 등 2004; Lee & Kim 2006). 국내는 주로 캠벨얼리(Campbell Early), MBA(Muscat Bailey A), 거봉(Kyoho) 등을 이용하여 와인을 제조하고 있으나, 양조용 포도 품종에 비해 당도가 낮고, 신맛이 강한 것으로 보고되고 있는데 우리나라의 경우 양조용 유럽계통의 Vitis.
	국내는 주로 무엇을 이용하여 와인을 제조하고 있나요?	와인의 품질은 1차적으로 원료의 영향을 가장 많이 받으며, 2차적으로 발효기술과 숙성기술도 영향을 준다(Lee 등 2004; Lee & Kim 2006). 국내는 주로 캠벨얼리(Campbell Early), MBA(Muscat Bailey A), 거봉(Kyoho) 등을 이용하여 와인을 제조하고 있으나, 양조용 포도 품종에 비해 당도가 낮고, 신맛이 강한 것으로 보고되고 있는데 우리나라의 경우 양조용 유럽계통의 Vitis. vinifera 종의 노지재배가 어렵기 때문에 Vitis.

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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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