[논문]막걸리의 이화학적 특성과 항산화활성

이나겸

doi:10.17703/jcct.2020.6.4.739

막걸리의 이화학적 특성과 항산화활성
Physicochemical Characteristics and Antioxidant Activity of Makgeolli 원문보기

Journal of the convergence on culture technology : JCCT = 문화기술의 융합, v.6 no.4, 2020년, pp.739 - 745

이나겸 (장안대학교 건강과학부 식품영양과)

초록
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막걸리는 우리나라를 대표하는 주류로 전분질을 원료로 하며 누룩과 물을 혼합하여 만드는 술이다. 막걸리의 이화학적 특성 및 항산화활성을 분석한 결과는 다음과 같다. 막걸리의 알코올 함량은 6.76~14.56%였으며, 환원당의 경우 1.17~1.68g/L이 측정되었고, M5번과 M6번의 실험군의 경우 1.68g/L와 2.43g/L의 높은 수치를 보였다. M1~M9 실험군의 평균 pH는 3.56±0.02였고, 총산의 경우 0.45~0.83%의 값을 보였다. 막걸리의 총 페놀 함량은 평균 966.38mg/L이고 ABTS는 0.77mM TEAC의 값을 보였다. FRAP 및 ABTS의 항산화능 측정은 총 페놀 함량과 유사한 상관관계를 보이는데 막걸리는 r GAE / PRequiv=0.8582와 r GAE / TEAC=0.9769 의 높은 상관계수를 보였다. 막걸리의 전통적 방식을 바탕으로 쌀과 누룩, 양조용수, 발효기간을 달리하여 이화학적특성과 항산화활성을 측정하여 발효진행의 상관관계에 대해 분석함으로써 막걸리제조의 발효과정을 이해하고 해석하는데 기초자료 활용에 도움이 될수 있을 것이라고 생각되어진다.

Abstract ▼ AI-Helper

Makgeolli is a liquor that represents Korea and is made by mixing yeast and water with starch. Physicochemical Characteristics and Antioxidant activities of rice, nuruk, water and Fermentation time different to Makgeolli. Alcohol content was 6.76~14.56%, Reducing sugar content 1.17~1.68g/L and M5~M6 samples was higher 1.68g/L~2.43g/L. M1~M9 samples pH 3.56±0.02 and total acid 0.45~0.83%. Makgeolli total phenol content was average 966.38mg/L and ABTS 0.77mM. The Antioxidant activity measurements of FRAP and ABTS showed a similar correlation with the total phenol content. Makgeolli showed a high correlation cofficient of r GAE / PRequiv=0.8582 and r GAE / TEAC=0.9769. We intend to make rice, yeast, brewing water, fermentation period, etc. different conditions of makgeolli and analyze the status of fermentation progress and use it as basic data of quality indicators of the fermented rice wine process.

주제어

표/그림 (7)

표 표 1 . 재료배합비를 달리한 막걸리 제 조Table 1. Formulas of Makgeokiri containing various of factor
표 표 2. 막걸리의 물성결과를 반영한 Fractional Factorial design Table 2. The Fractional Factorial design with the physical property results of Makgeoklri
그림 그림 1. 디자인샘플(X)과 물리화학적(Y) 특성사이를 보여주는 막걸리의 PCA(a)점수와 로딩(b) plots Fig 1. PCA score(a) and loading(b) plots derived from the Makgeokiri demonstrating between Design sample(X) and Physicochemical properties(Y).
그림 그림 2. 막걸리 종류에 소거활성 및 GAE의 총 폴리페놀 함량의 의존성 Fig 2. The dependence of scavenging activities of all investigated Makgeoklri samples expressed in PR(mM AE) (￭) and PR(mM TEAC) (●), ABTS(mM TEAC) (▴) versus total polyphenol content in GAE.
표 표 3. Fractional Factorial design에 따른 막걸리 항상화 활성값 Table 3. Antioxidant activity values of Makgeoklri from the results of the Fractional Factorial design
그림 그림 3.¹H NMR 전통주 스펙트럼에서 추출한 PCA(a)점수와 로딩(b) plots Fig 3. PCA score(a) and loading(b) plots derived from the ¹H NMR Korean traditional wine spectra demonstrating between Makgeoklri
그림 그림 4. 막걸리의 대표적인 ¹H NMR spectra Fig 4. Representative ¹H NMR spectra of Makgeoklri

AI 본문요약
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문제 정의

K-FOOD가 알려지면서 소비자의 75~77% 이상이 막걸리의 세계화를 이야기 하며, 고급화 및 기능성 첨가등을 위한 새로운 막걸리 개발의 필요성도 제기하고 있다 [7]. 국내 쌀소비 활성화 뿐 아니라 막걸리의 전통적 방식을 바탕으로 쌀과 누룩, 양조용수, 발효기간등의 조건을 달리한 막걸리를 제조하여 발효진행의 상태를 분석함으로써 이를 활용한 막걸리 발효과정의 품질지표 기초자료로 활용하고자 한다.

제안 방법

FRAP 용액 900μl에 시료 30μl와 증류수 90μl를 혼합하여 37℃에서 30분간 반응 시킨 후 595nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
Metal oxide reduction을 이용한 방법으로 각 시료 20μl에 증류수 1.58mL를 추가한 후 FC reagent 100μl를 vortex로 혼합하여 5분 후 20% sodium carbonate 용액 300μl 첨가하여 2시간 동안 실온에서 반응시킨 후 765nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
흡광도의 감소는 I=[(A_B-A_A)/A_B]×100에 의해 구하였다. (I =ABTS^·+ inhibition%, A_B = absorbance of a blank sample, t=0min, A_A = absorbance of a test sample at the end of the reaction, t=6min) Trolox를 표준물질로 Trolox equivalents antioxidant capacity(TEAC)값을 구하였다(r²=0.9973 ) [14].
증자한 쌀에 황국균을 번식시켜 제조한 산성누룩을 구입하여 사용하였다. 각각의 시료는 쌀과 용수, 누룩의 배합비, 발효일을 달리하고 25℃에서 발효를 시켰다.
기존문헌 [8]에 나와있는 막걸리 제조방법을 참고하여 원료함량을 %(w/v)로 환산하여 제조하였으며, 멥쌀은 2~3시간 동안 침지한 후 30분 동안 증자하였다. 증자한 쌀에 황국균을 번식시켜 제조한 산성누룩을 구입하여 사용하였다.
막걸리의 Total polyphenol content 측정을 Folin-Ciocalteu's(FC) reagent를 이용하여 시험하였다.
막걸리의 항산화 능을 측정하기 위해 2종류의 방법:2,2‘-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS+)) radical cation decolourisation, and ferric reducing/antioxidant power (FRAP)를 이용하여 총 페놀 함량과 상관계수를 비교하였다.
모든 시료는 filter paper (Whatman No.1)로 여과한다음 여과액을 원심분리 (10,000×g, 20min, 4℃)하여 상등액을 이용하였고, 알코올 함량은 Alcohol meter(Antton paar Co., Alcolyzer Wine)를 이용하여 측정하였다.
, Ultrospec 3100pro)를 이용하여 575nm에서 측정하였다. 정량은 D-(+)-Glucose(Sigma Co., MO. USA) 표준곡선을 이용하여 환원당의 양을 계산하였다 [9].
측정 결과는 galic acid를 이용하여 표준곡선(r2=0.9948)에 대입하여 galic acid equivalents (GAE, mg·L-1)를 구하였다 [11].

대상 데이터

원료인 멥쌀은 경기 이천쌀을 사용하였으며, 양조용수는 정수여과기를 통과한 물을 가열 냉각 후 막걸리 제조에 사용하였다. 누룩은 부산 금정 산성누룩(황국균)을 구입하여 사용하였다.
원료인 멥쌀은 경기 이천쌀을 사용하였으며, 양조용수는 정수여과기를 통과한 물을 가열 냉각 후 막걸리 제조에 사용하였다. 누룩은 부산 금정 산성누룩(황국균)을 구입하여 사용하였다.
기존문헌 [8]에 나와있는 막걸리 제조방법을 참고하여 원료함량을 %(w/v)로 환산하여 제조하였으며, 멥쌀은 2~3시간 동안 침지한 후 30분 동안 증자하였다. 증자한 쌀에 황국균을 번식시켜 제조한 산성누룩을 구입하여 사용하였다. 각각의 시료는 쌀과 용수, 누룩의 배합비, 발효일을 달리하고 25℃에서 발효를 시켰다.

데이터처리

실험에 대한 결과를 각 3회 실시하여 평균과 표준편차로 나타내었고 [15],이화학적 특성은 PCA(principle component analysis)로 분석하였다.

이론/모형

막걸리 환원력을 구하기 위해 the ferric reducing / antioxidant power (FRAP) assay를 사용하였다. FRAP용액은 40 mM HCl에 10 mM TPTZ (2,4,6- tripyridy-s-triazine) 로 녹인 용액 2.
, Alcolyzer Wine)를 이용하여 측정하였다. 환원당 함량은 DNS법에 따라 환원당을 발색하여 UV/VIS spectrophotometer (Amersham Bio., Ultrospec 3100pro)를 이용하여 575nm에서 측정하였다. 정량은 D-(+)-Glucose(Sigma Co.

성능/효과

77mM TEAC의 값을 보였다. FRAP 및 ABTS의 항산화능 측정은 총 페놀 함량과 유사한 상관관계를 보이는데 그림 2에서 막걸리는 r GAE/ PRequiv=0.8582와 r GAE/ TEAC=0.9769, 의 높은 상관계수를 보였다. 한약재 및 약용 식물을 이용한 주류의 항산화능 연구가 많이 이루어지고 있는데, 이러한 첨가 재료없이 발효에 의한 주류에서도 높은 항산화능이 보이는 것은 yeast peroxisomes이 plant peroxisomes과 유사한 과정을 보이고, yeast내에서 catalases, superoxide dismutases(SOD), glutathione, NADP-dependent dehydrogenases 등의 효소가 oxygen-derived radicals 작용이 일어나기 때문으로 생각된다 [16].
PC1의 양의 방향에 M1, M3, M5, M7번이 위치하였으며, loadig plot 확인 결과 주요 대사물질로는 leucine, alanine과 같은 amino acid와 lactic acid, acetic acid의 organic acid, β-glucose가 발효 중 많이 생성되었으며, 음의 방향에 위치한 M2, M4, M6, M8, M9번 실험군은 succinic acid, betaine, glycerol, α-glucose가 주요 원인이다.
막걸리의 FFD에 의한 이화학적 특성의 PCA score plot (PC1/PC2)의 결과 M2~M4번 실험군이 PC1 양의 방향에 위치하고, 나머지 실험군은 PC1 음의 방향에 위치하였다. PCA loading plot의 결과 PC1의 주요인은 알코올이며, PC2의 주요인은 환원당으로 알코올에 의한 영향이 가장 큰 것으로 분석되었다. M6번 실험군의 경우 누룩의 양과 발효기간이 PC1의 음의 방향, PC2의 양의 방향에서 떨어져 있는 것은 다른 실험군과 비교하여 쌀과 물의 양이 많기 때문에 충분한 발효가 이루어지지 않은 것으로 생각되어진다.
막걸리 제조 특징을 살펴보면 멥쌀의 양이 같은 실험군이 PC1을 주성분으로 양과 음의 방향에서 분포하며 멥쌀의 양이 적을수록 효모와 젖산균의 발효시 lactic acid와 acetic acid 생성이 많이 나오는 것으로 분석되었다.
막걸리의 알코올 함량은 6.76∼14.56%로 다양한 분포를 보였으며, 환원당의 경우 1.17∼1.68g/L 이 측정되었고, M5번과 M6번의 실험군의 경우 1.68g/L와 2.43g/L의 높은 수치를 보였다.
막걸리의 재료가 되는 멥쌀, 누룩, 양조용수 ,발효기간을 달리하여 제조한 막걸리의 이화학적 특성과 항산화 활성을 측정한 결과 막걸리의 알코올 함량은 6.76∼14.56%로 다양한 분포를 보였으며, 환원당의 경우 M5번과 M6번의 실험군이 높은 수치를 보였다.
막걸리의 총 페놀 함량은 평균 966.38mg/L로 white wine의 페놀 함량 200∼400mg/L의 함량과 비교하면 순수 발효로 이루어지는 막걸리의 페놀 함량이 높은 값을 나타내었다.
또한 막걸리 제조시 물의 함량이 높을수록 pH의 값은 낮게 나타났다. 막걸리의 총 페놀 함량은 평균 966.38mg/L로 나타났고, FRAP 및 ABTS의 항산화능 측정은 총 페놀 함량과 유사한 상관관계를 보이는데 막걸리는 높은 상관계수를 보였다.
총산의 경우 0.45∼0.83%의 값을 보였으며, 누룩과 발효기간이 총산에 영향을 주는 것으로 나타났다.

후속연구

우리는 우리나라 전통술인 막걸리의 전통적 방식을 바탕으로 쌀과 누룩, 양조용수, 발효기간에 따른 제조방법을 통해 막걸리의 기본 특성 및 항산화활성을 측정하여 발효진행의 상관관계에 대해 분석함으로써 막걸리의 발효과정을 이해하고 해석하는 기초자료 활용에 도움이 될수 있을 것이라고 생각되어진다.

참고문헌 (16)

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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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