초록 ▼

Ⅴ. 연구개발결과
1. 국산일반보리(6조맥) 프리미엄맥주 제조의 적성 분석(1차년도)
가. 보리 품종별 제맥 적성 분석
국산일반보리로 맥주를 제조하기 위해서 맥종 선정을 하였다. 맥종은 전라북도 익산시 소재 농촌진흥청 산하 국립식량과학원 벼맥류부의 협조를 받아, 국산일반보리(6조맥) 중 쌀보리인 자수정 보리, 흰찰쌀 보리와 겉보리인 다향 보리, 삼광찰 보리의 총 4종 선발하였으며, 대조군으로 국산맥주보리(2조맥 맥주보리)인 진양 보리를 선발하였다. 맥아 제조의 전통적인 방법에 대하여 문헌을 통하여 자료를 수집하고 이

Ⅴ. 연구개발결과
1. 국산일반보리(6조맥) 프리미엄맥주 제조의 적성 분석(1차년도)
가. 보리 품종별 제맥 적성 분석
국산일반보리로 맥주를 제조하기 위해서 맥종 선정을 하였다. 맥종은 전라북도 익산시 소재 농촌진흥청 산하 국립식량과학원 벼맥류부의 협조를 받아, 국산일반보리(6조맥) 중 쌀보리인 자수정 보리, 흰찰쌀 보리와 겉보리인 다향 보리, 삼광찰 보리의 총 4종 선발하였으며, 대조군으로 국산맥주보리(2조맥 맥주보리)인 진양 보리를 선발하였다. 맥아 제조의 전통적인 방법에 대하여 문헌을 통하여 자료를 수집하고 이로부터 맥아 제조의 표준조건으로 확립하였다. 침맥을 위한 맥주보리의 품질특성 중 천립중(보리알 무게), 침맥시간(수반햠량 45% 도달시간) 측정하고 단백질과 수분 함량 및 발아세와 발아율로 발아력 측정 제맥을 위해 침맥한 보리를 발아 상에서 발아시킨 후 제맥적성 확인을 위한 맥아수율, 신장도, 맥아뿌리 미발아율 등 제맥손실측정, 맥아의 품질 평가를 위해 맥아 단백질 함량, 맥즙 여과시간, 맥즙 색도와 당도, 추출율 및 효소역가와 friability 측정하였다. 결과적으로 맥아 제조의 표준조건을 확립하였고 다향보리가 가장 우수하게 판명되었다.
나. 보리 품종별 맥즙 적성 분석
맥아 당화의 전통적인 방법에 대하여 문헌을 통하여 자료를 수집하고 이로부터 표준조건으로 확립하였다. 맥즙의 품질평가를 위해 추출율, pH, Brix, 환원당, free amino nitrogen(FAN), total soluble nitrogen, 점도의 7가지 항목을 측정하였다. 품종별 맥즙의 여과성능분석은 같은 조건에서 여과지와 깔때기를 사용하여 여과시간 측정을 통해 여과성능 확인하였다. 맥주의 거품형성능과 밀접한 관계를 갖는 단백질 함량은 맥즙의 FAN과 total soluble nitrogen 측정을 통해 분석하였다. 그 결과 6조맥 보리 중 다향보리가 맥즙에서 가장 중요시 되는 환원당량과 FAN의 함량이 가장 높은 수치를 나타내었고 다른 분석 항목들은 비슷한 결과를 나타내었다.
다. 보리 품종별 맥주 발효 적성 분석
맥즙 발효의 전통적인 방법에 대하여 문헌을 통하여 자료를 수집하고 이로부터 표준조건으로 확립하였다. 6조맥 4종과 대조군으로부터 제조된 맥즙을 사용하여 ale 맥주식 발효 적성을 분석하였다. 맥주의 비중은 1차 발효 후, 현격히 떨어졌으며 2차 발효 후에도 더 감속하여 지속적으로 알코을 생성함을 확인하였으며, 다향 보리가 다른 6조 보리에 비해 비중이 높은 것을 확인 할 수 있다. 다향보리와 대조군의 비중이 상용 맥주와 가장 유사하게 나타났다. 효모의 생육 변화의 경우, 다향 보리가 대조군에 가장 가까운 범위로 성장함을 볼 수 있었다. 발효기간 동안의 색도 변화 중 L 값(lightness)은 발효기간에 따라 약간 감소하는 경향을 보였으며, 특히 자수정 보리로 제조된 맥즙이 어두운색을 형성하였고, a 값(redness)은 발효가 진행됨에 따라 진해지는 모습을 볼 수 있었다. 또한 13개의 관능 속성 변화를 측정한 결과, 다향보리가 대조군과 가장 유사하게 나타났다. 결론적으로 다향보리로 제조한 맥주가 가장 우수하였고 2차 년도 실험에서는 다향보리로 실험을 진행하였다.

2. 국산일반보리 프리미엄맥주 제조에 신기술 적용(2차년도)
가. 맥아 제조에 신기술 적용
초음파(40 kHz)와 microwave(2450 MHz) 처리의 효과를 보기 위하여 1차년도에서 선발된 국산일반보리 6조맥 다향보리와 국산맥주보리 2조맥 2종(진양보리, 광맥보리)을 사용하였다. 광맥보리가 다른 보리에 비해 제맥 적성이 가장 우수하였으며, 품종 분류면에서는 2조맥이 6조맥에 비해 제맥 적성이 더 우수한 것으로 보인다. 맥아의 가장 중요한 기능은 당화를 의한 효소와 발효를 위한 탄수화물의 공급역할이다. 효소역가는 모든 보리에서 초음파 강도가 클수록 그리고 초음파 처리 시간이 길어질수록 크게 증가하였다. 특히 광맥보리가 다른 보리에 비하여 가장 큰 효소역가의 증가를 보였다. Microwave 처리의 경우에는 광맥보리, 진양보리, 다향보리 모두 microwave 처리 횟수가 증가함에 따라 효소역가가 증가하였다. 하지만 microwave 처리횟수가 과다할 경우에는 세 품종 모두 효소역가 증가량이 크지 않아서 유의성을 보이지는 않았다. 따라서 초음파와 microwave의 맥아 제조에 대한 효과는 유의적으로 나타났고 본 연구 대상인 국산일반보리인 다향보리 맥아 품질 향상에 적용할 수 있음을 확인하였다.
나. 맥즙 제조에 신기술 적용
초음파, 효소처리, 고압을 적용하여 다향보리의 맥즙 당화를 향상시키고자 하였다. 초음파의 강도(200 W, 300 W, 400 W, 500 W), 물의 온도(45℃, 55℃, 65℃ 70℃)를 조절하여. 당화된 맥즙의 추출률, Brix, 환원당, FAN 등을 분석하였다. 초음파 강도가 증가할수록 Brix, 환원당, FAN이 증가하였다. 65℃에서 더 높은 당화정도를 보였다. 액화효소(α-amylase), 당화효소(amyloglucosidase), 점도저하효소(β-glucanase)를 사용하였다. 당화의 촉진과 여과공정에 필수적인 점도조건(점도 저하, 여과시간 단축)를 구현할 수 있었다. 초음파와 효소를 동시에 사용하여 당화를 최적화한 결과 최종 맥즙 제조 조건은 초음파 강도 400 watt, 조사시간 10분, 물의 온도 65℃, amyloglucosidase 50 units로 나타났다. 고압처리에 의해서도 당화 및 호화(당화의 전 과정)의 개선 효과를 볼 수 있었다. 고압의 조건에는 최적점이 존재하여 2 MPa에서 가장 높은 당화정도를 보였다.
다. 맥주 발효에 신기술 적용
다향보리의 맥즙 발효에 초음파를 적용하였다. 초음파 처리는 1차 발효 중 1일차부터 조사하였다. 초음파 세기(120 W, 160 W, 200 W)와 조사시간(2 h, 6 h, 12 h)을 달리하여 처리하였다. 맥주의 비중은 200 W를 제외하고 급격히 떨어지는 것을 확인하였다. 효모 생육 변화의 경우 120 W와 160 W에서 1차 발효 동안 약 2 log cells/ml로 증가하였다. 하지만 200 W의 경우에는 효모의 생육이 감소하였다. 환원당의 변화는 초음파 세기와 조사시간이 증가할수록 환원당이 더 감소하였지만, 200W의 경우에는 그 효과가 없었다. 색도(L 값, a 값, b 값)는 초음파 저리에 의하여 유의적 차이를 보이지 않았다. FAN 함량 변화를 보면 초음파 세기와 조사시간이 증가할수록 그 함량이 더 급격히 감소하는 경향을 보였다. 관능검사 결과 초음파 처리에 의하여 관능적 선호도는 증가하였다. 결론적으로 초음파 처리(최적조건: 160 W, 12 h)에 의해서 알코올 생성능이 향상되었고 관능적 선호도 또한 증가하여 긍정적인 효과를 얻을 수 있었다.

3. 부원료(adjunct)를 사용한 국산일반보리 프리미엄맥주 제조(3차년도)
가. 신기술을 적용한 맥아 제조와 맛의 향상을 위한 kiln 건조 공정 개발
맥아 제조에서 kiln(배조) 공정은 배조 시간과 온도를 변화시키면 변화량에 따라 제조되는 맥아의 색깔 및 품질을 결정할 수 있는 중요한 공정이다. Kiln 공정의 배조 시간과 온도에 따른 맥아의 품질 변화를 알아보았다. 배조에서 온도를 증가시킴에 따라 맥아가 훨씬 검고 쓴맛이 강했으며, 특히 온도의 영향은 배조 전반부에 비하여 후반부에서 영향력이 크다고 나타났다. 즉, 맥아 타입으로 보면 온도가 약한 kilning으로 Wien type의 맥아를, 온도를 증가시킴에 따라 Pilsner type과 Munich type의 맥아를 생산할수 있었다. 배조 초기 시간을 감소시킨 맥아나 배조 후기 시간을 감소시킨 맥아에서는 L값의 감소, 즉옅은 색을 가지는 맥아를 생산할 수 있었다. 특히, 색의 감소 현상은 배조 후기에 시간을 감소시킨 것에서 더 크게 나타났다. 반면에, 전체적으로 배조 시간을 증가시킨 맥아는 관능 평가에서도 알 수 있듯이 짙은 색의 훨씬 쓴 맛을 가지는 맥아를 생산할 수 있었다.
나. 신기술을 적용한 맥즙 제조
초음파, 효소처리를 적용하여 부원료(쌀, 옥수수, 밀, 감자)가 첨가된 다향보리의 맥즙 당화를 향상시키고자 하였다. 초음파 조사시간(10분, 20분), 물의 온도(55, 65℃)를 조절하여 당화된 맥즙의 추출률, Brix, 환원당, FAN 등을 분석하였다. 초음파 조사시간이 증가할수록 Brix, 환원당, FAN이 증가하였는데 특히 쌀의 경우 상용 Pilsner 맥주 제품에 상응하는 수준으로 높게 나타났다. 조사시간 20분, 물의 온도 55℃에서 당화도가 가장 높았다. 액화효소(α-amylase), 당화효소(amyloglucosidase), 점도저하효소(β-glucanase, xylanase)를 사용하였다. 당화의 촉진과 여과공정에 필수적인 점도조건(점도 저하, 여과시간 단축)를 구현할 수 있었다. 초음파와 효소를 동시에 사용하여 당화를 최적화한 결과 최종 맥즙 제조 조건은 부원료는 쌀, 초음파 강도는 400 watt, 조사시간 20분, 물의 온도 55℃, α-amylase 10 units, amyloglucosidase 10 units, β-glucanase 10 units, xylanase 10 units로 나타났다. 2차년도 최적조건과 달리 조사시간이 10분에서 20분, 물의 온도가 65℃에서 55℃로 수정되었다.
다. 부원료에 따른 맥주 특성
부원료를 달리하여 제조한 맥주의 이화학적 및 관능적 특성을 분석하였다. 다향보리맥아와 부원료(맥아대비 10%, 20%; 쌀, 옥수수, 밀, 감자)의 혼합물로부터 제조된 맥즙을 발효에 사용하였다. 맥주의 효모 생육에는 부원료를 처리하지 않은 대조군과 처리군 간에는 유의적인 차이가 없었다. FAN 함량은 감자의 경우 대조군보다 높게 유지되었고 다른 부원료는 대조군보다 낮게 유지되었으며 쌀이 가장 낮았다. 발효 중 환원당의 유지는 대조구에 비하여 높게 유지되었다. 발효 후 비중의 감소는 대조구보다 더 컸고 감자의 경우가 더 현저했다. L값은 감자의 경우가 가장 낮았고, a값은 감자가 가장 높았고, b값은 대조구가 가장 높았다. 알콜 함량은 감자가 가장 높았다. 하지만 쓴맛, 거품안정성에서는 부원료로 사용한 맥주에서 유의적인 차이는 없었다. 차이식별 관능검사에서는 쌀, 밀, 옥수수의 경우 관능적 속성에서 대조구와 유의적 차이를 보였지만 감자는 그 변화가 없었다. 선호도 관능검사에서는 쌀, 옥수수, 감자, 밀, 대조구의 순으로 선호되었다. 단 감자, 밀, 대조구 간에는 유의적 차이가 없었다.
라. 품질관리기술 개발
제조한 프리미엄 맥주의 일정한 품질을 유지하기 위해 필요한 각 품질의 검사 및 관리 방법을 확립하였다. 품질 검사는 관능검사, FAN, 환원당, 알코올 함량, 거품안정성, IBU, 색도의 측정을 대상으로 한다. 품질 검사 결과에 대한 관리는 맥주 제조 설비 및 기구, wort, yeast의 상태를 주요 대상으로 한다. 품질 검사 및 관리 진행 결과는 항상 문서화하며 차후에 발생하는 문제에 대한 빠른 대처하는데 활용한다.

Abstract ▼

IV. R&D outcome
[1st year]
1. A variety of Korean barley were investigated to make malt. The test varieties were supported by a government research center such as Jasujung barley, Hinchalssal barley, Dahyang barley, Samgwangchal barley. Jinyang barley was used as a control, which has been used

IV. R&D outcome
[1st year]
1. A variety of Korean barley were investigated to make malt. The test varieties were supported by a government research center such as Jasujung barley, Hinchalssal barley, Dahyang barley, Samgwangchal barley. Jinyang barley was used as a control, which has been used to make beer. Jinyang is two row barley basically different from the test varieties which are of six row barley, commonly cultivated in Korea. The methods of malt production and quality test were established through documentary survey. Steeping time, protein and water contents, germinating power, loss, color, etc. were tested for the final selection.

2. The malt was used in mashing process. The malt was gelatinized and saccharified according to a conventional method, producing wort. pH, Brix, reducing sugar amount, free amino nitrogen amount, total soluble nitrogen amount, viscosity were measured to evaluate the wort qualities. Filtration time was also measured. Through the tests for malting and mashing, Dahyang ranked first in terms of the qualities.

3. The wort was used in beer fermentation. The four domestic barley, Jasujung, Hinchalssal, Dahyang, Samgwangchal, were finally examined in beer qualities as compared to a control, Jinyang. The density rapidly decreased during primary fermentation, and gradually decreased during secondary fermentation, indicating alcohol production. Dahyang was smallest in alcohol production. The final alcohol percent of commercial ale type beer was closest to Jinyang beer and Dahyang beer. The yeast concentration of Dahyang beer was almost the same as that of the control. L-value (lightness) decreased during fermentation. Jasujung beer showed the lowest L-value, and higher a-value (redness). Hinchalssal was the same in a-value as the control. There were no significant difference in b-value (yellowness) between the samples. Dahyang beer was the most similar in b-value to the control. FAN value of Jasujung beer was the highest, but those of Hinchalssal, Dahyang, Samgwangchal were not significantly different (p>0.05). The sensory properties of the samples were tested for 13 attributes. Overall Dahyang beer was the most similar to the control. Dahyang was determined to be the most appropriate for making beer.

[2nd year]
1. To apply the supplementary treatments to enhance the malting qualities, the selected variety, Dahyang, were rigorously tested with additional control, Kwangmaeg barley plus Jinyang. Ultrasonication, an innovative technique, was employed to produce high quality malt. Enzyme activity of the malt was primarily considered. As the power and treating time of ultrasound increased, the enzyme activity increased. Dahyang was pronounced in the effect of ultrasonication. Microwave was also treated. The enzyme activity also increased with microwave treatment times.

2. Several innovative techniques were applied to enhance the saccharification of malt extract. Ultrasonication was employed by varying the strength, treatment time, and temperature. The quality variables were measured in extraction rate, Brix, reducing sugar, and FAN (free amino nitrogen). Also several enzymes were treated such as liquefactionenzyme, mashing enzyme, and viscosity reducing enzyme. The ultrasonication and enzyme treatment were found to be effective to increase saccharification and facilitate the filtration performance. In addition, the malt extract was also high pressure-treated, which was found to be very effective in terms of gelatinization and saccharification.

3. Ultrasonication was applied to beer fermentation. Wort of Dahyang, a selected barley, was used. The beer qualities were measured such as density, yeast growth, reducing sugar, color, FAN, and sensory properties. Although they positively increased with ultrasonication intensity, there existed an optimal condition in terns of ultrasound power and treatment times. It was because extremely ultrasound-treated beer was inhibited in yeast activity.

[3rd year]
1. Malting consists of steeping, germination, and kilning. Kilning was studied to make the malt have enhanced flavor and color. Kilning process variables, time and temperature, were varied. The flavor became stronger as temperature and time increased. The color also became darker. Particularly the temperature was more effective in the final stage of kilning. Mild treatments could produce malt having closer quality to Pilsner and Munich typed malt, whereas strong treatments produced dark and bitter malt.

2. In mashing process, adjuncts such as rice, wheat, corn, and potato, were added. To facilitate the saccharification, ultrasonication was treated. Ultrasound power and treatment time, and water temperature were varied. The qualities such as extraction rate, Brix, reducing sugar, FAN, etc. were measured. In addition, enzymes such as liquefaction enzyme, mashing enzyme, and viscosity reducing enzyme, were treated to promote the saccharification and filtration. The mashing conditions could be optimized to get the more improved qualities of wort.

3. The beer with malt and several adjuncts could optimally be produced. In fermentation process, the wort of Dahyang and several adjuncts were used. Yeast growth, FAN, reducing sugar, density, color, bitterness, foam stability, and sensory properties were tested for the beer produced under various conditions. Conclusively the beer qualities of rice adjunct were found to be the best, followed by corn > potato > wheat > control sample (no use of adjunct).

4. Quality control methods were established. For beer qualities, sensory and physicochemical properties should be measured. The measurement methods were rigorously reviewed and documented. Especially the sensory evaluation method was developed to get more true sensory properties, by using fuzzy reasoning method. For quality control, equipments, wort, and yeast were considered. Documentation format was given for the measurement and control records.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 16
• 표목차 ... 19
• 그림목차 ... 21
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 및 성과목표 ... 23
• 제1절 경제적 산업적 중요성 ... 23
• 1. 프리미엄 맥주의 상품화 및 사업성 확보 ... 23
• 2. FTA에 대한 국내 농가 보호와 수익 증대 ... 23
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 23
• 1. 국내외 현황 및 문제점 ... 23
• 2. 국내 맥주시장의 전망 ... 25
• 제3절 연구개발의 성과 목표 ... 26
• 1. 정량적 성과 목표 ... 26
• 2. 정성적 성과 목표 ... 26
• 제 2 장 국내외 기술 개발 현황 ... 28
• 제1절 제품 및 시장 분석 ... 28
• 1. 본 연구관련 국내외 기술수준 비교 ... 28
• 2. 특허분석 ... 28
• 3. 논문분석 ... 30
• 4. 제품 및 시장분석 ... 33
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 35
• 제1절 국산일반보리 맥아 제조기술 ... 35
• 1. 품종 선정과 맥아 제조 표준조건 확립 ... 36
• 2. 보리 품종별 제맥 적성 분석 ... 40
• 3. 국산보리의 제맥 적성 분석 ... 43
• 4. Kiln 건조 특성 확립 ... 56
• 제2절 국산일반보리 맥아 당화기술 ... 62
• 1. 국산 6조맥 맥아 당화 기술 ... 63
• 2. 부원료 첨가 국산 6조맥 맥아 당화 기술 ... 90
• 제3절 국산일반보리 맥아 당화액 발효 기술 ... 102
• 1. 6조맥 맥아 당화액 발효 기술 ... 103
• 2. 6조맥 맥아와 부원료 혼합물의 당화액 발효 기술 ... 129
• 제4절 맥주의 품질관리 ... 140
• 1. 품질측정 ... 140
• 2. 품질 관리 ... 144
• 3. Documentation ... 147
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 150
• 제1절 목표달성도 ... 150
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 154
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 155
• 제1절 연구개발 성과 ... 155
• 1. 기술이전 ... 155
• 2. 학회지등재 ... 156
• 3. 사업재산권(특허) ... 156
• 4. 학술발표 ... 156
• 5. 인력양성(석사논문) ... 157
• 제2절 연구개발 결과의 활용계획 ... 157
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 158
• 제 7 장 연구시설‧장비 현황 ... 158
• 제 8 장 연구실 안전관리 이행실적 ... 159
• 제 9 장 참고문헌 ... 161
• 별 첨 ... 175
• 기술이전 ... 176
• 특허 ... 177
• 논문 ... 180
• 포스터발표 ... 186
• 홍보 ... 191
• 시장분석보고서 ... 194
• 끝페이지 ... 212