KR100330340B1 - 2단계 발효법에 의한 사과식초 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2단계 발효에 의해 제조한 사과식초에 관한 것으로, 본 발명은 파쇄한 사과를 알콜발효시킨 후 다시 초산발효시키는 2단계 발효공정을 실시하여 유기산 특히 말산(malic acid), 유리아미노산 및 구리, 철, 칼륨, 나트륨 등과 같은 성분을 다량 함유하는 사과식초를 단시간에 제조하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

2단계 발효법에 의한 사과식초{Apple Vinegar produced by two stage fermentation}
본 발명은 2단계 발효법에 의한 사과식초에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 사과 100%를 알콜발효 후 다시 초산발효시켜 유기산, 유리아미노산 및 미량성분을 다량 함유하는 사과식초에 관한 것이다.
사과는 국내 과일 중에서 생산과 소비가 가장 많고 1900년 이후 가격상승 및 농산물 수입 자유화에 따른 대체작목으로 선정되면서 재배면적이 매년 증가되고 있다. 국내 사과 생산량의 85 ~ 90% 정도는 생과로 소비되며 10 ~ 15%는 상품성이 떨어지는 중품이하의 것으로 쥬스 등의 가공용 원료로 이용되고 있다. 하지만 과실의 비대가 왕성한 8 ~ 9월, 장마, 태풍 등의 영향으로 35 ~ 40% 정도의 중화품이 발생되어 재배농가에 막대한 경제적 손실을 초래하고 있는 실정이다.
식초는 동서양을 막론하고 대표적인 조미료로서 우리나라에서도 장류 다음으로 많이 애용되고 있으며 최근에 경제성장과 더블어 식생활 문화가 향상되면서 식초는 단순한 조미료의 기능 뿐만 아니라 건강식품으로도 관심이 높아지고 있다. 옛부터 우리나라의 가정에서는 전통적인 병행복발효방법으로 다양한 식초를 제조하여 조리에 이용하였으며 당질과 유기산이 풍부한 사과를 식초제조에 널리 이용하였다. 그러나 1970년대부터 대량 생산되어 시판되고 있는 사과식초는 주정을 희석하여 사과과즙 30% 정도를 첨가하여 생산된 제품으로서 100% 사과과즙을 이용한 미국산 사과식초의 수입과 식초시장의 고급화 추세 등은 소비자 기호도에 부응할 수 있는 사과식초의 개발을 필요로하고 있다.
과실을 이용한 식초제조에 관해서는 Jeong(Jeong, Y.J., Ph.D.Thsis, Yeungnam Univ.(1996))이 감과실을 이용하여 단기간에 대량 생산이 가능한 감식초의 제조방법에 대해 보고하였으며 유자식초, 매실식초, 배식초 등도 보고되었다. Hwang 등(Hwang, O.S. et. al., 농사시험연구논문집, 32, 40-47 (1990))은 낙과를 이용한 간이사과식초제조에 관한 연구를 하였으나 당류 등의 부원료를 일체 사용하지 않은 사과식초에 관한 연구는 현재까지 없는 실정이다. 그 뿐만 아니라 종래의 사과식초 제조과정에 의하면 3주 이상의 장기 발효기간이 요구되어왔다.
본 발명자들은 상품성이 떨어지는 사과의 효율적 활용을 의하여 알콜발효 후 다시 초산발효를 수행하는 2단계 발효법에 의해 사과식초를 제조하고 이를 시판중인 사과식초와 품질을 비교하여 주정, 당류 등 일체의 부원료를 사용하지 않은 사과식초의 품질을 검토하므로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 사과 100%를 알콜발효 후 다시 초산발효시켜 유기산, 유리아미노산, 미량성분이 풍부한 사과식초를 제공함에 있다.
본 발명의 상기 목적은 사과착즙액으로부터 준비한 주모 및 종초를 파쇄한 사과에 첨가하고 알콜발효 후 다시 초산발효시켜 본 발명 사과식초를 제조한 후 제조한 사과식초의 이화학적 특성과 유기산, 유리아미노산 및 미량선분을 각각 조사한 후 시판되고 있는 사과식초 제품과 비교하여 그 품질을 평가하므로써 달성하였다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.
도 1은 파쇄한 사과를 알콜발효시키는 동안 알콜함량과 당농도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 알콜발효시킨 사과파쇄액을 초산발시키는 동안 총산함량과 pH 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 사과를 착즙한 여액에 사카로스마이세스 세레비지아에 R12(Sacchromyces cerevisiaeR12)를 접종하고 진탕배양하여 주모를 준비하고 종초는 사과 착즙액을 알콜발효하여 아세토박터 속 PA97(Acetobacter sp. PA97)을 접종하고 진탕배양하여 준비하는 단계; 파쇄한 사과에 상기 준비한 주모를 접종하여 1단계로 알콜발효한 후 종초를 접종하고 2단계로 초산발효하여 사과 100%로 이루어진 본 발명 사과식초를 제조하는 단계; 상기 제조한 사과 100%로 이루어진 본 발명 사과식초를 원심분리한 후 침전물을 제거한 상징액의 알콜함량 측정, 미량알콜 분석, pH 측정, 총산측정 및 색상과 탁도를 조사하여 본 발명 사과식초의 이화학적 특성을 조사하는 단계; 시판중인 사과식초의 이화학적 특성을 상기와 동일한 방법으로 조사한 후 상기 조사한 본 발명 사과식초의 이화학적 특성과 비교하는 단계; 본 발명 사과식초원액내 유지성분과 색소 및 단백질 성분을 제거한 다음 사과식초내 함유되어 있는 유기산 즉, 옥살산, 말산, 시트르산, 타르타르산, 숙신산, 락트산 및 아세트산을 분석하여 시판중인 사과식초내에 함유된 유기산들과 비교하는 단계; 본 발명 사과식초액내에서 단백질을 제거한 후 막여과한 여액을 닌히드린법으로 아미노산 자동분석하여 유리아미노산을 분석하고 시판중인 사과식초내에 함유된 유리아미노산과 비교하는 단계 및; 본 발명 사과식초액에 분해제를 가하여 완전히 분해시킨 후 원자흡수 스펙트럼포토메터로 미량성분을 분석하고 시판중인 사과식초에 함유된 미량성분과 비교하는 단계로 구성된다.
본 발명에서 사용한 사과는 1997년 경북 성주에서 생산된 후지(Fuji) 품종으로 농가에서 직접 구매하여 사용하였으며 시판 사과식초 4종은 삼화식품에서 제조한 삼화 사과식초, 청정원에서 제조한 화영 사과식초, 오뚜기에서 제조한 오뚜기 2배 사과식초와 오뚜기 사과식초이며 백화점에서 구입하여 각각 시료로 사용하였다.
본 발명에서 사용한 사카로마이세스 세레비지아에 R12(Saccharomyces cerevisiaeR12)와 아세토박터 속 PA97(Acetobactersp. PA97)은 경북과학대학 전통식품연구소에서 보관중인 균주를 분양받아 사용하였다.상기 사카로마이세스 세레비지아에 R12(Saccharomyces cerevisiaeR12)는 사과에서 분리 동정하여 사과주 제조에 상업적으로 사용되고 있는 효모로서 알콜발효 수율 및 관능적인 향이 우수한 균주이다. 상기 사카로마이세스 세레비지아에 R12를 YPD(yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%, agar 2%) 사면배지에서 25℃, 24시간 배양하여 4℃ 냉장보관하면서 사용하였다.상기 아세토박터속 PA97는 통상의 초산발효규준로서 초산균 보관용 배지(20% 감자즙 1ℓ, 육류 추출물 3g, 이스트 추출물 3g, 글리세린 15g, 글루코오스 5g, CaCO310g, 아가(agar) 20g, pH 7)에서 30℃, 72 시간 배양하여 4℃ 냉장보관하면서 사용하였다.
이하, 본 발명의 구체적인 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 사과식초제조
제 1공정: 주모 및 종초준비
사과를 착즙하여 여액을 살균한 후 경북과학대학 전통식품연구소에 보관중인 사카로마이세스 세레비지아에 R12(Saccharomyces cerevisiaeR12)를 접종하여 25℃, 150rpm으로 38시간 진탕배양하여 5%(w/v)를 주모로 사용하였으며 종초는 사과 착즙액을 알콜발효하여 아세토박터 속 PA97(Acetobactersp. PA97)을 접종하고 30℃, 200rpm으로 72시간 진탕배양하여 10%(v/v)를 종초로 사용하였다.
제 2공정: 2단계 발효에 의한 사과식초 제조
부패된 부위를 제거하고 수세한 사과 5kg을 원료로 사용하여 알콜 및 초산발효를 2단계로 구분하여 실시하므로써 식초를 제조하였다. 즉, 1단계 알콜발효는 사과를 블렌더로 파쇄한 후 주모 250mL를 접종하여 25℃ 항온 배양기에서 간헐적으로 교반하면서 5일간 알콜발효를 행하여 착즙 후 주박은 제거하고 알콜함량 5%의 여액을 얻었으며, 2단계 초산발효는 사과 알콜발효액 3L에 종초 300mL를 접종하고 25℃의 working volume 4L의 발효기(KF-5L, Korea Fermentor Co. Korea)에서 초산균의 증식에 따라 통기량을 조절하면서 6일간 초산발효하여 사과 식초를 제조하였다. 이 사과 식초를 원심분리 후 침전물을 제거한 상징액을 분석시료로 사용하였다.
실시예 2: 본 발명 식초의 이화학적 특성
본 발명 식초의 알콜함량은 배양액을 원심분리한 후 상징액을 증류하여 알콜 하이드로메터(alcohol hydrometer)로 측정한 값을 Gay Lussac Table로 환산하여 산출하였으며 미량알콜분석은 산화법을 사용하여 측정하였다. pH는 pH 메터(Metrohm 691, Swiss)를 사용하여 측정하였으며 총산은 0.1N NaoH 용액으로 중화적정하여 초산함량(%)으로 환산하였다. 색상은 색도계(Chromameter, Model CR-300, CT310, Minolta Co., Japan)에 의하여 L(백색도), a(적색도), b(황색도)로 나타내었으며, 탁도는 일정량의 시료를 취하여 660nm에서 흡광도로 나타내었다. 당도는 굴절당도계를 이용하여 。Brix로 나타냈다. 실험결과, 사과식초 제조 전에 파쇄한 사과는 당도 12。Brix, pH 4.12, 총산 0.43%였다. 이를 원료로 사용하여 알콜발효 및 초산발효 2단계 과정으로 사과식초 제조중 1단계 알콜발효과정의 당도 및 알콜함량의 변화는 도 1에 나타낸 바와 같았다. 주모 접종 후 초기 당도 11.8。Brix에서 발효 1일째에 8.0。Brix로 급격히 감소하였으며 시간이 경과함에 따라 서서히 감소하여 발효 5일에 4.8。Brix를 나타내었다. 알콜함량의 변화는 발효 1일째부터 서서히 증가하여 발효 5일째에 5.0%를 나타내었다. 1단계 알콜발효 후 주박을 분리한 알콜발효 여액을 기질로 2단계 초산발효 중 pH 및 총산의 변화는 도 2에 나타낸 바와 같았다. 종초를 접종한 후 pH 및 총산은 0.98%였으며 pH 3.69로 나타났다. 발효시간이 경과함에 따라 총산함량은 조금씩 증가하여 3일째부터 3.3%로 빠르게 증가하여 발효 5일에 5.8%를 나타내었으며 pH는 발효가 진행됨에 따라 조금씩 감소하여 6일째에 발효가 정지되었음을 알 수 있었다.
비교실시예 1: 본 발명 사과식초와 시판 식초의 이화학적 특성 비교
실시예 1에서 설탕, 알콜 등 일체의 부원료를 사용하지 않고 알콜발효 및 초산발효 2단계 과정으로 발효시킨 사과 100%로 제조한 본 발명 사과식초 A 제품과 일반적으로 5%로 희석된 주정에 사과과즙 30% 정도를 첨가하여 초산발효에 의해 생산된 시판 사과식초 4종 B, C, D, E 제품의 이화학적 특성을 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 조사하여 상호비교 분석하였다. 실험결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명 사과식초 A 제품의 잔류당 함량이 5.0。Brix로 시판제품에 비해서 낮았으며 잔류알콜은 검출되지 않았다. 따라서 잔류알콜이 검출되지 않은 본 발명 사과식초 A 제품의 초산발효가 가장 완전하게 진행되었으며 시판식초 C 제품과 시판식초 E 제품은 잔류당과 잔류알콜함량이 높아서 초산발효가 완전하게 되지 않은 것으로 추측되었다. pH는 2단계 발효로 제조된 본 발명 사과식초 A 제품에서 가장 높게 나타났으나 총산은 시료에 따라 많은 차이가 있어서 본 발명 사과식초 A 제품이 가장 낮고 2배식초인 D 제품은 총산 함량이 14.13%로 다른 제품과 뚜렷한 차이를 보였다. 이와 같이 제품의 종류가 동일한 식초인 경우에도 총산 함량이 다른 것은 제조방법에 따른 차이이며 국내식초규격인 총산 함량 4 ~ 20%에는 모두가 적합하였다. 식초의 색상은 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명 사과식초 A 제품이 타제품에 비해서 L 값이 매우 낮고 b값과 탁도가 높게 나타났다. 이는 일반 양조사과식초가 사과과즙 30%정도를 첨가하여 최종제품을 규조토 및 초미세 여과를 하여 생산되는 점과 본 발명 사과식초 A 제품의 경우 사과만 100% 사용하였고 원심분리에 의한 여과방법에 따른 차이로 사료되었다.
본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 함유된 당, 알콜, 산의 함량과 pH 비교
이화학적 성질 샘플
A1) B C D E
당농도(。Brix) 5.0 5.0 6.9 10.6 6.4
알콜(%) - 0.30 0.70 0.23 0.50
pH 3.14 2.42 2.71 2.46 2.68
총산함량(%) 5.88 7.11 6.78 14.13 6.42
[주] A1): 본 발명 사과식초B: 삼화식품의 삼화 사과식초C: 청정원의 화영 사과식초D: 오뚜기의 오뚜기 2배 사과식초E: 오뚜기의 오뚜기 사과식초
본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 탁도와 색상비교
이화학적 성질 샘플
A1) B C D E
L 72.63 98.68 96.00 96.23 90.21
a -0.36 -0.86 -3.44 -3.03 -1.94
b +30.15 +6.31 +22.68 +22.51 +45.90
ΔE 40.69 6.49 23.26 23.03 46.93
탁도 0.198 0.018 0.025 0.011 0.009
[주] A1): 본 발명 사과식초B: 삼화식품의 삼화 사과식초C: 청정원의 화영 사과식초D: 오뚜기의 오뚜기 2배 사과식초E: 오뚜기의 오뚜기 사과식초
비교실시예 2: 본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 유기산 분석
본 발명 사과식초 A 제품 원액과 시판되는 사과식초를 헥산(hexane)으로 유지성분을 제거한 후 0.45㎛ 막 필터(membrane filter)와 Sep-pak C18여과로 색소 및 단백질 성분을 제거한 다음 분석하였다. 각 시료는 HPLC(Water-600, Wates Co., U.S.A), μ-Bondapak C18column과 mobile phase로 희석수를 이용하여 유동비(flowrate) 0.6mL/min., 주입부피(injection volumn) 5㎕, RI 검출기에서 분석하였다. 또한 동일한 분석조건으로 옥살산 말산, 구연산, 타르타르산, 숙신산, 락트산, 아세트산 표준품의 검량곡선을 작성하여 각각의 유기산을 정량하였다. 실험결과, 표 3은 유기산을 분석한 결과로써 옥살산, 타르타르산, 말산, 시트르산, 락트산, 아세트산, 숙신산이 검출되었다. 각각의 사과식초에서 아세트산 함량은 1.3% ~ 10.7%로 유기산의 주된 성분으로 나타났다. 사과에 풍부한 말산의 함량은 일체의 첨가물을 사용하지 않은 사과 100%로 이루어진 본 발명 사과식초 A 제품이 427.1mg%로 가장 높았고 B, C, D 제품은 각각 83.2, 37.2, 36.8, 12.3mg%로 A제품과 뚜렷한 차이를 보였다. 따라서 말산의 함량으로부터 사과식초에 함유된 사과과즙 함량을 간접적으로 추정함이 가능하였다. 즉, 말산의 함량이 높을수록 사과의 첨가량이 많은 것으로 사료된다. 락트산의 함량은 42.1 ~ 229.7mg%로 2단계 발효에 의한 A제품에서 가장 낮았다. 시판 사과식초 제품에서 락트산의 함량이 높게 나타난 것은 식초의 총산 및 비중을 고려한 첨가물의 사용 때문인 것으로 사료된다. 따라서 이를 사과식초의 품질지표로 고려할 때 본 발명 사과식초 A 제품은 타제품에 비해 말산과 시트르산 함량이 현저하게 높았다.
본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 유기산 분석비교
유기산 샘플
A1) B C D E
옥살산 64.8 33.5 28.1 23.6 23.4
타르타르산 38.3 - 21.7 - 13.1
말산 427.1 83.2 37.2 36.8 12.3
락트산 42.1 229.7 126.0 224.9 197.3
아세트산 4601.7 5758.4 1674.4 10739.4 1395.3
시트르산 89.9 8.6 5.9 6.4 9.5
숙신산 67.8 42.0 8.5 52.0 17.4
[주] 단위: mg%A1): 본 발명 사과식초B: 삼화식품의 삼화 사과식초C: 청정원의 화영 사과식초D: 오뚜기의 오뚜기 2배 사과식초E: 오뚜기의 오뚜기 사과식초
비교실시예 3: 본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 유리아미노산 분석
본 발명 사과식초와 시판 사과식초 각각의 시료 10mL에 에탄올 30mL를 가한 다음 하룻밤 실온에 방치시켜 단백질을 침전, 제거한 다음 상징액을 3,000rpm에서 10분간 원심분리시킨 후 다시 상징액만 취하여 중탕가열하여 건조시켰다. 이것을 pH 2.2의 시트레이트 버퍼로 여과한 여액을 닌히드린법으로 아미노산 자동분석기(amino acid autoanalyzer(LKB 4150), alpha autoanalyzer, Ultrapac 11 cation exchange resin, LKB Co., Swiss)를 이용해서 분석하였다. 실험결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 유리아미노산 함량은 1.64 ~ 21.97mg/%로 2단계 발효에 의해 제조한 100% 사과로 이루어진 본 발명 사과식초 A 제품이 가장 높았으며 시판 사과식초 B, C, E 제품의 경우 유리아미노산 함량이 4.5mg%이하로 현격하게 낮았다. 또한 아미노산 조성에 있어서도 식초의 종류에 따라 차이가 있어서, 본 발명 사과식초 A제품에서는 티로신(Tyrosine)이, 시판 사과식초 B, C, D 제품에서는 아스파르트산이, E 제품에서는 시스틴(Cystine)의 함량이 높았다. 식초에 함유된 유리아미노산 함량은 식초의 종류에 따라 큰 차이가 있어서, 화이트 식초의 경우 총 유리아미노산 함량이 5mg%내외에 불과하다.
본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 유리 아미노산 함량비교
아미노산 샘플
A1) B C D E
아스파르트산 5.1 8.2 5.2 67.5 ND
쓰레오닌 9.7 3.1 1.1 10.1 3.5
세린 12.3 2.9 1.5 11.6 4.2
글루타민산 22.8 6.5 - - -
글라이신 8.5 1.8 1.0 6.2 1.5
알라닌 32.3 3.9 1.8 19.1 3.5
발린 17.9 3.9 1.0 15.8 1.4
시스틴 - - - 4.5 5.3
메티오닌 6.0 1.2 - 3.1 -
이소로이신 15.2 2.4 0.6 13.0 0.5
로이신 26.2 4.6 0.6 16.0 0.9
티로신 59.8 2.3 3.6 15.4 -
페닐알라닌 3.9 2.7 - 4.0 -
합계 219.7 43.5 16.4 186.3 20.8
[주] 단위 ㎍/mLA1): 본 발명 사과식초B: 삼화식품의 삼화 사과식초C: 청정원의 화영 사과식초D: 오뚜기의 오뚜기 2배 사과식초E: 오뚜기의 오뚜기 사과식초
비교실시예 4:본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 미량성분분석
본 발명 사과식초용액과 시판 사과식초용액 100mL에 각각 분해제(HClO)4: H2SO4:H2O2=9:2:5, v/v) 25mL를 가하여 낮은 온도에서 서서히 가열하여 완전하게 분해한 후 여과시켜 100mL로 정용하였다. 이를 시료로 원자 흡수스펙트로포토메터(atomic absorption spectrophotometer; S-pectra A-800, Varian Co., Japan)를 사용하여 분석하였다. 실험결과, 표 5에 나타낸 바와 같이 각 식초에서 Cu는 1.15ppm이하, Fe의 함량은 3.68 ppm이하로 나타났다. K의 함량은 모든 식초에서 상당히 높게 나타났으며 특히 본 발명 사과식초 A제품에서는 436.89ppm으로 다른 식초에 비해서 매우 높았다. 본 발명 사과식초 A 제품에서는 Na이 검출되지 않았으나 이밖에 타제품에서는 10ppm 이하로 함유된 것으로 나타났으며 이는 사과 식초제조시 부재료의 사용 및 원료의 차이에 의한 것으로 사료된다.
본 발명 사과식초와 시판 사과식초내 함유된 미량원소 분석비교
미네랄 샘플
A1) B C D E
Cu 0.40 1.15 0.40 0.10 0.22
Fe 2.01 3.68 3.15 1.21 0.84
K 436.89 94.51 106.59 119.62 129.20
Na - 10.92 32.76 1.01 2.45
[주] A1): 본 발명 사과식초B: 삼화식품의 삼화 사과식초C: 청정원의 화영 사과식초D: 오뚜기의 오뚜기 2배 사과식초E: 오뚜기의 오뚜기 사과식초
이상, 상기 실시예와 비교실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 파쇄한 사과를 알콜발효시킨 후 다시 초산발효시키는 2단계 발효공정을 실시하여 사과 100% 만으로 단기간에 제조한 본 발명의 사과식초는 유기산, 유리아미노산, 특히 말산 및 구리, 철, 칼륨, 나트륨 등과 같은 미량성분을 다량 함유하는 뛰어난 효과가 있으므로 식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

  1. 알코올 발효균주인 사카로마이세스 세레비지아에를 배양하여 알콜발효시킨 다음 통상의 초산 발효균주를 사용하여 초산발효시키는 2단계 발효법에 의해 제조되는 식초에 있어서, 원료로 사과만을 사용하고, pH가 3.1 내지 3.2이며, 말산(malic acid)이 427 내지 428 mg% 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 사과식초.
  2. 삭제
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