KR100715104B1 - 오곡 식초의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장의 다섯 가지 곡물의 영양 성분을 그대로 포함하면서 부드러운 신맛을 유지할 수 있도록 우수한 발효효율로 곡물식초를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 오곡을 각각 분말상으로 분쇄하여 아밀라아제 및 프로테아제를 투입하여 증자시키는 당화 공정, 각각의 곡물 당화액을 혼합하는 혼합 공정, 전체 중량 대비 0.002 내지 0.3%의 전분분해효소와 함께 알코올발효균을 투입하여 알코올 발효시키는 공정, 및 초산발효균을 투입하여 초산발효시키는 공정으로 구성된다.

곡물 식초, 알코올 발효, 초산 발효

Description

오곡 식초의 제조방법{Manufacturing method of vinegar using five grains}

본 발명은 오곡을 원료로 하는 곡물 양조식초의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장의 다섯 가지 곡물의 영양 성분을 그대로 포함하면서 부드러운 신맛을 유지할 수 있도록 우수한 발효효율로 곡물식초를 제조하는 방법에 관한 것이다.

1945년 노벨 생리의학상을 수상한 핀란드의 바르타네 박사에 의하여 우리가 먹는 음식물이 소화 흡수되어 에너지를 발생시키는 원동력은 식초의 초산 성분이라는 것이 밝혀졌으며, 1953년 노벨 생리의학상을 수상한 영국의 크레브스 박사와 미국의 리프먼 박사에 의하여 우리가 식초를 마시면 2시간 이내에 피로가 가시고 탁한 소변도 맑아진다는 연구 결과가 밝혀졌다. 즉, 우리 몸속에 젖산이 쌓이면 육체적 또는 정신적으로 피로를 느끼고 노화를 촉진해 결국 죽음에 이르게 되지만, 식초가 이러한 피로소인 젖산의 발생을 방지하거나 해소하는 역할을 한다는 것이다.

또한 1964년 노벨 생리의학상 수상자인 미국의 브롯호 박사와 서독의 리넨 박사에 의하여 식초를 마시면 현대인의 문명병의 원흉인 스트레스를 해소하는 부신 피질 호르몬의 생성이 촉진된다는 연구 논문이 발표되었다. 이 논문에 따르면 식초의 주성분인 초산과 구연산, 단백질, 각종 비타민 및 미네랄 등이 협력하여 부신피질 호르몬을 만들고, 또한 식초의 구연산은 피로 요소인 젖산의 발생을 방지하거나 해소하는 주요 역할을 한다는 것이다.

이처럼 식초는 인체에 유익한 작용을 하는 것으로 알려져 있으나, 우리나라에서는 음식 조리법의 특성상 그 기능에 비하여 활용도는 신맛을 내기 위한 조미료로서만 사용되는 것이 대부분이었으며, 다만 최근들어 식초에 다른 원료를 가미하여 영양적 기능을 향상시킨 형태의 식초들은 다양하게 개발되었다.

한편, 최근 식생활의 서구화로 인하여 쌀, 보리 등을 비롯한 다양한 곡물들은 높은 영양적 가치에도 불구하고 우리나라의 일상 식단에서 점차 소비가 감소하여 왔으며, 이에 대안으로 쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장 등의 곡물을 이용한 식품이나 그 제조법이 다양하게 개발 및 시도되었다.

곡물을 이용한 특허공개 기술만을 보더라도, 현미오곡 혼합식품 및 그 제조방법(특허공개 제1998-22474호), 즉석 오곡죽의 제조방법(특허 제242856호), 함초 오곡죽의 제조방법(특허공개 제2005-59761호), 오곡생식 우유의 제조방법(특허공개 제2001-45834호), 오곡 솔다이어트식의 제조방법(특허공개 제96-20781호) 등이 있으며, 특히 곡물을 이용한 식초와 관련하여서는 오곡 솔식초의 제조방법이 특허공개 제1996-20780호로 제시된 바 있다. 그러나 이는 솔잎 엑기스와 솔잎 분말의 약리적 효과를 주로 이용한 것이었다.

또한 국내 특허 제481991호(2005. 3. 30자 등록)는 현미를 이용한 식초에 관 한 기술로서 "비열처리 현미식초의 제조방법"을 개시하였는데, 이는 35~42 메쉬로 분쇄된 현미에 현미 총량을 기준으로 0.32~0.43 중량%의 전분분해효소를 첨가한 후 알코올발효균주를 접종하여 알코올 발효시키는 단계, 및 상기 알코올 발효액에 초산발효균을 접종하여 초산발효시키는 단계로 구성되었으며, 전분 분해효소를 이용하여 증자과정 없이 알코올 발효를 수행하고, 이어 초산발효를 수행함으로써 비열처리 현미식초를 제조하는 것을 특징으로 하는 것이었다.

그러나, 상기 방법에 의할 경우 현미를 비열처리 하였기 때문에 알코올 발효의 전단계로서 곡물을 당화함에 있어 증자 과정을 거치지 않고 처음부터 전분 분해효소를 투입하여야 하므로 다량의 효소가 소요된다는 단점이 있었고, 곡물 원료로서 현미만을 이용하여 영양면에서 별다른 잇점을 달성할 수 없었다.

따라서 본 발명자는 현미 외에 단백질을 비롯한 영양성분들을 다양하고 풍부하게 함유하는 여타 곡물을 원료로서 이용하여 영양성분 및 맛을 개선하고, 발효 효율을 높여 수율이 현저히 개선된 곡물 식초의 제조방법에 관한 연구를 거듭한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 영양성분이 풍부하도록 쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장과 같은 오곡을 이용하여 식초를 제조함에 있어, 발효 효율을 극대화하여 맛과 영양성분이 우수한 오곡 식초의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제조방법은 오곡(쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장)을 각각 분말상으로 분쇄하여 아밀라아제 및 프로테아제를 투입하여 증자시키는 당화 공정, 각각의 곡물 당화액을 혼합하는 혼합 공정, 전체 중량 대비 0.002 내지 0.3%의 글루코아밀라아제와 함께 알코올발효 효모를 투입하여 알코올발효시키는 공정, 및 초산발효균을 투입하여 초산발효시키는 공정으로 구성된다.

상기에서 글루코아밀라아제(glucoamylase)는 당화 공정에서 생성된 말토오스(maltose)를 포도당(glucose)과 과당(fructose)으로 분해하기 위하여 알코올 발효 과정에서 첨가되는 전분분해효소로서, 알코올 발효 이전의 곡물 당화 단계에서 곡물의 전분 원료가 아밀라아제에 의하여 상당 부분 분해되기 때문에, 전체 중량 대비 0.002 내지 0.3% 정도의 소량만을 이용하여도 된다.

즉, 종래 기술에 의하면 곡물(현미)을 증자 과정 없이 비열처리로 분해 및 발효시키기 위하여 글루코아밀라아제를 알코올 발효 이전 단계부터 투입함으로써 0.3중량% 이상의 많은 양의 효소가 소요되었는데, 이는 전분 분해 및 발효 효율 면에서 효율적이지 못하여 경제성이 떨어지며, 현미 외의 다른 다양한 곡물을 사용할 경우 곡물에 함유된 단백질 등의 영양 성분을 충분히 분해하지 못하여 전체적인 분해 효율 및 발효 효율이 떨어진다는 문제점이 있었으므로, 본 발명은 이를 극복하 기 위하여 다양한 곡물을 원료로서 사용하면서 곡물의 당화 단계에서 곡물별로 α-아밀라아제와 β-아밀라아제 및 프로테아제를 적당량 첨가하여 곡물의 전분과 단백질을 충분히 분해한 상태에서 글루코아밀라아제를 알코올 발효 단계에서만 소량 첨가함으로써 전체적인 곡물의 발효 효율을 극대화하고 영양성분을 강화할 수 있도록 하는 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 먼저 곡물을 이용한 식초의 제조 과정에서 일반적인 당화 효소인 α-아밀라아제와 β-아밀라아제 또는 누룩, 맥아 등에 포함되어 있는 효소를 사용하여 제조한 곡물 당화액의 당 조성은 아래 표 1의 분석치와 동등한 수준으로 말토오스의 함량이 많게 된다.

곡물 당화액의 당조성 분석치 (단위: g/100g)

	fructose	glucose	sucrose	maltose
쌀추출액	0.38	15.16	0.78	29.26
보리농축액	-	6.85	-	4.27
검은콩농축액	1.45	2.99	3.07	2.20
조농축액	0.30	18.84	0.54	24.85
기장농축액	-	19.38	-	25.54

즉, 위 표에서와 같이 일반적으로 곡물을 당화하게 되면 포도당과 과당에 비하여 말토오스가 당 조성의 상당 부분을 차지하게 되는데, 알코올 발효 단계에서 이용되는 효모는 산소가 없는 조건에서 해당과정을 통해 포도당을 분해하여 알코올을 생성시키고, 이 과정에서 효모가 사용할 수 있는 당은 포도당과 포도당의 분해과정에서 생성되는 과당이며 말토오스는 효모가 활용하기 힘들다.

따라서, 본 발명의 경우 알코올 발효과정에서 글루코아밀라아제를 첨가하여 말토오스를 포도당과 과당으로 분해시켜 발효 효율을 극대화하고 고효율로 단백질 및 무기질 함량이 풍부한 오곡식초를 제조하도록 하는 것이다.

본 발명의 제조방법에서 알코올 발효에 투입되는 곡물 당화액의 함량은 쌀 당화액 60~70%, 보리 당화액 25~35%, 검은콩 당화액 0.5~2%, 조 당화액 1~3%, 및 기장 당화액 3~8%의 비율로 혼합하는 것이 바람직하다. 이러한 함량비는 실험에 의해 오곡 원료의 복합미와 발효 효율 면에서 최적의 결과를 얻을 수 있는 값이다.

또 본 발명의 제조방법에서 사용가능한 초산발효균은 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus)를 들 수 있다.

이하 본 발명을 공정별로 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

1. 당화 공정

(1) 곡물 원료 분쇄

각 곡물원료를 고운 분말상으로 분쇄한다.

(2) 액화공정

상기 곡물원료 분말을 교반조에 투입하고 곡물원료 분말 대비 2~3배량의 물을 투입하여 80~90℃까지 가열한 후, α-아밀라아제를 전체 중량의 0.2~0.4% 투입하고 80~90℃에서 30~90분 동안 교반하여 액화시킨다. 그 다음 액화공정이 끝나면 50~60℃로 급속히 냉각시킨다.

(3) 당화

상기 냉각된 액화액에 β-아밀라아제 0.002~0.3중량%와 프로테아제 0.002~0.3중량%를 각각 투입하고 온도 50~60℃를 유지하여 20~30시간 교반하여 당화시킨다.

당화액의 가용성 고형분이 쌀과 검은콩 20~30Brix, 보리 5~10Brix, 조 및 기장이 15~25Brix가 되면 당화가 완료된 것으로 보고 당화를 중지하며, 그 다음 당화액을 초기 곡물 분말에 대한 물 투입량과 동일한 배율로 농축한다.

2. 혼합 공정

상기에서 각각 농축된 곡물 당화액을 중량비로 쌀 당화액 60~70%, 보리 당화액 25~35%, 검은콩 당화액 0.5~2%, 조 당화액 1~3%, 및 기장 당화액 3~8%의 비율로 혼합하여 오곡 당화액을 제조한다.

제조된 오곡 당화액은 최대한 단기간 내에 알코올 발효를 실시하고, 장기간 보관 후 사용할 경우 가열 살균을 실시한 후 보관한다.

3. 알코올 발효

알코올 발효 효모를 최초 플라스크에 배양하여 2~5단계에 걸쳐 차츰차츰 양을 늘려 본 발효에 투입한다. 알코올 발효는 오곡 당화액과 물을 섞어 가용성 고형분 함량을 10~20Brix가 되도록 희석한 뒤 28~32℃로 온도를 맞추고 미리 양을 늘여 배양한 효모와 글루코아밀라아제 0.002~0.3%를 투입하여 1~3일간 발효한다.

발효 중 알코올 농도가 5~10%가 되면 발효를 완료하고 발효 완료액을 여과하여 초산발효에 투입한다.

4. 초산 발효

초산균으로는 ㈜오뚜기에서 수평발효에 이용하는 균, 즉 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus)를 순수분리하여 사용하며, 초산 발효는 알코올 발효액을 그대로 사용하거나, 또는 본 발명의 당화 공정 및 혼합 공정을 거친 오곡 당화액을 희석하여 배지의 알코올 함량 2.5~5%, 가용성 고형분 함량을 10~24Brix로 만들고, 배지의 오염방지 및 초산균의 활성을 높이기 위하여 산도 14%의 양조 식초를 넣어 총산도 1.0~2.5%를 유지하고 발효를 진행한다.

발효방법은 수평정치 발효로서 정치되어 있는 발효 배지의 표면에 균막을 형성시켜 실온 25~35℃에서 자연발효시킨다. 발효진행 중 산도 4%이상, 알코올 농도 1.0% 이하의 조건이 만족되면 발효를 중지하고 발효 완료액을 60~70℃까지 가열 살균한 후 숙성 탱크에서 2~6개월간 숙성한다.

아래의 실시예 및 비교예는 동일조건에서 글루코아밀라아제의 첨가에 따른 당화 농축액의 알코올 발효 효율을 확인하기 위한 것이다.

[실시예 1]

오곡(쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장) 곡물 각각의 분말 1kg과 정제수 2.5kg을 혼합하고 α-아밀라아제를 10.5g 첨가한 다음, 90℃로 60분간 중탕 가열하고 찬물에 50℃까지 냉각시켰다.

냉각된 곡물액에 β-아밀라아제 0.5g을 첨가하고 55℃에서 150rpm으로 교반하면서 24시간 당화시켰다.

당화가 완료된 당화액을 압착 여과하여 박을 걸러내고 여액을 감압 농축하여 당화 농축액 량이 1kg이 되도록 하였다.

각각의 당화액의 가용성 고형분 함량은 아래 표 2와 같았으며, 표 2의 함량비로 혼합하여 오곡 당화액을 제조하였다.

곡물 당화액의 가용성 고형분 함량 및 오곡 당화액 배합비

원료명	Brix	배합비(%)
쌀추출액	53	62.24
보리추출액	15	30.94
검은콩농축액	57	0.63
조추출액	51	2.00
기장추출액	49	4.19
합계	41	100.00

이렇게 제조된 오곡 당화액 500g에 물 1000g을 넣고 미리 배양된 효모 배양액 15g과 글루코아밀라아제 0.5g을 첨가하여 25℃에서 100rpm으로 교반하며 48 시간 동안 알코올 발효를 실시하였다.

알코올 발효가 완료된 배지에 잡균 오염 방지 및 초산균의 활성 증대를 위하여 산도 14%의 양조식초를 105g 첨가하고, 초산균으로 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus)를 접종한 뒤 30℃ 항온실에서 5일간 정치 발효를 실시하였다.

[실시예 2]

글루코아밀라아제 0.25g을 첨가하는 것 외에는 [실시예 1]과 동일한 방법으로 오곡식초를 제조하였다.

[실시예 3]

글루코아밀라아제 0.05g을 첨가하는 것 외에는 [실시예 1]과 동일한 방법으로 오곡식초를 제조하였다.

[비교예 1]

글루코아밀라아제를 첨가하지 않는 것 외에는 [실시예 1]과 동일한 방법으로 오곡식초를 제조하였다.

상기와 같은 실시예 및 비교예를 통하여 제조된 오곡 식초의 알코올 발효 효율을 알아보기 위하여 알코올 발효액의 알코올 함량을 분석하였으며, 그 결과는 아래의 표 3과 같다.

구분	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3
알코올 함량(v/v%)	2.95	7.72	7.48	6.10
가용성고형분(Brix)	10.2	9.4	9.7	9.0
환원당 함량(%)	4.7	3.8	4.1	4.6

위 실험결과 알코올 발효 공정에서 글루코아밀라아제의 첨가 여부에 따라 알코올 발효 효율의 차이가 크게 나타남을 알 수 있었다. 또한 글루코아밀라아제의 첨가량 차이에 따른 발효 효율은 일정 수준 이상의 첨가에 대하여 큰 유의차를 보이지 않음을 알 수 있었다.

또, 초산 발효 과정까지 완료한 오곡식초의 유용 성분을 분석한 결과 아래 표 4와 같았다.

오곡식초의 유용성분 분석

구분	비교예1	실시예1	실시예2	실시예3
총산(v/v%)	3.71	6.47	6.30	5.91
알코올 함량(v/v%)	1.01	1.13	0.99	1.30
총아미노산 함량(mg/100g)	381.4	366.9	373.5	380.1
가용성고형분(Brix)	6.7	6.9	7.1	6.8

즉, 초산 발효를 완료한 오곡 식초의 유용성분을 분석한 결과 글루코아밀라아제 처리를 하지 않은 샘플은 5일간의 발효 기간 동안 산도 3.71%로 공전규격상의 식초 산도 기준인 4%를 넘지 못하였으나, 나머지 글루코아밀라아제 처리군에서는 모두 기준 산도 이상으로 발효가 진행되었음을 알 수 있었으며, 총아미노산, 가용성 고형분, 잔류 알코올 함량은 유의차 없게 평가되었다.

또, 본 발명의 곡물 식초의 영양성분상의 잇점 및 맛을 평가하기 위하여 시판되는 현미 식초들과 본 발명의 실시예 2에 따른 식초의 샘플을 비교 평가하였으며, 그 결과는 아래 표 5와 같다.

구분		실시예2	현미식초1	현미식초2	현미식초3
총산(v/v%)		6.30	6.61	6.03	6.70
알코올 함량(v/v%)		0.99	0.21	0.19	0.33
총아미노산 함량(mg/100g)		373.5	218.78	17.5	40.4
가용성고형분(Brix)		7.1	6.5	6.2	6.5
무기질 (mg/100g)	인	46.99	41.95	9.82	9.02
	아연	0.03	-	-	-
	철	0.06	-	-	-
	마그네슘	6.43	4.71	0.89	0.43
	칼슘	2.19	6.01	1.84	1.29
	칼륨	104.19	85.75	4.39	-
관능평가		5.7	5.1	4.0	4.9

상기 관능평가는 성인 남여 50명을 대상으로 실시하였으며, 평가 기준은 아주 좋다 10점, 보통이다 5점, 아주 나쁘다 1점을 기준으로 9단계 10점법으로 실시하였다.

그 결과 본 발명에 따라 제조된 오곡 식초가 시판되는 현미 식초들에 비하여 총아미노산 및 무기질 함량 면에서 전체적으로 높게 분석되었으며, 관능 평가 또한 가장 우수하게 평가되었음을 알 수 있었다.

따라서 본 발명에서와 같이 일반적인 증자과정을 거친 후 알코올 발효 과정에서 글루코아밀라아제를 소량 사용하게 되면 오곡(쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장)을 이용한 식초의 제조에 있어 우수한 발효 효율로 관능적으로 뿐만이 아니라 영양적으로도 우수한 오곡식초가 제조됨을 알 수 있다.

본 발명에 의하면 쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장의 다섯 가지 곡물을 이용한 오곡 식초를 제조함에 있어, 곡물들의 영양 성분을 그대로 포함하면서 부드러운 신맛을 유지하고 발효 효율을 극대화하여 맛과 영양성분이 우수한 오곡 식초를 제조할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 오곡(쌀, 보리, 검은콩, 조, 기장)을 각각 분말상으로 분쇄하여 아밀라아제 및 프로테아제를 투입하여 증자시키는 당화 공정, 각각의 곡물 당화액을 혼합하는 혼합 공정, 전체 중량 대비 0.002 내지 0.3%의 글루코아밀라아제와 함께 알코올발효 효모를 투입하여 알코올발효시키는 공정, 및 초산발효균을 투입하여 초산발효시키는 공정으로 구성되는 오곡 식초의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 알코올 발효에 투입되는 곡물 당화액의 함량은 쌀 당화액 60~70%, 보리 당화액 25~35%, 검은콩 당화액 0.5~2%, 조 당화액 1~3%, 및 기장 당화액 3~8%의 비율인 것을 특징으로 하는 오곡 식초의 제조방법.
3. 삭제