KR100746591B1 - 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 및 그 제조방법 - Google Patents

천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정을 통해 배 식초 제조시 항산화 기능을 증진시키기 위하여 항산화 기능성분이 함유된 포도를 첨가함으로써 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하고, 발효공정 중에 발생하는 이상발효를 억제하기 위한 방법으로 발효가 완료된 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지(감마선)을 조사하여 살균함으로써 고기능성 천연 발효식초의 살균화 및 장기 보존 가능한 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조할 수 있다.
천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초, 2단계 발효공정, 이온화 에너지(감마선)

Description

천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 및 그 제조방법{A NATURAL ANTIOXIDE FUNCTIONAL PEAR-GRAPE VINEGAR AND MANUFACTURING METHOD THEROF}
도 1은 본 발명의 배-포도 혼합식초 제조공정단계를 도식화하여 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 배-포도 혼합식초 제조시, 알콜 발효 및 초산 발효를 연계하여 수행할 수 있는 2단계 발효시스템 발효조의 특성 및 도면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지를 조사한 후, 감자한천배양배지(potato dextrose agar)에서의 미생물 증식에 대한 100% 살균 여부를 나타낸 그림이다.
도 4는 본 발명의 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지를 조사한 후, HPLC으로 유기산 함량을 정량화하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지를 조사한 후, DPPH 라디칼 소거 능력을 측정하여 항산화 효과를 분석한 그래프이다.
본 발명은 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정을 통해 배 식초 제조시 항산화 기능을 증진시키기 위하여 항산화 기능성분이 함유된 포도를 첨가함으로써 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하고, 발효공정 중에 발생하는 이상발효를 억제하기 위한 방법으로 발효가 완료된 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지(감마선)을 조사하여 살균함으로써 고기능성 천연 발효식초의 살균화 및 장기 보존 가능한 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초의 제조방법에 관한 것이다.
식초(Vinegar)는 동서양을 막론하고 오래전부터 전해 내려온 발효식품이며, 조미료뿐 아니라 식품의 산도(pH)를 저하시켜 식품의 저장성을 높이는 보조제 및 산미료로 널리 사용되어 왔다. 식초는 그 제조방법에 따라 크게 양조식초와 합성식초로 나눌 수 있다. 양조식초는 그 원료에 따라 다시 주정으로 만드는 주정초, 쌀로 만드는 쌀초, 주박으로 만드는 주박초, 과실로 만드는 각종 과일초 및 맥아로 만드는 맥아초 등으로 나눌 수 있으며, 이때 상기 과일 초에는 포도로 만드는 포도초 및 사과로 만드는 사과초 등이 포함된다. 반면, 합성초(초산초)는 빙초산 또는 합성초산을 물로 희석시킨 후 각종 정미성분(설탕 및 아미노산 등)을 혼합하여 제조한 인조식초이며, 최근에는 석유화학공업의 발달로 인해 에틸렌으로부터 빙초산을 합성하여 이것을 물에 희석, 조미 가공한 합성식초를 많이 사용하고 있다. 특 히, 합성식초는 저렴한 가격과 강한 산미를 느낄 수 있어 소비자에게 많이 이용되었지만, 중금속 잔류독성 문제 및 경제수준의 향상으로 인해 양조식초인 과실초 또는 곡물초 등이 합성식초를 대신해 점차적으로 이용률이 증가하고 있다. 또한, 최근 건강 산업에 대한 관심이 높아짐에 따라, 이러한 건강기능성 천연 발효식초는 고부가가치 산업으로서 각광받고 있다.
식초의 효능은 오래전부터 동맥경화, 고혈압, 면역기능 향상 및 피로회복 등에 효과가 있어 약용으로도 사용되어 왔으며, 소화기관을 자극하여 소화액의 분비를 촉진함으로써 소화작용을 돕고, 청량감을 주어 식욕을 돋구어 주며, 비린내를 제거하거나 생선의 뼈를 부드럽게 하는 등 각종 요리에도 널리 사용되고 있다. 이외에도 체내 에너지 대사에 관여하여 피로회복 증진에도 큰 효능을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 한편, 전통식품으로서의 양조식초는 그 제조공정에 있어서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 즉, 양조식초의 발효공정시 발생하는 이상발효 및 제조공정 중에 필요한 기존의 살균 방식인 고온가열법에 의해 영양분 및 유효성분이 파괴될 수 있다는 점이다.
한편, 본 발명의 원료인 배는 품종에 따라 성분의 차이는 있지만, 대체로 수분이 85%, 당분이 8~12%로 수분과 감미가 주로 생식용으로 소비되는데, 유럽에서는 술의 원료 및 음료나 통조림 등의 가공원료로도 사용된다. 배는 대부분이 과당으로 포도당은 적으며, 열량은 51cal 정도이고, 소화효소가 함유되어 소화를 돕고 기침해소에도 효과가 있으며, 주요 함유 성분으로는 칼리(51 mg/100g), 나트륨(8 mg/100g), 칼슘(8 mg/100g), 마그네슘(6 mg/100g), 인(14 mg/100g), 요오드(6 mg/100g) 및 규소(3 mg/100g)를 포함한 강한 알카리성 식품이며, 비타민 B1(0.06 mg), B2(0.04 mg) 및 C(4.0 mg)가 다른 과실에 비하여 높다. 또한, 배의 약리기능으로는 거담, 지사, 해소천식, 해열, 해갈 및 주독 해소 등에 효능이 있으며, 최근에는 만성적 폐색성 폐질환(COPD)에 대한 효과가 보고되었고, 심장질환과 카테킨에 의한 항암효과가 있는 것으로 보고되었다. 배는 주로 과실로서 소비가 이루어져 왔으나, 최근 들어 첨가물 또는 가공물로서의 역할이 증대되고 있으며, 전통식품의 제조와 관련하여 향과 청량감을 부여하기 때문에 백김치, 배술 및 육류소스 등에 널리 사용되고 있다.
본 발명의 천연 첨가제로 사용한 포도는 섭취시 생체 기능을 향상시키는 것으로 알려진 유기산 중 주석산(Tartaric acid), 사과산(Malic acid), 구연산(Citric acid), 수산(Oxalic acid)과 레스베라톨, 무기질인 보론(B), 페놀성 화합물인 안토시아닌, 시나믹산(Cinnamic acid), 플래보놀(Flavonol), 태닌(Tannin), 카테콜(Catechol), 퀄세틴(Quercetin), 카페릭산(Caffeic acid), 프로필갈레이트(Propylgallate) 및 프로시아니딘(Procyanidin) 등의 생리활성 물질을 다량으로 함유하고 있다. 특히, 포도 껍질과 씨에 다량 함유되어 있는 레스베라톨은 발효가 진행됨에 따라 인체에서 유용한 형태로 존재하는 특성을 가지고 있기 때문에, 항산화 효과 및 항암 효과가 있는 화합물로서 널리 이용되고 있으며, 혈액 응고를 방지하고, 혈청의 HDL-콜레스테롤 함량을 증가시키는 효과가 있어 혈중 콜레스테롤 수치 저하 및 심장병과 뇌졸증 예방에 효과가 있는 물질로 알려져 있다. 또한, 포도에는 플라보노이드 화합물의 일종인 올리고머류(procyanolic oligomers) 및 류코시 아니딘류(leucocyanidins)가 풍부하게 함유되어 있는데, 이들 화합물은 매우 강력한 항산화제로서 동맥경화증으로 막힌 동맥을 이전상태로 복구하는데 효과적인 물질로 알려져 있다. 또한, 포도에 존재하는 다양한 폴리페놀 화합물 역시 항산화 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.
지금까지, 천연 배에 포도를 첨가하여 2단계 발효공정을 이용한 항산화 기능성 배-식초를 제조한 예는 전무하며, 단지 배 식초 제조시 꿀, 수크로즈, 맥아당, 소금, 식용 색소 등을 첨가하여 제조한 배 식초(중국공개특허 CN1687379A) 및 아미노산, 무기미네랄 요소 및 비타민을 첨가시킨 배 식초와 그 제조방법(중국공개특허 CN1143109A)에 관한 발명이 출원된 바 있는데, 이 발명들은 배 식초 제조시에 인위적인 추출물들을 첨가하기 때문에 제조원가가 높아 다소 비경제적인 것으로 판단된다. 또한, 상기 두 발명은 제조과정 중 종래의 살균 방식인 고온가열법을 사용하고 있기 때문에, 이온화 에너지(감마선)를 이용하여 완전 멸균을 유도하는 본 발명과는 다를 뿐 아니라 식초 살균에 본 발명의 이온화 에너지를 적용시킨 예는 아직까지 보고된 바가 없다. 또한, 2002년 3월 14일자로 등록된 대한민국특허(등록번호 제10-0330341)에서는 본 발명과 유사한 2단계 발효공정에 의해 포도식초를 제조하였으나, 본 발명과 같이 천연 배를 이용하거나 식초 살균에 이온화 에너지를 사용하지 않았기 때문에, 본 발명과는 다름을 알 수 있다.
이에, 본 발명자들은 배를 원료로 한 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정을 통해 배 식초 제조시 항산화 기능을 증진시킬 수 있는 항산화 성분이 함유된 포도를 첨가하여 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하고, 이온화 에너지를 조사하여 살균 및 장기적으로 보존 가능한 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 첫째, 배즙과 항산화 기능을 증진시킬 수 있는 천연 포도즙을 다양한 비율로 혼합한 후 최적 비율에서 항산화 기능이 증진된 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하는 것이며, 둘째, 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 이온화 에너지로 살균함으로써 보다 장기간 보존 가능한 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제공한다.
아울러, 본 발명은 1) 원료인 배와 포도를 세척하는 단계; 2) 단계 1의 원료를 파쇄 또는 분쇄하여 착즙하는 단계; 3) 단계 2의 배-포도즙을 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정으로 발효시키는 단계; 및 4) 단계 3의 발효액을 저온숙성시키는 단계를 포함하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정을 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제공한다.
본 발명자들은 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하기 위하여, 주원료인 배와 포도를 전남 나주 지역에서 생산된 2005년산 신고배와 켐벨포도를 사용하였고, 2단계 발효공정 단계 즉, 알콜 발효공정과 초산발효공정에 사용되는 균주로서 각각 건조된 효모(Dry yeast)와 한국미생물 보존센터에서 분양받은 아세토박토 아세티(Acetobactor. aceti)를 공시 균주로 사용하였다. 이때, 사용되는 알 콜발효 균주로는 상기 균주에 한정되는 것은 아니며, 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) R12, 사카로마이세스 세레비시애 ATCC4124 및 사카로마이세스 세레비시애 바야누스(bayanus) 등을 사용할 수 있고, 초산발효 균주로는 통상적으로 사용되는 초산발효 균주 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아세토박터 속(Acetobacter sp.) PA97, 아세토박터 속 E 및 아세토박터 패스터루이아너스(pasteruianus) 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 배즙에 항산화 기능을 향상시키기 위하여, 페놀화합물인 카테킨(catechin), 프로시아니딘(procyanidin), 퀄세틴(quercetin), 프로필갈레이트(prophylgallate) 및 레스베라트롤(resveratrol) 등의 항산화 기능성분을 함유하고 있다고 알려진 천연 포도를 첨가하여 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하였으며, 이때, 상기 배와 포도의 혼합 비율은 9:1 내지 5:5 중량비 중 어느 하나의 비율로 제조될 수 있으며, 발효 증진 및 배 식초의 특성을 유지하기 위하여 8:2 중량비로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.
이와 함께, 본 발명자들은 상기와 같은 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초의 제조공정 중 발효공정단계에서 발생할 수 있는 이상발효를 막기 위한 방법으로서 발효가 완료된 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지인 감마선을 조사함으로써 100% 살균을 통한 고기능성 천연 발효식초의 살균화 및 장기 보존이 가능한 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하였다(도 1 참조).
또한, 본 발명은 하기 1) 내지 4) 단계를 포함하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초를 제조하는 방법을 제공한다:
1) 원료인 배와 포도를 세척하는 단계;
2) 단계 1의 원료를 파쇄 또는 분쇄하여 착즙하는 단계;
3) 단계 2의 배-포도즙을 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정으로 발효시키는 단계; 및
4) 단계 3의 발효액을 저온숙성시키는 단계.
또한, 본 발명에서는 단계 4의 숙성물을 여과시킨 후 이온화 에너지로 조사하여 멸균하는 단계를 추가적으로 포함시킬 수 있다.
단계 1에 있어서, 상기 원료인 배와 포도는 저농약 친환경 농법으로 재배한 우량 과실을 흐르는 수돗물에 3회 세척하여 흙이나 잎 등 이물질을 씻어낸 후 물기를 제거하여 준비하였으며, 이때 사용되는 원료로는 배와 포도에 한정되지 않으며, 기타 천연과일 또는 여러 종류의 곡물류를 사용할 수 있다.
단계 2에 있어서, 단계 1)의 원료를 파쇄하는 방법으로는 주문제작한 과일파쇄기를 이용하여 원료를 파쇄한 후, 분쇄기를 통하여 즙 형태로 분쇄하였고, 주문제작한 초대 1.5Mpa 용량의 유압식 착즙기를 이용하여 슬러지를 배제한 맑은 과일즙만을 착즙한 후, 배즙과 포도즙을 혼합하였다. 이때, 배즙과 포도즙의 혼합 비율은 9:1 내지 5:5 중량비 중 어느 하나의 비율로 제조될 수 있으며, 8:2 중량비로 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다.
단계 3에 있어서, 단계 2)의 착즙을 2단계 발효공정인 알콜발효공정 및 초산발효공정을 수행하였다. 이때, 알콜발효공정에서는 알콜 발효조의 온도를 80℃이상으로 유지하여 12시간 고온멸균한 후 30~40℃로 온도가 내려갔을 때, 종모(건조된 효모)를 0.5%가 되도록 첨가하여 교반기를 이용해 7~10일간 알콜발효 하였다. 또한, 알콜발효는 혐기성 발효이므로 상부 덮개의 잠금장치를 이용하여 외부공기가 차단되도록 하였고, 발효공정에서 발생하는 이산화탄소의 배출은 덮개에 부착된 콘덴서를 통하여 배출하되 알콜은 다시 발효조로 들어오도록 유도하였다. 이어, 매일 알콜을 측정한 후, 알콜 도수가 8o가 될 때 고온멸균을 거쳐 알콜발효를 종료하였다(도 2 참조).
또한, 초산발효공정에서는 상기 알콜발효액을 고온멸균한 후 발효조의 온도가 25~30℃가 될 때 종초(아세토박토 아세티)를 20% 주입하여 교반기를 작동시킨 후 18~20일 정도 매일 산도를 측정하여 발효경과를 관찰하였다. 특히, 초산발효는 상기 알콜발효와는 달리, 호기성 발효이므로 발효탱크에 설치된 산소공급 파이프를 통하여 산소를 발효기간 동안 지속적으로 공급하였고, 산도 3~4 이상 될 때 고온멸균을 거쳐 초산발효를 종료하였다(도 2 참조).
단계 4에 있어서, 단계 3)의 발효액은 과일식초의 향과 맛, 여과 및 정제를 용이하게 하기 위하여, 4℃에서 저온숙성 하였다.
추가적인 단계에 있어서, 단계 4)의 저온숙성 후 상층액을 회수 및 여과시켜 깨끗한 유리병에 넣고, 60 Co 감마선을 이용하여 1 내지 10 kGy, 바람직하게는 3 내지 10 kGy(10~20kGy)의 이온화 에너지를 조사하여 최종적으로 배-포도 혼합식초를 살균하였다.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초는 이화학적 특성 분석, 예를 들면 pH, 산도 및 색도 등을 측정하였고, 그 결과 표 1에서와 같이, 배-포도 혼합식초의 pH(3.68)는 배 식초의 pH(3.49)에 비해 높게 나타났으며, 산도에서는 배 식초가 2.48%인 것에 비해 배-포도 혼합식초는 2.35%로 초산함량이 다소 증가함을 관찰할 수 있었다. 한편, 기존에 시판되고 있는 천연과일 식초의 산도에 있어서, 감식초의 산도는 4.20~5.29%, 사과식초의 산도는 5.88~14.13% 및 매실식초의 산도는 3.23~6.5%로서, 이러한 초산함량의 차이는 발효 단계의 차이 및 과즙 첨가량에 따라 변하는 것으로 판단된다.
또한, 본 발명자들은 상기에서 제조된 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지를 조사하여 색도 변화를 측정하였는데, 이는 발효공정단계에서 발생할 수 있는 이상발효의 원인이 되는 미생물의 증식을 억제함으로써 제조된 배-포도 혼합식초를 장 기간 보존 가능하도록 하였다. 그 결과, 표 2에서와 같이 백색도(L값)은 82.55에서 88.01로 증가한 반면, 적색도(a값)는 5.57에서 0.43으로, 황색도(b값)는 39.10에서 31.94로 각각 감소함을 관찰할 수 있었다. 이는, 이온화 에너지 조사에 의해 배-포도 혼합식초액에 함유되어 있는 클로로필(chlorophyll)과 플라보노이드류(flavonoid)가 다소 분해됨에 따라 적색도(a값) 및 황색도(b값)가 감소됨으로써 백색도(L값)가 높아진 것으로 사료된다. 이러한 식초의 색도 변화는 관능적 품질에 중요한 영향을 미치는 인자이기 때문에, 포도 첨가에 의한 색도 변화가 관능적 품질향상을 유도할 수 있다고 판단된다.
또한, 상기에서 제조된 배-포도 혼합식초와 배 식초간의 이온화 에너지 조사에 의한 미생물 증식양상을 비교한 결과, 무처리군과는 달리 이온화 에너지를 3~10kGy로 처리한 군에서는 어떠한 미생물도 증식하지 않음을 관찰할 수 있었다(도 3 참조). 또한, 배-포도 혼합식초의 관능적 품질특성을 조사한 결과, 표 3에서와 같이 배 식초에 비해 배-포도 혼합식초에서 외관적인 면, 맛(신맛 또는 단맛) 및 향 모두에서 기호도가 높게 측정되었으며, 이온화 에너지 조사 후 관능적 품질평가에서도 전체적인 기호도가 배-포도 혼합식초에서 좋은 평가를 받았다.
또한, 배 식초와 배-포도 혼합식초에 있어서 식초의 산미와 감미를 형성하여 식초 품질에 중요한 영향을 미치는 유기산을 분석한 결과, 표 4 및 도 4에서와 같이 배 식초와 배-포도 혼합식초 모두에서 말트산이 검출되지 않았으며, 타르타르산은 배 식초(175.3mg%)에 비해 배-포도 혼합식초(553.4mg%)에서 약 3.2배 증가함을 알 수 있었다. 이때, 타르타르산은 주석 또는 말레산으로부터 생성되는데, 포도주 제조시 주석이 많이 생성되므로 포도를 첨가한 식초가 발효과정을 거치면서 생성된 주석인 타르타르산으로 변환되어 그 함유량에 큰 차이를 보인 것으로 판단된다. 또한, 배-포도 혼합식초에서는 배 식초와 달리, 이취 원인이 되는 락트산이 검출되지 않았는데, 이는 본 발명의 배-포도 혼합식초의 기호도 증가에 영향을 미쳐 상품의 품질상승을 유도할 수 있음을 시사한다. 이러한 결과는, 이온화 에너지를 조사한 배-포도 혼합식초에서도 유사하게 나타났다(표 4 및 도 4 참조).
또한, 이온화 에너지 조사에 의한 상기 배 식초 및 배-포도 혼합식초의 항산화 효능을 분석한 결과, 도 5에서와 같이 이온화 에너지를 조사하지 않은 군에 비해 조사한 군에서 배 식초는 약 10% 이상, 배-포도 혼합식초는 약 13% 이상 증가함을 관찰하였고, 이온화 처리군에 있어서 배-포도 혼합식초는 배 식초에 비해 약 20% 이상의 소거활성이 나타남을 확인하였다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 배-포도 혼합식초 제조공정
본 발명에서는 배-포도 혼합식초를 제조하기 위하여, 알콜발효공정 및 초산발효공정단계인 2단계 발효공정을 포함한 하기 1) 내지 4) 단계의 식초발효공정을 수행하였고(도 1), 구체적으로는 하기와 같다:
1) 원료인 배와 포도를 세척하는 단계;
2) 단계 1의 원료를 파쇄 또는 분쇄하여 착즙하는 단계;
3) 단계 2의 배-포도즙을 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정으로 발효시키는 단계; 및
4) 단계 3의 발효액을 저온숙성시키는 단계.
또한, 본 발명에서는 단계 4의 숙성물을 여과시킨 후 이온화 에너지로 조사하여 멸균하는 단계를 추가적으로 포함시킬 수 있다.
단계 1에 있어서, 상기 원료인 배와 포도는 저농약 친환경 농법으로 재배한 우량 과실을 흐르는 수돗물에 3회 세척하여 흙이나 잎 등 이물질을 씻어낸 후 물기를 제거하여 준비하였다.
단계 2에 있어서, 단계 1)의 원료를 파쇄하는 방법으로는 주문제작한 과일파쇄기를 이용하여 원료를 파쇄한 후, 분쇄기를 통하여 즙 형태로 분쇄하였고, 주문제작한 초대 1.5Mpa 용량의 유압식 착즙기를 이용하여 슬러지를 배제한 맑은 과일즙만을 착즙한 후, 배즙과 포도즙을 9:1 내지 5:5 중량비(9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5 중량비 등)로 혼합하였다.
단계 3에 있어서, 단계 2)의 착즙을 2단계 발효공정인 알콜발효공정 및 초산발효공정을 수행하였다. 이때, 알콜발효공정에서는 알콜 발효조의 온도를 80℃이상으로 유지하여 12시간 고온멸균한 후 30~40℃로 온도가 내려갔을 때, 종모(건조된 효모)를 0.5%가 되도록 첨가하여 교반기를 이용해 7~10일간 알콜발효 하였다. 또한, 알콜발효는 혐기성 발효이므로 상부 덮개의 잠금장치를 이용하여 외부공기가 차단되도록 하였고, 발효공정에서 발생하는 이산화탄소의 배출은 덮개에 부착된 콘덴서를 통하여 배출하되 알콜은 다시 발효조로 들어오도록 유도하였다. 이어, 매일 알콜을 측정한 후, 알콜 도수가 8o가 될 때 고온멸균을 거쳐 알콜발효를 종료하였다(도 2).
또한, 초산발효공정에서는 상기 알콜발효액을 고온멸균한 후 발효조의 온도가 25~30℃가 될 때 종초(아세토박토 아세티)를 20% 주입하여 교반기를 작동시킨 후 18~20일 정도 매일 산도를 측정하여 발효경과를 관찰하였다. 특히, 초산발효는 상기 알콜발효와는 달리, 호기성 발효이므로 발효탱크에 설치된 산소공급 파이프를 통하여 산소를 발효기간 동안 지속적으로 공급하였고, 산도 3~4 이상 될 때 고온멸균을 거쳐 초산발효를 종료하였다(도 2).
단계 4에 있어서, 단계 3)의 발효액은 과일식초의 향과 맛, 여과 및 정제를 용이하게 하기 위하여, 4℃에서 저온숙성 하였다.
추가적인 단계에 있어서, 단계 4)의 저온숙성 후 상층액을 회수 및 여과시켜 깨끗한 유리병에 넣고, 60 Co 감마선을 이용하여 1 내지 10 kGy, 바람직하게는 3 내지 10 kGy(10~20kGy)의 이온화 에너지를 조사하여 최종적으로 배-포도 혼합식초를 살균하였다.
< 실시예 2> 이화학적 특성 분석
본 발명자들은 상기 <실시예 1>에서 제조된 배-포도 혼합식초의 이화학적 특 성을 조사하기 위하여, pH, 산도, 색도 등을 측정하였다. 구체적으로, pH는 10ml의 동결건조된 시료에 50ml의 증류수를 첨가하여 혼합한 후 pH 미터(Model 530, Corning, New York, USA)로 측정하였고, 총산은 초산발효액을 원심분리한 후 상징액 10ml을 수취하여 2~3 방울의 혼합지시약(BTB, NR)을 첨가한 다음 0.1N의 NaOH 용액으로 중화적정한 후 초산함량(%)으로 환산하여 표시하였다. 또한, 색도 측정은 포도를 첨가하지 않은 배 식초액(포도 무처리군)과 포도를 첨가한 배 식초액(포도 처리군)에 각각 방사선을 조사하여 색도 변화를 측정하였으며, 측정방법으로는 색차계(color difference meter; Spectrophotometer CM-3500d, Minolta Co., Ltd., 일본)를 이용하여 발광체(illuminant) D65 10o 광원에서 측정한 후, L값(백색도), a값(적색도) 및 b값(황색도)으로 각각 나타내었다. 이때, 각각의 표준값은 L값( 90.5), a값(0.4) 및 b값(11.0)인 표준 플레이트를 표준으로 사용하였다.
그 결과, 배와 포도 비율을 8:2로 혼합한 배-포도 혼합식초의 pH(3.68)는 배즙만을 이용해 만든 배 식초의 pH(3.49)에 비해 높게 나타났으며, 산도에서는 배 식초가 2.48%인 것에 비해 배-포도 혼합식초는 2.35%로 초산함량이 다소 감소함을 알 수 있었다(표 1).
이온화 에너지(감마선) 조사 후 배 식초와 배-포도 식초의 pH 및 산도 변화 비교
특성 배 식초 배-포도 식초
0 kGy 3 kGy 5 kGy 7 kGy 10 kGy
pH 3.49 3.68 3.66 3.64 3.64 3.66
산도 (%) 2.48 2.35 2.37 2.36 2.36 2.39
또한, 상기 <실시예 1>에서 제조된 배-포도 혼합식초액을 병입하여 이온화 에너지(감마선)를 조사한 직후 색차계로 측정한 결과, 표 2에서와 같이 L값은 조사선량에 따라 점차적으로 증가하여 10 kGy(킬로그레이; 방사선 조사선량 단위) 정도로 이온화 에너지를 조사했을 경우, 82.55에서 88.01로 증가하였고, 적색도(a값)는 조사선량이 점차적으로 증가함에 따라 5.57에서 0.43으로 급격히 감소하였으며, 황색도(b값)은 39.10에서 31.94로 점차적으로 감소함을 나타내었다.
이온화 에너지(감마선)에 의한 배-포도 식초의 색차계 변화
방사선 조사량 ( kGy ) 색차계 ( Color values )
백색도 (L 값) 적색도 (a 값) 황색도 (b 값)
0 82.55 5.57 39.10
3 86.72 1.59 34.79
5 87.62 0.86 33.20
7 87.38 0.81 33.00
10 88.01 0.43 31.94
평균표준에러 (SEM) 0.01 0.01 0.01
< 실시예 3> 미생물 검정
상기에서 제조된 배와 배-포도 초산발효액에 이온화 에너지를 처리하기 전과 후의 미생물 증식양상을 비교하기 위하여, 초산발효액 부피의 10배에 해당하는 멸균 펜톤(peptone)수(0.1%, Difco Co., Detroit, 미국)를 멸균통에 넣고, Stomacher Lab 블랜더(model W, Interscience Co., Nom, 프랑스)에서 2분간 균질화 시켰다. 생균수는 단계별로 희석된 상기 용액을 감자한천배양배지(potato dextrose agar; NA, Difco Co., Detroit, USA)에 접종하여 30℃에서 48시간 동안 배양한 후, 계수 검량하여 측정하였다.
그 결과, 본 발명자들은 배-포도 혼합식초의 제조시 발효 후 중탕과정을 거칠 때 식초의 pH가 낮아져 발효군을 비롯한 미생물에 살균작용이 이루어질 것으로 판단하였으나, 완성된 제품에서도 미생물 증식이 배지상에서 관찰됨으로써, 완성된 식초 제품의 저온 숙성시 제품의 변성을 초래하고, 역한 냄새를 발생시킨다는 것을 알 수 있었다. 반면, 3~10 kGy의 이온화 에너지를 조사한 모든 실험군에서는 미생물 증식을 관찰할 수 없었다(도 3). 이러한 결과는, 이온화 에너지의 멸균작용에 의해 미생물 증식이 완전히 억제되었음을 의미한다. 따라서, 본 발명의 이온화 에너지 조사기술이용은 상기의 완성된 제품을 100% 멸균시켜 숙성시 제품의 변성을 막음으로써 제품의 유통기한을 늘릴 수 있다.
< 실시예 4> 관능검사 및 통계 분석
배-포도 혼합식초의 관능적 품질특성을 이온화 에너지 선량별로 평가하기 위하여, 20인을 실험 대상으로 초산발효 시료의 외관, 맛(신맛 또는 단맛) 및 전체적인 기호도에 대한 검사를 7점 평점법(1: 매우 싫다; -7: 매우 좋다)으로 평가하였다. 이때, 상기 실험결과는 Statistical Package for Social Sceiences(SPSS, 10.0)를 이용하여 One Way ANOVA로 분석하였으며, 시료간의 유의성은 Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 비교하였다.
그 결과, 배즙 100%를 사용한 배 식초에 비해 포도즙을 20% 첨가한 배-포도 혼합식초는 외관적인 면, 맛(신맛 또는 단맛) 및 향에서 모두 기호도가 높은 것으로 나타났다(표 3).
이온화 에너지(감마선) 조사 후 배 식초 및 배-포도 식초의 기호도 평가
특성 배 식초 배-포도 식초
0 kGy 3 kGy 5 kGy 7 kGY 10 kGy SEM
외관 5.16 5.98 4.30 3.60 1.84 1.57 0.51
맛 (신맛) 3.33 4.33 5.00 4.00 5.00 4.67 0.78
(단맛) 2.67 4.33 4.67 2.67 3.00 3.33 1.11
전체 기호도 2.67 3.67 4.67 3.67 3.00 4.67 0.91
특히, 배-포도 혼합식초에 있어서 포도즙 첨가에 의한 신맛의 기호도 증가 및 향 기호도 증가는 상기 제품의 관능적 품질을 향상시킨 것으로 판단할 수 있다. 또한, 이온화 에너지 조사 후 관능적 품질평가에서는, 외관상 방사선 처리 선량이 증가할수록 기호도가 떨어지는 것으로 보이지만, 이는 색도 검사에서와 같이 이온화 에너지 조사에 의해 함유되어 있는 클로로필과 플라보노이드류가 다소 분해됨에 따라 적색도(a값) 및 황색도(b값)가 감소됨으로써 백색도(L값)가 높아져 그동안 천연과일 음료 등의 탁한 색에 익숙한 소비자들에게 외관상 맑고 투명해진 이온화 에너지가 조사된 배-포도 혼합식초에 대해 낮은 점수를 부여받은 것으로 판단된다. 맛의 기호도 평가에서는 신맛과 단맛 모두 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 그러나, 이들을 종합한 전체적인 기호도에서는 이온화 에너지 조사군들이 이온화 에너지를 조사하지 않은 군에 비해 상대적으로 좋은 평가를 받았으며, 특히 10 kGy로 조사된 배-포도 혼합식초의 전체적인 기호도(4.67)는 이온화 에너지 멸균과정을 거치지 않은 배-포도 혼합식초의 기호도(3.67)에 비해 통계적으로 유의성 있는 높은 수치를 받았다. 상기 결과로부터, 이온화 에너지가 조사된 배-포도 혼합식초에서는 미생물 증식이 억제될 뿐 아니라 관능적 품질이 개선되었음을 알 수 있다.
< 실시예 5> 유기산 분석
본 발명의 배-포도 혼합식초 원액을 헥산(hexane)으로 유지성분을 제거한 후, 0.45 ㎛ 막 필터(membrane filter)와 Sep-pak C18 여과로 색소 및 단백질 성분을 제거한 다음 분석하였다. 구체적으로, 각 시료는 HPLC(Water-600, Waters Co., 미국), μ-Bondapak C18 컬럼과 이동상(mobile phase)으로 증류수를 이용하여 유속(flow rate)은 0.6 ml/min로, 주입 양은 5 ㎕로 하여 방사선 검출기(RI detector)에서 분석하였다. 또한, 동일한 분석조건으로 타르타르산(tartaric acid), 옥살산(oxalic acid), 락트산(lactic acid), 말트산(malic acid) 및 아세트산(acetic acid) 표준품의 검량곡선을 작성하여 각각의 유기산을 정량하였다.
상기와 같은 방법으로, 초산발효가 완료된 배 식초 및 배-포도 혼합식초의 유기산 함량을 분석한 결과, 배 식초와 배-포도 혼합식초 모두에서 말트산은 검출되지 않았으며, 타르타르산 함량에 있어서 배 식초는 175.3mg%이며, 배-포도 혼합식초는 553.4mg%로서 배-포도 혼합식초가 포도를 첨가하지 않은 배 식초에 비해 약 3.2배 정도 높은 함량을 함유하고 있음을 확인하였다(표 4 및 도 4). 또한, 옥살산과 아세트산 함량은 배 식초와 배-포도 혼합식초 간에 유의성 있는 차이를 보이지 않았으며, 배-포도 혼합식초에서는 락트산이 검출되지 않았다(표 4 및 도 4).
발효된 배 식초 및 배-포도 식초의 유기산 변화
유기산 배 식초 ( mg %) 배-포도 식초 ( mg %)
0 kGy 3 kGy 5 kGy 7 kGy 10 kGy
타르타르산 175.3 553.4 236.8 226.6 221.2 195.3
옥살산 211.5 239.7 256.9 264.6 233.7 214.6
락트산 126.9 - - - - -
아세트산 3034.1 3031.9 2980.0 2994.7 2945.3 3146.2
이어, 초산발효가 완료된 배-포도 혼합식초에 있어서, 이온화 에너지 조사에 의한 유기산 함량 변화를 분석한 결과, 타르타르산 함량은 이온화 에너지를 처리하지 않은 무처리군(553.4 mg%)에 비해 이온화 에너지를 처리한 군에서 53%(3kGy: 236.8 mg%) 및 65%(10kGy: 195.3 mg%)로 약간 감소하였으며, 옥살산과 아세트산 함량은 이온화 에너지 처리군과 무처리군에서 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 특히, 주목할 만한 것은 이온화 에너지 무처리군에서와 같이 처리군에서도 락트산이 검출되지 않았다는 것이다. 이는, 식초의 이취 원인으로 알려진 락트산 함량에 본 발명의 이온화 에너지가 조사된 배-포도 혼합식초가 영향받지 않는다는 것을 의미한다.
< 실시예 6> 항산화 효능 평가
항산화 효능 평가는 일반적으로 생체외에서 스크린용으로 많이 활용되고 있는 DPPH 라디칼 분석 방법을 이용하여 배 식초와 배-포도 혼합식초간의 전자 공여능을 비교분석하였다. 구체적으로, 1ml의 각 시료에 1ml의 α,α'-diphenyl-β-picryl-hydrazyl(DPPH; 0.2mM)을 첨가하여 교반시켜 30분 동안 방치한 다음, 517nm에서 흡광도를 측정하였으며, 소거 능력은 하기 수학식 1과 같이 전자 공여능(Electron donating ability, EDA)으로 나타내었다.
전자 공여능(EDA) = 1 - (시료 첨가군의 흡광도/시료 무첨가군의 흡광도)×100
즉, 시료가 DDPH 라디칼에 전자를 공여함으로써 라디칼 소거 효과를 측정한 Blois(1958)의 방법에 따라, 포도를 첨가하지 않은 배 식초액과 포도를 첨가한 배 식초액에 대해 이온화 에너지에 의한 전자 공여능을 측정하여 비교분석한 결과, 도 5에서와 같이 포도를 첨가하지 않은 배 식초액은 2mg/ml의 농도에서 7kGy의 이온화 에너지를 조사했을 때, 약 50~53%의 DPPH 라디칼 소거능을 보였지만, 최대 10kGy를 조사했을 때는 비조사된 배 식초액 보다 10% 이상 증가한 DPPH 라디칼 소거 활성을 보였다. 상기와 동일한 농도에서 포도를 첨가한 배-포도 혼합식초액의 경우, 7kGy까지는 비조사된 것과 유사한 71~78% 정도의 라디칼 소거능을 보였지만, 10kGy에서는 비조사된 것보다 약 13% 정도가 높은 86%의 DPPH 라디칼 소거능을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 포도를 첨가하지 않은 배 식초액과 포도를 첨가한 배 식초액의 EDA 값을 비교할 때, 약 20% 이상의 소거활성 차이를 보였다.
상기 결과로부터, 이온화 에너지 선량(10kGy)에 따른 DPPH 라디칼 소거능의 증가는 일부 함유되어 있는 플라보노이드가 산성 조건하에서 이온화 에너지 조사에 의해 치환되어 있는 배당체의 이탈로 생체외에서 라디칼 소거 활성이 증가된 것으로 판단된다. 또한, 포도가 첨가되지 않은 배 식초액 보다 첨가한 배-포도 혼합식초액의 소거능이 큰 이유는, 포도의 씨와 껍질에 다량 함유되어 있는 레바스베라톨과 플라보노이드 화합물의 일종인 올리로머류(procyanolic oligomers) 및 류코시아니딘류(leucocyanidins)가 풍부하게 함유되어 있는데, 이들 화합물들이 매우 강력한 항산화제 기능을 하기 때문에 DPPH 라디칼 소거능이 높게 나타난 것으로 판단된다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초는 기존의 배 식초에 비해 항산화 기능이 향상되어 품질의 고급화 및 차별화된 고부가가치 식품산업으로의 제품화가 가능하며, 이러한 기술을 바탕으로 여러 종류의 곡물류 또는 타 과일로부터의 기능성 식초를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 서 사용된 이온화 에너지 조사 천연식초 제조공정기술은 일반 영농인 조합 또는 생산기업에 기술이전 형태나 기존의 공정가공 시설을 개량화 하는데 이용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정을 통해 제조되며 배-포도 혼합 비율은 9:1 내지 5:5 중량비 중 어느 하나의 비율로 제조되는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 배-포도 혼합 비율은 8:2인 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초.
  4. 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정이 완료된 배-포도 혼합식초에 이온화 에너지인 감마선을 조사하여 제조되는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초.
  5. 제 4항에 있어서, 감마선은 1 내지 10kGy를 조사하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초.
  6. 1) 원료인 배와 포도를 세척하는 단계;
    2) 단계 1의 원료를 파쇄 또는 분쇄하여 착즙하는 단계;
    3) 단계 2의 배-포도즙을 9:1 내지 5:5 중량비 중 어느 하나의 혼합비율로 혼합하여 알콜발효공정 및 초산발효공정으로 구성되는 2단계 발효공정으로 발효시키는 단계; 및
    4) 단계 3의 발효액을 저온숙성시키는 단계를 포함하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 단계 4의 숙성물을 여과시킨 후 이온화 에너지로 조사하여 멸균하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 단계 3의 배-포도즙 혼합 비율은 8:2 중량비인 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 제조방법.
  10. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 단계 3의 알콜발효는 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) R12, 사카로마이세스 세레비시애 ATCC4124 및 사카로마이세스 세레비시애 바야누스(bayanus) 균주 중 어느 하나를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 제조방법.
  11. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 단계 3의 초산발효는 아세토박토 아세티, 아세토박터 속(Acetobacter sp.) PA97, 아세토박터 속 E 및 아세토박터 패스터루이아너스(pasteruianus) 균주 중 어느 하나를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 항산화 기능성 발효식초 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서, 이온화 에너지는 감마선인 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서, 감마선은 1 내지 10kGy를 조사하는 것을 특징으로 하는 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초 제조방법.
  14. 제 6항 또는 제 7항의 방법으로 제조된 천연 항산화 기능성 배-포도 혼합식초.
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