KR100868935B1

KR100868935B1 - 유색 현미(흑진주미)를 이용한 무증자 양조식초 제조법

Info

Publication number: KR100868935B1
Application number: KR1020060129189A
Authority: KR
Inventors: 김태영; 김진숙; 김상범; 여수환; 박홍주
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-11-17
Also published as: KR20080056366A

Abstract

본 발명은 유색현미(흑진주미)를 이용한 무증자 현미식초 제조방법에 관한 것이다. 농촌진흥청 작물과학원에서 개발된 흑진주벼의 현미는 일반현미보다 쌀겨층이 두꺼워 미강이 약 2%정도 더 함유되어 있고(현미의 10% 내외), 유색계미가 함유하고 있는 주요 색소성분들인 cyanidin-3glucoside 및 peonidin-3-glucoside등이 대부분 쌀겨층에 존재한다. 이들 색소성분들은 쌀겨층에 천연적으로 존재하고 있는 경우에는 매우 안정된 상태로 있지만 원료 증자처리 등의 가공과정을 거치거나 추출시키면 색소체와 기타성분들은 불안정하여져 빛이나 pH, 열에 의하여 변색 및 퇴색 등으로 안전성을 잃게 된다.

이에 본 발명자는 이러한 유색미의 특성을 고려하여 쌀겨층에 함유되어 있는 색소성분들을 열에 의하여 안정성을 잃지 않고, 색소의 용출을 원활히 하면서 쌀겨층에 있는 단백질의 분해로 유리아마노산이 생성되어 천연의 감칠맛을 부여하고, 지방 분해효소제 처리로 에스테르 등의 향이 강화된 발효 매시(mash)를 질소원이나 무기질염의 영양원 첨가 없이도 심부배양법 또는 정치발효법으로 초산발효를 시켜 고품질의 유색현미 양조식초를 제조하는 기술을 개발하였다.

본 발명은 유색현미를 습식제분하여 적자색 미강층을 잘 분산시킨 후 안토시아닌 색소를 안정화를 위해 구연산 및 초산 등의 유기산을 원료미 무게의 약 0.5% 내외 첨가하고, 효소제로는 생전분 분해용 Rhizopus 및 단백질 분해력과 유기산 생성능이 있는 Aspergillus 누룩 5%에 효모를 0.4% 첨가하고 물을 원료미 전분가의 180% 가량 가수한 후 30℃에서 4-5일간 발효하는데 발효 2일째 cellulase를 첨가하여 계속 발효를 진행시키고, 생성된 아미노산 및 유기산등이 강화된 알콜을 일정농도로 조절하여 연속식 심부배양법이나 정치발효법으로 초산발효를 시켜 유색현미 식초를 제조하는 방법이다.

유색 현미, 흑진주미, 쌀식초, 매시(mash)

Description

유색 현미(흑진주미)를 이용한 무증자 양조식초 제조법{Preparation of Uncooked-Colored Vinegar using black rice}

도1은 유색현미의 매시(mash)의 제조공정을 나타낸 공정도이다.

도2는 초산발효에 의한 유색현미식초 제조공정을 나타낸 공정도이다.

본 발명은 유색현미(흑진주미)를 이용한 무증자 현미식초 제조방법에 관한 것이다. 농촌진흥청 작물과학원에서 개발된 흑진주벼의 현미는 일반현미보다 쌀겨층이 두꺼워 미강이 약 2%정도 더 함유되어 있고(현미의 10% 내외), 유색계미가 함유하고 있는 주요 색소성분들인 cyanidin-3glucoside 및 peonidin-3-glucoside등이 대부분 쌀겨층에 존재한다. 이들 색소성분들은 쌀겨층에 천연적으로 존재하고 있는 경우에는 매우 안정된 상태로 있지만 증자처리 등의 가공과정을 거치거나 추출시키면 색소체 및 기타성분들이 불안정화되어 빛, pH 또는 열에 의한 변색 및 퇴색 등으로 인해 안전성을 잃게 된다.

이에 본 발명자는 이러한 유색미의 특성을 고려하여 쌀겨층에 함유되어 있는 색소성분들이 열에 의하여 안정성을 잃지 않고, 색소의 용출을 원활히 하면서 쌀겨 층에 있는 단백질의 분해로 유리아미노산이 생성되어 천연의 감칠맛을 부여하고, 지방 분해효소제 처리로 에스테르 등의 향이 강화된 발효 매시(mash)를 질소원이나 무기질염의 영양원 첨가 없이도 심부배양법 또는 정치발효법으로 초산발효를 시켜 고품질의 유색현미 양조식초를 제조하는 기술을 개발하였다.

기존의 쌀식초 제조방법은 원료미를 수침 및 증자하여 알콜 발효를 한 후 양조식초를 제조하여 왔다. 또한, 국내특허 제481991호에 비열처리 현미식초 제조방법에 대한 연구가 있으나 흑진주미는 쌀겨층에 적자색소 및 영양성분이 대부분 존재하고 또한 기존 현미보다 쌀겨층이 두꺼워 관행의 방법으로 알콜 발효를 한 후 식초를 제조하면 흑진주미 고유의 색소적 특성과 품질향상을 기대하기 어렵다.

예부터 현미는 본초강목에서 노약자 영양식 및 병간호식 등으로 활용해 왔으며, 중국에서는 황실 보양식으로 사용되어 왔다. 또한, 유색현미(흑진주미)의 쌀겨층에는 적자색계의 천연색소(안토시아닌)를 함유하여 항산화성인자나 여러 가지 생리활성기능을 가지고 있는 GABA(r-aminobutyate)등의 성분과 보혈성분인 철(Fe⁺⁺), 항암작용 및 간의 봉사(necrosis)를 방지하는 기능이 있는 셀레늄(Se) 성분이 풍부하게 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 이에 유색현미의 각종 생리활성성분과 천연 색소를 손실없이 이용하기 위해 무증자처리에 의한 식초제조기술을 개발하게 되었다.

일반적으로, 곡자미생물은 전분(starch)을 분해하여 생성된 포도당(glucose)을 이용하여 효모가 생육되면서 알콜을 부산물로 생성하는데, 이때, 곡자미생물의 발효기질이 되는 전분은 증자를 통하여 호정화(α화) 시키므로써, 국균이 분비하는 효소의 작용을 용이하게 한다. 한편, 유색현미에 존재하는 적자색계 색소는 주로 쌀겨층에 함유되어 있고, 특히 쌀겨층에 있는 단백질 및 지방과 함께 결합을 하고 있으므로, 증자를 위하여 열처리를 하면 색소안정성이 떨어져 흑갈색으로 변색되고, 쌀겨층은 겔(gel)화 되어 약간 단단하게 되며, 호화된 쌀겨의 색소층은 겔화되어 물에 잘 수화되지 않는다.

따라서, 유색현미를 증자하기 좋은 상태로 호정화하기 위하여 장시간(8시간 이상) 수침하는 도중에 수용성 색소가 다량 용출되어 색소의 이용성이 떨어지며, 때에 따라서는 수침된 유색현미층에 있는 단백질과 지질이 변패되어 주질을 악화시키고, 국균의 효소작용이 원활히 이루어지지 않아 효모에 의한 알콜 발효가 지연되어 발효기간이 장시간 소요되고, 알콜 수율도 낮아진다.

본 발명자는 이러한 유색미의 특성을 고려하여 쌀겨층에 함유되어 있는 색소성분들을 열에 의하여 안정성을 잃지 않고, 색소의 용출을 원활히 하면서 쌀겨층에 있는 단백질의 분해로 유리아미노산이 생성되어 천연의 감칠맛을 부여하고, 지방 분해효소제 처리로 에스테르 등의 향이 강화된 발효 매시(mash)를 질소원이나 무기질염의 영양원 첨가 없이도 심부배양법 또는 정치발효법으로 초산발효를 시켜 고품질의 유색현미 양조식초를 제조하는 기술을 개발하였다.

또한, 증자시 요구되는 장시간 수침에 의해 제조된 주정으로 식초를 제조하면 수율, 색상 및 경제성이 떨어져 제조상 어려움이 있으므로 장기간의 수침이 요 구되지 않는 무증자법을 사용하여 조악한 품질조건을 배제할 수 있도록 하였다.

흑진주미의 쌀겨층이 기존의 현미보다 두꺼워(쌀겨층 10%내외) 흑진주미를 증자방법으로 원료를 호화하면 겔(gel)화되어 약간 단단하게 되고 또한, 호화된 쌀겨 색소층은 물에 잘 용출되지 않고 국균의 효소작용도 원활히 이루어지지 않아 알콜 발효가 더디며 초산발효에 의한 적자색소의 발색이 원활히 되지 않는다.

따라서, 본 발명은 유색현미 초산발효용 곡자원료로 밀기울에 소맥분(밀가루)과 탈지대두박을 80 : 10~15 : 5~10 비율로 혼합시켜 곡자를 제조하고, 유색현미 초산발효용 원료미는 유색현미를 습식제분하여 적자색 미강층을 잘 분산시킨 후 안토시아닌 색소 안정화를 위해 구연산 등의 유기산을 원료미 무게의 약 0.5% 내외 첨가하고; 효소제로는 생전분 분해용 Rhizopus 및 단백질 분해력과 유기산 생성능이 있는 Aspergillus 누룩 5%에 효모를 0.4% 첨가하고; 여기에 물을 원료미 기준으로 170~250% 정도 가수한 후 30℃에서 4-5일간 발효시키며, 이때 발효 2일째 cellulase를 첨가하여 발효를 진행하고; 생성된 아미노산 및 유기산등이 강화된 알콜을 일정농도로 조절하여 연속식 심부배양법이나 정치발효법으로 초산발효를 시켜 유색현미 식초를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

이하, 실시예를 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예1. 유색현미 무증자 발효를 위한 누룩선정 및 곡자제조법

먼저 유색현미(흑진주미) 이용 무증자 처리에 의한 양조식초를 개발하기 위해 누룩특성을 조사하였다. 유색현미를 무증자 발효하기 위하여 밀기울이나 전분 및 대두박 등을 혼합하고 Rhizopus속 및 Aspergillus속 균의 접종 배양물을 만들어 일정배합비율로 혼합하여 하기 방법에 따라 유색현미의 무증자 발효에 사용하는 곡자를 제조하였다.

(1) 누룩균 특성 및 선발

유색현미식초 제조용 매시(mash) 발효 누룩균의 특성은 재래누룩에서 분리한 균주 중에서 유색현미 생미분 발효능과 내산성 및 단백질 분해력이 있는 Rhizopus속과 Aspergillus속 균주를 선발하여 이용하였다(표 1). 유색현미의 단백질 부분과 생전분 당화력 및 유기산을 다량 분비하고 산성조건하에서 잘 발효되어 적자색소의 발현을 양호하게 재현할 수 있는 Rhizopus 속과 Aspergillus속 균주는 당화력이 높고 산성 단백질 분해력도 양호한 사상균이다. 본 발명에 사용된 곡자의 특성을 분석한 결과는 표 1과 같다.

식초제조 원료미(유색현미와 일반미 혼합) 발효용 곡자 균주특성

균 주	효 소 력			출 처
균 주	액화력 (DU)	당화력 (SP)	단백분해력 (Unit/g)	출 처
Rizopus oryzae NCES-18-1 Aspergillus oryzae NCES-3-6 Aspergillus usamii NCES-95-4	750±15 1480±20 1200±15	2200±20 1380±20 1200±15	210±10 940±10 760±10	○재래누룩에서 분리 ○Aflatixin 생성 없음

○ DU(Unit/g kokja) : Wohlgemuth Value에 준함

○ SP(Saccharogenic power) : 국세청 주류분석규정

○ NCES : National crop Experiment Station

(2) 유색현미 초산발효용 곡자 제조

곡자제조원료의 적정 배합을 선정하기 위해 밀기울(Wheat bran)에 소맥분과 탈지대두박을 각각 일정한 비율로 혼합하여 검정한 결과 표2에 나타낸 바와 같이 다음과 같은 결과를 도출하였다. 즉, 밀기울(Wheat bran)에 소맥분과 탈지대두박을 각각 80:15:5의 비율로 혼합시 곡자의 성형과 효소력이 제일 우수하였다. 곡자제조원료 혼합을 C/N율 3.5~4.1로 조절하고 유기산(구연산, 호박산 및초산 등)을 첨가 pH3.0으로 조절한 물을 가하여 배양원료의 수분함량이 38±1%가 되도록 조절한 다음 살균(110℃, 20분)한 후 여기에 Rhizopus속 및 Aspergillus속 균의 액체접종 균사배양물을 각각 단독으로 접종하여 국상자 또는 기계 제국기에 넣고 32℃, 습도 90~85%로 조절한 배양실에서 58~60시간 배양한 후 건조하여(10%내외) 유색현미용 발효제 누룩으로 사용하였다.

원료배합비율별 곡자의 배양특성

처리 번호	원료배합비율(%)			성형성	발효상태	효소력
처리 번호	밀기울	밀가루	탈지대두	성형성	발효상태	당화력(SP)	단백질분해력 (Unit/g)
A B C D	80 80 70 100	10 15 30 -	10 5 - -	++ +++ +++ ++	+++ +++ ++ +++	1120±50 1450±40 820±30 940±40	680±10 820±15 410±15 470±10

* +++ : 매우양호, ++ : 양호, +: 보통

* 배양조건 30℃, pH 4.0, 수분 38%±1, 습도 85~90%

실시예2. 유색현미식초 제조 원료미의 조분쇄 및 침지

원료 유색미(흑진주벼)를 도정할 때 왕겨만 제거한 상태인 유색현미에 일반미를 혼합한 원료미를 수분침투가 용이하도록 하고 단시간 침지하여도 쌀전분이 분상질로 되도록 원추형밀(Corn mill) 또는 Disk mill을 이용하여 그릿츠 상태(약 10mesh 내외)로 파쇄한다. 유색현미만으로 원료미로 가능하나 일반미와 혼합함으로써 제조된 식초에 있어 유색현미의 지나친 발색을 억제할 수 있도록 하였다. 그리고 깨끗한 지하수나 수돗물에 30분 가량 침지한 후 망사자루 또는 플라스틱 그물상자에 옮겨 물빼기를 40분정도 하여 분쇄된 전분층으로 수분침투 및 확산이 일어나 제분효과가 높아지도록 하였다. 이때, 수용성 색소의 용출이 많아서 제품에 영향을 주지 않고, 수침된 유색현미층에 있는 단백질과 지질이 변패로 인한 주질의 악화를 방지하고, 국균의 효소작용이 원할하지 않아 효모의 알콜발효 지연에 의한 발효기간의 장시간화 방지 및 낮은 알콜수율의 방지를 위해 침지시간이 30분 이상 경과하지 않도록 하였다.

실시예3. 유색현미식초 제조 원료의 습식제분

1) 물빼기를 한 원료미(유색현미 단독 또는 일반미 혼합)는 로울러 밀로 제분한다. 이때 제분 입도는 60~70mesh정도가 좋으며 물에 의한 수화가 용이하고 생전분이기 때문에 증자한 상태와 같은 전분구조를 만들기 위하여서는 입도가 60mesh이상 분쇄하여야 쌀 전분 입자를 감싸고 있는 단백질 구조가 노출되어 효소 반응이 용이하고 알콜 발효 수율이 향상된다.

2) 습식제분이 번거로울 경우는 쌀죽상태의 분쇄를 하여도 좋다. 즉, 물빼기를 한 원료 유색현미를 Warning blender나 Disk type 습식제분의 형태로 전분유액 상태로 만든다. 즉 가수할 물은 수돗물인 경우는 염소분을 날려 보낸 다음(1일 방치) 쓰거나, 지하수는 방금 퍼 낸 물을 사용한다(하절기는 저장탱크에 저수된 지하수나 수도물을 사용할 시 박테리아의 번식에 의한 오염의 문제가 발생할 수 있다). 물을 첨가하여 유액상태로 마쇄하기 전에 구연산이나 호박산을 총원료량(원료미+가수량)의 0.2%정도 첨가하나 휘발산으로서는 초산을 동량 첨가한 물로 마쇄하여야 색소의 안정 효과와 용출성 및 잡균 오염의 방지효과가 동시에 있다(원료 매시의 pH는 3.8~4.0사이임).

실시예4. 알콜발효 공정

분쇄된 습식 원료미인 경우 원료 쌀 무게를 기준으로 하여 Rhizopus속 배양물과 Aspergillus속 배양물(밀기울 및 미강첨가 균체배양물)을 원료미 전분가를 기준으로 원료미 g당 50~60sp(saccharogenic power)단위로 첨가(원료미를 기준으로 4~5%정도)하고 주모를 제조하지 않고 바로 건조효모(생균수 90%이상 기준)를 이용하여 총원료량(가수량 포함)의 0.4% 내외가 되도록 효모를 첨가한 다음(효모수는 10^-7cell/원료㎖당) 물을 원료미의 200~250%가량 가수하여 30℃정도에서 4~5일간 발효하였으며 발효 2일경에는 cellulase를 원료미 g당 15- 20 Unit 단위로 첨가하여 알콜 발효하였다. 이때 가수량이 적으면 발효일이 1일정도 더 소요된다.

무증자 처리에 의한 유색현미의 알콜발효에 의한 주요성분과 증자처리에 의한 유색현미의 알콜발효에 의한 주요성분의 pH, 산도, 아미노산도 및 알콜 함량을 표3 및 표4에 나타내었다. 발효 4-5일경에 pH와 산도에 있어서는 무증자처리법이 낮은 값을 보였고, 잘된 식초의 품질 기준이 될 수 있는 아미노산도와 알콜함량은 무증자처리법의 매시에서 높은 값을 보여 무증자처리법이 증자처리법보다 우수함을 확인할 수 있었다.

무증자법에 의한 발효 중 유색현미 매시(mash) 성분 함량 변화

성분 발효 기간(일)	온도 (℃)	pH	산도 (0.1N-NaOH㎖/10㎖)	아미노산도 (0.1N-NaOH㎖/10㎖)	환원당 (%)	알콜 (%)	비고
1	26.4	4.46	-	-	-	-	○급수율 : 170% ○흑진주미 : 30%첨가 ○발효제 :Rhizopus속, Aspergillus혼합누룩
3	27.6	5.04	4.4	2.1	3.5	12.1
4	28.3	4.52	5.2	3.5	2.6	14.2
5	25.4	4.46	5.6	3.7	2.1	15.7
6	24.8	4.31	6.3	3.9	1.9	16.4
7	24.2	4.31	6.4	4.2	1.8	16.8

증자법에 의한 발효 중 유색현미 매시(mash) 성분 함량변화

성분 발효 기간(일)	온도 (℃)	pH	산도 (0.1N-NaOH㎖/10㎖)	아미노산도 (0.1N-NaOH㎖/10㎖)	환원당 (%)	알콜 (%)	비고
1	27.2	5.42	-	-	-	-	○급수율 : 150% ○유색현미(흑진주미) 30% 첨가 ○발효제:기존재래누룩
3	28.1	4.95	4.7	2.4	2.8	12.5
4	28.2	4.62	5.5	3.1	2.6	14.2
5	27.4	4.51	5.9	3.2	1.8	15.3
6	25.2	4.31	6.0	3.3	1.2	16.2
7	24.5	4.26	6.2	3.3	1.1	16.2

실시예5. 초산발효공정

알콜 발효가 다된 매시(mash)를 압착여과하여 완성된 초산발효용 적자색 매시를 산도 7%정도의 초산으로 발효시키기 위하여 유색현미 발효 매시를 희석한 다음 초화율이 2%/일 되도록 초발산도를 2%정도 유지하고 초산균배양액 종초를 4~5%가량 접종하여 통기식 교반배양으로(600-700rpm, 통기량이 0.1vvm) 32~35℃정도에서 60~70시간 발효를 시킨다(이때 초산발효속도는 초발산도, 종초 접종량에 의해 약간 차이가 난다). 발효시킨 배양물의 산도는 초발산도와 유색현미주정 첨가량에 해당되는 초산이 생성된다. 초산 발효된 배양물을 여과기로 여과한 후 다시 멤브레인 필터로 제균하여 병입 포장하거나 병입 후 온수 80℃에서 30~40분간 열처리하여 포장하였다.

무증자 및 증자처리 유색현미 매시의 초산발효기간에 의한 성분변화 조사 결과를 표5 및 표 6에 나타내었다. 무증자처리한 유색현미 매시를 사용하여 초산발효한 경우가 산도가 약간 높은 것으로 나타났다.

무증자 유색현미 매시(mash) 이용 초산발효기간 중 성분변화

구 분	초 산 발 효 시 간 (hr)
구 분	0	8	16	44	52	60	64
산 도(%)	3.62	4.04	4.42	6.02	6.49	6.90	7.0
알 콜(%)	4.50	4.10	3.71	2.12	1.70	1.28	1.10
초산생성량 (%/hr)	-	0.105	0.095	0.114	0.118	0.103	0.050
초 화 율	2.53% / 일 ○ 발효조건 32℃, 0.1wm,
평 균 생 산 성	0.11g / 1hr 600rpm

증자 유색현미 매시(mash)이용 초산발효기간 중 성분변화

구분	초 산 발 효 시 간(hr)
구분	0	8	16	44	52	60	64
산 도(%)	3.60	4.01	4.31	5.92	6.31	6.65	6.74
알 콜(%)	4.51	4.12	3.83	2.12	1.84	1.37	1.30
초산생성량 (%/hr)	-	0.103	0.075	0.113	0.098	0.085	0.045
초 화 율	2.53% / 일 ○ 발효조건 32℃, 0.1wm,
평 균 생 산 성	0.11g / /hr 600rpm

본 발명의 제조방법에 따라 유색현미의 각종 영양소, 생리기능성분과 천연색소의 손실이 없도록 식초를 제조하는 무증자법 의하여 제조된 유색현미식초 품질을 증자법에 의한 식초와 비교하여 표7에 나타내었다.

무증자법으로 제조한 유색현미 식초제품의 색도 및 제품특성

유색현미 양조식초	색 도			산도 (%)	알콜 (%)	색택
유색현미 양조식초	L (Lightness)	a (Redness)	b (Yellowness)	산도 (%)	알콜 (%)	색택
무증자	5.62	4.87	2.64	6.4	1.0	선명한선홍색
증 자	6.25	4.69	2.64	6.2	1.1	〃

무증자 방법으로 제조한 현미식초는 유색현미(흑진주미) 고유의 향과 적자색소를 띠고, 기존의 증자방법으로 제조한 경우보다 산도와 알콜도수가 높으며, 색도의 적색도가 높고, 육안상으로 더 선명한 선홍색으로 보여 제품 품질과 선호도가 높다. 또한 장시간 수침하지 않고 30분간 수침하는 무증자처리 공정에 의하여 유색현미의 미강에 있는 유리아미노산과 무기질 등 부영양원의 용출로 초산발효가 잘 되며, 현행 식초제조 설비로도 바로 고품질의 유색현미 양조식초를 제조할 수 있어 실용성이 매우 높다.

또한 비열처리 무증자처리법 보다 열처리를 하는 증자처리법의 경우에 유색현미의 각종 영양생리성분 손실을 가져올 뿐 아니라, 제조비용 및 시간적 손실을 가져오게 되므로 무증자처리법이 여러모로 경제적인 방법으로 해석된다.

Claims

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원료미로서 흑진주미 또는 흑진주미와 일반미의 혼합미를 조분쇄하고 이를 물에 침지하는 조분쇄 및 침지공정; 상기 침지 원료미를 건져서 0.2%의 유기산이 함유된 물을 첨가하면서 분쇄하는 습식분쇄공정; 발효기질로서 밀기울, 소맥분(밀가루) 및 탈지대두박을 80; 10~15; 5~10비율로 혼합하고, Rhizopus delemar 및 Aspergillus aryzae 균을 상기 발효기질에 접종, 배양, 건조하여 곡자를 제조하는 흑진주미용 곡자제조공정; 상기 습식분쇄 원료미 및 흑진주미용 곡자 혼합물에 유기산의 양조용수를 170~250% 가하여 발효시켜 식초의 발효기질인 매시를 제조하는 메시제조공정; 상기 매시를 압착 여과하고 여과물에 초산균을 접종하여 발효시키는 초산발효공정으로 이루어진 흑진주미를 원료로 한 무증자 양조식초의 제조방법.