KR101137833B1 - 초미세 사과를 이용한 고품질 사과식초 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명 초미세사과를 이용하여 일체의 부원료를 사용하지 아니하고 항아리정치배양법으로 제조한 식초는 외관, 색택, 풍미 기타 종합적인 기호도에 있어서 관능미가 우수하여 고품질, 고산도 사과식초를 제공하는 뛰어난 효과를 개시하고 있다.

초미세사과, 부원료, 항아리정치배양, 고품질, 고산도, 관능미

Description

초미세 사과를 이용한 고품질 사과식초 및 그 제조방법{High Quality Vineager and method of preparing thereof using the fine apple juses}

본 발명은 품질이 향상된 고산도 사과식초와 그 제조방법에 관한 것으로, 알콜발효 후 식초발효를 진행하는 2 단계 발효법을 이용함에 있어서 종래 진탕발효방식이 아닌 정치발효법에 의하여 고품질 고산도 사과식초와 그 제조방법에 관한 것이다.

사과는 국내에서 생산되는 3대 과일 중 하나로, 연간 생산량이 408,000톤에 이르며 재배면적은 전체 과실 재배면적의 18.4%를 차지한다.

사과식초는 관능특성이 좋고 유리당, 유기산 및 각종 영양성분이 풍부하며 최근 웰빙과 함께 사과의 효능 및 기능성이 새롭게 부각되어 건강식품으로서의 가치가 재조명 되고 있는 실정이다.

한편, 식초는 식품의 맛을 돋워주는 산미료로서, 발효과정에서 생성 된 산미와 독특한 방향을 가지는 대표적인 발효식품이다. 대량생산 체계의 도입이후 합성 식초와 주정을 이용한 양조식초 등 저가의 식초시장이 형성되었으나 식생활 수준의 향상으로 과실을 이용한 천연양조식초의 수요가 오히려 급증하여 참다래, 복숭아, 무화과, 매실등 다양한 과일을 이용한 식초제조에 관한 연구개발이 활발히 이루어져왔으며, 최근에는 식초의 건강효능에 대한 관심 증대로 더욱 고급화되는 경향을 보이고 있어 고품질 식초의 개발 및 상품화가 절실히 요구되고 있다.

그런데, 과실을 이용한 천연양조식초 제조방법은 재래적인 병행복발효법과 대량생산에 적합한 2단계 발효법이 공지되어 있다. 사과를 이용한 2단계 발효법은 본 발명자들이 연구개발한 것으로(국내등록특허 제 33034호 및 포도를 이용한 2단계 교반(진탕) 식포발효법은 국내등록 제330341호 참조), 과실을 착즙 또는 파쇄하여 알코올발효와 초산발효를 단계적으로 수행하는 방법으로 수율 및 초산 생성 효율이 높고 발효 속도가 빠른 장점이 있다,

그러나, 초산발효시 교반법을 이용하므로 향미가 소실되고 공기주입으로 인한 갈변현상으로 품질 저하의 문제점이 있었다(정용진 등, 한국식품과학 영양학회지,28,PP.353-358,1999).

병행복발효법은 정치발효 조건하에서 원료를 자체 발효하므로 영양성이 우수하고 원료의 특성이 많이 잔존하는 반면 알코올발효와 초산발효가 동시에 진행되므로 수율이 낮고 초산 생성 효율이 낮아 식초의 알코올 잔류량이 높으며, 자연발효 특성상 셀룰로오스 생성균주에 의한 오염으로 균막 생성, 혼탁 및 숙성 중 오염으로 인한 품질저하 등의 문제점이 있다(김 등, 동아시아 다이어트 생활학회지,1994).

한편, 건강보조 식품으로서의 부원료로서 다른 영양식품 원료를 첨가하여 2 단계 발효법을 사용한 특허 문헌으로 국내 등록특허 제 668429호가 개시되어 있으나 이는 이상적인 것일 뿐, 사과식초로서의 기능은 없는것이라 할 것이다.

병행복발효 식초에 관한 연구로는 Kim 등의 농가 자가발효 사과식초 생산 연구 및 복숭아 초산음료 제조 연구와 Jang 등의 정치발효 식초의 셀룰로오스 생성균주의 특성에 관한 연구 등이 있으나 병행복발효법의 문제점 개선을 통한 고품질 식초 제조에 관한 연구는 아직도 매우 부족한 실정이다.

국내시판 사과식초는 사과과즙 30% 첨가하고 주정을 희석하여 통기교반 배양하여 단기간에 생산한 것으로서 산도는 높으나 사과 고유의 향과 맛이 부족한 결함이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출한 것으로 사과식초의 품질 향상을 위하여 일체의 부원료를 사용하지 않고 초미세 사과즙을 이용하여 항아리 숙성 정치배양 방법으로 발효시켜 품질이 향상된 고산도 사과식초의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 40메쉬이하로 초미세한 사과여액에 주모 5%(v/v)를 접종하여 알코발효하는 단계와;

원심분리후 상등액을 공시재료로하여 이화학적 특성과 관능검사를 수행하고 평가하는 단계를 통하여 달성하였다.

본 발명은 초미세 사과즙을 이용하여 정치배양법에 의하여 색택과 풍미 등 기호도가 개선되어 고품질 및 고산도의 사과식초를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

공시재료

본 발명에 사용된 사과는 2008년 경북 의성에서 생산된 것을 구입하여, 실온에 보관하여서 사용하였다. 알코올 발효 효모는 사과에서 분리한 Saccharomyces cerevisiae 9를 초산균은 재래식 식초에서 분리한 Acetobacter pasteurianus KFC 819(KCTC 10173BP)는 계명대학교 식품가공학과 발효공학연구실에서 분양받아 사용하였다.

주모 및 종초

Saccharomyces cerevisiae 9호는 YPD배지(Yeast extract 1%, peptone 2%, glucose 2%)에 접종하여 계대배양하였으며, 사과를 파쇄한 후 여과한 액을 121℃, 15분간 살균하여 Saccharomyces cerevisiae 9호를 한 백금이 접종한 다음 항온배양 기(HB-1021, Hanbaek Co., Korea)에서 25℃에서 48시간 배양하여 주모로 사용하였다.

사과 알코올발효액(알코올함량 5%)에 Acetobacter pasteurianus KFC 819(KCTC 10173BP)를 한 백금이 접종하여 진탕배양기(HB-201SL, Hanbaek Co., Korea)에서 30℃, 250 rpm으로 5일 간 배양한 것을 종초로 사용하였다.

초미세 사과 제조

사과를 선별,수세하여 불량과를 선별하고 초미세파쇄기(HSJ-120, 600 X 1740 X 1571H)를 이용하여 40 mesh 이하로 초미세 파쇄하여 그 과즙을 발효원료로 사용하였다.

실시예 1 : 사과 식초 제조

사과(13.8 °Brix)를 선별,수세하여 파쇄한 후 주모를 5%(v/v) 접종하여 항온배양기(HB-1021, Hanbaek Co., Korea)에서 25℃, 96시간 동안 알코올발효 시키면서 1일 간격으로 알코올 함량 및 당도 변화를 조사하였다.

사과 식초 제조는 전통적인 항아리 정치발효 방법과 교반배양법으로 각각 나누어 제조하였다. 본 발명의 정치배양법은 알코올발효액을 부직포 여과한 후 종초(도2)를 10%(v/v) 접종하여 유약을 바르지 않고 재래식 방법으로 구운 120 L 용량(높이 72 × 구경 36 × 지름 190 ㎝) 항아리(도1)에 70%를 넣고 실온(15℃)에서 60일간 정치하면서 간헐적으로 교반하여 초산발효를 시켰고, 교반배양법은 진탕배 양(배양기: HB-201SL, Hanbaek Co., Korea), 배양조건(30℃, 250 rpm으로 7일간)에서 초산발효시켜 원심분리 후 상징액을 분석 시료로 사용하였다.

실험예 1 : 알코올 함량 및 당도

상기 실시예의 발효액을 여과한 후 증류하여 alcohol hydrometer로 측정한 값을 Gay Lussac Table로 환산하여 산출하였으며 당도는 굴절당도계(PR-101, Atage Co. Ltd., Japan)를 사용하여 측정하였다.

사과 여과액에 주모를 5%(v/v) 접종하여 30℃에서 96시간 동안 알코올발효 시킨 결과 도3과 같이 사과의 초기 당도는 13.8 °Brix에서 발효 2일째 7.8 °Brix로 급격하게 감소하였으며, 이후 알코올발효가 진행됨에 따라 당도는 점차 감소하여 발효 4일째 5.9 °Brix를 나타내었다. 알코올 함량은 발효 1일째 급격히 증가하여 3.2%, 발효 4일째에 5.8%를 나타내었다.

본 발명자들의 상기 특허 제 330340호에서 2단계 속성발효에 의한 사과식초 제조 결과, 사과의 초기당도는 12.0 °Brix이며, 발효 5일째 알코올 도수 최대 5%를 나타낸다고 개시한 바 있다.

실험예 2 : 총산 및 pH

pH는 pH meter(Metrohm 691, Swiss)를 사용하여 측정하였으며, 총산은 0.1 N NaOH로 중화 적정하여 초산 함량으로 환산하였다.

상기 실험예 1에서 사과 알코올발효액(알코올 도수 5.8%)에 종초를 10%(v/v) 접종하여 교반배양법 및 항아리 정치배양법으로 제조한 사과식초의 pH 및 총산의 변화는 도4a 및 도 4b와 같으며, 발효초기 pH는 3.7, 총산은 1.0%내외에 불과하였다.

정치배양법으로 제조한 사과식초의 총산은 발효기간 동안 지속적으로 증가하는 경향을 나타내었으며, 발효 60일째 총산 5.2%를 나타내었다. pH는 총산의 증가와 반대 경향으로 발효기간 동안 지속적으로 감소하는 경향으로 발효 60일째 pH 3.2를 나타내었다.

한편, 교반배양법으로 제조한 사과식초의 총산은 발효 2일째까지 큰 변화가 없다가 발효 3일째부터 급격하게 증가하여 발효 8일째 총산 6.1%를 나타냈다. pH는 발효 2일째까지는 큰 변화가 없다가 발효 4일째 pH 3.3으로 감소하였으며 기간이 지남에 따라 조금씩 낮아져 발효 8일째에 3.2로 나타났으며, 총산이 증가함에 따라 pH는 낮게 나타났다.

이러한 결과는 본 발명자들이 상기 특허 제 330340호에서 2단계 진탕 발효법을 이용한 사과식초를 제조한 결과 총산이 증가함에 따라 pH는 낮아지며, 이때 총산은 5.8%, pH 3.2라고 개시한 것과 비슷한 결과를 나타내었으나, 정치배양법의 경우 교반배양에 비해서 발효종료 후 pH는 비슷하였으나 총산은 더 낮게 나타났다. 이같은 결과는 정치배양의 경우 발효기간이 길어 발효 동안 알코올 및 초산의 휘발로 인하여 교반배양에 비해서 낮게 나타난 것으로 판단되며, 따라서 본 발명 정치배양법으로도 총산 5.20%의 사과식초의 제조가 가능한 것이 확인되었다.

실험예 3 : 색도

색도는 UV-visible spectrophotometer(UV Spectrophotometer 1601, Japan)로 명도(L), 적색도(a), 황색도(b) 값을 측정하여 Hunter's color value로 나타내었다.

본 발명 정치배양법과 교반배양법으로 각각 제조한 사과식초의 이화학적 특성을 분석하여 비교한 결과는 표1과 같다.

pH는 교반배양 사과식초는 3.3, 정치배양 사과식초는 3.2로 차이가 없는 것으로 나타났으나, 총산 함량은 교반배양식초가 6.1%, 정치배양식초는 5.2%로 교반배양 사과식초가 정치배양 사과식초에 비해 더 높게 나타났다. 당도는 교반배양 사과식초와 정치배양 사과식초가 각각 5.6, 5.2 °Brix로 큰 차이가 없었다. 색도를 조사한 결과 교반배양 사과식초의 L값은 86.5로 정치배양 사과식초 76.1에 비해 더 높게 나타났다. a값과 b값은 정치배양 사과식초가 교반배양 사과식초보다 조금 높게 나타났다.

실험예 4 : 유기산 함량

사과 초산발효액을 Sep-pak C18 cartridge로 처리한 후 0.45 μm membrane filter로 여과하여 high performance liquid chromatography(HPLC, Waters 2487, Waters Co., USA)로 유기산 함량을 분석하였다(14). Column은 AtlantisTM dC18(3.9×150 mm, Waters Co.), mobile phase는 20 mM NaH2PO4(pH 2.7)를 사용하였고, flow rate는 1.0 mL/min, injection volume은 20 μL, detector는 UV detector를 사용하여 210 nm에서 분석하였다. 표준품으로는 oxalic, malic, tartaric, lactic, acetic, citric, succinic, fumaric acid(Aldrich, USA)를 3가지 농도(ppm)에서 분석하여 검량곡선을 작성하였으며 모든 표준품의 r2 값은 0.9903 이상이었다.

본 발명의 정치배양법과 기존의 교반배양법으로 각각 제조한 사과식초의 유기산을 분석한 결과 표 2와 같았다. Malic acid, acetic acid, citric acid, succinic acid 4종은 교반배양 및 정치배양 사과식초 모두에서 검출되었으나 oxalic acid는 정치배양 사과식초에서만 검출되어 발효방식에 따라 유기산 조성에 차이가 있는 것으로 나타났다. Acetic acid는 교반배양 사과식초에서 5786.4 mg%, 정치발효식초 4720.08 mg%로 사과식초의 주된 유기산으로 나타났으며, 교반배양 사과식초가 정치배양 사과식초에 비해 약 1,000 mg% 더 높게 나타났다.

사과에 풍부한 malic acid 함량은 정치발효 사과식초에서 687.7 mg%로 속성배양식초 382.7 mg%에 비해 약 1.8배 높게 나타났다. Citric acid 함량도 정치발효 사과식초에서 75.47 mg%로 속성배양식초에 비해 약 1.6배 높았으며, succinic acid 함량은 4.3배 높게 나타났다.

따라서, 본 발명의 정치배양으로 사과식초를 제조할 경우 초산함량은 낮지만 다른 유기산의 함량은 높게 나타나 정치배양법으로 고품질의 사과식초 제조가 가능함을 확인하였다.

실험예 5 : 유리당 함량

사과 초산발효액을 유기산 분석과 동일한 방법으로 전처리하여 HPLC(Waters 2487, Waters Co., USA)로 유리당 함량을 분석하였다(14). Column은 carbohydrate analysis column (3.9×300 mm, Waters Co.)를 사용하였으며 mobile phase는 75% acetonitrile (J.T.baker Co. USA), flow rate는 1.0 mL/min, injection volume은 20 μL, detector는 RI detector(M410 RI)를 사용하여 분석하였다. glucose, fructose, sucrose, maltose 표준품(Aldrich, USA)은 3가지 농도(ppm)에서 분석하여 검량곡선을 작성하였으며 모든 표준품의 r2 값은 0.9935 이상이었다.

본 발명 정치배양법과 교반배양법으로 제조한 사과식초의 유리당을 분석한 결과를 표 3과 같이 fructose와 glucose는 모두 검출되었으나 sucrose, maltose는 검출되지 않았다. Fructose 함량은 식초 간에 큰 차이가 없었으나 glucose 함량은 정치배양식초가 988.7 mg%로 교반배양식초 871.0 mg%에 비해 조금 높게 나타났다.

실험예 6 : 관능검사

본 발명의 항아리 정치발효 방법과 기존의 교반배양법으로 각각 제조한 사과 식초를 반복된 랜덤화 완전 블록 계획(replicated randomized complete block design)에 따라서 훈련된 8명의 관능요원에 의해 관능검사를 실시하였다.

이때, 관능검사시 지켜야 할 사항과 주의점을 인지시키고, 설문지에 표기된 항목과 검사 방법을 자세히 설명한 후 매회 같은 시간대에 관능검사를 실시하였다. 평가내용은 외관, 신맛, 색, 냄새 및 전반적인 기호도를 9점 채점법 (매우 바람직하지 않다 1점 ↔ 매우 바람직하다 9점)으로 평가하였으며, 검사 결과는 SAS(Statistical Analysis System) 통계 프로그램(61)을 이용하여 각각 일원배치분산분석(One-way ANOVA Test)을 하고 Duncan`s multiple range test(DMRT)로 평균간 의 다중비교를 실시하였다.

본 발명 정치배양법과 기존의 교반배양법으로 제조한 사과식초의 관능검사 실시한 결과는 표 4와 같다. 외관, 색과 신맛은 유의적인 차이가 없었으나 정치배양으로 제조한 식초에서 와관과 색은 높은 수치를 나타내었으며, 신맛은 낮은 수치를 나타내었다. 냄새는 정치배양 사과식초에서 유의적인 차이가 나타났으며, 정치배양 사과식초가 사과향이 더 풍부하고 부드러운 느낌을 나타내었다.

전반적인 기호도에서 정치배양 사과식초가 유의적인 차이를 나타내어 본 발명 항아리 정치배양으로 제조한 사과식초는 속성교반배양식초보다 관능적으로 더 우수한 것으로 나타났다.

본 발명은 기존의 사과식초 2단계 교반 발효법에 의하면 향미가 소실되고 공기주입으로 인하여 갈변현상에 의해 품질이 저하되었는 바, 이를 알콜발효와 초산발효를 단계적으로 2단계 발효법을 채용하되 정치발효법을 채용함으로서 색택, 풍미를 비롯하여 종합적인 기호도를 향상시킨 고산도 고품질 사과식초를 제공하는 뛰어난 효과가 있으므로 발효식품 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 색택과 풍미가 개선된 사괴식초 제조용 정치배양에 바람직한 재래식 항아리를 보인 사진도이다.

도 2는 본 발명 종효모와 종초에 의한 사과식초 제조에 있어서 2단계 정치배양법을 공정별로 설명한 다이어그램이다.

도 3은 본 발명 알코발효 단계에서의 당도 및 알코올 함량 변화를 보인 그래프이다.

도 4a는 기존의 2단계 진탕교반배양법에 따른 pH와 총산도, 도 4b는 본 발명 정치배양법에 따른 pH와 총산도의 경시적 변화를 보인 그래프이다.

Claims (2)

1. 알콜 발효 후 초산발효시키는 2단계 발효법에 의한 식초제조방법에 있어서, 40메쉬 초미세 사과즙을 여과한 사카로마이세스 세레비지아에 균주의 5%(v/v)를 접종하여 25℃에서 96시간 알콜발효 후 이를 여과한 여액을 재래식 항아리에 넣고 Acetobacter pasteurianus KFC 819 균주의 종초 10%(v/v)를 접종하여 15℃에서 60일간 간헐적으로 교반하여 정치배양시켜 초산발효함을 특징으로 하는 사과식초 제조방법.
2. 제 1항의 방법에 의하여 제조되어 색택과 풍미가 개선된 PH 3.2, 총산 5.2℃의 사과식초.

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