KR101429587B1 - 전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 쌀, 보리 또는 조를 원료로 사용하여 농축액을 만들고 효모를 접종하여 에탄올 발효를 수행하는 제 1단계와, 상기 에탄올 발효의 산도를 4~5 w%로 조절하고 초산균을 접종하여 표면발효를 수행하는 제 2단계와, 상기의 초산발효액을 속성발효관으로 이송하여 알코올 발효액을 반연속식으로 사입하면서 초산 발효 하는 제 3단계로 구성된다.
본 발명은 곡물을 이용하여 표면발효와 속성발효를 연계하므로 표면발효 기간을 30일에서 7일로 단축시키고, 최종발효수율의 산도를 7.69%에서 9.29%로 증가시키며, 총발효시간을 40일에서 21일로 단축시킬 수 있는 획기적인 곡류식초의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 종래의 단독 표면발효시 문제점인 오염 발생을 차단하고, 종래의 단독 속성발효시 문제점인 관능 저하를 해결할 수 있다.

Description

전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법{manufacturing method for vinegar by three stages fermentation using application of traditional method}

본 발명은 쌀, 보리 또는 조를 원료로 사용하여 농축액을 만들고 효모를 접종하여 알코올 발효를 수행하는 제 1단계와, 상기 알코올 발효의 산도를 4~5w%로 조절하고 초산균을 접종하여 표면발효를 수행하는 제 2단계와, 상기의 초산발효액을 속성발효관으로 이송하여 알코올 발효액을 반연속식으로 사입하면서 초산 발효하는 제 3단계로 구성된다.

본 발명은 획기적으로 전통 발효법을 응용하되 공정을 단축하여 원가를 절감하고 관능을 향상시키는 고수율 곡류식초의 제조방법을 제공한다.

일반적으로 식초는 곡류의 탄수화물을 누룩곰팡이가 당화하여 단당으로 만들면 효모는 산소가 부족한 환경에서 단당을 분해하여 에너지를 얻으면서 에탄올을 만드는 알코올 발효 과정과 알코올을 배지로 하여 초산균이 호기적 환경에서 증식하면서 초산을 만드는 초산발효 과정을 거쳐 만들어진다.

통상적으로 식초의 제조방법은 표면발효 과정에서 곰팡이가 곡류를 당화시키면 효모가 알코올을 만들고, 배지에 초산균인 아세토박터(Acetobacter) 속을 접종한 후 정치된 상태에서 발효시켜 식초를 만든다. 표면 발효는 발효설비가 아주 간단하여 투자비용을 최소화할 수 있고 초산 농도가 낮으므로 부드러운 신맛을 낼 수 있는 반면에, 발효 중에 균의 생육 특성인 온도나 통기량 등을 조절하기 어려우므로 발효시간이 길어지고 대량생산이 어렵고 수율이 낮은 문제점이 있다. 따라서 식초를 대량생산하기 위해서 심부발효를 하는데, 이는 발효온도, 통기량 등의 조절이 가능하여 표면발효에 비해 발효기간이 짧고, 초산의 수율 및 산도를 높일 수 있으나, 생성물이 톡 쏘는 강한 신맛을 나타내므로 관능성이 만족스럽지는 못하다.

한편, 대한민국 특허공개 제10-2010-0085750호(누룩 단독사용에 의한 현미식초의 정치 발효방법)는 현미를 주원료로 하여 알코올 발효 후, 정치발효를 진행하여 식초를 제조하는 것으로 발효공정의 차이가 있다. 대한민국 특허공개 제10-2010-0037942호(현미를 주원료로 하는 기능성 현미식초 및 그 제조방법)는 현미를 이용하여 알코올 발효 후, 초산 심부발효를 진행하여 식초를 제조하는 방법이다.

대한민국 특허공개 제10-2004-0026532호(2단계 발효법에 의한 자색 고구마 양조식초 및 그 제조방법)은 자색 고구마(Ipomoea batatas (L.) L AMK.)를 사용하여 알코올 발효단계 및 초산발효시켜 식초를 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 대한민국 특허등록 제10-0458607호는 알코올 발효 및 초산 발효를 수행하여 참외식초를 제조하는 방법을 개시하고 있고, 대한민국 특허등록 제10-0341284호는 알코올 발효 및 초산 발효를 수행하여 감자식초를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 또한, 대한민국 특허등록 제10-0330341호는 알코올 발효 및 초산 발효를 수행하여 포도식초를 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개 제10-2008-0005229호는 특정 발효 조건을 채용한 심부 발효법에 의해 식초를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

상기한 바와 같이, 종래의 식초발효는 알코올 발효 및 표면 발효 또는 알코올 발효 및 심부 발효의 2 단계 공정으로 구성된다. 그러나 초산발효는 알코올 발효 단계를 주정으로 대체하여 표면 발효하거나 심부 발효를 하기도 한다.

그러나, 종래의 식초발효에 있어서, 알코올 발효 후 표면발효하게 되면 적정 발효 조건을 맞추기 위해 발효공정이 길어지고, 오염 방지가 어려우며, 식초에서 발효취가 잔류하며 산도가 6% 미만으로 낮고, 수율이 70% 이내로 낮다. 또한 알코올 발효 후 심부발효하게 되면 초산균의 생육에 발효공정이 장기간 소요되고, 식초가 톡 쏘는 초산의 강한 신맛을 나타내므로 관능성이 좋지 못한 문제점이 있다.

본 발명자들은 종래의 식초발효의 문제점을 해결하고자 많은 연구를 수행하면서, 표면발효 단계에서 오염을 차단하는 것이 무엇보다도 중요하다는 사실을 알게 되었다. 표면발효에 있어서, 배지에 접종한 초산균(A. aceti , A. schuezenbachii, A. orientalis, A. vini aceti 등)은 알코올을 자화하여 초산을 만들면 아세토박터 자일리늄(A. xylinum)은 초산을 영양원으로 먹고 자라면서 셀루로우스를 만들기 때문에 배지를 오염시키고, 또한 글루코노박터(Glucanobacter spp.)는 글루콘산이나 소르보스 등을 만들기 때문에 최종 제품의 초산농도가 낮아지게 될 뿐만 아니라, 관능도 떨어지게 된다. 이렇게 표면발효에서 오염균을 차단시키지 않으면 심부배양을 하더라도 수율이 높지 않고 관능이 떨어지는 문제점이 있으므로 표면발효 단계에서 잡균의 오염을 차단하는 것이 매우 중요하다. 또한 속성발효에서 장시간 발효로 인한 식초균이 스트레스를 받게 되면 초산 발효가 원활하지 못하므로 이에 대한 대책도 필요하다.

종래에 식초의 표면발효는 발효시간이 3 개월~1년이 소요되며 온도, 공기량, 알코올 농도 등의 발효조건을 조절하기가 곤란하여 반복재현성이 떨어져 최종 산도가 6% 이내이고, 수율이 70% 이내로 낮았다.

표면발효 단계에서 곡물 농축액에 액화효소를 접종하여 당류를 분해시키고 효모를 접종하여 알코올 발효시키는 제 1단계와, 초산균을 접종하여 표면배양하면서 오염을 차단하고 수율을 높이기 위하여 산도를 4-5w%로 조절하여 초산발효를 시키는 제 2단계와, 속성발효는 표면배양이 종료된 배양액에 속성 발효에서의 유도기(lag time) 및 발효 시간을 단축시키는 제 3단계로 구성된다.

본 발명은 제 1단계에서 곡류로부터 알코올을 발효시키며, 제 2단계의 표면배양에서 발효기간을 7일이내로 단축시켜 잡균의 오염을 차단하여 식초의 수율을 높이고 좋은 관능을 유지시키며, 제 3단계의 속성발효에서 발효 조건을 조절하여 발효 시간이 단축되고, 식초의 초산 농도가 9-10w%로 높아지며, 총발효시간이 21일이내로 단축되므로 발효취가 잔류하지 않아 거부감이 없는 식초를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 알코올 발효, 알코올을 이용한 표면 발효 및 속성 발효를 3단계로 수행하는 식초의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 3단계 식초발효공법은 발효시간이 단축되고, 식초의 수율이 높아지며, 발효취가 잔류하지 않아 거부감이 없을 뿐만 아니라, 식초의 숙성 및 산도를 조절할 때 식초 본래의 자극적인 맛을 최소화할 수 있어 관능을 개선시킬 수 있다.

도 1은 현미농축액을 사용하여 표면 발효를 수행하면서 시간대별로 gross keep(GK), 산도(AD), 알콜농도(alc)를 측정한 결과이다.
도 2는 잔여 알코올 0.5-2% 범위로 조절시 최종 발효물의 GK, 산도, 알콜농도를 측정한 결과이다.

본 발명은 제 1단계에서 곡류에 액화효소를 첨가하여 얻은 당화액으로부터 효모를 첨가하여 알코올을 발효시키며, 제 2단계의 표면배양에서 발효기간을 7일이내로 단축시켜 잡균의 오염을 차단함으로써 식초의 수율을 높이고 좋은 관능을 유지시키며, 제 3단계의 속성발효에서 발효 조건을 조절하여 발효 시간이 단축되고, 식초의 초산 농도가 9-10w%로 높아지며, 총발효시간이 21일이내로 단축시킨다.

제 1단계: 알코올 발효

곡류는 쌀, 현미, 보리, 기장 및 조 중에서 쌀은 반드시 사용하고 그 밖에 곡류는 선택적으로 사용할 수 있다.

농축액은 곡류를 파쇄하여 정제수와 알파-아밀레이즈 효소를 혼합하여 액화시키는 단계와, 글루코아밀레이즈 또는 플루라네이즈의 효소 및 건맥아를 가하여 당화시키는 단계와, 효소실활, 압착여과, 및 농축하는 단계를 통하여 얻어질 수 있다. 상기 액화단계는 예를 들어 약 105 에서 약 5분, 약 98 에서 2시간 동안 반응시킴으로써 수행할 수 있으며, 상기 당화단계는 상기 액화단계로부터 얻어진 생성물을 약 60 의 온도에서 약 15 시간 동안 반응시킴으로써 수행할 수 있다. 또한, 상기 효소실활은 약 85 에서 30분 동안 가열함으로써 수행할 수 있으며, 압착여과 및 농축은 통상의 압착방법, 여과방법, 및 농축방법을 수행하여 얻어질 수 있다.

예를 들어 상기 쌀 당화 농축액은 백미를 40메쉬 그물망을 70% 통과하도록 파쇄한 후, 백미량의 약 2배의 정제수와 액화효소를 혼합하여 105 에서 5분, 98 에서 2시간 동안 액화시키고, 60 로 냉각한 후 당화효소 및 건맥아를 혼합하여 60 에서 15시간 동안 당화시킨 다음, 85 에서 30분 동안 효소실활 후 압착여과 및 농축하여 사용할 수 있다.

본 발명의 제조방법은 약 25 ~ 27 Brix의 곡류 당화 농축액에 사카로마이세스(saccharomyces) 속 효모를 당화 농축액 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 범위로 접종할 수 있으며, 알코올 발효는 28.5 ± 2℃ 에서 7 내지 30일간 정치하여 발효시키는 제 1단계를 수행한다. 발효액은 통상의 방법에 따라 불순물을 제거한 후, 용액의 산도를 4-5w%로 조절한 후, 아세토박터(Acetobacter) 속 초산균을 접종하고 정치하여 표면발효를 수행한다.

극호기성 균주인 초산균은 정치된 액의 표면에서만 생육가능하며, 이들이 표면에 생육하게 되면 막 즉, 초산균 막을 형성한다. 상기 표면발효는 약 35 내지 40 의 온도에서 수행할 수 있으며, 표면 발효의 기간은 초산균막이 생성되는 한 크게 제한되지 않는다. 예를 들어, 과일 농축액의 알코올 발효물의 경우 3 내지 10일 동안, 길게는 30일 동안 표면 발효를 수행할 수 있으며, 곡류 농축액의 알코올 발효물의 경우 역시 3 내지 10일 동안, 길게는 30일 동안 표면 발효를 수행할 수 있다. 본 발명의 식초 제조방법은 제 2단계에서 얻어진 발효액을 속성 발효를 수행하는 제 3단계를 포함한다. 상기와 같이 표면 발효 및 속성 발효를 순차적으로 수행함으로써, 장기간의 유도기(lag time) 없이 단기간에 전체 공정을 완료할 수 있을 뿐만 아니라, 단순히 알코올 발효 및 표면 발효에 의한 식초 제조방법을 수행할 경우에 발생하는 최종 제품에 잔류하는 발효취의 문제를 차단할 수 있다.

상기 속성 발효는 제 1단계에서 얻어진 알코올 발효액을 사용하여, 초산 발효액 중의 알코올 농도가 0.5 용량% 이하로 감소되지 않도록 조절하면서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 속성 발효는 약 30 내지 31 의 온도, 0.1 내지 0.2vvm의 통풍량의 조건에서 반연속식 또는 연속식 속성 발효를 통해 무기한 초산균 활성이 유지되는 상태로 수행되며, 발효액은 통상의 방법에 따라 불순물을 제거할 수 있다. 본 발명의 식초는 상기 속성 발효를 수행하여 얻어진 발효액을 숙성시킨 후, 산도를 제품에 따라 원하는 수준, 예를 들어 7 ~ 13 중량%로 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 숙성 및 산도 조절에 의해 알코올 발효 및 속성 발효에 의한 종래의 제조방법에 따라 얻어지는 식초의 자극적인 맛을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

<실시예 1> 알코올 발효

백미를 40 메쉬 그물망에 70% 통과하도록 파쇄한 후, 백미량의 약 2배의 정제수와 액화효소를 혼합하여 105 에서 5분, 98 에서 2시간 동안 액화시켰다. 액화물을 60 로 냉각한 후 당화효소 및 건맥아를 혼합하여 60 에서 15시간 동안 당화시킨 다음, 85 에서 30분 동안 효소실활 후 압착여과 및 농축하여 쌀 농축액을 얻었다. 약 25 ~ 27 Brix의 곡류 당화 농축액 2,000 kg을 정제수 3,000 kg에 가하고, 효모 배양액 200 kg을 접종하여, 28.5 ± 2℃에서 알코올 발효하였다. 얻어진 발효액 중의 알코올 농도를 측정한 결과, 농도가 9.6 용량%이었다. 얻어진 발효액에 벤토나이트 가한 다음, 필터프레스 여과를 실시하여, 불순물이 제거된 발효액을 얻었다.

<실시예 2> 표면 발효

실시예 1에서 얻어진 알코올 발효액에 정제수를 가하여 알코올의 농도를 6.5 w%로 희석한 후, 쌀식초를 사용하여 산도를 4-5w%로 조절하였다. 얻어진 수용액의 온도가 35가 되도록 한 후 수용액의 표면에 초산균막을 띄워서, 발효액의 표면이 초산균막으로 모두 채워질 때까지 약 7 일 동안 정치하여, 발효를 수행하였다.

<실시예 3> 속성 발효

실시예 2에서 초산 발효액을 속성 발효관으로 이송하고, 발효관 내의 온도를 30.5 내지 31의 온도로 유지하고, 0.1 내지 0.2vvm의 통풍량 조건에서, 속성 발효 중에 발효액 중의 알코올농도가 0.5 용량% 이하로 내려가지 않도록 실시예 1에서 얻어진 알코올 발효액을 공급하면서, 발효하여 곡류식초를 얻었다. 식초의 산도를 측정한 결과 9.29 w% 이었다. 얻어진 곡류식초에 벤토나이트 가한 다음, 필터프레스 여과를 실시하여, 불순물이 제거된 곡류식초를 얻었다. 상기 속성 발효를 수행하면서 측정한 에탄올 함량, 총 산도, feeding rate (L/hr), 및 GK (Gross Keep)의 변화 추이는 도 2와 같으며, 실시예 2의 표면발효와 실시예 3의 속성 발효로 얻어진 최종 수율은 95.2%이었다.

<실시예 4> 숙성 및 산도 조정

실시예 3에서 얻어진 곡류식초를 3일 동안 실온에서 숙성시킨 후, 정제수를 가하여 산도를 5.2 중량%로 조정하여, 숙성된 쌀 식초를 제조하였다.

<비교예 1> 표면 발효

실시예 1에서 얻어진 발효액에 정제수를 가하여 알코올의 농도를 5.34 용량%로 희석한 다음, 쌀식초를 사용하여 산도를 3.24 중량%로 조절하였다. 얻어진 수용액의 온도가 35가 되도록 한 후 수용액의 표면에 초산균막을 띄워서, 발효액의 표면이 초산균막으로 모두 채워질 때까지 99 일 동안 정치하여, 발효를 수행하였다. 얻어진 쌀 식초의 산도는 5.08중량%였으며, 이 식초에 벤토나이트를 가한 다음, 필터프레스 여과를 실시하여, 불순물이 제거된 쌀 식초를 얻었다. 최종 수율은 67.8%였다.

<시험예 1> 관능시험

상기의 실시예 4에서 얻어진 곡류식초 및 비교예로서 상업적으로 시판되는 표면발효에 의해 얻어진 쌀식초(순쌀초, 일본 오타후쿠사제품)를 대상으로 하기와 같이 관능시험을 수행하였다.

18명의 주부패널을 대상으로 쌀식초를 사용하여 오이, 무 초절임을 제조하게 하였으며, 조리전 및 조리후로 나누어, 1-7점 척도로 관능시험을 수행하였다. 조리전의 평가항목은 향(냄새) 기호도, 신맛 기호도, 후미 기호도 항목으로 하였으며, 조리후의 평가항목은 외관(색상) 기호도, 향(냄새) 기호도, 단맛 정도, 단맛 기호도, 신맛 기호도, 및 후미 기호도로 하였다. 또한, 관능시험 완료 후 구입 선호도를 평가하였다. 상기 관능시험 결과는 각각 표 2 내지 표 4와 같다.

조리전 관능평가

구분	실시예 4	비교예	95% 신뢰수준
전체 기호도	5.4	4.5	- P<0.05 (t. P=0.061) - 유의성 있는 차이 있음
향(냄새) 기호도	5.4	4.4	- P>0.05 (t. P=0.854) - 유의성 있는 차이 없음
신맛 기호도	5.7	4.3	- P<0.05 (t. P=0.012) - 유의성 있는 차이 있음
후미 기호도	5.5	4.4	- P>0.05 (t. P=0.218) - 유의성 있는 차이 없음

조리후 관능평가

구분	실시예 4	비교예	95% 신뢰수준
전체 기호도	75 점	61점	- 유의성 있는 차이 있음
외관 기호도	5.4 우수	4.3 보통	- P>0.05 (t. P=0.000) - 유의성 있는 차이 있음
향(냄새) 기호도	5.4	4.4	- P>0.05 (t. P=0.002) - 유의성 있는 차이 있음
단맛 정도	5.4 우수	4.1 미약	- P>0.05 (t. P=0.000) - 유의성 있는 차이 있음
단맛 기호도	5.2 우수	3.9 보통	- P>0.05 (t. P=0.002) - 유의성 있는 차이 있음
신맛 기호도	5.4 우수	4.1 보통	- P<0.05 (t. P=0.163) - 유의성 있는 차이 없음
후미 기호도	5.1 우수	3.9 보통	- P>0.05 (t. P=0.008) - 유의성 있는 차이 있음

구입선호도

구분	인원수	%
실시예 4	14	78%
비교예	4	22%

Claims (4)

1. 곡류 당화 농축액을 함유하는 액체 배지에 효모를 접종하여 알코올 발효를 수행하는 제 1 단계와;
   제 1 단계의 알코올 발효액에 산도를 4 내지 5 w%로 조절한 후, 초산균을 접종하고 7일 동안 정치하여 표면발효하는 제 2단계와;
   제 2단계의 초산발효액을 속성 발효하는 제 3단계를 포함하는 전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 표면발효하는 제 2단계는 제 1단계에서 얻어진 알코올 발효액의 알코올 농도가 4 내지 7 용량%의 범위인 것을 특징으로 하는 전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법
3. 제1항에 있어서, 제 2단계의 표면발효시 발효액의 표면이 초산균막으로 모두 채워질 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법
4. 제1항에 있어서, 제 3단계의 속성 발효시 배지 중의 알코올 농도가 0.5 용량% 이하로 감소되지 않도록 조절하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 전통발효법을 응용한 3단 발효식초의 제조방법

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