KR101766526B1 - 돼지감자 발효주 및 그 제조 방법 - Google Patents

돼지감자 발효주 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

당도, 알코올, pH, 총산, 총아미노산, 유리당, 유기산, 휘발성 향기성분, 총 페놀성 화합물 함량 등에서 우수한 특성을 보유하며 색, 향, 맛 등을 비롯한 전체적인 관능성 특성이 뛰어난 돼지감자 발효주 및 그 제조방법이 제공된다. 이 돼지감자 발효주는 이눌리나아제 생산 효모를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시켜 제조될 수 있다.

Description

돼지감자 발효주 및 그 제조 방법{Fermented alcoholic beverage using Jerusalem artichoke and method of manufacturing the same}
본 발명은 이눌리나아제 생산 효모를 이용하여 발효된 돼지감자 발효주 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
돼지감자(Jerusalem artichoke, 학명 = Helianthus tuberosus L.)는 북미원산의 국화과 식물로서 우리나라에 널리 분포되어 있다. 돼지감자는 1년생 식물로서, 8~9월에 해바라기 모양의 꽃이 피고 10월 말경 즉 외부 온도가 17℃ 이하가 되면 꽃이 지며 땅 속에 감자모양의 뿌리열매가 생기는데 이 뿌리를 주로 돼지감자라고 한다. 돼지감자는 사람이 재배를 하지 않아도 야생에서 저절로 자라기도 하며 번식력 또한 강한 식물이다.
돼지감자의 주성분은 이눌린(inulin)과 그 유사물질인데, 전체의 약 15%를 구성하고 있어 지구상에서 가장 이눌린을 많이 포함하고 있는 식물이 돼지감자이다. 이눌린은 혈당강하, 변비개선, 장질환 예방, 혈청 콜레스테롤 감소, 혈중 지질 저하, 다이어트 효과 등 우수한 기능성을 가진 것으로 알려져 있다. 특히 이눌린은 혈당 저하 작용이 강하여 천연의 인슐린이라 불리어진다.
이러한 이눌린은 칼로리가 낮은 다당류로서 위액에 소화되지 않고 분해되어도 과당으로 밖에 변화되지 않는다. 1995년 Bach-Knudsen 및 Hessov의 연구에 따르면 이눌린은 사람의 생체내 소화효소로 분해가 잘 되지 않는다고 알려져 있다(Bach-Knudsen KE, Hessov I (1995) Recovery of inulin from Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) in the small intestine of man. Br J Nutr, 74, 101-113). 특히 이 연구에서 사람이 돼지감자를 섭취한 후 사람의 소장에서 이눌린이 검출되는 것을 확인함으로써 이눌린이 분해되지 않음을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 이눌린이 혈당을 상승시키지 않는 효과와 항비만 효과 및 식이섬유로서의 가능성을 제시하였다.
이와 같이 종래에는 돼지감자의 주성분인 이눌린 자체의 기능성에 초점을 맞추어 연구가 진행되어 왔다. 하지만, 이눌린을 과당으로 분해시키는 기술, 특히 이 과당을 이용하여 알코올성 음료로 개발하려는 연구는 현재까지 전무한 상태이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 돼지감자로부터 추출된 유효성분을 이용한 고품질의 발효주를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 상기 돼지감자 발효주를 제조하는 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주는 이눌리나아제 생산 효모를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시켜 제조될 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 제조방법은 물에 돼지감자 분말을 첨가하여 섞는 단계와, 상기 돼지감자 분말을 가열하여 이눌린을 추출하는 단계와, 이눌리나아제 생산 효모를 접종하여 상기 돼지감자 분말을 발효시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이눌리나아제 생산 효모는 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P) 균주일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 이눌리나아제 생산 효모는 효모추출물(yeast extract), 말토오스(maltose), 또는 글루코스(glucose)로 이루어진 배지에 약 30℃에서 약 150 rpm으로 36 내지 48시간 동안 진탕배양을 한 후 약 8000 rpm에서 약 15분간 원심분리하여 균체만을 회수하여 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 제조방법은, 물에 열풍건조된 돼지감자 분말을 첨가하여 섞어주는 단계와, 상기 돼지감자 분말로부터 이눌린을 추출하기 위하여 약 15분간 70 내지 90℃로 가열하는 단계와, 그 결과물을 실온에서 방랭하는 단계와, 상기 방랭한 담금액을 발효조에 넣고 당도를 약 25°Brix가 되도록 가당하는 단계와, 상기 담금액에 상기 담금액의 약 10%(v/w)에 해당하는 이눌리나아제 생산 효모 종배양액을 균체만으로 접종하는 단계와, 약 20℃에서 약 10일 동안 발효를 진행하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 구체적인 내용 및 도면들에 포함되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 돼지감자 발효주 및 그 제조방법에 의하면, 당도, 알코올, pH, 총산, 총아미노산, 유리당, 유기산, 휘발성 향기성분, 총 페놀성 화합물 함량 등에서 우수한 특성을 보유하며 색, 향, 맛 등을 비롯한 전체적인 관능성 특성이 뛰어난 돼지감자 발효주 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 당도의 변화를 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 환원당의 변화를 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 알코올의 변화를 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 pH의 변화를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 총산의 변화를 측정한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 총아미노산의 변화를 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 생균수의 변화를 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 총 페놀성 화합물의 함량을 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효종료 후의 탁도와 색채를 각각 660nm 및 420nm에서 측정한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예 1. 돼지감자 발효주의 제조
<1-1> 재료
돼지감자(김천에서 생산된 것으로 시중에서 구입)를 건조기에서 45℃를 유지하며 2일 동안 열풍건조를 한 후 분쇄하여 분말화하였다. 이 후 돼지감자 분말을 4℃에서 저온 보관하면서 실험에 사용하였다. 돼지감자 분말의 건물 중량에 대하여 이눌린은 48.19wt%로 함유되어 있었다. 페놀성 화합물의 경우, 돼지감자 분말의 건물 중량 g당 갈산 등가물(gallic acid equivalent)이 1.92±0.02 mg, 탄닌산 등가물 (tannic acid equivalent)이 4.20±0.03 mg 함유되어 있었다.
<1-2> 사용 균주 및 배양 조건
본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주를 제조하기 위하여 이눌리나아제(inulinase) 생산 효모 균주를 사용하였다. 이눌리나아제는 이눌린을 분해하여 과당으로 변화시키는 역할을 한다. 본 실시예의 이눌리나아제 생산 효모 균주로는 전통 누룩(당화력 300 SP/g 이상, 송학곡자, 광주, 한국)으로부터 분리한 신규한 균주를 사용하였다. 상기 분리된 균주에 대하여 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P) 로 명명하고, 2014년 3월 10일자로 국립농업과학원 농업유전자원센터(KACC)에서 상기 수탁번호를 부여받았다. 아래 표 1은 본 실시예의 균주를 배양하기 위한 배지의 종류와 조성을 나타낸 것이다. 균주를 포함하는 배지를 약 30℃에서 약 150 rpm으로 36 내지 48시간 동안 진탕배양(shaked culture)을 하고 이어서 약 8000 rpm에서 약 15분간 원심분리(Vision Scientific CO., VS-24SMTi, Bucheon, Korea)한 후 균체만 회수하여 실험에 사용하였다.
균주 배지 조성 (%, w/v)
Pichia anomala JK04 (KACC93193P) Yeast extract 1.0
Maltose 2.0
<1-3> 돼지감자 발효주의 제조
물 3 L에 열풍건조 돼지감자 분말 500 g을 첨가하여 잘 풀어준 뒤 이눌린을 추출하기 위하여 약 15분간 70 내지 90℃, 바람직하게는 80℃에서 가열처리하고 이 후 실온으로 방랭하였다. 이와 같이 방랭한 담금액을 15 L 발효조에 넣고 설탕을 추가하여 당도가 약 25°Brix가 되도록 가당하였다. 이 후 담금액에 담금액의 약 10%(v/w) 종배양액을 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P) 균체만으로 접종하여 약 20℃에서 약 10일 동안 발효를 진행시켰다.
실시예 2. 돼지감자 발효주의 효능 검증
<2-1> 발효 특성 분석
본 발명의 돼지감자 발효주를 제조하는 과정에서 발효 중에 변화하는 당도(°Brix), 환원당, 알코올, pH, 생균수를 측정하였다. 총산의 함량과 총아미노산의 함량은 각각 젖산(lactic acid)과 글리신(glycine) 함량으로 환산하여 나타내었다.
<2-2> 주질 특성 분석
본 발명의 돼지감자 발효주의 주질 특성으로서 유리당, 유기산 및 아미노산 조성을 분석하였다.
본 발명의 돼지감자 발효주의 휘발성 향기성분을 분석하기 위해 향기성분의 포집방법을 사용하였다. 구체적으로 SPME 섬유(Solid Phase Microextraction fiber) (50/30 um DVB/CAR/PDMS, Supelco, Bellefonte, PA, USA)를 사용한 헤드 스페이스(head-space)법으로 향기성분을 포집하였다. 향기성분을 흡착하기 전에 기체 크로마토그래프(gas chromatograph, GC)를 이용하여 SPME 섬유를 240℃에서 1시간 동안 탈착시켜 사용하였다. 20 mL SPME 유리병(vial) (23×75 mm, Bellefonte, PA, USA)에 시료 5 mL을 넣고, 향기성분의 추출을 돕기 위해 25%(w/v) NaCl을 첨가한 다음 스크푸 캡(screw cap) (PTFE/Silicone Septa 18 mm, 35 Shore A, Bellefonte, PA, USA)으로 완벽히 밀봉하여 시료를 준비하였다. 준비된 시료를 60℃로 유지하며 자력교반기로 20분간 교반시켜 SPME 유리병 내의 헤드 스페이스에 휘발성 성분이 평형을 이루게 하였다. 이이서 SPME 섬유를 주입하여 같은 조건으로 20분간 향기성분을 SPME 섬유에 흡착시켰다. 그리고 SPME 섬유를 기체 크로마토그래프에 주입한 후 향기성분의 탈착을 위해 30분간 유지한 후 향기성분을 포집하였다. 표 2는 본 발명의 돼지감자 발효주의 휘발성 향기성분을 분석하기 위해 사용된 가스 크로마토그래프 질량분석기 (Gas Chromatograph-Mass spectrometer, GC-MS)의 분석 조건을 나타낸 것이다. 여기서 사용된 테이터 베이스 또는 라이브러리(library)는 Wiley9Nist0.8 (WIley9Nist0.8 Library, mass spectral search program, version 5.0, USA)이었다.
파라미터 분석 조건
Instrument Agilent 7890A
Column DB-WAX(60 m×Φ0.25 mm×0.25 μm, Agilent)
Column temp. 40℃(2 min) -> 220℃(2℃/min) -> 240℃(20℃/min) -> 240℃(5 min)
Carrier gas He(1 mL/min)
Inlet temp. 240℃
Split ratio 20 : 1
Detector Agilent 5975C inert XL MSD with Triple-Axis Detector
본 발명의 돼지감자 발효주의 탁도와 색을 분석하기 위하여, 발효가 종료된 돼지감자 발효주의 흡광도를 측정하였다. UV-visible Spectrometer (Shimazdu Co., UV-1601, Kyoto, Japan)를 이용하여 탁도는 660 nm에서, 색채는 황색을 나타내는 420 nm에서 각각 흡광도를 측정하였다.
본 발명의 돼지감자 발효주의 관능검사를 수행하기 위하여, 경북대학교 식품공학부 학생 중 본 연구에 관심이 있는 관능요원 17명을 선정하여, 본 연구에 관한 설명과 관능검사의 평가기준을 숙지시킨 후 색, 향, 맛, 및 전반적인 기호도의 항목이 적힌 설문지를 이용하여 5점 척도법을 실행하였다. 여기서, 관능평점을 5 (매우 좋다, very good), 4 (좋다, good), 3 (보통이다, fair), 2 (나쁘다, bad), 및 1 (매우 나쁘다, very bad)로 구분하여 평가하였다.
실험예 1. 발효 진행에 따른 돼지감자 발효주의 특성 분석
<1-1> 당도(°Brix)의 변화
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시키면서 당도의 변화를 측정하였다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 당도의 변화를 측정한 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로 담금액의 초기 당도 24.6°Brix에서 발효가 진행됨에 따라 당이 알코올로 전환되면서 당도가 감소하는 경향을 보였다. 발효 3 내지 4일차에는 당도 감소율이 큰 것으로 나타났다. 최종 10일차에는 당도가 10.8°Brix였다.
<1-2> 환원당의 변화
이눌린과 수크로오스(sucrose)는 비환원성이며 이눌리나아제를 생산하는 효소인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P) 균주에 의해 가수분해가 되면 환원성 당으로 클루코스(glucose) 또는 프룩토오스(fructose)가 생성된다. 환원당은 효모가 알코올 발효를 위해 이용하므로, 발효가 진행되어 알코올이 생성됨에 따라 감소한다.
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시키면서 환원당의 변화를 측정하였다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 환원당의 변화를 측정한 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전체적으로 담금액의 초기 환원당 2.86 mg/mL에서 1 내지 2일차에 환원당이 증가하고 발효가 진행되면서 환원당이 감소하는 경향을 보였다.
본 실험구는 2일차에 최대 환원당 함량이 126.27 mg/mL로 측정되었다. 최종 10일차 환원당 함량이 10.63 mg/mL로 측정되었으며, 대부분의 환원당이 소진되었다.
<1-3> 알코올의 변화
아래 식 1의 게이뤼삭(Gay-Lussac)의 알코올 발효 방정식에 의하면, 포도당 1분자는 에탄올 2분자와 탄산가스 2분자로 바뀜으로써 알코올 발효가 이루어진다.
[식 1]
Figure 112015061305713-pat00001
알코올이란, 효모가 혐기적 조건에서의 발효과정을 통해 포도당으로부터 생육과 증식에 필요한 에너지를 획득하고 남은 생성물이라 할 수 있다.
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시키면서 알코올의 변화를 측정하였다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 알코올의 변화를 측정한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 발효가 진행됨에 따라 당도가 감소하면서 알코올 함량이 증가하였다. 이는 돼지감자 발효주의 당도 감소 패턴과도 일치하였다(도 1 참조).
1일차에는 0 내지 0.2%(v/v)로 알코올 생성이 미미하였으나, 2일차에 접어들자 눈에 띄는 알코올 생성량을 나타냈다.
발효 종료 시 알코올 함량이 10.6%(v/v)로 측정되어 높은 알코올 생성량을 나타내었다.
<1-4> pH 및 총산(total acid)의 변화
돼지감자 발효주의 pH는 색, 향미, 산화, 미생물학적 안전성 및 단백질 안정성 등에 직접 영향을 미치므로 전반적인 품질에 중요한 요인이다. 효모는 대부분 발효 중에 유기산을 생성하고 그로 인해 산도는 증가하는데, 발효 술덧이 젖산균에 오염되었을 경우, 산도는 비정상적으로 증가해 7 내지 10이 되기도 한다. pH는 수소이온농도로서 해리된 수소이온의 양만을 측정하여 표시한 것이고, 총산은 전체적인 산의 농도로서 해리된 것과 되지 않은 것 모두의 양을 측정하여 표시한 것이다. 해리된 산이 해리되지 않은 산보다 신맛에 대한 영향력이 10배 강하지만, 발효주에 있는 대부분의 산은 1% 이하의 해리도를 나타내기 때문에 맛에 영향을 주는 것은 전체적인 산도, 즉 총산의 양이라고 할 수 있다.
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시키면서 pH와 총산의 변화를 측정하였다. 도 4 및 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 pH 및 총산의 변화를 측정한 그래프이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 전체적으로 접종 전에 담금액의 산도는 pH 6.47이었고 발효가 진행됨에 따라 생성되는 각종 유기산에 의해 pH가 감소되었다.
실험구의 산도는 발효 종료까지 계속 증가했지만, 발효 2일차 및 3일차에서 pH는 5.43에서 5.60으로 증가했는데 이는 시료 속에 포함된 아미노산, 단백질 및 유기산 염류가 완충작용을 하였기 때문이다.
<1-5> 총아미노산의 변화
효모는 흡수한 아미노산을 증식에 이용하며, 증식에 필요한 필수아미노산을 생합성하기도 한다. 아미노산 중 일부는 효모가 이용하고 나머지는 그대로 남아 발효주의 구성성분이 된다.
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시키면서 총아미노산의 변화를 측정하였다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 총아미노산의 변화를 측정한 그래프이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 발효 초기부터 생육에 필요한 아미노산이 술덧 안에 없어서 처음부터 필수아미노산을 생합성하였기 때문에 총아마노산의 함량이 증가하였고, 최종 10일차의 아미노산 함량은 각각 0.72 mg/mL로 측정되었다.
<1-6> 생균수의 변화
효모의 성장주기는 크게 대수기, 정지기, 사멸기로 나눌 수 있으며, 당도 20%(w/v) 이하에서는 효모가 대수기와 정지기를 거치면서 활발하게 진행되어, 빠르고 완벽한 발효가 이루어진다.
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시키면서 생균수의 변화를 측정하였다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효시간에 따른 생균수의 변화를 측정한 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전체적으로 발효 초기에 당도가 감소하고 환원당 및 알코올 함량이 증가하면서 생균수가 증가하는 패턴을 보였다.
실험구의 생균수의 경우, 5일차에 8.24 log CFU/mL로 최고치를 보였으며, 이후 감소하여 10일차에는 7.70 log CFU/mL로 나타났다.
실험예 2. 발효 종료 후 돼지감자 발효주의 이화학적 특성
< 2-1> 돼지감자 발효주의 일반 특성
아래의 표 3은 발효가 종료된 후 제성한 본 발명의 돼지감자 발효주의 일반특성을 나타낸 것이다.
실험구 일반 특성
Soluble solid
(°Brix)		 Alcohol
(%, v/v)		 pH Total acid
(mg/mL)		 Total amino acid
(mg/mL)
JK04 10.8 11.6 4.91 5.54 0.72
(JK04 = P. anomala JK04)
본 실험구에서 알코올 함량이 11.6 %(v/v)로 나타나 알코올 발효가 적절하게 진행되었음을 알 수 있었다. pH의 경우 4.91로 측정되었고, 총산의 경우 5.54 mg/ml로 측정되었다.
<2-2> 유리당 조성
이눌린은 가수분해되면 다양한 중합도의 IOS (inulooligosaccharides), FOS (fuctooligosaccharides), 수크로오스(sucrose), 글루코오스(glucose), 및 프룩토오스(fructose)가 생성된다. 또한 단당류가 환원되어 클루코오스에서 소르비톨(sorbitol), 프룩토오스(fructose)에서 마니톨(mannitol)과 소르비톨인 당알코올의 형태로도 검출된다. 일반적으로 효모가 이용하지 못하는 펜토오스(pentose) 역시 환원당으로 분류할 수 있지만, 펜토오스의 경우 대부분 유리상태가 아닌 소당류, 다당류, 배당체의 분자 중에서 결합상태로 존재하기 때문에, 발효 완료시 측정되는 환원당의 함량은 거의 없다.
본 발명의 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시킨 결과, 본 발명에 따른 돼지감자 발효주의 유리당 함량은 표 4와 같다.
실험구 유리당 함량 (mg/mL)
Inulin
(GFn)		 1-Kestose
(GF2)		 Sucrose
(GF)		 Glucose
(G)		 Fructose
(F)		 Xylose Mannitol
JK04 29.26 ND 1.24 0.59 7.83 ND 4.81
(JK04 = P. anomala JK04, ND = not detected)
본 실험구의 경우 이눌린이 각각 29.26 mg/mL로 낮게 정량되었는데 이는 이눌리나아제 효소활성이 우수하기 때문이다. 펜토오스(Pentose)인 자일로오스(xylose)는 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 등의 구성으로 존재하며 일반적으로 효모에 의해서 발효되지 않는다. 본 실험예에서는 자일로오스가 검출되지 않았는데 이는 자일로오스가 결합상태로 존재하였기 때문에 측정되지 않았던 것이다.
<2-3> 유기산 조성
유기산은 휘발산(volatile acid)과 고정산(fixed acid)으로 나뉘어 지며, 고정산은 총산 중에서 휘발산을 제외한 나머지이다. 아세트산(acetic acid)이 휘발산의 대부분을 차지하며, 그 외에도 포름산(formic acid), 부티르산(butyric acid), 프로피온산(propionic acid) 등이 있다. 유기산이 너무 적으면 산미가 없어 밋밋하고 너무 많으면 시어서 먹지 못하는 산패된 상태가 된다. 술덧에 포함된 유기산은 대부분 효모의 증식과 발효로 생성되며, 정상적으로 발효된 술덧에는 석신산(succinic acid), 말릭 에시드(malic acid), 젖산(lactic acid)이 전체의 약 80%를 차지하고 그 밖에 시트르산(citric acid), 아세트산(acetic acid) 등이 있다.
본 실험예에서는 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시킨 결과, 본 발명에 따른 돼지감자 발효주의 유기산 함량은 표 5와 같다.
실험구 유기산 함량 (mg/mL)
Oxalic
acid		 Citric
acid		 Tartaric
acid		 Malic
acid		 Succinic
acid		 Lactic
acid		 Acetic
acid		 Propionic
acid
JK04 22.43 11.96 13.37 0.08 3.76 9.64 1.76 0.42
(JK04 = P. anomala JK04, ND = not detected)
8가지 유기산의 함량을 분석할 결과 모든 종류의 유기산이 검출되었다.
검출된 총유기산 함량은 63.42 mg/mL으로 많은 유기산이 검출되었다.
<2-4> 구성 아미노산 조성
효모는 암모늄이온과 당을 이용하여 생육에 필요한 아미노산을 합성하지만, 이미 술덧에 있는 아미노산은 효모의 성장과 발효에 도움을 준다. 대부분의 아미노산은 효모의 성장에 사용된다. 하지만, 효모는 산소가 없는 상태에서 프롤린(proline)을 질소원으로 사용하지 못하기 때문에 술덧 중의 아미노산은 프롤린을 제외하고는 거의 소비된다. 그러나 발효가 끝날 무렵에는 사멸한 효모 세포의 자가소화로 인해 효모 균체를 구성하고 있는 아미노산이 술덧으로 방출되기 때문에 발효주 중 아미노산은 다시 증가한다. 아미노산은 술에 감칠맛을 부여하는 성분으로 지나치게 많이 생성될 때에는 술덧이 노주화된 것 같은 느끼한 맛을 내며 주질을 하락시키기도 하지만, 필수 아미노산은 인체의 세포 구성에 도움이 된다. 아미노산의 일부는 효모에 의해 탈아미노, 탈탄산 반응을 일으켜 케토산, 알코올 등 여러 가지 생성물로 된다.
본 실험예에서는 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시킨 결과, 본 발명에 따른 돼지감자 발효주의 구성아미노산 함량은 표 6과 같다.
아미노산 함량 (μg/mL)
Aspartic acid 983.46
Threonine ND
Serine 19.36
Glutamic acid 418.13
Glycine 38.09
Alanine 299.59
Cysteine ND
Valine 39.18
Methionine 17.17
Isoleucine 7.24
Leucine 24.22
Tyrosine 59.63
Phenylalanine 32.34
Lysine 25.58
NH3 66.74
Histidine 7.49
Arginine ND
Proline 1200.67
(ND = not detected)
본 실험구의 경우 아스파르트산(aspartic acid)이 983.46 μg/mL로 높게 나타났고, 트레오닌(threonine), 시스틴(cysteine) 및 아르기닌(Arginine)은 검출되지 않았다. 암모니아(Ammonia)는 본 실험구에서 66.48 μg/mL로 많이 검출되었다.
<2-5> 휘발성 향기성분
발효주의 향미는 발효주의 품질을 결정하는 데 있어서 아주 중요한 요소이다. 향기 성분은 원료에서 발생되거나 발효 과정 중에 생성되는 것으로 알려져 있다. 향기 성분의 형성에 영향을 미치는 인자로는 토양, 기후 등의 환경 조건과 pH, 발효 온도, 효모 등의 발효 조건, 그리고 양조 방법 등이 있다. 발효주의 향미를 이루는 물질로는 에스테르(esters), 알데히드(aldehydes), 케톤류(ketones), 터핀(terpenes), 노리소프레노이드(norisoprenoids), 산(acids), 알코올(alcohols), 황화합물(sulfur compounds) 등이 있으며, 서로 다른 화합물들의 복합적인 작용을 통해 발효주의 향미가 형성된다. 각종 유기산 및 지방산은 효모 균체 내의 효소에 의해 알코올과 결합하여 에스테르류를 생성한다. 고급 알코올(higher alcohol)은 3개 이상의 탄소를 가진 알코올로 보통 퓨젤오일(fusel oil)이라고도 하는데 함량이 적을 때에는 독특한 향을 형성하여 발효주의 복합성을 갖게 하지만, 지나치게 많을 때에는 자극적인 향이 나서 오히려 품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 그리고 퓨젤유는 당과 아미노산의 반응으로 생기거나 알코올 발효 중에 효모에 의해 생성되는데 효모의 종에 따라 생성량이 다르다. 종류로는 이소프로필 알코올(iso-propyl alcohol), n-프로필 알코올(n-propyl alcohol), 이소부틸 알코올(iso-butyl alcohol), 이소아밀 알코올(iso-amyl alcohol) 등이 있다. 알데히드는 알코올이 산화되면서 생성되는 물질로써, 포름알데히드, 아세트알데히드 등 종류가 다양하지만, 술에서 흔히 볼 수 있는 것은 아세트알데히드이다. 휘발산의 함량이 많으면 거칠고 쓴맛으로 나타나며 아세톤(acetone) 냄새와 비슷한 아세트산에틸(ethyl acetate) 냄새가 날 수 있다. 아세트산에틸(ethyl acetate)은 풍미에 관여하는 성분으로써, 소량일 경우 향에 긍정적인 효과를 주지만 다량일 경우 향이 좋지 않다. 아세트산에틸은 아세트산(acetic acid)와 에탄올(ethanol)의 반응으로 생기거나 알코올 발효 중에 효모의 효소에 의해 생성되는데, 효모의 종에 따라 생성량이 다르다. 메탄올은 알코올 발효의 정상적인 부산물이 아니라, 과실에 존재하는 펙틴 메틸에스케라아제(pectin methylesterase)가 펙틴(pectin)을 가수분해하면서 생성되는 성분이다.
본 실험예에서는 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시킨 결과, 본 발명에 따른 돼지감자 발효주의 휘발성 향기성분은 표 7과 같다.
Peak no. Compound 실험구
Pichia anomala JK04
1 Acetaldehyde 0.025
2 Methyl acetate ND
3 Ethyl acetate 8.924
4 Diethyl acetal 0.154
5 Ethyl N-methylcarbamate ND
6 Isobutyl acetate 0.104
7 Ethyl butyrate ND
8 n-Propyl alcohol 0.069
9 Isobutyl alcohol 1.129
10 Isoamyl acetate 0.039
11 n-Butyl alcohol ND
12 Isoamyl alcohol 1.457
13 Ethyl hexanoate ND
14 n-Hexyl acetate ND
15 Ethyl lactate ND
16 n-Hexyl alcohol ND
17 n-Heptyl acetate ND
18 3-Ethoxy-1-propanol ND
19 Ethyl octanoate ND
20 Acetic acid 0.298
21 n-Heptyl alcohol ND
22 Isobutanoic acid ND
23 n-Butanoic acid ND
24 Isopentanoic acid ND
25 Active pentanoic acid ND
26 Methyl salicylate 0.012
27 3,4-Dimethylbenzaldehyde ND
28 2-Phenylethyl acetate 0.041
29 n-Hexanoic acid 0.015
30 Ethyl hydrocinnamate ND
31 Phenylethyl alcohol 0.487
32 Carbolic acid 0.01
33 4-Hydroxynonanoic acid lactone 0.008
34 n-Octanoic acid ND
35 2-Ethylhexyl salicylate 0.007
36 2,4-Di-tert-butylphenol 0.013
(ND = not detected, 단위 = 피크면적(%))
16종의 에스테르, 2종의 알데히드, 7종의 산, 8종의 알코올, 2종의 페놀, 1종의 아세탈(acetals) 중 본 실험구에는 17종이 검출되었다. 비교적 향기성분의 수가 적어서 복잡하지 않은 향기를 가지는 것을 알 수 있다. 특히 에틸 아세테이트는 다른 향기성분에 비하여 확연하게 많은 양이 검출되었다.
<2-6> 총 페놀성 화합물 함량
페놀성 화합물은 색소와 탄닌성 물질을 구성하면서 관능적인 기능과 기술적인 면에서 아주 중요하다. 즉 색과 향미에 미치는 영향이 크며, 단백질을 응고시키기 때문에 발효주의 정제에도 사용된다. 이 성분들은 체내에서 항산화제로서 생화학적으로 작용하여 심장질환, 암, 노화 및 동맥경화와 같은 만성적인 질병을 지연 및 예방하는 효과가 있다. 논플라보노이드(non-flavonoid)는 플로보노이드(flavonoid) 구조를 가지고 있지 않은 페놀산(phenolic acid)을 근간으로 한 물질로서 벤조산(benzoic acid)과 신남산(cinnamic acid), 하이드록시신남산 (hydroxycinnamic acid) 등이 있다. 관능적인 관점에서 이들 물질은 특별한 향미를 나타내지 않지만, 특정한 미생물의 작용으로 휘발성 페놀의 전구체가 될 수 있다. 동물 향이 나는 에틸 페놀(ethyl phenol)과 에틸 구아야콜(ethyl gaiacol), 자극적인 구아시 물감 냄새가 나는 비닐 페놀(vinyl phenol)과 비닐 구아야콜(vinyl gaiacol) 등이 있다. 꿀 향과 비슷한 향을 내는 티로솔(tyrosol)은 알코올 발효 중에 효모가 타이로신(tyrosine)을 변화시켜 만든 것이다. 쿠마린(coumarin)은 신남산(cinnamic acid)의 유도체로 볼 수 있는데 오크의 성분으로 나무에서 쓴맛의 배당체 형태로 있거나, 자연 건조된 나무에서는 신맛을 주는 아글리콘(aglycone) 상태로 발견된다.
본 실험예에서는 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시킨 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 총 페놀성 화합물의 함량은 도 8과 같다. 환산 정량 값은 mL 당 μg GAE(gallic acid equivalent) 및 TAE(tannic acid equivalent)로 나타내었고, 컨트롤(control)은 원심 분리한 접종 전의 비가열 돼지감자 분말액을 나타낸다. 먼저 컨트롤(control)의 총 페놀성 화합물의 함량은 293.61 μg GAE/mL 및 641.71 μg TAE/mL로 측정되었다. 또한 가열처리하여 균주로 담금하고 발효 종료 후 실험구의 총 페놀성 화합물 함량은 대조구보다는 증가하였다.
<2-7> 탁도 및 색 정도
본 발명의 일 실시예에 따른 돼지감자 발효주의 발효종료 후의 탁도와 색채를 측정하기 위하여 탁도는 660 nm에서, 색채는 황색을 나타내는 420 nm에서 측정하였고 그 결과는 도 9와 같았다. 본 실험구의 경우 탁도와 컬러 밸류(color value)가 높은 편이어서 진한 색을 띄었다.
<2-8> 관능적 특성
술의 주된 맛은 단맛, 신맛, 짠맛, 쓴맛에 매운맛을 더하여 5미라고 하는데, 혀의 수렴성을 나타내는 떫은맛이 주된 맛이다. 단맛은 미발효된 당과 발효 부산물인 글리세롤, 저분자 아미노산 등이 단맛을 내고, 신맛은 유기산이 내는데 단맛과 어우러지면 둘 다 맛이 감쇄된다. 그리고 쓴맛은 주로 분자량이 큰 아미노산, 무기염류, 알코올 등에서 기인하게 된다. 단맛, 신맛, 쓴맛의 3원미와 향기 등이 조화된 복잡 미묘한 맛의 감칠맛은 아미노산, 유기산, 핵산 등이 관여하며 대표적으로 MSG, 석신산(succinic acid), 글리신(glycine)에서 기인한다. 단맛에 짠맛을 가하면 더 달게 느껴지고 짠맛에 신맛을 더하면 짠맛이 증가되는 맛의 대비현상이 일어나고, 단맛과 신맛, 단맛과 쓴맛은 서로 맛을 약화시키는 상쇄작용을 한다.
색, 향, 맛 및 전반적인 기호도 등은 주류의 상품적 가치를 결정하는 데에 중요한 요인이며, 17명의 관능요원이 본 발명의 돼지감자 발효주에 대해 5점 척도법으로 검사한 결과는 표 8과 같다. 본 실험구는 색, 향, 맛, 전반적 기호도 모두에 대해 좋은 점수를 받았다.
실험구 관능 점수
Color Flavor Taste Overall preference
JK04 3.59b±0.87 3.53a±1.23 2.82ab±1.07 3.06b±0.75
(JK04 = P. anomala JK04)
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
국립농업과학원 농업유전자원센터 KACC93193P 20140310

Claims (6)

  1. 이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 이용하여 돼지감자 분말을 발효시켜 제조된 돼지감자 발효주.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    물에 상기 돼지감자 분말을 첨가한 뒤 이눌린을 추출하기 위하여 70 내지 90℃에서 가열처리한 후, 상기 이눌리나아제 생산 효모를 접종하여 제조되는 돼지감자 발효주.
  4. 물에 돼지감자 분말을 첨가하여 섞는 단계;
    상기 돼지감자 분말을 가열하여 이눌린을 추출하는 단계; 및
    이눌리나아제 생산 효모인 피키아 아노말라(Pichia anomala) JK04 (KACC93193P)를 접종하여 상기 돼지감자 분말을 발효시키는 단계를 포함하는 돼지감자 발효주의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 추출하는 단계 후,
    결과물을 실온으로 방랭하는 단계; 및 상기 방랭한 결과물에 가당하는 단계를 더 포함하는 돼지감자 발효주의 제조방법.

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