KR101786812B1

KR101786812B1 - 달기약수를 포함하는 솔식초 제조용 배지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 솔식초

Info

Publication number: KR101786812B1
Application number: KR1020140003362A
Authority: KR
Inventors: 손호용; 양승규
Original assignee: 청송군
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2017-10-18
Also published as: KR20150083615A

Abstract

본 발명은 광천수를 이용한 솔식초 제조용 배지 조성물, 상기 배지 조성물을 이용하여 에탄올 발효 및 초산 발효하여 제조되는 솔식초의 제조 방법, 상기 방법을 사용하여 제조되는 솔식초 및 이를 포함하는 음료에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 솔식초 제조용 배지 조성물에 건조 솔잎, 건조 솔가지 및 광천수를 포함함으로써 알코올 발효와 초산 발효의 효율을 증대시킬 수 있고, 상기 배지를 이용하여 제조되는 솔식초 및 이를 포함하는 음료는 관능성과 기능성이 우수하여 상품으로서의 가치가 매우 높다.

Description

달기약수를 포함하는 솔식초 제조용 배지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 솔식초{MEDIA FOR MANUFACTURING PINE VINEGAR COMPRISING DALGI MINERAL WATER AND PINE VINEGAR MANUFACTURED USING THE SAME}

본 발명은 광천수를 이용한 솔식초 제조용 배지 조성물, 상기 배지 조성물을 이용하여 에탄올 발효 및 초산 발효하여 제조되는 솔식초의 제조 방법, 상기 방법을 사용하여 제조되는 솔식초 및 이를 포함하는 음료에 관한 것이다.

솔잎은 소나무(Pinus densiflora)의 잎으로서 특유의 쓴맛과 상쾌한 향을 가져 예로부터 전통 향신료로서 사용되어 왔으며, 우리나라에서는 예로부터 솔잎송편, 솔잎음료로 이용되어 왔으며, 솔잎죽은 구황식으로 이용하여 왔다. 실제 솔잎은 소나무 꽃가루(송화분), 솔순, 솔가지와 함께 식품의약품안전처에 식품원재료로 등록되어 있으며, 신선한 솔잎에는 58%의 수분, 0.1~0.3%의 아스코르빈산과 비타민 A, B, K, 쓴맛을 내는 테르펜유, 플라보노이드, 안토시안, 7~12%의 수지(송진), 5% 정도의 탄닌질, 탄수화물, 앞파-피넨, 캄펜, 펠란트렌, 리모넨, 실베스트렌 등의 정유가 함유되어 있다. 또한, 솔잎에는 적송유라 불리는 불포화 지방산을 많이 함유하고 있어 콜레스테롤의 축적을 막고 고혈압, 심근경색, 당뇨병, 위장질환 등의 증상에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 민간의 본초강목에 따르면 '솔잎을 생식하면 종양이 없어지고 모발이 돋아나며 오장을 편안하게 하여 오랫동안 먹으면 불로장수한다'고도 하였다. 그러나, 솔잎은 그 향이 너무 강하여 식품으로 사용되는 경우 매우 미미한 양이 사용되며, 개인적인 선호도에 있어 많은 차이가 있다.

솔잎에 대한 연구로는 항산화 활성(김소윤 등, 2013, 한국식품영양과학회지 42: 325-334), 미백효과(성기천 등, 2005, 한국유화학회지, 22: 71-76), 조골세포 활성화(전민희 등, 2010, 생명과학회지, 20: 607-613), 면역활성 증진(윤진아 등, 2010, 한국식품영양과학회지, 39: 356-362), 항비만 및 지질대사 개선효과(김기남 등, 2007, 생활과학연구논총 11: 103-109), 순환계 질환 억제, 암세포 생육억제효과(이효진 등, 2005, 한국식품저장유통학회지 12: 179-183) 및 항충치(최희돈 외, 2007. 한국식품과학회지 39: 336-341) 및 항균 활성(김남영 외, 2010, 생명과학회, 20: 589-596)등이 보고되고는 있다. 그러나, 현재까지 소나무를 활용한 제품개발은 솔잎, 솔방울, 송화분에 집중되어 있으며, 예를 들어 솔가지를 이용하는 제품개발은 알려져 있지 않다.

한편, 솔잎의 이용방안으로 최근 솔잎식초가 각광받고 있으며, 식초의 경우 조미용 식초보다는 건강기능성 음료로서 산도가 낮은 과일, 곡류를 발효시켜 제조하는 식초음료가 판매되면서 관련 시장이 급격히 성장하고 있다. 그러나, 시판되는 솔잎식초는 감식초에 솔잎 추출물을 일부 첨가한 것이며, 솔잎, 솔가지를 발효 초기부터 첨가하여 부드러운 솔향과 발효 중에 만들어진 깊은 맛을 가진 진정한 의미의 솔식초는 없다. 따라서, 솔잎 및 솔가지를 발효 초기부터 동시에 첨가하여 발효시킨 고품질의 관능성이 높은 식초를 제조하는 경우 상업적 가치가 매우 높다고 할 수 있다.

식초는 인간이 만든 가장 오래된 발효식품 중의 하나로 초산, 당류, 유기산, 에스테르류, 아미노산류 등을 포함하는 알카리성 건강식품으로 인정받고 있다. 통상의 식초 제조의 경우, 곡류 당화액 또는 과실 착즙액에 효모를 접종하여 알코올 발효를 행하고, 이후 다양한 초산균을 이용하여 식초를 제조하거나, 보다 간편하게는 양조식초에 농축과즙을 5~10% 첨가하여 제조하고 있다. 상기의 경우 모두 초산발효가 효율적으로 진행되어야 하는데, 반응 원료로 사용되는 에탄올에 대한 초산균의 사멸과, 만들어진 초산에 대한 초산균의 사멸로 인해 고농도 발효 식초 제조는 어려움이 있다. 이러한 어려움을 해결하기 위해 1단 초산발효 이후, 유가식으로 알코올을 첨가하여 2단 초산 발효하는 경우가 알려져 있으며, 발효 증대를 위해 다양한 발효배지 첨가물이 연구되고 있다.

국내에서의 솔식초 제조는 모두 솔잎, 솔방울을 이용하고 있으며, 식초 제조방법으로는 대한민국 등록특허 제10-0140552호에 현미를 주재로 하여 발효 제조되여진 통상의 곡주에 송엽과 한봉소초를 4:1의 중량비로 혼합발효시켜 추출한 송엽액을 자연숙성시켜 제조함을 특징으로한 송엽을 이용한 식초 제조방법 및 대한민국 등록특허 제10-0065147호에 채취수거한 생솔잎을 냉수로 세척하여 절단 분쇄한 후, 그 분쇄된 솔잎과 설탕을 동일 중량으로 혼합하여 알코올 및 초산발효시켜 제조함을 특징으로 하는 솔잎을 주재로한 양조식초의 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허공개 제10-1997-0021281호에 솔잎과 자연생수, 중백당을 주재로 하여 전통 자연발효 비법의 솔잎 식초를 생산하는 방법이 개시되어 있으며, 대한민국 특허공개 제10-1998-0029654호에 솔잎과 푸른 솔방울을 채취하여 선별, 세척, 발효, 숙성함을 특징으로 하는 솔잎을 주재로 한 식초 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 특허공개 제10-1998-0022389호에 곡물류를 배재하고 다량의 섬유질와 영양소를 함유하고 있는 천연 식물성 생솔잎을 이용하여 벌꿀과 생수를 혼합하여 발효 숙성시킨 천연 식물성 생솔잎식초가 개시되어 있으며, 대한민국 특허공개 제10-1997-0032514호에 솔잎 또는 솔잎 분말, 벌꿀 또는 액상 과당 및 황백당을 30℃에서 2개월 동안 주모 접종하여 솔잎 발효액을 수득하고, 이를 25 내지 30℃에서 15 내지 30일 동안 종초 접종함을 특징으로 하여 솔 식초를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 건조된 솔잎 및 솔가지를 동시에 이용하여 쓴맛과 상쾌한 맛을 조화시켜 관능성을 증대시키며, 또한 솔잎과 솔가지의 유용 기능성을 상호보완할 수 있도록 제조한 고품질의 솔식초 제조는 개시된 바 없다.

한편, 청송 달기약수는 경북 청송군 부곡리의 10여 개의 약수탕의 약수로 냄새가 없고 배탈이 나지 않는 탄산 약수로, 강원도 양양의 오색약수, 충북 청원군의 초정약수와 함께 국내 3대 약수로 알려져 있으며, 위장병, 빈혈, 관절염, 신경질환, 심장병, 부인병에 효과가 있다고 알려져 있다(이성호 2000. 대한화학회지 44: 220-228). 달기약수는 칼슘 및 마그네슘 등 미생물 발효에 필요한 다양한 미네랄을 함유하고 있으나, 현재까지 알코올 발효 및 식초발효에 이용한 예는 없다.

KR

10-1997-0032514

A

KR

10-0998329

B

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 미네랄이 풍부한 광천수를 함유하는 솔식초 제조용 배지 조성물, 상기 배지 조성물을 이용한 발효 효율이 향상된 솔식초의 제조 방법, 이로부터 제조되는 관능성과 기능성이 향상된 솔식초 및 이를 포함하는 음료를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 포도당 10~30중량%, 효모추출물 0.1~1.0중량%, 건조 솔잎 0.5~5중량%, 건조 솔가지 0.5~5중량%, 광천수 40중량% 이하 및 잔여의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔식초 제조용 배지 조성물을 제공한다.

상기 광천수는 달기약수인 것이 바람직하다.

상기 광천수는 취수원으로부터 취수된 후 4일 이상 경과되어 생성된 침전물이 제거된 상등액인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 솔식초 제조용 배지 조성물에 알코올 발효 균주를 접종하여 알코올 발효시킨 후 초산 발효 균주를 접종하여 초산 발효시키는 것을 특징으로 하는 솔식초의 제조 방법을 제공한다.

상기 알코올 발효 균주는 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549인 것이 바람직하다.

상기 초산 발효 균주는 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 솔식초의 제조 방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 솔식초를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 솔식초를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료를 제공한다.

본 발명에 따르면, 솔식초 제조용 배지 조성물에 건조 솔잎, 건조 솔가지 및 광천수를 포함함으로써 알코올 발효와 초산 발효의 효율을 증대시킬 수 있고, 상기 배지를 이용하여 제조되는 솔식초 및 이를 포함하는 음료는 관능성과 기능성이 우수하여 상품으로서의 가치가 매우 높다.

도 1은 본 발명의 솔식초 제조 방법의 바람직한 구체예를 나타낸 공정 순서도이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은, 청송 달기약수가 갖는 풍부한 미네랄과 시원한 탄산맛을 이용하여 관능성과 기능성이 강화된 고품질의 솔식초를 제조하고자 하였으며, 달기약수의 풍부한 미네랄, 특히, 알코올 발효 및 초산발효에 관련되는 효소의 코팍터(Cofactor)인 마그네슘 및 기타 미네랄에 의한 발효능 증가에 따른 고농도 초산발효가 가능한 방법을 개발함으로서 본 발명을 완성하게 되었다. 특히, 솔식초의 원료로서 기존과 달리 솔잎과 솔가지를 첨가하여 솔잎보다 부드러우면서도 혈액순환개선 활성이 강화된 솔식초를 제조하였다.

따라서, 본 발명은 포도당 10~30중량%, 효모추출물 0.1~1.0중량%, 건조 솔잎 0.5~5중량%, 건조 솔가지 0.5~5중량%, 광천수 40중량% 이하 및 잔여의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 솔식초 제조용 배지 조성물을 제공한다.

본 발명의 솔식초 제조용 배지 조성물 성분인 포도당과 효모추출물은 발효 균주에 탄소원과 질소원 등 각종 영양원을 제공하는 기본 성분으로서 첨가된다. 상기 포도당 및 효모추출물의 함량은 발효 조건에 따라 상기 범위 내에서 적절히 조절될 수 있으며, 포도당 20중량% 및 효모추출물 0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명의 솔식초 제조용 배지 조성물에는 건조 솔잎과 건조 솔가지를 포함하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 솔식초를 제조하는 경우 솔잎만을 사용하고 있으나, 본 발명에서는 관능성과 혈액순환 개선 효과의 기능성 측면에서 솔잎 이외에도 솔가지를 추가적으로 사용하고 있다.

건조 솔잎과 건조 솔가지는 9월경 채취하며, 국내에 자생하는 조선솔나무로부터 채취하는 것이 바람직하다. 솔가지의 경우 직경 1.5cm 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 솔잎과 솔가지를 채취한 후, 수세 및 세절한 후 음건하여 사용할 수 있다. 상기 세절은 2cm 이하인 것이 바람직하며, 상기 음건은 1주일 이상 수행하는 것이 바람직하다.

건조 솔잎과 건조 솔가지는 각각 0.5~5중량%로 사용하는데, 관능성 측면에서 건조 솔잎과 건조 솔가지를 동량으로 사용하는 것이 바람직하며, 건조 솔잎과 건조 솔가지를 배지 조성물 중 각각 1%의 함량으로 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 광천수는 일반적인 물, 생수, 정제수 등과는 달리 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼륨, 철, 망간 및 아연 등의 미네랄 성분이 다량으로 함유된 것으로서, 국내에서는 강원도 양양군의 오색약수, 충북 청원군의 초정약수 및 경북 청송군의 달기약수가 널리 알려져 있다. 본 발명에서는 광천수로서 경북 청송군 부곡리에서 취수 가능한 달기약수를 사용하였다.

상기 광천수는 솔식초 제조용 배지 조성물의 40중량% 이하로 포함되는 것을 특징으로 한다. 상기 함량이 40중량%를 초과하는 경우에는 초산 발효 균주의 성장이 저하되고, 초산 생성율이 감소하는 문제점이 있다. 상기 광천수의 함량은 40중량% 이하의 범위에서 발효 조건에 따라 조절될 수 있으며, 바람직하게는 10~40중량%, 보다 바람직하게는 15~25중량%의 범위로 사용될 수 있다.

상기 광천수는 취수원으로부터 취수하여 4일 이상 경과시켜 생성된 침전물이 제거된 상등액을 사용하는 것이 바람직하다. 취수원으로부터 취수된 광천수를 상온에서 방치하면 1일이 지나면서 붉은 색의 침전이 생기며, 4~5일 이후에는 침전물의 양이 크게 증가되지 않는다. 또한, 알코올 발효 과정은 보통 수일 동안 발효시키는 것이 일반적이므로 배지에 첨가시키는 광천수는 4일 이상, 보다 바람직하게는 7일 이상 경과되어 침전물이 제거된 상등액을 사용하는 것이 발효 효율을 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.

상기 알코올 발효 균주는 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549인 것이 바람직하다. 다양한 종류의 알코올 발효 균주가 공지되어 있으나, 본 발명의 광천수를 포함하는 배지를 이용한 알코올 발효에서는 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549을 사용하는 경우에 발효 효율, 기능성 및 관능성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 상기 균주의 입수 방법은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하며, 예를 들어 상기 균주는 한국미생물보존센터로부터 분양받아 사용할 수 있다.

바람직한 구체예로서, 상기 알코올 발효 균주의 종균 배양은 YPD 액체 배지(효모추출물 0.5%, 폴리펩톤 0.5%, 포도당 1%)를 사용하여 균주 콜로니를 한 백금이 접종하고, 30℃에서 30~40시간 배양할 수 있다.

또한, 바람직한 구체예로서, 본 발명의 알코올 발효는 본 발명의 솔식초 제조용 배지 조성물 100중량부에 대하여 상기 종균 배양의 결과 얻어진 알코올 발효 종균 배양액 1~5중량부를 접종하여, 발효 온도 25~30℃, 발효 기간 6~8일, 초기 pH 4.5~5.0 및 정치 배양의 조건으로 발효될 수 있다.

상기 초산 발효 균주는 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654인 것이 바람직하다. 다양한 종류의 초산 발효 균주가 공지되어 있으나, 본 발명의 광천수를 포함하는 배지를 이용한 초산 발효에서는 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 사용하는 경우에 발효 효율, 기능성 및 관능성이 가장 우수한 것으로 확인되었다. 상기 균주의 입수 방법은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하며, 예를 들어 상기 균주는 한국미생물보존센터로부터 분양받아 사용할 수 있다.

바람직한 구체예로서, 상기 초산 발효 균주의 종균 배양은 에탄올(95% 주정) 5%, 초산 1% 및 효모 추출물 0.1%를 포함하는 살균 배지에 초산 발효 균주를 접종하여 30℃에서 3일간 정치 배양하는 것이 바람직하다.

또한, 바람직한 구체예로서, 본 발명의 초산 발효는 상기 설명된 바에 따라 얻어진 알코올 발효액 100중량부에 대하여 초산 종균 배양액 3~5중량부를 접종하여, 발효 온도 25~28℃, 발효 기간 3주~4주, 초기 pH 3.5~4.0 및 정치 배양의 조건으로 발효되는 것이 바람직하다.

본 발명의 솔식초 제조는 알코올 발효와 초산 발효를 함께 진행하므로, 본 발명의 알코올 발효에 최적화된 균주인 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549와 초산 발효에 최적화된 균주인 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 함께 사용하는 것이 발효 효율, 관능성 및 기능성 향상에 중요하다.

알코올 발효 및 초산 발효가 완료되면, 청징 및 균체 제거 단계를 거칠 수 있다. 상기 청징 및 균체 제거는 열처리에 의할 수 있으나, 자연 침강, 물리적 원심분리 및 필터막 여과를 통한 비가열 처리에 의하는 것이 바람직하다. 바람직한 구체예로서, 상기 필터막 여과의 경우, 필터막은 0.2마이크로미터의 막필터를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 솔식초 제조용 배지 조성물을 이용하여 알코올 발효 및 초산 발효를 거쳐 제조되는 솔식초는 발효 효율이 높으며, 항산화 및 항혈전 기능성 및 관능성이 우수한 특징이 있다.

본 발명의 솔식초는 제조되는 음료의 종류에 따라 차이가 있을 수 있지만, 음료 100ml를 기준으로 솔식초 0.1~10ml의 비율로 가할 수 있다.

본 발명의 음료는 지시된 비율의 필수 성분으로서 본 발명의 솔식초를 함유하는 것 외에 식품학적으로 허용 가능한 식품보조 첨가제, 예컨대, 천연 탄수화물 및 다양한 향미제 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다.

상기 천연 탄수화물의 예로는 포도당, 과당 등의 단당류, 말토오스, 수크로오스 등의 이당류 및 덱스트린, 시클로덱스트린 등의 다당류와 같은 통상적인 당 및 자일리톨, 소르비톨, 에리쓰리톨 등의 당알코올이 있다.

상기 향미제로는 타우마틴, 레바우디오시드 A, 글리시르히진, 사카린, 아스파르탐 등을 사용할 수 있다. 상기 향미제의 비율은 본 발명의 음료 100ml당 일반적으로 약 1 내지 20g, 바람직하게는 약 5 내지 10g을 사용한다.

상기 외에 본 발명의 음료에는 여러 가지 영양제, 비타민, 광물, 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알코올, 탄산음료에 사용되는 탄산화제 등을 추가로 함유할 수 있다.

그 밖에 본 발명의 음료는 천연 과일 주스 및 과일 주스 음료 및 야채 음료 등의 제조를 위한 과육을 더 함유할 수도 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 음료 100ml를 기준으로 1 내지 20g의 범위에서 선택되는 것이 일반적이다.

이하에서는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

[ 실시예 ]

실시예 1: 달기약수의 특성 평가

청송 달기약수를 발효배지에 첨가하고자, 먼저 경북 청송군 부곡리의 달기약수탕 약수의 물리화학적 특성을 검토하였다. 달기 약수는 칼슘, 마그네슘 및 철분 등의 미네랄이 풍부한 탄산 약수로, 채수 1일이 지나면서부터 서서히 붉은 색의 침전이 생기게 되며, 4~5일 이후에는 더 이상의 침전은 증가되지 않는다. 따라서 채수 1일 이내와 채수 7일 이후의 달기 약수를 각각 구분하여 그 특성을 평가하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타낸 바와 같이 달기 약수는 pH 6.7의 평균값을 나타내어 중성~약산성을 나타내었으며, 많은 미네랄 함량으로 인해 전기전도도와 탁도가 높게 나타났으며, 상대적으로 낮은 용존산소를 나타내었다. 특히, 산화환원전위도 15.35us/m를 나타내어 다소 산화된 상태를 나타내었다. 그러나 증류수에 비해서는 낮은 산화환원전위와 높은 pH를 나타내었다. 한편, 달기약수를 7일 동안 상온 방치하여 침전이 생성된 후 이를 제거한 상등액(윗물)을 조사한 결과, pH는 7.29로 약알카리 상태를 나타내었으며, 산화환원전위는 -18.5로 환원도가 증가되었다. 또한, 침전물 생성에 따라 탁도가 71.15에서 18로 감소되었으며, 용존 미네랄 감소로 인해 전기전도도와 총 용존입자가 급속하게 감소되었다. 한편, 상대적으로 용존산소는 4.61에서 6.12로 증가되었다. 즉, 달기약수는 많은 미네랄과 용존입자를 가지고 있으나, 채수 후 7일 경과시에는 전기전도도는 27.7%, 총 용존입자 역시 27.7%, 탁도는 74.7% 감소하였으며, 용존산소는 32.8% 증가되는 현상을 나타내었다.

실제 발효공정에서는 청송 달기약수를 바로 채수하여 사용하기도 어려우며, 또한 발효액에 첨가하여 7일 이상 발효를 시키게 되므로, 달기약수는 7일 이후에 침전물이 충분히 생성되고 난 후의 상등액을 사용하였다. 상기 표 1에서와 같이 전기전도도 및 총 용존입자의 감소는 용존 미네랄의 감소에 기인하므로, 용존 미네랄을 ICP-AES(유도결합플라즈마)로 분석하였으며, 그 결과는 표 2에 나타내었다.

표 2의 결과에서처럼 달기 약수는 다양한 미네랄을 함유하고 있었으며, 각 미네랄 함량은 칼슘>나트륨>마그네슘>칼륨>철분>망간>아연의 순으로 나타났다. 각각의 미네랄은 시간 경과에 따라 침전되는 정도가 달랐으며, 철분, 망간, 아연의 경우에는 대부분(89~99%)이 침전되었으나, 칼슘 및 마그네슘은 23.7~27.7% 침전율을 나타내었다. 한편 나트륨 및 칼륨은 2.8~8.7%의 침전을 나타내었다. 상기의 결과는 발효과정에 꼭 필요한 마그네슘 및 기타 미네랄이 달기 약수 채수 7일 후에도 상당량 존재함을 제시하고 있으며, 이러한 결과로부터 발효공정 중 사용되는 달기약수는 채수 후 7일이 지난 약수의 상등액을 사용하였다.

실시예 2: 달기약수 첨가에 따른 알코올 발효 증대효과 검증

알코올 발효를 위한 종균으로는 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)의 5균주을 사용하였으며, KCCM 50549 균주는 한국미생물보존센터에서, S-07, M-07 및 I-84 균주는 국내 주정회사에서, IFO 0233 균주는 일본 균주협회에서 분양받아 사용하였다. 먼저, 각각의 균주를 20% 포도당(선일포도당, 한국)과 0.1% 효모 추출물(Difco사, 미국)이 포함된 발효배지 100중량부에 전배양된 균주액 5중량부를 접종하고 30℃에서 7일간 알코올 발효한 결과, 시험균들은 70~80%의 발효율을 나타내어 초산발효를 위한 알코올 발효균으로 사용할 수 있음을 확인하였다. 그러나, 식초발효의 경우 알코올 발효능뿐만 아니라 향미와 관능성이 중요하므로, 알코올 발효액의 향미와 전체적 선호도를 안동대학교 전문연구원 10명을 대상으로 5점 척도법으로 평가하였으며, 그 결과 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549와 S-07 균주가 가장 식초용 알코올 발효에 적합한 것으로 확인되었다(표 3). 높은 발효율을 나타낸 I-84 및 IFO 0233 균주의 경우 알코올 생성능은 우수하나, 낮은 관능성으로 인해 주정 생산에는 유리한 반면 발효용 식초 생산에는 적합하지 않았다.

*발효기질 포도당의 수분함량은 12%

* 향미/선호도(5점 척도법): 1: 매우 불량, 2: 불량, 3: 보통, 4: 좋음, 5: 매우 좋음

최적 알코올 발효를 위한 달기약수 첨가비율을 결정하고자, 상기의 발효배지에 첨가되는 물의 함량 중 달기약수가 각각 0, 20, 40, 60, 80, 100% 되도록 첨가한 후, 1차 선정한 균주 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549와 S-07를 각각 5% 접종 후 발효율의 변화와 관능성의 변화를 평가한 결과는 표 4에 나타내었다.

표 4에 나타내 바와 같이 상기 2균주 모두 달기약수 첨가에 의해 균주 생육도 및 발효율의 변화가 나타났으며, 달기약수 첨가량이 증가할수록 발효액의 최종 pH 강하가 낮음을 알 수 있었다. 특히, S-07 균주의 경우 달기 약수 첨가량이 60% 이상으로 증가되는 경우 세포성장 및 발효율이 감소되는 것으로 나타났다. 그러나, 상기 2균주에서는 달기약수 첨가량이 20%인 경우, 세포생육은 5~7% 감소되나, 발효능은 8~12% 정도의 증가하였다. 이러한 알코올 생산 증가는 발효액의 관능성 증대와 함께 최종 식초 생산 수율의 증대로 매우 중요한 인자이다.

달기약수 20~40% 첨가에 따른 알코올 발효능의 증대 효과가 다른 균주에서도 나타나는지 I-84 및 IFO 0233 균주에 달기약수 20% 및 40%를 각각 첨가하여 발효능을 평가하였다(표 5). 그 결과, I-84 및 IFO 0233 균주에서는 달기약수를 첨가하지 않는 경우가 발효율 및 균주 성장에 더욱 바람직함을 확인하였다. 따라서, 달기 약수를 포함한 알코올 발효에는 KCCM 50549와 S-07 균주만이 긍정적인 효과를 나타내며, 특히, S-07 균주의 경우 60% 이상이 첨가되는 경우 부정적인 효과가 나타나므로, KCCM 50549 균주가 가장 적합함을 확인하였다. 또한, 이 경우 달기약수 첨가량은 20%가 적합함을 확인하였다.

실시예 3: 달기약수 첨가에 따른 알코올 발효액의 항산화능 증대

다양한 농도의 달기약수를 첨가하여 발효시킨 실시예 2의 표 4의 KCCM 50549 균주를 이용한 알코올 발효액의 항산화 활성을 DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 음이온 소거능과 ABTS[2,2-azobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate)] 양이온 소거능으로 측정하여 평가하였다.

DPPH 음이온 소거능의 경우 다양한 농도로 희석한 시료 20μl에 99.5% 에탄올에 용해시킨 2 x 10^-4M DPPH 용액 380μl를 넣고 혼합하여 37℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 516nm에서 microplate reader(Asys Hitech, Expert96, Asys Co., Austria)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. DPPH 음이온 소거능은 시료첨가구와 비첨가구의 백분율로 표시하였다.

ABTS 양이온 소거능의 경우 7mM ABTS(Sigma Co., USA) 5ml와 140mM potassium persulfate 88ml를 섞은 후 상온에서 16시간 빛을 차단하여 ABTS 양이온을 형성시켰으며, 이후 이 용액을 414nm에서 흡광도 값이 1.5가 되도록 에탄올로 희석하였다. 조제된 희석용액 190ml와 다양한 농도로 조제된 시료 10ml를 혼합한 후 상온에서 6분간 반응시킨 후 734nm에서 흡광도를 측정하고 다음의 식에 의해 ABTS 양이온 소거능를 계산하였다.

ABTS 양이온 소거능 (%) = [(C-S)/C] x 100

상기 식에서, "C"는 용매 대조구 DMSO 첨가시의 흡광도, "S"는 시료 첨가시의 흡광도를 나타낸다.

표 6에 나타낸 바와 같이, 달기약수 자체와 발효배지 자체는 항산화 활성이 미미하였으나, KCCM 50549 균주로 7일간 발효시킨 발효액의 경우 우수한 항산화능을 나타내었으며, 달기약수 첨가량이 증가할수록 항산화능의 증대가 인정되었다. 이는 달기약수 내의 미량성분들과 효모 발효 중의 생성물질의 복잡한 반응에 의해 항산화 물질이 증대되는 것으로 이해된다. 그러나, 효율적인 알코올 발효를 위해 달기약수를 20% 첨가하는 것이 가장 바람직하다.

실시예 4: 달기약수 첨가에 따른 초산 발효 증대효과 검증

먼저 솔잎, 솔가지 및 달기약수를 첨가하여 발효시킨 알코올 발효액에 접종할 초산 균주를 선별하였다. 사용 초산 균주로는 청송군에서 제공한 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) 및 아세토박터 파스테리아누스(Acetobacter pasterianus) 2종과 한국미생물보존센터의 분양 균주인 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654 및 KCCM 40229 2종으로 총 4종을 사용하였으며, 이를 초산생성 평가용 배지(0.5% 포도당(선일포도당, 한국), 0.5% 효모추출물(Difco사, 미국), 0.02% MgSO₄(Sigma사, 미국), 1% 글리세롤(Sigma사, 미국), 1% 초산, 5% 에탄올)에 접종하여 1주일간 배양하여 평가한 결과 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654가 가장 우수한 초산 생성능을 나타냄을 확인하였다(표 7). 따라서, 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 솔식초 발효용 초산 균주로 1차 선정하였다.

선정된 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 이용하여 달기 약수 첨가시의 초산 발효능의 변화를 평가하였다. 초산 발효용 배지에 다양한 농도의 달기약수를 첨가하고 3주간 25℃에서 정치배양하여 초산발효시킨 결과, 알코올 발효에서와 유사하게 20% 달기약수 첨가시 가장 높은 초산 생성능을 나타내었다(표 8). 또한 알코올 발효와 유사하게 20~40% 달기약수 첨가시는 초산발효를 증대시켰으나, 60% 이상 첨가시에는 초산발효가 오히려 감소하였다. 따라서, 달기약수 20% 첨가는 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549의 알코올 발효와 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654의 초산발효에 매우 긍정적인 효과를 나타냄을 확인하였다.

실시예 5: 솔잎, 솔가지 추출물의 활성평가 및 첨가량 결정

먼저 솔잎, 솔가지의 열수 추출물을 조제하여 각각의 성분 및 효능을 평가하였으며, 발효 배지 조제를 위한 솔잎, 솔가지의 첨가량 및 첨가비율을 검토하였다. 건조 솔잎 및 건조 솔가지 1kg에 대해 10L의 물을 가하고 이를 100℃에서 4시간 추출하고 추출액을 여과하여 감압건조한 열수 추출물의 성분 및 급성독성 평가의 일환으로 적혈구 용혈활성을 평가한 결과를 표 9에 나타내었다. 이때 총 폴리페놀 함량은 추출 검액 400μl에 50μl의 Folin-ciocalteau, 100μl의 Na₂CO₃ 포화용액을 넣고 실온에서 1시간 방치한 후 725nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준시약으로는 tannic acid을 사용하였다. 총 플라보노이드 함량 측정은 각각의 시료를 18시간 메탄올 교반 추출하고, 여과한 추출 검액 400μl에 90% diethylene glycol 4ml를 첨가하고, 다시 1N NaOH 40μl를 넣고 37℃에서 1시간 반응 후 420nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준시약으로는 rutin을 사용하였다.

표 9에 나타낸 바와 같이, 솔잎 및 솔가지의 열수 추출 효율은 7.3~8.2%로 큰 차이를 나타내지 않았으나, 총폴리페놀 함량은 솔잎이 솔가지보다 약 1.8배 많았으며, 반면 총플라보노이드 함량은 솔가지가 솔잎보다 21.3배 많음을 확인하였다. 한편, 적혈구 용혈활성은 모두에서 검출되지 않았다. 이러한 결과는 솔가지와 솔잎의 구성성분이 다르며, 이들의 생리활성 또한 다름을 의미하고 있다.

다음으로, 솔잎, 솔가지 추출물의 생리활성을 평가하였으며, 그 결과는 표 10에 나타내었다. 이때 항산화 활성은 상기 기술한 방법대로 DPPH 음이온 소거능, ABTS 양이온 소거능을 평가하였으며, Nitrite 소거능 평가를 위해서는 아질산염 용액(1mM)에 시료용액을 가하고, 여기에 0.1N HCl을 가해 pH 1.2로 조정한 후, 37℃에서 1시간 반응시킨 후 Griess reagent(Sigma Co., USA)를 가하고 혼합하였다. 이후 15분간 실온에서 방치 후 520nm에서 흡광도를 측정하여 잔존 nitrite 양을 측정하였다. Nitrite 소거능(%)은 다음의 식에 의해 계산하였다.

Nitrite 소거능 (%) = [1-(A-C)/B]x100

상기 식에서, "A"는 1mM nitrite 용액에 시료를 첨가하여 1시간 반응시킨 후의 흡광도, "B"는 1mM nitrite 용액의 흡광도, "C"는 솔 시료의 흡광도를 나타낸다.

한편, 솔잎 및 솔가지의 환원력은 에탄올에 용해시킨 시료 2.5ml에 0.2M sodium phosphate buffer(pH 6.6) 2.5ml와 10% potassium ferricyanide 2.5ml를 첨가하고 50℃에서 20분 동안 반응시킨 후, 10% trichloroacetic acid 2.5ml를 넣어 반응을 종료하고 4,000rpm에서 10분간 원심분리하여 상등액을 회수하였다. 회수한 상등액을 0.1% ferric chloride 용액과 5:1(v/v) 비율로 혼합하고 700nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 평가하였다.

한편, 솔잎 및 솔가지의 항혈전 활성은 혈액응고 저해활성은 기존에 보고된 방법에 준해 평가하였으며(류희영 등 2010. J. Life Science, 20. 922-928), 트롬빈 타임, 프로트롬빈 타임과 에이피티 타임을 측정하였다. 구체적인 측정 방법은 다음과 같다.

트롬빈 타임( Thrombin Time )

37℃에서 0.5U 트롬빈(Sigma Co., USA) 50μl와 20mM CaCl₂ 50μl, 시료 10μl를 Amelung coagulometer KC-1A(Japan)의 튜브에 혼합하여 2분간 반응시킨 후, 혈장(control plasma, Thermo Fisher Scientific Inc, MA, USA) 100μl를 첨가한 후 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다. 대조로는 아스피린(Sigma Co., USA)을 사용하였으며, 용매 대조구로는 시료 대신 DMSO를 사용하였다. DMSO의 경우 32.1초의 응고시간을 나타내었다. 결과는 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었으며, 혈액응고 저해활성은 시료 첨가시의 트롬빈 타임을 용매 대조구의 트롬빈 타임으로 나눈 값으로 나타내었다.

프로트롬빈 타임( prothrombin time )

표준혈장(MD Pacific Co., China) 70μl와 시료 10μl를 Amelung coagulometer KC-1A(Japan)의 튜브에 첨가하여 37℃에서 3분간 가온 후, 130μl의 PT reagent를 첨가하고 혈장(control plasma, Thermo Fisher Scientific Inc, MA, USA)이 응고될 때까지의 시간을 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었다. 대조로는 아스피린(Sigma Co., USA)을 사용하였으며, 용매 대조구로는 시료 대신 DMSO를 사용하였다. DMSO의 경우 18.1초의 응고시간을 나타내었다. 결과는 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었으며, 혈액응고 저해활성은 시료 첨가시의 프로트롬빈 타임을 용매 대조구의 프로트롬빈 타임으로 나눈 값으로 나타내었다.

aPTT ( activated Partial Thromboplastin Time )

혈장(control plasma, Thermo Fisher Scientific Inc, MA, USA) 100μl 와 시료 10μl를 Amelung coagulometer KC-1A(Japan)의 튜브에 첨가하여 37℃에서 3분간 가온한 후, 50μl의 aPTT reagent(Sigma, ALEXIN^TM, USA) 를 첨가하고 다시 37℃에서 3분간 배양하였다. 이후 50μl CaCl₂(35mM)을 첨가한 후 혈장이 응고될 때까지의 시간을 측정하였다. 용매 대조구로는 시료 대신 DMSO를 사용하였으며, 이 경우 55.1초의 응고시간을 나타내었다. 결과는 3회 반복한 실험의 평균치로 나타내었으며, 혈액응고 저해활성은 시료 첨가시의 에이피티 타임을 용매 대조구의 에이피티 타임으로 나눈 값으로 나타내었다.

*Nitrite 소거능 평가는 100μg/ml 농도에서 평가함

표 10의 결과에서처럼, 전체적인 항산화 활성은 솔가지보다 솔잎에서 우수하였으며, 항혈전 활성은 반면 솔가지에서 우수함을 알 수 있다. 따라서, 발효초기 솔잎만을 사용하기보다는 솔가지를 같이 사용하는 것이 솔식초의 기능성 강화 측면에서 바람직하다고 판단되며, 솔식초 제조시 솔잎과 솔가지를 동시에 첨가하여 발효하는 경우, 솔잎의 우수한 항산화 활성과 솔가지의 우수한 항혈전, 혈액순환 개선효과를 동시에 기대할 수 있다. 실제 솔잎과 솔가지를 1:1 동량으로 첨가하는 경우 가장 부드러운 맛과 향을 나타내었으며, 각각 1%씩 첨가하는 경우 가장 우수한 관능성을 나타내었다(표 11). 즉, 솔잎은 2% 첨가시 향과 맛, 전체적 선호도가 우수하였으며 솔가지는 2~3% 첨가시 선호도가 높았다. 그러나, 솔잎 및 솔가지를 혼합하여 첨가하고 발효시킨 결과 솔잎 1% 및 솔가지 1%를 첨가하는 경우가 가장 관능성이 우수하였다. 따라서, 최종 솔 첨가량은 건조 솔잎 1%, 건조 솔가지 1%로 결정하였다.

* 향/전체적 선호도(5점 척도법): 1: 매우 불량, 2: 불량, 3: 보통, 4: 좋음, 5: 매우 좋음

실시예 6: 솔잎, 솔가지를 포함하는 포도당 발효배지에 달기약수 20%를 첨가하고 선정균주로 발효시킨 솔식초의 수율과 관능성

상기 실시예 1~5의 결과를 바탕으로, 20% 포도당 배지에 1% 건조 솔잎, 1% 건조 솔가지, 0.1% 효모추출물 및 20% 달기약수를 첨가한 발효배지에 알코올 발효균주 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549와 초산 발효균주 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 이용하여 초산발효를 실시하였다. 대조구로는 상기 발효배지에 달기약수 대신 물을 첨가하여 동일하게 발효시켰다. 발효는 2단계로 진행하였으며, 먼저 준비된 멸균 발효배지에 알코올 발효균주 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549를 5% 접종하고 6일간 28℃에서 발효시켰으며, 이후 초산발효균주 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 5% 접종하여 28℃에서 4주간 발효시켰다. 그 결과는 표 12에 나타내었으며, 달기약수를 20% 첨가한 경우 알코올 발효는 무첨가구에 비해 12.5% 증가되었으며, 초산발효는 11.7% 증가되었다. 또한, 관능성 평가의 전체적 선호도의 경우에도 5점 척도법에서 0.39점이 증가되어 고품질의 솔식초를 고효율로 제조할 수 있음을 확인하였다.

Claims

포도당 10~30중량%, 효모추출물 0.1~1.0중량%, 건조 솔잎 1중량%, 건조 솔가지 1중량%, 취수원으로부터 취수된 후 7일 이상 경과되어 생성된 침전물이 제거된 달기약수 상등액 20중량% 및 잔여의 물을 포함하는 솔식초 제조용 배지 조성물에 알코올 발효 균주로서 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) KCCM 50549를 접종하여 알코올 발효시킨 후 초산 발효 균주로서 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) KCCM 12654를 접종하여 초산 발효시키는 것을 특징으로 하는 솔식초의 제조 방법.
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제 1항에 기재된 솔식초의 제조 방법에 의하여 제조되는 항산화능을 갖는 솔식초.
제 7항에 기재된 항산화능을 갖는 솔식초를 포함하는 음료.