KR101893808B1 - 스파클링 구기자 쌀 막걸리 및 이의 제조방법 - Google Patents

스파클링 구기자 쌀 막걸리 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구기자를 이용한 스파클링 쌀 막걸리 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구기자의 유효성분을 함유하여 항산화 활성 및 항당뇨 효과를 나타내고, 증가된 탄산 함량에 의해 청량감이 탁월하여 기호도가 향상된 구기자의 유효성분을 함유한 스파클링 쌀 막걸리를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 스파클링 구기자 쌀 막걸리에 관한 것이다.

Description

스파클링 구기자 쌀 막걸리 및 이의 제조방법{Sparkling rice wine including goji berry and method thereof}
본 발명은 구기자를 이용한 스파클링 쌀 막걸리 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구기자를 이용하여 쌀 막걸리를 제조함으로써 구기자의 유효성분을 함유하여 항산화 활성 및 항당뇨 효과를 나타내고, 증가된 탄산 함량에 의해 청량감이 탁월하여 기호도가 향상된 구기자의 유효성분을 함유한 스파클링 쌀 막걸리를 제조하는 방법 및 이에 의하여 제조된 스파클링 구기자 쌀 막걸리에 관한 것이다.
구기자는 전통적으로 질병(간장, 신장, 혈압개선, 당뇨병 등)을 예방하고 원기(어지럼증, 신경성질환 등)를 회복시키는 효능으로 알려져 왔고, 주요 유효성분으로는 베타인(betaine)과 제아잔틴(zeaxanthin), β-시토스테롤(β-sitosterol), 피살리엔(physalien), 콜린(cholin) 등이 있으며, 그 중에 가장 대표적인 성분으로 알려져 있는 것은 베타인(betaine)과 제아잔틴(zeaxanthin)이다. 베타인(betaine)은 수용성으로 물을 용매로 하는 차나 탕에 존재하고, 제아잔틴(zeaxanthin)은 지용성으로 에탄올(ethanol)과 같은 유기용매에 추출되어 나오는 주요 기능성 성분이다.
구기자의 높이는 1~4미터이며, 가늘고 회백색을 띤 줄기에는 가시가 있다. 줄기는 비스듬하게 자라면서 끝이 밑으로 처진다. 잎은 타원형 또는 달걀 모양으로 길이는 3~8센티미터쯤 되며, 가장자리는 밋밋하다. 앞은 녹색이고 뒷면은 연한 녹색이다. 6~9월에 연한 보라색 꽃이 피고, 열매는 타원형의 장과로 8~10월에 밝은 붉은색으로 익는다. 길이는 1.5~2.5센티미터이다.
구기자의 임상적 효능은 본초강목, 동의보감 등의 여러 본초문헌들에서 찾아 볼 수 있는데, 주로 고혈압, 두통, 마비, 신경성질환, 당뇨병 등의 성인병에 효능이 뛰어난 것으로 알려져 있으며, 최근에는 콜레스테롤 저감 효과도 보고된 바 있다.
서양에서도 구기자의 효능은 널리 인정되어 "TIME"지에 "super fruit"라는 용어를 적용하여 구기자를 소개하면서 앞으로 Super fruit 시대가 옴을 예고. 또한 여성들의 미를 회복하는데 탁월한 효능을 인정받고 있다.
현미의 미강유에는 항산화 기능 등 많은 건강기능성 물질들이 다량 함유되어 있는 것으로 보고되어 있다. 이러한 기능성 물질들은 활성화된 각종 효소들, 오리자놀(orizanol), 토코페롤(tocopherol), 토코트리에놀(tocotrienol) 등으로 이루어져 있다.
전통적인 막걸리 제조공정은 고체발효 기술을 이용하여 밀기울에 곰팡이 및 효모를 충분히 증식시켜 당화효소가 풍부한 누룩을 제조한 다음, 호화된 쌀 전분에 투입하여 쌀 전분을 당화시켜 효모를 증식시켜 알콜 발효를 수행하는 병행 복발효 공정을 수행하여 왔다.
그러나 실제 양조장에서 만드는 개량식 막걸리 제조방법은 단행 복발효공정과 유사한 공정으로 고두밥을 사전에 당화(糖化)하는 1단계와 알코올을 만드는 2단계로 술을 만든다. 첫 단계가 고두밥에 당화균인 백국(白麴) 분말을 뿌려서 30~35℃ 정도에서 하루 정도 방치하면 고두밥의 표면이 하얗게 부스러지듯 갈라지는데 당화균이 녹말을 포도당으로 바꾸는 당화(糖化)라는 1단계 과정이다. 2단계는 알코올 발효단계다. 알코올 발효에는 효모배양액이 사용되는데 양조장에서는 '주모(술을 만드는 효모)'라고 부른다. 효모배양액은 전체 막걸리 발효액의 5% 정도로 사용하면 된다.
막걸리는 우리나라 전통 민속주로서 주세법에 따라 양조 곡주로 분류되며 일반주, 이양주, 삼양주 공정으로 제조된 제품들이 판매되고 있는데, 이는 발효제에 의한 전분질의 당화와 동시에 알코올 발효를 행한 후 사별 제성하는 공정으로 이루어진다. 최종 알코올 양은 약 6-8% 정도가 되도록 보정한다.
전통적으로 제조되는 공정은 병행 복발효로서 전분질 당화와 알코올 발효를 동시에 진행하는 공정으로, 이때 당화 효소제로는 분쇄 밀(이전에는 밀기울)에 자연 곰팡이(Aspergillus , Rhizopus , Mucor , Absidia, 밀 자체효소 등)를 번식하여 생산하는 곡자(누룩)를 사용하며, 특정 곰팡이를 번식시켜 제조한 코오지(쌀누룩,국) 효소를 사용하거나 이를 혼합하여 사용하기도 한다.
종래기술로 한국 등록특허 제10-1066459호는 "오미자가 첨가된 건강 증진 기능성 오미자 생막걸리 및 그 제조방법"에 관한 것으로, 건조 오미자에서 오미자 수추출 엑기스를 추출하는 단계, 증자된 쌀에 Aspergillus kawachii 종국을 혼합하여 입국을 제조하는 단계, 입국에 오미자 엑기스를 넣고, 단일 효모 Saccharomyces cerevisiae를 넣어 발효시키는 단계를 포함하는 제조 공정을 통해 생막걸리를 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 살아있는 생효모를 이용한 발효단계를 포함한 것으로 저장기간에 있어서 한계가 있는 공정이다. 한국 등록특허 제10-1476807호 "초정광천수를 이용한 건강기능성이 향상된 막걸리 및 그 제조 방법"에서는 광천수를 막걸리 제조 공정에 사용하는 방법을 개시하고 있으나, 광천수를 활용하여 pH 4.8의 약산성으로 시큼한 맛은 증가하고 청량감이 다소 부족하여 소비자의 기호도가 낮은 문제점이 있다.
따라서 현재 탄산함유 제품을 선호하는 식음료에 대한 소비자 패턴을 반영한 편의성과 기능성을 겸비하여 마시기 편한 맥주 형태의 고급형 막걸리 제품 개발에 대한 필요성이 증대되고 있다.
KR 10-1066459 B1, 2011년 09월 15일 KR 10-1476807 B1, 2014년 12월 19일
이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 연구를 지속하던 중, 구기자를 이용한 스파클링 쌀 막걸리를 제조함으로써 항산화 활성 및 항당뇨 효과 등을 나타내는 구기자의 유효성분을 함유하고 청량감이 탁월하여 소비자의 기호도가 향상된 구기자의 유효성분을 함유하는 새로운 형태의 스파클링 쌀 막걸리의 제조방법을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 구기자를 이용하여 스파클링 쌀 막걸리를 제조하는 방법에 관한 것으로 구기자를 첨가하여 구기자 고유의 유효성분에 의한 항산화 활성 및 항당뇨 효과 등의 기능성을 나타낼 뿐만 아니라 탁월한 청량감으로 소비자의 기호도를 향상시킨, 스파클링 구기자 쌀 막걸리의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 기능성 및 기호도가 향상된, 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리를 제공하는 것이다.
본 발명의 구기자의 유효성분을 함유한 스파클링 구기자 쌀 막걸리 제조방법은, 밀기울 및 발아 현미를 혼합하여 누룩을 제조하는 공정(제국공정), 상기 제조한 누룩으로부터 우량 효모 확대 배양을 통한 주모를 생산하는 공정(술밑제조공정), 상기 생산된 주모를 증자 쌀에 첨가하고 구기자 농축액을 더 추가하여 1차 발효시키는 공정(술덧제조공정) 및 상기 1차 발효된 술덧에 당을 첨가하고 2차 발효시키는 공정(탄산가스(CO2) 생산공정)으로 구성된다.
일반적으로 알려져 있는 스파클링 막걸리는 탄산함유량을 높혀 청량감 및 기호성을 향상시킨 제조공정으로, 기존의 제조공정에 적용하고 있는 탄산을 술덧에 주입하여 냉장 숙성하는 방법 또는 1차 발효 술덧의 알코올의 함량을 높이고, 2차 발효 수행시 별도의 당을 첨가하여 탄산의 생산을 높이는 방법(파스퇴르 효과)으로 구분할 수 있다.
본 발명에 따른 스파클링 구기자 쌀 막걸리의 제조방법은 단행 복발효 공정으로 충분히 당화 공정을 수행함으로써 효모에 의한 알코올 발효 및 탄산 생산 공정을 동시에 수행을 할 수 있는 공정을 특징으로 한다.
본 발명은 현미 발아를 유도하여 아밀레이즈 당화 효소제 생산을 위한 새로운 제국공정으로 구성된다. 여기서, 밀기울 및 현미 발아를 유도하여 아밀레이즈 당화 효소제 생산을 위한 새로운 제국공정은 기존의 밀기울에 의한 제한적 기술의 한계를 극복할 수 있다.
본 발명은 상기 누룩제조 공정에서 기존의 단일 밀기울 대신에 토코페롤, 토코트리엔올, 오리자놀과 같은 기능성 물질이 있는 현미를 혼합하여 제조한다.
본 발명의 제국공정에서, 발아 현미는 원료 현미를 20~25℃의 상온수에 3~4일 동안 침지하여 발아시킨다. 발아된 현미를 수분 함량이 10% 미만이 되도록 자연 건조 또는 온풍 건조한 다음 분쇄기로 분말화할 수 있다.
본 발명에서, 제국공정(누룩 또는 코지생산)은 발아 현미 및 밀기울 혼합물을 사용하기 때문에 미강유에는 항산화 기능 등 많은 건강기능성 물질들인 오리자놀, 토코페롤, 토코트리에놀 등이 풍부하고, 밀기울에는 식이섬유기능을 지닌 β-글루칸이 다량으로 함유되어 있어 당화 효소의 기능뿐만 아니라 건강기능성 복합기능을 나타낸다.
본 발명은 우량 효모 확대 배양으로 주모(술밑) 최적 생산공정을 확립하여 막걸리의 단행 복발효법 기술을 확보함으로써 지역 관련 산업 활성화를 유도할 수 있다.
대부분의 막걸리 제조공정은 누룩(효모와 효소생산)을 이용한 전분질당화(호화된 쌀)와 당화된 포도당으로부터 알코올을 생산하는 공정이다.
반면, 본 발명은 기존 1차 발효(구기자 추출액 첨가)에서 생산된 술덧(당 함량이 1% 미만)을 거르기 전에 당을 첨가(본 발명에서는 고과당을 사용)하여 막걸리 통에 담아 2차 발효에서 탄산가스를 생산하는 제조방법이다.
이때, 기존의 막걸리 통은 판매 보관 중 탄산가스의 과도 생성을 막기 위해서 통의 마개 내부에 부직포를 넣었는데 본 발명에서는 이를 제거할 수 있다.
본 발명은 2차 발효에서 변수인 발효 온도, 시간, 고과당 (비용절감)에 대한 최적 공정을 제공할 수 있다.
본 발명에서 쌀이라 함은, 통상의 백미, 현미, 찹쌀, 찰보리 등 쌀에 상응하는 곡물을 모두 포함한다.
본 발명에서는 주재료로 쌀을 증자한 증자쌀을 사용하는데, 증자는 통상의 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 쌀을 물에 침지하여 100 내지 130℃, 상압 또는 1 내지 2Kgf/㎠의 가압조건에서 1 내지 60분간 증자하는 방법이 있다. 본 발명에서는 쌀을 수세하고 수침하여 물을 제거한 다음 증자하는 것이 바람직하며, 이때 수침은 증자 시 전분의 호화가 균일하고 빠르게 하기 위해 4 내지 12시간 수행하는 것이 바람직하고, 증자는 수증기가 서린 후 10 내지 60분간 수행하는 것이 바람직하다. 증자한 쌀은 펼쳐 널어 상온까지 냉각시켜 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 구기자 농축액은 통상의 천연 추출물 제조방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 생물 구기자를 세척하여 자연 건조 또는 열풍처리한 후 분쇄한 후 구기자 중량 대비 2~10배의 물을 넣고 100~125℃에서 3~4시간 가열, 추출한 후 여과하여 그 여액을 농축시켜 제조할 수 있다.
본 발명은 기존에 공지된 액화 탄산 주입 방식이 아닌 2단계의 발효 공정으로, 1차 발효(알코올 생산) 및 2차 발효(탄산가스(CO2) 생산) 방식으로, 액화 탄산 주입 방식인 기존 맥주의 형태를 자연발효 탄산으로 바꾸고 저온발효공법 및 탄산압력의 균일화 기술을 개발 적용하여 중장년층 및 여성청년 소비자의 기호성을 충족시키는 새로운 형태의 스파클링 구기자 쌀 막걸리 제조 기술을 제공할 수 있다.
본 발명은 구기자를 첨가하여 구기자 고유의 유효성분에 의한 항산화 활성 및 항당뇨 효과 등의 기능성을 나타낼 뿐만 아니라 탁월한 청량감으로 소비자의 기호도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리 제조방법을 개략적으로 도시한 공정도를 나타낸 것이다.
도 2는 (a) 환원당 표준곡선그래프, (b) 0.1% Glucose를 이용한 총 당 표준곡선 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 효모균수 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 생균수 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 환원당 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 총당 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 유기산 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 pH 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 9 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 알코올 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 CO2 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
실시예 1 : 스파클링 구기자 쌀 막걸리의 제조
밀기울 100g 및 발아 현미 분말 100g을 혼합하여 일반적으로 공지된 방법으로 누룩을 제조하였다. 상기 제조한 누룩으로부터 우량 효모를 선별하고 25℃에서 12~24시간 동안 배양하여 주모를 생산하였다. 상기 생산된 주모 100g을 공지의 방법으로 증자한 쌀 1kg에 첨가하고 구기자 농축액 100g을 더 추가하여 25~28℃에서 3~7일 동안 1차 발효시켜 술덧을 제조하였다. 상기 제조된 술덧은 당 함량이 1% 미만으로 함유되어 있다. 이를 거르기 전에 고과당 100g을 첨가하여 막걸리 통에 담은 후 2차 발효에서 탄산가스(CO2)를 발생시키도록 20~25℃의 상온에 보관하였다.
실험예 1 : 본 발명에 따른 스파클링 구기자 쌀 막걸리와 일반 막걸리의 표면반응 분석(Box- Benken RSM )
1. 재료 및 시약
실험에 사용된 막걸리는 본 발명에 따른 스파클링 구기자 쌀 막걸리와 구기자를 첨가하지 않은 일반 막걸리를 사용하였으며 백제인주조(청양군, 충남)에서 공급되었다. 총당 및 환원당 분석에 사용된 황산, 페놀, DNS(3,5-Dinitrosalicylic acid) 시약들은 시그마 회사(USA)에서 구입하였다.
2. 표면반응실험 계획
스파클링 구기자 쌀 막걸리 개발의 표면 반응 실험 계획은 3개의 독립변수 즉, 발효온도(℃), 발효시간(h), 고과당 농도(%)를 각각 발효온도 25℃, 발효시간 6 h, 고과당 농도 1%로 하는 중심 run을 5번 반복을 포함하여 총 17개의 처리 조합으로 설계하였다. 박스-벤켄 설계 첫째는 계획된 실험에 따라 통계적으로 실험을 수행하고, 둘째는 수식 모델의 계수를 구하고, 셋째는 모델의 적합성을 판정하는 것으로 진행된다. 본 실험에서의 반응 변수는 효모균수, 생균수, 환원당, 총당, 유기산, pH, 알코올, CO2로 하였다. 통계적인 계산을 원활히 하기 위하여 독립 변수는 다음과 같이 표준화(code)하여 사용하였다. 세 개의 변수들을 각각 X 1 (발효온도), X 2 (발효시간), X 3 (고과당 농도)로 하였다. 표준화 값들은 다음과 같은 공식에 의하여 구할 수 있고 그 값을 Z로 하였다.
Figure 112017002727268-pat00001
--- (1)
여기에서, Xo 는 표준화 값의 중심 값이고 X 는 표준화 값이다.
Figure 112017002727268-pat00002
는 1 단위 만큼의 증가 또는 감소하는 값의 크기이다. 실험 결과에 대한 분석은 표면 반응 분석법을 사용하였으며 최적 공정 조건을 나타내는 다중 회귀식은 다음과 같다.
Figure 112017002727268-pat00003
---(2)
여기에서, Y는 predicted response 이고 본 실험처럼 3개의 변수가 있을 경우에는 k값이 3이 되고 궁극적으로 다음과 같은 식으로 표현된다.
Figure 112017002727268-pat00004
----(3)
실험 후에 확정된 결과들의 통계분석은 Design Expert (Stat-ease Inc., Minneapolis, USA)를 사용하였다. 독립변수들의 값의 선택은 예비 실험에서 얻은 결과로부터 선택하여 X 1 (발효온도)는 20℃ (-1), 25℃ (0), 30℃ (+1) 로 정하고, X 2 (발효시간)는 4h (-1), 6h (0), 8h (+1) 로 하고 X 3 (고과당 농도)는 0.5% (-1), 1% (0), 1.5% (+1) 로 하였다(표 1).
X i Independent variables Level
-1 0 +1
X 1 Fermentation temperature (Co) 20 25 30
X 2 Fermentation time 4 6 8
X 3 Fructose (%) 0.5 1 1.5
3. 막걸리의 발효실험
동일 제조일에 생산된 스파클링 구기자 쌀 막걸리(PBGM)는 750ml 양이 들어있으며 변화를 보기 위해 각 날짜 별로 3통씩 분류하였다. 발효 전 본 마개를 제거한 후 고과당 0.5%, 1%, 1.5%에 맞춰 당을 첨가하여 혼합시켜주었다. 당 첨가된 막걸리를 750ml 씩 용기에 담고 CO2가 빠져나가지 못하게 PET 재질의 일반 마개를 이용하여 밀폐하였다. 발효온도에 맞게 20℃, 25℃, 30℃로 설정된 배양기에 넣고, 발효시간에 맞추어 4시간, 6시간, 8시간 별로 꺼내어 막걸리를 측정 시료로 사용하였다. 막걸리의 품질을 측정하기 위해 효모균수, 생균수, 총당, 환원당, 유기산, pH, 알코올, CO2를 각각 측정하였다.
(1) 효모균수 측정
저장 막걸리로부터 1ml를 취하여 증류수 9ml를 넣고 혼합하여 10배 희석시켜주었다. 효모균수를 측정하기 위하여 Haemacytometer를 이용하여 커버글라스를 덮은 후 희석 샘플을 적정량 취하였다. OLYPUS BX51 현미경을 이용하여 총 균수의 세포수를 측정하여 다음 식에 대입하여 값을 구하였다.
세포수/mm 3 = N×F×D
(여기서, N : 구획 내의 세포수 평균값, F : 1/한 구획의 부피(mm3), D : 희석배수)
(2) 생균수 측정
생균수 측정은 Sheu & Marshall(1993) 방법에 따라 수행하였다. 0.1% 펩톤수(pH 7.0) 9ml에 막걸리 1ml을 정량하고 voltexing 하여 충분히 분산시킨 다음 PDA(Potato Dextrose Agar, Difco) 배지에 도말하여 28℃에서 24시간 배양한 후 형성된 집락수를 생균수로 측정하였다. 생균수는 상용대수치 (107CFU/ml)로 나타내었다.
(3) 환원당 측정
막걸리 10ml를 취하여 100ml 메스플라스크에 넣은 후 증류수를 이용하여 Volum을 맞춰 10배 희석액을 만들어 주었다. 희석샘플을 200㎕를 취하여 제조된 DNS 시약 2ml를 교반시켜 주었다. 교반된 샘플을 10분 동안 100℃의 끓는 물에 반응시킨 후 찬물에 식혀주었다. UV Prove Spectometer를 이용하여 570nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정값을 glucose 표준곡선 식에 대입하여 환원당 값을 구하였다. 환원당의 표준곡선 식은 다음과 같다.
X = (Y-0.0287)/1.0931
(4) 총당 측정
시료를 제조하기 위하여 막걸리 1ml를 메스플라스크 100ml에 넣고 증류수를 100ml 눈금에 맞추어 100배 희석하였다. 희석된 샘플 200ul를 취하여 유리튜브에 넣었다. 제조된 페놀 200ul를 샘플 200ul와 혼합하여 교반해 주었다. 황산 1ml를 첨가한 후 10분 동안 반응시켜 주었다. 교반한 후 30분 동한 반응을 하였다. UV Prove기계를 이용하여 490nm에서 흡광도를 측정한다. 측정값을 0.1% glucose 표준곡선식을 구한 값에 대입하여 총당 값을 구하였다. 표준곡선 식은 다음과 같다.
X=(Y-0.1735)/4.7461
(5) 유기산 측정
막걸리 1ml을 취하여 100ml 메스플라스크에 넣고 증류수로 표시선까지 채워주었다. 희석된 샘플을 삼각플라스크에 25ml를 취한 후 제조된 phenolphthalein 지시약을 3~4방울 가해 혼합하였다. 0.1 N NaOH 용액으로 적정하였다. 연한 분홍색으로 변하는 때를 종말점으로 하였다. 적정시 사용된 0.1 N NaOH 용액의 소비량(ml)를 구하였다. 막걸리 내의 젖산 % 를 다음과 같이 계산하였다.
Figure 112017002727268-pat00005
(6) pH 측정
저장기간 중 채취한 막걸리 시료 20ml를 10ml 비이커에 취하여 pH meter기를 이용하여 pH의 변화를 3회 반복 측정하였다.
(7) 알코올 측정
가열 라운드플라스크에 알코올(시료) 250ml를 넣고 남은 시료를 증류수로 헹구어 두 번 부어주었다. 추가로 비등석을 넣어준 후 가열 라운드 플라스크를 인덕션 위에 올려 높이를 조정하고 측정기계에 고정시켜 주었다. 온도의 범위는 시료의 증류액이 약 30～40분에 약 140ml 정도 받을 수 있도록 온도를 조절하였다. 증류액의 양은 메스플라스크 70% 정도 받았다. 증류액은 250ml 메스플라스크에 옮겨 증류수를 넣어 250ml를 맞추고 잘 흔든 후 250ml 메스실린더에 넣었다. 30℃로 증류액 온도를 맞춘 후 온도계를 이용해 온도를 정확히 측정하였다. 메스실린더를 평평한 곳에 넣고 주정계를 돌리면서 넣고 주정계가 뜨면 눈금을 읽는다. 온도와 주정계로 측정된 눈금 수치를 이용하여 0.1도당 알코올분 온도 환산표에 의해 알코올 %를 측정하였다.
(8) CO 2 측정
CO2 측정방법은 샘플을 가스압력계(CO2 Volume Tester) 마개에 부착시키고 Snift Valve를 잠근 다음 눌러서 고정침으로 뚫는다. 온도와 탄산압의 눈금을 측정한다. 측정된 탄산압(Kg/cm2)과 온도(℃)를 이용해 표를 보고 정확한 수치를 측정하였다. 탄산가스 흡수계수표에 의하여 보정하였다.
4. 구기자 막걸리 스파클링 최적공정
구기자 막걸리 최적 조건요인들인 온도와 시간의 실험변수에 대하여 Centarl composit design 으로 실험을 설계하여 얻어진 실험결과 즉, 효모균수, 생균수, 환원당, 총당, 유기산, pH, 알코올, CO2를 하기 표 2에 나타내었다. 효모균수 함량의 범위는 0.28 - 55.07 × 108/ml이고 생균수 함량의 범위는 1.03 - 3.87×107 CFU/ml, 환원당 값의 범위는 2.56 - 6.39 mg/ml, 총당 값의 범위는 26.96 - 41.02 mg/ml, 유기산 함량의 범위는 0.37 - 0.58 %, pH값의 범위는 pH 3.08 - 3.22, 알코올 함량의 범위는 4.08 - 6.84 %, CO2 함량의 범위는 4.04 - 7.00 g/l로 측정되었다.
Process
No.　		 Temp Time Fructose Yeast Viable cell count Reducing sugar Water soluble total sugar Organic acid pH Alcohol CO2
℃ h % (108/ml) (107 CFU/ml) (mg/ml) (mg/ml) (%) (pH) (%) (g/l)
1 20 4 7.5 2.74 2.86 6.39 35.15 0.41 3.17 5.78 5.05
2 30 4 7.5 5.51 2.24 5.14 36.51 0.58 3.11 5.55 5.51
3 20 8 7.5 1.36 1.03 4.45 29.75 0.48 3.13 4.92 5.00
4 30 8 7.5 10.7 1.98 4.05 30.90 0.38 3.16 5.75 5.81
5 20 6 3.75 5.59 1.76 4.18 35.89 0.43 3.22 4.20 4.04
6 30 6 3.75 0.28 2.56 2.87 32.76 0.43 3.20 4.54 4.40
7 20 6 11.25 15.72 2.80 4.35 30.38 0.46 3.12 5.87 6.01
8 30 6 11.25 10.73 2.38 4.11 36.01 0.53 3.11 6.84 7.00
9 25 4 3.75 27.80 3.12 4.38 41.01 0.49 3.17 4.08 4.30
10 25 8 3.75 1.91 1.39 2.56 34.52 0.37 3.19 4.26 4.34
11 25 4 11.25 3.62 3.08 4.74 38.89 0.50 3.10 6.25 6.17
12 25 8 11.25 55.07 3.67 3.73 34.37 0.50 3.08 6.05 5.83
13 25 6 7.5 54.83 3.12 4.30 30.79 0.49 3.12 4.97 5.16
14 25 6 7.5 47.30 3.45 4.10 26.96 0.45 3.09 5.00 4.79
15 25 6 7.5 50.0 3.55 3.87 29.79 0.47 3.10 5.20 4.97
16 25 6 7.5 51.0 3.87 3.86 27.96 0.48 3.09 5.12 4.98
17 25 6 7.5 49.0 2.38 3.85 28.77 0.46 3.11 5.30 4.96
실험결과를 이용한 회귀식에 대한 분산분석의 결과는 반응표면분석법에 의해 수립된 모델의 적합성 여부를 알려준다. 다중반응표면 최적화는 다수의 반응변수를 최적화하는 입력변수의 조건을 찾는 것을 목적으로 한다. Quadratic 회기 모델의 분석 결과는 하기 표 3에 나타내었다. 이들의 결과에 따르면 실험결과 즉, 온도와 시간, 고과당 양의 실험변수에 대하여 영향을 받는다는 것이 95% 수준 이내에서 인정되었다.
모델 결정계수(determination coefficient) R2 값은 실험 값(observed value)과 예측 값(predicted value) 그리고 상호연관(correlation) 정도를 보여주는데 효모균수 0.8433, 생균수 0.9797, 환원당 0.9850, 총당 0.9645, 유기산 0.9783, pH 0.9768, 알코올 0.9798, CO2 0.9698이었다. 따라서 이 모델은 3% 범위에서 설명되지 않는다는 것을 보여준다. 적합결여(lack of fit) 테스트 검정에서는 유의성이 나타나지 않아 본 실험에 사용한 모델이 매우 적절함을 알 수 있다.
Source DF Sum of squares
Yeasta Viable cell counta Reducing sugara Water soluble total sugara Organic acida
pHa Alcohola
CO2 a
Model 9 8.81 7860.89 10.99 245.25 0.4 0.03 9.2 9.34
Residual 7 1.64 162.57 0.17 9.04 0 0 0.19 0.29
Lack of Fit 3 0.35 130.83 8.28E-03 0.00 0 0 0.11 0.22
Pure Error 4 1.29 31.74 0.16 9.04 0 0 0.08 0.07
Cor Total 16 10.45 8023.46 11.15 254.28 0.04 0.03 9.39 9.63
a Coefficient of correlation (R2) for Yeast, Viable cell count, Reducing sugar, Water soluble total sugar, Organic acid, pH, Alcohol and CO2 was 0.8433, 0.9797, 0.9850, 0.9645, 0.9783, 0.9768, 0.9798, 0.9698.
적합결여(lack of fit) 테스트 검정에서는 유의성이 나타나지 않아 본 실험에 사용한 모델이 매우 적절함을 알 수 있다. 하기 표 4에서는 모델의 회귀계수를 나타내는 것으로 효모균수, 생균수, 환원당, 총당, 유기산, pH, 알코올, CO2가 3가지 요인, 즉, 발효온도, 발효시간, 고과당 양에 대하여 크게 영향을 받는 것으로 나타났다(P<0.05). 본 실험 결과는 발효온도, 발효시간, 고과당 양에 대한 영향은 1차, 2차 교호항(cross product term)에서 유의성이 나타나 요인들이 단독 또는 교호적으로 영향을 미침을 알 수 있다. 이들에 대한 회귀식은 하기 표 5에 나타내었다.

Factor
 Coefficient
Yeast
(108/ml)		 Viable cell count
(107 CFU/ml)		 Reducing sugar
(mg/ml)		 Water soluble total sugar
(mg/ml)		 Organic acid
(%)		 pH
(pH)		 Alcohol
(%)		 CO2
(g/l)
Intercept
 3.27 7860.89 10.99 28.85 0.47 3.10 5.12
Temperature 0.09 0.42 1.29 0.63 0.02 -0.01 0.24
Time -0.40 107.88 4.3 -2.75 -0.03 0.00 -0.09
Fructose 0.39 306.99 1.07 -0.57 0.03 -0.05 0.99
Temperature2 -0.84 3710.58 1.13 0.39 0.03 0.29
Time2 -0.40 1033.01 1.03 3.83 0.01 0.09
Fructose2 -0.06 675.17 1.7 4.51 0.03 -0.05
Temperature×Time 0.39 10.79 0.18 -0.05 -0.07 0.02 0.27
Temperature×Fructose -0.31 0.02 0.29 2.19 0.02 0.00 0.16
Time×Fructose 0.58 1495.10 0.16 0.49 0.03 -0.01 -0.10
Response Second oder polynomial equations R 2
Yeast (108/ml) Y= +3.27+0.09X 1 -0.40X 2 +0.39X 3 -0.84X 1 2-0.40X 2 2-0.06X 3 2+0.39X 1 X 2 -0.31X 1 X 3 +0.58X 2 X 3 0.8433
Viable cell count
(107 CFU/ml)		 Y= +50.43+0.23X 1 +3.67X 2 +6.19X 3 -29.69X 1 2 -15.66X 2 2 -12.66X 3 2+1.64X 1 X 2 +0.08X 1 X 3 +19.33X 2 X 3
0.9797
Reducing sugar
(mg/ml)		 Y= +4.00-0.40X 1 -0.73X 2 +0.37X 3 +0.52X 1 2 +0.49X 2 2 -0.64X 3 2+0.21X 1 X 2 +0.27X 1 X 3 +0.20X 2 X 3 0.9850
Water soluble total sugar
(mg/ml)		 Y= +28.85+0.63X 1 -2.75X 2 -0.57X 3 +0.39X 1 2 +3.83X 2 2 +4.51X 3 2-0.05X 1 X 2 +2.19X 1 X 3 +0.49X 2 X 3 0.9645
Organic acid
(%)		 Y= +0.47+0.02X 1 -0.03X 2 +0.03X 3 -0.07X 1 X 2 +0.02X 1 X 3 +0.03X 2 X 3 0.9783
pH
(pH)		 Y= +3.1020-0.0075X 1 +0.0013X 2 -0.0463X 3 +0.0340X 1 2 +0.0065X 2 2 +0.0265X 3 2+0.0225X 1 X 2 +0.0025X 1 X 3 -0.0100X 2 X 3 0.9768
Alcohol
(%)		 Y= +5.12+0.24X 1 -0.09X 2 +0.99X 3 +0.29X 1 2 +0.09X 2 2 -0.05X 3 2+0.27X 1 X 2 +0.16X 1 X 3 -0.10X 2 X 3 0.9798
CO2
(g/l)		 Y= +4.97+0.33X 1 -6.25E-03X 2 +0.99X 3 +0.29X 1 2 +0.08X 2 2 +0.10X 3 2+0.09X 1 X 2 +0.16X 1 X 3 -0.10X 2 X 3 0.9698
X 1 : Temperature (℃), X 2 : Time (h.), and X 3 : Fructose (%)
5. 최적 표면 반응의 분석결과
(1) 효모균수 함량
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 효모균수 함량의 최적 표면 반응의 분석결과는 온도 25℃와 Fructose 1.5 %와 반응하였을 때와 Fructose 1.5% 이상과 5시간 반응하였을 때 3.62×108/ml로 효모균수 함량의 최대값이 나타났다. fructose 함량이 1.5%일 때 온도와 시간의 경과 두 요소에서의 최대값이 동일하게 나타났다. 결론적으로 시간의 경과가 6시간에 가까울수록, 온도가 25℃에 가까울수록 Fructose 함량이 높을수록 효모균수의 함량이 많아지는 결과를 보여주었다.
(2) 생균수 함량
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 생균수 함량의 최적 표면 반응의 분석결과는 Fructose 1.5%와 8시간 반응하였을 때 53.30×107CFU/ml로 생균수 함량의 최대값이 나타났다. Fructose의 함량이 동일할 때 온도보다 시간의 경과 요소가 더 큰 차이를 보여준다. 최종적으로 온도는 25℃에 가까울수록 Fructose의 함량은 높을수록 시간은 오래 경과될수록 생균수의 함량이 많아지는 결과를 보여주었다.
(3) 환원당 측정결과
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 환원당 함량의 최적 표면 반응의 분석결과는 온도 20℃와 4시간 반응하였을 때 6.35 mg/ml로 환원당 함량의 최대값이 나타났다. Fructose 함량이 1%일 때 온도보다 시간경과의 요소에서 환원당 함량이 더 크게 나왔다. 최종적으로 시간의 경과가 적을수록 온도가 낮을수록 Fructose 함량은 1%에 가까울수록 환원당 함량이 많아지는 결과를 보여주었다.
(4) 총 당 측정결과
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 총 당 함량의 최적 표면 반응의 분석결과는 Fructose 0.5%와 4시간 반응하였을 때 41.01 mg/ml로 총 당 함량의 최대값이 나타났다. Fructose 함량이 0.5%일 때 온도보다 시간경과의 요소에서 총 당 함량에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 최종적으로 온도는 높을수록 시간이 경과는 적을수록 Fructose 함량은 낮을수록 총 당 함량이 많아지는 결과를 보여주었다.
(5) 유기산 측정결과
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 유기산 함량의 최적 표면 반응의 분석결과는 온도 30℃와 4시간 반응하였을 때 0.58%로 유기산 함량의 최대값이 나타났다. Fructose 함량이 1.5%일 때 온도가 시간경과 요소보다 유기산 함량에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 최종적으로 온도는 높을수록 시간의 경과는 적을수록 Fructose 함량은 높을수록 유기산 함량이 많아지는 결과를 보여주었다.
(6) pH 측정결과
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 pH의 최적 표면 반응의 분석결과는 Fructose 0.5%와 온도 20℃가 반응하였을 때 3.22 pH로 pH의 최대값이 나타났다. Fructose 함량이 0.5%일 때 온도가 시간경과 요소보다 pH 측정값에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 최종적으로 온도는 낮을수록 시간의 경과는 많을수록 Fructose 함량은 적을수록 pH 측정값이 커지는 결과를 보여주었다.
(7) 알코올 측정결과
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 알코올 함량의 최적 표면 반응의 분석결과는 Fructose 1.5%와 온도 30℃가 반응하였을 때 6.75%로 알코올 함량의 최대값이 나타났다. Fructose 함량이 1.5%일 때 시간의 경과보다 온도가 알코올 함량에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 최종적으로 Fructose 함량이 많을수록 온도가 높을수록 시간의 경과가 적을수록 알코올 함량이 커지는 결과를 보여주었다.
(8) CO2 측정결과
스파클링 구기자 쌀 막걸리의 CO2 측정값의 최적 표면 반응의 분석결과는 Fructose 1.5%와 온도 30℃가 반응하였을 때 6.84 g/l로 CO2 측정값의 최대값이 나타났다. Fructose 함량이 1.5%일 때 시간의 경과보다 온도가 CO2 측정값에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 최종적으로 Fructose 함량이 높을수록 온도가 높을수록 시간의 경과가 적을수록 CO2 측정값이 커지는 결과를 보여주었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술한바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직하게 구현한 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (2)

  1. 밀기울 및 발아 현미를 혼합하여 누룩을 제조하는 공정(제국공정):
    상기 발아 현미는 원료 현미를 20~25℃의 상온수에 3~4일 동안 침지하여 발아시킨 후 수분 함량이 10% 미만이 되도록 자연 건조 또는 온풍 건조한 다음 분쇄기로 분말화하여 사용하며,
    상기 제국공정에서 제조한 누룩으로부터 우량 효모를 선별하고 25℃에서 12~24시간 동안 배양하여 주모를 제조하는 공정(주모제조공정):
    상기 주모제조공정에서 제조된 주모를 증자 쌀에 첨가하고 구기자 농축액을 더 추가하여 25~28℃에서 3~7일 동안 1차 발효시켜 당 함량이 1% 미만으로 함유된 술덧을 제조하는 공정(술덧제조공정); 및
    상기 증자 쌀은 쌀을 4 내지 12시간 동안 수침한 후 100 내지 130℃, 상압 또는 1 내지 2Kgf/㎠의 가압조건에서 10 내지 60분간 증자한 다음 상온까지 냉각시켜 사용하며,
    상기 술덧제조공정에서 1차 발효된 술덧을 거르기 전에 고과당을 첨가하고 막걸리 통에 담은 후 20~25℃의 상온에 보관하여 CO2를 발생시키는 2차 발효공정(탄산가스(CO2) 생산공정)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스파클링 쌀 막걸리의 제조방법에서 효모균수 함량의 범위는 0.28 - 55.07 × 108/ml, 생균수 함량의 범위는 1.03 - 3.87×107 CFU/ml, 환원당 값의 범위는 2.56 - 6.39 mg/ml, 총당 값의 범위는 26.96 - 41.02 mg/ml, 유기산 함량의 범위는 0.37 - 0.58 %, pH값의 범위는 pH 3.08 - 3.22, 알코올 함량의 범위는 4.08 - 6.84 %, CO2 함량의 범위는 4.04 - 7.00 g/l으로 하는 것을 특징으로 하는 구기자의 유효성분을 함유하는 스파클링 쌀 막걸리의 제조방법.
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