KR102268239B1 - 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법 - Google Patents

사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (1) 사과 착즙액을 농축하여 사과 농축액을 준비하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 접종한 후 배양하여 농축 사과 와인을 준비하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 첨가한 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 균주 배양액을 접종한 후 배양하여 종초를 준비하는 단계; (4) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (3)단계의 준비한 종초를 첨가한 혼합물을 초산 발효하여 사과 식초를 제조하는 단계; 및 (5) 사과즙 농축액, 수크랄로스, 에리스리톨, 글루코만난, 잔탄검, 로커스트 콩 검, 카라기난, 구연산 및 구연산나트륨과 상기 (4)단계의 제조한 사과 식초를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 사과 식초를 이용한 젤리에 관한 것이다.

Description

사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법{Method for producing jelly using apple vinegar}
본 발명은 사과즙 농축액, 수크랄로스, 에리스리톨, 글루코만난, 잔탄검, 로커스트 콩 검, 카라기난, 구연산, 구연산나트륨 및 사과 식초를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 사과 식초를 이용한 젤리에 관한 것이다.
최근 서양의 후식 문화를 즐기는 젊은층이 증가하면서 이용되고 있는 음식 중 하나인 젤리의 고급화가 지속적으로 이루어지고 있다. 젤리는 과즙, 당, 겔화제 등을 넣고 섞어 응고시킨 식품으로 겔화제의 종류에 따라 한천젤리, 펙틴젤리, 전분젤리, 젤라틴 젤리 등으로 구분되며 펙틴과 한천젤리는 씹힘성은 있으나 입안에서 잘 끊어지며, 젤라틴 젤리는 씹힘성과 검성은 있으나 부드러움이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 경제의 발달으로 식생활의 고급화 및 다양화로 기호도를 높인 젤리의 소비량이 증가하고 있으며, 이에 따라 젤리와 젤리 원료에 대한 연구가 증가하고 있다. 젤리에 관한 연구로는 다양한 겔화제와 포도, 인삼, 유자 및 알로에 등을 이용한 물리적 및 관능적 특성에 대한 연구가 보고되어 있으나 젤리의 원료로써 사과를 이용한 연구는 거의 없는 실정이다.
사과는(Malus pumila var. dulcissima) 장미과로 분류된 다년생 목본식물로 과실은 관능특성이 우수한 것으로 알려져 있다. 우리나라에 처음 들어온 사과의 품종은 능금이었지만, 현재는 홍옥, 부사, 아오리 등의 품종이 주로 재배되고 있다. 사과는 수용성 고형분, 유기산, 비타민 등이 풍부할 뿐만 아니라 탄수화물과 같은 유기물과 카페산(caffeic acid), 케르세틴(quercetin), 클로로겐산(chlorogenic acid), 플로리진(phlorizin), 에피카테킨(epicatechin) 등과 같은 생리활성을 갖는 폴리페놀화합물을 함유하고 있어 산화작용으로 일어나는 동맥경화, 당뇨 및 고혈압을 비롯한 퇴행성 질환의 예방에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
우리나라의 경우 사과 생산량의 대부분이 생과일 중심으로 소비되고 있지만 유통과정에서 생리적 요인 등으로 인해 품질의 저하, 상품성 유지와 유통기한의 연장 등에 많은 어려움이 있는 실정이다. 한편 현재 사과는 생과일 이외의 가공품으로 주스가 전체의 90% 이상을 차지하고 있기 때문에 소비자의 요구를 충족시킬 다양한 가공품의 개발이 요구되고 있다.
한국공개특허 제2001-0100737호에는 매실 당 추출물과 카라기난을 이용한 젤리의 제조방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2019-0064019호에는 커피 추출물을 이용한 발효 식초 및 커피식초 젤리의 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법과는 상이하다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명자들은 품질 및 기호도가 우수한 고품질의 사과 식초를 이용한 젤리를 제조하기 위해, 균주 선정, 식초 제조, 겔화제 종류, 배합비 등의 제조조건을 최적화하여, 품질이 우수하고, 향, 맛, 식감의 기호도가 증진된 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 (1) 사과 착즙액을 농축하여 사과 농축액을 준비하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 접종한 후 배양하여 농축 사과 와인을 준비하는 단계; (3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 첨가한 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 균주 배양액을 접종한 후 배양하여 종초를 준비하는 단계; (4) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (3)단계의 준비한 종초를 첨가한 혼합물을 초산 발효하여 사과 식초를 제조하는 단계; 및 (5) 사과즙 농축액, 수크랄로스, 에리스리톨, 글루코만난, 잔탄검, 로커스트 콩 검, 카라기난, 구연산 및 구연산나트륨과 상기 (4)단계의 제조한 사과 식초를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 사과 식초를 이용한 젤리를 제공한다.
본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리는 품질 및 기호도가 높고, 설탕 대신 에리스리톨을 감미료로 사용하여 칼로리가 낮고 체내 흡수가 거의 되지 않아, 다이어트나 당뇨로 걱정하는 소비자들도 안심하고 섭취할 수 있는 젤리를 제공할 수 있다. 또한, 향, 맛 및 식감의 기호도가 우수하여 소비자들이 더욱 선호하는 젤리를 제공할 수 있다.
도 1은 농축 사과 와인을 초산균으로 발효하는 기간에 따른 종초의 수용성 고형분, pH, 총 산도 및 생균수를 비교한 그래프이다.
도 2는 검류의 종류 및 첨가량에 대한 농축 사과식초 젤리의 경도(hardness)에 미치는 영향을 분석한 결과이다.
도 3은 검류의 종류 및 첨가량에 대한 농축 사과식초 젤리의 경도에 2인자 상호작용 분석한 결과이다.
도 4는 검류의 첨가량을 달리한 농축 사과식초 젤리의 주성분 분석한 결과이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(1) 사과 착즙액을 농축하여 사과 농축액을 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 접종한 후 배양하여 농축 사과 와인을 준비하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 첨가한 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 균주 배양액을 접종한 후 배양하여 종초를 준비하는 단계;
(4) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (3)단계의 준비한 종초를 첨가한 혼합물을 초산 발효하여 사과 식초를 제조하는 단계; 및
(5) 사과즙 농축액, 수크랄로스, 에리스리톨, 글루코만난, 잔탄검, 로커스트 콩 검, 카라기난, 구연산 및 구연산나트륨과 상기 (4)단계의 제조한 사과 식초를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (1)단계의 사과 농축액은 바람직하게는 사과 착즙액을 70~90℃에서 2~4시간 동안 농축하여 22~28 Brix의 사과 농축액을 준비할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 사과 착즙액을 80℃에서 3시간 동안 농축하여 25 Brix의 사과 농축액을 준비할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 제조된 사과 농축액은 효모의 생육에 적합하여 알코올 발효 시 알코올 생성을 효율적으로 생성시킬 수 있는 농축액으로 준비할 수 있었다. 또한, 상기와 같은 조건으로 사과를 전처리하는 것이 사과 특유의 신맛을 개선하고, 알코올 발효 시 사과 유효성분의 추출이 더 용이하면서, 사과 생과 또는 분말을 이용하여 와인을 제조하는 것에 비해 기호도가 더욱 향상된 와인으로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (2)단계의 사카로마이세스 세레비지에 균주는 사카로마이세스 세레비지에 Y5 균주로, 상기 특정 균주는 사과 농축액 내에서 우수한 생육특성을 보이면서 높은 알코올을 생산하여 사과 와인 제조에 적합한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (2)단계의 배양은 바람직하게는 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 0.8~1.2%(v/v) 접종한 후 26~30℃에서 8~12일 동안 배양할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 1%(v/v) 접종한 후 28℃에서 10일 동안 배양할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 배양하는 것이 와인에 적합한 충분한 알코올이 생성(약 12%)되면서 와인의 풍미와 맛이 더욱 향상되는 이점이 있으나, 배양조건이 상기 범위를 벗어나는 경우 알코올이 충분히 생성되지 않고 와인의 맛이 텁텁하고 쓴맛이 느껴져 기호도가 감소하는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (3)단계의 혼합물은 바람직하게는 농축 사과 와인에 사과 농축액을 0.8~1.2:0.8~1.2 부피비율로 첨가한 혼합물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 농축 사과 와인에 사과 농축액을 1:1 부피비율로 첨가한 혼합물일 수 있다. 농축 사과 와인 자체에 초산균을 첨가할 경우 높은 알코올 함량으로 인해 초산균의 생육에 적합하지 않으므로, 상기와 같은 조건으로 혼합한 혼합물을 이용하는 것이 초산균의 생육에 적합하여 보다 효율적으로 초산 발효할 수 있는 혼합물로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (3)단계의 아세토박터 파스테우리아너스 균주는 아세토박터 파스테우리아너스 SRCM101488 균주로, 한국미생물보존센터에 2019년 07월 31일자로 기탁하였다(기탁번호: KFCC11833P). 상기 기탁된 특정 균주는 사과 와인에 첨가하여 초산 발효 시 다른 균주에 비해 산도를 빨리 증가시켜 사과의 초산 발효에 적합한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (3)단계의 배양은 바람직하게는 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 균주 배양액을 0.8~1.2%(v/v) 접종한 후 28~32℃에서 3~4일 동안 배양할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 균주 배양액을 1%(v/v) 접종한 후 30℃에서 3일 동안 배양할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 배양하는 것이 초산균의 생육이 가장 활성화되는 배양조건이나, 배양조건이 상기 범위를 벗어나는 경우 초산균의 생육이 감소하는 문제점이 있다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (4)단계의 혼합물은 바람직하게는 혼합물 총 부피 기준으로, 농축 사과 와인 78~82 부피% 및 종초 18~22 부피%를 혼합한 혼합물일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 혼합물 총 부피 기준으로, 농축 사과 와인 80 부피% 및 종초 20 부피%를 혼합한 혼합물일 수 있다. 상기와 같은 조건으로 종초를 첨가하는 것이 식초의 식품공전상 총산도 규정에 적합하면서 향 및 기호도가 우수하고, 항산화 및 항균의 복합적인 기능성과 상업적인 효율성을 고려한 최적의 첨가 조건이다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (4)단계의 초산 발효는 바람직하게는 28~32℃에서 6~10일 동안 초산 발효할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30℃에서 8일 동안 초산 발효할 수 있다. 상기와 같은 조건으로 초산 발효하는 것이 산도가 식초 품질에 적합하도록 충분히 높아지면서 효율적으로 발효시킬 수 있었고, 또한, 재료들의 맛이 잘 어우러지면서 부드럽고 적절한 신맛을 지니면서 깊은맛 및 풍미가 증진된 식초로 제조할 수 있었다.
또한, 본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법에서, 상기 (5)단계의 젤리 혼합물은 바람직하게는 젤리 혼합물 총 중량 기준으로, 사과즙 농축액 90.5~93 중량%, 수크랄로스 0.03~0.05 중량%, 에리스리톨 1.8~2.2 중량%, 글루코만난 0.08~0.12 중량%, 잔탄검 0.18~0.22 중량%, 로코스트 콩 검 0.27~0.33 중량%, 카라기난 0.36~0.44 중량%, 구연산 0.13~0.17 중량%, 구연산나트륨 0.08~0.12 중량% 및 사과 식초 4~6 중량%를 혼합한 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 젤리 혼합물 총 중량 기준으로, 사과즙 농축액 91.71 중량%, 수크랄로스 0.04 중량%, 에리스리톨 2 중량%, 글루코만난 0.1 중량%, 잔탄검 0.2 중량%, 로코스트 콩 검 0.3 중량%, 카라기난 0.4 중량%, 구연산 0.15 중량%, 구연산나트륨 0.1 중량% 및 사과 식초 5 중량%를 혼합한 것일 수 있다. 상기와 같은 재료 및 배합비로 혼합한 젤리 혼합물을 이용하여 젤리를 제조하는 것이 신맛 및 단맛이 잘 어우러지고 풍미 및 식감이 증진되어 기호도가 우수한 젤리로 제조할 수 있었다.
본 발명의 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법은, 보다 구체적으로는
(1) 사과 착즙액을 70~90℃에서 2~4시간 동안 농축하여 22~28 Brix의 사과 농축액을 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 0.8~1.2%(v/v) 접종한 후 26~30℃에서 8~12일 동안 배양하여 농축 사과 와인을 준비하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 0.8~1.2:0.8~1.2 부피비율로 첨가한 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 SRCM101488 균주(기탁번호: KFCC11833P) 배양액을 0.8~1.2%(v/v) 접종한 후 28~32℃에서 3~4일 동안 배양하여 종초를 준비하는 단계;
(4) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인 78~82 부피% 및 상기 (3)단계의 준비한 종초를 18~22 부피%를 혼합한 혼합물을 28~32℃에서 6~10일 동안 초산 발효하여 사과 식초를 제조하는 단계; 및
(5) 젤리 혼합물 총 중량 기준으로, 사과즙 농축액 90.5~93 중량%, 수크랄로스 0.03~0.05 중량%, 에리스리톨 1.8~2.2 중량%, 글루코만난 0.08~0.12 중량%, 잔탄검 0.18~0.22 중량%, 로코스트 콩 검 0.27~0.33 중량%, 카라기난 0.36~0.44 중량%, 구연산 0.13~0.17 중량% 및 구연산나트륨 0.08~0.12 중량%와 상기 (4)단계의 제조한 사과 식초 4~6 중량%를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함할 수 있으며,
더욱 구체적으로는
(1) 사과 착즙액을 80℃에서 3시간 동안 농축하여 25 Brix의 사과 농축액을 준비하는 단계;
(2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 1%(v/v) 접종한 후 28℃에서 10일 동안 배양하여 농축 사과 와인을 준비하는 단계;
(3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 1:1 부피비율로 첨가한 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 SRCM101488 균주(기탁번호: KFCC11833P) 배양액을 1%(v/v) 접종한 후 30℃에서 3일 동안 배양하여 종초를 준비하는 단계;
(4) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인 80 부피% 및 상기 (3)단계의 준비한 종초를 20 부피%를 혼합한 혼합물을 30℃에서 8일 동안 초산 발효하여 사과 식초를 제조하는 단계; 및
(5) 젤리 혼합물 총 중량 기준으로, 사과즙 농축액 91.71 중량%, 수크랄로스 0.04 중량%, 에리스리톨 2 중량%, 글루코만난 0.1 중량%, 잔탄검 0.2 중량%, 로코스트 콩 검 0.3 중량%, 카라기난 0.4 중량%, 구연산 0.15 중량% 및 구연산나트륨 0.1 중량%와 상기 (4)단계의 제조한 사과 식초 5 중량%를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 사과 식초를 이용한 젤리를 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 농축 사과 식초
(1) 사과를 착즙하여 얻어진 사과 착즙액(13.33 Brix)을 80℃에서 3시간 동안 농축하여 25 Brix의 사과 농축액을 준비하였다.
(2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 106~8 cfu/ml 농도의 사카로마이세스 세레비지에(S. cerevisiae) Y5 균주 배양액을 1%(v/v) 접종한 후 28℃에서 150 rpm으로 2일 동안 진탕 배양한 후 28℃에서 8일 동안 정치 배양하여 농축 사과 와인을 준비하였다.
(3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 1:1 부피비율로 첨가한 혼합물에 106~8 cfu/ml 농도의 아세토박터 파스테우리아너스 SRCM101488 균주(기탁번호: KFCC11833P) 배양액을 1%(v/v) 접종한 후 30℃에서 150 rpm으로 3일 동안 배양하여 종초를 준비하였다.
(4) 혼합물 총 부피 기준으로, 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인 80 부피% 및 상기 (3)단계의 준비한 종초를 20 부피%를 혼합한 혼합물을 30℃에서 150 rpm으로 8일 동안 초산 발효하였다.
제조예 2. 농축 사과 식초 젤리
71.4 Brix의 사과즙 농축액 91.71 중량%, 수크랄로스 0.04 중량% 및 에리스리톨 2 중량%을 첨가한 후 75℃로 가열하면서 교반하여 혼합하였다. 그 다음 글루코만난 0.1 중량%, 잔탄검 0.2 중량%, 로커스트 콩 검 0.3 중량%, 카라기난 0.4 중량%을 첨가하여 75℃로 가열하면서 교반하여 혼합하고, 구연산 0.15 중량% 및 구연산나트륨 0.1 중량%를 첨가하여 가열하면서 혼합하고, 마지막으로 농축 사과식초 5 중량%을 첨가하여 가열하면서 혼합한 후 틀(2×2×2 cm)에 넣어 실온에서 30분 동안 성형한 후 4℃에서 2시간 냉각하였다.
실험방법
1. 재료
본 실험에서 농축액 제조를 위해 사용한 사과 착즙액은 장수드림협동조합에서 제조한 장수드림 생사과즙(13.33 Brix, pH 4.6, 총 산도 0.16%)을 2018년도 10월에 구입하여 사용하였다.
2. 시약 및 사용기기
균주 선발을 위한 배양 배지 조성 성분인 yeast extract, agar, PDA(potato dextrose agar), PDB(potato dextrose broth) 등은 BD사(Becton, Dickinson & Co., Franklin Lakes, NJ, USA), glucose는 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)으로부터 구입하여 사용하였다. 총 산도 측정을 위한 0.1N NaOH 용액은 JUNSEI에서 구입하였고 항균 활성 측정 배지인 NA(nutrient agar), NB(nutrient broth)는 BD 사로부터 구입하여 사용하였다. 유기산 분석 표준물질로 사용한 구연산(citric acid), 말산(malic acid), 아세트산(acetic acid)은 Sigma-Aldrich Co. 제품을 구입하여 사용하였다. 갈산(gallic acid), 케르세틴(quercetin), L-아스코르브산(L-ascorbic acid), folin ciocalteu's 시약, Trolox((±)-6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchromane-2-carboxylic acid), DPPH(2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl), ABTS(2,2'-azino-bis-3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)는 Sigma-Aldrich Co.에서 구입하여 사용하였으며, 그 밖의 시약들은 analytical 및 HPLC grade를 사용하였다.
본 실험에 사용된 균주는 에탄올 생성능이 우수한 효모(Saccharomyces cerevisiae) 18종(Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, Y8, Y9, Y10, Y11, Y12, Y13, Y14, Y15, Y16, Y17, Y18)과 아세트산 생성능이 우수한 초산균(Acetobacter pasteurianus) 10종(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, SRCM 101488, C10)을 (재)발효미생물산업진흥원(Microbial Institute for Fermentation Industry(MIFI), Sunchang, Korea)에서 분양받아 사용하였다. 한편 항균 활성에 사용된 식중독 유발 세균은 그람양성(Bacillus cereus KACC 13064, Staphylococcus aureus KACC 1927) 2종과 그람음성(Escherichia coli KACC 10115) 1종을 한국농업미생물자원센터(Korean Agricultural Culture Collection(KACC), Jeonju, Korea)에서 분양받아 사용하였다.
배양된 배양물의 균체를 제거하기 위해 소형 원심분리기(CT15RE, Hitachi Koki Co., Ltd., Tokyo, Japan)와 대형 원심분리기(CR21, Hitachi Koki Co., Ltd., Tokyo, Japan)을 사용하였으며, 균주 및 식초 배양을 위하여 정치 배양기(VS-1203PI, Vision Scientific Co., Ltd., Daejeon, Korea)와 진탕 배양기(SI-300R, JEIO TECH Co., Ltd., Daejeon, Korea)를 사용하였다. 이화학적 특성 실험인 pH 측정을 위해서 pH 미터(SevenMulti, Mettler Toledo GmBH, Giessen, Germany)를 사용하였고, 수용성 고형분 함량 측정은 당도계(PAL-1, Atago, Tokyo, Japan)을 사용하였으며 에탄올 함량은 주정계(PET-109, Atago Co., Ltd., Minato, Japan)를 사용하였다. 색도는 색도계(Chroma meter CR 400, KONICA MINOLTA, Tokyo, Japan)를 사용하였고, 흡광도는 분광광도계(UV-2550, Shimadzu, Kyoto, Japan)를 이용하여 측정하였다.
3. 농축 사과 식초 제조
3.1. 우수 균주선정
효모(S. cerevisiae)는 1단계(전 배양, pre-culture)로 PDB 50 mL에 효모 1 백금이를 접종하여 진탕배양(28℃, 150 rpm, 2일) 및 정치배양(28℃, 3일) 하였다. 2단계(본 배양, main culture)로 전 배양액 1 mL를 사과 착즙액 100 mL에 접종한 후 진탕배양(28℃, 150 rpm, 2일) 및 정치배양(28℃, 3일) 하였다. 사과 착즙액 및 사과 농축액의 에탄올 발효에 적합한 효모는 각 배양액의 당도, pH, 총산도 및 에탄올 함량을 측정하여 선정하였다.
초산균(A. pasteurianus)은 1단계로 균주를 GYCE(glucose 5%, yeast extract 1%, CaCO3 3%, ethanol 3%, agar 2.5%)에서 활성화시킨 후에 GYE(glucose 5%, yeast extract 1%, ethanol 3%) 50 mL에 초산균 1 백금이를 접종하여 진탕배양(30℃, 150 rpm, 3일) 하였다. 2단계로 전 배양액 1 mL를 에탄올 6%로 조절된 혼합액(사과 농축액과 농축 사과 와인을 1:1 혼합) 100 mL에 접종하여 진탕배양(30℃, 150 rpm, 10일) 하였다. 사과 농축액의 아세트산 발효에 적합한 초산균은 배양액의 당도, pH 및 총산도를 측정하여 선정하였다.
3.2. 사과 농축액 제조
사과 농축액은 사과 착즙액의 당도가 25 Brix가 되도록 교반 가열(80℃, 150 rpm, 3시간)하여 제조하였다.
3.3. 사과 와인 및 농축 사과 와인 제조
사과 와인 및 농축 사과 와인은 선정된 효모 전 배양액 1 mL를 사과 착즙액 100 mL 및 사과 농축액 100 mL에 각각 첨가한 후에 진탕배양(28℃, 150 rpm, 2일) 및 정치 배양(28℃, 8일)하여 제조하였다.
3.4. 농축 사과 식초 제조
종초는 선정된 초산균 전 배양액 1%를 농축 사과 와인+사과 농축액 혼합물에 첨가하여 제조하였다. 농축 사과 식초는 농축 사과 와인에 종초를 각각 0~40 mL씩 첨가하여 총 부피가 100 mL가 되도록 조절한 후에 진탕 배양(30℃, 150 rpm)하여 농축 사과 식초 완제품으로 하였다.
4. 분석방법
4.1. 이화학적 특성
pH는 pH 미터를 사용하여 측정하였으며, 총 산도는 시료 1 mL에 0.1N NaOH를 첨가하여 pH 8.3에 도달할 때까지 소모된 양을 아세트산 함량으로 산출하였다. 당도는 당도계로 측정하였고, 에탄올은 시료 50 mL를 수증기로 증류하여 얻은 증류액 50 mL를 주정계를 이용하여 측정하였다. 색도는 시료를 일정량 취해 색도계를 이용하여 Y=85.6, x=0.3172, y=0.3241인 표준 백색판(standard white plate)로 보정하여 사용하였고, Hunter값 L*, a* 및 b*값을 이용하여 측정하였다. 총 페놀성 화합물 함량(total phenolic content, TPC)은 ISO 14502-1(2005)의 방법을 이용하여 측정하였다. 시료 1 mL에 10% Folin-Ciocalteus 페놀 시약 5 mL를 첨가하여 3분간 반응시킨 후에 7.5% Na2CO3 4 mL를 첨가하였다. 이 반응액을 암소에서 반응(23℃, 1시간)시킨 후에 765 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 총 페놀성 화합물 함량은 갈산(gallic acid)을 표준물질로 하여 시료 mL당 mg gallic acid로 나타내었다. 정량 분석에 사용된 검량 회귀식은 Y=0.0101X+0.0234(R2=0.99)로 갈산 농도별 흡광도값의 결과에서 산출하여 나타내었다.
4.2. HPLC 를 이용한 유기산 및 에탄올 측정
분석을 위해 시료를 희석하여 Sep-pak C18cartridge(Waters)에 통과시킨 다음, 0.22 ㎛ 멤브레인 필터(Futecs Co., Ltd.)로 여과하여 HPLC system(Shimadzu Co., Kyoto, Japan)으로 측정하였다. 분리된 유기산 및 에탄올의 각 피크는 동일조건에서 분석한 표준물질 혼합물의 피크 면적비율과 머무름 시간을 비교하여 함량을 산출하였다. HPLC 시스템의 분석조건은 Aminex HPX87H Ion Exclusion column(300×7.8 mm, 9 ㎛, Bio-RadLabs., Richmond, CA, USA), 이동상은 0.008M H2SO4, 유속은 0.6 mL/min, 컬럼 오븐 온도는 35℃, 검출기는 UV-VIS 검출기(SPD-10A, Shimadzu Co.) 및 검출 파장은 210 nm였다.
4.3. 기능성 평가
4.3.1. 항산화 활성
DPPH 라디칼 분석은 시료 100 ㎕에 100M DPPH 용액 2 mL를 첨가하여 암소에서 20분간 반응시킨 후에 515 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구로는 아스코르브산(ascorbic acid)을 사용하였다. DPPH 라디칼의 흡광도를 50% 감소시키는데 필요한 시료의 희석배율(the half maximal effective concentration, EC50, dilution factor)은 다음의 식에 의하여 얻어진 결과에서 산출하여 나타내었다.
DPPH 라디칼 소거능(%)
= [(Absorbancecontrol - Absorbancesample)/Absorbancecontrol]×100
ABTS 라디칼 분석은 시료 30 ㎕에 ABTS 라디칼 용액 3 mL를 첨가하여 암소에서 6분간 반응시킨 후에 734 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 대조구로는 아스코르브산(ascorbic acid)을 사용하였다. ABTS 라디칼의 흡광도를 50% 감소시키는데 필요한 시료의 희석배율(EC50, dilution factor)은 다음의 식에 의하여 얻어진 결과에서 산출하여 나타내었다.
ABTS 라디칼 소거능(%)
= [(Absorbancecontrol - Absorbancesample)/Absorbancecontrol]×100
환원력은 시료 1 mL에 0.2M 인산완충액(pH 6.6) 2.5 mL와 1% K3Fe(CN)6 2.5 mL를 첨가하여 50℃에서 20분간 반응시켰다. 이 반응액에 10% 트리클로로아세트산(trichloroacetic acid) 2.5 mL를 첨가하여 원심분리(3,000 rpm, 10분)한 후에 상등액을 취하였다. 이 상등액 5 mL에 증류수 5 mL와 0.1% FeCl3 1 mL를 첨가하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 대조구로는 아스코르브산(ascorbic acid)을 사용하였다. 환원력은 시료액 첨가구와 무첨가구의 흡광도의 차이로 나타내었으며 반응액의 흡광도가 0.5가 되는데 필요한 시료의 희석배율(EC50, dilution factor)은 얻어진 결과에서 산출하여 나타내었다.
4.3.2. 항균 활성
항균 활성은 페이퍼 디스크 확산법(paper disc diffusion assay)을 이용하였다. 계대 배양된 각 식중독 유발 세균 1 백금이를 NB 10 mL에 접종하여 진탕 배양(37℃, 200 rpm, 18시간)한 후에 멸균된 면봉을 사용하여 NA에 도말하였다. 각 균이 도말된 NA의 표면에 6 mm 페이퍼 디스크(ADVANTEC, Tokyo, Japan)를 올려놓고 그 위에 시료를 20 ㎕를 점적하여 정치 배양(37℃, 18시간)한 후에 페이퍼 디스크 주위로 형성된 클리어존(clear zone)을 측정하였다. 항균 활성은 페이퍼 디스크 지름(paper disc diameter) 당 클리어존 지름(clear zone diameter) 비율로 산출하였다.
4.4. 통계 분석
각 실험은 3회 반복 실험하여 얻은 결과를 SPSS package program(Version 12.0K, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었다. 각 시료 간의 유의성은 P<0.05 수준에서 one-way ANOVA로 분산분석한 후에 Duncans multiple range test로 각 군 간의 유의성은 P<0.05 수준에서 Student's t-test로 비교하였다. 농축 사과 식초의 발효기간별 이화학적 특성, 항산화 및 항균 활성의 연관성은 Pearson 상관분석을 이용한 이변량 상관분석(bivariate analysis)을 실시하여 비교하였다.
5. 젤리의 조직감 개선을 위한 실험계획법
5.1. 검류의 종류 및 첨가량에 따른 요인 실험계획법(factorial design)
검류의 종류를 요인수로 하여 요인의 첨가수준을 조합하는 요인배치법을 통해 실험계획법을 디자인하였다. 요인의 수(검류 종류) 4개와 요인수준(검류 첨가량) 2수준(-1;0.05%, +1;0.5%)으로 하여 검류의 최소함량은 0.2%와 최대 함량은 2%로 하여 조직감분석 6개 항목에 대해 비교분석하였다. Kn 요인실험법은 요인의 수가 n이고, 각 인자의 수준수가 K인 실험계획법으로 Kn개의 실험이 반복되지 않게 실시되어진다. 따라서, 본 실험에 사용된 요인배치법은 24 요인배치법을 활용하였다. 표 1에서 24 요인실험계획법의 요인과 수준을 제시하였고, 표 2에서는 요인배치를 나타내었다. 실험의 반응변수는 물성 분석기(texture analysis)의 실험을 통해 얻어진 6가지의 변수(hardness, fracturability, springiness, cohesiveness, gumminess, chewiness)를 분석하였다.
24 요인 실험계획법의 요인과 수준
요인(A-D) 첨가 수준(%, w/v)
Low (-) High(+)
글루코만난(A) 0.05 0.5
잔탄검(B) 0.05 0.5
로커스트콩검(C) 0.05 0.5
κ-카라기난(D) 0.05 0.5
요인 배치
Trial Variable
A B C D
1 - - - -
2 + - - -
3 - + - -
4 - - + -
5 - - - +
6 + + - -
7 + - + -
8 + - - +
9 - + + -
10 - + - +
11 - - + +
12 + + + -
13 + + - +
14 + - + +
15 - + + +
16 + + + +
5.2. 요인 실험계획법을 이용한 젤리제조 조건
요인 실험법계획법을 이용한 젤리의 제조는 시중제품들의 배합비를 기반으로 하여 변형한 후 젤리 배합비율의 한계구간을 결정하였다. 검류와 농축 사과식초, 감미료 및 산도조절제는 각각 2%(v/v), 0.24%(w/v) 그리고 0.25%(w/v)로 고정시키고 4종류의 검류인 글루코만난(A), 잔탄검(B), 로커스트콩검(C) 및 κ-카라기난(D)을 요인으로 하여 최소수준(-1; 0.05% w/v)과 최고수준(+1; 0.5% w/v)을 2수준으로 하여 16개의 젤리를 제조하였다. 젤리의 제조공정은 사과즙 혼합액(70.4 Brix) 및 감미료를 넣어 75℃까지 가열 교반하여 재료들을 용해 및 혼합하였다. 그 후 검류 4종(A-D)을 2수준(-1, +1)으로 첨가하고 교반속도를 증가시켜 재료들이 용해되면서 골고루 혼합되도록 하였다. 혼합물이 완전 용해를 확인한 후 실온에 두어 50±5℃까지 식혀주었다. 이때 구연산(0.15% w/v) 및 구연산삼나트륨(0.1% w/v)을 첨가하고, 마지막으로 농축 사과식초(2% v/v)를 혼합한 후 틀(2×2×2 cm)에 넣어 실온에서 30분 동안 성형한 후 4℃에서 2시간 냉각하여 조직감분석에 사용하였다.
5.3. 조직감 분석
조직감은 36.0 mm compression probe가. 장착된 텍스처 분석기(Texture analyser)를 사용하여 경도(hardness), 깨짐성(fracturability), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 측정 조건은 TPA(texture profile analysis)에서 load cell은 5 kg, pretest speed는 3.0 mm/s, test speed는 1.0 mm/s, post test speed는 1.0 mm/s, strain은 40%였다.
5.4. 통계 분석
5.4.1. 요인배치법을 통한 주효과 및 상호작용
요인실험법이란 두 개 이상의 인자를 동시에 분석하여 파악하고자 하는 특성들을 분석하고 파악하는 것에 효율적인 분석법으로 알려져 있다. 요인실험법을 이용한 상호작용의 탐색은 검류 첨가량을 달리한 농축 사과식초 젤리의 조직감에 검류가 미치는 영향을 파악하기 위하여 주효과(main effect)와 2인자 상호작용에 대해 분석하였다. 주효과는 실험인자의 수준이 변할 때, 반응에 영향을 주는 정도의 크기를 나타낸다. 주효과는 2수준(-, +)의 요인배치법 중 높은 수준의 반응 평균과 낮은 수준의 반응 평균의 차이로 나타낸다.
2인자 상호작용의 효과는 두 인자 사이에 발생 가능한 4수준의 조합(--, -+, +-, ++)에 대한 교차합이 두 인자가 같은 수준인 조합의 평균과 두 인자가 다른 수준인 조합의 평균의 차이로 나타낸다. 즉 상호작용 효과는
Figure 112019083969469-pat00001
와
Figure 112019083969469-pat00002
의 차로 나타낼 수 있으며
Figure 112019083969469-pat00003
는 두 인자가 같은 수준(A+B+, A-B-)일 때의 반응값의 평균이고,
Figure 112019083969469-pat00004
는 두 인자가 다른 수준(A-B+, A+B-)일 때의 반응값의 평균을 나타낸다. 2인자 상호작용의 효과 EAB=
Figure 112019083969469-pat00005
-
Figure 112019083969469-pat00006
의 절대값의 절반으로 표현하였다. 요인실험계획법의 통계분석을 위해 Minitab 18(Minitab 18.1, Inc., State College, PA, USA) 평가판을 활용하여 plot을 작성하였고, 주효과 및 교호작용을 분석하였다.
5.4.2. 주성분 분석( PCA )
요인실험계획법으로 디자인된 모든 실험구에서 조직감에 미치는 영향을 분석하고자 주성분분석의 통계방법을 이용하였다. 주성분분석을 통한 데이터의 축소로 6가지 조직감변화의 영향요인을 추출하고자 하였고, 이 결과로부터 조직감을 조절하기 위해 검류의 선택 및 첨가량을 결정하고자 하였다. 각 검류의 첨가량에 대해 조직감에 미치는 요인분석을 위한 변수와 이들의 관계는 다음식과 같이 표현할 수 있다.
Z 1 = a11X1 + a12X2 + a13X3 + + a1nXn
Z 2 = a21X1 + a22X2 + a23X3 + + a2nXn
Z 3 = a31X1 + a32X2 + a33X3 + + a3nXn
Z m = am1X1 + am2X2 + am3X3 + + amnXn
Z 1 ~ Z m; 주성분
X1; hardness, X2; fracturability, X3; springiness, X4; cohesiveness, X5; gumminess, X6; chewiness
a11 ~ amn; 각 조직감의 계수
분석결과에 의해, 각 주성분의 고유치가 1 이상 또는 누적설명력이 70%를 넘는 것을 기준으로 하여 주성분으로 선택하였다. 주성분 분석은 SPSS package program(Ver. 12.0K, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)의 Wards method를 이용하여 분석하였다.
6. 농축 사과식초 젤리의 품질특성 및 기능성 분석
6.1 농축 사과식초 젤리 제조
농축 사과식초 첨가량을 달리한 젤리의 제조는 시중제품들의 배합비를 기반으로 하여 변형한 후 제조하였으며 기본 배합비와 만드는 방법은 표 3과 같다. 농축 사과식초를 5 mL, 10 mL, 15 mL, 20 mL, 25 mL씩 첨가하여 총 부피가 100 mL이 되도록 제조한 젤리를 실험군으로 하였다. 사과즙 혼합액, 수크랄로스 및 에리스리톨을 비커에 넣어 75℃까지 가열 교반하여 재료들을 용해 및 혼합하였다. 그 후 검류 4종(글루코만난, 잔탄검, 로커스트 콩 검, 카라기난)을 각각 0.1 g, 0.2 g, 0.3 g, 0.4 g을 첨가하고 교반속도를 증가시켜 재료들을 용해되면서 골고루 혼합되도록 하였다. 이때 구연산(0.15 g) 및 구연산삼나트륨(0.1 g)을 첨가하고, 마지막으로 농축 사과식초를 혼합한 후 틀(2×2×2 cm)에 넣어 실온에서 30분 동안 성형한 후 4℃에서 2시간 냉각하여 실험에 사용하였다. 한편 농축 사과식초의 첨가량을 달리한 젤리의 이화학 특성, 항균활성 및 항비만 활성은 원심분리관에 젤리를 3 g 취한 뒤 3차 증류수 9 mL를 넣어 2분간 균질화한 혼합액을 원심분리(13,000 rpm, 10분, 4℃)하여 얻은 상등액을 분석시료로 사용하였고, 항산화 활성은 원심분리관에 젤리를 5 g 취한 뒤 80% 에탄올 5 mL를 넣어 2분간 균질화한 혼합액을 원심분리(13,000 rpm, 10분, 4℃)한 뒤 상등액을 취해 사용하였다.
Figure 112019083969469-pat00007
6.2. 실험방법
6.2.1. 조직감 분석
조직감은 36.0 mm compression probe가. 장착된 텍스처 분석기(Texture analyser)를 사용하여 경도(hardness), 깨짐성(fracturability), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 측정 조건은 TPA(texture profile analysis)에서 load cell은 5 kg, pretest speed는. 3.0 mm/s, test speed는 1.0 mm/s, post test speed는. 1.0 mm/s, strain은 40%이었다.
6.2.2. 관능평가
농축 사과식초 첨가량을 달리한 젤리의 관능평가는 선정된 관능요원 20명이 훈련받은 후 실험을 실시하였다. 관능검사는 색(color), 향(smell), 단맛(sweetness), 신맛(acidity), 쓴맛(bitter), 점도(texture), 기호도(overall preference)를 조사하였으며, 각 특성이 강할수록 높은 점수를 주어 평점법의 9점 척도(1=싫음, 5=보통, 9=좋음)로 평가하도록 하였다.
실시예 1. 에탄올 발효를 위한 우수 효모 선정
에탄올 발효에 우수한 효모를 선정하고자 사과 착즙액(apple juice, AJ) 및 사과 농축액(concentrated apple juice, CAJ)에 효모 18종을 5일간 발효하여 분석한 이화학 특성에 관한 결과는 표 4와 같다. AJ의 이화학적 특성(수용성 고형분, pH, 총산도 및 에탄올)은 효모 무첨가구(control)가 각각 12.35 Brix, 3.91, 0.14% 및 0.00%이었으나 효모 첨가구는 각각 8.05~10.05 Brix, 3.78~3.82, 0.14~0.29% 및 4.95~6.15%로 나타났다. 발효과정 중에 효모의 종류에 따라서 차이가 있지만 수용성 고형분과 pH는 감소하지만 총산도와 에탄올 함량은 증가하는 것으로 나타났는데 이는 발효가 진행되면서 효모가 수용성 고형분과 환원당을 소모하여 에탄올을 생성하기 때문이다. 또한, 발효과정 중에 이상발효의 판단기준인 pH와 총산도는 효모 첨가구가 control보다 pH에서 0.06~0.13가 감소, 총산도에서 0.00~0.15%가 증가하는 등 그 변화가 미미하여 이상발효는 발생하지 않은 것으로 판단된다.
CAJ의 발효과정 중에 이화학적 특성은 효모 첨가구가 control보다 수용성 고형분은 감소하고 에탄올 함량은 증가하여 AJ와 유사한 경향을 나타내었다. CAJ는 AJ보다 수용성 고형분 함량이 2.90~3.00 Brix, 에탄올 함량이 6.50~6.55% 높게 나타났는데 이는 AJ보다 수용성 고형분이 2.04배가 높기 때문으로 판단된다. AJ와 CAJ의 에탄올 함량은 18종의 효모 중에서 사카로마이세스 세레비지애 Y18이 각각 4.95%와 11.45%로 가장 낮았으나, 사카로마이세스 세레비지애 Y5가 6.15%와 12.70%로 가장 높게 나타났다. 에탄올 발효는 혐기적 상태에서 수용성 고형분의 주된 구성성분인 당류를 이용하여 에탄올과 이산화탄소를 생성하는 해당과정으로 상업적으로 우수한 효모는 당류를 잘 활용하여 에탄올을 많이 생산하는 균주이기에 과실주에서 에탄올 농도는 제품의 중요한 품질특성이다. 따라서, 발효 소재로는 AJ보다 고형분 함량이 많은 CAJ가, 우수 효모로는 에탄올 생성능이 높은 사카로마이세스 세레비지애 Y5가 선정되었다.
Figure 112019083969469-pat00008
실시예 2. 초산 발효를 위한 우수 초산균 선정
초산 발효에 우수한 초산균을 선정하고자 에탄올 함량을 6%로 조절한 농축 사과 와인(concentrated apple wine, CAW)에 초산균 10종을 10일간 발효하여 분석한 이화학 특성에 관한 결과는 표 5와 같다. 수용성 고형분은 발효 초기(0일)에 초산균 무첨가구인 CAW가 20.17 Brix, 초산균 첨가구가 20.10~20.17 Brix이었고 발효 말기(10일)에 CAW가 20.33 Brix, 초산균 첨가구가 20.23~20.33 Brix 발효과정 중에 변화는 각각 0.16 Brix 및 0.10~0.13 Brix로 미미하였다. 또한, 발효 초기에 CAW와 초산균 첨가구들간의 수용성 고형분이 유의적 차이가 없는 경향이 발효 말기까지 유지되어 발효과정 중에 수용성 고형분이 미치는 영향은 미비하였다. 한편 CAW와 초산균 첨가구의 pH는 발효 초기에 4.19와 4.18~4.20으로 유의적 차이가 없었으나 발효 말기에는 4.18와 3.25~3.41으로 감소하였고, CAW와 초산균 첨가구의 총산도는 발효 초기에 0.72%와 0.68~0.76%로 유의적 차이가 없었으나 발효 말기에는 0.72%와 5.40~6.96%로 증가하였다. 이는 발효 중에 초산균이 효모의 영양원인 수용성 고형분을 소모하지 않고 에탄올을 소모하여 초산을 생성하여 pH는 감소하고 총산도는 증가하기 때문이다.
현재 국내에서는 식품의 안정성을 이유로 다양한 초산균 중에서 아세토박터 파스테우리아누스(A. pasteurianus) 종만이 식초 제조에 제한적으로 사용되고 있는 상황이다. 다양한 초산균 중에서 아세토박터 파스테우리아누스 SRCM 101488가 발효 말기에 pH는 3.25로 가장 낮고, 총산도는 6.96%로 가장 높게 나타났다. 초산 발효는 호기적 상태에서 에탄올을 초산과 물을 생성하는 산화과정으로 5~10%의 에탄올의 농도에서 일부 손실량을 제외하면 동량의 초산을 생성하므로 상업적으로 우수한 초산균은 발효가 최대한 빠르게 진행되는 균주를 의미한다. 따라서 선정된 소재인 CAW로 발효 중기와 말기에 초산을 가장 많이 생산한 아세토박터 파스테우리아누스 SRCM 101488가 우수한 초산균으로 선정되었다.
Figure 112019083969469-pat00009
실시예 3. 와인의 이화학적 특성
AJ와 CAJ를 선정된 우수 효모(S. cerevisae Y5)로 10일간 발효한 사과 와인(apple wine, AW)과 농축 사과 와인(concentrated apple wine, CAW)의 이화학적 특성에 관한 결과는 표 6과 같다. CAW의 이화학적 특성은 발효 말기가 발효 초기보다 수용성 고형분이 14.87 Brix, 환원당이 254.36 mg/mL가 감소하였으나, 에탄올이 12.70%가 증가하여 에탄올 발효 특성을 잘 반영하였다. 즉, 이론적으로 효모는 글루코스(몰질량 180 g/mol) 1분자를 소모하여 2개의 에탄올(몰질량 46 g/mol)을 생성하므로 수용성 고형분(26.20 Brix, 26.20%)의 97.98%에 해당하는 환원당(256.71 mg/mL, 25.67%)이 약 13.12%의 에탄올을 생성한다고 산출되는데 이는 CAW의 발효 초기 환원당의 99.1%을 소모한 결과로 에탄올을 12.70%로 생산했다는 본 결과와 유사하였다. 한편, 총 페놀성 화합물 함량(total phenolic content, TPC)이 발효 말기에 발효 초기보다 0.12 mg/mL가 감소하였으나 pH와 총산도는 0.18와 0.40%가 증가하였는데, 이는 발효 10일간의 발효과정 중에서 TPC는 진탕 배양 중 산화되어 일부 감소가 된 것으로 pH와 총산도는 그 변화된 정도가 미비하여 이상발효는 발생하지 않은 것으로 판단된다.
AW는 선정된 발효 소재로 발효한 CAW의 비교군으로 사용하였으며 AW는 발효 말기에 pH 3.96, 총산도 0.42%, 에탄올 6.37%로 상업적 와인의 품질에 준하는 이화학적 특성을 나타내었다. CAW는 발효 말기에 발효 초기보다 총산도가 1.71배가 증가하였는데 이는 약 15 Brix의 수용성 고형분을 함유한 AJ를 가열 농축하여 일부 수분 증발로 인한 CAJ의 수용성 고형분이 25 Brix까지 증가한 결과로 에탄올과 TPC가 1.99배와 2.14배가 증가한 것으로 판단된다. 따라서 CAW는 설탕을 첨가하지 않지 않고도 에탄올 함량이 12% 이상의 무가당 제품인 동시에 기능성 성분으로 알려진 TPC 함량이 증가된 고품질 사과 와인으로 판단된다.
CAW의 a*(적색도)는 발효 말기에 발효 초기보다 0.38이 감소하였으나, L*(명도) 및 b*(황색도)는 0.19와 0.69가 증가하였을지라도 그 변화는 미비하였으며 AW에서도 유사하여 발효과정이 색도에 미치는 영향은 적게 나타났다. 발효과정 중에 b* 값이 AJ는 4.44에서 2.56으로 감소하였으나 CAW는 5.42에서 6.11으로 증가하여 CAW의 b* 증가 현상은 효모에 의한 발효과정보다는 AJ의 가열 농축과정의 영향일 것으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00010
실시예 4. HPLC 를 이용한 와인의 유기산 및 에탄올 함량
AJ와 CAJ를 선정된 우수 효모(S. cerevisae Y5)로 발효한 사과 와인(apple wine, AW)과 농축 사과 와인(concentrated apple wine, CAW)의 유기산 및 에탄올 함량에 관한 결과는 표 7과 같다. AW와 CAW의 유기산은 옥살산(oxalic acid), 구연산(citric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 젖산(lactic acid), 포름산(formic acid), 푸마르산(fumaric acid) 등 6종이 검출되었으나 주된 유기산은 구연산, 말산, 숙신산 등 3종이며 발효과정 중에 그 외 유기산은 불검출되거나 40 mg% 미만의 소량만이 검출되었다. 과일과 과실주에 함유된 다양한 유기산들은 식품의 기본적인 네가지 맛 중에서 신맛에 영향을 주는 동시에 이들 가공품의 색상을 유지하는데 영향을 주는 등 과일과 과실주의 품질특성에 영향을 주는 요인이다.
총 유기산 함량은 CAW에서 발효 말기가 발효 초기보다 1.31배 감소한 반면에 AW에서 발효과정 중에 유의적 차이가 없었다. CAW와 AW의 총 유기산의 함량은 발효 말기에 1,472.69과 578.41 mg%로 CAW가 AW보다 2.55배가 높게 나타나서 총산도가 1.71배 증가하였다는 결과와 유사하였다. 또한, CAW에서 주된 유기산으로 검출된 구연산, 말산, 숙신산 등의 유기산 함량은 총 유기산 함량의 96.15%를 함유하고 있었으며 구연산은 63.48%, 말산은 23.90%, 숙신산은 8.76%의 순이었다. 주된 유기산으로 검출된 구연산, 말산, 숙신산의 발효과정 중에 변화를 살펴보면, 옥살산과 구연산은 발효 말기가 발효 초기보다 1.45와 1.75배가 증가하여 총 유기산 함량 변화와 유사하였으나 말산은 3.48배 감소하여 다른 경향이었다.
CAW와 AW의 에탄올 함량은 발효 초기에는 불검출되었으나 발효 말기에는 11.6%와 4.88%로 CAW가 AW보다 2.55배가 높게 나타나서 주정계로 측정한 에탄올 함량이 1.99배가 증가하였다는 결과와 유사하였다. 효모가 환원당을 빠르게 에탄올로 전환시키지 않으면 발효 초기에 이상발효가 발생하므로 효모는 에탄올 생성능이 높아야 하며 과실주의 에탄올 농도는 함유된 환원당의 함량과 깊은 관련성이 있다는 결과와 유사하였다.
Figure 112019083969469-pat00011
실시예 5. 와인의 항산화 활성
AJ와 CAJ를 선정된 우수 효모(S. cerevisae Y5)로 10일간 발효한 사과 와인(apple wine, AW) 및 농축 사과 와인(concentrated apple wine, CAW)의 항산화 활성(DPPH radical scavenging activity, ABTS radical scavenging activity, reducing power)에 관한 결과는 표 8과 같다. AW와 CAW 원액을 15배까지 희석하여 DPPH 라디칼 검정, ABTS 라디칼 검정 및 환원력에 관한 항산화 활성을 EC50 값으로 산출하였으며 이때 EC50 값에 관한 희석배율이 많을수록 항산화 활성이 강함을 나타낸다. CAW의 발효 과정 중에 항산화 활성은 ABTS 라디칼 검정에서 유의적 차이를 보이지 않았으나 DPPH 라디칼과 환원력 검정에서 발효 말기가 발효 초기보다 희석배율이 1.04배와 1.38배가 감소하여 TPC의 변화와 유사하였다. 이는 발효과정 중에 호기적 상태에서 진탕 및 가열처리 등과 같은 산화작용으로 라디칼과 과산화물을 제거한다고 알려진 TPC 분자안의 페놀성 수산기 공중합체(phenolic hydroxyl group)의 일부가 환원성이 감소하였기 때문이다.
한편 발효 말기에 CAW와 AW의 항산화 활성 ABTS 라디칼 검정에서 EC50 값이 산출되지 않았으나 DPPH 라디칼과 환원력 검정에서 발효 말기가 발효 초기보다 희석배율이 1.70배와 1.65배가 증가하여 TPC의 변화와 유사하였는데 이는 사과 와인의 항산화 활성은 사과 와인이 함유한 TPC이 함량이 많을수록 증가하기 때문이다.
결과적으로 CAW의 항산화 활성은 발효과정 중에 감소폭보다 가열농축과정을 통한 증가폭이 더 크게 나타나서 가열농축과정은 사과 와인의 기능성을 높일수 있는 가공방법으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00012
실시예 6. 종초의 이화학적 특성
농축 사과 와인(concentrated apple wine, CAW)을 선정된 우수 초산균(A. pasteurinaus SRCM 101488)으로 10일간 발효하여 분석한 종초(seed vinegar)의 이화학적 특성에 관한 결과는 도 1과 같다.
수용성 고형분 함량은 발효과정 중에 유의적 차이없이 20.20~20.40%의 범위를 유지하였다.
pH와 총산도는 양조식초에서 제품의 관능성과 안전성 등을 판단하는 주요한 요인이다. pH는 3.23~4.19으로 감소하였으며 세부적으로는 발효 0~6일에서 3.26~4.19로 지속적으로 감소하였으나 발효 7~10일에서 3.23~3.26으로 완만하게 감소한 반면에 총산도는 0.72~6.96%로 증가하였으며 세부적으로는 발효 0~2일에서 0.72~1.05로 완만하게, 발효 3~6일에서 2.05~6.28로 급격하게, 7~10일에서 6.71~6.96으로 완만하게 증가하였다. 한편 종초로 사용 가능한 총산도 2% 이상은 발효 3일에서 식품공전상의 품질규정인 4% 이상은 발효 5일에 나타나서 농축 사과 식초를 제조하기 위한 종초로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
생균수는 발효 0~4일에서 6.66~8.26 log CFU/mL로 증가하다가 발효 5~10일에서 8.17~6.01 log CFU/mL로 감소하였다. 세부적으로는 발효 0~2일에서 6.66~6.75 log CFU/mL로 완만하게, 2~4일에서 6.92~8.26 log CFU/mL로 급격하게 증가하였는데 이는 종초에 함유된 초산균이 발효 2일까지 적응기, 2일부터 4일까지 대수기, 4~10일까지 정상기를 유지하기 때문이다.
과일, 곡물, 채소 등의 소재를 대상으로 혐기적인 상태에서 효모로 에탄올 발효한 후에 이를 호기적인 상태에서 초산 발효를 한 가공식품을 양조식초라고 하는데, 양조식초의 제조에 필요한 종초는 외부요인인 에탄올, 아황산, 초산 등에 저항성이 강해야 할뿐만 아니라 발효과정 중에 생균수를 적절히 유지할 수 있는 활동성이 강한 초산균이어야 한다.
따라서 선정된 소재인 CAW을 선정된 우수 초산균(A. pasteurinaus SRCM 101488)으로 발효하여 이화학적 특성을 살펴본 결과, 총산도가 2% 이상이면서 초산균이 대수기 상태인 발효물은 발효 3일과 4일째 2개의 발효물뿐이었다. 종초는 발효물의 함유된 초산균의 활동성이 중요한 판단기준이므로 정상기의 시작점(발효 5일)과 가까운 발효 4일보다는 대수기의 시작점(발효 2일)과 가까운 발효 3일의 발효물이 선정되었다.
실시예 7. 식초의 이화학적 특성
선정된 종초를 첨가량을 달리하여 16일간 발효한 농축 사과 식초(concentrated apple vinegar, CAV)를 대상으로 하여 분석한 이화학적 특성에 관한 결과는 표 9와 같다. CAV의 수용성 고형분은 19.87~20.03으로 control(종초 무첨가구)와 40% CAV(종초 40% 첨가구)가 발효 초기(0일)와 발효 말기(16일)까지 유의적 차이를 보이지 않아서 종초 첨가량과 발효 기간이 수용성 고형분에 미치는 영향은 미비하였다.
CAV의 pH는 3.17~4.22이었으며 종초 첨가량이 증가할수록 발효 초기에는 4.22에서 3.92로 0.30이 감소, 발효 말기에는 4.16에서 3.20으로 0.96이 감소하였으나, 총산도는 0.53~7.62%였으며 발효 초기에 0.53%에서 2.16%로 1.63%가 증가, 발효 말기에는 0.59%에서 7.03%로 7.03%가 증가하여 pH와 반대되는 경향을 보였다. 이는 종초 첨가량이 많을수록 초산 발효가 활발하여 종초에 함유된 초산균이 초산을 많이 생성하기 때문이다. 특히 CAV가 발효과정에서 에탄올과 총산도에 영향을 받아 발효 5일의 10% CAV와 같이 4% 이하의 총산도를 생산한다면 초기 종초 첨가량을 20% 이상으로 증가시켜 초산균을 함량을 증가시켜야 발효기간 단축이 가능해지므로 상업적으로 이용 가능성이 높아질 것으로 판단된다.
CAV의 TPC는 1.49~1.63 mg/mL로 종초 첨가량이 증가할수록 발효 초기에는 1.63 mg/mL에서 1.58 mg/mL로 0.05 mg/mL이 감소, 발효 말기에는 1.59 mg/mL에서 1.49 mg/mL로 0.10 mg/mL이 감소하여 CAW보다 종초의 TPC가 낮은 것으로 판단된다.
CAV의 생균수는 0.00~8.31 log CFU/mL이었으며 10% CAV는 발효 0~8일에서 6.66~8.31 log CFU/mL로 증가하다가 감소한 반면에 20%이상의 CAV의 생균수는 발효 0일에서 7.37~7.55 log CFU/mL로 종초 첨가량 증가할수록 증가하였으나 발효 16일에서 0.00~1.55 log CFU/mL로 종초 첨가량에 따라서 유의적 차이를 보이지 않았는데 이는 종초 첨가량이 증가할수록 초산균의 생장속도가 빨라서 발효 초반에서 초산을 빠르게 생산한 결과로 초산에 저항이 부족하여 사멸하기 때문이다.
Figure 112019083969469-pat00013
실시예 8. HPLC 를 이용한 식초의 유기산 및 에탄올 함량
선정된 종초를 첨가량을 달리하여 16일간 발효한 농축 사과 식초(concentrated apple vinegar, CAV)를 대상으로 하여 분석한 유기산 및 에탄올 함량에 관한 결과는 표 10과 같다. CAV의 유기산은 구연산(citric acid), 말산(malic acid), 숙신산(succinic acid), 젖산(lactic acid), 포름산(formic acid), 푸마르산(fumaric acid), 아세트산(acetic acid) 등이 검출되었으나 주된 유기산은 구연산, 말산, 숙신산, 아세트산 등 4종이며 발효과정 중에 그 외 유기산은 불검출되거나 63 mg% 미만의 소량만이 검출되었다. 발효 초기에는 종초 첨가량에 상관없이 말산은 552.21~682.24 mg%로 주된 유기산이었으나 발효 말기에는 아세트산이 control(종초 무첨가구, 30.96 mg%)을 제외한 10% 이상의 CAV(10~40% CAV)에서 6,823.37~6.658.53 mg%로 주된 유기산으로 나타났다.
총 유기산 함량은 발효가 진행되면서 contorl이 807.60~832.96 mg%, 40% CAV가 2,146.21~7,998.61 mg%로 2.66~9.60배 증가하는 경향이었으며 종초 첨가량이 증가할수록 두드러지게 나타나서 총산도의 결과와 유사하였다. 따라서 10% CAV만이 발효 중기까지 아세트산을 포함한 총 유기산 함량이 4%에 도달하지 못했을 뿐 선정된 초산균으로 제조한 종초는 사과를 이용한 천연 양조식초 제조에 적합하다고 판단된다.
에탄올 함량은 발효 초기에는 5.42~6.49%로 종초 첨가량이 증가할수록 감소한다 할지라도 모든 실험군에서 나타났으나, 발효 중기에는 control과 10% CAV에서만 각각 5.44%와 3.80%, 발효 말기에는 control만이 4.03%로 나타났다. 한편 발효과정 중에 구연산, 말산, 숙신산, 젖산, 포름산 및 푸마르산 등과 같은 유기산은 완만하게 증가하지만 아세트산만이 급격하게 증가하여 에탄올이 발효과정 중에 대부분 초산으로 전환된다.
Figure 112019083969469-pat00014
실시예 9. 식초의 항산화 활성
선정된 종초를 첨가량을 달리하여 16일간 발효한 농축 사과 식초(concentrated apple vinegar, CAV)를 대상으로 하여 분석한 항산화 활성에 관한 결과는 표 11과 같다. CAV 원액을 30배까지 희석하여 DPPH 라디칼 검정, ABTS 라디칼 검정 및 환원력 검정에 관한 항산화 활성을 EC50 값으로 산출하였으며 이때 EC50 값에 관한 희석배율이 높을수록 항산화 활성이 강함을 나타낸다. 발효과정 중에 CAV의 항산화 활성은 DPPH 라디칼 검정에서 11.25~14.02%이었으며 발효 초기에는 14.02%에서 13.40%로 0.62%가 감소, 발효 말기에는 13.23%에서 11.25%로 1.98%가 감소, ABTS 라디칼 검정에서 6.23~8.64%이었으며 발효 초기에는 8.64%에서 7.98%로 0.66%가 감소, 발효 말기에는 8.37%에서 6.23%로 2.14%가 감소, 환원력 검정에서 16.96~20.73이었으며 발효 초기에는 20.73에서 20.42로 0.31이 감소, 발효 말기에는 20.22에서 16.96로 3.26이 감소하였으며 종초 첨가량이 증가할수록 감소폭이 증가하였다. 이는 종초를 첨가할수록 TPC가 감소할 뿐만 아니라 발효 과정 중에서도 일부의 TPC가 산화되어 분해되기 때문으로 판단된다. 한편 발효가 완료된 시점에서 총산도 7.98%를 함유한 10% CAV의 항산화 활성(DPPH radical 검정, ABTS radical 검정 및 reducing power 검정)에서 각각 11.85배의 희석배율, 6.92배의 희석배율 및 17.72배의 희석배율에서 항산화 활성이 높다고 알려진 비교구(ascorbic acid)의 0.08 mg/mL, 0.34 mg/mL, 0.07 mg/mL에 해당하는 항산화능을 보였다.
Figure 112019083969469-pat00015
실시예 10. 식초의 항균 활성
선정된 종초를 첨가량을 달리하여 16일간 발효한 농축 사과 식초(concentrated apple vinegar, CAV)를 대상으로 분석한 식중독 유발세균에 대한 항균 활성에 관한 결과는 표 12와 같다.
발효과정 중에 control의 클리어존 지름(clear zone diameter) 값은 바실러스 세레우스(B. cereus) KACC 13064, 스타필로코커스 아우레우스(S. aureus) KACC 1927 및 대장균(E. coli) KACC 10115에서 클리어존 지름(clear zone diameter) 값은 발효과정 중에 1.00으로 유의적 차이가 없었기 때문에 식중독 유발세균에 대한 항균 활성이 없는 것으로 나타났다. 반면에 10% CAV 이상 첨가구(10~40% CAV)는 발효과정 중에 CAV의 클리어존 지름(clear zone diameter) 값은 바실러스 세레우스 KACC 13064에서 1.51~4.08이었으며 발효 초기에는 1.51에서 2.18로 1.44배가 증가, 발효 말기에는 3.21에서 4.08로 1.27배가 증가, 스타필로코커스 아우레우스 KACC 1927에서 1.00~5.41이었으며 발효 초기에는 1.00에서 1.78로 7.18배가 증가, 발효 말기에는 4.62에서 5.41로 1.17배가 증가, 대장균 KACC 10115에서 1.69~5.94이었으며 발효 초기에는 1.69에서 2.57로 1.52배가 증가, 발효 말기에는 5.19에서 5.91로 1.14배가 증가하였으며 종초 첨가량이 증가할수록 감소폭이 증가하였다. 이와 같은 결과는 종초에 함유된 구연산, 말산, 숙신산 등과 같은 유기산이 종초 첨가량이 증가함에 따라 그 함량이 증가된 상태에서 약한 항균 활성을 보이다가 발효과정 중에 존재하지 않던 아세트산 함량의 급격한 증가로 인하여 강한 항균 활성을 나타낸 것으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00016
실시예 11. 젤리 조직감에 검류가 미치는 효과
검류의 종류 및 첨가량에 대한 농축 사과식초 젤리의 경도(hardness)에 미치는 영향은 주효과로 분석되었다(도 2). 효과(effect)는 1.98 이상이었을 때 유의차가 확인되었고, 글루코만난>잔탄검>κ-카라기난의 순으로 분석되었다. 한편 로커스트 콩검은 첨가량에 따른 유의차를 보이지 않아 경도에 미치는 영향은 낮은 것으로 분석되었다(도 2의 A). 검류의 첨가량이 최소수준(-1; 0.05%), 최대수준(+1; 0.5%)이었을 때 각 검류의 첨가량 증가에 따른 경도 영향을 분석하였다(도 2의 B). 경도는 글루코만난의 첨가량이 증가할수록 296.37에서 160.68로 감소하였으나, 잔탄검은 160.27에서 290.78, κ-카라기난은 171.53에서 285.52로 증가하였다. 시판 젤리(orihiro purunto konjac jelly apple flavor, ORIHIRO Co., Ltd., Gunma, Japan)에 함유된 글루코만난은 약 0.1%였고, 경도는 268.24였다(data not shown). 글루코만난은 경도를 감소시키는 검류로 사용가능할 것으로 판단되고, 잔탄검과 κ-카라기난은 경도를 증가시키는 검류로 사용가능할 것이라 판단된다. 한편 단독 사용시 글루코만난이 13.43, 혼합 사용시 잔탄검*κ-카라기난이 9.76으로 경도에 미치는 영향이 가장 높게 나타나기 때문에 검류의 혼합 사용시 미치는 영향이 다른 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과로 첨가량 증가시 경도에 미치는 영향은 검류의 혼합 사용 및 단독 사용시 조직감의 결정요인으로 작용할 수 있음이 시사될 수 있어 상호영향에 대한 추가적인 분석이 요구되었다.
실시예 12. 젤리 조직감에 대한 검류의 2인자 상호작용
검류의 종류 및 첨가량에 대한 농축 사과식초 젤리의 경도에 2인자 상호작용 분석의 결과는 도 3과 같다. 그래프의 두 선이 평행에 가까울수록 두 인자간의 상호작용은 낮고, 반대의 경우 상호작용이 높은 것으로 분석된다고 하였을 때 κ-카라기난이 다른 검류와 가장 큰 상호작용을 나타내는 것으로 확인되었다. 반면에 글루코만난, 잔탄검 및 로커스트 콩검은 서로 상호작용이 낮은 것으로 나타났다. 그 중 로커스트 콩검은 글루코만난 및 잔탄검과 상호작용에서 경도에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 나타났고, 경도가 가장 높은 조합은 글루코만난의 최소수준과 잔탄검의 최대수준 조합으로 나타났다. 이와 같은 결과는 κ-카라기난이 다른 검류와의 상호작용으로 경도에 미치는 영향이 높은 것으로 판단되고, 반면에 로커스트 콩검은 다른 검류와의 상호작용이 낮아 경도에 미치는 영향이 낮은 것으로 판단된다.
2인자 상호작용의 계수를 나타낸 결과는 표 13과 같다. 상호작용 계수는 0에 가까울수록 상호작용이 낮고, 반대의 경우 상호작용이 높음을 나타낸다. 글루코만난과 잔탄검의 상호작용계수는 3.96을 나타내며 상호작용 중 가장 낮은 계수로 확인되었다. 이와 같은 결과는 상호작용 그래프에서 로커스트 콩검의 상호작용이 가장 낮을 것이라는 판단과는 다른 결과를 나타내었다. 반면에 잔탄검과 κ-카라기난의 상호작용은 49.31의 상호계수로 가장 높은 상호작용을 나타냈다. 이와 같은 결과는 혼합 사용시 경도에 미치는 영향이 잔탄검과 κ-카라기난의 상호작용에서 가장 높게 나타나기 때문에 두 검류의 첨가량을 조절하여 농축 사과식초 젤리의 경도를 조절할 수 있을 것이라 판단된다. 한편 글루코만난과 κ-카라기난의 상호작용 중 κ-카라기난의 최대수준에서 글루코만난의 첨가량이 증가할 때 경도는 감소하였다.
Figure 112019083969469-pat00017
실시예 13. 검류의 첨가량을 달리한 농축 사과식초 젤리의 상관관계 분석과 주성분 분석
검류의 첨가량을 달리한 농축 사과식초 젤리의 상관관계 분석과 주성분 분석은 표 14와 도 4와 같다. 상관관계 분석에서 경도(Hardness)는 검성(gumminess)과 씹힙성(chewiness)의 상관관계에서 0.900 그리고 0.828로 높은 상관성을 보였다. 반면에 깨짐성(fracturability)은 나머지 변수들과의 상관관계가 낮은 것으로 확인되었다. 탄력성(Springiness)은 응집성(cohesiveness)과 상관관계에서 0.886의 높은 상관관계를 나타내었다. 마지막으로 검성 및 씹힘성은 0.986의 높은 상관관계를 나타내었다. 이와 같은 결과는 경도는 검성 및 씹힘성, 탄력성은 응집성 마지막으로 검성은 씹힘성과 높은 상관관계를 나타내는 것으로 확인되었다.
Figure 112019083969469-pat00018
도 4의 A는 상관관계에 따른 6가지의 변수에 대해 각 시료의 평균값을 적용하여 주성분분석(PCA)을 실시한 결과이다. 제1주성분(PC1)과 제2주성분(PC2)의 설명력은 각각 75.39%와 19.87%로 누적 95.26%의 설명력을 가지고 있다. 주성분분석의 결과는 제1주성분(PC1)과 제2주성분(PC2)으로 구분된 변수들의 분포를 평균별로 부화된 위치로 나타내었다. 각 주성분 중 요인들을 기준으로 요인 점수를 구하는 식은 각 관측대상의 변수에 대한 계수를 요인들의 선형결합으로 표현한 값으로 식은 다음과 같다.
PC1 = 0.828X1 - 0.489X2 + 0.949X3 + 0.927X4 + 0.949X5 + 0.969X6
PC2 = 0.533X1 + 0.842X2 - 0.244X3 - 0.222X4 + 0.218X5 + 0.208X6
제1주성분(PC1)의 양(+)의 방향에 위치한 변수들의 분포는 경도(hardness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness), 응집성(cohesiveness) 그리고 탄력성(springiness)으로 나타나있으며, 그 중 검성과 씹힘성 그리고 응집성과 탄력성이 거의 비슷한 위치로 분포되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 상관관계 그래프에서 높은 상관관계를 가진 변수들의 분포와 같았다.
요인실험법으로 설계한 16가지 실험결과의 주성분 분석(도 4)에서 cluster 1에 위치한 3, 9, 10, 12, 13, 15 및 16은 잔탄검이 최대로 첨가된 실험결과이고, cluster 2에 위치한 2, 7, 8 및 14는 글루코만난이 최대로 첨가된 실험결과이다. 이러한 결과는 제1주성분(PC1)은 잔탄검의 첨가 유무로 설명할 수 있고, 제2주성분(PC2)는 글루코만난의 첨가 유무로 설명할 수 있다. 마지막으로 cluster 1이 위치는 변수들의 주성분 분석에서 경도, 검성, 씹힘성, 응집성 및 탄력성이 위치한 곳과 같으며 이는 잔탄검의 첨가가 경도, 검성, 씹힘성, 응집성 및 탄력성에 영향을 많이 미치는 것으로 확인할 수 있다. 이러한 결과는 주효과 결과와 일치하는 것을 확인할 수 있고, 잔탄검과 글루코만난의 첨가량을 조절하여 농축 사과식초 젤리의 제조 시 시중 제품의 젤리와 유사한 조직감의 젤리를 제조할 수 있을 것이라 판단되어 글루코만난, 잔탄검, 로커스트 콩검 및 κ-카라기난의 첨가량을 각각 0.1%, 0.2%, 0.3% 및 0.4%로 고정하여 농축 사과식초 젤리의 제조가 요구된다.
실시예 14. 농축 사과 식초 젤리의 이화학적 특성
농축 사과식초(concentrated apple vinegar, CAV)의 첨가량을 달리한 젤리의 이화학적 특성 결과는 표 15와 같다. 수용성 고형분 함량은 무첨가구(control) 29.20 Brix에서 25% 첨가구 30.57 Brix로 control에 비해 CAV 첨가량이 증가한 젤리에서 높은 함량을 나타내었다. 한편 pH는 control 4.33에서 25% 첨가구 4.21로 첨가량이 증가할수록 감소하였으나, 총산도는 control 0.53%에서 25% 첨가구 1.09%로 CAV 첨가량이 증가할수록 증가하여 pH와 반대되는 경향을 보였다. 이러한 결과는 젤리에 함유된 CAV의 유기산 함량 때문인 것으로 판단되며 유기산의 함량이 높은 CAV의 첨가량이 증가할수록 고형분 및 총산도는 증가하고 pH는 감소하는 것으로 판단된다. 총 페놀성 화합물을 측정한 결과 Control의 경우 2.70 mg/g으로 가장 낮은 총 페놀성 화합물의 함량을 나타내었고 첨가량이 증가할수록 총 페놀성 화합물의 함량은 증가하여 25% 첨가구의 경우 3.25 mg/g으로 가장 높은 총 페놀성 화합물의 함량을 나타내었다. 이러한 결과는 농축 사과식초에 함유된 총 페놀성 화합물의 함량에 따른 결과로 판단된다. 마지막으로 색도의 경우 명도를 나타내는 L*값은 16.97~18.87로 CAV 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. a* 값은 control에서 1.99로 가장 낮았으며, 5% 첨가구에서 2.22로 가장 높았다. 반면에 10% 첨가구부터 25% 첨가구까지 a*값의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. b*값은 control이 3.00으로 가장 높았으며 25% 첨가구에서 1.89로 가장 낮았다. 식초 첨가량이 증가할수록 젤리의 b* 값은 낮아지는 경향을 나타내었다. 이러한 결과는 농축 사과식초의 농축과정 중 비효소적 갈변반응으로 인한 멜라노이딘(갈변물질 또는 갈색소) 생성 때문으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00019
실시예 15. 농축 사과 식초 젤리의 항산화 활성
농축 사과 식초 첨가량을 달리한 젤리의 항산화 활성에 대한 결과는 표 16과 같다. 젤리 추출물을 12배까지 희석하여 DPPH 라디칼 검정, ABTS 라디칼 검정 및 환원력 검정에 관한 항산화 활성을 EC50 값으로 산출하였으며 이때 EC50 값에 관한 희석배율이 많을수록 항산화 활성이 강함을 나타낸다. DPPH 라디칼 소거능에서 control이 1.40배 희석으로 가장 낮게 나타났으며, CAV 첨가량이 증가할수록 높은 희석배율의 경향을 보여 25% 첨가구의 경우 2.46의 희석배율을 나타냈다. ABTS 라디칼 소거능의 경우도 DPPH 라디칼 소거능과 마찬가지로 control에서 희석배율이 1.90으로 가장 낮았고, 25% 첨가구에서 2.69로 가장 높은 경향을 보였다. 마지막으로 환원력은 DPPH 라디칼 소거능과 ABTS 라디칼 소거능에 비해서 높은 희석배율을 보였으며, 마찬가지로 control이 7.14의 희석배율로 가장 낮게 나타났고, 25% 첨가구가 7.99의 희석배율로 가장 높게 나타났다. 이는 CAV를 첨가할수록 TPC가 감소할 뿐만 아니라 발효 과정 중에서도 일부의 TPC가 산화되어 분해되기 때문으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00020
실시예 16. 농축 사과 식초 젤리의 항균 및 항비만 활성
농축 사과식초 첨가량을 달리한 젤리의 식중독 유발 세균에 대한 항균 활성 결과는 표 17과 같다. 스타필로코커스 아우레우스(S. aureus)를 제외한 균주에서 첨가량이 증가할수록 항균 활성도 증가하는 것을 확인하였다. 바실러스 세레우스(B. cereus)의 경우 control이 1.32로 가장 낮은 항균 활성도를 보였고 25% 첨가구에서 1.93으로 항균 활성이 증가하였다. 마찬가지로 대장균(E. coli)은 control에서 1.39의 항균 활성을 나타내어 가장 낮은 항균 활성으로 나타났고, 25% 첨가구에서 2.17의 항균 활성으로 항균 활성이 증가하였다. 이와 같은 결과는 젤리에 함유된 CAV의 총산도의 영향으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00021
농축 사과 식초 첨가량을 달리한 젤리의 항비만 활성은 표 18과 같다. 모든 희석배수에서 25% 첨가구가 가장 높은 항비만 활성을 보였으며, 첨가량이 증가할수록 활성도 증가하는 경향을 보였다.
Figure 112019083969469-pat00022
실시예 16. 농축 사과 식초 젤리의 조직감 분석
농축 사과 식초 첨가량에 따른 젤리의 조직감의 결과는 표 19와 같다. CAV의 첨가량을 달리한 젤리의 조직감 측정결과 CAV의 첨가량에 따른 유의적 차이가 있는 것은 경도(hardness), 깨짐성(fracturability), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness)으로 나타났으며, 응집성(cohesiveness) 및 탄력성(springiness)은 첨가량에 따른 유의적 차이는 없었다.
경도, 깨짐성, 검성 및 씹힘성은 control에서 340.82, 6.59, 270.67 및 245.82로 나타났으며, 25% 첨가구에서 306.25, 4.96, 221.84 및 191.19로 각각 34.57, 1.63, 48.83 및 54.63이 감소하였다. 반면에 탄력성 및 응집성은 5% 첨가구가 각각 0.93 및 0.74로 가장 높게 나타났지만 CAV 첨가량에 따른 유의적인 차이는 보이지 않았다. 이러한 결과 젤리의 제조에서 CAV의 첨가는 경도, 깨짐성, 검성 및 씹힘성의 감소와 영향이 있는 것으로 판단된다. 반면에 탄력성 및 응집성은 유의적인 영향이 적은 것으로 판단된다.
Figure 112019083969469-pat00023
실시예 17. 농축 사과식초 젤리의 관능평가
농축 사과식초 첨가량을 달리한 젤리의 관능평가 결과는 표 20과 같다. 색깔의 경우 대조군이 5.40으로 가장 낮았으며, 첨가량이 증가할수록 증가하여 25% 첨가구가 6.95로 가장 높았다. 향기의 경우 control이 4.80으로 가장 낮게 나타났으며, 첨가량이 증가할수록 증가하여 25% 첨가구가 6.90으로 가장 높게 나타났다. 단맛의 경우 control이 6.35로 가장 높게 나타났으며, 첨가량이 증가할수록 감소하여 25% 첨가구에서 4.55로 가장 낮았다. 반면에 신맛의 경우 control이 2.45로 가장 낮았으며, 첨가량이 증가할수록 증가하여 25% 첨가구에서 7.75로 가장 높았다. 쓴맛의 경우 control이 1.45로 가장 낮았으며, 첨가량이 증가할수록 증가하여 25% 첨가구에서 3.60으로 가장 높았다. 이러한 결과는 신맛이 증가함에 따라 쓴맛의 정도도 높아지는 것이라 판단된다. 점도의 경우 control, 5% 첨가구 그리고 20% 첨가구에서 5.40으로 가장 낮게 나타났으며, 10% 첨가구와 25% 첨가구에서 5.50으로 가장 높게 나타났으나 유의성이 없었다. 마지막으로 종합적 기호도는 첨가량에 따른 유의적인 경향은 없었으나, 25% 첨가구가 1.70으로 가장 낮게 나타났으며, 5% 첨가구가 7.25로 가장 높게 나타났다. 이러한 결과는 CAV의 첨가가 색깔, 향기, 신맛 및 쓴맛의 증가와 영향이 있는 것으로 판단된다. 반면에 단맛은 CAV의 첨가와 반대의 경향을 나타내었다. 또한 적절한 신맛과 쓴맛은 기호도에 긍정적인 영향을 미치지만 과도하게 증가하면 기호도가 급격하게 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 따라서 적절한 쓴맛과 신맛의 정도는 5% 첨가구로 판단되며 젤리의 기호도 또한 가장 높은 것을 확인할 수 있다.
Figure 112019083969469-pat00024
한국미생물보존센터(국내) KFCC11833P 20190731

Claims (5)

  1. (1) 사과 착즙액을 70~90℃에서 2~4시간 동안 농축하여 22~28 Brix의 사과 농축액을 준비하는 단계;
    (2) 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액에 사카로마이세스 세레비지에 균주 배양액을 0.8~1.2%(v/v) 접종한 후 26~30℃에서 8~12일 동안 배양하여 항산화 활성이 증진된 농축 사과 와인을 준비하는 단계;
    (3) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인에 상기 (1)단계의 준비한 사과 농축액을 0.8~1.2:0.8~1.2 부피비율로 첨가한 혼합물에 아세토박터 파스테우리아너스 SRCM101488 균주(기탁번호: KFCC11833P) 배양액을 0.8~1.2%(v/v) 접종한 후 28~32℃에서 3~4일 동안 배양하여 종초를 준비하는 단계;
    (4) 상기 (2)단계의 준비한 농축 사과 와인 78~82 부피% 및 상기 (3)단계의 준비한 종초를 18~22 부피%를 혼합한 혼합물을 28~32℃에서 6~10일 동안 초산 발효하여 사과 식초를 제조하는 단계; 및
    (5) 젤리 혼합물 총 중량 기준으로, 사과즙 농축액 90.5~93 중량%, 수크랄로스 0.03~0.05 중량%, 에리스리톨 1.8~2.2 중량%, 글루코만난 0.08~0.12 중량%, 잔탄검 0.18~0.22 중량%, 로코스트 콩 검 0.27~0.33 중량%, 카라기난 0.36~0.44 중량%, 구연산 0.13~0.17 중량% 및 구연산나트륨 0.08~0.12 중량%와 상기 (4)단계의 제조한 사과 식초 4~6 중량%를 혼합한 젤리 혼합물을 가열하면서 교반한 후 냉각하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 사과 식초를 이용한 젤리의 제조방법.
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