KR102501914B1

KR102501914B1 - 복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 gba5로 초산발효하여 이루어지는 식초 제조방법

Info

Publication number: KR102501914B1
Application number: KR1020200156792A
Authority: KR
Inventors: 권지웅; 류은혜; 채규서; 김성웅; 유윤상; 조성욱
Original assignee: 재단법인 전라북도생물산업진흥원; 재단법인 베리앤바이오식품연구소; 유윤상
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2023-02-21
Also published as: KR20220069554A

Abstract

본 발명은 복분자 가공 부산물로 버려지는 복분자 착즙박을 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스(Acetobacter pasteurianus)를 포함하는 종초(vineger starter)로 초산발효함으로써, 아세트산 발효결과가 우수하고, 항산화 활성도가 높은 기능성 발효 식초를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5로 초산발효하여 이루어지는 식초 제조방법{Method for preparing vinegar using black raspberry pomace fermented by Acetobacter pasteurianus}

본 발명은 복분자 가공 부산물로 버려지는 복분자 착즙박을 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)로 초산발효함으로써, 아세트산 발효결과가 우수하고, 항산화 활성도가 높은 기능성 발효 식초를 제조하는 방법에 관한 것이다.

식초는 동서양을 막론하고 오랜 역사를 지닌 발효식품으로서 사용한 원료에서 유래하거나 발효에 관여하는 미생물 대사에 의해 생성된 각종 휘발성 및 비휘발성의 유기산, 아미노산, 당류, 에스테르 등이 함유되어 특유의 향과 산미를 가진 식품이다(Gil, 2004).

식초는 인체에 유해한 활성산소를 파괴하는 작용을 하는 항산화 활성 이외에도 항균활성, 항비만, 항당뇨, 피로회복, 소화액 분비 촉진, 지질대사 개선, 혈압상승 억제, 동맥경화, 고혈압, 심장병 예방 효과 등 다양한 기능성이 밝혀지면서 기능성식품으로 주목을 받고 있다(Kim 등, 2020).

최근에는 부재료를 첨가하지 않고 100% 과즙 원료 및 높은 곡물 함량으로 제조하는 천연 발효식초의 수요가 증가함에 따라 다양한 천연소재를 이용한 식초 개발 및 기능성 증대 연구가 이루어지고 있다.

이러한 관심에도 복분자, 블루베리, 꾸지뽕 등의 과실을 원료로 제조한 전통 발효식초는 원료의 높은 가격으로 인해 경쟁력이 부족하여 높은 기능성에도 불구하고 소비가 미비한 실정이다.

복분자(Rubus occidentalis)는 당도가 낮고 신맛이 강한 것이 특징으로서, 생과보다는 음료, 과실주, 잼 등의 가공식품으로 주로 이용되고 있다.

그뿐만 아니라 복분자에 ellagic acid, gallic acid, caffeic acid, ferulic acid, rutin, myriecetin, luteolin, kaempfrol 등의 기능성 화합물이 다량 존재하며(Shin 등, 2018), 이와 같은 다양한 성분들이 산화방지(Wang과 Lin, 2000), 면역증진활성(Seeram 등, 2006) 및 항암효과(Eu 등, 2008) 등의 생리활성을 나타내는 것으로 보고되면서 그 수요가 증가하고 있는 추세이다.

2018년 복분자 가공량은 총 232톤으로 이 중 음료의 비중이 53.5%로 가장 높게 나타났으며, 술 30.3% 즙청 9.5% 순으로 나타났다(과실류가공현황 2018, 농림축산식품부).

이와 같은 복분자 가공식품생산을 위해서는 착즙과정을 거치게 되며, 착즙 수율은 약 60~70% 가량으로 이에 따른 부산물이 발생하지만 이에 대한 이용연구는 복분자박을 이용한 색소추출 연구(Jeong과 Seo, 2009)와 사료이용을 위한 연구(Lee 등, 2019)만 수행될 정도로 부족한 실정이다.

따라서 본 발명에서는 복분자 가공 후 버려지는 부산물의 활용성을 높이고자, 복분자 착즙박을 이용한 식초를 제조하여 이에 대한 발효 특성 및 항산화 활성을 포함한 이화학적 특성을 분석하고 전통발효식초의 소재로서의 이용 가능성을 살펴보고자 한다.

대한민국 등록특허 10-1428692(등록일자 2014년08월04일) 대한민국 등록특허 10-0943024(등록일자 2010년02월10일) 대한민국 등록특허 10-1797464(등록일자 2017년11월08일)

본 발명은 복분자 가공 부산물로 버려지는 복분자 착즙박을 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)로 초산발효함으로써, 이화학적 특성 및 항산화 활성이 뛰어난 기능성 발효 식초의 제조방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 복분자 착즙박을 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)로 초산발효하여 식초를 제조하는 것을 특징으로 하는, 복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5로 초산발효하여 이루어지는 식초 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따라 제조된 복분자 착즙박을 이용한 발효 식초는 다음의 효과를 갖는다.

첫째. 총 산도와 알코올 함량은 복분자 착즙액(juice)보다 복분자 착즙박(Pomace)에서 각각 0.49% 및 1.32% 만큼 낮게 나타났으며, 초산 발효 후에는 알코올 함량과 당도가 착즙액에서 각각 0.72% 및 0.6 °Brix만큼 높게 나타났다.

둘째. 복분자 착즙박(Pomace)에서 pH는 0.32 낮았고 총 산도가 0.38% 높게 나타났다. 이러한 결과를 통해 착즙박에서 원활한 발효가 진행되었음을 알 수 있다. 또한 유기산 분석결과 복분자 착즙박(Pomace)에서는 아세트산(acetic acid)이, 복분자 착즙액(juice)에서는 시트르산(citric acid)이 더 높게 나타났다.

셋째. 복분자 착즙박(Pomace)을 이용한 식초의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, 총 안토시아닌 함량을 측정한 결과 각각 51.58 TAE mg/mL, 9.55 RUE mg/mL, 6.05 CYE mg/mL로 대조구인 복분자 착즙액 식초보다 높은 함량을 보였다.

넷째. 복분자 착즙박 식초의 산화방지활성 측정을 위해 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능의 IC₅₀ 값을 측정한 결과 각각 10.23, 18.30 μL/mL로 복분자 착즙액 식초보다 높게 나타났으며, 환원력 및 FRAP 또한 착즙박을 이용한 식초에서 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

다섯째. 상기 첫째 내지 넷째의 결과를 통해, 본 발명에 따른 복분자 가공 부산물로 버려지는 복분자 착즙박(Pomace)을 이용한 경우 초산 발효의 결과가 우수하고, 높은 산화방지 활성을 나타내어 기능성 발효식초로서 매우 뛰어난 효과를 갖는 것을 알 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복분자 착즙박(black raspberry pomace) 식초와 대조구인 복분자 착즙액(black raspberry juice) 식초의 알코올 함량의 변화를 비교하여 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 복분자 착즙박(black raspberry pomace) 식초와 대조구인 복분자 착즙액(black raspberry juice) 식초의 당 농도의 변화를 비교하여 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 복분자 착즙박(black raspberry pomace) 식초와 대조구인 복분자 착즙액(black raspberry juice) 식초의 pH 변화를 비교하여 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 복분자 착즙박(black raspberry pomace) 식초와 대조구인 복분자 착즙액(black raspberry juice) 식초의 총산도의 변화를 비교하여 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 복분자 착즙박(black raspberry pomace) 식초와 대조구인 복분자 착즙액(black raspberry juice) 식초의 농도에 따른 환원력을 비교하여 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 복분자 착즙박(black raspberry pomace) 식초와 대조구인 복분자 착즙액(black raspberry juice) 식초의 농도에 따른 FRAP 활동을 비교하여 나타낸 그래프.

이하, 본 발명에 따른 복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5로 초산발효하여 이루어지는 식초 제조방법에 대한 구체적인 기술 내용에 대해 살펴보도록 한다.

상기한 바와 같이,

본 발명에 따른 복분자 착즙박 식초는 복분자 가공 부산물로 버려지는 복분자 착즙박을 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)로 초산발효하여 제조한다.

상기 복분자 착즙박 식초의 제조과정을 더욱 상세하게 살펴보면,

복분자 착즙박을 8 ~ 12배 중량의 물(water)에 넣고 5 ~ 7시간 동안 100 ℃에서 추출한 후 감압농축기로 15 ~ 20 °Brix까지 농축하여 농축액을 제조하고, 상기 농축액에 건조효모 S. cerevisiae Fermivin을 1×10⁹ CFU/㎏이 되도록 접종하여 교반하고 24~26 ℃에서 4~7일 동안 발효하여 알코발효액을 제조하는 단계와,

상기 알코올발효액에 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)를 접종하여 초산발효하는 단계를 포함한다.

상기 식초 제조에 사용된 종초(vineger starter)는,

증류수 93.5~97.2 wt%와, 이스트 추출물(yeast extract) 0.3~0.7 wt%와, 펩톤(peptone) 0.2~0.5 wt%와, 만니톨(mannitol) 2.1~3.2 wt%를 포함하는 액체배지(liquid medium)에 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스(Acetobacter pasteurianus)를 접종하여 29~31 ℃에서 70~74시간 동안 진탕 배양하여 제조된 것이다.

이와 같은 종초를 이용한 상기 초산발효단계는 상기 종초(vineger starter)를 알코올발효액에 접종하되, 상기 알코올발효액의 전체 부피에 대해 9~12 vol%로 접종하여 29~31 ℃에서 20~28일간 배양한다.

이때 상기 종초의 접종량이 9 vol% 미만이거나 또는 12 vol%를 초과하게 되는 경우에는 초산 발효가 잘 안 일어날 수 있으므로, 상기 종초의 접종량 상기 알코올발효액의 전체 부피에 대해 9~12 vol%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 진탕 배양의 31 ℃를 초과하게 되는 경우에는 초산균이 잘 증식하지 못하여 초산발효가 잘 안될 수 있으므로, 초산 배양 20일 미만시 식초의 식품공전상 기준인 초산의 총산함량이 4 %에 도달하지 않을 수 있으므로, 상기 진탕 배양의 온도는 29~31 ℃의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

이하, 복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5로 초산발효하여 제조되는 발효 식초에 대한 구체적인 실시예 및 이에 대한 시험예를 살펴보도록 한다.

본 발명은 복분자 착즙박 식초에 관한 것으로서, 이에 대한 대조군으로 복분자 착즙액 식초를 제시하여 비교하여 살펴보도록 한다.

[실시예]

1. 실험재료 및 시약

본 발명에 따른 실험에 사용한 복분자는 전라북도 고창군 부안면에서 2020년도에 수확한 것으로, 실온에서 해동한 후 유압착즙기(Stainless 70L, Tomotech Ltd., Seoul, Korea)를 통해 착즙한 착즙액(juice)과 착즙박(pomace)을 식초제조를 위한 시료로 사용하였다.

항산화 활성 측정에 사용한 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, DPPH (2,2’-diphenyl-1-picrylhydrazyl), ABTS (2,2‘-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt) 등과 유기산 정량을 위한 표준물질인 lactic acid, citric acid, malic acid, acetic acid, succinic acid 및 초산균 배양에 사용된 yeast extract, peptone, mannitol은 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)에서 구입하여 사용하였고, 에탄올과 메탄올은 J.T. Baker (Boston, MA, USA)에서 구입하였으며, 기타 시약은 특급시약을 사용하였다.

2. 사용균주 및 배지조성

알코올 발효에 사용한 효모는 수입 시판건조효모인 Saccharomyces cerevisiae Fermivin (DSM Food Specialties, Ma Delft, Netherlands)로서, 농도 15%의 설탕용액에 20 ℃에서 10 분간 배양한 후 활성화시켜 발효에 사용하였다.

초산발효에는 (재)베리앤바이오식품연구소에서 보유하고 있는 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 Acetobacter pasteurianus GBA5 균주를 사용하였으며, yeast extract 0.5 wt% , peptone 0.3 wt%, mannitol 2.5 wt%의 배지조성으로 30 ℃에서 72 시간 진탕 배양한 것을 초산 발효 starter(종초)로 사용하였다.

3. 식초 제조

복분자 착즙박은 10 배 중량의 물을 넣고 6 시간 동안 100 ℃에서 추출한 후 감압농축기로 18 °Brix가 될 때까지 농축하고, 농축액 10 L에 시판건조효모 S. cerevisiae Fermivin를 주모로 사용하여 1×10⁹ CFU/kg이 되도록 접종하여 교반하고 25 ℃에서 6 일 동안 발효하여 알코올 발효액을 제조한다.

다음으로, 알코올 발효가 끝난 후에 발효액을 여과하고 종초 10%(v/v)를 각각 접종하여 30 ℃에서 24 일간 배양시키면서 3 일 간격으로 시료를 채취하여 시료로 사용하였다.

이와 같이 제조된 복분자 착즙박 식초의 대조군으로는, 상기 복분자 착즙박을 사용하는 대신 감압농축기(Buchi R210, Flawil, Switzerland)로 18 °Brix가 될 때까지 농축한 복분자 착즙액을 사용하여 상기 복분자 착즙박과 동일한 과정을 거쳐 복분자 착즙액 식초를 제조한다.

다음으로 상기 제조된 복분자 착즙박 식초와 대조군인 복분자 착즙액 식초에 대한 알코올, 당도, pH, 총산 및 색도 변화; 유기산; 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량; DPPH 라디칼 소거능; ABTS 라디칼 소거능; 환원력; Ferric reducing antioxidant power (FRAP)에 대한 측정 결과를 비교하여 살펴보도록 한다.

[시험예]

1. 알코올, 당도, pH, 총산 및 색도 변화

알코올 함량은 알코올 분석기(Alcoholyzer wine, Anton Paar, Graz, Austria)를 이용하여 측정하였고, 당도 측정은 상온에서 당도계(PAL-1 Pocket Refractometer, ATAGO, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다.

pH는 pH meter(S20, Mettler Toledo, Schwerzenbach, Switzerland)로 측정하였으며, 총산 함량 측정은 시료 10 mL에 0.1 N NaOH를 첨가하여 pH 8.3에 도달할 때까지 소모된 양을 구연산 또는 초산 함량으로 산출하였다.

색도는 Chroma meter(CM-5, Minolta, Osaka, Japan)를 사용하여 L (명도, lightness), a (적색도, redness) 및 b (황색도, yellowness) 값을 측정하였으며, 사용된 백색 판(Calibration plate)의 값은 L=92.73, a=-0.03 , b=-0.06 이며, L값, a값 및 b값을 각 3회 반복 측정하여 평균값으로 나누어 색도를 측정하였다.

2. 유기산

복분자 착즙박 및 착즙액으로 제조한 식초의 유기산 측정을 위해 각각의 시료를 0.45 μm membrane filter (Millipore, Bedford, MA, USA)로 여과한 후 희석하여 HPLC (Ultimate 3000, Dionex, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하여 분석하였다.

분석조건으로 컬럼은 Aminex HPX-87H (300×10 mm, Bio-Rad, Hercules, CA, USA), solvent는 0.01N H₂SO₄ (Sigma-Aldrich)를 사용하였고, 유속은 0.5 mL/min, 주입량은 10 μL, UV검출기 파장은 210 nm를 이용하였다.

3. 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량

총 폴리페놀 함량은 건강기능식품공전 방법(KFDA, 2012)을 응용하여 측정하였다.

즉 복분자 착즙박 및 착즙액으로 제조한 식초 1 mL에 증류수 7.5 mL와 Folin-Ciocalteu’s phenol reagent 0.5 mL, 35% Sodium carbonate 1 mL를 가한 후 실온 암조건에서 1시간 동안 정치한 후, UV/VIS spectrophotometer (UV-2450, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 사용하여 760 nm에서 비색정량 하였다.

이때 tannic acid을 표준물질로 사용하여 검량곡선을 작성하고 이로부터 총 폴리페놀 함량을 구하였다.

총 플라보노이드 함량은 Chang 등(2002)의 방법을 응용하여 측정하였다.

각각의 시료 200 μL/mL 농도로 제조한 용액에 diethylene glycol 2 mL, 1 N sodium hydroxide 20 μL를 가한 다음 37℃ 항온수조에서 1시간 동안 반응시킨 후 UV/VIS spectrophotometer를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다.

이때 총 플라보노이드 함량은 rutin을 표준물질로 사용하여 검량곡선을 작성하고 이로부터 총 플라보노이드 함량을 구하였다.

총 안토시아닌 함량은 Kim 등(1998)의 방법을 응용하여, 각각의 시료 1 mL에 0.1% HCl을 함유하는 80 % 메탄올 용액 39 mL로 24 시간 동안 진탕배양기(Vision Scientific)에서 추출한 후 UV/VIS spectrophotometer를 사용하여 528 nm에서 흡광도를 측정하였다.

이때 표준물질은 cyanidin을 사용하여 검량곡선을 작성하고 이로부터 총 안토시아닌 함량을 구하였다.

4. DPPH 라디칼 소거능 측정

자유라디칼인 DPPH를 사용한 산화방지 활성 측정법(Choi 등, 1993)을 응용하여 농축액을 5, 10, 20, 30 μL/mL 농도로 증류수에 희석 후, 각 시료 100 μL에 200 μL의 에탄올과 0.2 mM DPPH용액 300 μL를 가한 후 교반하였고, 실온에서 30분간 반응시키고 ELISA reader (Synergy HT, Biotec, Washington DC, USA)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였으며 대조구는 시료 대신에 에탄올을 첨가하여 실험하였다.

5. ABTS 라디칼 소거능 측정

ABTS assay는 Art 등(2004)의 방법을 응용하였다. 5, 10, 20, 30 μL/mL 농도별로 제조한 각각의 시료 5 μL에 ABTS 라디칼 용액 195 μL를 첨가하여 7분간 반응시킨 후 ELISA reader를 사용하여 734 nm에서 흡광도를 측정하였고, 대조구는 시료 대신에 에탄올을 첨가하여 실험하였다.

6. 환원력

환원력은 Oyaizu(1986)의 방법을 이용하여 5, 10, 20, 30 μL/mL 농도별로 제조한 각각의 시료 200 μL에 0.2 M 인산나트륨 완충용액(pH 6.6) 250 μL 및 1% potassium ferricyanide 250 μL를 첨가하고 50℃ 항온수조에서 20분 반응시킨 후 10% trichloroacetic acid 250 μL을 가하였다.

그 후 0.1% ferric chloride 50 μL를 첨가하여 700 nm에서 환원력을 측정하였다.

7. Ferric reducing antioxidant power (FRAP) 측정

FRAP은 Blois(1958)의 방법을 응용하여 측정하였다.

즉 0.3 M 아세트산나트륨 완충용액(pH 3.6), 10 mM TPTZ 및 20 mM FeCl₃·6H₂O를 제조하여 실험 직전에 10:1:1의 비율로 혼합하여 FRAP 용액을 제조하였다.

FRAP 용액 750 μL와 농도별로 제조한 각각의 시료 30 μL를 첨가한 후 37℃ 항온수조에서 15분간 반응 후 593 nm에서 흡광도를 측정하였다.

8. 통계분석

본 발명에 따른 각 시험항목별 실험결과는 3회 반복 분석하여, SPSS program 23.0 (Statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 통계처리 후 평균 및 표준편차로 나타내었다.

각 시험군간의 통계적 유의성 검증은 p<0.05 수준에서 Student’s t-test 및 one-way ANOVA로 분석하였으며, Duncan’s multiple range test를 이용하여 사후검정을 실시하였다.

9. 결과 및 고찰

1) 알코올 발효

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용하여 알코올 발효액을 제조하였으며, 발효 초기와 발효 종료 후의 이화학적 특성을 측정한 결과는 아래의 표 1같다.

S. 세레비시아에 페르미빈( S. cerevisiae Fermivin )을 사용하여 25℃에서 6일간 발효시킨 복분자 착즙액 및 착즙박(black raspberry juice and Pomace) 와인(black raspberry pomace wine)의 발효특성 변화

발효시간 (일) (Fermentation time (days))	복분자 와인 (Black raspberry wine)	알코올 함량 (%) (Alcohol content (%))	당분농도 (°Brix) (Sugar concentration (°Brix))	pH	총산도 (%) (Total acidity (%))	Hunter’s color value
발효시간 (일) (Fermentation time (days))	복분자 와인 (Black raspberry wine)	알코올 함량 (%) (Alcohol content (%))	당분농도 (°Brix) (Sugar concentration (°Brix))	pH	총산도 (%) (Total acidity (%))	L	a	b
0	착즙액 (Juice)	0.01±0.01¹⁾	18.01±0.06	3.69±0.01	0.94±0.01	15.10±0.02	46.86±0.01	26.03±0.03
0	착즙박 (Pomace)	0.01±0.01	18.07±0.06	3.75±0.01*	0.46±0.01*	15.78±1.73	45.75±0.06*	25.34±0.03*
6	착즙액 (Juice)	10.22±0.03	7.80±0.01	3.63±0.01	1.20±0.01	24.76±0.01	56.25±0.01	41.38±0.06
6	착즙박 (Pomace)	8.90±0.01*	7.03±0.06*	3.59±0.01*	0.71±0.01*	17.91±0.01*	49.60±0.53*	30.70±0.02*

¹⁾데이터는 평균±표준 편차다.

*p<0.05는 복분자 주스를 사용하는 와인과 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다.

복분자 착즙액(juice) 및 착즙박(pomace)의 알코올 함량은 발효 초기 0.01 %에서 발효 종료시점인 6 일차에 각각 10.22 %와 8.90 %로 복분자 착즙액이 착즙박에 비해 더 높은 알코올 함량을 나타내었다(p<0.05).

당도의 경우 복분자 착즙액 및 착즙박의 초기 당도는 18.01~18.07 °Brix에서 발효 종료시에 각각 7.80 °Brix와 7.03 °Brix로 복분자 착즙액의 당도가 착즙박에 비해 더 높게 나타났다(p<0.05).

복분자 착즙액과 착즙박의 초기 pH는 3.69~3.75 범위로 발효 종료 후 감소하여 복분자 착즙액은 3.63, 착즙박은 3.59를 나타내었다(p<0.05).

총 산도의 경우 복분자 착즙액과 착즙박의 초기 총 산도는 각각 0.94 %와 0.46 %로 복분자 착즙액이 착즙박에 비해 2 배 가량 높게 나타났는데 이는 착즙하는 과정에서 유기산이 착즙액과 함께 용출됨에 따라 착즙액의 초기 총 산도가 착즙박에 비해 높게 나타나는 것으로 추정된다.

발효 종료 후의 총 산도는 복분자 착즙액이 1.2 %로 복분자 착즙박의 총 산도(0.71 %)에 비해 높게 나타났다(p<0.05).

Lee 등(2002)에 따르면 색도는 폴리페놀 함량, 미생물 활성 및 SO₂ 등 여러 요인에 의해 발효 중 영향을 받는 것으로 알려져 있다.

본 발명에서 복분자 착즙액 및 착즙박의 알코올 발효액의 색도를 측정한 결과 명도를 나타내는 L값, 적색도를 나타내는 a값, 황색도를 나타내는 b값 모두 발효초기에 비해 발효 종료시 증가하는 것으로 나타났으며, L, a, b값 모두 복분자 착즙박보다 착즙액이 높게 나타났다(p<0.05).

2) 초산 발효

복분자 착즙액 및 착즙박 알코올 발효액을 이용하여 제조한 식초의 발효기간 중 알코올, 당도, pH 및 총 산도의 변화를 살펴본 결과는 도 1 내지 도 4와 같다.

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 알코올 함량 변화는 발효가 진행됨에 따라 서서히 감소하였으며, 복분자 착즙액 식초는 발효 초기 10.04 %에서 발효 종료시점인 발효 24 일에 0.87 %를 나타내었고, 복분자 착즙박 식초는 발효 초기 8.58 %에서 발효 24 일차에 0.15 %로 측정되어 발효 종료 후 복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 잔류 알코올 함량이 1 % 미만으로 나타났다.

이는 우리나라 산업자원부 기술표준원에서 정한 과실 식초의 조건(Kim 등 2008)에 부합하는 결과를 보였다.

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 초산발효 기간 중 당도는 발효 초기 7.27~7.47 °Brix에서 발효기간이 경과함에 따라 서서히 감소하여 발효 24일차에 복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 당도가 각각 5.3 °Brix, 4.7 °Brix로 나타났다.

발효기간 중 pH의 변화를 살펴본 결과 복분자 착즙액 식초의 초기 pH는 3.66에서 발효가 진행됨에 따라 점차 감소하여 발효 24 일차에 3.38로 나타났으며, 착즙박을 이용한 식초는 초기 pH 3.82에서 3.06으로 감소하는 것으로 나타나 최종 pH가 착즙액에 비해 더 낮게 나타남을 확인하였다.

Lee 등 (2012)은 초산 발효 시 유기산 생성에 의해 초산생성이 증가됨에 따라 pH는 감소한다고 보고하여 본 발명의 복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 pH가 감소하는 경향과 일치하였다.

초산은 식초의 품질 판정의 지표로 이용되는데 식품공전에서는 식초의 총산(초산, w/v%) 함량을 4.0~20.0 % 범위로 정하고 있으며, 감식초는 2.6 % 이상으로 규정하고 있다(MFDS, 2007).

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 총 산도는 발효가 진행됨에 따라 점차 증가하여 발효 24 일차에 복분자 착즙액 식초가 4.06 %, 착즙박 식초는 4.44 %로 착즙박을 이용한 식초가 착즙액보다 더 높은 총 산도를 보여 복분자 착즙박을 이용한 과실식초 소재로의 이용이 가능할 것으로 판단된다.

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용하여 제조한 식초의 발효기간 중 색도 변화는 아래의 표 2와 같다. 명도를 나타내는 L값, 적색도를 나타내는 a값, 황색도를 나타내는 b값 모두 초산 발효 과정에서 감소하는 것으로 나타났으며, 복분자 착즙액이 복분자 착즙박 식초에 비해 발효 전체 기간에서 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).

복분자 착즙액과 복분자 착즙박을 이용한 식초의 색채값

색상값(Color value)	발효시간(일) Fermentation time (days)	복분자 식초(Black raspberry vinegar)
색상값(Color value)	발효시간(일) Fermentation time (days)	착즙액(Juice)	착즙박(Pomace)
L	0	28.46±0.01^1)a2)	22.67±0.03^a
	3	27.09±0.04^b	18.52±0.03^b
	6	25.76±0.02^c	18.34±0.08^c
	9	25.39±0.08^d	18.31±0.06^c
	12	24.46±0.04^e	17.67±0.02^d
	15	24.20±0.16^f	17.33±0.05^d
	18	24.03±0.04^f	17.14±0.07^e
	21	22.98±0.08^g	16.77±0.05^f
	24	22.21±0.02^h	14.23±0.04^g
a	0	58.79±0.03^a	54.68±0.03^a
	3	57.19±0.03^b	50.39±0.03^b
	6	56.69±0.09^c	50.25±0.11^c
	9	55.85±0.03^d	50.11±0.07^d
	12	55.23±0.05^e	49.11±0.07^e
	15	54.69±0.10^f	48.92±0.01^f
	18	54.19±0.04^g	48.68±0.03^g
	21	53.98±0.07^h	48.29±0.02^h
	24	53.44±0.03ⁱ	45.57±0.02ⁱ
b	0	44.79±0.03^a	36.11±0.03^a
	3	43.19±0.08^b	31.56±0.32^b
	6	42.87±0.13^c	31.54±0.05^b
	9	42.06±0.01^d	31.09±0.04^b
	12	41.07±0.05^e	30.32±0.06^c
	15	40.72±0.05^f	29.41±0.02^d
	18	40.12±0.07^g	29.05±1.15^d
	21	39.10±0.09^h	28.27±0.03^e
	24	39.03±0.02^h	24.53±0.04^f

¹⁾데이터는 평균±표준편차다.

²⁾한 열 내의 다른 문자는 Duncan의 다중 범위 테스트에 의한 통계적으로 유의한 차이를 나타낸다(p<0.05).

3) 유기산

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용하여 제조한 식초의 유기산 분석 결과는 아래의 표 3과 같다. 2종의 식초 모두 아세트산(acetic acid)과 시트르산(citric acid)만 검출되었다.

복분자 착즙액과 착즙박을 사용한 복분자 식초의 유기산 함유량

복분자 식초 (Black raspberry vinegar)	유기산 함유량(mg/mL)
복분자 식초 (Black raspberry vinegar)	아세트산(Acetic acid)	구연산(Citric acid)
착즙액(Juice)	2.80±0.72	1.19±0.38
착즙박(Pomace)	3.09±0.64*	0.52±0.20*

¹⁾데이터는 평균±표준편차다.

*p<0.05는 검정 산딸기 주스를 사용하는 포도나무와의 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다.

복분자 착즙액 및 착즙박으로 제조한 식초의 아세트산(Acetic acid) 함량은 각각 2.80 mg/mL, 3.09 mg/mL로 착즙박으로 제조한 식초가 착즙액으로 제조한 식초보다 높은 함량을 보였다(p<0.05).

이는 초산 발효 종료 시 착즙박으로 제조한 총산함량이 착즙액으로 제조한 식초의 함량보다 더 높은 것과 일치하는 것으로 나타났다.

구연산(Citric acid)의 함량은 복분자 착즙액으로 제조한 식초가 1.19 mg/mL로 착즙박의 함량(0.52 mg/mL)에 비해 약 2.2배 높은 것으로 나타났다.

일반적으로 식초의 유기산 함량은 사용한 원료에 따라 유기산 조성에 많은 차이를 나타내는 것으로 알려져 있다(Jung 등, 2019).

복분자 열매에는 구연산(citric acid), 숙신산(succinic acid), 푸마르산(fumaric acid)이 존재하는 것으로 알려져 있으나(Hong 등, 2012) 본 실험 결과에서는 아세트산(acetic acid)와 구연산(citric acid)만 검출되었다.

4) 항산화 활성

폴리페놀성 물질은 식물계에 널리 분포되어 있는 2차 대사산물 중의 하나로 phenolic hydroxy기를 가지고 있어 단백질 및 기타 거대 분자들과 결합하는 성질을 나타내며 항산화 효과 등의 생리활성을 가지는 것으로 알려져 있다(Fine, 2000).

복분자 착즙액 및 착즙박으로 제조한 식초의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량과 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능을 측정한 결과는 아래의 표 4와 같다.

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 항산화 작용

복분자 식초	폴리페놀 함량 (TAE¹⁾ mg/mL)	플라보노이드 함량 (RUE²⁾ mg/mL)	안토시아닌 함량 (CYE³⁾ mg/mL)	DPPH (IC₅₀μL/mL)⁴⁾	ABTS (IC₅₀ μL/mL)
착즙액(Juice)	29.09±0.29⁵⁾	6.48±0.09	5.13±0.02	20.12±0.08	35.39±0.15
착즙박(Pomace)	51.58±0.44*	9.55±0.09*	6.05±0.03*	10.23±0.08*	18.30±0.03*

¹⁾총 폴리페놀 함량은 100g당 mg 탄닌산(TAE)으로 표현되었다.

²⁾총 플라보노이드 함량은 100g당 mg 루틴(RUE)으로 표현되었다.

³⁾총 안토시아닌 함량은 100g당 mg 시아니딘(CYE)으로 표현되었다.

⁴⁾ 농도 억제 곡선의 보간을 통해 얻은 3배정량의 50% 저해 농도의 평균으로서 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거능이 표현되었다.

⁵⁾데이터는 평균±표준 편차다.

*p<0.05는 복분자 측즙액을 사용하는 식초와의 통계적으로 유의미한 차이를 나타낸다.

복분자 착즙박으로 제조한 식초의 총 폴리페놀 함량은 51.58 TAE mg/mL로 착즙액으로 제조한 식초(29.09 TAE mg/mL) 보다 약 1.7배 높은 것으로 나타났다(p<0.05).

이는 복분자 원액 제조를 위한 유압 착즙 공정의 경우 과피, 과육 및 씨앗에 존재하는 폴리페놀 성분이 제대로 용출되지 못하고 부산물에 다량 존재하게 되어 최종 식초의 총 폴리페놀 함량에 영향을 미치는 것으로 추정된다.

복분자 착즙액 및 착즙박을 이용한 식초의 총 플라보노이드를 측정한 결과 착즙박으로 제조한 식초가 9.55 RUE mg/mL로 나타났고, 착즙액으로 제조한 식초는 6.48 RUE mg/mL로 총 플라보노이드 함량 또한 착즙박으로 제조한 식초가 착즙액으로 제조한 식초에 비해 높은 것으로 나타났다(p<0.05).

총 플라보노이드는 총 폴리페놀과 마찬가지로 복분자 열매에 다량 존재하는 것으로 알려져 있는 물질로 강력한 항산화 효과가 있어 건강 기능 식품 소재로 이용되고 있고, 인체 내에서 합성할 수 없기 때문에 식이를 통해 섭취해야 하는 것으로 알려져 있다(Rice-Evans 등, 1996).

안토시아닌은 cyanidin계의 색을 지닌 chrysanthemin으로 물에 쉽게 용해되는 수용성으로 생체 이용률이 높은 기능성 물질로 항산화 활성(Tsuta 등, 1996), 항암효과 및 항염증(Ryu 등, 2000) 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

총 안토시아닌 함량을 측정한 결과에서도 복분자 착즙박으로 제조한 식초가 6.05 CYE mg/mL로 착즙액으로 제조한 식초의 5.13 CYE mg/mL보다 높게 나타나 착즙박으로 제조한 식초가 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 모두 높게 나타났다. 페놀성 화합물로 총칭되는 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 화합물은 강력한 항산화제로 알려져 있는 화합물로 복분자 착즙박으로 제조한 식초에서 높은 함량을 보여, 기능성 식초 제조의 원료로 복분자 착즙박의 활용 가치가 높을 것으로 판단된다.

DPPH 라디칼은 비교적 안정한 자유 라디칼로서 천연소재로부터 항산화 물질을 측정하는데 많이 이용되고 있다(Lee 등, 2008).

복분자 착즙액 및 착즙박으로 제조한 식초의 DPPH 라디칼 소거능의 IC₅₀값을 측정한 결과 복분자 착즙박으로 제조한 식초(10.23 μL/mL)가 복분자 착즙액 식초(20.12 μL/mL)에 비해 약 2배 정도 높은 활성을 나타내었다(p<0.05).

ABTS 라디칼 소거능을 측정한 결과도 DPPH 라디칼 소거능과 마찬가지로 복분자 착즙박을 이용한 식초(18.30 μL/mL)가 착즙액을 이용한 식초(35.39 μL/mL)에 비해 약 2배 정도 높은 활성을 보였다(p<0.05).

Kim 등(2017)은 대표적인 식물계 폴리페놀 물질로 플라보노이드와 탄닌이 있으며, 페놀 화합물의 항산화 기작이 라디칼 소거능 작용에 기인하기 때문에 총 페놀 함량과 항산화 활성은 비례한다고 보고하였는데, 이는 본 발명과 같은 결과를 나타내었다.

5) 환원력 및 FRAP

항산화 작용을 나타내는 여러 가지 기작 중에는 활성산소 및 유리기에 전자를 공여하여 안정화 시키는 작용을 환원이라 하고, 환원력을 가진 물질은 전자 공여체로 작용하기 때문에 지질과산화 과정에서 중간 생성물의 생성을 억제하여 2차적인 항산화제의 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Yoshino와 Murakami, 1998).

복분자 착즙액 및 착즙박으로 제조한 식초의 환원력 및 FRAP 활성을 측정한 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.

동일한 농도에서 복분자 착즙박으로 제조한 식초가 착즙액으로 제조한 식초보다 높은 환원력을 보여, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성 연구결과와 같은 경향을 보였다.

또한 FRAP 활성을 측정한 결과에서도 복분자 착즙박으로 제조한 식초가 복분자 착즙액으로 제조한 식초보다 높은 활성을 나타내었다.

이러한 결과는 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성과 환원력 및 FRAP 활성이 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량과 높은 상관관계가 있다고 보고한 Park 등(2008)의 연구결과와 일치하는 것으로 나타났다.

따라서, 복분자 착즙박을 이용한 식초는 항산화 활성이 우수하여 기능성이 강화된 식초 제조의 가능성을 보여줄 것으로 판단된다.

본 발명에 따른 복분자 가공 부산물로 버려지는 복분자 착즙박(Pomace)을 이용한 경우 초산 발효의 결과가 우수하고, 높은 산화방지 활성을 나타내어 기능성 발효식초로서 매우 뛰어난 효과를 가짐으로써, 산업상 이용가능성이 크다.

한국미생물보존센터(국외)

KCCM12808P

20201020

<110> Jeonbuk Institute for Food-Bioindustry BERRY&BIOFOOD RESEARCH INSTITUTE RYU, Yoon Sang <120> Method for preparing vinegar using black raspberry pomace fermented by Acetobacter pasteurianus <130> 2020-378 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1442 <212> RNA <213> Acetobacter pasteurianus <400> 1 gctggcggca tgcttaacac atgcaagtcg cacgaaggtt tcggccttag tggcggacgg 60 gtgagtaacg cgtaggtatc tatccatggg tgggggataa cactgggaaa ctggtgctaa 120 taccgcatga cacctgaggg tcaaaggcgc aagtcgcctg tggaggagcc tgcgtttgat 180 tagctagttg gtggggtaaa ggcctaccaa ggcgatgatc aatagctggt ttgagaggat 240 gatcagccac actgggactg agacacggcc cagactccta cgggaggcag cagtggggaa 300 tattggacaa tgggggcaac cctgatccag caatgccgcg tgtgtgaaga aggtcttcgg 360 attgtaaagc actttcgacg gggacgatga tgacggtacc cgtagaagaa gccccggcta 420 acttcgtgcc agcagccgcg gtaatacgaa gggggctagc gttgctcgga atgactgggc 480 gtaaagggcg tgtaggcggt ttgtacagtc agatgtgaaa tccccgggct taacctggga 540 gctgcatttg atacgtgcag actagagtgt gagagagggt tgtggaattc ccagtgtaga 600 ggtgaaattc gtagatattg ggaagaacac cggtggcgaa ggcggcaacc tggctcatta 660 ctgacgctga ggcgcgaaag cgtggggagc aaacaggatt agataccctg gtagtccacg 720 ctgtaaacga tgtgtgctag atgttgggtg acttagtcat tcagtgtcgc agttaacgcg 780 ttaagcacac cgcctgggga gtacggccgc aaggttgaaa ctcaaaggaa ttgacggggg 840 cccgcacaag cggtggagca tgtggtttaa ttcgaagcaa cgcgcagaac cttaccaggg 900 cttgaatgta gaggctgcag gcagagatgt ctgtttcccg caagggacct ctaacacagg 960 tgctgcatgg ctgtcgtcag ctcgtgtcgt gagatgttgg gttaagtccc gcaacgagcg 1020 caacccctat ctttagttgc catcaggttg ggctgggcac tctagagaga ctgccggtga 1080 caagccggag gaaggtgggg atgacgtcaa gtcctcatgg cccttatgtc ctgggctaca 1140 cacgtgctac aatggcggtg acagtgggaa gctaggtggt gacaccatgc tgatctctaa 1200 aagccgtctc agttcggatt gcactctgca actcgagtgc atgaaggtgg aatcgctagt 1260 aatcgcggat cagcatgccg cggtgaatac gttcccgggc cttgtacaca ccgcccgtca 1320 caccatggga gttggtttga ccttaagccg gtgagcgaac cgcaaggacg cagccgacca 1380 cggtcgggtc agcgactggg gtgaagtcgt aacaaggtag ccgtagggga acctgcggct 1440 ga 1442

Claims

복분자 착즙박을 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)로 초산발효하여 식초를 제조하는 것에 있어서,

상기 식초는, 복분자 착즙박을 8 ~ 12배 중량의 물(water)에 넣고 5 ~ 7시간 동안 100 ℃에서 추출한 후 감압농축기로 15 ~ 20 °Brix까지 농축하여 농축액을 제조하고,상기 농축액에 건조효모 S. cerevisiae Fermivin을 1×10⁹ CFU/㎏이 되도록 접종하여 교반하고 24~26 ℃에서 4~7일 동안 발효하여 알코올발효액을 제조하고, 상기 알코올발효액에 증류수 93.5~97.2 wt%와, 이스트 추출물(yeast extract) 0.3~0.7 wt%와, 펩톤(peptone) 0.2~0.5 wt%와, 만니톨(mannitol) 2.1~3.2 wt%를 포함하는 액체배지(liquid medium)에 수탁번호 KCCM12808P로 기탁된 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5(Acetobacter pasteurianus GBA5)를 포함하는 종초(vineger starter)를 접종하여 초산발효하여 제조되는 것을 특징으로 하는 복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5로 초산발효하여 이루어지는 식초 제조방법.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 초산발효는 종초(vineger starter)를 알코올발효액에 접종하되,
상기 알코올발효액의 전체 부피에 대해 9~12 vol%로 접종하여 29~31 ℃에서 20~28일간 배양하는 것을 특징으로 하는, 복분자 착즙박을 아세토박터 파스퇴리아누스 GBA5로 초산발효하여 이루어지는 식초 제조방법.