KR20030017264A - 발효향미료의 제조 및 그 이용법 - Google Patents
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Abstract
4-비닐 구아이아콜(4-vinyl guaiacol)은 간장, 과실주 등의 발효식품에 미량(3ppm이하) 함유되는 향미성분으로서, 그 향미는 양호하고, 역치는 낮다. 그러므로 4-비닐 구아이아콜의 함량이 높은 향미액을 발효법에 의하여, 간이하게 효율적으로 제조할 수 있게 되면, 그 향미액은 식품제조 또는 가공에 있어서, 다양하게 사용될 수 있다.
본 발명은 4-비닐 구아이아콜의 함량이 높은 향미료의 제조와 그 이용에 관한 것이며, 상세하게는 화본과곡류의 곡피 또는 겨에서, 페룰산(ferulic acid) 유리효소의 작용으로, 페룰산을 수회 반복적으로 유리(遊離)시켜, 고농도의 페룰산액을 조제하고, 이 페룰산액에, 페룰산을 4-비닐 구아이아콜로 변환시키는 능력이 강한 칸디다속 효모(Candida versatilis)의 배양물을 첨가하고, 교반 또는 통기교반하면서 발효시키는 것에 의하여, 4-비닐 구아이아콜의 함량이 높은 향미액을 제조하고, 이 액 또는 그 농축ㆍ 분말제품을 각종 식품제조에 이용하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명에서는 발효시험에 의하여 선발한, 4-비닐 구아이아콜 생성능이 강한 균주를 발효에 사용하고, 또 발효 중에는 교반 또는 통기교반을 적절하게 실시하는 것에 의하여, 4-비닐 구아이아콜의 생성반응을 효율적으로 진행시키며, 또한 이 발효향미액 또는 그 농축ㆍ 분말제품을 간장ㆍ 고추장ㆍ 된장 등의 장류식품제조, 포도주ㆍ 맥주ㆍ 청주ㆍ 약주ㆍ 소주 등의 주류식품제조, 겉절이김치ㆍ 배추김치ㆍ 깍두기ㆍ 오이소박이ㆍ 동치미등의 김치류식품제조, 라면제조, 훈연식품제조 등에 적당량 첨가하므로서 맛과 향을 개선하는 것을 특징으로한다.
Description
본 발명은 4-비닐 구아이아콜(4-vinyl guaiacol)의 함량이 높은 향미료를 발효에 의하여 제조하는 방법과 이를 각종 식품제조에의 이용에 관한 것이며, 상세하게는, 화본과곡류의 곡피나 겨에서, 페룰산(ferulic acid)을 유리(遊離)시켜 페룰산액을 조제하고, 농도가 높은 페룰산액에서도, 페룰산을 4-비닐 구아이아콜로 변환시키는 능력이 높은 칸디다속 효모(Candida versatilis) 균주를 사용하여, 4-비닐 구아이아콜을 높은 농도로 생산하는 방법과, 이 발효액 또는 그 농축ㆍ 분말제품을 각종 장류식품제조, 주류식품제조, 김치류제조, 라면제조, 훈연식품제조 등에 이용하는 것에 관한 것이다.
4-비닐 구아이아콜은 과실주(사과주, 포도주 등)나 간장류의 제조시, 장기간의 발효ㆍ 숙성 중에 미량(0∼3ppm) 생성되며 식품의 향미형성에 기여하는 향미성분으로 알려져 있으며, 4-비닐 구아이아콜의 존재는 품질의 우수성을 나타내는 특징적인 향미성분으로 인정되고 있다. 그러므로 주류나 간장류 제조업체 및 관련 연구기관에서는, 4-비닐 구아이아콜을 효과적으로 생성시켜, 품질을 향상시키려는 연구가 계속 이루어져 왔다.
간장덧에서 분리한 내염성효모에 의하여 페룰산에서 4-비닐 구아이아콜, 4-에틸 구아이아콜으로의 휘발성 페놀류 변환과정에 관한 연구(일본농예화학회지 69, 1587∼1596, 1995)가 있으며, 또한 사과주에 4-비닐 구아이아콜이 1ppm 정도 존재하면 향미에 큰 영향을 주어 우수한 향미의 사과주가 된다는 연구(일본弘前大農學部報告 39, 21∼32, 1983), 아와모리소주와 보리소주 및 맥주의 특이한 향성분으로 4-비닐 구아이아콜이 관련된다는 연구(일본양조협회지 93, 510∼517,1998)등이 있을 뿐이며, 4-비닐 구아이아콜을 고농도로 생산하여 이를 식품제조에 이용하는 방법에 관하여는 보고된바 없다.
4-비닐 구아이아콜을 주요성분으로 하는 발효향미액 제조법에 관하여 본 발명자들이 출원번호 제 10-2000-0019421호(2000.04.12)로 출원한 바 있는 데, 이는Saccharomyces cerevisiae효모를 이용하여 4-비닐 구아이아콜 농도 150ppm 정도까지 생산하는 방법이다. 그러나 미생물을 더욱 다양하게 검색하고 방법을 연구한 결과 전보다 4-비닐 구아이아콜이 약 2∼3배 증가된 고농도의 발효향미액을 제조할 수 있게 되어, 산업적인 활용성을 더욱 높힐 수 있는 바, 4-비닐 구아이아콜의 함량이 더욱 고농도인 향미료를 보다 효율적으로 제조하는 방법과 그 이용에 관한 연구ㆍ 개발이 완성되어 본 발명을 출원하게 되었다.
본 발명은 저렴한 페룰산 원료에서, 고농도의 페룰산액을 쉽게 제조하는 방법, 그리고 조제한 페룰산액에 4-비닐 구아이아콜 생성능이 강한 칸디다속 효모의배양물을 첨가하여 발효시키는 것에 의하여, 4-비닐 구아이아콜을 효율적으로 생성시키는 방법과 이를 식품제조에 이용하는데 목적이 있다.
본 발명의 발효법에서는, 페룰산 함량이 높은 발효액을 사용하므로, 페룰산 변환능이 강하지 않은 균주를 사용할 때에는, 4-비닐 구아이아콜의 생성반응이 지연되거나 충분히 진행되지 못하여 목적을 이를 수가 없었다. 그리므로 본 발명에서는, 4-비닐 구아이아콜 생성능이 높은 균주로 검색하여 선정한 우수균주를 사용하고, 발효액의 페룰산 농도를 알맞게 조정하여, 교반 통기조건을 적절히 조절하여 4-비닐 구아이아콜을 고농도로 생산하고, 이를 각종 식품제조에 적절한 량을 첨가하므로서 식품의 품질을 향상시키는 것을 기술적 과제로 하였다.
본 발명은 화본과곡류의 곡피 또는 겨를 원료로 하여, 4-비닐 구아이아콜(4-vinyl guaiacol)의 함량이 높은 향미액을 제조하고, 이액 또는 그 농축ㆍ 분말제품을 장류식품, 주류식품, 김치류, 라면, 훈제식품 등 각종 식품제조에 첨가하여 향미를 개선하여 품질을 향상시키는 것이다, 상세하게는, 곡류의 곡피 또는 겨에서 국균배양물의 효소작용에 의하여, 페룰산(ferulic acid)을 유리(遊離)시켜 페룰산액을 조제하고, 이 페룰산액에, 발효시험에 의하여 선발한 4-비닐 구아이아콜 생성능이 강한 칸디다속 효모(Candida versatilis)의 배양액을 첨가하여 발효시킴으로서, 4-비닐 구아이아콜의 함량이 높은 향미액을 얻는다. 이액 또는 상법으로 농축ㆍ 분말화한 제품을, 각종 장류식품에는 4-비닐 구아이아콜로서 1∼3ppm 정도 되도록 첨가하고, 각종 김치류식품에는 0.5∼5ppm정도 되도록 첨가하고, 각종 주류식품에는 0.001∼0.1ppm정도 술 종류에 따라 다르게 첨가하고, 라면에는 끓인 라면국물에 0.1∼0.5ppm 되도록 향미료분말제품을 수우푸에 첨가하며, 훈제식품에는 0.1∼1ppm되도록 첨가하여 맛과 향을 개선시킨다. 본 발명의 방법을 공정별로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
(1) 페룰산액의 조제
페룰산의 원료로서는, 페룰산을 결합형의 형태로 함유하고 있는 화본과곡류의 곡피나 겨를 사용할 수 있으며, 예를 들면 밀기울, 쌀이나 보리의 겨, 옥수수의 곡피등은 유용한 페룰산 원료이다. 이들 원료중의 결합형페룰산은 아스페르길루스(Aspergillus)속 균의 페룰산유리효소의 작용을 받아, 페룰산을 유리하게 되므로, 본 발명에서는 페룰산유리효소로서, 국균을 증자한 밀기울에 배양한 국균효소제를 사용한다.
페룰산액의 조제에 있어서는, 증자한 페룰산원료(예로서 증자한 밀기울)와 국균효소제를 약 9:1 (페룰산 원료는 증자전의 무게로, 국균효소제는 건조한 것의 무게로 환산함)로 합친 것을, 이것의 3∼5배량 (W/W)의 약 50℃의 온수에 혼합하고, 45℃로 3시간 페룰산의 용출처리를 한 뒤, 간단한 여과로 고형물을 제거하여 1차로 페룰산액을 얻고, 이액에 다시 새로운 페룰산 생성원료(증자한 페룰산 원료와 국균류효소제)를 가하여 페룰산용출을 수회 되풀이하는 방법으로, 페룰산함량이 높은 페룰산액을 조제한다. 조제한 페룰산액은 구연산을 첨가하여 pH 4.6∼5.0으로 조정한 뒤, 가열처리하여 사용한다.
(2) 칸디다속 효모의 배양
칸디다속 효모의 배양에 있어서는, 발효시험에 의하여 선발한 4-비닐 구아이아콜 생성능이 높은 균주(NRRL Y-7226균, NRRL Y-2483, NRRL Y-6652균 또는 IFO 0652균)를 사용하고, 상법으로 제조한 국(麴)당화액 또는 엿기름 당화액을 배지로 사용하였다. 흑국균계(예로서Aspergillus awamori)의 백색변이주를 배양한 국(麴)의 당화액을 사용할 때에는, pH가 3.6정도이므로 세균오염을 방지할 수 있다.
칸디다속 효모를 배양할 때에는, 상법에 따라, 배양온도 26∼30℃로 종(種)배양하고, 적당히 확대배양하여 사용하는데, 배양방법은 진탕배양, 교반배양, 통기교반배양 중에서 적의 선택한다.
(3) 4-비닐 구아이아콜 발효
전기한 페룰산액에 칸디다속 효모의 배양액을 첨가하고, 이 발효액을 교반 또는 통기교반하면서, 28∼30℃로 1.5∼3일간 발효시킨다. 발효 과정 중의 교반 또는 통기교반은 칸디다속 효모의 4-비닐 구아이아콜 생성 반응을 촉진하고, 또 발효액을 칸디다속 효모의 생육에 알맞는 호기상태를 조성하기 위한 것이다. 그러므로 발효탱크의 용량이 큰 경우에는 통기교반에 의한 발효법이 필요하게 된다.
발효가 종료된 후, 발효액은 4-비닐 구아이아콜 함량이 높고, 향미가 양호한 향미액이 되는데, 이 향미액을 여과하고 가열처리하여, 그대로 또는 상법으로 진공농축ㆍ 분말화한 후 사용한다.
(4) 향미료의 이용
향미액 또는 그 농축ㆍ 분말화 제품을 간장ㆍ 고추장ㆍ 된장 등의 각종 장류식품에는 4-비닐 구아이아콜로서 0.5∼3ppm 정도가 되도록 첨가하면 매운맛과 짠맛이 감소하고 단맛과 감칠맛이 증가되고 이취가 소실되어 풍미를 개선시킨다. 또한 겉절이김치ㆍ 배추김치ㆍ 깍두기ㆍ 오이소박이ㆍ 동치미 등의 각종 김치류식품에는 0.5∼5ppm정도가 되도록 첨가하면 매운맛과 짠맛이 상당히 감소되고 감칠맛이 생기며 이취가 줄어들어 풍미를 개선시킨다. 또한, 포도주ㆍ 맥주ㆍ 청주ㆍ 약주ㆍ 소주ㆍ 탁주 등의 각종 주류식품에는 0.001∼0.1ppm정도가 되도록 술 종류에 따라 다르게 첨가하면 감칠맛이 있고 부드러우며 향미가 개선된다. 라면에는 끓인 라면국물에서 0.1∼0.5ppm 정도가 되도록 향미료분말제품을 수우푸에 첨가하며, 라면국물이 느끼하지 않고 시원하며 매운맛과 짠맛은 줄어든다. 햄ㆍ 베이콘 등의 훈증식품제조시 훈증액으로 사용하여도 효과가 있었다.
(실시 예 1) 향미액의 제조
(1) 페룰산액의 조제
밀기울에 100%량 (W/W)의 물을 혼합하고, 120℃로 60분간 가압증자한 것을 페룰산원료로 사용하고, 페룰산유리효소로서는, 국균(Aspergillus oryzae)을 상법에 따라, 증자한 밀기울에 30℃로 2일간 배양한 국균효소제를 사용하였다.
2ℓ삼각플라스크에 50℃의 온수 800㎖을 넣고, 이것에 상기한 증자밀기울 180g(증자 전의 밀기울로서)과 국균효소제 20g(건조물로서)을 가하여, 45℃로 3시간 페룰산을 용출한 뒤, 간단한 여과로 고형물을 제거하여, 페룰산액을 조제하였는데, 1차 용출한 페룰산액에 다시 위와 동일하게, 증자한 밀기울과 국균효소제를 가하여, 페룰산을 용출하는 방법을 되풀이하여, 3차 용출한 페룰산액을 조제하였다.
페룰산액의 수량은 1차 용출시 872㎖, 2차 용출시 902㎖, 3차 용출시 926㎖이었고, 페룰산액의 pH는 어느 것이나 6.0∼6.2였다. 페룰산액은 식품용 구연산을 첨가하여 pH를 4.6∼5.0정도로 조정한 후 사용하였다.
(2) 칸디다속 효모의 배양
발효시험에 의하여 4-비닐 구아이아콜 생성능이 높은 칸디다속 효모로서 선발한 균주(NRRL Y-7226균, NRRL Y- 2483균, NRRL Y-6652균 또는 IFO 0652균) 중에서 NRRL Y-7226균의 사용예를 든다. 이 균을 국당화액에 배양하여 사용하였는데, 국으로서는, 밀가루에 25%(w/w)량의 물을 가하여, 충분히 혼합한 뒤, 시루식 증자장치에서, 1시간 수증기를 통하여 증자한 다음, 이것에 흑국균계(Aspergillus awamori)의 백색변이주를 접종하여, 30℃로 2일간 배양하고, 건조하여 사용하였다.
이 국(麴)에 5배량(w/w)의 물을 가하고, 상법으로 당화하여 얻은 국당화액을 배지로 사용하였는데, 이 국당화액은 당도 15도, pH 3.6 정도이므로 세균오염에 대하여 매우 안전하다.
선정한 칸디다속 효모의 배양에 있어서는, 100㎖용 진탕 플라스크에 넣은 50㎖의 배지에, 한천사면배지에 배양한 균체 2백금이를 취하여 접종하고, 30℃로 2일간 진탕배양한 뒤, 확대배양하여 대수증식기 후반의 효모배양액을 발효에 사용하였다. 발효액에 옮기기 직전의 배양액 중 칸디다속 효모 생균수는 ㎖당 4.2×108개였다.
(3) 4-비닐 구아이아콜 발효
1ℓ플라스크에 3차 용출한 페룰산액(페룰산 농도 564ppm) 540㎖와, 선정한칸디다속 효모(NRRL Y-7226균)의 배양액(생균수 4.2×108/㎖) 60㎖를 넣고, 면전을 한 뒤, 발효액 온도를 30℃로 하고, 자기교반기로 교반하면서 발효시켰다. 발효액 조성시, 페룰산농도는 507.6ppm, 칸디다속 효모균수는 4.2×107개 /㎖ (계산상으로)로 되는데, 발효 초기에는 고농도의 페룰산의 영향으로 칸디다속 효모의 생균수가 증가되지 않지만 1일 후 부터 생균수가 증가되면서, 발효 2일째까지는 생균수가 상당히 증가되었고, 3일째에는 다시 감소되었다.
4-비닐 구아이아콜 발효과정 중, 발효액을 취하여 여과하고, 그 여액의 일반성분 및 페놀화합물을 분석한 결과는 표 1 및 표 2와 같다. (페놀화합물은 고속액체크로마토그래피에 의해 분석함)
표 1. 발효향미액의 일반성분 분석치
표 2. 발효향미액의 페놀화합물 분석치 (단위 : ppm)
발효과정에 있어서, 발효액 중의 페룰산에서 생성되는 4-비닐 구아이아콜의 생성율이 양호하였으며 함량이 400ppm이상으로, 이 양은 발효식품인 간장의 경우에 비하여 100∼200배이상으로 많은 고농도이다.
본 발효법에서, 발효시발액의 페룰산 농도를 과도하게 높여서 발효시키면, 발효가 지연되고 4-비닐 구아이아콜의 생성율도 떨어지게 된다. 그러므로 본 발효공정에서는 발효액의 페룰산 농도나 기타 조건을 알맞게 하여, 발효시키는 것이 중요하다.
(실시 예 2) 향미액 사용에 의한 식품의 향미 개선 시험
S사 제품인 혼합간장(산분해간장 93%와 양조간장 7%를 혼합한 것)에 실시예 1의 (3)에서 2일간 발효시킨 발효액 즉, 향미액(4-비닐 구아이아콜 함량 약 400ppm)을 첨가하되, 4-비닐 구아이아콜로서, 0.5∼2.5ppm 범위로 첨가한 5개의 시험구를 만들고, 6시간 뒤에 5명의 패널에 의하여 관능시험 하였다. ( 향 시험시는 간장원액 시료를 그대로 사용하고, 맛 시험시는 간장원액 시료를 물로 6배 희석한 것을 사용하였다.) 시험결과, 향미액을 첨가한 것은 무첨가한 것에 비하여, 산분해 간장 특유의 누른 냄새가 거의 완전하게 소실되고, 간장의 짠 맛이 완화되어 부드러워지고, 감칠맛이 부여되었다고, 패널전원이 동의하였다. 관능상으로는 간장에 4-비닐 구아이아콜로서, 1∼2ppm 첨가한 것이 적당하다고 하였다.
4-비닐 구아이아콜을 주요 성분으로 하는 향미액을 식품의 향미개선에 사용하는 방법은 본 실시 예에 의하여 제한되는 것은 아니다. 본 실시 예 외에 각종 조미액, 된장ㆍ 고추장등의 장류식품에 1∼3ppm 첨가시 매운맛ㆍ 짠맛ㆍ 이취가 현저히 감소되었으며, 또한 포도주ㆍ 맥주ㆍ 청주ㆍ 약주ㆍ 소주 등의 각종 주류에는 0.001∼0.1ppm 첨가시 향미가 크게 개선되었으며, 또한 겉절이김치ㆍ 배추김치ㆍ 깍두기ㆍ 오이소박이ㆍ 동치미 등의 각종 김치류에 0.5∼5ppm 첨가시 매운맛ㆍ 짠맛ㆍ 김치냄새가 감소되고 풍미가 향상되었으며, 또한 라면수우프에 100ppm정도 농축분말을 첨가시 라면국물의 매운맛과 짠맛이 감소되고 느끼하지 않고 개운한 맛을 부여하여 좋은 평가를 받았다.
또한 상기의 시험에 발효향미액을 부형제나 간장액과 함께 상법에 따라 감압농축 또는 분무건조시켜 분말제품화한 것을 사용하여도 동일한 효과가 있었다.
본 발명의 발효향미료제조 및 이용법에 의하여, 페룰산(ferulic acid)원료에서, 4-비닐 구아이아콜(4-vinyl guaiacol)의 함량이 높은 향미액을 단기간에, 효율적으로 제조하는 것이 가능하며, 또한 검색하여 보유하고 있는 칸디다속 효모균주(NRRL Y-7226균, NRRL Y- 2483균, NRRL Y-6652 또는 IFO 0652균)는 4-비닐 구아이아콜 함량이 높은 향미액의 제조에 유효하게 사용할 수 있다. 이 발효향미액 또는 그 농축ㆍ 분말제품을 각종 장류식품제조, 김치류식품제조, 주류식품제조, 라면제조, 훈제식품제조 등에 이용하므로서 품질향상에 크게 기여할 수 있다.
Claims (4)
- 칸디다속의 효모를 페룰산함유액을 포함하는 배지에서 배양하여 4-비닐 구아이아콜을 포함하는 발효액의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 효모는 NRRL Y-7226균, NRRL Y-2483균, NRRL Y-6652균 또는 IFO 0652균인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 페룰산함유액은 화본과곡류의 곡피 또는 겨에 페룰산유리효소를 작용시켜 페룰산을 수회 반복적으로 용출하여 제조된 것임을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항의 방법에 의해 제조된 4-비닐 구아이아콜을 포함하는 발효액 또는 그 건조물을 첨가하는 것을 특징으로 하는 식품의 제조방법.
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