KR20040026532A

KR20040026532A - 2단계 발효법에 의한 자색 고구마 양조식초 및 그 제조방법

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Publication number: KR20040026532A
Application number: KR1020020058060A
Authority: KR
Inventors: 이준설; 안영섭; 정미남; 정병춘; 오용비; 오양호
Original assignee: 대한민국(관리부서:농촌진흥청)
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-03-31

Abstract

본 발명은 고구마를 주원료로 하는 양조식초 제조법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 자색 고구마를 포함하는 원료 고구마에 박피 또는 굽기 등의 전처리 과정을 거쳤으며, 알코올 발효제로 효소와 효모를 사용함으로서 발효 후 여과 수율을 높일 뿐 아니라, 알코올 발효에서 많은 비용과 시간이 요구되는 입곡(곡자, 누룩)과 주모를 따로 제조하지 않아도 되기 때문에 가정이나 소규모 공장에서도 생산이 가능하도록 하였다. 본 발명에 의한 자색 고구마 함유 식초는 각종 아미노산과 유기산이 풍부할 뿐만 아니라 안토시아닌 색소가 다량 함유되어 있다.

Description

2단계 발효법에 의한 자색 고구마 양조식초 및 그 제조방법{A vinegar prepared from purple sweet potato using two step fermentation and a method for preparing thereof}

본 발명은 고구마를 주원료로 하여 2단계 발효과정을 거쳐 제조된 고구마 양조식초 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원료고구마 총 중량에 대하여 10∼50중량％ 정도의 자색고구마를 사용하여 식초를 제조함으로써, 항암, 항산화 등의 기능성을 가진 안토시아닌색소를 다량 함유하게 되어, 조미제로서 뿐만 아니라 건강보조식품으로도 이용이 가능한 고구마 식초 및 그 제조방법에 관한 것이다.

식초를 분류하는데 있어서, 식품공전에 의하면 그 제조과정에서 사용하는 원료에 따라; 과실술덧, 과실착즙액, 주정 및 당류 등을 혼합하여 초산발효한 과실식초; 곡물술덧, 곡물당화액, 알코올 및 당류를 초산발효한 곡물식초; 또는 주정, 당류, 첨가물 등을 초산발효한 주정식초; 등으로 나누고 있는데, 오래 전부터 농가에서는 곡물을 원료로 한 막걸리를 농주로 이용하여 오면서, 남은 술은 식초을 만들어 사용하던 것이 보편화되었으나 대량생산 시설을 갖춘 합성식초나 양조식초가 등장함으로써 그러한 소비 형태는 점차 사라지게되었다.

한편, 식초는 그 제조하는 방법에 따라 곡류, 과실류, 주류 등의 주원료를 초산 발효시켜 제조한 양조식초와 빙초산, 초산, 착색료, 향신료 등을 희석하여 만든 합성식초로 구분될 수 있다. 양조식초는 각종 유기산과 아미노산을 함유하고 있어 향과 감칠맛이 나지만 합성식초는 산미(酸味)만을 갖고 있어 조미료로서 문제점이 많으나 여전히 소비자의 의도와 무관하게 식품에서는 많이 이용되고 있는 실정이다. (대한민국 공개특허공보 제 1999-032947호)

지금까지 양조식초에 관한 연구 중에서 2단계 발효법을 이용하여 식초를 제조하는 방법으로서 대한민국 공개특허공보 제 1999-032947호는 현미식초 및 그 제조방법에 관한 것으로서 증자한 현미에 분쇄한 누룩을 첨가하여 얻은 현미당화액을 원료로 알코올발효 시킨 후, 다시 초산발효시켜 단기간에 현미식초를 제조하는 방법에 대하여 기재하고 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제 1999-0073560호는 상품성이 떨어지는 사과의 효율적인 활용을 위하여 사과 착즙액으로부터 준비한 주모 및 종초를 파쇄한 사과에 첨가하고 알코올발효 후 다시 초산발효시켜 사과식초를 제조하는 방법을 기재하고 있다. 또한, 식초 제조시 원료의 당이 낮을 경우 당을 보충(보당)해주어야하는데, 상기 대한민국 공개특허공보 제 99-0073682에서는 파쇄한 원료 무화과액에 펙티나제와 액화효소를 사용하여 청징화한 후 여과액을 보당하여 당도를 15∼25％로 맞추고 알코올 농도를 2∼10％까지 단계적으로 높여가며 초산균의 내성을 기르면서 초산발효하는 방법을 소개하고 있다.

그 외에도 지역 특성에 맞는 원료를 사용하여 감, 배, 포도, 매실, 솔잎 등과 각종 약초를 이용한 식초들이 개발되고 있다.

한편, 고구마에는 저급지방산, 폴리페놀 및 폴리페놀옥시다제 등이 함유되어 있어 알코올 발효시 불쾌한 냄새가 나며, 섬유소가 많아 발효수율이 낮아, 자연 발효가 불편하고 어려웠다. 따라서, 화공학적인 방법을 이용하여 고구마를 발효시킬 수밖에 없었다. 그 결과 주류업계에서는 알코올발효시 주정 원료로 많이 사용되던 고구마 대신 값싸고 발효효율이 좋은 타피오카에서 전분을 추출하여 이용하고 있다.

양조공정을 결정하는 요소는 크게 발효제, 발효미생물 및 발효공정으로 나누어 생각해 볼 수가 있다. 본 발명은 2단계 발효 중 1단계인 알코올발효 과정에서는 적정한 발효제, 알코올 발효의 적정 조건(pH, 전분량, 발효온도)과 원료의 전처리 및 부재료 배합 방법에 관하여 연구하였고, 2단계인 초산발효에서는 초기알코올 농도 및 산도의 영향, 초산발효 원료액 제조방법을 연구하여, 각 과정에서 필요한 간편하고 효율적인 양조방법을 확립하고자 연구하였다.

그 결과, 본 발명자들은 고구마 식초를 제조함에 있어서, 자색 고구마를 소정의 양만큼 함유하고 이를 전처리 해 줌으로써, 제조 공정이 간단하게 되고, 그 향미 또한 우수한 식초를 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다. 또한, 다양한 영양소를 함유하고있는 현미를 첨가함으로써, 영양을 보충할 수 있음을 발견하고 본 발명을 보다 개량하였다.

따라서 본 발명의 목적은 자색 고구마를 함유하는 식초를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 자색 고구마 함유 식초를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 자색 고구마 함유 식초를 제조하는 적적한 조건을 찾아내는 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 상기 자색 고구마를 함유하는 식초를 제조하는 데 적합한 발효미생물, 발효제, 알코올 발효 적정 조건(pH, 전분량, 발효온도)을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 2단계 발효법에 의한 자색 고구마 양조식초 제조방법을 단계별로 도식화한 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 식초의 제품사진이다.

본 발명은 고구마를 주원료로 하는 식초에 있어서, 원료 고구마 중 자색 고구마(Ipomoea batatas(L.) L_AMK.)를 10∼50 중량％ 만큼 함유하고, 전처리 과정을 거쳐 제조된 식초 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의한 상기 자색 고구마는 품종에 한정되지 않지만, 바람직하게는 "자미" 품종 고구마를 사용할 수 있다.

상기 자색 고구마의 함량은 바람직하게는 25∼35 중량％가 좋다.

본 발명에 의한 식초의 제조방법은 자색 고구마를 포함하는 원료 고구마를전처리하는 단계, 상기 전처리된 원료 고구마를 알코올 발효시키는 알코올 발효단계 및 상기 발효에 의해 제조된 알코올을 초산발효 시키는 초산발효 단계를 포함한다. 본 발명에서는 알코올 발효단계 및 초산발효 단계의 2단계 발효과정을 거쳐 식초가 제조된다.

전처리라함은 알코올발효 과정에 들어가기 전에 사용할 원료를 사용목적에 적합하도록 변형하는 것으로서 당화효율 및 발효수율을 높이기 위한 것이다.

본 발명에 의한 원료 고구마의 전처리 방법으로서는, 굽기와 박피를 들수 있다. 굽기는 고구마에 함유된 베타아밀라제의 활성화를 위하여 70℃ 정도의 온도에서 30분 정도 경과시켜 당화를 유도한 후, 120℃ 정도의 온도에서 30분 정도 굽는 것을 말하고(실시예 표 7), 박피란 피층(皮層)을 2mm 정도 두께로 벗기는 것을 말하는데 이렇게 함으로써 피층에 주로 많이 함유되어있는 저급지방산, 폴리페놀 및 폴리페놀옥시다제 등의 함량을 낮추고 발효취를 없애고 발효효율를 개선 할 수 있다(실시예, 표 7, 9).

알코올 발효단계는 제 1단계 발효로서, 전분을 당화시킨 후 당의 효모에 의하여 알코올 발효가 진행되는 단행복발효법(單行複醱酵法)으로 구성된다. 보다 구체적으로, 전처리(박피)된 고구마를 솥에 넣고, 증자하는 과정(이때 굽기한 고구마는 증자과정을 생략함), 상기 증자 또는 굽기한 원료 고구마를 으깨어 전분량이 20％가되도록 물량과 pH를 조정한 다음 발효제를 첨가하는 과정, 알코올 발효시키는 과정 및 이를 여과하여 알코올 발효액을 얻는 과정을 포함한다.

증자는 고구마의 전분을 호화시키거나 당분 등으로 바꾸는 과정으로서, 압력밥솥이나 기타 제작된 용기를 이용하여 충분히 증숙되도록 한다. 상기 증자의 과정에서 특별한 조건이 없고, 단지 고구마가 충분히 익을 수 있으면 된다.

본 발명 발효물의 전분량 조절은 다음 과정인 초산발효에 사용될 초산균의 초기 적정 알코올 농도에 기준을 두고 결정할 수 있다. 바람직하게는, 전분함량은 조성물 총 중량에 대하여 15∼25중량％가 좋다.

일반적으로 전분은 원료에 따라 그 양이 정해져 있습니다. 즉, 일반적으로 전분작물의 경우 품종에 따라서 조금씩 차이는 나지만 그 양이 정해져 있다. 따라서, 발효가 시작되기 전에 원료(고구마와 부재료)에 물을 첨가하여 전분량의 농도를 조절한다. 즉, 발효하기에 알맞은 전분 농도를 갖는 발효원료액이 되도록 희석 조제함으로써, 전분 함량을 조절한다.

본 발명 알코올발효 원료액의 산도는 발효물의 수율 그리고 잡균번식과 관련되는데 적정한 발효수율 및 잡균 번식을 얻기 위해서는 pH 3.5∼6.5 정도의 산성조건이 좋다. 알코올 발효는 산성 조건하에서 이루어지며, 원료액의 적정산도는 발효제에 따라 다르지만, 일반적으로 pH가 낮으면 잡균의 발생은 저하되지만 수율이 감소되기 때문에 상기 범위가 적당하다. 보다 바람직하게는, pH를 조절하면서 알코올 생성력을 조사한 결과 pH 4.5∼5.5일 때 가장 좋다.

발효제로서는 입국(粒麴)이나 곡자(누룩)를 별도로 제조하지 않고도, 시판되는 효소를 구입하여 사용할 수 있다. 손쉽게 이용될 수 있는 시판되는 있는 효소로는 당화력 300sp 이상인 곡자와 역가 15,000sp 이상인 액화 및 당화효소(aspergillus oryzae, aspergillususamii), 그리고 효모수 5×10¹⁰이상인 분말효모를 사용할 수 있다. 바람직하게는 효소+효모의 복합체를 사용할 수 있다. 이 경우 액화 및 당화효소는 전분량의 2％, 효모는 원료10㎏당 100g 정도가 적당하다.

본 발명에서 알코올 발효 온도는 30∼35℃의 범위가 적정하다. 발효액 품온의 온도가 너무 높을 경우 괴어오름이 심하거나 감산패될 위험이 있으며, 온도가 너무 낮을 경우는 발효가 제대로 진행되지 않기 때문이다.

본 발명에서는 당화효율 및 발효수율 향상을 위하여 원료 고구마 외에 부재료를 배합할 수 있다. 부재료로는 곡류나 과일 등을 들 수 있으며, 보다 바람직하게는 현미가 좋다. 원료 고구마에 대한 부재료의 배합량은 원료 고구마 총 중량에 대하여 10∼30 중량％의 양으로 함유되게 할 수 있다. 상기 부재료 첨가에 의한 효과는 하기의 시험예를 통하여 밝혀질 것이다. 바람직하게는 상기 부재료의 함량은 15∼20중량％가 적당하다.

고구마에 저급지방산이나 폴리페놀(polyphenol)을 많이 함유하고 있어 알코올 발효액에 불쾌취가 존재하는데, 고구마를 전처리 하거나 부재료를 배합함으로써 발효취를 개선할 수 있다. 이러한 처리 결과, 하기의 성분분석에서도 보듯이 휘발성 Fusel oil 중 냄새나 맛이 비교적 강하면서 초산발효시 초산균의 중요한 에너지원으로 작용하는 아세트알데히드(acetaldehyde) 등의 함량이 높아져, 알코올 수율은 물론 품질도 향상시킬 수 있다.

초산발효단계는 초산 발효 원액인 상기 제조된 알코올 발효액 단독 또는 알코올 발효액과 고구마 추출액을 저온살균 처리하고, 초산발효용 종초를 접종하고, 30℃ 내외의 온도에서 14∼18일 동안 발효시키는 것으로 이루어진다. 초산발효에 사용된 종초는 일반적으로 초산발효에 사용할 수 있는 균이라면 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 Acetobacter Aceti속에 속하는 것이 좋다.

보다 상세하게는, 초산발효는 완성된 알코올발효액을 60∼65℃에서 30분간 저온살균하여 종초 5％를 접종하고, 초산균의 증식이 왕성해진 발효 후 1주일부터는 1일 2회 교반하면서 표면배양법(表面培養法)으로 발효시킬 수 있다.

이하 실시예 및 시험예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위는 하기의 실시예 또는 시험예의 범위로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 고구마 식초의 제조

육질이 흰색 혹은 옅은 황색을 띤 일반식용 고구마 595g(품종: 율미)와 자색을 띤 색소원료용 고구마 255g(품종: 자미)를 깨끗이 씻었다

상기 씻은 고구마를, 전처리 과정으로서 피층을 2∼3mm로 벗긴 후 마쇄하였다. 여기에 부재료로서 수증기로 찐 현미쌀 150g을 섞었다.

상기 원료에 물 0.45ℓ(고구마 전분가 20％, 쌀전분가 80％인 전체원료 1㎏에 대하여, 총전분량 290g을 전분농도 20％로 맞추어 주는 물량)를 첨가하고,젖산(Lactic acid)으로 pH를 5.0으로 맞춘 후 액화효소 5.8g(태평양, 액화효소^TM; 전분량 290g의 2％)를 첨가하여 70℃에서 1시간 동안 천천히 교반하면서 액화시킨 다음, 여기에 당화효소 5.8g(태평양, 당화효소^TM; sp 15,000 이상, 전분량 290의 2％)을 첨가 한 후 70℃에서 2시간 경과시켰다.

액화 및 당화가 끝난 발효원료액에 분말효모(송천효모개발연구소, 배양효모^TM; 효모수 400억 이상)를 원료10㎏당 100g을 첨가하고 5일 동안 발효시켰다.

상기 알코올 발효 후 여과하여, 알코올 함량이 7％인 알코올발효액 1.3ℓ를 얻었다.

상기 얻어진 알코올발효액 1.3ℓ에 미리 만들어진 종초 65㎖(알코올발효액의 5％)를 접종하였다. 상기 종초는 (주)귀빈식품에서 식초생산용으로 사용하고 있는 종초균(재래초산균)을 분양받아 순천대학교 식품공학과에서 순수 분리하여 acetobacter aceti로 확인된 계통 중 활력이 높은 계통을 선발하여 20％ 고구마즙액 함유 액체배지에서 30℃, 5일간 확대 배양하여 사용하였다.

종초 접종 후 30℃에서 15일간 초산발효를 시켰다

초산발효액을 여과하고, 상온조건에서 30일간 숙성하여, 산(acid)의 전체 함량(총산)이 5.56∼6.11％인 식초 1.3ℓ를 얻었다(표 13참조).

<실시예 2>

원료 고구마의 전처리 과정으로서, 전기로를 이용하여 굽기(70℃에서 30분 경과 후 120℃에서 30분)를 하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일하다.

얻어진 식초의 양은 1.3ℓ이었다.

<실시예 3>

초산발효원액으로서, 알코올 발효과정에서 얻은 알코올 650㎖과 고구마 추출액 650㎖을 혼합하여 사용한다는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 식초를 제조하였다.

얻어진 식초의 양은 1.3ℓ이었다.

<실시예 4>

초산발효를 30℃의 온도 하에서, 16일의 기간동안 실시한 것을 제외하고는 실시예1과 동일하게 식초를 제조하였다.

얻어진 식초의 양은 1.3ℓ 이었다.

<시험예>

이하, 다양한 실시조건에서 식초를 제조하여 그 품질을 평가하고 이들을 각각 시험예라고 하였다.

<시험예 1> 적정 발효제 선발

본 발명 적정 발효제를 선정하기 위하여 발효물에 곡자, 곡자＋효모, 효소＋효모를 첨가하고 알코올 생성력을 경시적으로 관찰하였다. 발효제의 첨가방법은 당도계와 주정계를 이용하여 경제적이면서 발효 효율이 적정하도록 예비시험을 거처 서두와 같이 확정하고 실험을 실시하였다. 효소로는 α,β-amylase를 사용하였다.

즉, 곡자는 전체 원료의 20％를, 액화 및 당화효소는 고구마를 증자한 후 70℃가 되었을 때 전체 원료의 1％를 첨가하여 2시간 동안 반응시킨 다음, 30℃로 식혀 분말효모 100g/원료 1Kg의 비율로 첨가하여 8일 동안 발효시키면서 알코올의 경시적 변화를 관찰하였다.

시험결과 표와 같이 곡자, 곡자＋효모는 알코올이 7.3∼7.5％, 효소＋효모는 7.1％로 최고함량에 도달하였으나 표 2의 발효제별 최적발효 일수, 알코올 함량, 여과 수율 등과 종합하여 볼 때 효소＋효모가 최적발효 도달 일수가 짧았고 여과수율도 90％로 가장 우수하였다.

발효제별 알코올 함량의 경시적 변화(％)

발효제	1일	2일	3일	4일	5일	6일	7일	8일
곡 자	2.3	3.7	5.0	6.1	6.6	7.3	7.0	6.4
곡자＋효모	2.8	3.9	5.2	6.4	7.0	7.5	7.3	6.2
효소＋효모	3.6	4.9	5.8	6.8	7.1	6.5	5.2	4.8

발효제별 최적 발효일수, 알코올 함량 수율

발효제	최적발효일수(일)	알코올함량(％)	수율(발효후 여과량/원료액,％)
곡 자	6	7.3	60
곡자＋효모	6	7.5	63
효소＋효모	5	7.1	90

<시험예 2> 전분량과 발효효율

본 발명 발효물의 전분량 조절은 다음 과정인 초산발효에 사용될 초산균의 초기 적정알코올 농도에 기준을 두고 실험을 수행하였는데 이론적인 알코올 생성량의 관점에서 보면 20％전분의 알코올 수율은 약10∼8％정도로 예상되며, 이는 다음과정에서 사용할 초산균의 초기 적정알코올 농도인 7％에 근접한 함량이다. 따라서, 전분 함량을 높이면 알코올 함량은 향상 될 수 있을 것으로 생각되나, 효율면에서 보면 비경제적이므로 발효물의 전분함량은 20％를 기준으로 10, 15％로 맞추어 관찰한 결과 표 4에서와 같이 전분량이 20％일 때가 가장 좋았다.

전분 함량에 따른 알코올 함량의 경시적인 변화 (％)

원료의 전분량(％)	1일	2일	3일	4일	5일	6일	7일
10	2.2	3.7	4.0	4.3	4.9	4.5	4.1
15	3.5	3.8	4.2	4.6	5.5	5.1	4.6
20	3.9	4.7	5.3	6.2	7.7	6.8	5.9

<시험예 3>

본 발명 알코올발효원료액의 적정산도는 발효제에 따라 다르나 일반적으로 pH가 낮으면 잡균의 발생은 저하되며 수율은 감소되는데, pH를 4.0, 5.0, 6.0으로 조정하여 알코올 생성력을 조사한 결과 pH 5.0일 때 가장 좋았다.

pH별 알코올 함량의 경시적 변화(％)

원료의 pH	1일	2일	3일	4일	5일	6일	7일
4.0	1.5	2.2	3.4	4.6	5.2	4.6	4.0
5.0	3.4	5.2	5.9	6.2	7.3	6.4	5.2
6.0	3.5	4.1	5.2	6.1	6.8	6.0	4.8

<시험예 4>

본 발명 알코올발효 적정온도 조건 구명에서는 담금을 완료한 발효물은, 당화와 발효작용이 왕성해짐에 따라 품온이 서서히 상승하는데 발효제에 따라서는 적정 온도가 넘으면 감산패하기 쉽다. 따라서, 발효실의 온도는 발효과정 중 품온을 감안하여 관리되어야 한다. 발효물의 품온이 20±2℃, 30±2℃, 40±2℃가 되도록 조정하여 알코올 발효력을 관찰한 결과, 30℃일 때가 가장 우수하였다.

발효온도에 따른 알코올 함량의 경시적 변화 (％)

발효온도(℃)	1일	2일	3일	4일	5일	6일	7일	8일
20±2	3.2	3.9	4.5	4.8	5.1	5.5	6.2	5.7
30±2	3.6	4.0	5.1	5.9	7.1	6.4	5.8	5.3
40±2	3.8	4.7	5.6	6.1	5.7	5.0	4.3	2.9

<시험예 5> 효소 첨가의 효과

본 발명의 알코올 발효과정중 유리당의 변화를 보면 발효물을 증자하여 온도가 60∼70℃로 저하되었을 때 효소(α,β-amylase)를 첨가하면 이들 액화 및 당화 효소들은 전분을 가수분해하여 소당류 혹은 저분자의 당들을 형성하게 되고, 효모는 이러한 유리당을 이용하여 혐기적 조건에서 알코올를 생성하게 된다. 발효과정 중 전분의 당화와 유리당의 소모 상태를 경시적으로 조사하기 위하여 발효물를 membrane filter(0.45㎛, Millipore)로 여과하고, 표준물질은 carbohydrate(Sigma co.), 분석기기는 Ion chromatography(Bio-LC : DX-500 system, Dionex Co., U.S.A)를 사용하여 분석한 결과 효소를 첨가한 당일에는 glucose는 36.6, maltose는 18.8, sucrose는 15.3, fructose는 1.5㎎/㎖었으나 발효 8일 후에는 maltose 7.2㎎/㎖를 제외한 다른 당 함량들은 1㎎/㎖ 이하로 감소되었는데 이는 대부분의 당이 알코올발효의 기질로 사용된 것으로 사료되어진다.

발효과정 중 유리당의 변화 (mg/ml)

유리당	1일	2일	3일	4일	5일	6일	7일	8일
Glucose	36.6	30.5	26.5	25.7	26.4	12.0	1.7	0.9
Fructose	1.5	14.2	10.2	13.8	14.1	1.4	0.3	0.2
Sucrose	15.3	0.6	0.3	0.4	0.4	0.4	0.6	0.4
Maltose	18.8	25.8	8.5	8.0	7.2	1.3	11.6	7.2

<시험예 6> 전처리의 효과

본 발명 원료의 전처리 방법은 당화 효율 및 발효수율 등의 향상을 목적으로 ployphenol이 많이 함유된 것으로 알려진 피층을 3mm 벗기거나, 마쇄 후 2시간동안 침지하여 수지성분, 저급지방산 성분들를 제거하거나, 굽기(전기로를 이용하여 70℃에서 30분 경과 후 120℃에서 30분) 등으로 원료를 전처리 하여 관찰하였다. 그 결과, 발효 당일에는 박피가 85.6, 굽기가 91mg/ml로 많았으나, 당 조성별로는 박피는 glucose가, 굽기는 maltose가 많이 생성되어 원료 전처리에 따라 당 함량과조성이 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한 알코올 함량은 박피, 굽기가 7.5∼7.7％로 무처리 7.1％보다 높았다.

원료의 전처리 방법별 유리당 및 알코올 함량

처리	발효일수(일)	당 조 성(㎎/㎖)	알코올함량(％)
처리	발효일수(일)	glucose	알코올함량(％)	fructose	sucrose	maltose	total
무처리	0	36.5	1.5	15.3	18.8	72.1
무처리	5	0.9	0.2	0.4	7.2	8.7	7.1
박 피	0	44.7	2.0	16.6	22.3	85.6
박 피	5	1.1	0.1	1.8	5.5	8.5	7.5
수 침	0	17.4	0.6	6.3	3.2	27.5
수 침	5	1.0	0.1	0.4	0.8	2.3	4.5
굽 기	0	21	2.8	22.9	44.3	91
굽 기	5	0.3	0.2	1.5	6.8	8.8	7.7

<시험예 7>

본 발명 부재료 배합방법은 당화 효율 및 발효수율 향상을 위하여 고구마에 대한 현미의 배합 비율를 각각 15, 30％로 하여 실험한 결과 알코올 함량에 다소 차이는 있었으나 경제성을 고려한다면 박피와 군고구마에 첨가할 현미의 량은 15％가 가장 적당하였다.

부재료 배합방법별 알코올발효액의 유리당 및 알코올 함량

처 리	발효일수(일)	당조성(㎎/㎖)	알코올함량(％)
처 리	발효일수(일)	glucose	알코올함량(％)	fructose	sucrose	maltose	total
고 구 마(박 피)	0	44.7	2.0	16.6	22.3	85.6
고 구 마(박 피)	5	1.1	0.1	1.8	5.5	8.5	7.5
박피고구마85％＋현미15％	0	48.5	2.2	17.0	28.3	96
박피고구마85％＋현미15％	5	1.2	0.2	1.3	5.9	8.6	8.0
박피고구마70％＋현미30％	0	50.4	2.5	17.8	31.4	102.1
박피고구마70％＋현미30％	5	1.0	0.4	1.5	6.5	9.4	8.2
군고구마	0	21	2.8	22.9	44.3	91
군고구마	5	0.3	0.2	1.5	6.8	8.8	7.7
군고구마85％＋현미15％	0	30.2	2.7	23.0	48.5	104.4
군고구마85％＋현미15％	5	1.3	0.3	1.5	6.4	9.5	8.4
군고구마70％＋현미30％	0	33.4	2.5	26.0	51.3	113.2
군고구마70％＋현미30％	5	1.4	0.3	1.5	6.6	9.8	8.5

<시험예 8>

본 발명 알코올 발효액의 발효취를 나타내는 휘발성 Fusel oil 함량 분석은 숙성된 알코올 발효액을 여과하여 GC(기종: Hewlett Packed 6890, Column: Carbopack B / 5％Carbowax 20M, 3m×2mm, Detector : Flame Ionization)를 이용하여 분석하였다.

곡자(누룩)을 당화제로 사용한 고구마 소주는 원료에서 유래한 특유의 이취가 강하여 일반인의 기호를 저해한다는 보고를 통해 알수 있듯이 고구마에는 저급지방산이나 polyphenol를 많이 함유하고 있어 알코올 발효액에 불쾌취가 존재할 가능성이 높다. 따라서 고구마를 전처리 하거나 부원료인 현미를 배합함으로써 발효취를 개선하고자 하였는데, 성분 분석 결과 휘발성 Fusel oil 중 냄새나 맛이 비교적 강한 acetaldehyde가 모든 처리구에서 많았으며 이는 초산발효시 초산균의 중요한 에너지원으로 작용하게 된다. 또한 고급 알코올에 속하는 것 중 N-amyl alcohol, N-propylalcohol 등도 굽기, 군고구마＋현미구에 많이 함유되어 있었는데 이와 같은 결과는 고구마를 구움으로써 알코올 수율은 물론 품질도 향상시킬수 있음을 알 수 있었다.

<시험예 9>

본 발명 초산균주의 알코올에대한 반응성을 알아보기 위해 발효액의 초기 알코올 농도를 5, 7, 9％로 조정하여 초산 생성력을 관찰한 결과 5％처리구는 14일째에 초산 4.32％, 7％처리구는 14일째에 초산 5.62％, 9％처리구는 16일째에 초산5.73％로 최고에 도달하였고 이후에는 감소하는 것으로 보아 초기 알코올 농도는 7％가 적당할 것으로 관찰되어졌다.

발효액의 초기 알코올 농도가 초산발효에 미치는 영향(acetic acid, ％)

알코올 (％)	2일	4일	6일	8일	10일	12일	14일	16일	18일
5	2.27	2.50	2.72	3.11	3.85	4.05	4.32	4.21	4.04
7	2.15	2.32	2.57	3.20	4.16	4.36	5.62	5.60	5.24
9	2.10	2.20	2.46	3.00	3.70	4.15	5.07	5.73	5.68

<시험예 10>

본 발명 초산발효액의 초기산도를 무처리, 2％, 4％로 조정하여 초산발효한 결과, 2％ 처리구는 14일째에 초산 5.64％, 4％처리구는 14일째에 초산 5.10％로 최고에 도달한 것으로 보아 초기산도를 2％로 조정하는 것이 적합한 것으로 생각되어 졌으며, 반면에 무처리는 최고 초산 생성량이 16일째에 2.59％로 매우 낮았는데 이는 정치발효에서 흔히 문제될 수 있는mycoderma등에 의한 산막효모의 증식으로 인하여 초산균의 생육이 저해됐을 가능성이 있는 것으로 보여진다.

초기산도에따른 초산의 경시적 변화(acetic acid, ％)

산도(％)	2일	4일	6일	8일	10일	12일	14일	16일	18일
무처리	1.21	1.57	1.65	1.87	2.05	2.16	2.31	2.59	2.48
2	2.20	2.36	2.65	3.17	4.20	4.43	5.64	5.59	5.20
4	4.26	4.36	4.40	4.52	4.74	4.85	5.10	5.06	4.86

<시험예 11>

본 발명 초산발효 효율를 높이고 간편 식초제조 방법을 구명키 위하여 발효 원료액을 표 12과같이 제조하고 초산발효를 수행하였고, 식초의 유기산은 HPLC(waters Co., Column : RSpak KC-811, Mobile phase : 0.1％H₃PO_4,Detector : Rifractive Index Dector)로 분석하였다.

초산발효시 알코올발효액을 원료액으로 이용하는 것은 알코올 성분을 초산균의 에너지원으로 이용하는 것외에 맛(감칠맛), 향 등 품질에도 많은 잇점이 있는데, 본 실험과 같은 곡물식초는 과일식초와 달리 반드시 전분의 당화 과정을 거쳐야하므로 생산비용이 많이 든다. 따라서 식초의 향과 맛의 지표가 되는 유기산과 아미노산 함량의 변화에 주안점을 두면서 효율적이고 경제적인 초산발효원료액 제조방법을 강구코자 실험을 수행한 결과 Ⅱ(고구마추출액)와는 달리 Ⅰ(알코올발효액)과 Ⅲ(혼합액)을 초산발효원료액으로 사용한 식초에는 citric acid, malic acid, succinic acid, acetic acid 등이 고루 함유되어 있었는데, 그 중에 박피구는 총산이 4.68％로 낮았던 반면 박피와 군고구마에 현미 15％ 첨가한구에서 5.78 ∼6.11％로 높았다. 특히 Ⅲ(혼합액)은 알코올발효액 50％에 고구마추출액을 50％ 비율로 혼합한 것으로, 여기에 부족하기 쉬운 영양원을 보충하기 위하여 sucrose로 Brix。24가 되게 보당한 후 yeast extract 0.3％, ca-pantothenate 0.01％를 첨가한 결과 총산이 5.65％로 식품 공전의 4％ 기준보다 높았다. 따라서 이와같이 혼합액을 이용하여 식초를 생산하게 된다면 알코올 발효과정에서 소요되는 노력이나 비용을 절감 하여 생산 효율도 높일 수 있을것으로 생각된다. 또한 발효효율의 관점에서 보면 일반적으로 알코올이 1.0％이상이면 알코올제품으로 분류되는데 초산발효 후 잔류알코올을 조사한 결과 모든 처리구에서 0∼0.6％이었으며, 수율은 박피와 군고구마＋현미구와 혼합액구가 81∼87％로 높았다.

초산발효원료액 제조방법

발효원료액	제 조 방 법
Ⅰ(알코올발효액)	고구마 알코올발효액
Ⅱ(고구마추출액)	고구마 ＋ 10％ 주정 ＋ 0.1％ citric acid, 24시간 추출
Ⅲ(혼합액)	혼합액(Ⅰ의 액 50％＋Ⅱ의 액 50％),영양원 yeast extract 0.3％ 3종

초산발효 원료액 제조 방법에따른 유기산의 함량 (％)

원 료 액 별	Citric acid	Malic acid	Succinic acid	Acetic acid	총산	잔류 알코올	수율
Ⅰ(알코올 발효액)	박 피 (a)	0.30	0.01	0.24	4.13	4.68	0.3	67
	박피고구마85％＋현미15％ (b)	0.50	0.02	0.36	4.90	5.78	0.5	83
	군고구마85％＋현미15％ (c)	0.60	0.03	0.45	5.03	6.11	0.6	87
Ⅱ(고구마추출액)	0	0	0	3.50	3.50	0	50
Ⅲ(혼합액:Ⅰ-c 50％＋Ⅱ50％)	0.42	0.02	0.32	4.80	5.56	0	81

<시험예 12>

본 발명 초산발효원료액 제조 방법에따른 유리아미노산의 함량 분석은 초산발효액을 0.22μm membrane filter로 여과하여 Ohara 와 Ariyoshi의 방법에 따라 아미노산 자동분석기(LKB 4150, Alpha)에 의하여 분석하고, 함량은 integrator에의한 외부표준법으로 계산하였다

식초에 함유된 아미노산은 풍부한 맛을 제공하며 그 중 aspartic acid, glutamic acid는 감칠맛을 내는 주요성분이다. 총아미노산은 박피와 군고구마에 현미을 첨가했을 때가 높았고 특히 군고구마 85％＋현미15％와 혼합액은 다른 처리에 비하여 aspartic acid, glutamic acid가 높은 것으로 관찰되어졌으며, 이와같은 결과는 표 14와 같이 맛, 향에대한 식미검정 결과와도 일치하였다.

초산발효원료액 제조 방법에따른 유리아미노산의 함량(mg％)

성 분	박 피	박피고구마 85％＋ 쌀15％	군고구마 85％＋ 쌀15％	고구마 추출액	혼합액
Aspartic acid	1.88	1.02	4.20	0.05	3.80
Threonine	0.42	0.51	0.78	0.15	0.62
Serine	6.00	7.64	9.11	0.91	8.21
Glutamic acid	13.13	20.07	25.87	1.71	18.02
Proline	0	3.34	2.82	0.83	2.04
Glycine	1.65	6.55	3.89	0.78	3.15
Alanine	5.84	17.4	11.18	2.46	10.16
Cystine	0	0	0	0.03	0
Valine	2.35	8.44	5.11	1.08	4.82
Methionine	0.50	1.13	0.67	0.21	0.55
Isoleucine	2.14	5.58	4.15	0.76	3.28
Leucine	1.77	3.99	7.73	0.70	4.16
Tyrosine	0	1.67	0.90	0.14	0.70
Phenylalanine	0	0.78	0.50	0.01	0.40
Histidine	2.12	8.32	6.03	1.95	5.82
Tryptophan	2.31	3.52	4.46	0.02	4.06
Lysine	0.37	0.41	1.91	0.02	1.15
Arginine	6.62	7.45	20.80	0.76	18.20
계(지수)	47.1(100)	97.82(208)	113.54(241)	12.57(0.27)	89.14(189)

원료액 제조 방법별 식초의 식미검정

	A	B	C	D	E	F
맛	6.20a	4.33b	7.27a	7.67a	3.20b	7.13a
향	4.20a	3.27b	7.80a	8.07a	2.60b	7.67a
색	6.20ab	5.27b	8.20a	8.07a	7.93a	7.80a

A : 시판현미식초, B : 박피, C : 박피 고구마 85％＋쌀 15％, D : 군고구마85％＋쌀15％, E : 고구마추출액, F : 혼합액 ※DMRT (0.05)

<시험예 13>

본 발명 고구마 양조식초는 자색고구마가 30％ 사용됐으므로 안토시안인 색소가 다량 함유되어 있는데, Hunter 색체계로 백색을 기준으로 하여 색도를 조사한 결과 표16과 같이 a값(적색) 과 b값(황색)이 평균 11.0 이상으로 높았다.

자색 고구마 양조식초의 색도

원 료 별	L＊	a＊	b＊
박피고구마85％＋현미15％	44.3	10.5	12.4
군고구마85％＋현미15％	48.5	11.0	12.7
고구마추출액	51.5	13.4	11.6
혼 합 액	50.6	12.0	11.9
대비(백색)	95.27	0.13	1.85

※ Hunter 색체계 : L↑(명도), a↑(적색도), b↑(황색도)

본 발명은 고구마 알코올발효제로 효소와 효모를 사용함으로서 발효 후 여과 수율을 높일 뿐 아니라 알코올 발효시 많은 비용과 시간이 요구되는 입곡(곡자, 누룩) 과 주모를 따로 제조하지 않아도 되기 때문에, 가정이나 고구마 주산지역 소규모 공장에서도 생산이 가능하다. 또한 원료의 전처리 방법 및 초산발효 원료액 제조방법을 구명함으로서 2단계 발효법에 의한 자색 고구마 양조식초제조법을 확립하였다. 이로써 양조식초산업의 활성화는 물론 고구마 소비촉진에도 기여할 것이다.

최근 식초는 조미제로뿐 아니라 각종 원료 특성을 살린 기능성 건강보조식품으로써의 이용이 확산되고 있는데, 자색 고구마 양조식초는 각종아미노산과 유기산이 풍부하고 안토시아닌 색소가 다량 함유되어 기능성 식초로서의 가치도 충분하며 고구마 주산지역에서 이를 특산품화 하면 수익성과 아울러 새로운 수요 창출이 예상된다.

Claims

자색 고구마(Ipomoea batatas(L.) L_AMK.)를 원료 고구마 총 중량에 대하여 10∼50 중량％만큼 함유하는 원료 고구마를 전처리하는 단계;

상기 전처리된 원료 고구마에 부재료를 섞고, 발효제를 첨가하여 알코올 발효시키는 알코올 발효단계; 및

상기 발효에 의해 제조된 알코올에 종초를 접종하여 초산발효 시키는 초산발효 단계;

를 포함하는 고구마 식초의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 알코올 발효시 상기 발효제를 첨가하는 방법은,

발효원료액의 전분농도가 20％가 되도록 물량을 조정하고,

액화효소를 상기 원료의 전분량의 2％만큼 첨가하여 70℃에서 1시간동안 액화시키고,

여기에 당화효소를 원료전분량의 2％만큼 첨가하여, 70℃에서 2시간동안 당화시키고,

상기 액화 및 당화된 발효원료액에 30℃의 온도에서 분말효모를 원료전분량에 대하여 30∼40％를 첨가하는 것을 특징으로 하는 고구마 식초의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 알코올 발효시 pH는 5.0, 발효액의 품온은 30∼35℃인 조건에서 발효시키는 것을 특징으로 하는 고구마 식초의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 전처리는 고구마 원료의 피층을 벗기거나 굽기를 하는 것임을 특징으로 하는 고구마 식초의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 알코올 발효시 부재료로서 현미를 원료의 총 중량에 대하여 10∼20 중량％ 만큼 함유하는 것을 특징으로 하는 고구마 식초의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 초산발효단계에서 상기 알코올 발효액과 동량의 고구마 주정 추출액을 사용하는 것을 특징으로 하는 고구마 식초의 제조방법.
제 6항에 있어서, 상기 고구마 주정추출액은 세절한 고구마 100g당 20％의주정 50㎖에 0.1％ citric acid 3ml를 첨가하여 24시간 진탕 추출하여 제조된 것임을 특징으로 하는 고구마 식초의 제조방법.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 고구마 식초.