KR20110084679A

KR20110084679A - 해당화 식초 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20110084679A
Application number: KR1020100004352A
Authority: KR
Inventors: 장기효; 이재철
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2011-07-26
Also published as: KR101144329B1

Abstract

본 발명은 해당화 식초 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해당화를 액화효소와 당화효소를 첨가하여 당화시키는 과정, 상기 당화된 해당화 당즙을 보당하여 당도를 조정하고 효모를 접종하여 에탄올 발효시키는 과정, 및, 상기 에탄올 발효물을 여과한 후 물로 희석하여 에탄올 농도를 조정하고 초산균을 접종하여 초산 발효시키는 과정을 포함하여 이루어지는 해당화 식초의 제조방법 및 이렇게 제조된 해당화 식초와 해당화 식초를 포함하는 음료에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 해당화의 낮은 저장성으로 인하여 수확, 운송, 보관 도중 부패 가능성이 높아서 발생하는 낮은 수익성을 개선할 수 있고, 해당화의 뛰어난 향 특성을 이용하여 곡류나 과실 식초의 낮은 향미 특성을 강화시킬 수 있고, 식초분야에서 해당화 제품의 시장을 확장시킬 수 있는 경제적인 잇점을 기대할 수 있으며, 쉽게 음용할 수 있는 음료의 개발이 가능하여 해당화의 용도를 확장시킬 수 있는 등의 효과를 기대할 수 있다.

Description

해당화 식초 및 그의 제조방법{Vinegar using Rosa rugosa Thunb and Preparation method for the same}

본 발명은 해당화를 단독 또는 산딸기 등의 과일류나 쌀 등의 곡류 등과 혼합 발효시켜 식초를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 식초는 새콤한 맛으로 음식의 풍미감을 돋워 주기 때문에 오래 전부터 우리 일상에서 중요한 비중을 차지하는 조미료로 사용되었으며, 과거의 단순 조미료의 기능에서 고농도 과즙원료 식초 및 곡물함량이 높은 고품질 발효식초로 시장이 확대되고 있다(Jeong YJ 2009).

양조식초는 희석된 주정을 사용하는 발효식초, 과즙 3% 이상을 포함하는 과실식초, 곡물함량 4% 이상을 함유하는 곡물식초 등으로 분류되는데(Jeong YJ 2009), 과실식초의 개발사례를 살펴보면, 참다래(Woo 등 2007), 감(Jeong 등 1996), 딸기(Lee 등 2003), 양파(Park 등 1999) 등 많은 사례가 있으나, 사용한 과일의 종류에 따라서 식초발효조건이 상이하다. 곡류인 쌀을 원료로 하는 흑초는 아미노산이 풍부하고 콜레스테롤을 억제하는 효능이 알려져 있다(박선령 2006).

한편, 해당화(Rosa rugosa Thunb.)는 해안가의 모래토질에서 잘 자라는 장미과의 낙엽관목으로, 5 - 7월에 붉은 열매가 수확되며 항산화력이 높으며, 심혈관계 질환에 효능이 있다(Hashidoko 등 2002, Lee 등 2004)고 알려져 있다. 해당화의 뛰어난 향 특성을 이용한 화장품 개발 사례는 알려져 있지만, 해당화는 저장성이 좋지 못하여 수확, 운송, 보관 도중 부패 가능성이 높아서 이를 식품에 적용한 사례는 매우 제한적이다(공 등 2003, 김 등 2007, 이과서 2008, 최석영 2009).

또한, 해당화를 단독 또는 다른 곡물이나 과실 등과 혼합하여 식초 개발을 시도한 예는 전무한 실정이다.

본 발명은 상기와 같이 뛰어난 향 특성과 효능이 알려진 해당화를 식초로 제조하는 방법과 해당화 식초 및 이를 간단하게 음용할 수 있는 음료를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명은, 해당화를 액화효소와 당화효소를 첨가하여 당화시키는 과정, 상기 당화된 해당화 당즙을 보당하여 당도를 5 내지 30 brix% 로 조정하고 세균, 효모 및 곰팡이 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합미생물을 접종하여 에탄올 발효시키는 과정, 및, 상기 에탄올 발효물을 여과한 후 물로 희석하여 에탄올 농도를 1 내지 15%로 조정하고 초산균을 접종하여 초산 발효시키는 과정을 포함하여 이루어지는 해당화 식초의 제조방법을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 일례로서 본 발명은, 상기한 방법으로 제조된 해당화 식초를 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 일례로서 본 발명은, 상기 해당화 식초를 포함하는 음료를 포함한다.

이하, 본 발명을 해당화 식초의 제조방법을 위주로 하여 각 과정별로 구체적으로 설명한다.

먼저, 해당화를 액화효소와 당화효소를 첨가하여 당화시키는 과정이다.

해당화는 모든 부위를 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 과실 부위를 사용하는 것이 해당화의 풍미를 식초에 도입하고자 하는 측면에서 좋다. 이러한 해당화를 물과 1 : 0.5 내지 2 중량비 범위로 혼합하고 마쇄하여 효소처리할 경우 당화가 잘 이루어진다. 상기 액화효소는 피처리물 전체 중량을 100 으로 하여 0.01 내지 1 중량% 범위로 사용할 수 있으며, 30 내지 90℃ 범위로 조절하여 1 내지 16 시간동안 저어주면서 반응시킨다. 상기 당화효소는 액화효소 처리된 피처리물 전체 중량을 100 으로 하여 0.01 내지 1 중량% 범위로 사용할 수 있다. 30 내지 70℃ 범위로 조절하여 1 내지 16 시간동안 저어주면서 반응시켜서 당화된 해당화 당즙을 얻는다.

두 번째는, 상기 당화된 해당화 당즙을 보당하여 당도를 5 내지 30 brix% 로 조정하고 세균, 효모 및 곰팡이 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합미생물을 접종하여 에탄올 발효시키는 과정이다.

보당은 설탕 등의 당류를 첨가하는 등의 방법으로 이루어진다. 보당에 의하여 당도는 5 내지 30 brix%, 바람직하기로는 20 내지 24 brix% 범위로 조절하는데, 당도가 너무 낮으면 최종 에탄올 농도가 감소하는 경향이 있고, 당도가 너무 높으면 에탄올 발효가 지연되거나 진행되지 않는 경향이 있다.

효모를 사용하는 경우를 예를 들면, 상기 에탄올 발효는 효모를 접종하여 일정시간 발효시키는데, 이러한 효모는 피처리물 전체 중량을 100 으로 하여 건조 중량으로 1 내지 10 중량% 접종하여 효모의 생육온도 범위, 예를 들어 15 내지 30℃에서 5 내지 20 일간 발효시킨다. 상기 효모로는 식용 가능한 것으로 알려진 다양한 효모균으로서 양조용 효모들을 사용할 수 있으며, 예를 들어 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이세스 보야뉴스(Saccharomyces boyanus) 등을 사용할 수 있다.

상기 에탄올 발효를 위하여 산딸기 등의 과일을 첨가하거나, 쌀 등의 곡류를 추가할 수 있다. 과일은 균일하게 파쇄하여 사용하는 것이 좋으며, 곡류는 파쇄하거나 증자하여 사용하는 것이 좋다.

과일 파쇄물을 첨가할 경우 첨가되는 과일의 특성에 따라 다르게 조절될 수 있으나, 해당화 당즙 사용량 1 에 대하여 1 내지 100 부피비 범위로 첨가하는 것이 좋다. 한정하는 것은 아니지만 과일로서 산딸기를 사용할 경우 산딸기 파쇄물은 해당화 당즙 사용량 1 에 대하여 3 내지 10 부피비 범위로 첨가하는 것이 좋다.

곡류를 추가할 경우에는 곡류의 증자 여부에 따라 달라지는데, 해당화 당즙 사용량 1에 대하여 증자 또는 무증자한 곡물은 1 내지 100 중량비 범위로 사용하는 것이 좋다. 한정하는 것은 아니지만 곡류로서 쌀을 사용할 경우 무증자 쌀 또는 증자 쌀은 해당화 당즙 사용량 1 에 대하여 1 내지 5 중량비로 사용하는 것이 좋다.

상기 해당화 당즙과 과일을 혼합하여 사용할 경우에는 팩틴 분해효소를 추가하면 에탄올 발효에 더욱 효과적이며, 해당화 당즙과 산딸기 파쇄물의 혼합물을 사용할 경우 이들 전체 중량 중 팩틴 분해효소 0.01 내지 1 중량%를 추가하는 것이 좋다.

상기 해당화 당즙과 곡류를 혼합하여 사용할 경우에는 효모 외에도 누룩을 추가하는 것이 더욱 효과적인데, 해당화 당즙과 무증자 쌀 또는 증자쌀의 혼합물을 사용할 경우 이들 전체 중량 중 누룩을 건조물 중량 기준으로 0.5 내지 10 중량%를 추가하는 것이 좋다.

상기 에탄올 발효에 의하여 얻어진 발효물의 경우 총산도가 0.5 내지 2% 범위가 되도록 조절하는 것이 오염의 우려를 제거하는 측면에서 바람직하다.

세 번째는, 상기 에탄올 발효물을 여과한 후 물로 희석하여 에탄올 농도를 1 내지 15%로 조정하고 초산균을 접종하여 초산 발효시키는 과정이다.

상기 에탄올 발효에 의하여 얻어진 에탄올 발효물의 경우 통상 해당화 당즙을 단독 사용할 경우에는 에탄올 농도가 4 내지 10%이고, 산딸기와 혼합사용하였을 경우에는 10 내지 15% 이며, 증자쌀과 혼합사용하였을 경우에는 10 내지 17% 이고, 무증자 쌀과 혼합사용하였을 경우에는 10 내지 17% 이다.

이에, 초산 발효가 잘 일어나도록 하기 위하여 물 등을 첨가하여 에탄올 농도를 1 내지 15% 수준, 바람직하기로는 4 내지 7% 수준으로 조정한다.

에탄올 농도를 조절한 후 초산균을 접종하여 초산 발효시키는데, 초산균으로서 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti)를 피처리물 전체 중량을 100 으로 하여 1 내지 20 중량% 접종하고 25 내지 37℃에서 3 내지 20 일간 발효시킨다.

한편, 상기 초산 발효는 산도를 0.5 내지 2% 범위로 조정하여 이루어지도록 하는데, 이를 위하여 초산을 피처리물 전체 중량을 100으로 하여 0.5 내지 2중량% 첨가하는 것이 좋다. 산도가 너무 낮을 경우에는 잡균의 번식이 우려되므로 적절한 수준으로 조절하도록 하며, 상기 초산 첨가에 의하여 초산 발효가 더욱 원활하게 일어날 수 있다.

상기한 본 발명의 해당화 식초의 제조방법에 의하면, 기질로 사용된 해당화 에탄올 발효액 중 에탄올의 농도는 발효 2 내지 4일 이내에 급격하게 농도가 감소하고, 초산 농도는 초산 발효 후 10일 이후에 증가하므로, 기질인 에탄올을 페드-배치(fed-batch) 형식으로 발효 도중에 추가로 공급하거나(에탄올 함량이 1 내지 15% 가 되도록), 초산균(종초)의 첨가량을 증가시켜 초산 발효의 진행을 가속화 시키는 방법, 또는 발효 초산균의 교체에 의한 초산 발효수율 향상이 가능할 것으로 판단된다.

한편, 상기한 방법에 의하여 해당화와 곡류를 혼합 사용한 경우에는 초산 발효 후 에탄올 농도가 0.2% 이하로 감소하였으며, 유기산이 생성되고, pH가 감소하였다. 특히, 완성된 식초의 유기산 조성에서 젖산(lactic acid)과 초산(acetic acid)의 함량이 가장 높게 나타났고, 페놀성 화합물(phenolic)과 아미노산 함량이 높게 측정되었으며, 특히, GABA 함량은 약 3배 정도 높게 나타났다.

상기한 방법에 의하여 제조된 본 발명의 해당화 식초는 에탄올 함량이 0.2% 미만으로 적고, pH가 2.2 내지 3.5%, 산도가 1 내지 5%로 나타났으며, 해당화 특유의 향미와 색감이 그대로 발현되는 특성을 나타낸다.

이러한 해당화 식초는 해당화 즙액이나 당액, 적절한 당도를 부여할 수 있는 설탕, 올리고당 등의 당류나, 감미제, 구연산 등을 첨가하고 정제수와 혼합하는 등의 방법으로 음료를 제조하여 상용할 수 있으며, 이때 해당화 식초는 전체 음료 중량 중 1 내지 50 중량% 포함하는 것이 좋다. 음료의 제조는 당업계에서 통상적으로 적용되는 방법과 기타 첨가제가 사용될 수 있으므로, 별도로 한정하지는 않는다.

본 발명에 의하면, 해당화 식초를 제조할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 해당화의 단점인 낮은 저장성으로 인한 수확, 운송, 보관 도중 부패 가능성이 높아서 발생하는 낮은 수익성을 개선할 수 있는 효과을 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 해당화의 뛰어난 향 특성을 이용하여 곡류나 과실 식초의 낮은 향미 특성을 강화시킬 수 있고, 식초분야에서 해당화 제품의 시장을 확장시킬 수 있는 경제적인 잇점을 기대할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 해당화 식초를 쉽게 음용할 수 있는 음료로 제공함으로써 해당화의 용도를 확장하고, 해당화의 소비를 확대시켜 재배 농가의 소득 증대 및 지방자치의 재정자립에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 해당화 식초의 제조방법의 공정도를 간단하게 나타낸 것이다.
도 2는 해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초의 에탄올 발효기간 중 brix%의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초의 에탄올 발효기간 중 pH 의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초의 에탄올 발효기간 중 에탄올 함량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초의 초산 발효기간 중 pH 의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초의 초산 발효기간 중 에탄올 함량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초의 초산 발효기간 중 초산함량의 변화를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시예 및 도면 등에 의거하여 구체적으로 설명하겠는 바, 다음 실시예 및 도면 등에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

참고예 1. 해당화 당액 제조 및 재료의 준비

해당화 식초, 해당화-산딸기 식초, 해당화-쌀 식초를 제조하기 위하여 다음 과 같은 방법으로 재료들을 준비하여 사용하였다.

1) 재료

해당화(Rosa rugosa Thunb.)와 산딸기(Rubus crataegifolius)는 재료를 수확하여 간단한 수세와 건조 후에 사용하였다. 쌀은 직접 믹스기로 갈아서 사용하거나 쌀을 이용하여 고두밥을 제조하여 사용하였다. 에탄올 발효를 위하여 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 등을 포함한 효모균을 사용하였다. 쌀을 이용한 양조에서는 효모와 누룩이 혼합된 미생물을 한국효소㈜(Gyeonggi-do, Korea)에서 구매하여 사용하였다. 설탕과 메타중아황산칼륨(K₂S₂O₅)은 각각 제일제당(Icheon, GyeongGi-Do, Korea)과 Sigma사(St. Louis, MO., U.S.A.) 제품을 사용하였다.

2) 해당화 당즙, 산딸기 파쇄액, 무증자 및 증자 쌀의 제조

해당화시료(꽃, 건조물) 1 kg에 증류수 1000 mL를 첨가하여 믹스기로(HMF 370, Hanil Electric Co., Seoul, Korea) 1분간 마쇄하고 액화효소제(Termamyl 120L, Novozyme Denmark) 4 mL을 첨가한 후 저어주면서 80 ℃로 조절된 수욕조(water bath)에서 2시간 동안 효소반응시키고, 수욕조의 온도를 65 ℃로 조절한 후 당화효소제(AMG300L, Novozyme Denmark) 4 mL를 첨가하여 2 시간 동안 효소반응시켜서 얻은 해당화 당즙을 사용하였다.

산딸기는 실온에서 믹서기로 전체를 마쇄하여 균질화하여 산딸기 파쇄액으로 사용하였다.

쌀은 통상적인 증자 발효와 무증자 발효용으로 나누어 다음과 같이 제조하였다. 무증자 발효를 위하여 쌀(3kg)을 실온의 물(3.8L)에 5 내지 16시간 침지한 후 믹서기로 파쇄하여 무증자 발효용으로 사용하였다. 증자 발효를 위하여 쌀(3kg)을 전기밥솥을 이용하여 증자한 후 증자 발효용으로 사용하였다.

실시예 1. 에탄올 발효

1) 해당화 단독 또는 해당화-산딸기 혼합물의 에탄올 발효

해당화 단독 또는 산딸기-해당화 혼합 발효주 제조를 위하여, 해당화 당즙액과 산딸기 파쇄액을 20L 발효조 중에 1.5L : 0 L, 1.5L : 7.5L의 비율로 첨가하고 설탕으로 보당하여 초기 당도를 24 brix%로 조절하였다.

여기에 펙틴 분해 효소(pectinase, Pectinex 100L, Novozyme Denmark, (5000 FDU/mL at 55 ℃)) 0.5 g과 K₂S₂O₅ 0.2 g을 첨가한 후 상온에서 16 시간 방치한 다음 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 5 g 접종한 후, 12일 동안 25 ℃에서 발효시켰다.

2) 해당화-쌀 혼합물의 에탄올 발효

해당화-무증자 쌀 혼합물을 에탄올 발효시키기 위하여, 상기 참고예에서 제조한 해당화 당즙액(300 mL)과 분쇄한 쌀(3kg)을 첨가하고, 물을 사용하여 전체부피를 10L로 조정한 후 효모 60 g과 누룩 150 g을 접종하여 발효온도 25 ℃에서 12일간 발효시켰다.

해당화-증자 쌀 혼합물을 에탄올 발효시키기 위하여 쌀 3kg을 이용하여 고두밥을 짓고 여기에 해당화 당즙액 300 mL을 첨가하고, 물을 사용하여 전체부피를 10L로 조정한 후 효모 60 g과 누룩 150 g을 접종하여 발효온도 25 ℃에서 12일간 발효시켰다.

실험예 1. 에탄올 발효물의 특성 분석

pH 측정은 pH meter(Istek사, model 725p, Seoul, Korea)를 사용하여 측정하였으며, 전체 당 함량은 당도계(HAND-HELD REFRACTOMETER, model N-1α, ATAGC, Japan)를 사용하여 측정하였다.

에탄올(ethanol)의 정량분석을 위하여 발효액을 0.45 μm의 필터로 여과한 여과액을 가스 크로마토그래피(gas chromatography, 6890, Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, U.S.A.)를 이용하였다. 칼럼은 HP-INNOWax column (0.25 μm, 30 m 0.25 mm, Agilent Technologies Inc.)을 사용하였으며, 칼럼온도는 35 ℃에서 5분, 그리고 150 ℃까지 5 ℃/min 속도로 증가시킨 후, 250 ℃까지 20 ℃/min 속도로 증가시킨 후, 250 ℃에서 2분간 유지되도록 프로그래밍 하였다. 분석조건은 다음과 같다.

- Injection volumn : 10 μL,

- Injection port temperature : 225 ℃

- Detector port temperature : 260 ℃

- Detector : flame ionization detector

- Split ratio :　10:1

상기 해당화 단독 에탄올 발효액의 경우, 발효기간에 따른 당도의 감소가 느리게 진행되어, 초기 당도 24 brix%에서 12일 후에는 당도는 17.6 brix%로 감소하였으며, pH 2.9, 에탄올농도 6.2% 였다. 해당화-산딸기 혼합물 에탄올 발효액의 경우, 당도의 감소가 빠르게 일어나, 발효 12일 후에는 7.0 brix% 였으며, pH 3.4, 에탄올농도 11.4% 였다[표 1]. 발효 12일 동안의 당함량(brix%), pH, 에탄올 농도의 변화는 도 2 내지 4에 나타내었다. 다음 표 1은 해당화 에탄올 발효액과 해당화- 산딸기 에탄올 발효액의 특성(발효 12일)을 나타낸다.

	해당화	해당화-산딸기
에탄올함량(%)	6.2	11.4
pH	2.9	3.4
당함량(brix%)	17.6	7.0

상기 해당화-증자쌀 혼합물과 해당화-무증자쌀 혼합물의 에탄올 발효액의 경우, 무증자 쌀을 사용한 에탄올 발효액은 발효기간에 따른 에탄올 생성 속도가 증자 쌀을 사용한 경우보다 느린 경향을 보였다. 그러나, 시간이 지나면서 에탄올 생성이 급증하여 발효 12일에는 해당화-무증자쌀, 해당화-증자쌀 혼합물의 에탄올 농도는 각각 11.5%와 13.5%였다. 발효 12일의 당함량(brix%), pH, 에탄올 농도는 다음 표 2와 같다.

	해당화-무증자쌀	해당화-증자쌀
에탄올함량(%)	11.5	13.5
pH	4.2	4.5
당함량(brix%)	13.6	14.0

참고예 2. 초산균 준비

초산발효를 위하여 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti KCTC 1010)를 초산균으로 사용하였다. 초산균 배양을 위한 배지는 영양배지(Nutrient broth, Difco, St. Louis, MO, USA)를 사용하였으며 진탕배양(30℃, 200 rpm)법을 적용하였다. 고체배지(Nutrient agar) 제조를 위하여 상기 영양배지(Nutrition broth)에 한천을 1.5%(w/v) 농도로 첨가하였고, 배양액 시료를 적절한 농도로 희석한 후 고체배지의 표면에 평판배양법으로 도포하였으며, 30 ℃에서 호기적인 조건으로 2일간 배양 하여 콜로니의 수를 측정하였다. 각 수치는 오차를 줄이기 위하여 3회의 독립적인 실험결과에서 평균값을 취하였다.

실시예 2. 초산 발효

1) 해당화 단독 또는 해당화-산딸기 에탄올 발효액의 초산 발효

상기 실시예 1과 같이 12일 동안 에탄올 발효가 끝난 해당화 에탄올 발효액 또는 해당화-산딸기 혼합물의 에탄올 발효액을 여과하고, 살균한 증류수를 첨가하여 각 발효액의 에탄올 농도를 6%로 조절하며, 1% 초산을 첨가하여 최종산도를 1.2 내지 1.5%으로 조절하였다.

산도가 조절된 발효액에 상기 참고예 2에 의하여 준비된 초산균(종초)을 발효액 전체 부피 중 10 %(v/v)으로 접종하고 30 ℃에서 200 rpm으로 교반하며 12일 동안 호기적으로 발효시켰다. 사용된 발효조는 2L 규모이며, 첨가된 발효액은 500 mL 이고, 접종시 초산균의 생균수는 1.1 x 10⁷ cfu/mL의 값을 보였다.

2) 해당화-쌀 에탄올 발효액의 초산 발효

상기 실시예 1과 같이 12일 동안 에탄올 발효가 끝난 해당화-무증자쌀 혼합물과 해당화-증자쌀 혼합물의 에탄올 발효액을 각각 여과한 후 살균한 증류수를 사용하여 에탄올 농도를 6%로 조절하고, 0, 0.5 및 1% 초산을 각각 첨가하여 최종산도를 0.2 내지 1.3%으로 조절하였다.

산도가 조절된 발효액에 상기 참고예 2에 의하여 준비된 초산균(종초)을 발효액 전체 부피 중 10 %(v/v)으로 접종하고 30 ℃에서 200 rpm으로 교반하며 9일 동안 호기적으로 발효시켰다. 사용된 발효조는 2L 규모이며, 첨가된 발효액은 500 mL 이고, 접종시 초산균의 생균수는 1.1 x 10⁷ cfu/mL의 값을 보였다.

실험예 2. 초산 발효액(식초)의 특성 분석

1) pH, 에탄올 농도, 당도 및 유기산 함량 측정

식초의 pH 측정, 에탄올 농도 측정, 당도 측정은 실험예 1의 방법에 준하여 실시하였다.

유기산 함량을 측정하기 위하여, 발효액을 10,000 g에서 10분간 원심분리한 후 상층액의 색소와 단백질을 제거(sep-pak C18 catridge 사용)하여 얻은 여과액을 C-610 column(30cm 7.8mm ID, Sulpeco Co., Bellafonte, PA, U.S.A.)을 장착한 HPLC에 주입하였고, 이동상은 0.1% 인산(phosphoric acid)을 사용하였고, 유속은 0.5 mL/min였다. 210 nm 부근의 흡광도를 측정하여 정량하였다.

2) 색도 측정

색도검사를 위하여, 시료(발효액)를 분광분석기(UV-visible spectrophotometer UV-1650 PC, Shimadzu, Japan)로 분석하였다. 흡광도는 파장 280, 320, 420, 520 nm에서 10 mm 석영 cuvette을 사용하였으며, 증류수를 대조군(blank)으로 사용하였다. A₂₈₀는 총 페놀(phenol) 함량을, A₃₂₀는 하이드록시신나매이트(hydroxycinnamate) 함량을, A₄₂₀는 갈색도를, A₅₂₀는 안토시아닌(anthocyanin)으로, A₄₂₀+A₅₂₀은 색도로, A₄₂₀/A₅₂₀는 명도로 표시하였다.

3) 아미노산 분석

아미노산 정량분석을 위하여, 발효액을 10,000 g에서 10분간 원심분리하고, 상층액을 0.45 μm 여과막으로 여과한 다음, 여액 20 μL를 아미노산 분석기(amino acid analyzer, L-8800, Hitachi, Tokyo, Japan)에 주입하여 정량하였다.

4) 관능검사와 통계처리

숙성기간이 끝난 발효식초를 관능검사전에 냉장고에서 20시간 보관하였다. 훈련된 관능검사원인 대학교 2년 여학생 15명에 대하여 맛, 색, 향에 대한 점수를 9점 척도법으로(1 = 매우 나쁨, 9 = 매우 좋음) 평가시켰다.

자료는 1-way analysis of variance (ANOVA) 방법으로 통계처리 하였다(Albright 등 1999). 분석 결과를 평균값± 표준편차로 나타내었다.

5) 결과

(1) 해당화, 해당화-산딸기 식초의 특성변화

해당화 에탄올 발효액 또는 해당화-산딸기 에탄올 발효액의 에탄올농도를 6%로 조절하고 초산을 1% 농도로 첨가 후에 초산 발효하였다. 발효가 진행될수록 해당화 초산 발효액(해당화식초)에서는 발효 1일의 pH가 2.8에서 12일 후에는 pH 2.4로 감소하는데 비교하여, 해당화-산딸기 초산 발효액(이하, 해당화-산딸기 식초)에서는 발효기간 내내 3.1 내지 3.2 범위로 초기 pH가 유지되었다[도 5].

해당화 식초 또는 해당화-산딸기 식초 중 에탄올 농도는 발효가 진행되면서 급격하게 감소하여 발효 6일째에 해당화 식초와 해당화-산딸기 식초에서 0.2% 이하로 거의 소모되는 결과를 보였다[도 6]. 이러한 결과는 초기의 에탄올이 초산균의 작용에 의하여 소모되며, 초산을 포함한 다른 성분으로 변환되었음을 의미한다.

해당화 식초에서는 발효기간에 따른 초산 농도 증가가 미비하여 발효 9일째 1.5%인 반면, 해당화-산딸기 식초에서는 크게 증가하여 발효 12일째에는 3.7%의 초산농도를 보였다[도 7].

다음 표 3에 나타낸 바와 같이, 해당화 식초보다는 해당화-산딸기 식초에서총 페놀성 물질(total phenolic)의 양, 색의 강도, 하이드록시신나매이트(hydroxycinnamate) 등에서 높은 수치를 보였다. 다음 표 3은 해당화 식초와 해당화-산딸기 식초의 발효 12일 후 색상결과를 나타낸다.

Absorbances	해당화식초	산딸기-해당화식초
A₂₈₀	12.50	67.30
A₄₂₀	0.86	1.51
A₅₂₀	0.27	0.30
A₃₂₀	3.94	11.60
Color intensity	1.13	1.81
Shade	3.13	5.03

한편, 발효음료의 색상은 발효에 사용한 시료에 포함된 성분들이 절대적으로 최종 제품에 반영되는 특성이 있는데, 안토시아닌 함량을 반영하는 갈색도(A₅₂₀)과, 색의 강도(A₄₂₀+A₅₂₀), 오렌지색의 경향성을 보여주는 명도(A₄₂₀/A₅₂₀)등의 정보를 알 수 있다(Kim SK 1996). 특정파장(280 nm)의 흡광도 값은 총 페놀성 물질(total phenolic)의 양을, 320 nm 값은 하이드록시신나메이트(hydroxycinnamate)의 농도와 밀접한 관계가 있다. 페놀성 물질(phenolic)의 성분은 비 플라보노이드(non-flavonoids)와 플라보노이드(flavonoids)로 구분되며, 플라보노이드 성분은 플라보놀(flavonols), 카테킨(catechins), 안토시아닌(anthocyanins), 류코안토시아닌(leucoanthocyanins) 등으로 구성되어 있으며, 발효음료의 색, 맛, 향, 입안에서의 촉감, 그리고 항균성 등의 특징을 부여한다(Hwang & Ahn 1975, Sarneckis 등 2006).

유기산, 향기성분 등과 더불어, 아미노산 조성은 식초의 관능적인 맛과 품질에 영향을 준다. 아미노산은 사용원료의 분해되어 생성되거나, 미생물의 발효에 의하여 생합성 되거나, 또는 원료자체의 아미노산 성분이 최종 제품에 반영될 수 있다(Cho & Rhee 1979).

한편, 현미식초의 경우, 필수아미노산인 트레오닌(threonine), 발린(valine), 메티오닌(methionine), 이소로이신(isoleucine), 로이신(leucine), 페닐알라닌(phenylalanine), 라이신(lysine)의 7종이 풍부하게 함유되어 있으며, 특히 감마아미노부틸산(γ-amino-n-butyric acid, GABA)의 함량이 높게 나타났다(Jeong YJ 2009). GABA는 비단백태 아미노산으로 동물의 중추신경계의 주된 억제성 신경전달 물질로서, 뇌세포의 대사기능항진, 혈압강하 및 통증완화 등에도 효능이 있다(Jeong YJ 2009). GABA의 함량은 식물에서는 낮은 수준으로 포함되어 있으나, 발효차 속에 포함된 GABA 성분은 인체내에서 항고혈압성 효능을 있음이 입증되었으나(Oh & Oh 2003), 해당화나 산딸기의 원료 물질과 초산균 발효액 속에 포함된 GABA 성분에 대한 연구결과는 전무한 실정이다.

본 발명의 경우, 해당화-산딸기 식초에서 GABA 함량이 13.4 mg%로 높게 나타남을 확인할 수 있었다. 다음 표 4는 해당화 식초와 해당화-산딸기 식초 유리 아미노산 함량(mg/100 g of 식초, 발효 12일)을 나타낸다.

아미노산	해당화 식초	해당화-산딸기 식초
Isoleucine	0.86	6.44
Leucine	2.63	22.70
Lysine	1.72	16.29
Methionine	0.45	5.92
Cystine	0.03	4.26
Phenylalanine	1.81	13.48
Tyrosine	1.00	8.94
Ammonia	4.62	19.65
Threonine	0.71	6.35
Valine	1.72	7.75
Arginine	3.69	20.07
Histidine	0.46	4.15
Alanine	1.27	19.50
Aspartic acid	0.49	10.19
Glutamic acid	1.85	20.44
Glycine	0.89	8.09
Proline	0.29	2.54
Serine	0.64	7.16
Phosphoserine	4.09	12.39
α-amino adipic acid	0.08	ND
Sarcosine	0.28	1.09
α-amino-n-butyric acid	0.06	0.07
Cystathionine	0.12	0.18
β-alanine	0.03	2.67
β-amino-isobutyric acid	ND¹ ⁾	1.87
γ-amino-n-butyric acid	0.12	13.40
Ethanolamine	0.02	6.93
Hydroxy lysine	0.09	0.33
Ornithine	0.02	1.84
1-methyl histidine	ND	ND
3-methyl histidine	ND	0.39
Carnosine	4.83	12.74
Hydroxy proline	0.14	0.33
Anserine	0.98	3.89
Urea	ND	2.65
Citrulline	0.02	0.30
Total amino acid	37.17	271.68
1) ND: not detected.

해당화 당즙액의 주요 아미노산은 아르기닌(arginine), 글루타민(glutamine), 로이신(leucine)인 반면에 발효초기의 해당화-산딸기 혼합액에서 주요 아미노산은 알라닌(alanine), 세린(serine), 티로신(tyrosine)의 순으로 나타났다(data not shown).

해당화 식초에는 로이신(leucine), 아르기닌(arginine), 글루타민산(glutamic acid), 포스포세린(phosphoserine), 카르노신(carnosine) 등이 주성분이었다. 산딸기-해당화 식초에서는 로이신(leucine), 라이신9lysine), 페닐알라닌(phenylalanine), 알라닌(alanine), 글루타민산(glutamic acid), 아르기닌(arginine) 등이 주요 성분으로 분석되었다[표 4].

15명의 관능검사원을 통하여 해당화 식초와 해당화-산딸기 식초의 발효 12일 후 관능평가 결과는 다음 표 5에 나타내었다.

평가항목	해당화 식초	해당화-산딸기 식초
맛	3.0± 1.5	2.8± 1.9
색	4.1± 1.9	3.2± 1.7
향	1.9± 1.1	2.1± 1.5

상기 표 5에 나타난 바와 같이, 해당화 식초와 해당화-산딸기 식초의 색상, 향, 맛에 대한 유의적인 차이는 없는 것으로 나타났다.

아마도 관능검사에 참여한 여학생들이 식초의 강한 신맛에 대한 선호도가 낮을 것으로 예상되며 이러한 경향이 식초의 관능평가에도 반영되었을 것으로 생각된다.

딸기 발효주의 경우에는 완성된 발효주에 복분자 과즙 등을 첨가함으로써 관능평가 결과가 유의적으로 개선되는 결과를 보고하였다(신 등 2009).

따라서, 해당화-산딸기 식초 개발시 초산 발효 후에 소비자들이 선호하는 향이나 감미료를 첨가하여 맛을 조절할 수 있을 것으로 보인다.

(2) 해당화-쌀 식초의 특성변화

두 그룹(해당화-무증자 쌀 및 해당화-증자쌀 에탄올 발효액)의 에탄올 함량을 살균수를 사용하여 6%로 조절하고, 이들을 각각 세가지 그룹으로 나누어서 초산(acetic acid)을 각각 0, 0.5, 1.0% 수준으로 첨가한 후 6개의 그룹을 9일 동안 초산 발효시켰다. 발효 기간 중에 생성된 에탄올의 농도 변화는 다음 표 6과 같다.

일	해당화-증자쌀 식초			해당화-무증자 쌀 식초
일	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가
0	6.0± 0.0	6.0± 0.0	6.0± 0.0	6.0± 0.0	6.0± 0.0	6.0± 0.0
2	1.6± 2.0	1.5± 2.0	1.7± 2.0	2.4± 2.1	2.3± 1.9	2.2± 1.8
4	0.6± 0.8	0.9± 1.2	0.7± 0.9	0.7± 1.0	0.7± 1.0	0.7± 1.0
6	0.1± 0.1	0.1± 0.1	0.1± 0.1	0.2± 0.2	0.5± 0.8	-¹⁾
9	-	-	-	-	-	-
1) Not detected.

상기 표 6에 나타난 바와 같이, 에탄올 농도는 발효가 진행되면서 급격하게 감소하여 발효 9일째에 6개의 그룹 모두 0.2% 이하로 거의 소모되었다.

발효기간 중 해당화-쌀 식초의 pH 변화는 다음 표 7에 나타내었다.

일	해당화-증자쌀 식초			해당화-무증자쌀 식초
일	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가
2	4.0± 0.7	3.7± 0.2	3.6± 0.1	4.1± 0.5	3.7± 0.1	3.6± 0.0
4	4.3± 1.1	3.6± 0.4	3.5± 0.2	4.6± 1.6	3.6± 0.3	3.5± 0.1
6	4.3± 1.1	3.9± 0.8	3.4± 0.1	4.6± 1.3	3.7± 0.4	3.5± 0.1
9	5.6± 1.7	3.3± 0.1	3.1± 0.4	5.0± 2.0	4.1± 0.9	3.3± 0.1

일반적으로, 식초 발효가 진행되면서 에탄올함량은 감소하는 반면, 유기산 생성으로 pH는 감소한다. 그러나, 표 7에 의하면 인위적으로 초산을 첨가하지 않았거나, 0.5% 수준으로 초산을 첨가한 그룹에서는 잡균의 번식으로 추측되는 이상발효에 의하여 발효가 진행되면서 pH가 상승하였으며, 인위적으로 초산을 1% 첨가한 그룹에서는 pH의 감소가 확인되었다.

해당화-무증자쌀 식초에 초산을 1% 첨가한 그룹에서는 발효기간 중 pH가 감소하여 9일 후에는 pH 3.3으로 나타난 반면, 해당화-증자쌀 식초에 초산을 1% 첨가한 그룹에서는 동일한 발효기간에서 pH 3.1으로 감소하였다.

따라서, 해당화-쌀을 이용한 초산 발효에서는 초기 산도의 영향이 매우 크게 나타났다.

완성된 식초에서는 유기산 성분으로 말산(malic acid), 젖산(lactic), 포름산(formic acid) 및 초산(acetic acid)이 검출되었으며, 해당화-쌀 식초의 발효 9일 동안 유기산 함량(mg%) 변화는 다음 표 8에 나타내었다.

유기산	해당화-증자쌀 식초			해당화-무증자쌀 식초
유기산	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가
Malic acid
Day 2	4± 6	6± 8	6± 8	15± 3	6± 8	7± 9
Day 4	4± 5	7± 10	7± 10	15± 6	8± 11	8± 11
Day 6	4± 6	5± 6	8± 10	24± 13	10± 13	10± 13
Day 9	-¹⁾	-	90± 127	100± 82	11± 16	100± 141
Lactic acid
Day 2	286± 46	306± 28	308± 22	499± 116	587± 26	554± 24
Day 4	254± 255	414± 45	397± 40	429± 517	684± 60	690± 44
Day 6	168± 195	400± 139	445± 51	487± 633	794± 131	826± 96
Day 9	67± 95	864± 1222	514± 2967	1307± 1758	2500± 3291	132± 3097
Formic acid
Day 2	-	-	-	5± 7	7± 10	8± 11
Day 4	-	-	-	8± 11	8± 11	13± 18
Day 6	-	-	8± 12	4± 5	11± 15	17± 24
Day 9	56± 79	19± 27	126± 179	40± 56	20± 28	11± 16
Acetic acid
Day 2	169± 239	426± 231	600± 107	143± 202	378± 170	562± 20
Day 4	215± 286	608± 527	845± 378	361± 477	593± 445	783± 262
Day 6	184± 245	598± 822	1064± 237	411± 553	638± 634	942± 412
Day 9	197± 278	495± 207	1032± 665	185± 261	1032± 1278	2639± 1326
Total
Day 2	459± 279	737± 195	914± 77	662± 315	977± 178	1130± 25
Day 4	473± 536	1029± 562	1249± 407	813± 989	1292± 483	1494± 277
Day 6	355± 435	1002± 955	1526± 265	926± 1193	1452± 737	1795± 471
Day 9	320± 452	1378± 987	763± 1995	1631± 2044	3563± 4524	6882± 4265
1)Not detected.

유기산 조성차이는 곡물 함량 및 발효방법에 의하여 영향을 받는다(Jeong, 2009). 조재선(1984)은 쌀 식초에서 주요 유기산은 젖산 및 숙신산(succinic acid)라고 하였으며, 특히 젖산 함량은 초산보다 4배 이상 높다고 하였는데, 본 실험에서도 젖산 함량이 높게 나타났다[표 8].

발효 시작 전에 첨가된 초산의 함량이 높을수록 안정적인 초산발효가 진행되었으며, 인위적으로 초산이 첨가되지 않은 경우 초산발효중 추가적인 초산생성능이 저하되었다. 따라서, 효율적인 초산발효를 위해서는 발효전에 인위적으로 초산을 첨가하는 것이 초산발효에 중요한 공정임을 확인하였다.

해당화-쌀 식초의 발효 중 페놀화합물 함량(발효 9일) 분광분석 결과는 다음 표 9에 나타내었다.

흡광도	해당화-증자쌀 식초			해당화-무증자쌀 식초
흡광도	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가	0% 초산첨가	0.5% 초산첨가	1% 초산첨가
A₂₈₀	64.6	61.3	45.1	81.0	82.3	113.4
A₄₂₀	9.48	13.5	4.1	6.5	3.0	14.9
A₅₂₀	3.0	2.8	1.2	1.8	0.4	2.8
A₃₂₀	11.1	3.5	0.7	31.7	11.2	2.2
Color intensity	12.5	16.3	5.4	8.3	3.4	17.7
Shade	3.2	5.0	2.8	3.6	22.5	7.4

상기 표 9에 나타나 바와 같이, 해당화-증자쌀 식초와 비교시 해당화-무증자쌀 식초에서 전체 페놀성 화합물(phenolic)이 높은 수치를 보였다.

해당화-쌀 식초의 발효 중 발효 9 일의 아미노산 관련 물질(mg/100 g 식초)의 함량 분석 결과는 다음 표 10에 나타내었다.

아미노산	해당화-증자쌀 식초	해당화-무증자쌀 식초
아미노산	1% 초산첨가	1% 초산첨가
Isoleucine	50.5	62.8
Leucine	120	127.5
Lysine	104.5	116.8
Methionine	35.4	48.2
Cystine	3.5	21.8
Phenylalanine	95.3	106.0
Tyrosine	90.6	124.1
Threonine	51.7	64.4
Valine	54.5	51.5
Arginine	192.5	210.2
Histidine	38.1	57.2
Alaline	42.1	85.1
Aspartic acid	45.4	55.5
Glutamic acid	208.0	185.5
Glycine	45.9	49.8
Proline	48.4	81.0
Serine	68.0	78.9
Phosphoserine	-¹⁾	-
α-amino adipic acid	-	-
Sarcosine	-	-
α-amino-n-butyric acid	1.3	1.6
Cystathionine	7.0	9.5
β-alanine	-	-
β-amino-isobutyric acid	11.9	19.5
γ-amino-n-butyric acid	14.6	43.2
Ethanolamine	3.1	5.1
Hydroxy lysine	-	-
Total amino acid	1408.2	1716.2
1)Not detected.

상기 표 10에 나타나 바와 같이, 아미노산 분석에서는 해당화-증자쌀 식초 에는 글루탐산(glutamic acid), 아르기닌(arginine), 로이신(leucine) 등이 주성분이지만, 해당화-무증자쌀 식초에서는 아르기닌(arginine), 글루탐산(glutamic acid), 로이신(leucine) 등이 주성분 이었다.

쌀식초에서 원료쌀의 종류, 당화공정 등에 따라 아미노산 조성과 전체함량이 달라진다(조재선, 1984). 시판되는 현미식초에서는 123 내지 968 mg%의 아미노산 함량을 보이는 반면, 생쌀발효 현미식초는 1121 내지 2016 mg%로 증자 현미 식초와 비교시, 무증자 현미식초에서 아미노산 함량에서 높은 수치를 보인다(Jeong, 2009). 현미식초의 경우에 GABA 함량이 전체 아미노산 함량에서 매우 높게 나타나는데, 본 발명에서도 GABA가 주요 아미노산으로 나타났으며 해당화-증자쌀 식초와 비교시, 해당화-무증자쌀 식초에서 GABA 함량이 높게 나타났다 [표 10].

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims

해당화를 액화효소와 당화효소를 첨가하여 당화시키는 과정,
상기 당화된 해당화 당즙을 보당하여 당도를 5 내지 30 brix% 로 조정하고 효모, 세균 및 곰팡이 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합미생물을 접종하여 에탄올 발효시키는 과정, 및,
상기 에탄올 발효물을 여과한 후 물로 희석하여 에탄올 농도를 1 내지 15 %로 조정하고 초산균을 접종하여 초산 발효시키는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 에탄올 발효는 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)를 1 내지 10 중량% 접종하고 15 내지 30℃에서 5 내지 20 일간 이루어지는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 에탄올 발효는 산딸기 파쇄물, 무증자 쌀 및 증자 쌀 중에서 선택된 어느 하나를 추가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 산딸기 파쇄물은 해당화 당즙 사용량 1 에 대하여 3 내지 10 부피비로 추가되는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 해당화 당즙과 산딸기 파쇄물의 혼합물은 전체 중량 중 팩틴 분해효소 0.01 내지 1 중량%가 추가되는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 무증자 쌀 또는 증자 쌀은 해당화 당즙 사용량 1 에 대하여 1 내지 5 중량비로 추가되는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 해당화 당즙과 무증자 쌀 또는 증자쌀의 혼합물은 전체 중량 중 누룩 0.5 내지 10 중량%가 추가되는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 초산 발효는 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti)를 1 내지 20 중량% 접종하고 25 내지 37℃에서 3 내지 20 일간 이루어지는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 초산 발효는 산도를 0.5 내지 2% 범위로 조정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 9에 있어서,
상기 산도는 초산을 전체 중량 중 0.5 내지 2중량% 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해당화 식초의 제조방법.
청구항 1 내지 10 중에서 선택된 어느 하나의 항에 의하여 제조된 해당화 식초.
청구항 11의 해당화 식초를 전체 중량 중 1 내지 50 중량% 포함하는 음료.