KR20110093138A - 야콘 식초의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 야콘을 숙성시켜 당도를 증가시킨 뒤에 숙성된 야콘을 일정한 크기로 파쇄한 뒤에 알코올 발효 균주와 초산 균주에 연속적으로 접종시키는 방법으로 당도가 향상된 야콘 식초를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명에 따라 얻어진 야콘 식초는 항산화 기능이 우수한 폴리페놀을 다량 함유하고 있으며 당도 및 산도가 식초로 사용하기에 적합하며 특히 간단한 방법으로 기능성 식초를 얻을 수 있어서 경제적인 면에서도 매우 유리한 효과가 있다.

Description

야콘 식초의 제조 방법{Process for Manufacturing of Yacon Vinegar}

본 발명은 식초를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야콘을 주재로 하여 2단계 발효를 통하여 야콘 식초를 제조하는 방법에 관한 것이다.

식초(vinegar)는 동서양을 막론하고 오랜 옛날부터 사용되었던 발효 산미료로서 우리의 식생활과도 밀접한 관련이 있다. 식초는 곡류나 과일즙 등을 원료로 하여 초산 발효에 의하여 생성되는 초산을 주성분으로 하여 제조되는 발효에 의한 양조식초(발효식초)와 초산 또는 빙초산을 희석시키는 합성식초로 구분된다.

발효식초는 미국의 사과 식초나 프랑스의 포도 식초, 영국 등의 맥아 식초 등이 예전부터 사용된 반면, 합성식초는 비교적 최근에 개발된 것으로 빙초산 또는 초산을 물로 희석시킨 뒤 여기에 아미노산 등을 첨가하여 조미한 것을 말한다. 과거 미생물과 천연자원을 이용하여 제조된 양조식초는 생산기간이 길고 원가가 비싸다는 문제가 있어서 합성식초로 대체되었다.

하지만, 합성식초는 석유를 원료로 하여 제조된다는 점에서 안정성의 면에서 문제가 있다는 지적에 따라, 최근 발효식초에 대한 관심이 급증하고 있다. 현재까지의 연구 결과에 따르면 발효식초는 다양한 유기산을 함유하고 있어서 인체에 유해한 활성산소를 파괴하는 항산화제로서 기능을 하며, 체내의 젖산을 분해하여 몸의 피로를 회복시키는 한편, 숙취해소에도 큰 도움이 되고, 이뇨작용이 탁월하여 체내의 노폐물을 배출시킬 뿐만 아니라, 소화액의 분비 촉진, 당뇨병 예방, 비만 방지, 혈압 상승 방지, 노화 방지 및 스트레스 해소에 있어서 탁월한 효능이 있는 것으로 알려져 있다.

이와 같이, 발효식초가 인체에 매우 유용하다는 것이 밝혀짐에 따라 최근에는 단순한 조미료로서의 기능을 넘어서 기능성 식품으로도 활용되고 있는데, 현미식초, 감식초, 유자식초, 매실 식초 등이 개발되어 판매되고 있다.

특히, 최근 식습관 문제로 인해 전 세계적으로 당뇨 환자가 급증하고 있으며, 더운 여름철에 특히 수분 섭취를 위해 수분이 많은 과일 및 음료수를 많이 섭취하고 있다. 하지만 당뇨환자에게는 인체에 쉽게 흡수가 되는 단순당을 많이 함유하고 있는 과일이나 음료수는 섭취하지 않는 것이 좋다.

한편, 야콘(Yacon strawberry, Polymnia sonchifolia)은 주로 안데스 산맥에서 자라는 다년생 식물로서, 야콘의 괴근을 시럽(syrup)이나 차(tea) 형태로 가공하거나 또는 괴근 그 자체를 별도로 가공하지 않은 채로 식용으로 섭취되고 있다.

야콘의 뿌리는 주로 물, 프럭토-올리고당(fructo-oligosaccharide) 및 갈락토-올리고당(galacto-oligosaccharide)으로 구성되어 있는데, 이 올리고당은 인간이 흡수할 수 없다. 이러한 점 때문에, 야콘의 뿌리는 단맛이 나는 것에 비하여 칼로리 함유량이 적은 편이어서 비만인 사람들에게도 유익한 것으로 알려져 있다. 또한 야콘 시럽은 인체에 흡수되면 대장 내의 세균의 먹이가 되어 면역 체제를 강화시키고 소화를 촉진시킨다.

이와 같이 장내 세균의 밸런스를 조정하고 콜레스테롤을 저하시키는 저-칼로리 식품으로서 야콘이 주목을 받고 있으며, 대장 내 비피더스균의 증식을 촉진하고 변비, 고지혈증 개선, 노화방지 및 미네랄 흡수 촉진 등의 생리적 기능이 있는 것으로 알려진 프럭토 올리고당이 다량 함유되어 있을 뿐만 아니라, 철분 및 칼슘 흡수를 촉진시키고 혈당치 저하에 효과가 있어 당뇨병 환자에게 유익한 식이섬유인'이눌린(inulin)'을 함유하고 있다. 이에 따라 최근에는 야콘 국수, 야콘 냉면을 비롯하여, 야콘을 이용한 야콘 주스나 야콘 차와 같은 건강식품이 개발되고 있다.

야콘에 대한 관심이 집중됨에 따라 이러한 야콘을 활용하기 위한 방법이 제안되고 있다. 일례로 대한민국등록특허 제10-0896473호에서는 야콘 추출 액제를 주제로 하고 키토산 함유 추출 액제를 부재료로 혼합 가공한 건강음료수의 제조 방법을 제안하고 있으며, 대한민국등록특허 제10-0868581호에서는 맵쌀로부터 입국을 제조한 다음에 효모, 젖산 등을 첨가한 뒤에 파쇄된 야콘 분말을 첨가 발효시키는 방법으로 기능성 발효주를 제조하는 방법을 개시하고 있다.

하지만, 전술한 것처럼 야콘이 가지고 있는 인체에 유익한 효능이나 자원의 활용이라는 점을 고려해 볼 때 야콘을 활용하기 위한 방법에 대한 지속적인 연구가 필요하다. 특히, 당뇨 환자에게 효과가 있는 갈락토-올리고당을 다량 함유하고 있는 야콘을 보당 없이 발효하는 방법을 통하여 건강 기능 식품으로서 활용하는 방안을 모색할 필요가 있다.

특히, 현재 개발되고 있는 대부분의 발효 제품은 주정을 사용하여 양조 식초를 제조한 후 과일 농축액을 넣어 만든 과일 식초가 대부분을 차지하고 있으며, 일부 과일 농축액을 사용하여 발효한 제품도 판매되고 있는데, 이러한 발효 제품은 특히 당뇨병 환자에게는 치명적일 수 있다. 따라서 보당을 사용하지 않고 야콘 자체를 숙성하여 당도를 향상시키고 그 자체 당을 이용한 발효 원액을 제조함으로써 소비자의 기호도와 관심도를 높여 시장성을 향상시킬 필요성이 있다.

1.대한민국등록특허제10-0896473호등록공보 2.대한민국등록특허제10-0868581호등록공보

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인체에 유익한 성분을 다량 함유하고 있는 야콘을 주재로 하여 항산화 효과 및 당도 및 산도 등이 뛰어난 야콘 식초를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2단계 발효의 간단한 공정을 통하여 경제적인 방법으로 산업적으로 응용될 수 있는 야콘 식초를 제조하는 공정 및 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 후술하는 발명의 상세한 설명을 참조하면 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명에 따르면, (a) 야콘을 숙성시켜 야콘의 당도를 향상시키는 단계; (b) 상기 숙성된 야콘을 파쇄한 뒤, 알코올 발효시키는 제 1차 발효 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 얻어진 알코올 발효액의 여과 여액을 초산 발효 기질로 사용하여 초산 발효시키는 제 2차 발효 단계를 포함하는 야콘 식초의 제조 방법을 제공한다.

이때, 상기 (b) 단계의 제 1차 발효를 위하여 파쇄된 야콘에 정제수를 첨가하고 알코올 발효 균주를 접종 배양하여 주모를 얻고, 상기 (c) 단계의 제 2차 발효를 위해서 상기 주모를 얻는 과정에서 생성된 알코올 발효액을 여과한 여액에 초산 균주를 접종 배양하여 종초를 얻는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

특히, 상기 주모는 상기 (b) 단계에서 2 ~ 10% (v/v)의 비율로 접종되며, 상기 종초는 상기 (c) 단계에서 5 ~ 15% (v/v)의 비율로 접종될 수 있으며, 상기 알코올 발효 균주는 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae)이고, 상기 초산 균주는 아세토박터속(Acetobacter sp.) 균주를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면 (b) 단계의 알코올 발효 단계는 3 ~ 5일 정도 소요되며, (c) 단계의 초산 발효 단계는 5 ~ 7일 소요된다.

본 발명에서는 야콘을 파쇄한 뒤 여기에 알코올 발효 및 초산 발효의 2단계 발효를 연속적으로 수행하여 야콘 식초를 제조하는 방법을 제안하고 있다.

본 발명에 따라 제조된 야콘 식초는 항산화 효과, 당도 및 산도 등이 양호할 뿐만 아니라, 인체에 대한 다양한 생리적 활성을 갖는 성분이 다량 함유되어 있어서 변비 개선, 고지혈증 개선, 노화방지 등의 효과를 기대할 수 있다.

더욱이, 2단계 발효를 채택한 비교적 간단한 공정을 통해서 인체에 유익한 야콘 식초를 제조할 수 있어서 산업적인 규모에서도 경제성을 도모하면서 야콘 식초를 제조할 수 있으며, 보당을 사용하지 않음으로써 당뇨병 환자에게도 아무런 해가 되지 않기 때문에 소비자의 기호도와 만족도를 증가시킬 수 있어서 건강 기능 식품으로서 활용이 기대된다.

도 1은 본 발명에 따라 야콘 식초를 제조하기 위한 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 야콘의 숙성 기간에 다른 상태 변화를 측정한 사진으로, 도 2a 내지 도 2d는 각각 숙성 0일째, 7일째, 14일째 및 21일째의 야콘의 상태 변화를 측정한 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 야콘의 알코올 발효에 따른 알코올 발효 생성 정도를 측정한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 야콘의 초산 발효 중 초산 생성 정도를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 야콘의 발효 초기 당도가 야콘의 알코올 발효 농도에 미치는 영향을 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 최종적으로 야콘 식초를 제조하는 과정에서 알코올 발효 시간에 따른 당도와 알코올의 변화 정도를 측정한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 최종적으로 야콘 식초를 제조하는 과정에서 제조 조건에 따른 초기 산도의 변화 정도를 측정한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 최종적으로 야콘 식초를 제조하는 과정에서 제조 조건에 다른 알코올 농도의 변화 정도를 측정한 그래프이다.

본 발명자들은 인체의 다양한 생리적 활성에 효능이 있는 야콘을 활용하기 위한 방안을 모색하던 중에 야콘을 원료로 하여 2단계의 연속 발효를 통하여 식초를 제조할 수 잇다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하였다. 이하 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명에 대해서 설명한다.

본 발명은 기본적으로 야콘을 2단계의 연속적인 발효를 통하여 발효식초(양조식초)를 제조하는 공정 및 이를 위한 시스템을 제안한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 야콘을 주재로 하여 양조 식초를 제조하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

우선, 발효 식초의 원료로 사용되는 야콘을 숙성시켜 후술하는 2단계 발효 과정을 통하여 제조되는 야콘 유래의 발효식초의 당도를 조정한다. 야콘에는 인체에 유익한 다양한 다당체 또는 올리고당이 함유되어 있는데, 적절한 기간의 숙성을 통해 발효 식초에 적합한 당도를 가지도록 유도할 수 있다. 야콘을 20 ~ 40일, 바람직하게는 25 ~ 35일 정도 숙성시키면 야콘 자체 내의 다당체 등이 숙성 기간 동안 분해되어 당도가 향상된다. 물론, 적절한 당화 효소를 사용하여 숙성 기간을 단축할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시예에서 확인한 바에 따르면 재배 직후 입수한 야콘의 당도는 대략 9% 정도에 불과하지만 30일 정도 숙성시키면 당도가 15%까지 높아져 발효 식초를 제조하는데 적합하였다. 특히, 본 발명의 실시예에서 확인한 것에 따르면 야콘을 숙성시켜 당도를 대략 10 ~ 20°brix, 바람직하게는 13 ~ 17°brix까지 숙성시키는 것이 발효식초를 제조하는데 적합할 수 있다.

이어서, 본 발명에 따른 2단계 발효를 위해서 우선 준비된 야콘의 구근을 브렌더 등을 이용하여 파쇄하고, 이어서 1차 발효를 위하여 알코올 발효 균주를 접종시켜 얻어지는 1차 배양액에 초산 균주를 접종시키는 2차 발효로 구분된다.

본 발명과 관련해서 사용가능한 알코올 발효 균주로는 양조 식초를 제조하는 과정에서 사용되는 임의의 알코올 발효 균주가 사용될 수 있으며, 일례로 사카로마이세스속에 속하는 알코올 발효 균주, 예를 들어 사카로마이세스 클루베리((Saccharomyces kluvery), 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae)와 같은 효모 균주를 사용할 수 있으나, 본 발명이 이러한 특정 효모 균주로 한정되는 것은 결코 아니다.

한편, 본 발명에 따라 사용가능한 초산 균주로는 전술한 알코올 발효 균주에 의하여 생성된 알코올을 산화시켜 초산을 생성하는 호기성 발효를 하는 균주를 들 수 있다. 본 발명에 따라 사용될 수 있는 초산 균주로는 예를 들어 아세트산균속(아세토박터속, Acetobacter sp.)에 속하는 균주를 사용할 수 있으며, 구체적으로 아세토박터속 PA 97 균주(Acetobacter sp. PA 97), 아세토박터속 DGV 균주(Acetobacter sp. DGV), 아세토박터속 MRV 균주(Acetobacter sp. MRV), 아세토박터 슈첸바히(Acetobacter schutzenbachii), 아세토박터 오를레앙스(Acetobacter orleanense), 아세토박터 쿠르붐(Acetobacter curvum), 아세토박터 젠제눔(Acetobacter gengenum), 아세토박터 메속시단스(Acetobacter mexoxydans), 아세토박터 멜라누제눔(Acetobacter melanoogenum), 아세토박터 서복시단스(Acetobacter suboxydans), 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti) 등을 들 수 있다. 하지만, 본 발명이 위에서 구체적으로 밝힌 특정 균주들의 이용만으로 한정되는 것은 결코 아니다.

특히, 본 발명에 따른 2단계의 발효를 통하여 제조되는 야콘 유래의 발효식초 중에 초산을 경제적으로 대량 생산하기 위해서는 고농도의 균체 배양이 필요하다. 이를 위해서, 예를 들어 전술한 알코올 발효 균주를 이용하여 주모를 제조하고, 전술한 초산 발효 균주를 이용하여 종초를 제조할 수 있다. 이때 알코올 발효 균주를 이용하여 생성된 에탄올 주모는 대략 2 ~ 10% (v/v)의 비율, 바람직하게는 3 ~ 7% (v/v)의 비율로 접종하게 되면 초산균의 발효를 위한 적절한 양의 에탄올을 얻을 수 있다. 만약 주모를 너무 많은 비율로 접종하게 되면 초기 알코올 농도로 인하여 초산 균주에 의한 2차 발효 속도가 지연되어 결국 초산 생성이 지연될 수 있기 때문이다. 종초는 5 ~ 15 %(v/v)의 비율, 바람직하게는 7 ~ 12 %(v/v)의 비율로 접종된다.

이들 균주는 대략 20 ~ 40℃, 바람직하게는 25 ~ 35℃의 온도에서 배양, 접종시키는 것이 바람직하다. 특히 2차 발효를 위한 초산 균주의 접종 및 배양 온도가 너무 낮으면 균주 성장이 억제되고 너무 높으면 오히려 초산 생성능이 떨어질 수 있기 때문이다.

특히, 과실로부터 식초를 제조하는 과정에서 필요에 따라 당도를 조절하기 위한 설탕이라든가 산도를 조절하기 위한 혼합산 등이 필요할 수 있으나, 본 발명에 따라 야콘으로부터 식초를 제조하는 과정에서는 이러한 당도 조절제(보당) 및/또는 산도 조절제를 사용하지 않고서도 인체에 유용한 당도와 산도를 유지할 수 있다는 것 또한 본 발명의 장점이다. 아울러, 2008년도 식품 공전에 따르면, 식초의 규격으로서 초산 함량이 4.0 ~ 29.0 %(w/v)이어야 하는데, 본 발명에 따라 제조된 발효 식초는 이러한 조건을 모두 충족시킨다.

이하, 예시적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1 : 야콘의 숙성

국내에서 재배하고 있는 야콘을 구입한 뒤 숙성 기간에 따른 야콘의 상태 변화를 관찰하고 당도를 측정하였다. 도 2a 내지 도 2d는 야콘의 숙성 기간에 따른 야콘의 변화 상태를 측정한 사진으로서, 숙성 기간에 따라 상태가 변화하고 있음을 알 수 있다. 재배한 야콘을 채취한 직후의 야콘의 당도는 약 9% 정도였으나, 30일 정도 숙성시킨 뒤에는 15%까지 당도가 높아진 것을 확인하였다.

실시예 2 : 균주 선별 및 배양 조건의 확립

(1) 균주 선별

본 발명에 따른 야콘을 발효하여 양조식초를 얻기 위한 최적의 균주 및 배양 조건을 선별하기 위하여 4종류의 알코올 발효 균주를 사용하여 야콘 발효에 따른 당도 및 알코올 함량을 측정하였다. 사용된 4종류의 알코올 발효 균주는 효모 균주로서 사카로마이세스 클루베리 PA97(Saccharomyces kluyvery PA97, Authentic strain, PA97), 사카로마이세스 클루베리 KCTC 7904 (Saccharomyces kluyvery KCTC 7904, KCTC 7904), 사카로마이세스 세레비시애 R12 (Saccharomyces cerevisiae, isolated strain, R12) 및 사카로마이세스 세레비시애 OMK (Saccharomyces cerevisiae OMK, isolated strain, OMK)이었다. 실시예 1에서 당도를 향상시킨 야콘을 사용하였으며, 본 실시예에 따른 분석 결과가 하기 표 1에 표시되어 있다.

효모 균주에 따른 당도 및 알코올 함량 측정

효모 종류	0-4일차
	당도 변화(%)				알코올 함량(%)
PA97*	15.1	6.9	5.3	5.2	6.0±0.6
KCTC**	15.1	7.8	5.6	5.7	7.4±0.5
R12***	15.1	8.3	6.8	5.7	5.8±0.4
OMK****	15.1	7.6	6.2	5.8	5.6±0.3

^* : Saccharomyces kluyvery PA97(Authentic strain)

^** : Saccharomyces kluyvery KCTC 7904

^*** : Saccharomyces cerevisiae R12(isolated strain)

^**** : Saccharomyces cerevisiae OMK(isolated strain)

당도 변화 및 알코올 생성 정도를 고려하였을 때, 4종류의 알코올 발효 균주 모두 발효 식초를 제조하기 위해서 양호하였으나, 특히 KCTC 7904 효모 균주가 가장 발효 기간이 짧고 알코올 생성능이 높게 나타났다.

(2) 주모 및 종초의 배양 조건 설정

야콘을 발효하여 최적의 초산 조건을 확인하기 위하여 4종류의 초산 균주를 이용하여 야콘 발효의 최적 초산 발효 조건을 규명하였다. 사용된 4종류의 초산 균주는 아세토박터속 PA97 균주(Acetobacter sp. PA97, isolated strains), 아세토박터속 DGV 균주(Acetobacter sp. DGV, isolated strains), 아세토박터속 MRV 균주(Acetobacter sp. MRV, isolated strains) 및 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti KCCM 32409, Authentic strain)이었다. 하기 표 2에서는 본 실시예에 따른 4종류의 초산 균주에 대한 배양 조건에 대한 실험 결과를 표시하였다.

초산 균주의 야콘 발효를 위한 pH 및 산도 변화 측정

초산균 (배양일)	A*		B**		C***		D****
	3일	5일	3일	5일	3일	5일	3일	5일
pH	3.65	3.62	3.81	3.64	3.86	3.64	3.85	3.65
산도(%)	4.67	6.90	3.73	6.79	3.05	6.63	3.15	6.60

^* : Acetobacter sp. PA97(isolated strains)

^** : Acetobacter sp. DGV(isolated strains)

^*** : Acetobacter sp. MRV(isolated strains)

^**** : Acetobacter aceti KCCM 32409(Authentic strain)

산도 및 pH 조건을 종합적으로 고려할 때, 4종의 초산 균주 모두 양호한 조건에서 배양 가능하였으나, 특히 아세토박터속 PA97 균주가 적절한 산도 및 pH를 유지하였으며, 후술하는 실시예에서는 이 초산 발효 균주를 사용하였다.

실시예 3 : 주모 및 종초의 최적 조건 분석

(1) 알코올 발효의 최적 조건

야콘을 파쇄하여 정제수 10%를 첨가 한 후 알코올 발효 균주인 실시예 2에서 최적 활성을 보인 사카로마이세스 클루베리 KCTC 7904 (Saccharomyces kluyvery KCTC 7904, KCTC 7904)를 접종하여 30℃에서 48시간 배양하여 5%(v/v) 주모로 사용하면서 최적 조건을 살펴보았다. 표 3은 단기간에 알코올 발효시의 야콘의 당도 변화를 측정한 결과를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 야콘의 알코올 발효에 따른 알코올 발효 생성 정도를 측정한 그래프이다.

야콘의 알코올 발효에 따른 당도 변화 측정

시험군	1일차	2일차	3일차
A군*	14.3%	6.9%	5.1%
B군*	15.1%	7.8%	5.4%

* A군과 B군은 숙성기간 차이를 두고 시험군을 분류하였음(A-20일, B-30일)

야콘의 숙성 기간에 따라 당도 변화에 약간의 차이는 있었으나, 발효 식초를 제조하는 데는 큰 문제점은 없었다. 한편, 도 3에 도시된 것처럼, 발효 일수에 따라 알코올의 생성 정도는 증가하였으며, 알코올 발효 3일째의 알코올 생성 정도는 7.0%, 4일째는 7.4%로 그 이후에는 더 이상 알코올 함량이 증가되지 않았다. 그 결과 야콘의 알코올 발효 균주를 이용한 발효 기간은 3 ~ 5일 정도가 가장 최적의 발효 조건임을 확인하였다.

(2) 초산 발효의 최적 조건

이어서, 주모 제조 시 동일방법으로 제조된 야콘의 알코올 발효액을 여과한 후, 그 여액을 초산 균주 아세토박터속 PA 97(Acetobacter sp. PA97)를 접종하여 30℃에서 200 rpm으로 72시간 배양하여 10%(v/v) 종초로 사용하였다. 도 4는 본 실시예에 따른 야콘의 초산 발효 시에 생성 정도를 측정한 그래프이다. 도 4에 도시된 것과 같이, 초산 발효 기간에 따라 초산의 생성 정도가 증가하였으며, 발효 후 5일째 초산 생성능은 5.86%, 7일째는 6.97%로 그 이후에는 더 이상 초산이 생성되지는 않았다. 이상의 결과로 야콘의 초산 발효기간은 5 ~ 7일 정도가 가장 최적의 발효조건임을 알 수 있었다.

실시예 4 : 균주의 배양

본 발명에 따라 2단계의 발효를 위한 균주를 배양하였다. 본 발명과 관련하여 1단계의 발효를 위해 사용된 알코올 발효 균주는 실시예 2에서 가장 양호한 알코올 발효 성능을 보인, 한국생명자원세터에서 분양받은 사카로마이세스 클루베리(Saccharomyces kluyvery, KCTC 7904)를 효모 추출물(yeast extract), 펩톤(peptone) 및 덱스트로오스(dextrose)를 주성분으로 함유하는 YPD 평판 배지에 계대배양 한 후, 효소 추출물 및 만니톨(mannitol)을 주성분으로 하는 YM 액체 배지에서 24℃에서 24시간 정치 배양하여 사용하였다. 한편, 초산균으로는 실시예 2에서 가장 양호한 초산 성능을 보인 아세토박터속 PA97(Acetobacter sp. PA97, )을 하기 표 4의 배지 조성으로 30℃에서 72시간 배양하여 사용하였다.

초산 균주의 배양을 위한 배지 조성

액체 배지
성분	비율 (%)
효모 추출물(Yeast extract)	0.5
포도당(Glucose)	0.5
글리세린(Glycerin)	1.0
황산마그네슘(MgSO4??7H2O)	0.02
에탄올(Ethanol)	5.0
초산(Acetic acid)	1.0

실시예 5 : 야콘 식초의 제조

야콘을 원료로 사용하여 알코올 및 초산 발효의 2 단계로 구분하는 방법으로 야콘 식초를 제조하였다. 구체적으로 1단계 알코올 발효를 위해서, 야콘을 브렌더(blender)로 파쇄하고 정제수 10%를 첨가 한 후 실시예 4에서 얻은 주모 5% (v/v)를 접종하여 30℃ 항온 배양기에서 간헐적으로 교반하면서 최전 조건에서 0-4일간 알코올발효 행하여 여과한 여액을 초산 발효 기질로 사용하였다. 2단계 초산 발효는 1단계 발효를 통하여 얻은 야콘 알코올 발효액 3 L에 실시예 2에서 얻은 종초 300 ㎖를 접종하고 5 L의 발효조에서 30℃, 200 rpm에서 0-7일간 최적 조건에서 초산 발효 하여 야콘 식초를 제조 하였다. 이 야콘 식초를 원심분리 후 침전물을 제거한 상층액을 분석 시료로 사용하였다.

실험예 1 : 초기 당도의 영향 분석

발효 초기 당도가 야콘 알코올 발효에 미치는 영향을 알아보기 위하여 야콘을 파쇄하여 가수한 후 당도를 10, 15, 20 및 25°brix로 조절한 뒤, 실시예 5에 따라 알코올 발효시켜 알코올 함량 및 당도를 측정하였다. 본 실시예에 따른 분석 결과가 도 5에 표시되어 있다. 도 5에 도시된 것처럼, 알코올 발효 후 알코올 함량은 4.7, 6.6, 9.2 및 11.2%로 나타나 초기 당도에 비례하여 알코올 함량이 높게 나타났다. 특히, 당도의 차이도 3.7, 6.1, 8.4 및 11°brix로 유사한 경향을 나타내었다. 이는 알코올 발효에서 당도가 높아짐에 따라 알코올 함량이 증가하였다(Yae et al., 2007; Son et al., 2003)는 보고와 같은 경향을 나타내었다. 2008년도 식품공전에 따를 때 과실식초의 품질기준이 총산도 4.0% 이상이라는 점을 고려할 때, 본 실시예에 따라 숙성된 야콘의 초기 당도 13 ~ 15°brix에서 알코올 발효시켰을 때 알코올 함량이 6.6%로 초산 발효에 적합한 알코올 함량으로 생각되어 이후 실험에서는 초기 당도를 13-15°brix로 설정하였다.

실험예 2 : 발효 시간에 따른 당도와 알코올의 함량 분석

알코올 생산 최적 시간을 조사하기 위하여 당도를 13~15°brix로 조절하여 알코올 발효시켜 알코올 함량 변화 및 당도 변화를 측정하였다. 본 실시예에 따른 분석 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6에 도시된 것과 같이, 알코올 함량은 발효 2일째 급격히 증가하여 4.6%로 나타났으며 4일째부터는 6.6%로 더 이상 증가하지 않았다.

이러한 결과는 양파즙 발효에서는 발효 5일째(김상웅 등, 양파즙을 사용한 알코올 음료의 개발, 생명과학회지 제18권 제7호 (2008), pp. 980 ~ 985), 참다래 알코올 발효에서 8일째(우승미 등, 알코올 발효 균주에 따른 참다래 와인의 품질 특성, 한국식품영양과학회지 제36권 제6호 (2007), pp. 800 ~ 806), 수박을 이용한 발효주 제조에서는 발효 7일째 알코올 함량이 최대로 생성하였다(황승재 등, 발포유리와 탄화 밤나무 칩을 함유한 혼합배지에서 접목 수박 공정묘의 생산, 원예과학기술지 제22권 제1호 (2004), pp. 19~24)고 보고한 바 있어 알코올 발효에 사용되는 원료, 과즙 농도 및 효모의 종류에 따라 발효시간 및 알코올 생성량에 미치는 영향은 일부 차이가 있었다. 한편, 당도는 3일째 이후에 큰 변화 없이 일정하였다.

실험예 3 : 초기 산도의 영향 분석

본 실시예에서는 초기 산도가 초산 생성량에 미치는 영향을 살펴보았다. 이를 위하여 초기 산도를 1, 1.5, 2, 2.5 및 3%로 조절한 후 초산 발효시켜, 전술한 분석 방법에 따라 초산 함량의 변화를 측정하였다. 본 실시예에 따른 분석 결과가 도 7에 도시되어 있다.

도시된 것과 같이, 초기 산도 농도가 가장 낮은 1% 첨가구에서는 초산 생성량이 가장 낮게 나타났으며, 2% 첨가구에서 발효 9일째 6.96%로 가장 높게 나타났다. 그러나 3% 첨가구에서는 유도기가 길어져 산생성능이 적어지므로 초산 발효 시 초기 산도를 2%로 조정 발효를 진행시키는 것이 적합하다고 판단되어진다.

이러한 결과는 알로에 식초에서 초기산도가 3~4% 범위에서 초산생성이 활발함을 보였다(이도상 등, Acetobacter sp.를 이용한 알로에 식초의 발효조건 및 Lipase 활성 저해효과, 한국응용생명화학회지, 제42권 2호 (1999), pp.105~110)라는 기존의 보고와 차이를 보였다.

실험예 4 : 알코올 농도의 영향 분석

알코올 농도가 초산 발효 시 초산생성량에 미치는 영향을 확인하기 위해 야콘 알코올 발효로 생성된 알코올을 4, 6, 8 및 10%로 조절한 후 초산 발효시켜, 전술한 분석방법에 따라 초산의 함량 변화를 측정하였다. 본 실시예에 따른 분석 결과를 도 8에 나타내었다.

일반적으로 초산 발효는 알코올 함량에 큰 영향을 받기 때문에, 초산 발효에 요구되는 알코올 최적 농도의 설정은 매우 중요하다고 할 수 있다. 도 8에 도시된 것과 같이, 알코올 함량 4%에서는 배양 4일 후에 산도 값이 3.96에 도달하였으나 이후에는 증가하지 않았으며, 초기 알코올 함량이 6%일 때 6.96%로 가장 높은 산도를 보였다. 반면 알코올 함량 10%에서는 7일째에도 산도증가가 보이지 않았는데 이는 알코올 농도가 높을수록 유도기가 길어지고 생육이 억제되기 때문인 것으로 생각된다. 이 결과는 알코올 농도 8~9%일 때 가장 높은 초산 생성량을 보였다(Kim, 1999)는 보고와 차이를 보였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 전술한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 오히려 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 생각해 낼 수 있을 것이다.

예를 들어 전술한 실시예에 따르면 야콘의 숙성시킴에 따라 당도가 향상되었는데, 이는 야콘 자체 내의 다당체가 숙성기간 동안 분해되어 당도가 향상된 것으로 생각된다. 따라서 적절한 당체에 대한 가수분해효소(당화효소, 예를 들어 락타아제 분해 효소(lactose))로 처리하여 숙성기간 단축 및 당도 상승효과를 통하여 고품질의 발효 식초를 얻을 수 있을 것이다.

하지만 그와 같은 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 점은, 첨부하는 청구의 범위를 통해서 분명해질 것이다.

Claims (4)

1. (a) 야콘을 숙성시켜 야콘의 당도를 향상시키는 단계;
   (b) 상기 숙성된 야콘을 파쇄한 뒤, 3 ~ 5일 동안 알코올 발효시키는 제 1차 발효 단계;
   (c) 상기 (b) 단계에서 얻어진 알코올 발효액의 여과 여액을 초산 발효 기질로 사용하여 5 ~ 7일 동안 초산 발효시키는 제 2차 발효 단계를 포함하는 야콘 식초의 제조 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 (b) 단계의 제 1차 발효를 위하여 파쇄된 야콘에 정제수를 첨가하고 알코올 발효 균주를 접종 배양하여 주모를 얻고, 상기 (c) 단계의 제 2차 발효를 위해서 상기 주모를 얻는 과정에서 생성된 알코올 발효액을 여과한 여액에 초산 균주를 접종 배양하여 종초를 얻는 단계를 더욱 포함하는 야콘 식초의 제조 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 주모는 상기 (b) 단계에서 2 ~ 10% (v/v)의 비율로 접종되며, 상기 종초는 상기 (c) 단계에서 5 ~ 15% (v/v)의 비율로 접종되는 것을 특징으로 하는 야콘 식초의 제조 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 알코올 발효 균주는 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae)이고, 상기 초산 균주는 아세토박터속(Acetobacter sp .) 균주인 야콘 식초의 제조 방법.

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