KR20110116337A - 함초누룩을 이용한 발효 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

함초누룩을 이용한 발효 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

함초누룩의 발효산물인 함초누룩 발효물 및 상기 발효물의 제조방법을 제공한다. 상기 함초누룩 발효물은 항산화 효능이 인정되고 유기산 및 미네랄 함량이 우수하며, 다양한 식품, 식품 첨가제 및 건강보조식품 등의 제조에 활용가능하다.

Description

함초누룩을 이용한 발효 조성물 및 그 제조방법{FERMENTED COMPOSITION USING SALICORNIA HERBACEA NURUK AND PREPARATION METHOD OF THE SAME}
본 발명은 염생 식물의 일종인 함초(퉁퉁마디)누룩을 이용한 발효 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
누룩은 전분과 단백질을 포함하는 밀기울, 쌀 등에서 다양한 미생물, 특히 전분의 당화기능이 우수한 미생물이 생장하면서 세포외 효소를 분비하고 이 효소에 의해 생성된 당을 이용하여 효모가 증식하는 과정에 의해 제조된다. 누룩이 건조되면 효소는 건조된 상태로 활성을 유지하고 효모는 휴면상태에 있다가 수분과 전분이 첨가되면 전분의 당화와 알코올 발효를 촉진하게 된다.
일반적으로 누룩을 제조할 때 사용하는 밀 또는 쌀을 사용한다. 예를 들어, 일본식 정종의 제조과정에서 쌀을 이용하여 누룩을 제조하고 있고 우리나라에서도 막걸리의 생산에 쌀 누룩이 이용되고 있다. 그러나, 누룩의 원료로 밀을 사용한 경우와 쌀을 사용한 경우에는, 원료성분들의 종류에 따라 최종 제품이 갖는 풍미가 달라지게 된다.
또한, 함초는 명아주과의 한해살이풀이며, 염전과 같이 염도가 매우 높은 곳에서 잘 자란다. 예로부터 ‘짠 풀’이라는 의미로 함초(鹹草)라고 불리게 되었으며, 생긴 것이 퉁퉁한 마디와 같다하여 퉁퉁마디로 불리기도 한다. 함초는 변비, 당뇨 및 각종 염증 등의 질환에 효험이 좋다고 알려져 있으나, 염분성분이 지나치게 높아서 식품 원료로 활용 또는 가공하기에는 한계가 있었다.
전통적으로 영양성분의 과학적 분석 기술이 없었던 시절부터 누룩의 원료로 밀을 주로 사용해온 것은 경험적으로 밀과 쌀의 영양성분이 막걸리의 품질을 다르게 하는 원인이 되었기 때문으로 추정된다. 종래의 막걸리 등을 제조과정에서는, 건강에 유용하다고 알려진 특정 재료 또는 일반적인 식품의 원료(뽕잎, 호박, 현미, 매생이, 과일, 허브, 지장수, 해물, 인삼, 연, 솔, 잣, 버섯 등)를 증자한 곡물(주로 쌀)에 첨가하여 발효하거나 그 추출물을 막걸리 배양액에 첨가하는 방법이 적용되었다. 이러한 방법은 막걸리 등이 발효되는 과정에서 부 재료로서 첨가한 물질의 영양성분이 물 또는 알코올에 의해 추출되어 막걸리의 성분의 일부가 되는 단순한 혼합물의 기능에 제한될 가능성이 있다.
본 발명의 일실시예의 목적은 함초누룩을 이용한 발효 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일실시예의 목적은 함초누룩을 이용하여 제조된 막걸리, 식초 및 음용식초를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일실시예의 목적은 함초누룩을 이용한 발효 조성물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
함초누룩의 발효산물인 함초누룩 발효 조성물 및 상기 발효 조성물의 제조방법이 개시된다. 상기 함초누룩 발효 조성물은 막걸리 및 식초 등을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 함초누룩 발효 조성물은 항산화 효능이 인정되고 유기산 및 미네랄 함량이 우수하며, 다양한 식품, 식품 첨가제 및 건강보조식품 등의 제조에 활용 가능하다.
도 1은 (a) 쌀+함초, (b) 밀, (c) 쌀을 이용하여 제조한 누룩을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 아스퍼질러스(Aspergillus) 속 (KACC41858) 균사체 배양액의 전분 분해능에 대한 라인위버-버크 그래프(Lineweaver-Burk plotting)이다.
도 3은 쌀+함초, 밀, 쌀을 원료로 제조한 누룩을 이용하여 제조한 막걸리에서 추출한 게놈 DNA를 이용하여 증폭한 18S-rDNA의 가변 영역(variable region)의 온도구배 전기영동 결과이다.
도 4는 쌀+함초, 밀, 쌀을 원료로 제조한 누룩을 이용하여 제조한 막걸리에서 추출한 게놈 DNA를 이용하여 증폭한 16S-rDNA의 가변 영역(variable region)의 온도구배 전기영동 결과이다.
도 5는 쌀+함초, 밀, 쌀을 원료로 제조한 누룩을 이용하여 제조한 식초에서 추출한 게놈 DNA를 이용하여 증폭한 16S-rDNA의 가변 영역(variable region)의 온도구배 전기영동 결과이다.
본 발명의 일실시예에 따른 발효 조성물은 함초가 함유된 함초누룩의 발효산물을 포함하는 함초누룩 발효 조성물일 수 있다.
일실시예에서, 상기 함초누룩은 함초가 함유된 원료성분에 누룩곰팡이를 접종 및 발효시켜 제조한 누룩을 의미하며, 누룩곰팡이에 의한 쌀과 함초의 혼합 발효물을 포함한다. 본 발명에서 함초(Salicornia herbacea)란, 우리나라 남해안과 서해안 간척지 등의 바닷가 염습지대에서 자생하는 명아주과에 속하는 일년초 식물로서 퉁퉁마디라고 불린다. 예로부터 함초는 암, 축농증, 관절염, 고혈압, 요통, 비만증, 치질, 당뇨병 천식, 기관지염 등과 같은 민간요법 제재로서 이용되어 왔다.
국립수산과학원에서 분석한 자료에 따르면, 함초의 잎은 수분 90.9%, 조단백 1.6%, 지질 0.2%, 미네랄 4.7%, 소금 3.3%를 포함하고 있다. 이를 건조중량으로 환산하면, 조단백 16.5%, 지질 2.04%, 미네랄 47.9%, 소금 33.7%이다. 이는 밀의 성분(건조중량으로 환산한 함량: 조단백 12.9%, 지질 1.6%, 탄수화물 85.14, 미네랄 5.76%)과 비교하면, 누룩을 제조할 수 없는 구성이다. 따라서, 염분을 제거한 함초에 탄수화물이 풍부한 쌀(건조중량으로 환산한 함량: 전분 91%, 조단백 7.8%, 지질 1.32%, 미량의 미네랄)을 혼합하면, 누룩을 제조하는데 필요한 성분이 충족된다.
일실시예에서, 상기 함초누룩을 제조하는 원료성분으로, 곡물과 함초의 혼합물이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 쌀과 함초의 혼합물을 사용할 수 있다. 쌀과 함초의 비율은, 원료의 건조중량 기준으로, 7:3 내지 9:1 중량비, 보다 구체적으로는 8:2 중량비일 수 있다. 상기 쌀과 함초의 비율은 누룩을 제조하기 위한 영양성분의 함량을 고려한 것이다. 예를 들어, 누룩을 제조하기 위한 쌀과 함초의 비율을, 건조중량 기준으로, 8:2로 조절하면, 탄수화물은 약 73%, 단백질은 약 10%, 지방은 약 1.3%, 미네랄은 약 10%이며, 탄수화물과 단백질의 함량은 균류가 생장하기에 부족하지 않게 된다.
본 발명에서 사용되는 누룩곰팡이는 함초가 함유된 혼합물을 발효시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용가능하다. 일실시예에서, 상기 누룩곰팡이는 아스퍼질러스 오라이제(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 아와모리 바 카와치(Aspergillus awamori var kavachii), 모나스커스 루버(Monascus rubber), 모나스커스 퍼포레우스(Monascus purporeus), 라이조퍼스 오라이자(Rhizopus oryzae), 라이조퍼스 델레마르(Rhizopus delemar), 무코르 룩시아이(Mucor rouxi), 라이조퍼스 차바니쿠스(Rhizopus javanicus)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 함초누룩 발효 조성물은, 함초를 함유한 누룩을 이용하여 제조된 발효물이라면 특별한 제한없이 포함되며, 일실시예에서, 상기 함초누룩 발효 조성물은 액상 발효 조성물일 수 있다. 예를 들어, 함초누룩 발효 조성물은, 함초를 함유하는 함초누룩을 발효시켜 제조된 막걸리, 식초 또는 음용식초를 포함한다. 함초누룩을 이용하여 제조된 막걸리 및/또는 식초(또는 음용식초)는, 함초 성분의 함유로 인한 다양한 효능을 갖는다. 예를 들어, 함초누룩을 이용하여 제조된 막걸리 및/또는 식초는, 항산화 효능이 뛰어나고, 유기산 및 미네랄 성분의 함량이 우수하다. 본 발명에서 음용식초란, 음용이 가능한 식초를 의미하며, 물 등에 타서 마시는 식초, 제형 그대로 음용 가능한 식초음료 및 식초성분이 함유된 식초혼합음료 등을 포함한다.
또한, 본 발명은 함초누룩 발효 조성물의 제조방법을 제공한다. 일실시예에서, 누룩곰팡이가 접종된 곡물과 함초의 혼합물을 발효시켜 함초누룩을 제조하는 방법을 제공한다. 예를 들어, 상기 곡물은 쌀일 수 있다. 함초누룩을 제조하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
일실시예에서, 함초누룩을 제조하는 방법은, 함초를 세척하여 소금기를 제거하는 세척공정; 쌀과 함초를 7:3 내지 9:1의 중량비로 혼합하는 혼합공정; 쌀과 함초의 혼합물에 누룩곰팡이를 접종하는 접종공정; 및 누룩곰팡이가 접종된 쌀과 함초의 혼합물을 발효하는 발효공정을 포함한다.
상기 세척공정은 함초를 물로 세척하여 소금기를 제거하기 위한 것이다. 일반적으로, 함초는 소금기가 많기 때문에 누룩곰팡이의 생장을 저해할 수 있기 때문에, 소금기를 제거하는 전처리 공정이 요구된다. 또한, 상기 세척공정을 통해 염분을 제거하는 효과 이외에 함초의 표면에 붙어있는 먼지, 토양입자 등을 제거하는 목적을 달성할 수 있다. 일실시예에서, 상기 세척공정은 함초를 물로 세척한 후, 건조 및 분말화할 수 있다. 건조분말 상태의 원료들을 혼합함으로써, 상대적으로 균일한 상태의 혼합물을 제조할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제조방법에서 사용되는 함초는 건조함초이고, 혼합공정에서 혼합되는 쌀과 함초는 100~200 메쉬(mesh)로 분쇄된 분말상태일 수 있다. 자연상태에서 채취된 생함초는 재배 및 수확시기가 제한된다. 특히, 생함초는 고농도의 염분을 포함하고 있고, 생즙 상태의 함초 역시 염도와 점도가 높고 익숙하지 않은 향을 포함하고 있다. 따라서, 생함초 내지 함초의 생즙은 누룩을 제조하기 위한 원료로 사용하기에는 여러가지 제약이 따르게 된다. 본 발명에서는, 가공 및 보존이 용이한 건조함초를 사용함으로써 원료의 수급, 탈염비용의 감소 및 미생물의 발효촉진효과를 거둘 수 있다. 보다 구체적으로는, 쌀고 함초를 100~200 메쉬(mesh)로 분쇄된 분말상태로 가공함으로써, 누룩의 제조효율을 높이고 원료성분들간의 혼합율을 높일 수 있다.
본 발명에서 사용되는 누룩곰팡이는 함초가 함유된 혼합물을 발효시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용가능하다. 일실시예에서, 상기 누룩곰팡이는 황곡균(Aspergillus 속) 및 홍곡균(Monascus 속) 중 어느 하나 또는 혼합한 것일 수 있다. 또 다른 일실시예에서, 상기 누룩곰팡이는 아스퍼질러스 오라이제(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 아와모리 바 카와치(Aspergillus awamori var kavachii), 모나스커스 루버(Monascus rubber), 모나스커스 퍼포레우스(Monascus purporeus), 라이조퍼스 오라이자(Rhizopus oryzae), 라이조퍼스 델레마르(Rhizopus delemar), 무코르 룩시아이(Mucor rouxi), 라이조퍼스 차바니쿠스(Rhizopus javanicus)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
일실시예에서, 상기 누룩곰팡이를 접종하기 전에 감자 전분 배양액에서 배양하는 공정을 더 포함할 수 있다. 쌀과 함초의 혼합물에 누룩곰팡이를 접종하는 접종공정에서는, 쌀과 함초의 혼합물에 곰팡이 균사체 또는 배양액을 첨가한 후 혼합할 수 있다. 이 때, 접종되는 누룩곰팡이는 발효 효율을 높이기 위하여 감자 전분 배양액에서 배양한 후 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 4~10 일간 감자 전분 배양액을 사용하여 진탕 배양한 곰팡이 균사체를 접종할 수 있다.
본 발명에 따른 누룩의 제조방법은, 쌀과 함초의 혼합물에 누룩곰팡이를 접종한 후, 발효 및/또는 숙성공정을 추가적으로 거칠 수 있다.
일실시예에서, 발효공정은 20~35℃에서 1~30일, 보다 구체적으로는 23~27℃에서 5~10일 동안 진행될 수 있다. 발효기간이 보다 짧아지면 충분한 발효가 일어나지 못하고, 발효기간이 길어지면 발효효율이 저하되고 원료성분이 상할 수 있다. 발효온도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 누룩곰팡이의 생장이 저해될 수 있고, 온도가 지나치게 높아지면 부패가 진행될 수 있다.
또 다른 일실시예에서, 발효공정 이후에, 1~30 일 동안 숙성시키는 숙성공정을 더 포함할 수 있다. 숙성기간은 누룩곰팡이에 의해 원료성분들이 알맞게 분해되어 우수한 풍미를 갖도록 하기 위한 것이며, 예를 들어 7 일간 저온 숙성을 거칠 수 있다.
본 발명에 따른 함초누룩 발효 조성물의 제조방법은, 함초누룩을 이용하여 막걸리 및/또는 식초를 제조하는 방법일 수 있다. 예를 들어, 함초누룩을 증자한 쌀에 첨가 및 발효시켜 막걸리를 제조할 수 있다. 또한, 막걸리 제조과정에서 발생되는 막걸리 발효액을 추가 발효 및 숙성시켜 식초 또는 음용 식초를 제조할 수 있다.
일실시예에서, 상기 함초누룩 발효 조성물의 제조방법은, 곡물을 증자하여 식힌 후, 함초누룩을 첨가하여 발효시켜 막걸리 발효액을 제조하는 공정; 및 제조된 막걸리 발효액에 물을 첨가하고, 숙성시켜 막걸리를 제조하는 공정을 포함한다. 예를 들어, 상기 곡물은 쌀일 수 있다. 상기 방법으로 제조된 막걸리는, 항산화 효능이 우수하고, 유기산 및 미네랄 성분의 함량이 높다는 장점이 있다.
또 다른 일실시예에서, 막걸리 발효액을 제조하기 위한 발효는 12 내지 48 시간 동안 진행하고, 막걸리 발효액의 숙성은 1 내지 10 일 동안 진행할 수 있다. 보다 구체적으로는 막걸리 발효액을 제조하기 위한 발효는 24 시간 동안 진행될 수 있으며, 제조된 막걸리 발효액에 물을 첨가하여 알코올 도수를 조절하게 된다. 또한, 막걸리 발효액의 숙성은 3 내지 7 일간 진행될 수 있으며, 숙성온도는 15~25℃가 적당하다. 함초누룩을 이용하여 막걸리를 제조하는 경우에는, 쌀누룩 또는 밀누룩을 이용하는 경우와 비교하여, 발효과정에서 알코올 생성 효율이 우수하다는 것을 다양한 실험을 통해 확인하였다.
막걸리를 제조하는 과정에서 생산되는 막걸리 발효액을 추가 발효 및 숙성시켜 식초를 제조할 수 있다. 일실시예에서, 상기 제조방법은, 제조된 막걸리 발효액을 1 내지 5 주 동안 추가 발효시킨 후, 1 내지 10 일 동안 숙성시켜 식초를 제조할 수 있으며, 보다 구체적으로는 막걸리 발효액을 5 주간 발효하고 1 주간 저온 숙성하여 식초를 제조할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 함초누룩 발효 조성물을 포함하는 건강식품 또는 식품 첨가제를 제공한다. 본 발명에 따른 발효 조성물을 포함하는 다양한 형태의 식품 첨가제, 기능성 식품 또는 건강보조식품을 제공한다.
일실시예에서 상기 발효 조성물은, 본 발명이 목적으로 하는 주 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 주 효과에 상승 효과를 줄 수 있는 다른 성분 등을 함유할 수 있다. 예를 들어, 물성 개선을 위하여 향료, 색소, 살균제, 산화방지제, 방부제, 보습제, 점증제, 무기염류, 유화제 및 합성 고분자 물질 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그 외에도, 수용성 비타민, 유용성 비타민, 고분자 펩티드, 고분자 다당 및 해초 엑기스 등의 보조 성분을 더 포함할 수도 있다. 상기 성분들은 제형 또는 사용 목적에 따라서 당업자가 어려움 없이 적의 선정하여 배합할 수 있으며, 그 첨가량은 본 발명의 목적 및 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 발효 조성물의 제형은 용액, 유화물, 점성형 혼합물, 타블렛, 분말 등의 다양한 형태일 수 있으며, 이는 단순 음용, 주사 투여, 스프레이 방식 또는 스퀴즈 방식 등의 다양한 방법으로 투여될 수 있다.
이하, 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 원료 성분을 달리한 누룩의 제조
원료 성분들을 각각 달리한 누룩을 제조하였다. 구체적으로는, 건조중량 기준으로 (a) 쌀 분말 (200 mesh 이하) 80%와 함초분말 (200 mesh) 20%를 혼합하여 제조한 누룩, (b) 100% 분쇄 통밀 (20 mesh 이하), 및 (c) 100% 쌀 분말을 사용하여 제조한 누룩을 제조하였다. 누룩의 외형은 도 1에 나타낸 바와 같이, 사용된 원료 성분에 따라 색깔 차이가 나타났다.
누룩은 일반적으로 가정에서 사용하는 전통적인 방법에 따라 제조하였으며, 발효와 숙성의 효율을 높이기 위하여 재료를 혼합하는 과정에서 7 일간 감자 전분 배양액(30 g/L potato starch, 2 g/L KH2PO4, 1 g/L 제빵용 효모 추출물)을 사용하여 진탕 배양한 아스퍼질러스(Aspergillus) 속(KACC41858)의 균사체를 누룩 제조용 곡물 분말에 1% (v/v) 접종하였다. 아스퍼질러스(Aspergillus) 속의 균사체 배양액의 전분분해 활성은 도 2에서 보는 바와 같이 실험적으로 측정하여 전분분해 활성을 확인하였다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서 사용된 아스퍼질러스 니거(Aspergillus niger; KACC41858)(Korean Agricultural Culture Collection(KACC)에 기탁번호 41858로 기탁되어 있음) 균사체 배양액의 전분 분해능에 대한 Km and Vmax의 결정을 위해서 라인위버-버크 그래프(Lineweaver-Burk plotting)를 사용하였으며, Km and Vmax 값은 각각 652.4 mg starch/L 와 253.3 mg glucose/L.min이었다. 또한, 사용된 균사체 배양액의 단백질 농도는 2 mg/ml로 조정하였으며, 포도당의 생산을 위한 특이 활성은 200.2 mg/L/min 이었다.
균사체가 접종된 곡물 분말은 틀에 넣어 체중이 60 kg 이상인 사람이 발로 압축하였다. 압축된 곡물 분발은 밀폐된 배양기(450 x 500 x 600 mm)에 넣고 25℃에서 7 일간 배양한 후, 강제 순환 장치가 있는 배양기 (400 x 400 x 500 mm)에 넣어 20℃에서 7 일간 숙성하면서 수분을 제거하였다.
숙성이 끝난 누룩은 절구를 이용하여 입자의 직경이 20~40 mm가 되도록 분쇄한 후, 10 월의 가을 햇살에 약 16 시간 노출시켜 2차 건조하였다. 2차 건조한 누룩은 분쇄기를 사용하여 입자의 크기가 약 50 메쉬(mesh)가 되도록 분쇄한 후 밀폐 유리용기에 넣어 냉장고에 보관하였다.
[실시예 2] 원료 성분에 따른 누룩의 전분 분해능 비교
분쇄하여 냉장고에 30 일간 저장한 누룩을 10%(w/v) 현탁액을 만들어 약 10 분간 상온에서 250 rpm으로 진탕한 후, 5,000xg, 4℃에서 30 분간 원심분리하여 투명한 상등액(효소액)을 취했다. 효소액을 25 mM 인산버퍼에 현탁한 10% 감자전분 액과 동일 비율로 섞어 30℃에서 30 분 동안 배양한 후 생성된 포도당을 DNS(dinitrosalysilate)의 환원반응을 이용하여 정량하였다. 실험결과는 표 1에 나타내었다.
누룩의 종류 수용성 단백질(g/ml) 포도당 농도(mM)
(a) 쌀 + 함초 72.9 11.12
(b) 밀 47.6 7.72
(c) 쌀 47.7 7.86
표 1에서 보는 바와 같이, (a) 쌀+함초, (b) 밀, (c) 쌀로 만든 누룩에서 용출된 수용성 단백질의 함량과 효소 반응에 의해 생성된 포도당의 양은, 함초의 첨가에 의해 증가한 것으로 나타났다. 이와 같이 함초의 첨가에 의해 수용성 단백질의 함량이 증가한 것은, 함초에 포함된 단백질에 의한 영향이 아니고 함초를 첨가한 누룩의 발효과정에서 상대적으로 고농도의 세포 외 효소가 생산되었기 때문으로 생각된다. 포도당의 생산량이 단백질의 농도와 비례하는 것은 누룩의 원료성분에 포함된 단백질이 아닌 효소활성을 갖는 단백질이라는 사실을 보여주는 것이다. 이러한 결과로부터 쌀에 첨가한 함초에 함유된 다양한 유기 및 무기 성분이 전분 당화기능을 갖는 균류의 생장을 촉진한다는 것을 확인하였다.
[실시예 3] 함초가 효모의 알코올 발효에 미치는 영향
함초가 효모의 알코올 발효에 미치는 효과를 포도당을 사용하여 분석하였다. 180 g/L(1 M)의 포도당에 함초를 농도별로 첨가하여 알코올 발효에 미치는 함초의 효과를 비교 측정하였다. 실험을 위해 포도당과 함초는 121℃에서 15 분간 멸균하였으며, 효모는 막걸리 배양액에서 순수 분리하여 사용하였다. 막걸리 배양액에서 분리한 효모는 18S-rDNA 지문분석을 통해 Saccharomyces cerevisiae로 동정되었다. 함초의 주요 영양성분은 단백질, 미네랄, 소금으로 그대로 사용하면 효모의 생장이 저하된다. 염분을 제거하지 않은 100 g/L의 건조함초 분말을 180 g/L의 포도당을 함유하는 배양액에 첨가하여 효모를 1 주일 동안 배양한 후 알코올 농도를 3 회 반복하여 측정한 결과 36.5~41.8 g/L의 알코올이 생산되었고, 질산은(AgNO3)을 이용하여 적정한 결과 29 g/L의 소금이 검출되었다. 이러한 결과는 염분을 제외한 함초의 성분은 효모의 알코올 발효대사에서 필수 영양물질로 작용하지만 함초에 함유되어 있는 소금은 효모의 생장을 저해한다는 결과를 보여주는 것이다. 이론적으로, 갯펄에서 생장하는 함초의 소금 함량은 바닷물과 같은 30 g/L 이상이고 함초 잎의 수분함량 90%를 감안하면 건조했을 때 소금의 함량은 300 g/kg 이상이 된다. 구체적인 실험결과는 표 2에 나타내었다.
함초 농도(%) 포도당소비량(g/L) 알코올 생산량(g/L)
0 19.8±2.7 9.7±0.5
2 130.5±10.4 72.4±4.5
4 153.7±7.6 82.7±6.2
6 165.8±11.7 83.4±5.4
8 179.8±16.0 92.0±7.5
10 183.2±6.3 92.3±3.3
표 2에서 보는 바와 같이, 포도당의 소비량과 알코올의 생산성은 비례하는 것으로 나타났으며, 최소 8% 이상의 함초를 첨가하면 7 일간 180 g의 포도당이 완전히 알코올로 전환되는 것으로 확인되었다.
[실시예 4] 막걸리의 제조
실시예 1에서 제조한 세 종류의 누룩을 이용하여 막걸리를 제조하였다. 쌀 2 kg을 물에 충분히 불려 증기로 90 분간 증자하여 식힌 후 0.4 kg의 누룩 분말을 균일하게 혼합하였다. 쌀과 누룩의 혼합물을 항아리에 넣고 25℃의 배양기에 넣고 24 시간 동안 배양하여 막걸리 발효액을 제조하였으며, 관능적으로 막걸리의 발효 냄새가 발생하는 것을 확인하였다. 그런 다음, 제조된 막걸리 발효액에 가열 살균한 물 3.2 리터를 25℃로 식혀서 첨가하였다.
막걸리가 발효되는 동안 알코올의 생산성은 HPLC(고정상: HPX-87H column, 이동상: 0.008N sulfuric acid, 유속: 0.6 ml/분, 온도: 35℃)로 정밀 분석하였다. 막걸리가 발효되는 동안 주기적으로 배양액을 채취하였으며, 채취된 배양액은 원심분리하여 침전된 고형분으로부터 DNA를 추출하고 냉동 보관하였다. 발효가 완료된 막걸리에 함유된 알코올의 생산성 측정결과는 하기 표 3에 나타내었다.
누룩의 종류 배양시간에 따른 알코올 농도 (g/L)
0일 3일 5일 7일
(a) 쌀+함초 4.1±0 48.8±0.8 96.2±2.1 123.3±3.2
(b) 밀 2.9±0 41.2±1.2 82.8±2.2 91.7±3.5
(c) 쌀 2.8±0 42.8±0.9 84.6±1.6 93.3±2.4
표 3에서 보는 바와 같이 알코올 생산성은 함초의 첨가에 의해 다소 증가하는 경향을 보였으며, 3 회의 반복 실험에서 얻어진 결과를 평균하여 얻은 농도의 표준편차를 감안하면 알코올 생산성에 미치는 함초의 효과는 대조실험 대비 20% 이상이다.
배양이 끝난 막걸리를 5 일간 20℃에서 숙성한 후 원심분리(5,000xg, 30 분, 4℃)하여 상등액을 취한 후 폴리페놀, 총페놀화합물, 항산화효과를 사용한 누룩에 따라 비교 분석하였으며, 분석결과는 하기 표 4에 나타내었다.
누룩의 종류 항산화작용(mM Fe++) 총페놀화합물(mg/l) 폴리페놀(mg/l)
(a) 쌀+함초 291±11 958±71 68.4±3
(b) 밀 41±3 577±34 21.9±1
(c) 쌀 52±2 421±26 21.38±2
표 4에서 보는 바와 같이 폴리페놀, 총페놀화합물, 항산화효과는 함초를 첨가한 누룩(a)에서 뚜렷하게 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과는, 함초에 함유된 폴리페놀과 총페놀화합물이 누룩 또는 막걸리를 제조하는 과정에서 용출되어 막걸리의 성분으로 유입되었기 때문으로 판단된다.
한편, (a) 쌀+함초, (b) 밀 및 (c)쌀 누룩을 사용하여 제조한 막걸리의 유기산 및 미네랄을 분석하였으며, 분석결과는 하기 표 5와 같다.
성분 (a) 쌀+함초 (b) 밀 (c) 쌀
유기산 (mg/l)
시트르산(Citric acid) 121 559 91
말산(Malic acid) 910 166 214
숙신산(Succinic acid) 0 0 118
젖산(Lactic acid) 4,179 6.892 1,207
아세트산(Acetic acid) 355 741 427
피로글루타민산
(Pyroglutamic acid)		 455 292 910
미네랄 (mg/kg)
칼슘(Ca) 11.7 41.05 34.4
철(Fe) 6.45 1.7 0
칼륨(K) 219.1 188.85 120.2
마그네슘(Mg) 120.45 21.9 51.655
나트륨(Na) 376 (0.038%) 21.9 (0.0021%) 17.25 (0.0017%)
표 5에서 보는 바와 같이, 전통적인 밀 누룩을 원료로 사용하여 제조한 막걸리에 비해, 쌀 누룩과 쌀+함초 누룩을 사용하였을 때의 특정 유기산의 농도는 큰 차이를 보였다. 다만, 이는 막걸리를 제조할 때 유입되는 미생물의 작용에 의해서 결정될 수 있기 때문에 배양조건을 통제함으로써 표준화가 가능하다. 반면, 미네랄은 원료에 포함된 성분이 용출되어 막걸리의 성분으로 전환된 것이기 때문에 원료 의존성 성분이다. 따라서, 원료로 사용되는 물질의 함량을 조절함으로써 표준화가 가능하다.
[실시예 5]
막걸리가 발효되는 동안 배양액으로부터 추출하여 보관한 게놈 DNA(genomic DNA)를 템플릿(template)으로 이용하여 18S-rDNA와 16S-rDNA의 변이영역(variable region)을 증폭한 후, 온도구배 전기영동으로 분리하였다. 이러한 작업은 막걸리가 발효되는 동안에 막걸리 내에서 생장하거나 존재하는 세균과 효모 또는 균류의 종류를 이해할 수 있는 자료로 활용 가능하다. 또한, 막걸리의 품질을 관리할 수 있는 지표로서 사용 가능한 데이터베이스를 구축하고, 함초+쌀 누룩, 밀 누룩, 쌀 누룩을 이용하여 막걸리가 발효되는 동안 작용하는 미생물의 차이를 비교하는데 필요하다. 실험결과는 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 초기(lane 1,2,3)의 18S-rDNA의 TGGE 패턴(pattern)은 원료에 따라 차이가 있었으며, DNA 밴드의 수는 5 개 내외로 단순하였다. 그러나, 배양 3 일차(lane 4,5,6)와 5 일차(lane 7,8,9)에는 TGGE 밴드 패턴이 복잡해 지고 사용한 원료에 따른 공통의 DNA 밴드가 증가하였다. 한편, 배양 후기 (lane 10,11,12)에는 DNA 밴드의 종류가 감소하고 원료에 따른 특정한 밴드가 검출되었다. 이러한 결과로부터, 막걸리의 배양 기간 중 3 일 과 5 일 사이에 유전자 은행에 등록된 진핵 미생물과 동질성이 낮거나 동질성이 없는 다양한 종류의 진핵 미생물이 막걸리의 발효에 작용한다는 것을 확인할 수 있다. 배양 7 일차에는 기질이 고갈되거나 발효산물로 생산된 알코올에 의해 진핵 미생물의 종류가 감소되는 것으로 추정된다. 또한, 사용한 누룩에 따라 진핵 미생물의 종류가 달라지는 것은 누룩에 포함된 영양물질의 차이에 원인이 있는 것으로 추정된다.
(각 DNA 밴드의 염기서열은 다음과 같은 진핵생물 종의 DNA와 90% 이상의 동질성을 보였다(종명 다음의 괄호는 GenBank 접근번호를 의미함): 1. Unidentified; 2. Uncultured eukaryote 18S-rRNA partial sequence (GU297613); 3. Unidentified; 4. Uncultured Eukaryote 18S-rRNA partial sequence (EU860642); 5. Uncultured Eukaryote 18S-rRNA partial sequence (AB505568); 6. Unidentified; 7. Unidentified; 8. Unidentified; 9. Cadida sp. 18S-rRNA partial sequence (EF550423); 10. Saccharomycodes ludwigii 18S-rRNA partial sequence (AY046261); 11. Saccharomyce sp. 18S-rRNA partial sequence (GU213443); 12. Uncultured Eukaryote 18S-rRNA partial sequence (FN394745); 13. Uncultured fungal clone 18S-rRNA partial sequence (FJ779910); 14. Unidentified; 15. Unidentified; 16. Uncultured Eukaryote clone 18S-rRNA partial sequence; 17. Uncultured Eukaryote 18S-rRNA partial sequence)
전통적으로 막걸리를 발효할 때 누룩 이외의 특정한 효소나 효모를 첨가하지 않는다. 이는, 누룩의 제조과정에서 전분의 당화효소와 당으로부터 알코올의 발효기능을 갖는 효모가 생성 또는 증식하면서 누룩이 건조할 때 누룩의 주요 성분으로서 포함되기 때문이다. 누룩에 첨가된 아스퍼질러스(Aspergillus) 속 효모가 증식하는 과정에서 생성된 다양한 대사산물 또는 발효산물이 포함되며, 이러한 성분들은 막걸리가 발효되는 동안 효모의 영양물질로서 공급되면서 효모의 알코올 발효대사에 영향을 미치게 된다. 막걸리의 제조과정에서 함초와 쌀을 사용하여 제조한 누룩의 효과를 미생물학적으로 추적하는 것은 용이하지 않지만, 적어도 함초와 쌀을 혼합하여 제조한 누룩이 밀을 사용하여 제조한 종래의 누룩을 대체하는데 문제가 없음을 확인할 수 있었다.
[실시예 6]
이론적으로 막걸리가 발효되는 동안 누룩에 포함되어 있어 당화효소에 의해 쌀에 포함되어 있던 전분이 당화되어 효모가 생장할 수 있는 조건이 형성되면 효모에 의한 알코올의 발효가 촉진될 수 있다. 누룩을 당화효소와 효모의 접종원으로 사용하는 막걸리의 제조공정에서 멸균이나 외부의 다른 세균이 혼입을 방지할 수 있는 방법을 적용하는 것이 불가능 하기 때문에 효모 이외에 세균이 생장할 수 있다.
본 실시예에서는, 쌀과 함초의 혼합물 (1,4,7,10), 밀 (2,5,8,11), 쌀 (3,6,9,12)을 원료로 제조한 누룩을 이용하여 막걸리를 배양하는 과정에서 배양 1일차(1,2,3), 3일차(4,5,6), 5일차(7,8,9), 7일차(10,11,12)에 추출한 게놈 DNA를 이용하여 증폭한 16S-rDNA의 변이영역(variable region)의 온도구배 전기영동 양상 비교하였다. 비교 결과는 도 4에 나타내었다.
도 4에서 보는 비와 같이, 배양시간에 관계없이 막걸리에서 검출되는 세균종의 DNA는 매우 단순한데 이는 막걸리가 발효되는 동안 효모가 생장하면서 생산하는 알코올과 이산화탄소에 의해 세균의 생장이 억제되거나, 우점화된 진핵 미생물에 의해 원핵 미생물의 생장이 제한될 수 있기 때문으로 추정된다. 전반적으로 막걸리의 발효과정에서 증식할 수 있는 오염되거나 증식할 수 있는 원핵 미생물의 종류는 매우 제한적이며, 바실러스(Bacillus) 속을 제외하고 다른 종류의 원핵 미생물의 분리배양 과정없이(Uncultured) 유전자 분석을통해 유전자 은행에 등록된 것으로 확인되었다.
(각 DNA 밴드의 염기서열은 다음과 같은 세균 종의 DNA와 90% 이상의 동질성을 보였다(종명 다음의 괄호는 GenBank 접근번호를 의미함): 1. Uncultured Bacillus sp 16S-rRNA partial sequence (GQ180959); 2. Uncultured bacterium 16S-rRNA partial sequence (AM273913); 3. Uncultured bacterium 16S-rRNA partial sequence (FJ674120); 4. Uncultured bacterium 16S-rRNA partial sequence (GQ866181); 5. Uncultured bacterium 16S-rRNA partial sequence (AM292547); 6. Uncultured Bacillus sp 16S-rRNA partial sequence (GQ471880); 7. Unidentified; 8. Unidentified; 9. Uncultured bacterium 16S-rRNA partial sequence (EF521194); 10. Unidentified; 11. Unidentified.)
[실시예 7] 식초의 제조
식초의 제조를 위해 막걸리의 제조실험과 별도로 준비한 막걸리 발효액을 10일간 배양하여 100 메쉬(mesh)의 체로 걸러 찌꺼기를 제거하고 20℃의 배양기에 넣어 고형분이 침전될 때까지 3일간 추가 배양하였다. 반투명한 상등액을 덜어내어 공멸균한 유리용기에 옮겨 28℃의 배양기에 넣어 식초의 발효를 위해 배양하였다. 배양이 진행되는 동안 초산농도는 HPLC(Fast acid column, BioRad)를 이용하여 분석하였다. 구체적으로는, 초산의 농도를 분석하기 위한 1주일 간격으로 시료를 채집하였다. 채집된 시료의 상등액은 초산분석에 사용하고, 침전물로부터 DNA를 추출하여 초산발효에 작용하는 세균의 군집변화를 온도구배 전기영동 방법으로 분석하였다. 분석결과는 표 6에 나타내었다.
누룩의 종류 배양시간에 따른 초산 농도 (g/L)
0 1주 2주 3주 4주 5주
(a) 쌀 + 함초 2.3±0 34.9±2 47.6±3 65.6±5 68.3±3 70.8±3
(b) 밀 2.8±0 26.7±3 38.5±5 48.2±5 52.8±3 53.7±2
(c) 쌀 3.2±0 25.8±3 41.2±3 49.7±4 50.8±4 52.6±3
표 6을 참조하면, 발효가 진행되는 동안 생산되는 초산의 농도는 약 3주 이후부터 매우 느리게 증가하는 것으로 나타났으나, 초산발효에서 작용하는 세균의 변화추이를 관찰하기 위해 5주 동안 배양하였다.
쌀, 밀, 쌀+함초 막걸리를 5주간 발효하고 1주일간 저온 숙성 후 생산한 발효식초의 성분을 분석하였으며, 분석결과는 표 7에 나타내었다.
성분 (a) 쌀+함초 (b) 밀 (c) 쌀
유기산 (mg/l)
시트르산(Citric acid) 1,614 - -
말산(Malic acid) 1,793 - -
숙신산(Succinic acid) 735 - -
젖산(Lactic acid) 2,554 4,314 4,092
아세트산(Acetic acid) 70,169 53,753 52,619
피로글루타민산
(Pyroglutamic acid)		 2,214 292 401
미네랄 (mg/kg)
칼슘(Ca) 77.7 22.2 26.85
철(Fe) 10.25 1.45 0.8
칼륨(K) 329.5 170.65 172.85
마그네슘(Mg) 207.5 84.2 74.35
나트륨(Na) 174.65 (0.017%) 705.0 (0.075%) 841.85 (0.084%)
표 7을 참조하면, 쌀+함초, 밀, 쌀 누룩으로 제조한 막걸리를 이용하여 생산한 식초의 성분을 정밀하게 분석한 결과는, 사용된 누룩의 재료에 따라 큰 차이를 보였다. 쌀누룩과 밀누룩을 사용한 막걸리를 발효하여 생산한 식초에서 검출되지 않는 구연산, 사과산, 호박산이 쌀+함초누룩을 사용하여 제조한 식초에서 선택적으로 검출되었다. 또한, 피로글루탐산은 밀누룩 또는 쌀누룩으로 제조한 식초에 비해 쌀+함초누룩으로 제조한 식초에서 9 배와 5 배의 농도로 검출되었다. Na을 제외한 Ca, Fe, K, Mg의 함량 또한 쌀+함초에서 상대적으로 높은 농도로 검출되었다. 이러한 결과는 동일한 누룩과 발효방법을 사용하여 제조한 막걸리를 추가로 발효하는 과정에서 원료의 성분 이외에 작용하는 미생물의 종류와 대사기능이 막걸리와 식초의 성분의 변화에 주요 원인이 될 수 있다는 것을 보여주는 것이다.
[실시예 8]
초산발효가 진행되는 동안 배양침전물로부터 추출한 게놈 DNA(genomic DNA)로부터 16S-rDNA 변이영역(variable region)을 증폭하고 온도구배 전기영동 (TGGE) 방법에 의해 분리하였다. 구체적으로는, (a) 쌀과 함초의 혼합물, (b) 밀, (c) 쌀을 원료로 제조한 누룩을 이용하여 생산한 막걸리를 발효하여 식초를 제조하는 과정에서, 1주일 간격으로 5주(lane 1~5) 동안 시료를 채취하였다. 채취된 시료에서 추출한 게놈 DNA를 이용하여 증폭한 16S-rDNA의 가변 영역(variable region)의 온도구배 전기영동 양상을 분석하였다. 결과는 도 5에 나타내었다.
도 5와 같이, 배양초기에는 초산발효세균의 DNA 밴드가 상대적으로 약하게 검출되거나 다른 세균과 같이 혼합되어 있는 것으로 관찰되었다. 2주 또는 3주 경과 후 아세토박터(Acetobacter) 속 세균의 DNA 밴드 밀도가 배양시간에 비례하여 증가하면서 다른 종류의 세균들이 완전히 사라지거나 약하게 남아있는 것을 관찰할 수 있다. 또한 쌀+함초 막걸리를 발효하는 과정에서 초산과 젖산 이외의 구연산, 사과산, 호박산, 피로글루탐산 등의 유기산이 검출(표 8 참조)된 것은, 후기 막걸리 발효과정 또는 초기 초산 발효과정에서 함초의 영양성분이 특정 세균의 유기산 발효대사를 촉진하였기 때문으로 판단된다. 쌀+함초 막걸리를 이용한 식초의 발효과정에서 유산균(DNA band 8, 9)이 검출된 것은 매우 특이적인 현상이다. 초산에 의해 pH가 매우 낮게 유지되는 환경과 당류가 없는 조건에서는 유산균이 생장하기 어렵기 때문이다.
(각 DNA band의 염기서열은 다음과 같은 세균 종의 DNA와 90% 이상의 동질성을 보였다 (종명 다음의 괄호는 GenBank 접근번호를 의미함): 1. Uncultured bacterium clone (GQ258076); 2. Uncultured bacterium partial 16S-rDNA (AM921513); 3. Deinococcus sp. (EU718060); 4. Uncultured bacterium (AY939020); 5. Deinococcus sp. (EU710548); 6. Uncultured Acetobacter sp (GQ332236); 7. Uncultured bacterium (AY938981); 8. Lactobacillus sp. (AB016864); 9. Lactobacillus nagelii (AB370876); 10. Acetobacter pasteurianus (GU205100); 11. Gluconobacter oxydans (GU205101); 12. Uncultured bacterium clone (EU472679); 13. Uncultured bacterium (GQ467303); 14. Uncultured Lactobacillus (DQ334799); 15. Uncultured bacterium (GQ453513); 16. Uncultured bacterium (GQ242786); 17. Uncultured bacterium (EU275375); 18. Uncultured bacterium (GQ866160); 19. Uncultured bacterium (FJ499356); 20. Uncultured Anaerobfilum (FJ823903); 21. Uncultured bacterium (AM292550); 22. Uncultured bacterium (GQ372918); 23. Acetobacter pasteurianus (GU205100); 24. Acetobacter pasteurianus (AB499842); 25. Acetobacter pasteurianus (GU205100); 26. Uncultured bacterium (GQ165198); 27. Uncultured Acetobacter (GU198916); 28. Deinococcus sp. (EU710548); 29. Acetobacter pasteurianus (AB499840); 30. Uncultured bacterium (EU978605); 31. Uncultured Acetobacteraceae (EF663860); 32. Uncultured bacterium (GQ402627); 33. Uncultured bacterium (AY882673).)

Claims (13)

  1. 함초가 함유된 함초누룩의 발효산물을 포함하는 함초누룩 발효 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 함초누룩 발효 조성물은 액상의 발효 조성물인 것을 특징으로 하는 함초누룩 발효 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 함초누룩 발효 조성물은 막걸리인 것을 특징으로 하는 함초누룩 발효 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 함초누룩 발효 조성물은 식초 또는 음용식초인 것을 특징으로 하는 함초누룩 발효 조성물.
  5. 제 1 항에 따른 발효 조성물을 포함하는 식품 첨가제 또는 건강보조식품.
  6. 누룩곰팡이가 접종된 곡물과 함초의 혼합물을 발효시켜 함초누룩을 제조하는 공정을 포함하는 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 곡물은 쌀인 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 쌀과 함초의 혼합비는, 원료의 건조중량 기준으로, 7:3 내지 9:1 중량비인 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 누룩곰팡이는 아스퍼질러스 오라이제(Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 아와모리 바 카와치(Aspergillus awamori var kavachii), 모나스커스 루버(Monascus rubber), 모나스커스 퍼포레우스(Monascus purporeus), 라이조퍼스 오라이자(Rhizopus oryzae), 라이조퍼스 델레마르(Rhizopus delemar), 무코르 룩시아이(Mucor rouxi), 라이조퍼스 차바니쿠스(Rhizopus javanicus)로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    곡물을 증자하여 식힌 후, 함초누룩을 첨가하여 발효시켜 막걸리 발효액을 제조하는 공정; 및
    제조된 막걸리 발효액에 물을 첨가하고, 숙성시켜 막걸리를 제조하는 공정을 포함하는 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    막걸리 발효액을 제조하기 위한 발효는 12 내지 48 시간 동안 진행하고,
    막걸리 발효액의 숙성은 3 내지 10일 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    제조된 막걸리 발효액을 발효 및 숙성시켜 식초 또는 음용식초를 제조하는 공정을 포함하는 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제조된 막걸리 발효액을 1 내지 5 주 동안 추가 발효시킨 후, 1 내지 10 일 동안 숙성시켜 식초 또는 음용식초를 제조하는 공정을 포함하는 함초누룩 발효 조성물의 제조방법.
KR1020100035703A 2010-04-19 2010-04-19 함초누룩을 이용한 발효 조성물 및 그 제조방법 KR20110116337A (ko)

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KR1020100035703A KR20110116337A (ko) 2010-04-19 2010-04-19 함초누룩을 이용한 발효 조성물 및 그 제조방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101349099B1 (ko) * 2011-12-26 2014-01-14 한국식품연구원 리조푸스 오리제를 접종한 누룩 및 상기누룩을 이용한 발효주의 제조방법
KR20210051418A (ko) * 2019-10-30 2021-05-10 김순옥 산양산삼을 이용한 탁주의 제조방법

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KR101349099B1 (ko) * 2011-12-26 2014-01-14 한국식품연구원 리조푸스 오리제를 접종한 누룩 및 상기누룩을 이용한 발효주의 제조방법
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