KR20140036243A

KR20140036243A - 수목을 원료로써 사용한 알코올을 제조하는 방법 및 그것에 의하여 얻어진 알코올 용액

Info

Publication number: KR20140036243A
Application number: KR1020137033729A
Authority: KR
Inventors: 가오루 미타라이; 미호 사카이; 겐지 마쓰이
Original assignee: 유겐가이샤 메이쇼; 후지사와칸쿄카이하쓰 가부시키가이샤
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2014-03-25
Also published as: WO2012161230A1; CN103906847A; AU2012259880B2; US20140373582A1; CA2872827A1; JP5410641B2; CA2872827C; JPWO2012161230A1; AU2012259880A1; US9828612B2; EP2719766A1

Abstract

(과제) 발효가 곤란한 수목을 발효시켜 연료용 알코올이나 식량으로서 이용가능한 알코올을 생성하는 것이다.
(해결수단) 수목으로부터 알코올을 제조하는 방법으로서, 원하는 수목에 유포자 호기성 세균의 포자형성에 수반하는 세포융해에 의하여 발생하는 모세포 융해 효소군을 적용하는 공정이며, 이에 따라 상기 수목을 분말형태로 분해하여 수목분해물을 얻는 것이다. 상기 적용하는 공정과, 상기 수목분해물을 멸균하는 공정과, 상기 멸균된 수목분해물에 누룩균을 적용하여 1차로 발효시키는 공정과, 상기 1차 발효에 의하여 얻어진 발효액에 효모균을 첨가하여 2차로 발효시키는 공정과, 상기 2차 발효에 의하여 얻어진 발효액을 여과하는 공정을 구비하고, 상기 모세포 융해 효소군은, 상기 유포자 호기성 세균을 배양하여 얻어진 배양액을 기아상태에 놓아둠으로써 당해 세균을 내포자화시키고, 또한 그 배양액으로부터 당해 내포자화된 세균을 포함하는 불순물을 제거함으로써 얻어지는 것이며, 상기 유포자 호기성 세균은 ＭＲＥ공생균군인 것을 특징으로 하는 방법이다.

Description

수목을 원료로써 사용한 알코올을 제조하는 방법 및 그것에 의하여 얻어진 알코올 용액{METHOD FOR PRODUCING ALCOHOL USING TREE AS STARTING MATERIAL AND ALCOHOL SOLUTION OBTAINED BY SAME}

본 발명은 수목(樹木)으로부터 알코올(alcohol)을 제조하는 방법 및 그 방법에 의하여 얻어진 알코올 용액에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 원래 발효(醱酵)가 곤란한 수목을 발효시킴으로써 알코올을 제조하는 방법에 관한 것이다.

현재 지구온난화나 원유고갈 문제 등을 배경으로 세계적으로 저탄소사회를 목표로 한 노력이 행해지고 있다. 그 중에서 바이오매스(biomass)를 이용한 에너지 생산 방법이 주목을 받고 있고, 특히 휘발유를 대체할 에너지로서 주목을 모으고 있는 것이 바이오에탄올(bio-ethanol)이다. 그러나 바이오에탄올의 제조에는 식량으로서 사용되는 전분질ㆍ당질이 원료로 사용되고 있기 때문에, 이들을 바이오에탄올 생산에 전용(專用)하는 것은, 곡물의 가격급등이나 식량위기의 관점 등에서 한계가 있다고 생각되고 있다.

따라서 식량과 경합하지 않는 목질계 바이오매스(ligneous biomass)를 원료로 하여, 셀룰로오스 화학처리 및 미생물 효소 이용 등으로 에탄올을 생산하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 이 목질계 바이오매스를 사용한 연료용 알코올의 생산에 있어서도, 생산비용의 문제가 큰 장해가 되고 있고, 현단계에서는 연료용 알코올로 사용하기 어려운 실정이다.

한편 목질계 바이오매스를 사용하여 식량공급에 도움이 되고자 하려는 연구도 이루어지고 있다. 예를 들면 특허문헌1에서는 죽순껍질 또는 어린 대나무를 발효시켜 비료를 생산하는 것이 기재되어 있고, 또 특허문헌2에서는 테아닌(theanine) 등의 성분을 포함한 건강식품성분을 생산하는 것이 기재되어 있다. 그러나 특허문헌1에 있어서는 어디까지나 비료를 생산하는 것으로서, 식량을 만들 수 있는 것은 아니다. 또한 특허문헌2에 있어서 혐기성 균을 사용하고 있기 때문에 음료나 조미료에는 적당하지 않다.

또한 특허문헌3에서는, 건강식품인 죽초(竹酢)에 있어서, 종래의 대나무숯 제조에 수반하는, 연기에 있어서 증류하여 얻어지는 죽초에 포함되는 벤조피렌(benzopyrene) 등의 발암성 물질이나 인체에 유해한 물질을 포함하지 않는 죽초의 제조법이 제안되어 있다. 그러나 저온감압에서의 증류에는 5∼15일이라는 긴 시간이 걸리고, 불순물도 많다. 또한 특허문헌4에서는 누룩균을 사용하여 알코올 발효를 진행시키는 방법이 제안되어 있지만, 특허문헌4에 있어서 원재료는 곡물이므로 항균물질을 가지는 대나무 등의 수목발효물(樹木醱酵物)을 만들기 위해서는 같은 방법을 그대로 적용할 수 없다.

특허문헌1: 일본국 공개특허 특개2006-131487 특허문헌2: 일본국 공개특허 특개2006-180832 특허문헌3: 일본국 공개특허 특개2004-141141 특허문헌4: 일본국 특허제4113252호

본 발명은 이러한 상황에 비추어 이루어진 것으로서, 특유의 항균물질을 가지기 때문에 발효가 곤란한 수목을 발효시켜서 연료용 알코올이나 식량으로서 이용가능한 알코올을 생성하는 것을 목적으로 한다. 또한 황산 등의 약품을 사용한 화학처리를 일절 하지 않고 자연계에 원래 존재하는 균을 사용하여 음료용 알코올을 양조(釀造)함으로써, 인체에 악영향을 미치지 않는 안전한 알코올 음료 및 알코올 함유 식량을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 약품처리나 균에 대한 유전자 조작을 하지 않음으로써 알코올 발효 후에 생기는 발효잔사(醱酵殘渣)나 발효후액(醱酵後液) 등을 가축의 사료나 식물용 비료로서 사용하는 것에 의해 종래의 알코올 발효 음료의 제조에 있어서 적지 않은 폐기물 처리가 필요한 잔사를 효율적으로 활용하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 누룩균 또는 효모균이 곡물이나 겨 등으로부터 당질의 공급 없이 수목분해물(樹木分解物)로부터 직접, 수목 자체의 셀룰로오스나 당질만으로 알코올 발효가 가능하다는 지견에 의거한 것이다. 본 발명자들은, 특유의 항균물질을 갖고 영양이 거의 없기 때문에 누룩균이나 효모균의 생존ㆍ번식이 곤란하여, 그 결과 당해 누룩균이나 효모균에 의한 발효가 곤란하였던 수목에, 본원발명에 관한 모세포 융해 효소군(母細胞融解酵素群)을 적용함으로써, 그 수목을 원료로 하여 누룩균 또는 효모균에 의한 발효가 가능하다는 것을 밝혀냈다.

따라서 본 발명의 제1의 주요한 관점에 의하면, 수목으로부터 알코올을 제조하는 방법으로서, 원하는 수목에, 유포자 호기성 세균(有胞子好氣性細菌)의 포자형성(胞子形成)에 수반하는 세포융해에 의하여 발생하는 모세포 융해 효소군을 적용하는 공정으로서, 이에 따라서 상기 수목을 분말형태로 분해하여 수목분해물을 얻는 상기 적용하는 공정과, 상기 수목분해물을 멸균하는 공정과, 상기 멸균된 수목분해물에 누룩균을 적용하여 1차로 발효시키는 공정과, 상기 1차 발효에 의하여 얻어진 발효액에 효모균을 첨가하여 2차로 발효시키는 공정과, 상기 2차 발효에 의하여 얻어진 발효액을 여과하는 공정을 구비하고, 상기 모세포 융해 효소군은, 상기 유포자 호기성 세균을 배양하고, 얻어진 배양액을 기아상태(飢餓狀態)에 놓아둠으로써 당해 세균을 내포자화(內胞子化)시키고, 또한 그 배양액으로부터 당해 내포자화된 세균을 포함하는 불순물을 제거함으로써 얻어지는 것이며, 상기 유포자 호기성 세균은 ＭＲＥ공생균군(ＭＲＥ共生菌群) 인 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

이러한 구성에 의하면, 곡물이나 겨 등으로부터 당질의 공급 없이, 수목분해물로부터 직접, 누룩균이나 효모균에 의하여 수목 자체의 셀룰로오스나 당질만으로 알코올 발효를 하는 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 알코올의 원료가 되는 수목분해물은 멸균만 되는 것이기 때문에 생성되는 알코올은 수목 본래의 성분을 유지하고 있고, 또 수목의 향기도 유지한 알코올을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 1실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서 상기 수목은, 대나무, 삼나무, 노송나무로부터 선택되는 것이다.

또한 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서 상기 누룩균은, 아스페르길루스 아마자케(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ), 아스페르길루스 오르그재(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅ)(ＮＢＲＣ30104), 아스페르길루스 오르그재(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅ)(ＮＢＲＣ30113), 아스페르길루스 셀룰로새(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅ)(ＮＢＲＣ4040), 아스페르길루스 셀룰로새(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅ)(ＩＦＯ4297), 아스페르길루스 우사미(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｕｓａｍｉ)(ＮＢＲＣ4033), 아스페르길루스 아와모리(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉ)(ＮＢＲＣ4388)로부터 선택되는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서 상기 효모균은, 빵효모, 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ0244), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ0249), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ0282), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ2373), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ2377), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＩＦＯ1728)로부터 선택되는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 의하면, 이러한 방법에 있어서 상기 수목은, 상기 모세포 융해 효소군 및/또는 상기 유포자 호기성 세균의 포자형성에 의하여 생성된 포자를 함유하는 분해용액(分解溶液)에 침지(浸漬)되고, 당해 용액을 에어레이션(aeration)함으로써 분해되는 것이다.

본 발명의 제2의 주요한 관점에 의하면, 상기의 방법에 의하여 얻어진 알코올 용액을 함유하는 소주(燒酒)가 제공된다.

본 발명의 제3의 주요한 관점에 의하면, 상기의 방법에 의하여 얻어지는 알코올 용액의 제조과정에 있어서 얻어지는 발효잔사로서, 이 발효잔사는 상기 2차 발효에 의하여 얻어진 발효액을 여과하여 얻어지는 것인 것을 특징으로 하는 발효잔사가 제공된다.

본 발명의 1실시형태에 의하면, 이러한 발효잔사에 있어서 상기 발효잔사는, 농업용 퇴비 또는 가축사료로서 사용되는 것이다.

또 상기 이외의 본 발명의 특징 및 현저한 작용ㆍ효과는, 이하의 본 발명의 실시형태의 항목 및 도면을 참조함으로써 당업자에게 있어서 명확하다.

도1은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 알코올 발효의 순서도이다.
도2는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 당화(糖化) 후의 알코올 발효의 순서도이다.
도3은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 균사신장시험(菌絲伸長試驗)의 순서도이다.
도4는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 알코올 발효 조건을 검토하기 위한 순서도이다.
도5는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 효모별 알코올 발효능(alcohol 醱酵能)을 검토하기 위한 순서도이다.
도6은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 대나무에 의한 다단계 양조의 순서도이다.
도7은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 균일하게 혼합한 다단계 양조의 순서도이다.
도8은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 단계적으로 감소시키면서 양조하는 다단계 양조의 순서도이다.
도9는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 단계적으로 증가시키면서 양조하는 다단계 양조의 순서도이다.
도10은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 대나무를 대용량으로 발효시키는 실험의 순서도이다.
도11은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 누룩균 종류별(種類別) 균사신장시험에 있어서 10일째의 사진이다.
도12는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 가수율별(加水率別) 균사신장시험에 있어서 10일째의 사진이다.
도13은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 제1회째의 효모별 알코올 발효능의 결과를 나타내는 그래프이다.
도14는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 글루코오스(glucose) 농도를 나타내는 그래프이다.
도15는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 제2회째의 효모별 알코올 발효능의 결과를 나타내는 그래프이다.
도16은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도17은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 본원발명에 관한 방법에 따라서 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도18은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 본원발명에 관한 방법에 따라서 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도19는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 본원발명에 관한 방법에 따라서 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도20은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 본원발명에 관한 방법에 따라서 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도21은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 본원발명에 관한 방법에 따라서 얻어진 알코올의 증류 분획 알코올 농도를 나타내는 그래프이다.
도22는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 본원발명에 관한 방법에 따라서 대용량으로 알코올 발효를 진행시킨 결과에 있어서 알코올 농도와 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도23은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무를 사용한 알코올 발효의 순서도이다.
도24는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 효모별 알코올 발효능을 검토하기 위한 순서도이다.
도25는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무의 다단계 알코올 발효의 순서도이다.
도26은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용한 누룩균 종류별 균사신장시험에 있어서 10일째의 사진이다.
도27은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 노송나무를 사용한 누룩균 종류별 균사신장시험에 있어서 10일째의 사진이다.
도28은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용한 효모별 알코올 발효능을 나타내는 그래프이다.
도29는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용하였을 경우의 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도30은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 노송나무를 사용한 효모별 알코올 발효능을 나타내는 그래프이다.
도31은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 노송나무를 사용하였을 경우의 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도32는, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용하였을 경우의 다단계 양조에서의 알코올 농도와 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.
도33은, 본원발명의 1실시형태에 있어서 ＭＲＥ 처리 노송나무를 사용하였을 경우의 다단계 양조에서의 알코올 농도와 글루코오스 농도를 나타내는 그래프이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 내포자(스포어(spore))를 형성하는 호기성 세균의 포자화에 수반하는 모세포의 세포용해시 방출되는 모세포 융해 효소군을 이용하여 수목을 분해하고, 당해 수목을 원료로 하여 소정의 누룩균을 사용하여 발효시켜서, 에탄올이나 감칠맛 성분 등을 함유하는 1차 발효액을 만들고, 또한 소정의 효모균을 사용하여 에탄올 농도를 높이는 2차 발효를 행하여 알코올을 생성하는 방법이 제공된다. 그리고 이 호기성 세균은 내포자를 형성하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 바람직하게는 ＭＲＥ공생균군이다. 또한 본 발명에 관한 방법에 있어서 사용되는 호기성 세균은, 1 또는 그 이상의 호기성 세균으로 이루어지는 혼합균군(混合菌群)이더라도 좋다.

종래 대나무 등의 수목을 발효시켜서 음료나 식품에 사용하는 일은 없었다. 그것은 2,6디메톡시1,4벤조퀴논, 파라벤조퀴논, 탄닌 등의 항균물질이 누룩균 등의 활동을 저해하여 누룩균이나 효모균 등에 의한 발효를 지속시키기 어려웠기 때문이다. 또한 수목 등의 목질계 바이오매스를 사용한 알코올의 제조에서는 셀룰로오스ㆍ헤미셀룰로오스로부터 글루코오스를 얻는 프로세스가 필요한데, 셀룰로오스ㆍ헤미셀룰로오스로부터 당을 회수하기 위해서는 전처리가 필요하고, 이 전처리(前處理)에 있어서 비용이나 시간이 발생한다는 문제도 있었다. 본 발명은 누룩균 또는 효모균이 곡물이나 겨 등으로부터 당질의 공급 없이, 수목분해물로부터 직접 셀룰로오스나 수목의 당질만으로 알코올 발효를 진행시킬 수 있다는 지견에 의거하는 것이다.

ＭＲＥ공생균군에 의한 수목분해물의 생성은, ＭＲＥ공생균군의 포자화에 수반하는 모세포 융해 효소를 이용하여 수목을 벌크하게 분해한 것을 메쉬체(mesh sieve)로 걸러서 분리함으로써 이루어지고, 그 결과 얻어진 분말형태의 분해물을 수목발효의 원료로 사용한다. 이와 같이 함으로써 수목이 가지는 항균력을 억제하는 한편 수목이 가진 향기 등은 유지한 채 발효시키기 쉬워진다.

다음으로 이 발효원료에 물을 넣어 오토클레이브(autoclave)나 찜통에서 가열ㆍ 살균한 후, 누룩균을 투입해 25℃에서 4일간 1차 발효를 하고, 얻은 발효액에서 고형물을 제거한다. 이 고형물을 제거한 발효액에 효모균을 넣어 15℃에서 1일간 2차 발효를 한다. 2차 발효로 얻어진 발효액을 필터로 여과하여 최종발효액을 얻는다. 이와 같이 함으로써 이소프로필알콜(isopropyl alcohol)을 거의 포함하지 않는 수목발효액을 얻을 수 있다. 이 발효액은 원료가 되는 수목의 향기나 약간의 항균성분을 유지하고 있다.

수목으로서, 예를 들면 대나무를 사용한 경우에 죽초(竹酢)를 만들기 위해서는, 그대로 발효를 지속시켜서 과발효(過醱酵)시키면 유해성분을 포함하지 않는 죽초가 만들어진다. 또한 대나무소주는 80℃∼90℃의 범위에서 증류하고, 얻어진 증류액에 2차 발효원액을 섞어서 제조한다. 또한 2차 발효에 의하여 얻어진 이 수목의 발효액에는 감칠맛 성분인 글루타민산(glutamic acid)이나 아스파라긴산(asparatic acid)을 포함하므로, 수목 풍미(風味)의 조미료로서도 이용할 수 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 제1단계로 1cm∼5mm 정도로 가늘게 분쇄한 수목을, ＭＲＥ를 사용한 건식 분해장치로 분해한다. 이 분해장치는 ＭＲＥ공생균군에 의한 내포자 형성과정에서 생성되는 모세포 융해 효소군의 리소좀 상동 분해효소(lysosome 相同分解酵素)를 이용하는 것이다.

여기에서 상기 ＭＲＥ공생균군은, 바실러스ｓｐ．(Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．)(ＦＥＲＭＢＰ-11209, 식별번호ＭＫ-005), 리시니바실러스 프시포르미스(Ｌｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓｆｕｓｉｆｏｒｍｉｓ)(ＦＥＲＭＢＰ-11206, 식별번호 ＭＫ-001), 바실러스 소노렌시스(Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｏｎｏｒｅｎｓｉｓ)(식별번호 ＭＫ-004), 리시니바실러스ｓｐ．(Ｌｙｓｉｎｉｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．)(ＦＥＲＭＢＰ-11207, 식별번호 ＭＫ-002) 및 코마모나스ｓｐ．(Ｃｏｍａｍｏｎａｓｓｐ．)(ＦＥＲＭＢＰ-11208, 식별번호 ＭＫ-003)로부터 이루어지는 것으로서, 모두 호기성인 세균류이다.

본 발명에 관한 방법에서는, 형성된 내포자가 침전한 후의 용액을 0.2μm의 멤브레인(membrane)과 0.02μm의 필터로 여과함으로써 잔존하는 극미량의 배양세포와 잔존ㆍ부유하는 내포자(spore)를 제거하고, 그 용액을 에어레이션(폭기)함으로써 얻어진 용액을 수목에 적용한다. 그리고 본 발명자들은, 분해가 곤란하다는 이유로 종래에는 알코올 원료로 사용할 수 없었던 수목을 원료로 하여 효율적으로 알코올을 생성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성할 수 있었던 것이다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기의 내포자를 형성하는 호기성 세균의 집합인 ＭＲＥ공생균군(ＭＫ-001, ＭＫ-002, ＭＫ003, ＭＫ-004, ＭＫ-005)의 배양액 1m³을 동일한 형상의 1.2m³의 2개의 배양폭기용기에 넣고, 용존산소농도 0.5mg/L∼1.2mg/L이 되도록 에어레이션(폭기)한다. 그 1개를 배양세포조(培養細胞槽), 다른 1개를 포자화조(胞子化槽)라고 명명하였다. 배양세포조에는, 어분(魚粉) 500g, 쌀겨 500g, 깻묵 250g, 육즙 50g을 최소한의 영양물로서 주고, 배양ＰＨ 6.0∼6.8 및 배양온도 25℃∼35℃인 배양조건하에서 에어레이션을 하여 배양을 속행하였다. 한편 포자화조에는 영양을 일절 끊어서 기아상태로 두고, 또한 25℃∼35℃의 조건하에서 에어레이션을 계속해서 하면 질소성분의 고갈을 기점으로 내포자화가 시작된다. 배양액의 투명도가 증가하는 것을 기다려서 에어레이션(산소공급)을 멈추면, 내포자는 일제히 침전을 시작하여 투명한 용액이 된다. 이 용액을 0.2μm의 멤브레인으로 여과하고, 0.02μm의 필터로 더 여과한 것을 잘 세정한 포자화조에 다시 넣어 수목분해를 준비하였다. 여기서 ＭＲＥ균을 포자화한 액으로부터 필터로 잔존 모세포와 포자를 제거한 것을 ＭＲＥ용액이라고 부르기로 한다. 따라서 ＭＲＥ용액에는 균도 포자도 거의 없는 상태라고 할 수 있고, 당해 ＭＲＥ용액에는 모세포 융해 효소군이 존재한다. 본 발명은 이 모세포 융해 효소군의 분해력을 이용하는 것이다. 또 본 명세서에 있어서 「ＭＲＥ용액」, 「포자화 후의 용액」, 「포자화 후 균이 존재하지 않는 용액」 등의 표현을 사용하는 경우가 있는데, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 모두 본원발명에 관한 모세포 융해 효소군을 구비하는 용액을 가리키는 것으로 한다.

본원발명에 있어서, 상기의 용액에 적용하는 멤브레인 및 필터의 크기는 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면 멤브레인은 1μm, 0.7μm, 0.5μm, 0.3μm 이더라도 좋고, 바람직하게는 0.2μm이다. 또한 필터는, 0.15μm, 0.1μm, 0.07μm, 0.05μm, 0.03μm 이더라도 좋고, 바람직하게는 0.02μm이다.

또한 본원발명에 있어서는, 상기의 2개의 배양세포조와 포자화조를 사용하여 양쪽 모두 용존산소농도 0.5mg/L∼1.2mg/L이 되도록 에어레이션(폭기)을 하면서, 이하의 실험을 수행한다.

이 ＭＲＥ용액은 60℃∼80℃의 온도영역에서 사용됨으로써 위력을 발휘한다. 특히 항상 산소가 유입되는 환경에서 모세포 융해 효소군을 구비하는 용액을 분무하고, 대상 수목을 방열판에서 80℃ 이하가 되도록 교반ㆍ가열하면서 분해하는 것이 바람직하고, 당해 용액은 모세포 융해 효소군과 함께 포자(spore)를 포함하고 있어도 좋다. 이 원리로 작동하는 장치를 ＭＲＥ를 사용한 건식 분해장치라고 하며, 보통 분해할 수 없는 수목을 80℃ 이하의 저온에서 분해할 수 있고, 알코올 발효의 원료로 할 수 있다.

본원발명에 있어서는, 처리가 문제가 되는 대나무, 노송나무, 삼나무 등의 수목, 간벌재(間伐材), 볏짚 등을 상기 건식 분해장치를 사용하여 분해하여 알코올 생산을 위한 원료를 만들 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 수목을 분해할 때에 사용하는 상기 ＭＲＥ용액은 원액으로도 좋고 희석액으로도 좋지만, 바람직하게는 1∼100배 희석, 더 바람직하게는 1∼50배 희석, 더 바람직하게는 1∼25배 희석, 또한 더 바람직하게는 1∼10배 희석, 가장 바람직하게는 3∼6배로 희석하여 사용한다.

본원발명에 있어서, 파쇄한 수목을 상기 건식 분해장치로 처리하고 약 36∼48시간이 지나면 함수율(含水率) 3.8%∼6%인 건조상태의 미세분말형태의 잔존물을 얻는다. 이 잔존물을 소정의 메쉬체로 걸러서 ＭＲＥ 처리 수목 분말을 얻을 수 있다. 이 ＭＲＥ 처리 수목 분말은 초건조상태(超乾燥狀態)에 있기 때문에 용이하게 흡습(吸濕)하지 않고 장기간 방치해도 부패되지 않는다는 성질을 가지고 있다.

또한 본원발명에 관한 1실시형태에 있어서, 상기 분해장치는 분해조(分解槽)와 완성조(完成槽)로 나누어져 있어도 좋고, 처음에 분해조에 의하여 전처리(前處理)를 하고, 이어서 완성조로 옮겨서 분해를 완성시키는 것도 가능하다. 이 경우, 분해조에서 전처리를 60∼80℃, 바람직하게는 70℃에서 36∼48시간 하고, 이어서 분해조에서 얻은 원료에 물을 넣어, 완성조에서 60∼80℃, 바람직하게는 70℃에서 24시간 처리하는 것이 바람직하다.

또한 본원발명에 관한 1실시형태에 있어서, 발효의 원료가 되는 수목은 본원발명에 관한 모세포 융해 효소군 및/또는 상기 유포자 호기성 세균의 포자형성에 의하여 생성된 포자(spore)를 구비하는 용액에 침지시키고, 당해 용액을 에어레이션하면서 분해할 수도 있다.

본원발명에 있어서, 상기의 잔존물에 적용하는 체의 크기는 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면 5∼8mm 메쉬 또는 2∼5mm 메쉬이더라도 좋고, 바람직하게는 1mm 메쉬이다. 또한 체에 남은 잔여물은 상기 분해조에서 재처리할 수도 있다.

본원발명의 1실시형태에 관한 ＭＲＥ 처리 수목 분말(대나무 분말)을 분석하면, 셀룰로오스 43.1%, 헤미셀룰로오스 12.6%, 리그닌 25.2%였다. 나머지의 19.1%가 탄수화물과 단백질 및 지방질이었다.

본원발명의 1실시형태에 있어서 1차 발효에 사용하는 누룩균으로서는, Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ, Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅ(ＮＢＲＣ30104), Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅ(ＮＢＲＣ30113), Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅ(ＮＢＲＣ4040), Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅ(ＩＦＯ4297), Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｕｓａｍｉ(ＮＢＲＣ4033), Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉ(ＮＢＲＣ4388)를 들 수 있는데, 수목 분말을 당화(糖化)할 수 있는 것이면 이들에 한정되는 것은 아니고, 쌀누룩을 사용할 수도 있다.

또한 본원발명의 1실시형태에 있어서 2차 발효에 사용하는 누룩균으로서는, 빵효모, Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ(ＮＢＲＣ0244), Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ(ＮＢＲＣ0249), Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ(ＮＢＲＣ0282), Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ(ＮＢＲＣ2373), Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ(ＮＢＲＣ2377), Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ(ＩＦＯ1728)를 들 수 있는데, 통상의 알코올 발효를 진행시킬 수 있는 효모균이면 이들에 한정되는 것은 아니다.

본원발명의 1실시형태에 있어서 수목 분말에 의한 알코올 발효는 이하의 순서로 할 수 있다. 우선, ＭＲＥ 처리 수목 분말에 물을 10중량배의 비율로 넣고, 120℃, 15분간 오토클레이브로 살균한다. 감주누룩균(甘酒麴菌) 이나 흑누룩균(黑麴菌) ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｙｚａｅＮＢＲＣ4388 등의 누룩균을 넣어 4일간 25℃에서 1차 발효를 한다. 다음으로 이 1차 발효에 의한 생성물에서 고형물을 제거하고, 여기에 효모균을 넣어 1일간 15℃에서 2차 발효를 한다. 2차 발효에 의한 생성액은, 0.45μm의 필터링 후에 다시 0.2μm의 필터링을 하여 알코올 농도 0.29% 이상의 2차 발효생성액을 얻을 수 있다. 또 본원발명에 있어서 수목 분말에 의한 알코올 생성을 위한 순서는 상기한 것에 한정되는 것은 아니고, 발효 조건(온도, 기간 등)은 사용하는 누룩균이나 효모균의 종류에 따라 적절히 알맞은 것을 채용할 수 있고, 종래의 알코올 발효나 양조의 순서를 채용할 수도 있다.

본원발명의 1실시형태에 있어서, 본 발명의 2차 발효생성액을 가스 크로마토그래피로 분석하면, 음료로서 바람직하지 못한 이소프로필알콜(isopropyl alcohol)이 극히 적은 에탄올을 성분으로 하는 알코올임을 알 수 있다. 또한 본 발명의 2차 발효생성액은, 유리글루타민산(遊離 glutamic acid)과 유리아스파라긴산(遊離 asparatic acid)이라는 해초의 다시마와 같은 감칠맛 성분을 함유하고 있다. 따라서 본 발명의 2차 발효생성액을 조미료로서 사용하면, 미량의 에탄올 및 유리글루타민산 및 유리아스파라긴산을 함유하는 수목 풍미의 조미료를 제공할 수 있다.

이 2차 발효를 더욱 지속시켜 과발효시키면 에탄올은 100% 아세트산으로 변화한다. 이 과발효에 의하여 유리글루타민산이나 유리아스파라긴산이라는 감칠맛 성분을 포함한 수목 풍미의 아세트산이 만들어진다. 이 수목 아세트산을 증류한 아세트산을 첨가함으로써 임의의 아세트산 농도의 식초를 만들 수도 있다.

또한 본원발명의 1실시형태에 있어서, 본 발명의 2차 발효생성액을 79℃∼90℃에서 연속 증류하여 에탄올을 추출하고, 또 2% 이내의 범위에서 2차 발효생성액을 넣어 알코올 농도를 20%∼40%로 조정함으로써 수목의 풍미가 있는 소주를 만들 수 있다. 또한 본원발명에 관한 1실시형태에 있어서, 소주를 얻는 연속 증류로 얻어진 나머지 액체를 더욱 가열ㆍ농축하여 글루타민산이나 아스파라긴산 등의 감칠맛 성분의 농도를 상승시킴으로써, 수목 성분 유래의 조미료를 얻을 수도 있다.

본원발명에 있어서, 알코올 발효의 원료가 되는 수목으로서는, 대나무, 노송나무, 삼나무 등을 사용할 수 있지만, 항균물질을 포함하기 때문에 종래의 방법으로는 발효가 곤란했던 수목이라면 특별하게 한정되는 것은 아니다.

본원발명의 1실시형태에 있어서, 발효 후의 알코올을 제거한 발효잔사를 농업용 퇴비로서 사용할 수도 있다. 종래, 환경보전 관점에서 소주 등의 발효과정에서 생성된 잔사의 처리는 어렵고, 또 처리 비용도 높아서 문제였다. 본원발명에 있어서, 얻어진 발효잔사는 그대로 양호한 농업용 퇴비나 동물의 사료로서 이용할 수도 있다.

이하에 본원발명에 관한 1실시형태 및 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

실시예

(실시예1)

<ＭＲＥ용액의 제조>

ＭＲＥ공생균군의 배양은, 호기성 그램양성균(好氣性 gram 陽性菌)의 일반적인 배양방법으로 한다. 1.2입방미터의 배양폭기조에 1000리터의 물을 넣어서 에어레이션(폭기)한다. 그 배양폭기조에 어분 3kg, 쌀겨 3kg, 깻묵 1.6kg, 육즙 350g을 영양물로서 주고, 또한 황산마그네슘이나 실리카 등의 미네랄을 적당량 가한다. 그리고 균체를 투입하고, 배양ＰＨ 6.0∼6.8 및 배양온도 25℃∼35℃의 배양조건하에서, 또한 용존산소농도 0.5mg/L∼1.2mg/L이 되도록 에어레이션(폭기)하면서 ＭＲＥ공생균군을 배양한다.

균의 충분한 증식과 안정화를 기다려서, ＭＲＥ공생균군에 일절의 영양을 끊어 기아상태하에 두고, 또한 15℃∼35℃의 조건하에서 에어레이션을 계속하면 질소성분의 고갈을 기점으로 ＭＲＥ공생균군의 내포자화가 시작된다. 배양액의 투명도가 단숨에 증가하는 것을 기다려서 에어레이션(산소공급)을 멈추면, 내포자는 일제히 침전을 시작하여 투명한 상청액을 얻는다.

이와 같이 하여 얻어진 상청액을 0.2μ의 멤브레인으로 가압여과함으로써 ＭＲＥ용액을 얻는다. 에어레이션을 멈추는 타이밍은 위상차 현미경으로 포자화가 완료된 것을 확인한 뒤에 할 수 있다.

(실시예2)

<ＭＲＥ 처리 대나무의 제작방법>

본 실시예에서 사용하는 대나무는 ＭＲＥ용액으로 처리된 것이며, 이하의 순서 1∼5에 따라서 처리되어 있다.

1. 바닥재료로는 체에 남은 잔분(殘分) 60L의 대나무를 사용

2. 바닥재료용으로 파쇄한 대나무 40L, ＭＲＥ용액을 분해조에 투입하고, 36시간, 70℃에서 분해처리를 실행

3. 36시간 후, 분해조에서 원료를 꺼내어 용적, 중량을 계량

4. 분해조에서 꺼낸 것에 물 20L을 넣어 완성조에 투입

5. 완성조에서 24시간, 70℃(수분 8% 이하)에서 처리하고, 1mm 메쉬체로 거른다. 체에 남은 잔분은 순서 2.로 재투입한다.

이 순서를 이하에 나타낸다.

(실시예3)

<빵효모를 사용한 알코올 발효 가능성 시험>

실험재료는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소 처리 대나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ분쇄한 생(生)대나무(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ감주누룩(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ)

ㆍ드라이 이스트(dry yeast)(닛신푸드(주)사 제품, 닛신 슈퍼 카멜리아)

(1) 효모를 사용한 발효방법

생대나무와 ＭＲＥ 처리 대나무를 각각 125g 취하여, 물(미네랄워터) 125g을 넣어 잘 교반하였다. 그 후에 오토클레이브(121℃, 15분)에 넣어서 가열처리를 하고, 실온까지 식히고, 드라이 이스트 5g, 미네랄워터를 멸균한 양조용 물(이하, 양조용 물로 호칭) 400ml을 넣어 잘 혼합한 후, 15℃에서 3일간 알코올 발효를 진행시켰다. 발효 종료 후에 면포(綿布)로 짜서, 단식증류(單式蒸溜)를 하여 알코올 농도를 측정하였다. 도1A에 생대나무에 있어서 알코올 발효 순서, 도1B에 ＭＲＥ 처리 대나무에 있어서의 알코올 발효 순서를 나타냈다.

(2) Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ를 사용한 당화ㆍ발효방법

ＭＲＥ 처리 대나무 250g에 250ml의 미네랄워터를 넣어 잘 교반하였다. 그 후에 오토클레이브(121℃, 15분)에 넣어서 가열처리를 하고, 실온까지 식히고, 1차 발효로서 감주누룩을 넣고, 25℃에서 7일간 정치(定置)시켰다. 다음으로 2차 발효로서, 드라이 이스트 2g, 멸균수(미네랄워터) 700ml을 넣고 잘 혼합한 후, 15℃에서 3일간 알코올 발효를 진행시켰다. 발효 종료 후, 면포로 짜고, 단식증류 후, 알코올 농도를 측정하였다. 도2에 실험방법의 순서를 나타냈다.

(실시예4)

<1차 발효에 사용하는 누룩균의 육성시험 및 알코올 발효의 조건검토>

실험재료 및 사용한 균주는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소 처리 대나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

(1) 종류별 누룩균 균사신장시험

ＭＲＥ 처리 대나무에 미네랄워터를 넣어 80% 가수(加水)한 것을 샬레에 20g씩 등분하였다. 그 후 오토클레이브(121℃, 15분)로 가열처리를 하고, 냉각시킨 후, 백누룩 3종류(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ, ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅＮＢＲＣ 30104, ＮＢＲＣ30113), 황누룩 2종류(ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅＮＢＲＣ4040, ＩＦＯ4297), 흑누룩 2종류(ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｕｓａｍｉＮＢＲＣ4033, ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388), 합계 7주를 이식하여, 25℃에서 10일간 생육시키고, 균사의 신장을 조사하였다.

(2) 가수율별 균사신장시험

누룩균 종류별 균사신장시험에서 좋은 결과가 얻어진 누룩균을 사용하여 가수율별 균사신장시험을 행하였다. ＭＲＥ 처리 대나무에 미네랄워터를 넣고, 60%, 80%, 100%로 각각 가수한 것을 샬레에 20g씩 등분하였다. 그 후 오토클레이브(121℃, 15분)로 가열처리를 하고, 냉각시킨 후, 누룩균을 이식하여 25℃에서 10일간 생육시키고 균사의 신장을 조사하였다. 도3A에 누룩균 종류별 균사신장시험 순서를, 도3B에 가수율별의 균사신장시험 순서를 나타냈다.

(실시예5)

<알코올 발효의 조건 검토>

실험재료는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소 처리 대나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ감주누룩(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ)

ㆍ드라이 이스트(닛신푸드(주)사 제품, 닛신 슈퍼 카멜리아)

<가스 크로마토그래피(ＧＣ)의 측정조건>

알코올 농도측정에는 ＧＬＳｃｉｅｎｃｅｓ사 제품인 가스 크로마토그래피를 사용하였다. 측정조건은 이하의 표와 같다.

<알코올 발효 조건 검토방법>

ＭＲＥ 처리 대나무 분말 100g에 미네랄워터 100ml을 넣어 잘 교반하였다. 그 후 오토클레이브(121℃, 15분)를 하고, 냉각시킨 후, 감주누룩을 넣고 잘 교반하여 25℃, 7일간 발효시켰다(1차 발효). 다음으로 양조용 물 900ml을 넣고 잘 섞어서 1일 정치시켰다. 그 후에 500ml용량의 비커에 액체만 300ml 취하여, 대나무 고체+액체(컨트롤)와 액체만으로 각각 나누어 2차로 발효시켰다. 2차 발효의 조건은 드라이 이스트를 5g 넣어 잘 교반하여 15℃, 5일간, 1일 간격으로 교반하는 것으로 하였다. 도4에 실험방법의 순서를 나타냈다.

(실시예6)

<알코올 발효에 적합한 효모의 검토>

실험재료 및 사용한 효모는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소 처리 대나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ사용 균주;

1차 발효용 균주: ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓＡＭＡＺＡＫＥ(이케야양조합명사, 감주누룩에서 분리)

사용 효모: 알코올 발효능 검토용 효모 7종

<사용 배지>

사용한 배지(ＰＤ액체배지)의 조성은 아래와 같다.

ＰｏｔａｔｏＳｔａｒｃｈ 4.0g/L

Ｄｅｘｔｒｏｓｅ 20.0g/L

상기 배지 조성을 효모의 액체배양에 사용하였다.

또한 한천배지는 상기 배지 조성에 1.5%가 되도록 한천을 넣어 사용하였다.

<사용 키트>

와코쥰야쿠공업사 제품인 글루코오스 측정용 키트 글루코오스ＣＩＩ-테스트 와코를 사용하였다. 조작방법은 사용 키트의 조작순서에 따랐다. 또 글루코오스 농도는 하기의 식으로 산출하였다.

글루코오스 농도(g/L) = 흡광도(Ｅｓ)/0.0001*0.001

<가스 크로마토그래피(ＧＣ)의 측정조건>

측정조건은 이하의 표와 같다.

<고속 액체 크로마토그래피(ＨＰＬＣ)의 측정조건>

ＡｇｉｌｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ사 제품인 ＨＰＬＣ를 사용한, 글루코오스 농도의 측정조건을 이하에 나타낸다.

<ＨＰＬＣ 측정조건>

ＨＬＰＣ

Ｃｏｌｕｍｎ : ＴＳＫ-ＧＥＬＡＭＩＤＥ-80ＨＲ,

ＴＳＫｇｅｌ G2500ＰＷＸＬ,

ＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎＰＷＸＬ

ＣｏｌｕｍｎＴｅｍｐ: 40℃

Ｅｌｕｅｎｔ : H₂Ｏ

Ｆｌｏｗｒａｔｅ : 0.5ｍＬ/ｍｉｎ

Ｄｅｔｅｃｔｏｒ : ＲＩ 35℃

Ｓｐｌｉｔｌｅｓｓ : 20ｕＬ

<실험방법>

도5에 실험방법의 순서를 나타냈다.

ＭＲＥ 처리 대나무 200g에 미네랄워터 200g을 첨가하여 잘 혼합한 후, 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하였다. 실온까지 냉각시킨 후, Ａ．ａｍａｚａｋｅ 약 0.1g을 종누룩(種麴)으로 첨가하여 잘 혼합한 후, 25℃, 7일간 정치발효시켜, 이것을 1차 발효로 하였다. 이 1차로 발효된 것에 멸균수(미네랄워터) 1800ml을 넣어 잘 혼합한 후 24ｈｒ 정치하였다. 24시간 후 발효액의 표면에 떠 있는 부분을 300ml용량의 톨비커(tall beaker)에 100ml씩 등분하였다.

상기한 ＰＤ액체배지 10ml을 넣은 18φ시험관에, 표3에 나타낸 효모를 각각의 시험관에 1백금이(白金耳)씩 이식하여 30℃, 24ｈｒ, 100ｃｐｍ으로 배양하였다. 이것을 전배양액(前培養液)으로 하여, 전배양액 1%를 500ml용량의 삼각플라스크(ｗｏｒｋｉｎｇｖｏｌｕｍｅ 200ml ＰＤｍｅｄｉｕｍ)에 각각 이식하여, 30℃, 24ｈｒ, 100ｃｐｍ으로 배양하고, 이것을 본배양액(本培養液)으로 하였다. 24ｈｒ 후, 소형냉각 원심분리기(ＴＯＭＹ사 제품)를 사용하여 본배양액 200ml을 4℃, 10ｍｉｎ, 8ｋｒｐｍ으로 원심분리하여 배양 효모를 얻었다. 이 배양 효모의 전량을 멸균수 3ml로 현탁한 후, 1차 발효액에 넣어 2차 발효를 시작하였다. 2차 발효는 15℃, 3일간, 정치조건에서 발효시키고, 24ｈｒ마다 천천히 교반하였다. 2차 발효중에는 24ｈｒ마다 ＧＣ(ＧＬ사이언스사 제품)를 사용하여 알코올 농도를 측정하고, 0ｔｉｍｅ과 3일 후에 ＨＰＬＣ(도소사 제품)를 사용하여 글루코오스 농도를 측정하였다. 또, 1차 발효액에 효모를 첨가하지 않은 것을 컨트롤로 하여 비교하였다.

도5에 나타낸 순서도를 따라 2회 반복하여 실험을 하였다. 2회째에 사용한 효모를 이하의 표에 나타낸다.

2회째 검토시, 알코올 농도의 측정은 1회째와 같이 하고, 글루코오스 농도의 측정은 24ｈｒ마다 하고, 측정시에 상기의 글루코오스 키트를 사용하며, 0ｔｉｍｅ, 1ｄａｙ, 3ｄａｙｓ의 3회에는 키트와 함께 ＨＰＬＣ를 병용하였다.

(실시예7)

<다단계 알코올 발효의 검토>

실험재료는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소 처리 대나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ감주누룩(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ)

ㆍ드라이 이스트(닛신푸드(주)사 제품, 닛신 슈퍼 카멜리아)

<실험방법>

(1) ＭＲＥ 처리 대나무만 사용한 다단계 양조

스테인레스통에 ＭＲＥ 처리 대나무 150g과 물(미네랄워터) 150g을 넣어 잘 혼합하였다. 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하고, 방치하여 실온까지 냉각시킨 후, Ａ．ａｍａｚａｋｅ 약 0.1g을 넣어 균이 균일하게 혼합되도록 잘 교반하였다. 이것을 25℃, 3일간 정치하였다. 하루에 1회 천천히 교반하고, ＭＲＥ 처리 대나무 전체에 균사가 충분히 신장하는 것을 확인하고, 이것을 1차 발효원료로 하였다. 그 후에 양조용 물 500g과 소주효모(燒酒酵母, ＳａｃｈａｒｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0249) 0.6g을 넣어 잘 혼합하였다. 이것을 15℃에서 1일 정치하고, 양조용 물 1350g을 넣어 잘 교반하여, 3일간 15℃에서 정치한 뒤, 발효액만 추출하였다. 이 발효액에 2단계 양조으로서 1차 발효원료 150g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 다시 한 번 발효액만 추출하여 3단계 양조로서 1차 발효원료 150g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 그 동안 매일 천천히 교반하고, 발효상태의 육안관찰 및 알코올 농도의 측정을 행하였다. 알코올 농도의 측정에는 ＧＣ를 사용하였다. 순서도를 도6에 나타내고, 첨가한 원료를 표6에 나타냈다.

(2) ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 균일하게 혼합한 다단계 양조

ＭＲＥ 처리 대나무 150g에 물(미네랄워터) 150g을 넣어 잘 혼합하였다. 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하고, 방치하여 실온까지 냉각시킨 후에 Ａ．ａｍａｚａｋｅ 약 0.1g을 넣어 균이 균일해지도록 잘 혼합, 교반하였다. 이것을 25℃, 3일간 정치하였다. 하루에 1회 천천히 교반하고, ＭＲＥ 처리 대나무 전체에 균사가 충분히 신장하는 것을 확인하고, 이것을 1차 발효원료로 하였다. 그 후에 양조용 물 500g과 소주효모(ＳａｃｈａｒｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0249) 0.6g을 넣어 잘 혼합하였다. 이것을 15℃에서 1일 정치하고, 여기에 쌀누룩 50g과 양조용 물 1350g을 넣어 잘 교반하여, 3일간 15℃에서 정치한 뒤, 발효액만 추출하였다. 이 발효액에 2단계 양조로서 1차 발효원료와 쌀누룩 50g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 다시 한 번 발효액만 추출하여 3단계 양조로서, 1차 발효원료와 쌀누룩 50g, 양조용 물 300ml을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 그 동안 매일 천천히 교반하고, 발효상태의 육안관찰 및 알코올 농도의 측정을 행하였다. 알코올 농도의 측정에는 ＧＣ를 사용하였다. 순서도를 도7에 나타내고 첨가한 원료를 표7에 나타냈다.

(3) ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 단계적으로 감소시키면서 양조하는 다단계 양조

스테인레스통에 ＭＲＥ 처리 대나무 150g과 물(미네랄워터) 150g을 넣어 잘 혼합하였다. 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하고, 방치하여 실온까지 냉각시킨 후, Ａ．ａｍａｚａｋｅ 약 0.1g을 넣어 균이 균일하게 혼합되도록 잘 교반하였다. 이것을 25℃, 3일간 정치하였다. 하루에 1회 천천히 교반하고, ＭＲＥ 처리 대나무 전체에 균사가 충분히 신장하는 것을 확인하고 이것을 1차 발효원료로 하였다. 그 후에 양조용 물 500g과 소주효모(ＳａｃｈａｒｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0249) 0.6g을 넣어 잘 혼합하였다. 이것을 15℃에서 1일 정치하고, 양조용 물 1350g을 넣어 잘 교반하여 3일간 15℃에서 정치한 뒤, 발효액만 추출하였다. 이 발효액에 2단계 양조로서 1차 발효원료 175g과 쌀누룩 25g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 다시 한 번 발효액만 추출하여, 3단계 양조로서 1차 발효원료 187.5g과 쌀누룩 12.5g, 양조용 물 500g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 그 사이 매일 천천히 교반하고 발효상태의 육안관찰 및 알코올 농도의 측정을 행하였다. 알코올 농도의 측정에는 ＧＣ를 사용하였다. 순서도를 도8에 나타내고 첨가한 원료를 표8에 나타냈다.

(4) ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 단계적으로 증가시키면서 양조하는 다단계 양조

스테인레스통에 ＭＲＥ 처리 대나무 175g과 물(미네랄워터) 175g을 넣어 잘 혼합하였다. 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하고, 방치하여 실온까지 냉각시킨 후, Ａ．ａｍａｚａｋｅ 약 0.1g을 넣어 균이 균일하게 혼합되도록 잘 교반하였다. 이것을 25℃, 3일간 정치하였다. 하루에 1회 천천히 교반하고, ＭＲＥ 처리 대나무 전체에 균사가 충분히 신장하는 것을 확인하고, 이것을 1차 발효원료로 하였다. 그 후에 양조용 물 500g과 소주효모(ＳａｃｈａｒｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0249) 0.6g을 넣어 잘 혼합하였다. 이것을 15℃에서 1일 정치하고, 멸균수(미네랄워터) 1325g을 넣어 잘 교반하여, 3일간 15℃에서 정치한 뒤, 발효액만 추출하였다. 이 발효액에 2단계 양조로서 1차 발효원료 150g과 쌀누룩 50g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 다시 한 번 발효액만 추출하여, 3단계 양조로서, 1차 발효원료 125g과 쌀누룩 75g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 그 동안 매일 천천히 교반하고, 발효상태의 육안관찰 및 알코올 농도의 측정을 행하였다. 알코올 농도의 측정은, 가스 크로마토그래피를 사용하였다. 순서도를 도9에 나타내고, 첨가한 원료를 표9에 나타냈다.

(실시예8)

<대용량에 있어서 알코올 발효의 검토>

실험재료는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소 처리 대나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ감주누룩(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ)

ㆍ드라이 이스트(닛신푸드(주)사 제품, 닛신 슈퍼 카멜리아)

<실험방법>

스틸통 6개에 ＭＲＥ 처리 대나무 분말을 각각 300g(합계 1.8kg) 계량하여 넣고, 미네랄워터 300g(합계 1.8kg)씩 넣어 잘 교반ㆍ혼합한 후, 121℃, 15분간, 오토클레이브로 가열처리하였다. 가열처리가 끝난 시료 1.8kg을 30L용량의 발효조에 옮기고, 쌀누룩 200g을 넣어 24시간 마다 혼합ㆍ교반하고, 25℃, 7일간 생육시켜, 이것을 1차 발효로 하였다. 1차 발효 후, 양조용 물 18.2kg과 드라이 이스트 9g을 넣고 잘 교반한 후, 15℃에서 5일간 알코올 발효를 진행시키고, 이것을 2차 발효로 하였다. 2차 발효 중 알코올 농도 및 글루코오스 농도를 1일 간격으로 측정하였다. 순서도를 도10에 나타냈다.

<결과>

(1) 빵효모를 사용한 알코올 발효 가능성 시험

효모만 사용한 생대나무와 ＭＲＥ 처리 대나무에 대하여, 1차 발효로서 Ａ．ａｍａｚａｋｅ로 당화처리 후에 알코올 발효를 진행시킨 결과를 이하의 표에 나타낸다.

이 결과에서는, 알코올 농도는 생대나무가 0.04%로 가장 낮고, 다음으로 ＭＲＥ 처리 대나무가 0.06%, 1차 발효로서 Ａ．ａｍａｚａｋｅ로 당화처리를 한 ＭＲＥ 처리 대나무는 0.23%로 알코올 농도가 높았다.

(2) 1차 발효에 사용되는 누룩균의 육성시험

누룩균 종류별 균사신장시험의 결과를 표11에, 10일째의 사진을 도11에 나타냈다.

또한 가수율별 균사신장시험의 결과를 표12에, 10일째의 사진을 도12에 나타냈다.

표11로부터, Ａ．ａｍａｚａｋｅ가 5일째라는 이른 단계부터 균사가 신장하고, 10일째에서도 균사의 신장이 가장 좋다는 것을 알 수 있다. 누룩균 중에서는 백누룩의 신장이 좋고, 다음으로 황누룩 2종류와 흑누룩 A. ｕｓａｍｉＮＢＲＣ4088이 같은 정도로 균사의 신장이 좋았다. 흑누룩인 Ａ．ａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4333에서는 균사의 신장이 확인되지 않았다.

가수율 변화에 의한 균사의 신장 생육 테스트에서는, 누룩균 종류별 균사신장시험에서 균사의 신장이 가장 좋았던 Ａ．ａｍａｚａｋｅ를 사용하여 시험하였다.

가수율별 균사신장시험에서는 표12로부터, 균사신장은 가수율 100% > 80% > 60% 순인 것을 확인하였다. 가수율 100%에서는 3일째라는 이른 단계부터 ＭＲＥ 처리 대나무 전체에 균사의 신장이 확인되었다.

(3) 알코올 발효의 조건검토

당화처리 후에 대나무 액체만의 알코올 발효의 결과를 표13에, ＭＲＥ 처리 대나무 고체 포함(컨트롤)의 알코올 발효를 표14에 나타냈다.

표13 및 14로부터, 알코올 농도는 1일째, 2일째, 3일째, 5일째와 모든 일수에서 액체만이 컨트롤보다 높아진 것을 확인할 수 있다. 또한 액체로만 발효시킨 쪽에서는 5일째에 알코올 농도가 가장 높은 0.21%이고, 컨트롤에서는 2일째에 알코올 농도가 가장 높은 0.13%였다.

(4) 알코올 발효에 적합한 효모의 검토

제1회째의 효모별 알코올 발효능의 검토결과를 표15 및 도13에, 글루코오스 농도를 도14에 나타냈다.

알코올 농도가 높은 값을 나타낸 것은 빵효모, Ｓ．ｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0282, ＮＢＲＣ2377이었다(도13). 그러나 향기에 있어서는, 표15에 나타내는 바와 같이 주효모(酒酵母)인 Ｓ．ｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0249나 소주효모 Ｓ．ｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ2373쪽이 우수한 경향이 있었다.

검토에 사용된 각 효모는 발효 2일째에 알코올 농도가 정상상태 혹은 감소하는 경향이 있었다(표15 및 도13을 참조). 도14의 글루코오스 농도에서는 3일째에도 글루코오스 농도가 감소하지 않고, 모두 증가하고 있음이 시사되었다. 여기에서 효모 7주 중에서 빵효모와, 향기가 좋은 것을 3주 선택하고, 도5에 나타낸 순서도에 따라서 제2회째 검토를 하였다. 이때 글루코오스 농도의 경향을 조사하기 위하여 글루코오스 키트를 사용하여 24시간 마다 측정하는 것으로 하였다. 이 제2회째의 알코올 발효능 검토결과를 도15에, 글루코오스 농도를 도16에 나타냈다.

그 결과, 알코올 농도가 상승함에 따라 글루코오스 농도의 감소가 보였다(도15 및 도16을 참조). 0ｔｉｍｅ에서 1ｄａｙ까지는 큰폭으로 글루코오스를 자화(資化) 하여 알코올로 변환하고 있지만, 2ｄａｙｓ 이후에는 글루코오스의 자화능(資化能)이 완만해져 있음이 확인되었다. 또한 3ｄａｙｓ가 되면 글루코오스 농도가 증가하고, 알코올 농도의 감소가 보였다.

<효모별 글루코오스 자화성 검토(제2회)>

ＨＰＬＣ로 측정한 결과를 표16에 나타낸다.

ＨＰＬＣ로 측정한 결과 역시 도16 마찬가지로 1일째에 감소하고, 3일째에 글루코오스 농도가 증가하는 결과를 나타내고 있었다.

(5) 다단계 양조에서의 알코올 발효의 검토

(5-1) ＭＲＥ 처리 대나무만에 의한 다단계 양조

순서도에 따라 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 표17 및 도17에 나타냈다.

그 결과, 알코올 농도는 알코올 발효 1일째에 0.015%로 가장 높고, 그 후에는 0.004∼0.008%의 사이를 유지하고 있었다(표17 및 도17을 참조). 또한 표17로부터 글루코오스 농도는 1일이 지날 때마다 우상향으로 농도가 상승한 것을 알 수 있다. 또 알코올 농도가 낮았기 때문에 증류는 하지 않았다.

(5-2) ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 균일하게 혼합한 다단계 양조

순서도에 따라 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 표18 및 도18에 나타냈다.

그 결과, 알코올 농도의 상승 및 이에 동반하는 글루코오스 농도의 감소가 보인다(표18 및 도18을 참조). 1일째의 알코올 농도는 0.28%이며, 다단계 양조 3회째인 마지막 날(9일째)에는 4.55%까지 상승하고, 반면 글루코오스 농도는 0g/L가 되어 있었다.

(5-3) ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 단계적으로 감소시키면서 양조하는 다단계 양조

순서도에 따라 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 표19 및 도19에 나타냈다.

그 결과 알코올 농도의 상승 및 이에 동반하는 글루코오스 농도의 감소가 보인다(표19 및 도19를 참조). 1일째의 알코올 농도는 0.46%이며, 다단계 양조 3회째 때에 일단 글루코오스 농도가 상승함에 따라 알코올 농도의 감소가 보였다. 그러나 다단계 양조 3회째인 마지막 날(9일째)에는 2.26%까지 상승하고, 글루코오스 농도는 0g/L가 되어 있었다. 또한 글루코오스 농도는 쌀누룩의 감소와 함께 0g/L가 되는 일수가 빨라져 있었다.

(5-4) ＭＲＥ 처리 대나무에 쌀누룩을 단계적으로 증가시키면서 양조하는 다단계 양조

순서도에 따라 알코올 발효를 진행시킨 결과 및 글루코오스 농도를 표20 및 도20에 나타냈다.

그 결과, 알코올 농도의 상승이 나타났고, 1일째의 알코올 농도는 0.12%이며, 다단계 양조 3회째인 마지막 날(9일째)에는 5.88%까지 상승하였다(표20 및 도20을 참조). 글루코오스 농도는 3일째마다 감소가 보였으나, 다단계 양조 3회째에는 그 감소 농도가 다른 2회보다 적어져 있고 1.6g/L정도의 글루코오스가 잔존하고 있었다.

(5-2)∼(5-4)로 양조한 것에 대해서는, 알코올 도수가 높았기 때문에 다단계 양조 마지막 날에 증류를 하였다. 그 결과를 표21 및 도21에 나타냈다.

그 결과, 쌀누룩을 균일하게 첨가하여 빚은 것이 가장 알코올 농도가 높고, 다음으로 단계적으로 쌀누룩을 증가시킨 것이고, 가장 알코올 농도가 낮았던 것은 단계적으로 쌀누룩을 감소시킨 것이었다(표21 및 도21을 참조).

(6) 대용량에서의 알코올 발효의 검토

스케일 업 하여, 대용량의 알코올 발효를 진행시킨 결과의 알코올 농도와 글루코오스 농도의 측정치를 표22 및 도22에 나타냈다.

그 결과, 알코올 농도는 매회 측정할 때마다 상승하고 있고, 2차 발효종료 5일째에는 0.02%였다. 또한 글루코오스 농도는 측정할 때마다 감소하고 있고, 2차 발효종료 5일째에는 0.0003g/L였다(표22 및 도22를 참조).

(실시예9)

<ＭＲＥ 처리 삼나무 및 노송나무를 사용한 알코올 발효>

<1차 발효에 사용한 누룩균의 육성시험 및 알코올 발효 검토>

실험재료는 아래와 같다. 또한 사용한 균주의 상세에 대하여는 표23에 나타냈다.

ㆍＭＲＥ 효소처리 삼나무, 노송나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ사용한 균주; 7균주

ㆍ드라이 이스트(닛신푸드(주)사 제품, 닛신 슈퍼 카멜리아)

<실험방법>

(1-1) 누룩균 종류별 균사신장시험

ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무 분말에 미네랄워터를 가하여, 100% 가수 한 것을 샬레에 20g씩 등분하였다. 그 후 오토클레이브(121℃, 15분)로 가열처리하여 냉각시킨 후, 백누룩 2종류(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ, ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅＮＢＲＣ 30104), 황누룩 2종류(ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅＮＢＲＣ4040, ＩＦＯ4297), 흑누룩 2종류(ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｕｓａｍｉＮＢＲＣ4033, ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388)의 합계 6주를 이식하고, 25℃에서 10일간 생육시켜 균사의 신장을 조사하였다. 또, 가수율에 관하여는 대나무에 대한 실험결과로부터 100%로 한다. 실험방법은 도3a를 참조한다.

(1-2) 균사신장시험에서 결과가 좋았던 누룩균을 사용한 알코올 발효 ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무를 각각 125g 계량하여 취하고, 미네랄워터 125g을 넣고 잘 교반하여 가수율 100%로 하였다. 그 후 오토클레이브(121℃, 15분)하여 냉각시킨 후 1차 발효로서, 25℃, 7일간 발효시켰다. 2차 발효로서 드라이 이스트(닛신푸드(주)사 제품, 닛신 슈퍼 카멜리아)를 양조용 물 800g에 넣어 잘 섞고, 1차로 발효시킨 것에 더하여 잘 섞어서 2차로 발효시켰다. 2차 발효는 15℃, 3일간의 조건으로 하였다. 발효상청(醱酵上淸)을 취해서 필터 여과를 하여 글루코오스 농도와 알코올 농도를 측정하였다. 조작방법은 순서도 도23에 나타냈다.

(실시예10)

<알코올 발효에 적합한 효모의 검토>

실험재료는 아래와 같다. 또한 사용한 효모의 상세에 대하여는 표3과 같다.

ㆍＭＲＥ 효소처리 삼나무ㆍ노송나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ사용 균주;

1차 발효용 균주; ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388

ㆍ사용 효모; 알코올 발효능 검토용 효모 7종

또한 사용 배지, 사용 키트, 가스 크로마토그래피(ＧＣ)의 측정조건, 고속액체 크로마토그래피(ＨＰＬＣ)의 측정조건 등에 대하여는 모두 대나무에 대한 실험과 같다.

<실험방법>

실험방법의 순서를 도24에 나타냈다.

ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무 200g에 중량비로 100% 가수가 되도록 미네랄워터를 첨가하여 잘 혼합한 후, 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하였다. 실온까지 냉각시킨 후, Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉ 약 0.1g을 종누룩으로 첨가하여 잘 혼합한 후, 25℃, 7일간, 정치발효를 하고, 24ｈｒ 마다 천천히 교반하였다. 이것을 1차 발효로 하였다. 이 1차로 발효된 것에 양조용 물 1800ml을 넣어 잘 혼합한 후, 24ｈｒ 정치하였다. 24시간 후, 발효액의 상청을 300ml용량의 톨 비커에 100ml씩 나누어 따랐다. ＰＤ액체 배지 10ml을 넣은 18φ시험관에, 상기의 효모를 각각의 시험관에 1백금이씩 이식하고, 30℃, 24ｈｒ, 100ｃｐｍ으로 배양하였다. 이것을 전배양액으로 하고, 전배양액 1%를 500ml용량의 삼각플라스크(ｗｏｒｋｉｎｇｖｏｌｕｍｅ 200ml ＰＤｍｅｄｉｕｍ)에 각각 이식하고, 30℃, 24ｈｒ, 100ｃｐｍ으로 배양하였다. 이것을 본배양액으로 하였다. 24ｈｒ 후, 소형냉각 원심분리기(ＴＯＭＹ사 제품)를 사용하여 본배양액 200ml을 4℃, 10ｍｉｎ, 8ｋｒｐｍ으로 원심분리하여 배양 효모를 얻었다. 이 배양 효모의 전량을 멸균수 3ml로 현탁 후, 1차 발효액에 넣어 2차 발효를 시작하였다. 2차 발효는 15℃, 3일간, 정치조건에서 발효를 하고, 24ｈｒ 마다 천천히 교반하였다. 2차 발효 중에는 24ｈｒ 마다 ＧＣ(ＧＬ사이언스사 제품)를 사용하여 알코올 농도를 측정하고, 글루코오스 키트를 사용하여 글루코오스 농도를 측정하였다. 또 1차 발효액에 효모를 첨가하지 않은 것을 컨트롤로서 비교하였다.

(실시예11)

<다단계 양조에서의 알코올 발효의 검토>

실험재료는 아래와 같다.

ㆍＭＲＥ 효소처리 삼나무ㆍ노송나무 분말(1mm 메쉬체)

ㆍ미네랄워터(모리노미즈다요리, 판매원: 코카콜라)

ㆍ사용 균주;

ㆍ사용 효모; 알코올 발효능 검토용 효모 7종

<실험방법>

스테인레스통에 ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무 각각 150g과 미네랄워터150g을 넣어 잘 혼합하였다. 121℃, 15ｍｉｎ으로 오토클레이브를 하고, 방치하여 실온까지 냉각시킨 후, ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388 약 0.1g을 넣어 균이 균일하게 혼합하도록 잘 교반하였다. 이것을 25℃, 3일간 정치하였다. 하루에 1회 천천히 교반하고, 전체에 균사가 충분히 신장하는 것을 확인하고, 이것을 1차 발효원료로 하였다. 그 후에 양조용 물 500g과 효모(삼나무: ＳａｃｈａｒｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0244, 노송나무: 드라이 이스트) 각각 0.6g을 넣어 잘 혼합하였다. 이것을 15℃에서 1일 정치하고, 양조용 물 1350g을 넣어 잘 교반하여, 3일간 15℃에서 정치한 후 발효액만 추출하였다. 이 발효액에 2단계 양조로서 1차 발효원료 150g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 다시 한 번 발효액만 추출하여 3단계 양조로서 1차 발효원료 150g을 넣어 3일간 15℃에서 정치하였다. 그 동안 매일 천천히 교반하고, 발효상태의 육안관찰 및 알코올 농도의 측정을 하였다. 알코올 농도의 측정은, 가스 크로마토그래피를 사용하였다. 또, ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무만에 의한 다단계 양조에 관하여는 2차 발효인 알코올 발효를 진행시킬 때, 삼나무ㆍ노송나무 분말의 고체성분이 있으면, 알코올 발효를 저해할 가능성이 있다고 생각되므로, 1차 발효 후에 액체만 추출하여 2차 발효를 하는 방법을 취하고 있다. 순서도를 도25에 나타내고, 첨가한 원료를 표24에 나타냈다.

<결과>

<1차 발효에 사용되는 누룩균 육성시험 및 알코올 발효의 검토>

ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용한 누룩균 종류별 균사신장시험의 결과를 표25에, 10일째의 사진을 도26에 나타냈다.

또한 노송나무를 사용한 누룩균 종류별 균사신장시험의 결과를 표26에, 10일째의 사진을 도27에 나타냈다.

ＭＲＥ 처리 삼나무, 노송나무 모두에 ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388에서 3일째라는 이른 단계부터 분말 전체에 균사가 퍼지고 균사의 생육이 가장 좋았다(표25 및 표26을 참조). 또한 ＭＲＥ 처리 삼나무에서는 ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅＮＢＲＣ4040 이외의 5종류의 균주에서도 양호한 균사의 생육을 확인할 수 있었지만, ＭＲＥ 처리 노송나무에서는 ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388 이외의 균주에서는 ＭＲＥ 처리 삼나무에 비하여 생육이 느렸다.

ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무에 의한 균사신장시험에서 결과가 좋았던 ＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉＮＢＲＣ4388을 1차 발효의 당화에 사용하여 알코올 발효를 한 결과를 표27에 나타냈다.

알코올 농도는 ＭＲＥ 처리 삼나무에서 0.05%, ＭＲＥ 처리 노송나무에서 0.02%였다(표27을 참조). 또한 글루코오스 농도는 알코올 발효 3일째에도, ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무 모두에서 1g/L 이상 발효액 중에 남아 있고, 완전하게 자화되어 있지 않았다.

<알코올 발효에 적합한 효모의 검토>

ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용한 효모별 알코올 발효능 검토결과를 표28 및 도28에, 글루코오스 농도를 표29 및 도29에 나타냈다.

또한 ＭＲＥ 처리 노송나무에서의 효모별 알코올 발효능 검토결과를 표30 및 도30에, 글루코오스 농도를 표31 및 도31에 나타냈다.

ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용한 효모별 알코올 발효능을 검토한 결과, 알코올 농도가 가장 높은 값을 나타낸 것은 Ｓ．ｃｅｌｅｖｉｓｉａｅＮＢＲＣ0244였다(표28 및 도28을 참조). 또한 원료로 ＭＲＥ 처리 노송나무를 사용하면, 빵효모가 가장 높은 알코올 농도였다(표30 및 도30을 참조). 향기는 삼나무, 노송나무의 목재 특유의 향기가 강하게 남아있고, 효모의 향기를 거의 느낄 수 없었다(표28 및 표30을 참조).

<ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무만에 의한 다단계 양조에서의 알코올 발효의 검토>

ＭＲＥ 처리 삼나무을 사용한 다단계 양조에서의 알코올 농도와 글루코오스 농도의 결과를 표32 및 도32에 나타냈다.

또한 ＭＲＥ 처리 노송나무를 사용한 다단계 양조에서의 알코올 농도와 글루코오스 농도의 결과를 표33 및 도33에 나타냈다.

ＭＲＥ 처리 삼나무ㆍ노송나무의 알코올 농도는 측정할 때마다 상승하고 있음을 확인할 수 있었다(도32 및 도33을 참조). 또한 발효일수 9일째의 알코올 농도는 ＭＲＥ 처리 삼나무에서 0.103%, ＭＲＥ 처리 노송나무에서 0.046%였다. 그러나 삼나무, 노송나무 모두 글루코오스 농도도 1일마다 상승하고 있다는 점에서 글루코오스가 완전하게 자화되고 있지 않았음이 시사되었다.

그 밖에, 본 발명은 여러가지로 변형할 수 있음은 말할 필요도 없고, 상기한 1실시형태에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러가지로 변형할 수 있다.

Claims

수목(樹木)으로부터 알코올을 제조하는 방법으로서,
원하는 수목에, 유포자 호기성 세균(有胞子好氣性細菌)의 포자형성(胞子形成)에 수반하는 세포융해(細胞融解)에 의하여 발생하는 모세포 융해 효소군(母細胞融解酵素群)을 적용하는 공정으로서, 이에 따라 상기 수목을 분말형태(粉末形態)로 분해하여 수목분해물을 얻는 상기 적용하는 공정과,
상기 수목분해물을 멸균하는 공정과,
상기 멸균된 수목분해물에 누룩균을 적용하여 1차로 발효시키는 공정과,
상기 1차 발효에 의하여 얻어진 발효액에 효모균을 첨가하여 2차로 발효시키는 공정과,
상기 2차 발효에 의하여 얻어진 발효액을 여과하는 공정을
구비하고,
상기 모세포 융해 효소군은, 상기 유포자 호기성 세균을 배양하고, 얻어진 배양액을 기아상태(飢餓狀態)에 놓아둠으로써 상기 세균을 내포자화(內胞子化) 시키고, 또한 그 배양액으로부터 상기 내포자화된 세균을 포함하는 불순물을 제거함으로써 얻어지는 것이며,
상기 유포자 호기성 세균은 ＭＲＥ공생균군(ＭＲＥ共生菌群)인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 수목은, 대나무, 삼나무(杉木), 노송나무로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 누룩균은, 아스페르길루스 아마자케(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｍａｚａｋｅ), 아스페르길루스 오르그재(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅ)(ＮＢＲＣ30104), 아스페르길루스 오르그재(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｇｚａｅ)(ＮＢＲＣ30113), 아스페르길루스 셀룰로새(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅ)(ＮＢＲＣ4040), 아스페르길루스 셀룰로새(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｃｅｌｌｕｌｏｓａｅ)(ＩＦＯ4297), 아스페르길루스 우사미(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｕｓａｍｉ)(ＮＢＲＣ4033), 아스페르길루스 아와모리(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｗａｍｏｒｉ)(ＮＢＲＣ4388)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 효모균은, 빵효모, 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ0244), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ0249), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ0282), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ2373), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＮＢＲＣ2377), 사카로마이세스 세레비시아(Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｌｅｖｉｓｉａｅ)(ＩＦＯ1728)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 수목은, 상기 모세포 융해 효소군 및/또는 상기 유포자 호기성 세균의 포자형성에 의하여 생성된 포자를 함유하는 분해용액(分解溶液)에 침지(浸漬)되고, 상기 용액을 에어레이션(aeration)함으로써 분해되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항의 방법에 의하여 얻어진 알코올 용액을 함유하는 소주.
제1항의 방법에 의하여 얻어지는 알코올 용액의 제조과정에 있어서 얻어지는 발효잔사(醱酵殘渣)로서,
이 발효잔사는, 상기 2차 발효에 의하여 얻어진 발효액을 여과하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 발효잔사.
제7항에 있어서,
상기 발효잔사는, 농업용 퇴비 또는 가축사료로서 사용되는 것을 특징으로 하는 발효잔사.