KR20180032754A - 영여자를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물 및 이를 이용한 영여자 발효주 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영여자(零餘子, bulbils of yam)를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물, 상기 배지 조성물을 알코올 발효에 사용하는 알코올 발효 촉진 방법, 상기 배지 조성물에 효모를 접종한 후 알코올 발효시켜 제조되는 영여자 발효주 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 효모를 이용한 알코올 발효시, 효모 생육 촉진 및 발효 촉진 활성을 나타내는 영여자는, 발효 배지에 일정량의 영여자를 첨가하여 발효시키는 경우 발효 속도의 폭발적인 증가와 함께 최종 발효 수율을 증대시키며, 발효액 내의 당을 효율적으로 알코올로 발효시키는 효과가 강력하며, 이러한 영여자 첨가 발효법은 알코올의 효율적 발효로 인한 경제성 증대 및 발효 폐액 처리의 환경적 부담 감소를 기대할 수 있다. 또한, 영여자는 마의 년간 생산량의 1/2에 해당되는 2,500~3,000톤이 매년 생산되나, 씨앗으로 사용은 매우 제한적이며, 대부분이 특별한 용도 없이 폐기되는 자원이므로, 효모 생육 인자 및 발효 촉진 인자로 사용되고 있는 효모 추출물(상품명: Yeast extract)에 비해 경제성이 뛰어나며, 본 발명의 영여자 첨가 발효법은 발효 공정 및 제품 제조상에 부가적인 부담을 발생시키지 않는다. 또한, 영여자 분말 첨가에 의해 발효된 영여자 발효주는 목넘김과 관능성이 우수하며, 특유의 알싸한 맛으로 기호성이 증대되어 발효 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

영여자를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물 및 이를 이용한 영여자 발효주{MEDIUM COMPOSITION FOR ENHANCING ALCOHOL FERMENTATION COMPRISING BULBILS OF YAM AND ALCOHOLIC BEVERAGE USING THE SAME}

본 발명은 영여자(零餘子, bulbils of yam)를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물, 상기 배지 조성물을 알코올 발효에 사용하는 알코올 발효 촉진 방법, 상기 배지 조성물에 효모를 접종한 후 알코올 발효시켜 제조되는 영여자 발효주 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

효모는 최종 전자수용체가 산소가 아닌 유기물을 이용하면서, 산소가 존재하지 않는 조건에서 당류를 발효시켜 최종적으로 알코올을 생산할 수 있는 진핵 미생물이다. 인류에게 효모는 주류 발효 미생물 또는 제빵 발효 미생물로서 잘 알려져 있으며, 고단백, 고지방의 식품원으로 이용되기도 하고, 아미노산, 비타민, 미네랄 공급원으로 이용되고 있다. 통상 알코올 발효 과정 중에 효모는 고농도의 당에 의한 삼투압 스트레스와 스스로가 만들어 놓은 알코올에 의한 알코올 스트레스를 동시에 받게 된다. 따라서, 영양조건이 양호한 경우에도 13% 이상의 고농도 알코올 발효는 용이하지 않다.

한편, 주류 발효 효모의 경우 고분자 다당류 분해 활성이 거의 없어, 효모 발효를 위해서는 고가의 당류를 제공하거나 전분을 효소 처리하여 당류를 공급하여야 한다. 또한, 다양한 비타민, 미네랄을 공급하여 효모 내의 효소 시스템(해당 경로 효소 및 Alcohol dehydrogenase, acetaldehyde dehydrogenase)을 활성화시켜야 하며, 일반적으로 고가의 효모 추출물(Yeast extract), 맥아 추출물(Malt extract), 비프 추출물(Beef extract), 옥수수 전분 폐액(corn steep liquor) 등을 첨가하여 다양한 비타민과 미네랄 등의 생육 인자와 발효 촉진 인자들을 공급하게 된다.

인간에게 무해한 것으로 알려진 효모로서, 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)와 한국 전통식품에 일반적으로 발견되는 이사첸키아 오리엔탈리스(Issatchenkia orientalis)는 GRAS(Generally Recognized As Safe)가 있으며, 이들 효모는 다양한 주류 및 발효 식품 제조에 사용되고 있다. 이러한 효모들의 발효 속도가 낮은 경우, 발효조 유지 및 운전 비용이 증가되어 경제성이 낮아지게 되고, 세균 오염 가능성이 증가되며, 또한, 최종 발효 수율이 낮은 경우 고가의 당의 낭비는 물론 잔당이 남아 발효 폐액 처리에 많은 환경적 부담을 안게 된다. 따라서, 효모 발효시 발효 속도 증가와 최종 발효 수율의 증대는 발효 산업에서 매우 중요하게 고려되고 있다.

한편, '마(yam)'는 백합목 마과의 덩굴성 여러해살이풀로 높이는 1m 정도이며, 그 지상부는 덩굴이며, 지하부 뿌리는 약용 및 식용으로 사용된다. 전 세계적으로 마는 장마(Dioscorea batatas), 단마(Dioscorea opposita), 환마, 둥근마, 산마, 부채마, 단풍마 등 600 여종이 알려져 있으며, 그 중 10 여종이 식용 및 약용으로 사용되어 왔다. 마의 원산지는 중국이며, 한국, 중국, 타이완, 일본 등지의 산지에서 자생하며, 국내에서는 식약청이 식품 원료로 지정한 한약제로, 마의 뿌리를 건조시켜 말린 것을 한방에서는 '산약' 또는 '서예'라고 부르며, 당뇨, 설사, 대하증 등에 이용된다. 마의 성분으로는 수분 74~76%, 전분 15~20%, 단백질 1~1.5%, 총지질 ~1%, 회분 ~1.25%, 총질소 ~0.4%이며, 점질 다당류(acetylated glucomannan), 비타민, 미네랄, 기타 다양한 생리 활성 물질 등을 포함하고 있으며, 보고된 약용 성분으로는 Amylose, Choline, Saponin, Mucin, Araginine, Yonogenin, Kryptogenin, Diosgenin 등이 있다.

현재까지 마를 이용한 발효의 경우, 마 자체를 발효 원료로 하여 유산균을 접종시켜 만든 발효액(고록, 2014. 서울대학교 석사논문; 송봉준, 2011. 원광대학교 박사논문; 임성원 외, 2011. 약학회지 55: 404-410; 현미선 외 2011, J. Appl. Biol. Chem. 54: 51-55)이 가장 일반적이며, 최근에는 Monascus sp. 또는 Aspergillus sp.의 곰팡이를 마에 접종하여 제조하는 고체 발효마(전춘표 외, 2012, Korean Journal of Microbiology. 48: 29-36; 전춘표, 2014. Korean Journal of Microbiology 50: 46-52; 이준걸 2014. Korean Journal of Microbiology 50: 53-59)가 보고 되어 있다. 또한, 마를 장수상황버섯으로 고체 발효시켜 기능성과 관능성을 강화하려는 연구(손호용 외, 2010, Journal of Life Science 20: 1268~1275)도 보고 되어 있다. 이러한 마 발효 산물은 대식 세포 활성화 효능, 항비만 효능, GABA 생성 증대, 항산화 활성 증대 효과 및 배변 촉진 활성이 있음이 확인되어 있다.

발효 마와 관련된 특허로는, 대한민국 등록특허 제10-1534387호에 "발효 산약 분말을 첨가한 항산화, 항고혈압 활성을 나타내는 GABA 고함유 기능성 요구르트 및 이의 제조방법", 등록특허 제10-1405827호에 "아토피 예방을 위한 발효추출물 및 이를 이용한 화장료 조성물", 등록특허 제10-1377405호에 "장 기능 및 변비 개선 효과를 나타내는 유산균을 이용한 산약 발효물의 제조방법", 등록특허 제10-1284187호에 "유산균 발효를 이용한 항염 효과가 증대된 산약 발효물의 제조방법"이 알려져 있고, 등록특허 제10-1280852호에 "마(산약) 발효물 및 이의 제조 방법", 등록특허 제10-1234855호에 "산약을 이용한 식품 조성물 및 이의 제조 방법", 등록특허 제10-0716123호에 "마 또는 산약의 유산 발효액을 함유하는 변비 및 비만의 예방 및 개선용 식품 조성물", 등록특허 제10-1145426호에 "혈류 개선용 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 건강기능식품"이 개시되어 있다.

또한, 누룩, 현미, 마를 혼합하여 발효시켜 제조하는 마 발효주와 관련된 특허로는 등록특허 제10-1317218호에 "한약재를 이용한 발효주의 제조방법"이 알려져 있고, 등록특허 제10-0990669호에 "산약 발효주 및 그의 제조방법", 등록특허 제10-0586801호에 "산마를 이용한 탁주의 제조방법", 등록특허 제10-0254594호에 "산약(마)를 이용한 약주의 제조방법"이 개시되어 있다. 상기의 모든 발효주의 경우 마를 포함하는 한약재를 열수 추출하여 추출물을 조제하고 이를 누룩과 전 처리된 찹쌀에 첨가하여 발효하는 것을 특징으로 하고 있으며, 마를 발효 주재료로 이용하고 있다.

상기 설명된 마와 관련된 것으로서, 마의 씨인 '영여자'는 마의 재배에 사용할 수 있으나, 절단 마를 심는 것 보다 수확이 1년 정도 늦게 되어 거의 농업에 사용하지 않으며, 별도의 식용 및 약용 용도도 없는 실정이다. 그러나, 마의 주산지인 경북 안동의 민간에서는 영여자를 찌거나 조림으로 만들어 지속적으로 식용하여 왔으며, 효소액 제조에 이용하기도 한다. 그러나, 현재까지 영여자를 이용하여 개발된 제품은 없으며, 영여자에 대한 연구도 초보적인 수준에 있다. 영여자는 조단백 12.7%, 조지질 0.44%, 회분 5.2%, 전분 71.9%, 조섬유 5.5%로 마의 지하부와는 전혀 다른 조성을 가지고 있다(Fu YC 등, 2006, Fodd Chem 94: 541-549: 박정섭 외 2012. Korean J. Plant Res. 25: 200-208).

영여자와 관련된 학술 연구로는, 대부분이 마의 재배, 종묘로의 이용 및 휴면타파 관련 호르몬인 gibberellin 유도와 관련된 연구이며, 기능 및 용도와 관련한 경우는 단마 영여자의 항균, 항산화 및 항혈전 활성(안선미 외, 한국미생물생명공학회, 37: 266-272), 단마 및 장마 영여자의 항산화 및 항돌연변이원성 효과(박정섭 외 2012. Korean J. Plant Res. 25: 200-208), 단마 영여자로부터 항균 활성물질 분리 확인(진휘승 외, 2010, 약학회지, 54: 106-111), 단마 영여자로부터 5α-cholest-8(14)-en-3β-ol 및 3종 24-alkyl-Δ8(14)-sterols의 분리(Akihisa 등, 1991, Phytochemistry 30: 2369-2372), 둥근마 영여자의 항균 활성(Seetharam 등, 2003. Indian J. Pharm Sci. 65: 195-196), 단마 영여자 추출물의 미백 효과(장아람, 2013), 참마의 괴경과 영여자 추출물의 피부미용 생리 활성 연구(전북대학교 석사논문) 및 세포접착인자(adhesion molecule) 발현 억제 효과(최고운, 2011). TNF-alpha에 의해 증가되는 adhesion molecule 발현에 대한 마 성분 및 영영자 추출물의 억제 효과(성균관대학교 석사논문) 등이 알려져 있을 뿐, 영여자의 발효 촉진 효과 및 영여자 발효주에 대한 보고는 없다. 또한, 영여자와 관련된 특허로는, 대한민국 등록특허 10-1106617호에 영여자로부터 분리된 페난트렌 유도체(6,7-디하이드록시-2,4-디메톡시 페난트렌 물질)의 항암활성이 알려져 있을 뿐이다.

KR 10-1106617 B

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 효모의 알코올 발효시 발효 속도를 획기적으로 증대시키며, 발효 수율을 증대시켜 배지 내의 당을 효율적으로 모두 사용할 수 있게 하며, 최종 발효 알코올 농도를 증대시키는 영여자(零餘子)가 첨가된 알코올 발효 배지 조성물, 이를 이용한 알코올 발효 방법 및 이에 의해 제조된 영여자가 첨가된 발효주와 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 영여자(零餘子)를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 제공한다.

상기 영여자는 영여자 분말 또는 영여자 열수 추출물인 것이 바람직하다.

상기 영여자 분말의 함량은 1~1.5중량%인 것이 바람직하다.

상기 영여자는 장마(Diosocorea batatas) 또는 단마(Dioscorea opposita) 기원인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 알코올 발효 배지로서 사용하는 알코올 발효 촉진 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 알코올 발효 촉진용 배지 조성물에 효모를 접종하여 발효시키는 영여자(零餘子) 발효주의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의하여 제조되는 영여자(零餘子) 발효주를 제공한다.

본 발명의 효모를 이용한 알코올 발효시, 효모 생육 촉진 및 발효 촉진 활성을 나타내는 영여자는, 발효 배지에 일정량의 영여자를 첨가하여 발효시키는 경우 발효 속도의 폭발적인 증가와 함께 최종 발효 수율을 증대시키며, 발효액 내의 당을 효율적으로 알코올로 발효시키는 효과가 강력하며, 이러한 영여자 첨가 발효법은 알코올의 효율적 발효로 인한 경제성 증대 및 발효 폐액 처리의 환경적 부담 감소를 기대할 수 있다. 또한, 영여자는 마의 년간 생산량의 1/2에 해당되는 2,500~3,000톤이 매년 생산되나, 씨앗으로 사용은 매우 제한적이며, 대부분이 특별한 용도 없이 폐기되는 자원이므로, 효모 생육 인자 및 발효 촉진 인자로 사용되고 있는 효모 추출물(상품명: Yeast extract)에 비해 경제성이 뛰어나며, 본 발명의 영여자 첨가 발효법은 발효 공정 및 제품 제조상에 부가적인 부담을 발생시키지 않는다. 또한, 영여자 분말 첨가에 의해 발효된 영여자 발효주는 목넘김과 관능성이 우수하며, 특유의 알싸한 맛으로 기호성이 증대되어 발효 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 배지 조성물의 주요 성분인 영여자를 나타낸 것이다. 평균 크기는 1.0×0.6cm이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용된 배지 조성물의 주요 성분인 영여자 분말, 영여자의 열수 추출물 및 열수 추출후의 박의 분말을 각각 나타낸 것이다. 좌측으로부터 영여자 분말, 영여자의 열수 추출물 및 열수 추출후의 박의 분말을 보여준다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 발명자들은 마에 포함된 다양한 미네랄, 비타민, 뮤신, 디오스게닌(diosgenin) 등의 유용 물질을 포함하는 마 발효주를 개발하는 과정에서, 특별한 용도없이 폐기되고 있는 영여자를 이용하여 알코올 발효 촉진제를 개발하고자 단마 영여자 건조 분말을 제조하고, 이를 발효 배지에 첨가하여 효모 생육 촉진 및 발효 촉진 활성을 평가한 결과, 일정량의 영여자 분말 첨가가 알코올 발효에 있어 획기적인 발효 촉진 및 발효 수율 증대 효과를 나타냄을 확인하였다. 이러한 효과는 특정 효모 균주에 국한되지 않고 다양한 효모 균주에 동일하게 나타났다. 영여자 분말의 발효 촉진 효과는 발효 배지에 첨가하는 건조 분말의 농도 의존적인 증가 양상을 나타내었으나, 1% 이상 첨가시 증가 효과는 미미하여 건조 분말 1% 첨가가 가장 효율적이었다. 특히, 영여자 건조 분말로부터 제조된 열수 추출물 분말은 0.25% 첨가시 영여자 분말 1% 첨가보다 더욱 우수한 알코올 발효 촉진 효과를 나타내었으나, 공정의 간편성 및 경제성을 고려할 때, 영여자 분말 자체를 발효 촉진제로 사용하는 것이 바람직하였다. 영여자 분말을 1% 첨가하여 발효시킨 발효주는 무첨가 발효주 및 마 분말 발효주보다 우수한 관능성을 나타내었다.

따라서, 본 발명은 영여자를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 제공한다.

본 발명의 배지 조성물에는 상기 영여자 성분 이외에도 탄소원, 질소원, 각종 미네랄, 비타민 및 미량 원소가 포함될 수 있다. 바람직한 구체예로서, 탄소원으로서 포도당이 사용될 수 있고, 질소원, 미네랄, 비타민 및 미량 원소로서 효모 추출물을 사용할 수 있다. 포도당은 배지 중 15~25중량%일 수 있고, 효모 추출물은 배지 중 0.1~0.2중량%일 수 있다.

상기 영여자는 영여자를 그대로 분말화시킨 영여자 분말 또는 영여자의 열수 추출물일 수 있으나, 공정의 편의성 및 경제성을 고려하여 영여자 분말을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 영여자 분말의 함량은 1중량% 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1~1.5중량%이다.

상기 영여자는 마로부터 수득될 수 있는 것이라면 그 종류를 불문하지만, 일반적으로 장마(Diosocorea batatas) 또는 단마(Dioscorea opposita) 기원인 것이 바람직하다.

본 발명의 발명자들은 상기 설명된 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 알코올 발효용 배지로 이용하는 경우 효모 생육 촉진, 알코올 발효 수율 향상 등의 알코올 발효 촉진 효과를 확인하였다.

따라서, 본 발명은 상기 기재된 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 알코올 발효 배지로서 사용하는 알코올 발효 촉진 방법을 제공한다.

본 발명의 알코올 발효 촉진 방법은, 상기 설명된 본 발명의 영여자를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 사용하는 것을 제외하고는, 통상의 알코올 발효 방법을 그대로 사용할 수 있다. 바람직한 구체예로서, 본 발명의 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 121℃에서 10분 동안 고압 멸균한 후 방냉하고, 여기에 발효 균주로서 상업적으로 이용 가능한 효모를 전배양하여 일정량 접종하고, 30℃에서 100~350시간 동안 발효할 수 있다. 상기 전배양은 YPD 액체배지(효모 추출물 0.5중량%, 폴리펩톤 0.5중량%, 포도당 1중량%)에서 12시간 동안 수행할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 알코올 발효 균주는 상업적으로 이용 가능한 효모일 수 있다. 상기 효모는, 예를 들어, 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 또는 이사첸키아 오리엔탈리스(Issatchenkia orientalis)일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는, 상기 설명된 바와 같이, 알코올 발효 촉진용 배지 조성물의 성분으로서 영여자를 사용함으로써 알코올 발효를 촉진시키는 효과를 얻을 수 있으며, 여기에 추가하여, 영여자를 발효 기질로 이용함으로써 관능성이 우수한 영여자 발효주를 제조할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기 기재된 배지 조성물에 효모를 접종하여 발효시키는 영여자 발효주의 제조 방법 및 상기 영여자 발효주의 제조 방법으로 제조되는 영여자 발효주를 제공한다.

본 발명의 영여자 발효주의 제조 방법은 상기 설명된 바와 같은 알코올 발효 방법에 따라 수행될 수 있으며, 상기 발효 방법에 의하여 발효주의 제조 효율이 향상될 뿐만 아니라, 관능성 측면에서 특유의 알싸한 맛을 나타내게 되며 목넘김이 부드러운 우수한 특징을 나타낸다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 구체예일 뿐이며, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예의 범위로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1: 다양한 천연물 첨가에 의한 효모 S. cerevisiae IFO-0233 알코올 발효에 미치는 영향

영여자가 효모 알코올 발효에 미치는 영향을 확인하기 위해, 발효용 배지(15% 포도당, 0.2% 효모 추출물)에 영여자, 오미자, 마가목, 산수유, 고추, 천궁, 당귀 및 자색고구마의 분말을 각각 1% 첨가한 후, 121℃에서 10분간 고압 멸균한 후 방냉하였다. 이때, 영여자를 제외한 분말은 국내 시판 분말(인투푸드, 한국)을 구입하여 사용하였으며, 영여자는 단마 영여자를 85℃에서 항량, 열풍 건조한 후 이를 50~80메쉬로 분쇄하여 사용하였다. 사용한 영여자의 평균 크기는 1.0×0.6cm이었으며(도 1), 이의 건조 분말은 황색을 나타내었다(도 2). 방냉한 발효 배지에 상업용 알코올 발효 효모 S. cerevisiae IFO-0233를 2% 접종하여 발효를 시작하였다. 접종용 S. cerevisiae IFO-0233는 YPD 액체 배지(효모 추출물 0.5%, 폴리펩톤 0.5%, 포도당 1%)에서 12시간 전 배양한 신선 종균을 사용하였다. 포도당은 규원 함수결정포도당[(주)삼양제넥스, 한국]을, 효모 추출물과 폴리펩톤은 디프코사(Difco Co., USA) 제품을 사용하였다. 발효는 30℃에서 72시간 진행하였으며, 경시적으로 알코올 농도를 측정하여 발효 속도 및 발효율을 계산하였다. 알코올 농도는 발효관이 장착된 발효 용기의 무게 감소를 측정하여 계산하였으며, 최종적으로는 발효액을 증류하여 알코올 농도를 주정계로 측정하고 온도 보정하여 %(v/w)로 나타내었다. 발효 결과는 표 1에 나타내었다.

[표 1] 다양한 천연물 분말 첨가에 의한 S. cerevisiae IFO-0233의 알코올 발효 영향

표 1에 나타낸 바와 같이, 기본 배지에 효모를 접종하여 72시간 발효시킨 결과, 생산된 알코올 농도는 5.9%이었으나, 1% 영여자 분말을 첨가한 경우 알코올 농도는 7.8%를 나타내었으며, 발효율은 무첨가구에 비해 약 20% 증가되었다. 오미자 분말 첨가의 경우 발효가 오히려 억제되었으며, 마가목, 산수유 분말 첨가의 경우에는 알코올 발효능에 거의 영향을 미치지 않았으며, 천궁 > 자색고구마 > 당귀 > 고추 분말 순으로 무첨가 대비 1.12~1.22배의 알코올 증가를 나타내었다. 이러한 결과는 영여자 분말이 매우 강력한 알코올 발효 촉진 효과를 나타냄을 의미한다.

실시예 2: 영여자 건조분말, 이의 열수 추출물 및 열수 추출 후 박의 제조

영여자의 우수한 알코올 발효 촉진 활성이 수용성 성분에 의해 나타나는지를 확인하기 위해 영여자 건조 분말을 100℃에서 2시간 열수 추출하여 수용성 추출물을 조제하고, 추출 후의 박을 회수하였다. 열수 추출물과 추출 후의 박은 40℃의 감압건조기를 이용하여 각각 분말로 조제하였다. 열수 추출물은 영여자 건조 분말의 중량 대비 12%의 검은 분말로 조제되었으며, 추출 후의 박 분말은 영여자 건조 분말의 중량 대비 88%를 차지하였으며, 영여자 분말보다는 어두운 색을 나타내었다(도 2). 조제된 각각의 분말의 색차는 표 2에 나타내었다. 색차 분석 결과, 열수 추출물은 영여자 분말보다 매우 낮은 명도와 황색도를 나타낸 반면, 추출 후의 박은 영여자 분말보다 명도가 2 차이가 나타났으나, 적색도는 0.3, 황색도는 1.2 차이가 나타나 전체적인 색차 변화는 1.5 이내로 나타났다.

[표 2] 영여자 분말, 영여자 열수 추출물 분말 및 추출 후의 박 분말의 색차

실시예 3: 영여자 건조분말, 이의 열수 추출물 및 열수 추출 후 박 분말의 알코올 발효율, 발효속도 및 발효주의 색차에 미치는 영향

실시예 2에서 조제된 분말 첨가에 의한 알코올 발효에 미치는 영향을 조사하였으며, 20% 포도당과 0.2% 효모 추출물을 포함하는 발효 기본 배지에 영여자 분말, 이의 열수 추출물 및 추출 후의 박 분말을 각각 일정량 첨가하고 30℃에서 6일간 발효시킨 결과는 표 3에 나타내었다.

[표 3] S. cerevisiae IFO-0233의 알코올 발효율, 발효액의 pH 및 산도에 미치는 영여자 분말, 이의 열수 추출물 분말 및 추출후 박 분말의 첨가 효과

표 3에 나타낸 바와 같이, 6일간의 발효시 영여자 분말 첨가는 10.31%의 알코올을 생성하여 무첨가구에 비해 10%의 발효율 증가를 나타내었으며, 열수 추출물 분말 0.12%(영여자 분말 내 포함된 열수 추출물의 계산된 중량%) 및 추출 후의 박 분말 0.88% 첨가는 무첨가구보다 낮은 알코올 생성을 나타내었다. 그러나, 열수 추출물 및 추출 후의 박 분말을 각각 0.25% 및 1.9% 첨가한 경우, 열수 추출물 분말 0.25% 첨가의 경우에서만 증가된 알코올 생성과 발효율을 나타내었다. 따라서, 영여자의 알코올 발효 관련 촉진활성은 영여자의 수용성 열수 추출물에 의한 효과임을 알 수 있었다. 그러나, 열수 추출 및 추출물의 건조 등의 추가 공정을 고려한다면, 영여자 분말 자체를 발효 촉진제로 사용하는 것이 경제적이며 효율적인 것으로 판단된다.

한편, 영여자 분말, 이의 열수 추출물, 열수 추출 후의 박 분말을 첨가하여 발효시킨 발효주의 색차를 분석하였다. 그 결과 표 4에 나타낸 바와 같이, 영여자 분말 1% 첨가는 무첨가에 비해 거의 동일한 색차를 나타내어 색차상에서는 별도의 문제를 야기하지 않음을 확인하였다.

[표 4] 영여자 분말, 영여자 열수 추출물 분말 및 추출 후의 박 분말을 첨가하여 발효시킨 발효주의 색차분석

실시예 4: 영여자 건조분말, 이의 열수 추출물 및 열수 추출 후 박 분말 첨가에 의한 발효주의 유용성분 및 항산화 활성에 미치는 영향

다량의 폴리페놀, 플라보노이드 성분을 포함하고 있는 영여자(안선미 외, 한국미생물생명공학회, 37: 266-272)를 첨가하여 발효시킨 경우, 발효주에는 무첨가구보다 높은 함량의 유용 성분과 이와 관련된 항산화 활성이 증가될 것으로 예상되었다. 따라서, 실시예 3의 발효주의 상등액을 준비하여 발효 전/후의 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량을 측정하였다. 그 결과, 표 5에 나타낸 바와 같이, 총 폴리페놀 함량은 영여자 분말 첨가시 무첨가구보다 발효 전에는 1.27배, 발효 후에는 1.41배 증가되었으며, 총 플라보노이드 함량도 유사하게 증가되었다. 이때, 총 폴리페놀 함량은 추출 검액 400μl에 50㎕의 Folin-ciocalteau, 100μl의 Na₂CO₃ 포화용액을 넣고 실온에서 1시간 방치한 후 725nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준시약으로는 tannic acid를 사용하였다. 총 플라보노이드 함량 측정은 각각의 시료를 18시간 메탄올 교반 추출하고, 여과한 추출 검액 400μl에 90% diethylene glycol 4mL를 첨가하고, 다시 1 N NaOH 40μl를 넣고, 37℃에서 1시간 반응 후 420nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준시약으로는 rutin을 사용하였다.

[표 5] 영여자 분말, 영여자 열수 추출물 분말 및 추출 후의 박 분말을 첨가 하여 S. cerevisiae IFO-0233로 발효시킨 발효액의 유용성분 함량

한편, 발효 전/후의 배양액의 항산화 활성을 평가하였으며, 항산화 활성 평가 중 DPPH 음이온 소거능은 배양액 시료 20μl에 99.5% ethanol에 용해시킨 2×10^-4M DPPH 용액 380μl를 넣고 혼합하여 37℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 516nm에서 microplate reader(Asys Hitech, Expert96, Asys Co., Austria)를 사용하여 흡광도를 측정하였다. DPPH 음이온 소거능은 시료 첨가구와 비첨가구의 흡광도 백분율로 표시하였다. ABTS 양이온 소거능 측정의 경우, 7mM ABTS(Sigma Co., 미국) 5ml와 140mM potassium persulfate 88ml를 섞은 후 상온에서 16시간 빛을 차단하여 ABTS 양이온을 형성시켰으며, 이후 이 용액을 414nm에서 흡광도 값이 1.5가 되도록 ethanol로 희석하였다. 조제된 희석용액 190μl와 시료 10μl를 혼합한 후 상온에서 6분간 반응시킨 후 734nm에서 흡광도를 측정하고 다음의 식에 의해 ABTS 양이온 소거능(%)을 결정하였다.

ABTS 양이온 소거능 (%) = [(C-S)/C] × 100,

C: DMSO 첨가시 흡광도,

S: 시료 첨가시 흡광도.

또한, Nitrite 소거능의 경우 아질산염 용액(1mM)에 시료용액을 가하고 여기에 0.1N HCl을 가해 pH 1.2로 조정한 후, 37℃에서 1시간 반응시킨 후 Griess reagent(Sigma Co., 미국)를 가하고 혼합하였다. 이후 15분간 실온에서 방치 후 520nm에서 흡광도를 측정하여 잔존 nitrite 양을 측정하였다. Nitrite 소거능(%)은 다음의 식에 의해 계산하였다.

Nitrite 소거능 (%) = [1-(A-C)/B] x100,

A: 1 mM nitrite 용액에 시료를 첨가하여 1시간 반응시킨 후의 흡광도,

B: 1 mM nitrite 용액의 흡광도,

C: 시료의 흡광도.

항산화 활성 평가 결과는 표 6에 나타내었으며, 무첨가구의 발효 전/후의 DPPH 음이온 소거 활성은 28.6%/29.6%, ABTS 양이온 소거활성은 23.7%/22.5%, Nitrite 소거능은 15.7%/16.8%로, 발효과정과 무관하게 미약한 항산화 활성을 유지하였다. 그러나, 영여자 분말 첨가구의 발효 전/후의 DPPH 음이온 소거 활성은 26.6%/39.6%로 발효과정과 연계하여 높은 항산화 활성을 나타내었다. 특히, 영여자 분말, 열수 추출물 분말, 추출 후의 박 분말을 첨가하여 발효시킨 경우, Nitrite 소거능이 1.5~2배 증가함을 확인하였다. 상기 결과는 영여자 및 이의 추출물 첨가는 알코올 발효율의 증가는 물론, 총 폴리페놀 함량의 증가와 함께 항산화 활성 증대를 기대할 수 있음을 제시하고 있다.

[표 6] 영여자 분말, 영여자 열수 추출물 분말 및 추출 후의 박 분말을 첨가 하여 S. cerevisiae IFO-0233로 발효시킨 발효액의 항산화 활성

실시예 5: 영여자 건조 분말 첨가농도에 따른 알코올 발효율 및 발효속도 증가 영향

알코올 발효를 촉진시키는 영여자 분말의 최적 첨가 농도를 확인하기 위해, 20% 포도당과 0.2% 효모 추출물을 포함하는 발효 기본 배지에 다양한 농도의 영여자 분말(0.5, 1.0, 1,5, 및 2.0%)을 첨가한 후, 실시예 1과 동일하게 발효를 진행하였으며, 6일 동안 발효한 결과는 표 7에 나타내었다.

[표 7] S. cerevisiae IFO-0233의 알코올 발효율, 발효액의 pH 및 산도에 미치는 영여자 건조분말 농도별 첨가효과

표 7에 나타낸 바와 같이, 영여자 분말 첨가는 농도 의존적으로 무첨가에 비해 알코올 생성, 최종 발효율의 증가를 나타내었다. 2% 분말 첨가시 알코올 농도는 10.64%, 최종 발효율은 82.8%를 나타내어 무첨가구에 비해 약 1.4%의 알코올 증가 및 11.2%의 발효율 증가를 나타내었다. 그러나, 0.5% 분말 첨가보다 1% 분말 첨가시 알코올 생성과 발효율의 증가 폭이 큰 반면, 분말 첨가 농도를 1%에서 2%로 증가시에는 알코올 생성과 발효율의 증가가 상대적으로 미미하였다. 따라서, 영여자 분말의 경우 1~1.5% 첨가가 가장 바람직하다고 판단된다.

실시예 6: 다양한 발효균주에서 영여자 분말 첨가에 따른 알코올 발효율 및 발효속도 증가 효과

영여자의 알코올 발효 촉진 효과가 다양한 효모균에 공통적으로 나타나는 지를 확인하기 위하여, 영여자 분말 1%를 첨가한 발효 기본 배지에 각각의 다양한 상업용 발효 효모를 2% 접종하여 4일간 발효하였다. 그 결과는 표 8 및 표 9에 나타내었다.

[표 8] 영여자 건조 분말 첨가에 의한 다양한 효모의 알코올 발효 및 최종 발효수율의 증가에 미치는 영향

[표 9] 영여자 건조 분말 첨가에 의한 다양한 효모의 알코올 발효 시 최종 pH 및 산도에 미치는 영향

표 8에 나타낸 바와 같이, 1% 영여자 분말 첨가는 사용한 효모 균주에 공통적으로 발효 촉진 효과를 나타내었다. 특히, S. cerevisiae KCCM 50549 균주에서는 무첨가구에 비해 1.78배의 높은 알코올 생산량 증대를 나타내었으며, S. cerevisiae IFO S-07에서도 1.65배 증대, S. cerevisiae IFO M-07에서도 1.54배 증대효과를 나타내었다. 또한, Issatchenkia orientalis MS-1(Issatchenkia orientalis KCTC 12141BP, 대한민국 등록특허 제10-1422248호 이사첸키아 오리엔탈리스 ＭＳ-１및 그 용도)에서도 알코올 생성은 1.90배 증가됨을 확인하였다. 또한, 표 9에 나타난 바와 같이, 영여자 분말 첨가에 의해 다양한 효모들의 배양액 산도 역시 증가되었으며, 무첨가구에 비해 1.05~1.46배의 산도를 나타내어 S. cerevisiae IFO I-84 균주를 제외하고는 관능적으로 큰 문제를 야기하지 않았다. 상기 결과는 영여자 첨가에 의한 알코올 발효 증대는 다양한 효모에 공통적으로 나타남을 의미하고 있다.

실시예 7: 영여자 분말 첨가에 따른 영여자 발효주의 관능성 평가

실시예 6에서 제조된 발효주 중, S. cerevisiae IFO-0233 및 S. cerevisiae KCCM 50549를 이용하여 제조된 영여자 발효주의 관능성을 평가하였다. 발효주의 관능평가는 7점 척도법으로 진행하였으며, 안동대학교 식품영양학과 전문연구원 5명에 의해 평가하였다.

[표 10] 20% 포도당 배지에서 영여자 분말 1% 첨가 후, 발효시켜 제조한 영여자 발효주의 관능성 평가

표 10에 나타낸 바와 같이, S. cerevisiae IFO-0233 및 S. cerevisiae KCCM 50549를 이용하여 발효시 영여자 분말 1% 첨가는 무첨가구에 비해 맛, 향, 색감 및 전체적 선호도에서 모두 우수한 관능을 나타내었으며, 영여자 특유의 부드러운 맛과 향이 매우 특징적이었다. 따라서, 알코올 발효시 발효배지에 영여자 분말 1% 첨가는 발효속도 증대, 최종 발효율 증대. 항산화능 증대 및 관능성 증대에 기여함을 확인하였다.

Claims (7)

1. 영여자(零餘子)를 포함하는 알코올 발효 촉진용 배지 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영여자는 영여자 분말 또는 영여자 열수 추출물인 것을 특징으로 하는 배지 조성물.
3. 제 2항에 있어서, 상기 영여자 분말의 함량은 1~1.5중량%인 것을 특징으로 하는 배지 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 상기 영여자는 장마(Diosocorea batatas) 또는 단마(Dioscorea opposita) 기원인 것을 특징으로 하는 배지 조성물.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 알코올 발효 촉진용 배지 조성물을 알코올 발효 배지로서 사용하는 알코올 발효 촉진 방법.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 알코올 발효 촉진용 배지 조성물에 효모를 접종하여 발효시키는 영여자(零餘子) 발효주의 제조 방법.
7. 제 6항에 기재된 제조 방법에 의하여 제조되는 영여자(零餘子) 발효주.

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