KR20200027287A - 홍삼 부산물을 이용한 발효식초의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조한 발효식초 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홍삼 부산물을 이용한 발효식초의 제조방법 및 상기 방법으로 제조한 발효식초에 관한 것이다. 구체적으로, 홍삼 당화액과 주정의 혼합물에 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주를 가하여 제조한 본 발명의 식초는 5% 이상의 산도를 나타내므로, 본 발명에 따른 홍삼 발효식초 제조방법은 홍삼을 만들고 남은 부산물을 제조업체에서 폐기하고 있는데, 이를 식품산업에 재활용하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

Description

홍삼 부산물을 이용한 발효식초의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조한 발효식초{MANUFACTURING METHOD FOR FERMENTATION VINEGAR USING BY-PRODUCT OF RED-GINSENG AND FERMENTATION VINEGAR MANUFACTURED BY SAME METHOD}

본 발명은 홍삼 부산물을 이용한 발효식초의 제조방법 및 상기 방법으로 제조한 발효식초에 관한 것이다.

식초는 동서양을 막론하고 오랜 옛날부터 제조, 이용되어온 발효식품의 하나이며, 일상생활에서 쉽게 사용되는 신맛을 가지는 대표적인 조미료이다. 식초는 제조방법에 따라 발효식초와 희석초산으로 구분된다. 발효식초는 곡류, 과실류, 주류 등을 주원료로 하여 발효시켜 제조한 식초이고, 희석초산은 빙초산 또는 초산을 음용수로 희석하여 만든 식초이다. 발효식초는 만드는 방법에 따라 천연 발효식초와 알코올 발효식초로 다시 나뉘는데 천연 발효식초는 알코올을 발효시켜 술을 만든 후 그것을 다시 초산발효시켜 만든다. 이때, 알코올 발효식초는 순도 99% 이상의 에틸알코올(주정)을 희석하여 초산을 발효시킨 것이다. 또한, 발효식초는 원료에 따라 크게 두 가지로도 구분되는데 곡물을 원료로 발효시킨 곡물식초와 과실을 원료로 발효시킨 과실식초가 대표적이다. 이러한 식초에 존재하는 다양한 유기산과 아미노산이 체내 에너지 대사에 관여함으로써, 피로물질인 젖산이나, 동맥경화증, 혈전증 등을 일으키는 과산화지질의 축적 및 생성을 억제한다. 또한, 식초는 비만을 방지하고 피부 건강과 미용에도 좋을 뿐만 아니라, 인체 내 독성제거 및 숙취제거 등에도 효능이 있다. 그 외 칼슘 흡수율 증가, 변비 해소, 눈의 피로 완화, 저항력 상승 등과 같이 다양한 생리활성을 나타내는 것이 보고되어 있다.

한편, 젊은 세대의 웰빙에 대한 관심도가 높아짐에 따라 홍삼소비가 증가하고 있고, 홍삼제품의 프리미엄 이미지 구축과 제품 차별화를 위한 노력이 가속화되고 있다. 홍삼을 활용한 다양한 건강보조식품들, 예를 들면 홍삼액, 홍삼가루, 홍삼차, 홍삼캡슐, 홍삼엑기스, 홍삼환, 홍삼절편, 홍삼사탕, 홍삼젤리 등의 제품들이 개발되어 시판되고 있다. 이와 같은 홍삼 식품을 제조하는 과정에서 고농도의 당화액이 이용되는데, 대부분의 홍삼 제조업체는 홍삼 제품의 부산물인 홍삼 당화액을 폐기하고 있어 금전적으로 막대한 손해가 따르고 있다. 홍삼 제조업체는 홍삼 당화액을 이용하여 발효식초를 제조하기 위해 도전하였으나, 1.5~2%의 산도를 가진 저급의 식초를 제조하는 데 그쳤다. 식품의약품안전처에서 정한 ‘식품공전에 의하면 식초는 총 산도에 따라 조미식품과 음료류로 구분되고, 총산도가 4% 미만일 경우 음료류로 분류되기 때문에 이 같은 저급 식초는 상품으로서의 가치가 없다.

홍삼식초와 관련하여, 대한민국 등록특허 제10-1349141호는 현미식초에 홍삼추출물을 첨가하여 진세노사이드(Rg3)를 포함하는 홍삼 현미식초를 제조하는 방법을 개시하고 있으나, 홍삼을 만들고 남은 부산물인 홍삼 당화액을 이용해 높은 산도의 홍삼 발효식초를 제조하기 위한 연구는 진행된 바가 없다. 이에, 본 발명자들은 당도가 높은 홍삼 당화액을 폐기하지 않고 식품산업에 활용하기 위해 고심하던 중, 홍삼 당화액에 주정을 첨가한 뒤, 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus) KACC 17058 균주로 제조한 종초를 넣고 초산발효시켜, 5% 이상의 산도를 가진 홍삼 당화액 발효식초를 제조하여 본 발명을 완성하였다.

대한민국 등록특허 제10-1349141호

본 발명의 목적은 홍삼을 만들고 남은 부산물을 폐기하지 않고 식품산업에 활용하기 위한 일환으로 홍삼 당화액을 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주로 초산발효시키는 단계를 포함하는 발효식초의 제조 방법 및 상기 방법으로 제조한 발효식초를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

1) 고농도 홍삼 당화액의 당도를 조정하여 70 내지 90°Brix의 홍삼 당화액을 얻는 단계;

2) 단계 1)의 홍삼 당화액에 주정을 혼합하는 단계;

3) 초산 발효배지에 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus) KACC 17058을 배양하여 종초를 얻는 단계;

4) 단계 2)의 혼합액에 단계 3)의 종초를 첨가한 후 초산발효(acetic acid fermentation)하여 초산발효물을 제조하는 단계; 및

5) 단계 4)의 초산발효물을 여과 및 살균하는 단계를 포함하는, 산도가 5% 이상인 홍삼 발효식초의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 산도가 5% 이상인 홍삼 발효식초를 제공한다.

본 발명은 홍삼정과 제조과정에서 폐기되는 홍삼 당화액을 이용한 식초의 제조방법에 관한 것으로, 홍삼 당화액과 주정의 혼합물에 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주를 가하여 제조한 본 발명의 식초는 5% 이상의 산도를 나타내므로, 본 발명에 따른 홍삼 발효식초 제조방법은 폐기되고 있는 홍삼 당화액을 식품산업에 재활용하는 데 유용하게 활용될 수 있다.

도 1은 홍삼 당화액을 이용한 홍삼 발효식초의 제조공정을 나타낸 도이다.
도 2는 발효기간에 따른 홍삼 발효식초의 당도 변화를 나타낸 도이다.
도 3은 발효기간에 따른 홍삼 발효식초의 pH 변화를 나타낸 도이다.
도 4는 발효기간에 따른 홍삼 발효식초의 산도 변화를 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 1) 고농도 홍삼 당화액의 당도를 조정하여 70 내지 90°Brix의 홍삼 당화액을 얻는 단계;

2) 단계 1)의 홍삼 당화액에 주정을 혼합하는 단계;

3) 초산 발효배지에 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus) KACC 17058을 배양하여 종초를 얻는 단계;

4) 단계 2)의 혼합액에 단계 3)의 종초를 첨가한 후 초산발효(acetic acid fermentation)하여 초산발효물을 제조하는 단계; 및

5) 단계 4)의 초산발효물을 여과 및 살균하는 단계를 포함하는, 산도가 5% 이상인 홍삼 발효식초의 제조 방법을 제공한다.

상기 단계 1)의 홍삼 당화액은 당도가 70 내지 90°Brix일 수 있고, 구체적으로는 75 내지 80°Brix일 수 있으며, 더 구체적으로는 78°Brix일 수 있다. 상기 홍삼 당화액의 당도가 70°Brix 미만인 경우 식초의 당도가 낮아지고, 맛과 향 등의 전반적인 선호도 또한 낮아질 수 있으며, 상기 홍삼 당화액의 당도가 90°Brix 초과인 경우 점성이 높아 초산발효가 안 될 수 있다.

상기 단계 2)의 주정은 농도가 4 내지 10%(v/v)일 수 있고, 구체적으로는 6 내지 8%(v/v)일 수 있으며, 더 구체적으로는 7%(v/v)일 수 있다. 상기 주정의 농도가 4% 미만인 경우 초산발효가 지연되고, 식초의 맛과 향 등의 전반적인 선호도가 낮아질 수 있으며, 10% 초과인 경우 과도한 알코올 함량으로 인해 초산균의 생육 유도기가 길어지고, 알코올에 초산균이 생육할 수 없어 식초가 만들어지지 않거나, 만들어지더라도 초산의 적정산도가 낮아 식초의 맛과 향 등의 전반적인 선호도가 낮아질 수 있다.

상기 단계 4)의 종초는 농도가 4 내지 20%(v/v)일 수 있고, 구체적으로는 7 내지 15%(v/v)일 수 있으며, 더 구체적으로는 10%(v/v)일 수 있다. 상기 종초의 농도가 4% 미만인 경우 초산발효가 지연될 수 있고, 20% 초과인 경우 과도한 초산발효로 인해 알코올 소비가 빨라져 식초의 맛과 향 등의 전반적인 선호도가 낮아질 수 있다.

또한, 상기 단계 4)의 종초는 멥쌀로 제조한 막걸리에 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주를 접종하여 제조할 수 있다.

상기 단계 4)의 초산발효는 농가형 정치발효(표면발효) 또는 기업형 속성발효(심부발효)의 방법으로 수행될 수 있고, 구체적으로는 표면발효의 방법으로 수행될 수 있다. 표면발효는 배지에 초산균을 접종한 후 정치된 상태에서 초산발효를 진행하는 방법으로, 발효설비가 간단하여 초기 투자비용을 최소화할 수 있으며 부드러운 신맛을 낼 수 있으나, 초산균 특성에 맞는 발효온도나 통기량 등의 발효조건을 조절해야 하고, 장시간 동안 발효를 진행해야 하며, 수율이 낮고 식초에 이미, 이취가 잔류하는 문제점이 있다. 한편, 심부발효는 발효온도, 통기량 등의 발효조건을 조절할 수 있어 표면발효에 비해 발효기간이 짧고, 식초의 수율 및 산도를 높일 수 있으나, 식초가 톡 쏘는 강한 신맛을 나타내므로 관능성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 상기 단계 4)의 초산발효는 15 내지 37℃에서 수행될 수 있고, 구체적으로는 25 내지 35℃에서 수행될 수 있으며, 더 구체적으로는 30℃에서 수행될 수 있다. 상기 초산발효가 15℃ 미만에서 수행될 경우 초산발효가 지연될 수 있고, 37℃ 초과에서 수행될 경우 초산균의 생육 저하로 인해 초산발효가 거의 일어나지 않아 식초가 제조되지 않을 수 있다.

또한, 상기 단계 4)의 초산발효는 70 내지 100일 동안 수행될 수 있고, 구체적으로는 75 내지 95일 동안 수행될 수 있으며, 더 구체적으로는 77 내지 91일 동안 수행될 수 있다. 상기 초산발효가 70일 미만 동안 수행될 경우 식초의 산도가 5% 미만일 수 있으며, 100일 초과 동안 수행될 경우 공기 유입으로 인해 식초가 과산화되어 물로 바뀔 수 있다.

상기 단계 5)의 여과는 홍삼 발효식초의 현탁 입자를 분리하기 위해 중력침강법, 응집제(카제인, 젤라틴, 키토산, 규조토)의 처리, 규조토프리코팅법 또는 원심분리 방법으로 수행될 수 있고, 구체적으로는 응집제(규조토)의 첨가, 원심분리 또는 규조토프리코팅법으로 수행될 수 있으며, 더 구체적으로는 규조토프리코팅법으로 수행될 수 있다.

상기 단계 5)의 살균은 50 내지 100℃에서 수행될 수 있고, 구체적으로는 55 내지 75℃에서 수행될 수 있으며, 더 구체적으로는 60℃에서 수행될 수 있다. 상기 살균이 50℃ 미만에서 수행될 경우 유해한 미생물이 남아 있을 수 있으며, 100℃ 초과에서 수행될 경우 식초의 영양성분 등이 파괴되어 침전될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 산도가 5% 이상인 홍삼 발효식초를 제공한다.

상기 홍삼 발효식초는 상술한 바와 같은 제조 방법에 따라 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 제조 방법은,

1) 고농도 홍삼 당화액의 당도를 조정하여 70 내지 90°Brix의 홍삼 당화액을 얻는 단계;

2) 단계 1)의 홍삼 당화액에 주정을 혼합하는 단계;

3) 초산 발효배지에 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058을 배양하여 종초를 얻는 단계;

4) 단계 2)의 혼합액에 단계 3)의 종초를 첨가한 후 초산발효하여 초산발효물을 제조하는 단계; 및

5) 단계 4)의 초산발효물을 여과 및 살균하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명자들은 홍삼 당화액에 주정을 혼합한 후 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주로 제조된 종초를 접종해 초산발효시켜 홍삼 발효식초를 제조하였고(도 1 참조), 상기 홍삼 발효식초가 13°Brix의 당도, pH 2.8, 5.29%의 산도, 53,287.24 μg/μL의 아세트산 함량을 가짐을 확인하였다(도 2 내지 4, 표 2 참조).

따라서, 본 발명의 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주로 제조된 종초를 접종, 초산발효를 통해 홍삼 발효식초를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조한 홍삼 발효식초는 홍삼 식품의 부산물로서 폐기되고 있는 홍삼 당화액을 식품산업에 활용하는 데 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주를 이용한 홍삼 발효식초의 제조

1-1. 종초의 제조

홍삼 당화액을 초산발효시키기 위한 종초를 제조하였다. 먼저, 0.5%의 효모 추출물(yeast extract), 0.5%의 포도당(glucose), 1%의 글리세린(glycerin), 및 0.02%의 MgSO₄·7H₂O를 포함하는 액체배지를 증류수에 용해시키고, 121℃에서 15분 동안 멸균하고 실온으로 냉각한 후, 5.0%의 에탄올(ethanol) 및 1.0%의 아세트산(acetic acid)을 첨가하여 초산균 배양용 배지를 제조하였다. 상기 배지에 10%(v/v) 농도의 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주를 1백금이 접종하여 30℃에서 6일 동안 배양하였다. 3%(v/v)의 초산발효 배양액을 7%(v/v)의 주정이 첨가된 홍삼 당화액 1 L에 접종하고, 30℃에서 14일 동안 정치 발효시켜 적정산도 3.5%가 되도록 하였다. 그 결과, 아세토박터 파스테우리아누스 KACC 17058 균주로 제조한 종초를 수득하였다.

1-2. 홍삼 발효식초의 제조

먼저, 시판되는 98%(v/v)의 주정을 7%(v/v) 농도로 제성(製成)하고, 홍삼정과를 제조하고 남은 92°Brix의 홍삼 당화액을 증류수를 이용해 78°Brix로 보정한 뒤, 78°Brix의 홍삼 당화액 300 g에 7%(v/v)의 주정 800 mL를 혼합해 알코올 혼합액을 제조하였다. 여기에 실시예1-1에서 제조한 종초를 10%(v/v) 접종하고, 이를 30℃에서 91일 동안 정치 초산발효시켰다. 이후, 37.5 g의 규조토(Dicalite, 500 mesh, 미국)를 도포한 No.3 필터페이퍼(Whatman, Φ150mm, 미국)를 사용하여 초산발효액을 감압여과기로 여과하여 유리병에 병입한 뒤, 60℃에서 30분 동안 살균하였다.

비교예 1. 초산균을 접종하지 않은 홍삼 발효식초의 제조

초산균을 인위로 접종하지 않은 홍삼 발효식초를 제조하였다. 종초를 접종하지 않고, 실온에서 56일 동안 정치 초산발효를 시킨 것을 제외하고는 실시예 1-2와 동일한 방법으로 홍삼 발효식초를 제조하였다.

실험예 1. 발효기간에 따른 홍삼 발효식초의 당도 및 pH 변화 확인

실시예 1에서 제조한 홍삼 발효식초를 발효시키는 91일 동안 7일 마다 샘플을 채취하여 당도 및 pH를 측정하였다. 구체적으로, 당도는 핸드 굴절계(Hand refractometer, PR-32α, ATAGO Co., 일본)를 이용하여 측정하였고, pH는 pH 미터(Orion Star 211, Thermo fisher scientific, 미국)를 이용하여 실온에서 측정하였다.

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이 홍삼 발효식초의 당도는 발효 초기 13°Brix에서 발효 종료시까지 거의 변화가 없었고, 도 3에 나타낸 바와 같이 홍삼 발효식초의 pH는 발효 초기 pH 3.6에서 발효가 진행됨에 따라 급격히 감소하여 발효 35일째에 pH 2.8이 되었으며 그 이후에는 거의 변화가 없었다.

실험예 2. 발효기간에 따른 홍삼 발효식초의 산도 변화 확인

실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 홍삼 발효식초를 발효시키는 동안 7일 마다 샘플을 채취하여 산도를 측정하였다. 구체적으로, 여과지로 여과한 식초 10 mL를 100 mL의 삼각 플라스크에 넣고, 1%의 페놀프탈레인 지시약을 2∼3방울 떨어뜨린 다음, 0.1 N의 NaOH로 중화 적정하여 소비된 용액의 양을 아세트산(%)으로 환산하여 산도를 계산하였다.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이 실시예 1에서 제조한 홍삼 발효식초의 산도는 발효 초기 0.56%에서 발효가 진행됨에 따라 서서히 증가하여 발효 84일째에 5.29%로 가장 높았고 그 이후에는 감소하였다. 한편, 표 1에 나타낸 바와 같이 비교예 1에서 제조한 홍삼 발효식초의 산도는 발효 초기 0%에서 발효가 진행됨에 따라 서서히 증가하여 발효 42일째에 2.0%로 가장 높았고 그 이후에는 감소하였다. 이로부터, 초산균을 접종하지 않은 홍삼 발효식초는 알코올을 에너지원으로 사용하지 못해 초산발효가 제대로 일어나지 않음을 알 수 있었다.

발효기간(일)	적정산도(%)
0	0.0
7	0.3
14	0.8
21	1.1
28	1.5
35	1.8
42	2.0
49	1.6
56	1.0

실험예 3. 홍삼 발효식초에 포함된 유기산 함량 분석

실시예 1에서 제조한 홍삼 발효식초에 포함된 유기산 함량을 다음과 같이 측정하였다.

구체적으로, 10 mL의 홍삼 발효식초를 4℃, 3000 rpm에서 15분 동안 원심분리하고, 상등액에 증류수를 첨가하여 0.2%의 산도가 되도록 희석하였다. 희석된 시료를 0.2 μm의 멤브레인 필터(Milliproe Co., 아일랜드)로 여과한 뒤 HPLC(Chromaster 5000, Hitachi Ltd., 일본)를 수행하였다. 컬럼은 ODS-100W(4.6 ㎜ x 250.0 ㎜), 이동상은 3 mM의 과염소산을 사용하였고, 유속은 0.6 mL/분, 주입량은 10 μL였다. 포함된 유기산의 함량은 440 ㎚에서 흡광도를 측정하여 확인하였다.

그 결과, 표 2에 나타낸 바와 같이, 발효주를 이용한 일반 식초에서 다양한 유기산이 검출되는데 반해, 실시예 1에서 제조한 홍삼 발효식초는 주정을 에너지원으로 사용하였기 때문에 홍삼 발효식초에 포함된 유기산으로 아세트산 53287.24 μg/μL가 검출되었다.

유기산 종류	유기산 함량(μg/μL)
옥살산(oxalic acid)	0
타타르산(tartaric acid)	0
말산(malic acid)	0
젖산(lactic acid)	0
아세트산(acetic acid)	53287.24±139.65
시트르산(citric acid)	0
숙신산(succinic acid)	0
푸마르산(fumaric acid)	0
합계	53287.24±139.65

Claims (6)

1) 고농도 홍삼 당화액의 당도를 조정하여 70 내지 90°Brix의 홍삼 당화액을 얻는 단계;
2) 단계 1)의 홍삼 당화액에 주정을 혼합하는 단계;
3) 초산 발효배지에 아세토박터 파스테우리아누스(Acetobacter pasteurianus) KACC 17058을 배양하여 종초를 얻는 단계;
4) 단계 2)의 혼합액에 단계 3)의 종초를 첨가한 후 초산발효(acetic acid fermentation)하여 초산발효물을 제조하는 단계; 및
5) 단계 4)의 초산발효물을 여과 및 살균하는 단계를 포함하는, 산도가 5% 이상인 홍삼 발효식초의 제조 방법.

제 1항에 있어서, 단계 2)의 주정은 농도가 4 내지 10%(v/v)인 홍삼 발효식초의 제조 방법.

제 1항에 있어서, 단계 4)의 종초는 농도가 4 내지 20%(v/v)인 홍삼 발효식초의 제조 방법.

제 1항에 있어서, 단계 4)의 초산발효는 15 내지 37℃에서 수행되는 홍삼 발효식초의 제조 방법.

제 1항에 있어서, 단계 4)의 초산발효는 70 내지 100일 동안 수행되는 홍삼 발효식초의 제조 방법.

제 1항의 제조방법에 의해 제조된 산도가 5% 이상인 홍삼 발효식초.

Images