KR20220099856A - 아로니아 식초 음료 조성물 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아로니아 식초 음료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 아로니아 분쇄물의 주정 추출물과 배 농축액을 혼합한 후 알코올 발효 및 초산 발효하고 원심분리하여 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 아로니아 농축액, 배 농축액 및 아로니아 추출물과 혼합하여 제조된 아로니아 식초 음료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물은 산업적으로 대량 생산 가능하며, 맛과 기호도가 우수하며, 안토시아닌이 고함량으로 함유되어 건강 기능성 음료로 제공되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 아로니아 식초 음료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 아로니아 분쇄물의 주정 추출물과 배 농축액을 혼합한 후 알코올 발효 및 초산 발효하고 원심분리하여 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 아로니아 농축액, 배 농축액 및 아로니아 추출물과 혼합하여 제조된 아로니아 식초 음료 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 급속한 사회 변화와 고도성장으로 인해 현대인은 과다한 스트레스 및 건강위해(Health harm) 요소에 노출되어 있다. 특히 운동 부족과 스트레스, 영양의 불균형적 섭취는 현대인의 건강 상태를 악화시키고 있으며, 각종 성인병 및 만성 질환의 발병률을 증가시키는 주요한 원인이 되고 있다.
이에 따라, 현대인들의 건강에 대한 관심이 커지면서 건강에 유용한 기능성 원료 내지 식품들이 주목 받고 있다.
식초는 소금과 더불어 인류가 가장 오랜 기간 사용해 온 조미료로서, 근래에는 식초가 기능성 식품으로서의 역할을 하는 것으로 판명되어 그 소비가 증가하고 있는 추세이다. 구체적으로, 식초는 특유의 강한 산성 때문에 식품 내 유해 미생물의 생육을 억제할 수 있으며, 식초를 장기간에 걸쳐 음용하면 고혈압, 비만, 동맥경화, 당뇨병, 알레르기성 비염 등에 치료 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.
식초는 소금과 더불어 인류가 가장 오랜 기간 사용해 온 조미료로서, 근래에는 식초가 기능성 식품으로서의 역할을 하는 것으로 판명되어 그 소비가 증가하고 있는 추세이다. 구체적으로, 식초는 특유의 강한 산성 때문에 식품 내 유해 미생물의 생육을 억제할 수 있으며, 식초를 장기간에 걸쳐 음용하면 고혈압, 비만, 동맥경화, 당뇨병, 알레르기성 비염 등에 치료 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.
아로니아(Aronia)는 북미가 원산지인 관목으로서, 장미과에 속하며, 작고 신맛이 나는 열매가 열리는데, 늦여름에 열매가 익고 곧바로 떨어지며 잎은 부드럽고 윤이 나며 연한 녹색이다.
이러한 아로니아는 식품산업에 널리 이용되고 있으며, 특히 아로니아 열매는 쥬스나, 음료, 농축물, 와인, 잼, 젤리, 건조과일, 과일차 등 다양한 식재료로 사용되고 있다.
아로니아 열매(Aronia berry)는 다량의 당류(20%)와 안토시아닌 (Antocyanins), 폴리페놀(Polyphenol), 비타민 B1, B2, 판토텐산, 프라보노이드(Flavonoid) 등을 함유하고 있고 이 중에서 특히 안토시아닌과 폴리페놀은 인체 내에서 혈액순환에 도움을 주고, 미세혈관의 투과성, 혈관의 탄력성, 혈압의 정상화 등에 도움을 주며, 특히 눈의 미세 혈관에 긍정적인 효과를 제공하여 시력 증진효과를 나타낸다고 보고되어 있다.
아로니아 열매 등에 다량 함유된 안토시아닌을 효과적으로 섭취하기 위하여 종래에는 메탄올이나 에탄올로 추출하거나(Lee HJ, Choi EY, Sim YJ, Kim OS, Yoo HJ, Do WN, Kim YH. 2009. Anthocyanin-contents and pigment stability of black soybean by different extract condition and stabilizer. Korean J Food & Nutr 22: 150-157.) 추출 효과를 높이기 위해 염산이나 유기산을 첨가하여 산성으로 조절하여 추출하여 왔다(Fuleki T, Francis FJ. 1968. Quantitative methods for anthocyanins. 1. Extraction and determination of total anthocyanin in cranberries. J Food Sci 33: 72-77. 14.; Jackman RL, Yada RY, Tung MA. 1987. Separation and chemical properties of anthocyanins used for their qualitative and quantitative analysis. A review. J Food Biochem 11: 279-308.).
그러나, 산용매를 이용한 가수분해 및 용매를 이용한 추출의 경우 가공공정이 용이하지 않고 산의 제거로 인한 환경 오염의 문제가 발생하며, 추가 공정으로 인한 비용이 증가하는 문제가 있다. 더욱이 종래 기술을 이용한 안토시아닌 함량을 증가시킨 아로니아 음료는 화학적 용매를 사용하여 제조된 성분이 포함된 음료를 음용하는 것으로 소비자들에게 거부감을 가지는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 항산화, 피부 미백, 및 주름 개선 효능이 증대된 아로니아 음료 조성물(한국 등록특허 제10-2078671호)을 개발한 이후 지속적으로 기능성이 증가된 아로니아 음료를 제조하기 위하여 예의 노력한 결과, 특정한 방법에 의하여 생산된 아로니아 식초 자체를 아로니아 농축액 등과 일정 비율로 혼합할 경우 아로니아 농축액 등에 함유된 안토시아닌의 추출 공정이 별도로 필요하지 않으면서도 음료의 경우 기능성 및 기호성에서 매우 우수함을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 하나의 목적은 아로니아 파쇄물의 주정 추출물과 배 농축액의 혼합물을 알코올 발효 및 초산 발효하여 제조된 아로니아 식초 및 그 부산물을 아로니아 농축액 및 아로니아 추출물과 혼합한 아로니아 식초 음료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 상기 아로니아 식초 음료 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
하나의 양태로서, 본 발명은 아로니아 식초, 아로니아 식초 부산물, 아로니아 농축액, 아로니아 추출물, 및 배 농축액을 포함하는 아로니아 식초 음료 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 아로니아 식초는 아로니아 열매 파쇄물의 주정 추출물과 배 농축액을 혼합하고 이를 알코올 발효 후 숙성한 다음 초산 발효하고 원심분리에 의한 상층액을 말한다.
본 발명에 있어서, 상기 아로니아 식초 부산물은 아로니아 열매 파쇄물의 주정 추출물과 배 농축액을 혼합하고 이를 알코올 발효 후 숙성한 다음 초산 발효하고 원심분리에 의한 침전물을 말한다.
상기 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물의 구체적인 제조 방법은 하기에 보다 자세히 설명한다.
본 발명에 있어서, 상기 아로니아 농축액 및 배 농축액은 아로니아 열매 및 배 각각을 추출한 후 농축한 것으로, 상기 추출은 주정 70%를 용매로 하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 아로니아 추출물은 아로니아 열매를 통상의 방법에 의하여 추출한 물질을 말한다. 바람직하게 상기 아로니아 추출물은 주정 70%를 용매로 하여 이루어지며, 이 경우 아로니아 추출물에 함유된 안토시아닌 함량이 주정 농도가 달리한 경우보다 현저히 높다.
본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 4 내지 6 중량부, 아로니아 농축액 70 내지 80 중량부, 배 농축액 140 내지 160 중량부, 및 아로니아 추출물 1,500 내지 1,700 중량부의 함량으로 이루어질 수 있다. 바람직하게 상기 혼합물은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 4.5 내지 5.5 중량부, 아로니아 농축액 73 내지 77 중량부, 배 농축액 145 내지 155 중량부, 및 아로니아 추출물 1,600 내지 1,650 중량부의 함량으로 이루어질 수 있다. 보다 바람직하게 상기 혼합물은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 5 중량부, 아로니아 농축액 75 중량부, 배 농축액 150 중량부, 및 아로니아 추출물 1,600 내지 1,630 중량부의 함량으로 이루어질 수 있다.
상술한 함량으로 본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물이 구성되는 경우 아로니아 농축액 및 아로니아 추출물로부터 안토시아닌을 다량 분리하여 상기 조성물에 다량 함유시킬 수 있으며, 소비자, 특히 20~30대의 여성 소비자에게 우수한 맛과 기호도를 제공할 수 있다.
본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물은 상술한 아로니아 식초, 아로니아 식초 부산물, 아로니아 농축액, 아로니아 추출물, 및 배 농축액 이외에 피부미용에 도움을 줄 수 있는 이너뷰티 소재, 예를 들어 글리신, 프롤린 등을 추가로 첨가할 수 있다.
또한, 상술한 성분이 이외에 통상의 음료 조성물에 포함되는 비타민 및 감미료를 포함할 수 있다.
이들 추가 성분의 구체적인 함량은 표 70에 기재된 바와 같이 잔량으로 소량 함유되는 것이 바람직하다.
본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물은 아로니아 열매로부터 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 함유하고 있기 때문에 별도로 함유된 아로니아 농축액 및 아로니아 추출물로부터 분리되지 않은 안토시아닌을 자연적으로 분리시켜 조성물 내에 다량 함유시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물은 맛과 기호도가 20 ~ 30대의 여성 소비자에게도 적합한 효과가 있다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 아로니아 농축액, 배 농축액, 및 아로니아 추출물과 혼합하는 단계;를 포함하는 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물의 제조 단계는 아로니아 파쇄물을 제조하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물에 배 농축액을 첨가하는 단계; 상기 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 추출하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물을 알코올 발효하여 아로니아 와인을 제조하는 단계; 상기 아로니아 와인을 초산 발효하는 단계; 및 상기 초산 발효물을 원심분리하여 아로니아 식초인 상층액과 아로니아 식초 부산물인 침전물을 수득하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물의 제조 단계를 이하 구체적으로 설명한다.
먼저, 아로니아 파쇄물을 제조하는 단계이다.
본 발명에 있어서, 상기 아로니아는 아로니아 열매를 말하며, 상기 아로니아 파쇄물은 믹서기, 분쇄기 등의 통상의 방법에 의하여 아로니아 열매를 분쇄한 것을 말한다.
다음으로, 상기 아로니아 파쇄물에 배 농축액을 첨가하는 단계이다.
상기 배 농축액은 배의 추출물을 농축한 것을 말하는데, 상기 배의 추출물은 물 또는 유기용매를 사용하여 추출할 수 있으나, 바람직하게는 배의 물 추출물, 보다 바람직하게는 배의 열수 추출물이다.
상기 배 농축액은 상기 아로니아 파쇄물 100 중량%를 기준으로 1.5 내지 2.5 중량%, 바람직하게는 1.8 내지 2.2 중량%, 보다 바람직하게는 2중량%의 함량으로 첨가한다. 상기 배 농축액의 함량이 1.5 중량% 미만인 경우 이후 제조되는 아로니아 와인의 알코올 함량이 목적 수준(즉, 10% 이상)에 도달하지 못하며, 상기 배 농축액의 함량이 2.5 중량% 초과인 경우 그 함량에 비하여 이후 제조되는 아로니아 와인의 알코올 함량의 큰 증가를 기대할 수 없다.
하나의 구체적 실시에서, 상기 배 농축액을 아로니아 파쇄물 100 중량%를 기준으로 1중량% 사용한 경우 2중량% 사용한 경우와 비교하여 제조된 아로니아 와인의 알코올 함량이 10% 미만이었으며, 효모 대사 산물 중의 하나인 베타글루칸의 함량도 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 상기 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 추출하는 단계이다.
상기 주정 추출은 주정의 농도가 20 내지 80%, 바람직하게는 50 내지 80%, 보다 바람직하게는 60 내지 80%, 가장 바람직하게는 70%인 주정으로 추출한 것을 말한다.
하나의 구체적 실시에서, 주정의 농도를 달리하여 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 추출하였을 때 주정의 농도가 20% 이상인 경우 발효에 사용되는 당인 환원당이 20% 이상이었다. 효모 발효에 의한 알코올 함량은 환원당의 1/2 수준에 해당한다는 종래의 연구결과에 비추어 볼 때 주정 추출물의 환원당 함량이 20% 이상이어야만 이후 제조되는 아로니아 와인의 알코올 함량이 목적 수준(즉, 10% 이상)에 도달할 수 있으므로, 주정의 농도가 최소 18% 이상, 바람직하게는 20% 이상인 것이 바람직하다. 다만, 주정의 농도가 70%인 경우 다른 주정의 농도에 비하여 추출물 내 안토시아닌 함량이 가장 우수하므로 가장 바람직하게는 주정70%를 사용한다.
상기 주정 추출은 80 내지 100℃, 바람직하게는 90 내지 100℃에서 2 내지 4시간, 바람직하게 2.5 내지 3.5시간, 가장 바람직하게 3시간 동안 수행될 수 있다.
본 명세서에서는 상기 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 추출하여 제조된 추출물을 편의상 아로니아 파쇄물의 주정 추출물이나 아로니아 주정 추출물로 사용할 수 있다.
다음으로, 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물을 알코올 발효하여 아로니아 와인을 제조하는 단계이다.
상기 알코올 발효는 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 및 사카로마이세스 불라디이(Saccharomyces boulardii)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 균주, 바람직하게는 사카로마이세스 세레비지애 및 카로마이세스 불라다이 혼합 균주, 보다 바람직하게는 사카로마이세스 세레비지애를 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물에 접종하고 진탕 배양한 것을 말한다. 상기 사카로마이세스 세레비지애 균주로 알코올 발효할 경우 알코올 함량이 높은 아로니아 와인을 제조할 수 있으며, 상기 카로마이세스 불라다이 균주로 알코올 발효할 경우 베타글라칸 함량이 높은 아로니아 와인을 제조할 수 있다. 특히, 상기 카로마이세스 불라다이 균주는 본 출원인이 새로이 발견한 균주로서 한국생명공학연구원에 2019년 11월 18일자로 KCTC 14036BP로 기탁한 신규 균주이다.
상기 진탕 배양은 100 내지 130rpm으로 상온에서 70 내지 74시간 동안 이루어진다.
하나의 구체적 실시에서, 상기 알코올 발효이 70 내지 74시간, 바람직하게는 72시간 동안 수행된 경우 그 이하의 시간에 비하여 목적 수준의 알코올 함량을 가진 아로니아 와인을 제조할 수 있었다.
상기 알코올 발효시 발효 균주의 접종은 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물의 총 부피%를 기준으로 0.08 내지 0.12 부피%, 바람직하게는 0.09 내지 0.11 부피%, 가장 바람직하게는 0.1 부피%의 함량으로 이루어진다.
본 명세서는 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물의 알코올 발효에 의한 발효물을 편의상 아로니아 와인으로 통칭할 수 있다.
한편, 상기 제조된 아로니아 와인은 이후의 초산 발효 전에 여과할 수 있다. 하나의 구체적 예로서, 상기 여과는 1차 부직포 필터, 2차 페이퍼 필터 순으로 이루어질 수 있다. 이러한 여과에 의하여 이후 초산 발효가 원활히 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제조된 아로니아 와인은 이후의 초산 발효 전에 오크통에서 1 내지 3개월, 바람직하게는 2개월 동안 숙성할 수 있다. 상기 숙성은 상기 여과 전 또는 후에 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 여과 후에 이루어질 수 있다. 이러한 숙성에 의하여 아로니아 와인의 pH, 산도, 당도 등은 거의 변함이 없으나, 아로니아 와인의 맛과 향이 기호에 적합한 효과가 있다.
다음으로, 상기 아로니아 와인에 초산 발효하는 단계이다.
상기 초산 발효는 초산균을 접종하고 상온에서 160 내지 170시간, 바람직하게는 165 내지 170 시간, 보다 바람직하게는 166 내지 170 시간, 가장 바람직하게는 168 시간 동안 상온에서 발효하는 것을 말한다.
또한 상기 초산 발효는 발효 과정 중에 1일당 1시간씩 공기 주입을 하는 것이 바람직하다. 이러한 공기 주입에 의하여 초산 발효가 효과적으로 진행되어 목적 수준의 pH, 산도, 당도 등을 가지는 초산 발효물을 제조할 수 있다.
상기 초산균은 아세토박터 속 균주, 바람직하게는 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti)이며, 아로니아 와인의 총 부피%를 기준으로 0.8 내지 1.2 부피%, 바람직하게는 0.9 내지 1.1 부피%, 가장 바람직하게는 1 부피%의 함량으로 접종한다.
상술한 조건에서 초산 발효를 한 경우 발효물의 pH 및 산도, 알코올 함량 등이 아로니아 식초 음료의 맛과 향에 적합할 정도로 함유되어 있다.
다음으로, 상기 초산 발효물을 원심분리하여 아로니아 식초인 상층액과 아로니아 식초 부산물인 침전물을 수득하는 단계이다.
상기 아로니아 식초 부산물은 열풍건조 등의 방법으로 건조하여 분말화하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 상기 초산 발효물의 원심분리에 의한 상층액을 아로니아 식초라 하며, 초산 발효물의 원심분리에 의한 침전물을 아로니아 식초 부산물 또는 아로니아 발효 부산물이라 한다.
상기한 방법에 의하여 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물은 아로니아 식초 음료 조성물의 제조를 위한 기본 베이스가 되며, 상기 아로니아 식초는 혼합되는 아로니아 농축액 및 아로니아 추출물을 산가수분해하여 안토시아닌의 분리를 용이하게 한다. 따라서, 본 발명에 따라 제조되는 음료 조성물은 아로니아 농축액 및 아로니아 추출물에 함유된 안토시아닌을 고함량으로 음용하는 효과를 제공한다.
이후 상기 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 아로니아 농축액, 배 농축액, 및 아로니아 추출물과 혼합하는 단계이다.
상기 아로니아 농축액은 아로니아 열매를 추출한 후 농축한 것을 말하며, 상기 아로니아 와인 및 식초 제조 공정에서 사용한 아로니아 파쇄물의 주정 추출물이 바람직하다.
상기 배 농축액은 상기 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물의 제조 공정에서 사용된 배 농축액과 동일하다.
상기 아로니아 추출물은 아로니아 열매를 통상의 방법에 의하여 추출한 것을 의미하며, 상기 아로니아 와인 및 식초 제조 공정에서 사용한 아로니아 파쇄물의 주정 추출물이 바람직하다.
상기 혼합물은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 4 내지 6 중량부, 아로니아 농축액 70 내지 80 중량부, 배 농축액 140 내지 160 중량부, 및 아로니아 추출물 1,500 내지 1,700 중량부의 함량으로 이루어질 수 있다. 바람직하게 상기 혼합물은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 4.5 내지 5.5 중량부, 아로니아 농축액 73 내지 77 중량부, 배 농축액 145 내지 155 중량부, 및 아로니아 추출물 1,600 내지 1,650 중량부의 함량으로 이루어질 수 있다. 보다 바람직하게 상기 혼합물은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 5 중량부, 아로니아 농축액 75 중량부, 배 농축액 150 중량부, 및 아로니아 추출물 1,600 내지 1,630 중량부의 함량으로 이루어질 수 있다.
상술한 범위에서 혼합물이 구성되는 경우 최종 제조되는 아로니아 식초 음료 조성물의 관능이 가장 우수하다.
상기 아로니아 식초 음료 조성물은 상술한 성분 이외에 피부미용에 도움을 줄 수 있는 이너뷰티 소재, 예를 들어 글리신, 프롤린 등을 추가로 첨가할 수 있다.
또한, 상술한 성분이 이외에 통상의 음료 조성물에 포함되는 비타민 및 감미료를 포함할 수 있다.
본 발명의 아로니아 식초 음료 조성물은 아로니아를 소재로 하여 알코올 발효 및 초산 발효로부터 제조되어 천연의 식초이며 아로니아 음료의 안토시아닌 함량을 증가시켜 안토시아닌에 의한 건강에 유익한 음료를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 젊은 여성들에게 맛과 기호도가 우수한 음료를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법은 소량 생산이 아닌 대량 생산에 적합한 방법으로 산업적 대량 생산이 가능한 방법이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아로니아 식초의 대량 생산을 위한 최적 공정 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 공정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 공정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1: 아로니아 발효물 생산을 위한 최적의 효모 균주 실험
아로니아 재배 농가에서 직접 구매한 아로니아 열매를 세척하고 블렌더(Mufti Quick 7-MQ736, ㈜ BRAUN, Germany)로 파쇄하였다. 그 아로니아 파쇄물 1L를 본 실험의 배지로 사용하였으며, 배지를 121℃에서 15분간 살균 후 2시간 방냉 하였다. 이후 일반 맥주나 빵 발효 시 사용하는 효모로 알려진 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae (KCTC 27756)), 본 출원인이 발견한 신규 균주인 사카로마이세스 불라디이(Saccharomyces boulardii srcnm A001 (KCTC 14036BP)), 콤부차 찻잎에서 발견되어 내산성 효모로 알려진 카카크스트니아 세르바지이(Kazachstnia servazzii), 균의 대사산물이 화장품으로 사용되는 갈락토마이세스 게오트리쿰(Galactomyces geotrichum) 4종을 배지 부피의 0.1% 접종하여 120rpm에서 27℃에서 44~46시간 동안 배양하였다. 배양 후 4종의 효모 발효에 의한 아로니아 파쇄물의 발효 특성을 하기와 같이 분석하였다.
실험 방법
1) pH, 적정 산도 및 아미노산도 측정
발효물의 pH는 시료 1 mL에 증류수 9 mL을 가하여 희석한 후 pH meter (pH-meter P-71, HORIBA, Kyoto, Japan)를 이용하여 측정하였다. 적정 산도는 시료 1 mL과 NaOH 1mL를 혼합 후 1% Phenolphthalein solution 시약을 떨어뜨려 색이 변하는 구간을 확인 후 적정하여 값을 구하였다. 아미노산도는 시료 1mL에 증류수 9 mL을 가한 다음 pH 8.3에 도달 시까지 0.1 N NaOH로 적정하여 사용된 소비량을 tartaric acid 함량(%, v/v)으로 환산하여 실험하였다.
2) 환원당 함량 측정
발효물의 환원당 함량은 dinitro salicylic acid (DNS) 법에 따라 측정하였다. 발효물을 원심분리(1,500 xg, 20 min)하여 얻은 상등액을 희석한 시료액 1mL에 DNS 시약 3 mL을 첨가하고, 5분간 100℃에서 발색시켰다. 50분간 암소에서 실온으로 냉각한 후 550nm에서 흡광도를 측정하였다. 환원당 함량은 표준물질을 glucose로 하여 표준 곡선을 작성한 후 산출하였다.
3) 총당 함량 측정
발효물의 총당 함량 측정은 페놀-황산법을 이용하여 측정하였다. 발효물을 2배 희석한 후 1 mL을 정량한 후 페놀 용액 1 mL을 가하여 잘 혼합하였다. 이후 진한 황산 5 mL을 첨가하여 가능한 한 강하게 발열시켜 반응시켰다. 황산을 가한 후 실온에서 40분간 방치 후 470nm에서 흡광도를 측정하였다. 총당 함량은 표준물질을 glucose로 하여 표준 곡선을 작성한 후 산출하였다.
4) °Brix (Soluble sugar content ) 함량 측정
발효물의 Brix 함량 측정은 당도계인 (Pocket refractometer PAL-2, ㈜ATAGO, Kyoto, Japan)를 이용하여 측정하였다. 발효물 500 ul를 정량 후 3회 반복 측정하여 평균값을 산출하였다. 측정 시 증류수를 이용하여 영점을 맞춘 후 실험을 진행하였다.
5) 생균 수 (viable cell count) 측정
발효물의 생균 수는 발효물 1 mL을 취하여 멸균 생리식염수로 10배 희석법으로 104, 105, 106 배로 단계별 희석하여 배지에 20μL 도말한 후, 30℃ 항온배양기(Shaking incubator, ㈜ 대원 과학, Jaecheon, Korea)에서 24시간 동안 배양하여 형성된 colony 집락을 계수하여 colony forming unit (CFU/mL)로 나타내었다.
6) 베타글루칸 함량 측정
베타글루칸 함량은 Megazyme Kit (Mushroom and Yeast β-glucan Assay Procedure K-YBGL)을 이용하여 분석하였다. 흡광도 510nm에서 측정된 총 글루칸(total glucan)과 알파 글루칸(α-glucan) 측정값은 glucose 용액 (1mg/mL)을 GOPOD 시약과 반응시킨 반응액의 흡광도 값과 함께 www.megazyme.com 홈페이지의 Mega-Calc 함량 계산식을 참고하여 함량(%, w/w) 값으로 계산하였다. 최종적으로 베타글루칸은 전부 글루칸 함량에서 알파 글루칸 함량을 빼 준 값으로 계산하였다. 하기 수학식 1은 식약처 건강기능 식품 공전에 맞춰 실험을 진행하였다.
[수학식 1]
총 글루칸 함량 (mg/g)= C X (a X b )/S X 0.9
알파 글루칸 함량 (mg/g) = C X (a X b )/S X 0.9
베타글루칸 함량 (mg/g) = 총 글루칸 함량- 알파 글루칸
C: 시험용액의 농도 (ug/mL)
a: 시험용액의 전량 (mL)
b: 희석 배수
S: 시료 중량 (mg)
0.9: 베타글루칸 전환계수 (160/180)
7) DO, BOD 측정
발효물의 용존산소량 및 생물화학적 산소요구량 측정은 (DO-31P, ㈜ TOADKK, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 발효물을 15mL 정량하여 3회 반복하여 평균값을 산출하였다. 단, 발효 0일 차의 용존산소량은 100%, 생물학적 산소요구량은 0%로 환산하여 실험을 진행하였다.
8) 알코올 함량 측정
발효물의 알코올 함량은 국세청 주류분석규정에 따라 측정하였다. 메스실린더에 시료 100mL를 취한 후 500mL 삼각 플라스크에 옮겼다. 시료가 넣어져 있던 메스실린더를 증류수 10mL로 3회 씻은 후 그 액을 삼각 플라스크에 합쳤다. 냉각기 한쪽에 삼각 플라스크를 연결하여 다른 한쪽에는 수기로 100mL 메스실린더를 연결하였다. Soxhlet heater를 이용하여 시료에 열을 가하였다. 증류액이 70mL가 되면 증류를 정지하고 증류수를 보충하여 메스실린더의 100mL 눈금까지 정용하였다. 잘 흔들어 주정계로 측정한 후 주정 도수 환산표에 의해 온도 보정을 시행하였다.
9) 통계처리
실험 결과는 평균값과 표준편차 (mean±SD)로 나타내었으며, 통계처리는 SPSS (statist ictal package for social science, 24, SPSS Inc. Chicago, IL, USA)를 이용하여 one-way ANOVA 분석한 후 Duncan’s multiple range test로 유의성을 P<0.05 수준에서 검증하였다.
실험 결과
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 pH 변화는 표 1과 같다. pH는 효모 발효 시간에 따라 소폭 감소하는 경향을 보였으나 이는 효모 발효 시간에 따른 이상 발효를 하지 않고 정상적으로 발효가 진행되었음을 알 수 있었다. S. cerevisiae 균주는 발효 시작 4.24±0.01에서 발효 46시간 3.64±0.02로 소폭 감소하는 경향을 보였다.
| Yeast | pH | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 4.24±0.01 | 4.04±0.02 | 3.88±0.01 | 3.84±0.02 | 3.70±0.01 | 3.65±0.02 | 3.65±0.01 | 3.64±0.02 |
| S. boulardii | 4.23±0.02 | 4.02±0.01 | 3.87±0.02 | 3.80±0.00 | 3.60±0.01 | 3.45±0.02 | 3.45±0.02 | 3.41±0.01 |
| K. servazzii | 4.26±0.00 | 4.11±0.02 | 4.01±0.02 | 3.95±0.01 | 3.88±0.01 | 3.74±0.02 | 3.74±0.02 | 3.72±0.01 |
| G. trichum | 4.28±0.01 | 4.15±0.02 | 4.04±0.01 | 4.02±0.02 | 3.92±0.01 | 3.84±0.02 | 3.84±0.01 | 3.80±0.01 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 산도 변화는 표 2와 같다. 산도의 경우 효모 발효 시간에 따른 소폭 증가하는 경향을 보였으나 이는 효모 발효에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. S. cerevisiae 균주는 발효 시작 0.65±0.02에서 발효 46시간 0.77±0.01로 소폭 증가하는 경향을 보였다.
| Yeast | Acidity | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.65±0.02 | 0.68±0.01 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.74±0.01 | 0.80±0.00 | 0.80±0.02 | 0.77±0.01 |
| S. boulardii | 0.70±0.01 | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.78±0.03 | 0.80±0.02 | 0.82±0.02 | 0.82±0.01 | 0.81±0.02 |
| K. servazzii | 0.62±0.01 | 0.64±0.02 | 0.66±0.03 | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.72±0.00 | 0.72±0.20 | 0.71±0.03 |
| G. trichum | 0.64±0.01 | 0.66±0.02 | 0.66±0.02 | 0.68±0.01 | 0.68±0.01 | 0.70±0.02 | 0.70±0.00 | 0.68±0.02 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 아미노산도 변화는 표 3과 같다. 아미노산의 경우 효모 발효 시간에 따른 소폭 증가하는 경향을 보였으나 이는 효모 발효에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. S. cerevisiae 균주는 발효 시작 0.68±0.02에서 발효 46시간 0.86±0.01로 소폭 증가하는 경향을 보였다.
| Yeast | Amino acidity | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.78±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.00 | 0.86±0.01 |
| S. boulardii | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.81±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.02 | 0.86±0.02 | 0.88±0.01 |
| K. servazzii | 0.70±0.01 | 0.71±0.02 | 0.72±0.01 | 0.74±0.03 | 0.76±0.2 | 0.76±0.02 | 0.78±0.03 | 0.80±0.02 |
| G. trichum | 0.71±0.02 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.76±0.01 | 0.78±0.01 | 0.80±0.02 | 0.80±0.02 | 0.82±0.00 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 총당 변화는 표 4와 같다. 총당의 경우 효모 발효 시간에 따른 감소하였으며 이는 효모 발효 균주의 당대사과정에 따른 감소 추세로 나타났다. S. cerevisiae 균주는 발효 시작 8.52±1.42에서 발효 46시간 0.98±0.32로 S. boulardii 균주 다음으로 당대사과정에 의한 높게 감소하는 경향을 보였다.
| Yeast | Total sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 8.52±1.42 | 8.21±0.77 | 7.14±0.84 | 5.21±0.71 | 3.51±0.62 | 1.71±0.51 | 1.02±0.24 | 0.98±0.32 |
| S. boulardii | 8.44±1.21 | 7.74±1.03 | 6.58±1.33 | 4.98±0.24 | 2.91±0.12 | 1.42±0.25 | 0.88±0.26 | 0.42±0.11 |
| K. servazzii | 8.52±0.88 | 8.11±0.74 | 7.71±1.01 | 6.44±1.14 | 5.87±1.03 | 4.32±0.58 | 3.31±0.41 | 2.98±0.33 |
| G. trichum | 8.42±0.65 | 8.11±0.66 | 7.88±0.74 | 7.02±0.51 | 6.78±0.26 | 6.05±0.31 | 4.02±0.42 | 3.88±0.22 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 환원당 변화는 표 5와 같다. 환원당의 경우 효모 발효 시간에 따른 감소하였으며 이는 효모 발효 균주의 당대사과정에 따른 총당과 동일한 감소 추세로 나타났다. S. cerevisiae 균주는 발효 시작 5.52±0.66에서 발효 46시간 0.55±0.23로 S. boulardii 균주 다음으로 당대사과정에 의한 총당과 동일하게 높게 감소하는 경향을 보였다.
| Yeast | Reducing sugar conent | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 5.52±0.66 | 5.01±0.74 | 4.14±0.61 | 3.25±0.51 | 2.44±0.55 | 1.25±0.32 | 0.87±0.21 | 0.55±0.23 |
| S. boulardii | 5.54±0.31 | 5.02±0.42 | 4.22±0.77 | 3.01±0.11 | 2.25±0.18 | 1.14±0.19 | 0.74±0.08 | 0.48±0.03 |
| K. servazzii | 5.53±0.36 | 5.02±0.31 | 4.66±0.21 | 4.03±0.18 | 3.87±0.17 | 3.66±0.15 | 3.14±0.14 | 2.74±0.13 |
| G. trichum | 5.54±0.32 | 5.02±0.25 | 4.76±0.28 | 4.33±0.31 | 3.57±0.42 | 3.36±0.14 | 2.98±0.12 | 2.66±0.08 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 생균수 변화는 표 6과 같다. 생균수의 경우 효모 발효 0시간을 0으로 기준으로 했을 경우 S. cerevisiae 균주는 발효 시작 5.52±0.66에서 발효 46시간 0.55±0.23로 S. boulardii 균주 다음으로 당대사과정에 의한 총당과 동일하게 높게 감소하는 경향을 보였다.
| Yeast | Viable cell count | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±.0.00 | 4.40±1.12 | 10.23±2.12 | 18.40±2.14 | 35.50±1.98 | 58.20±1.74 | 88.40±2.14 | 80.10±3.51 |
| S. boulardii | 0±0.00 | 10.21±1.23 | 18.21±2.54 | 33.30±2.99 | 45.20±2.55 | 71.40±3.54 | 98.10±2.14 | 100.01±5.87 |
| K. servazzii | 0±0.00 | 2.20±1.54 | 5.50±1.84 | 8.80±1.41 | 14.20±3.01 | 21.20±1.44 | 44.40±1.98 | 54.50±2.14 |
| G. trichum | 0±0.00 | 1.42±1.68 | 2.41±1.99 | 3.60±0.88 | 8.80±0.77 | 11.40±1.44 | 13.20±0.98 | 21.30±1.87 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 알코올 함량 변화는 표 7과 같다. 알코올 함량의 경우 효모 발효 0시간을 0으로 기준으로 했을 경우 S. cerevisiae 균주는 발효 시작 0에서 발효 46시간 3.10±0.10로 당대사로 알코올 함량이 가장 높게 만드는 것을 확인하였다.
| Yeast | Alcohol content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.00±.0.00 | 0.60±0.1 | 1.10±0.10 | 1.30±0.10 | 1.80±0.20 | 2.20±0.10 | 02.40±0.2 | 3.10±0.10 |
| S. boulardii | 0.00±0.00 | 0.50±0.2 | 1.00±0.10 | 1.10±0.20 | 1.40±.0.20 | 1.70±0.20 | 1.90±0.10 | 2.70±0.20 |
| K. servazzii | 0.00±0.00 | 0.40±0.10 | 0.80±0.20 | 1.00±0.10 | 1.20±0.10 | 1.40±0.10 | 1.50±0.20 | 1.60±0.10 |
| G. trichum | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 | 0.10±0.00 | 0.40±0.10 | 0.80±0.10 | 1.10±0.20 | 1.20±0.10 | 1.40±0.20 |
아로니아 효모 4종 균주에 대한 알코올 발효의 베타글루칸 함량 변화는 표 8과 같다. 베타글루칸 함량의 경우 효모 발효 0시간을 0으로 기준으로 했을 경우 S. cerevisiae 균주는 발효 시작 0에서 발효 46시간 2.7±0.1로 효모 발효 과정의 대사물질 중 S. boulardii 균주 3.5±0.2 다음으로 가장 높게 만드는 것을 확인하였다.
| Yeast | Beta glucan | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.0 | 1.1±0.1 | 1.3±0.1 | 1.5±0.1 | 1.7±0.2 | 1.9±0.1 | 2.4±0.1 | 2.7±0.1 |
| S. boulardii | 0±0.0 | 1.4±0.2 | 1.6±0.2 | 2±0.1 | 2.4±0.1 | 3±0.1 | 3.1±0.2 | 3.5±0.2 |
| K. servazzii | 0±0.0 | 0.4±0.1 | 0.7±0.1 | 1.1±0.2 | 1.4±0.1 | 1.7±0.2 | 2.1±0.1 | 2.3±0.1 |
| G. trichum | 0±0.0 | 0±.0.0 | 0.4±0.0 | 0.4±0.1 | 0.7±0.1 | 0.7±0.1 | 1±0.1 | 1.4±0.2 |
상기와 실험 결과에서 볼 수 있듯이, 효모 4종 균주 중 가장 알코올 생성에 적합한 균주를 선별하기 위해 발효 조건을 동일하게 주었을 때 효모 균주별 성분 변화를 측정한 결과 S. cerevisiae 균주가 알코올 함량 생성능 가장 높은 것으로 판단되었다. 또한, 균주 선택에 있어 알코올 결과와 효모 대사산물 결과를 비교할 때 일반 빵 효모이면서 알코올 생성 능히 우수한 S. cerevisiae 와 대사물질이 우수한 S. boulardii 균주를 택하기로 하였다.
실시예 2: 아로니아 추출물의 제조 조건 확립
2-1. 아로니아 파쇄물의 주정 농도별 함량에 따른 총당 및 환원당 함량 조사
상기 실시예 1에서 아로니아 단순 파쇄로는 알코올 10%를 생성할 수 없음을 판단하여 아로니아 파쇄물을 주정 농도별 함량에 따라 열수 추출하여 총당 및 환원당을 비교하여 최적의 추출 조건을 찾기 위해 본 실험을 진행하였다. 총당 및 환원당 함량은 상기 실시예 1의 방법과 동일하였다. 이에 대한 결과를 표 9 및 10에 나타내었다.
| Time (횟수) | 조건 | |||||
| 물 100 | 주정 5% | 주정 10% | 주정 20% | 주정 30% | 주정 40% | |
| 1 | 8.52 | 9.12 | 10.04 | 24.15 | 27.41 | 27.55 |
| 2 | 8.44 | 9.05 | 10.12 | 24.44 | 27.33 | 27.44 |
| 3 | 8.48 | 9.08 | 10.22 | 24.24 | 27.21 | 27.57 |
| 4 | 8.52 | 9.04 | 9.89 | 24.33 | 27.011 | 27.60 |
| 5 | 8.47 | 9.11 | 10.01 | 24.57 | 27.34 | 27.51 |
| Average | 8.48 | 9.08 | 10.06 | 24.34 | 27.25 | 27.53 |
| STDEV | 0.034 | 0.035 | 0.123 | 0.165 | 0.015 | 0.061 |
| Time (횟수) | 조건 | |||||
| 물 100 | 주정 5% | 주정 10% | 주정 20% | 주정 30% | 주정 40% | |
| 1 | 9.55 | 10.89 | 13.51 | 28.14 | 30.11 | 30.99 |
| 2 | 9.58 | 11.02 | 13.66 | 28.12 | 30.14 | 31.01 |
| 3 | 9.66 | 11.04 | 13.64 | 28.33 | 30.21 | 30.99 |
| 4 | 9.79 | 10.92 | 13.72 | 28.01 | 30.09 | 31.11 |
| 5 | 9.89 | 10.94 | 13.77 | 28.14 | 30.04 | 31.14 |
| Average | 9.69 | 10.96 | 13.66 | 28.14 | 30.11 | 31.05 |
| STDEV | 0.128 | 0.058 | 0.087 | 0.103 | 0.056 | 0.064 |
본 발명에서의 목표치는 알코올 10%이다. 주정 10%를 사용 시 총당이 13.66±0.087%를 나타내었다. 이는 타 연구 결과를 참고하였을 때 알코올 함량은 전체 당의 1/2 정도 만들어진다고 언급되어 있다. 이에 발효시간을 고려해 계산하면 알코올 10% 아로니아 파쇄물 주정 20% 추출 시 발효에 쓰이는 당인 환원당이 28%로 알코올 함량이 약 14% 만들어 내는 것으로 확인되고 있다. 이에 주정 20% 이상으로 추출하는 경우 발효 시 알코올 함량을 많이 만들 수 있다고 판단된다.
2-2. 아로니아 파쇄물의 주정 농도별 함량에 따른 안토시아닌 함량 조사
총 안토시아닌 함량 측정을 위해 아로니아 파쇄물의 주정 농도별로 상기 2-1과 동일한 방법에 의해 추출물을 제조하고 여기에 1% HCl을 첨가한 Ethanol을 넣어 15분간 sonication 하여 안토시아닌을 추출한 후, 4000 rpm에서 10 분간 원심분리를 진행하여 얻어진 상층액을 실험에 사용하였다. 시료를 실험 농도에 맞춰 희석한 뒤, 0.025 M Potassium Chloride buffer (pH 1.0) 과 0.4M Sodium acetate buffer (pH 4.5)를 혼합한 후 15 분 동안 반응시키고 510 및 700 nm 흡광도에서 측정한 후 하기 수학식 2를 사용하여 총 안토시아닌 함량을 측정하였다. 표준물질은 최고흡광도 확인 후 측정 시 안토시아닌 람다맥스 값을 적용하였다.
[수학식 2]
총 안토시아닌 함량(mg/gram) = (A × MW × DF × 1000) / ε × V
A (흡광도)=(A510 nm-A700 nm)pH 1.0 - (A510 nm-A700 nm)pH 4.5,
MW (cyanidine-3-glucoside 분자량) = 322.17
DF: Dilutiion factor
ε(cyanidin chloride molar absorbance) = 24,600 M-1cm-1,
V = 시료 최종 부피
하기 표 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 10%-100% 주정 추출물의 안토시아닌 함량 측정을 비교한 결과, 첫 번째 실험에서 70% 주정 추출물에서 안토시아닌 함량이 가장 높게 나타났다.
Total Anthocyanin Content (CE |
|||
| Concentration (1000μg/mL) |
여액 | 슬러지 | 여액+슬러지 |
| 10% | 2.095±0.03 | 0.559±0.02 | 2.654 |
| 20% | 1.641±0.02 | 0.489±0.04 | 2.130 |
| 30% | 3.082±0.04 | 0.332±0.03 | 3.414 |
| 40% | 3.728±0.08 | 0.201±0.05 | 3.929 |
| 50% | 2.811±0.02 | 0.236±0.03 | 3.047 |
| 60% | 3.370±0.03 | 0.288±0.03 | 3.658 |
| 70% | 6.286±0.05 | 0.271±0.06 | 6.557 |
| 80% | 5.247±0.11 | 0.279±0.05 | 5.527 |
| 90% | 5.160±0.03 | 0.253±0.02 | 5.413 |
| 100% | 4.287±0.02 | 0.672±0.04 | 4.959 |
실시예 3: 아로니아 파쇄물의 주정 20% 추출물의 발효물에 대한 알코올 함량 등 측정
상기 실시예 2에서 아로니아 파쇄물을 20% 주정 추출한 배지가 환원당 함량이 28%인 것을 확인하였으므로 실시예 1과 동일한 방법으로 아로니아 파쇄물의 20% 주정 추출물에 대한 pH, 산도, 아미노산도, 총당, 환원당, 생균 수 및 알코올 함량을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 12 내지 18에 나타내었다. 한편, 본 실험에 사용한 아로니아 파쇄물의 20% 주정 출물물은 주정 추출 후 농축한 이후 상기 실험을 진행하였는데, 이는 효모발효 후 식용으로 포도주 제조를 하기 위해 주정을 날리기 위함이었다.
| Yeast | pH | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 4.34±0.01 | 4.24±0.02 | 4.14±0.01 | 3.84±0.02 | 3.70±0.01 | 3.65±0.02 | 3.65±0.01 | 3.64±0.02 |
| S. boulardii | 4.33±0.02 | 4.02±0.01 | 3.87±0.02 | 3.80±0.00 | 3.60±0.01 | 3.45±0.02 | 3.45±0.02 | 3.41±0.01 |
| K. servazzii | 4.36±0.00 | 4.11±0.02 | 4.01±0.02 | 3.95±0.01 | 3.88±0.01 | 3.74±0.02 | 3.74±0.02 | 3.72±0.01 |
| G. trichum | 4.29±0.01 | 4.15±0.02 | 4.04±0.01 | 4.02±0.02 | 3.92±0.01 | 3.84±0.02 | 3.84±0.01 | 3.80±0.01 |
| Yeast | Acidity | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.75±0.02 | 0.77±0.01 | 0.80±0.02 | 0.84±0.01 | 0.84±0.01 | 0.90±0.00 | 0.92±0.02 | 0.94±0.01 |
| S. boulardii | 0.78±0.01 | 0.78±0.01 | 0.80±0.02 | 0.82±0.03 | 0.84±0.02 | 0.82±0.02 | 0.86±0.01 | 0.86±0.02 |
| K. servazzii | 0.62±0.01 | 0.64±0.02 | 0.66±0.03 | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.72±0.00 | 0.72±0.20 | 0.71±0.03 |
| G. trichum | 0.66±0.01 | 0.66±0.02 | 0.66±0.02 | 0.68±0.01 | 0.68±0.01 | 0.70±0.02 | 0.70±0.00 | 0.68±0.02 |
| Yeast | Time (h) | |||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.78±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.00 | 0.86±0.01 |
| S. boulardii | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.81±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.02 | 0.86±0.02 | 0.88±0.01 |
| K. servazzii | 0.70±0.01 | 0.71±0.02 | 0.72±0.01 | 0.74±0.03 | 0.76±0.02 | 0.76±0.02 | 0.78±0.03 | 0.80±0.02 |
| G. trichum | 0.71±0.02 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.76±0.01 | 0.78±0.01 | 0.80±0.02 | 0.80±0.02 | 0.82±0.00 |
| Yeast | Total sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 28.14±1.77 | 20.14±1.85 | 18.42±1.42 | 14.42±1.21 | 12.14±1.01 | 10.14±1.14 | 6.14±1.25 | 2.21±0.47 |
| S. boulardii | 28.15±1.54 | 19.14±1.42 | 15.21±1.11 | 13.33±0.58 | 11.44±0.87 | 8.81±0.77 | 4.21±0.25 | 1.32±0.14 |
| K. servazzii | 28.14±0.98 | 20.15±1.14 | 18.44±1.32 | 16.21±1.32 | 14.28±1.33 | 11.14±1.14 | 7.71±0.84 | 4.25±0.71 |
| G. trichum | 28.47±1.02 | 22.21±0.47 | 19.22±1.35 | 17.14±1.41 | 15.17±1.00 | 13.66±0.71 | 8.87±0.62 | 6.21±0.08 |
| Yeast | Reducing sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 25.14±2,14 | 15.21±1,84 | 14.22±1,47 | 13.14±1,42 | 10.21±0,98 | 7.77±0,97 | 4.35±0,88 | 1.14±0,14 |
| S. boulardii | 25.15±1,84 | 17.14±1,47 | 15.31±1,65 | 12.14±1,32 | 11.41±1,21 | 7.01±0.71 | 3.21±0.54 | 0.98±0.33 |
| K. servazzii | 26.14±1.36 | 19.14±1.21 | 16.58±1.24 | 13.33±0.87 | 12.55±1.01 | 10.00±1.07 | 5.55±0.87 | 3.14±0.61 |
| G. trichum | 26.22±1.41 | 20.14±1.35 | 18.01±1.32 | 15.21±1.24 | 13.21±0.92 | 9.59±0.84 | 7.66±0.71 | 4.42±0.62 |
| Yeast | Viable cell count | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.00 | 10.40±1.51 | 20.40±1.46 | 30.50±3.12 | 35.50±3.25 | 66.60±4.15 | 99.80±6.25 | 118.20±9.87 |
| S. boulardii | 0±0.00 | 13.20±2.51 | 18.20±1.77 | 32.20±6.51 | 45,20±4.55 | 71,40±6.21 | 92,40±7.74 | 93,50±6.87 |
| K. servazzii | 0±0.00 | 2,20±0.81 | 5,50±0.41 | 8,70±0.42 | 13,20±0.33 | 21,10±1.01 | 40,20±1.21 | 51,40±3.54 |
| G. trichum | 0±0.00 | 1.40±0.21 | 2.30±0.31 | 3.60±0.25 | 8.70±0.33 | 11.20±0.47 | 13.10±1.01 | 21.20±1.04 |
| Yeast | Alcohol content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.0 | 1.4±0.2 | 3.3±0.1 | 5.5±0.2 | 6.1±0.1 | 8.4±0.3 | 8.5±0.3 | 9.5±0.3 |
| S. boulardii | 0±0.0 | 1.2±0.1 | 2.1±0.1 | 2.8±0.2 | 4.8±0.2 | 5.2±0.2 | 6.4±0.1 | 7.0±0.1 |
| K. servazzii | 0±0.0 | 0.4±0.1 | 1.0±0.2 | 1.4±0.1 | 2.0±0.1 | 2.4±0.2 | 3.1±0.2 | 3.4±0.2 |
| G. trichum | 0±0.0 | 0.4±0.1 | 0.8±0.1 | 1.5±0.2 | 1.7±0.1 | 2.1±0.2 | 2.5±0.2 | 3.0±0.2 |
상기 표 12 내지 18에서 볼 수 있는 바와 같이, 주정 20% 주정 추출물을 사용 시 아로니아 발효물의 알코올 생성능이 증가하는 것을 확인할 수 있었으나 본 발명의 하나의 목적인 알코올 함량 10%에는 못 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이에 다음 실험에서는 보당을 하되 보당 설탕을 사용하지 않고 배 농축액을 사용하고자 하였다. 또한 이후 실험에서는 상기 실시예 2-2의 안토시아닌 함량을 고려하여 주정 70%를 사용하였다.
실시예 4: 보당 함량에 따른 발효물의 알코올 함량 등 측정
㈜ 목사골 아로니아 연구회에서 판매하는 천수 100세 아로니아 제품 5 kg를 구매하여 사용하였으며, 발효에 사용되는 파쇄액은 1차적으로 아로니아의 가지와 열매를 분리하는 작업을 하였다. 이후 수돗물에서 열매를 세척 하였다. 세척한 열매를 블렌더(Mufti Quick 7-MQ736, ㈜ BRAUN, Germany)로 파쇄하였다. 이후 주정 70% 조건 (아로니아 파쇄물 40g + 주정 800g)으로 100°C 3시간 열수 추출 후 주정을 날리기 위해 45°C, 70~80 RPM, 80mbar 조건으로 3시간 아로니아 파쇄물을 농축하였다. 이후 이 아로니아 파쇄물을 배지로 사용하였으며 배 농축액은 총당 65.21±3.24%, 환원당 44.02±4.14%인 원료를 사용하였다. 농축된 아로니아 파쇄물에 전체 부피의 1중량% 또는 2중량%를 배 농축액으로 첨가한 후 121℃에서 15분간 살균 후 2시간 방냉 하였다. 상기 실시예 1 등과 같이 효모균 4종을 배지 부피의 0.1% 접종하여 140rpm에서 27℃에서 44~46시간 동안 배양하였다. 배양 후 아로니아 파쇄물의 주정 추출물의 발효 특성을 실시예 1에 기술된 방법과 동일한 방법으로 분석하고 그 결과로서 하기 표 19 내지 26에 1중량% 배 농축액을 혼합한 경우의 결과를, 하기 표 27내지 표 34에 2중량% 배 농축액을 혼합한 경우의 결과를 나타내었다.
| Yeast | pH | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 4.26±0.01 | 4.15±0.02 | 4.05±0.01 | 3.75±0.02 | 3.73±0.01 | 3.68±0.02 | 3.65±0.01 | 3.64±0.02 |
| S. boulardii | 4.24±0.02 | 3.94±0.01 | 3.78±0.02 | 3.72±0.00 | 3.64±0.01 | 3.48±0.02 | 3.45±0.02 | 3.41±0.01 |
| K. servazzii | 4.28±0.00 | 4.00±0.02 | 3.93±0.02 | 3.88±0.01 | 3.90±0.01 | 3.76±0.02 | 3.74±0.02 | 3.72±0.01 |
| G. trichum | 4.20±0.01 | 4.04±0.02 | 4.01±0.01 | 3.94±0.02 | 3.93±0.01 | 3.87±0.02 | 3.84±0.01 | 3.80±0.01 |
| Yeast | Acidity | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.76±0.01 | 0.82±0.00 | 0.94±0.02 | 0.94±0.01 |
| S. boulardii | 0.70±0.01 | 0.72±0.01 | 0.72±0.02 | 0.74±0.03 | 0.74±0.02 | 0.78±0.02 | 0.84±0.01 | 0.86±0.02 |
| K. servazzii | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.03 | 0.78±0.02 | 0.80±0.01 | 0.82±0.00 | 0.82±0.20 | 0.91±0.03 |
| G. trichum | 0.76±0.01 | 0.76±0.02 | 0.78±0.02 | 0.78±0.01 | 0.80±0.01 | 0.80±0.02 | 0.82±0.00 | 0.82±0.02 |
| Yeast | Amino acid | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.78±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.00 | 0.86±0.01 |
| S. boulardii | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.81±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.02 | 0.86±0.02 | 0.88±0.01 |
| K. servazzii | 0.70±0.01 | 0.71±0.02 | 0.72±0.01 | 0.74±0.03 | 0.76±0.2 | 0.76±0.02 | 0.78±0.03 | 0.80±0.02 |
| G. trichum | 0.71±0.02 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.76±0.01 | 0.78±0.01 | 0.80±0.02 | 0.80±0.02 | 0.82±0.00 |
| Yeast | Total sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 28.14±1.77 | 20.14±1.85 | 18.42±1.42 | 14.42±1.21 | 12.14±1.01 | 10.14±1.14 | 6.14±1.25 | 2.21±0.47 |
| S. boulardii | 28.15±1.54 | 19.14±1.42 | 15.21±1.11 | 13.33±0.58 | 11.44±0.87 | 8.81±0.77 | 4.21±0.25 | 1.32±0.14 |
| K. servazzii | 29.22±0.98 | 20.15±1.14 | 18.44±1.32 | 16.21±1.32 | 14.28±1.33 | 11.14±1.14 | 7.71±0.84 | 4.25±0.71 |
| G. trichum | 30.25±1.02 | 22.21±0.47 | 19.22±1.35 | 17.14±1.41 | 15.17±1.00 | 13.66±0.71 | 8.87±0.62 | 6.21±0.08 |
| Yeast | Reducing sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 25.14±2,14 | 15.21±1,84 | 14.22±1,47 | 13.14±1,42 | 10.21±0,98 | 7.77±0,97 | 4.35±0,88 | 1.14±0,14 |
| S. boulardii | 25.15±1,84 | 17.14±1,47 | 15.31±1,65 | 12.14±1,32 | 11.41±1,21 | 7.01±0.71 | 3.21±0.54 | 0.98±0.33 |
| K. servazzii | 26.14±1.36 | 19.14±1.21 | 16.58±1.24 | 13.33±0.87 | 12.55±1.01 | 10.00±1.07 | 5.55±0.87 | 3.14±0.61 |
| G. trichum | 26.22±1.41 | 20.14±1.35 | 18.01±1.32 | 15.21±1.24 | 13.21±0.92 | 9.59±0.84 | 7.66±0.71 | 4.42±0.62 |
| Yeast | Viable cell count | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.00 | 10.40±1.35 | 20.40±1.47 | 30.50±1.14 | 35.50±1.84 | 61.60±2.14 | 92.50±1.82 | 100.01±2.01 |
| S. boulardii | 0±0.00 | 13.20±1.33 | 18.20±1.02 | 31.20±5.14 | 45.20±3.25 | 71.40±4.44 | 91.10±3.69 | 99.50±5.04 |
| K. servazzii | 0±0.00 | 2.20±0.89 | 5.50±1.01 | 8.70±1.14 | 14.20±1.32 | 21.20±1.25 | 44.40±1.47 | 55.50±2.22 |
| G. trichum | 0±0.00 | 1.40±0.44 | 2.30±0.39 | 3.60±0.22 | 8.70±0.89 | 11.20±1.01 | 13.10±0.87 | 20.50±1.98 |
| Yeast | Alcohol content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.0 | 1.4±0.2 | 3.3±0.1 | 6.2±0.2 | 7.8±0.1 | 9.4±0.2 | 10.2±0.3 | 10.4±0.1 |
| S. boulardii | 0±0.0 | 1.2±0.1 | 2.8±0.2 | 5.5±0.2 | 7.4±0.1 | 8.2±0.2 | 9.1±0.3 | 9.9±0.2 |
| K. servazzii | 0±0.2 | 0.4±0.1 | 0.4±0.2 | 1.4±0.1 | 2.1±0.1 | 2.5±0.2 | 3.0±0.0 | 3.1±0.2 |
| G. trichum | 0±0.0 | 0.4±0.1 | 0.8±0.1 | 1.5±0.1 | 2.1±0.2 | 2.7±0.1 | 3.5±0.2 | 4.0±0.1 |
| Yeast | Beta glucan | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.0 | 1.1±0.1 | 1.3±0.2 | 1.8±0.1 | 2.5±0.3 | 3.2±0.1 | 4.4±0.2 | 5.9±0.1 |
| S. boulardii | 0.0±0.0 | 1.8±0.2 | 2.0±0.2 | 2.5±0.1 | 4.2±0.2 | 5.8±0.1 | 6.1±0.2 | 7.4±0.1 |
| K. servazzii | 0.0±0.1 | 0.1±0.1 | 0.3±0.1 | 0.4±0.2 | 0.9±0.1 | 1.2±0.3 | 1.4±0.2 | 1.5±0.2 |
| G. trichum | 0.0±0.0 | 0.0±0.0 | 0.5±0.0 | 0.6±0.0 | 0.8±0.2 | 0.9±0.2 | 1.0±0.1 | 1.5±0.1 |
| Yeast | pH | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 4.24±0.01 | 4.14±0.02 | 4.04±0.01 | 3.74±0.02 | 3.70±0.01 | 3.65±0.02 | 3.65±0.01 | 3.64±0.02 |
| S. boulardii | 4.23±0.02 | 3.92±0.01 | 3.77±0.02 | 3.70±0.00 | 3.60±0.01 | 3.45±0.02 | 3.45±0.04 | 3.41±0.01 |
| K. servazzii | 4.26±0.00 | 4.01±0.02 | 3.91±0.02 | 3.85±0.01 | 3.88±0.01 | 3.74±0.01 | 3.74±0.02 | 3.72±0.01 |
| G. trichum | 4.19±0.01 | 4.05±0.02 | 4.00±0.01 | 3.92±0.02 | 3.92±0.01 | 3.84±0.02 | 3.84±0.01 | 3.80±0.01 |
| Yeast | Acidity | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.65±0.02 | 0.67±0.01 | 0.70±0.02 | 0.74±0.01 | 0.74±0.01 | 0.80±0.00 | 0.92±0.02 | 0.94±0.01 |
| S. boulardii | 0.68±0.01 | 0.68±0.01 | 0.70±0.02 | 0.72±0.03 | 0.74±0.02 | 0.78±0.02 | 0.84±0.01 | 0.86±0.02 |
| K. servazzii | 0.62±0.01 | 0.64±0.02 | 0.66±0.03 | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.72±0.00 | 0.72±0.20 | 0.71±0.03 |
| G. trichum | 0.66±0.01 | 0.66±0.02 | 0.66±0.02 | 0.68±0.01 | 0.68±0.01 | 0.70±0.02 | 0.70±0.00 | 0.68±0.02 |
| Yeast | Amino acid | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.78±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.00 | 0.86±0.01 |
| S. boulardii | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.81±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.02 | 0.86±0.02 | 0.88±0.01 |
| K. servazzii | 0.70±0.01 | 0.71±0.02 | 0.72±0.01 | 0.74±0.03 | 0.76±0.02 | 0.76±0.02 | 0.78±0.03 | 0.80±0.02 |
| G. trichum | 0.71±0.02 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.76±0.01 | 0.78±0.01 | 0.80±0.02 | 0.80±0.02 | 0.82±0.00 |
| Yeast | Total sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 32.24±2.64 | 25.44±2.01 | 17.55±1.87 | 15.11±1.44 | 10.14±1.46 | 9.99±1.87 | 6.14±1.66 | 2.21±0.87 |
| S. boulardii | 31.18±2.41 | 26.12±1.87 | 19.21±1.48 | 13.22±1.54 | 11.41±1.05 | 10.02±1.02 | 7.71±0.87 | 2.31±0.74 |
| K. servazzii | 31.22±2.34 | 27.44±2.14 | 20.41±1.87 | 15.17±1.72 | 13.21±1.62 | 10.88±1.52 | 9.95±1.21 | 4.25±1.04 |
| G. trichum | 31.58±1.89 | 28.17±1.25 | 22.24±2.01 | 17.99±1.47 | 15.22±1.33 | 13.66±1.29 | 10.23±1.07 | 9.98±0.88 |
| Yeast | Reducing sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 26.14±2,14 | 16.21±1,84 | 15.22±1,47 | 14.14±1,42 | 10.31±0,98 | 7.47±0,97 | 4.35±0,88 | 1.14±0,14 |
| S. boulardii | 26.15±1,84 | 18.14±1,47 | 16.31±1,65 | 13.14±1,32 | 11.51±1,21 | 6.91±0.71 | 3.21±0.54 | 0.98±0.33 |
| K. servazzii | 27.14±1.36 | 20.14±1.21 | 17.58±1.24 | 14.33±0.87 | 12.65±1.01 | 9.91±1.07 | 5.55±0.87 | 3.14±0.61 |
| G. trichum | 27.22±1.41 | 21.14±1.35 | 19.01±1.32 | 16.21±1.24 | 13.31±0.92 | 9.39±0.84 | 7.66±0.71 | 4.42±0.62 |
| Yeast | Viable cell count | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.00 | 10.40±1.04 | 20.40±1.52 | 30.50±1.33 | 35.50±1.27 | 66.60±1.87 | 91.20±5.21 | 100.00±4.44 |
| S. boulardii | 0±0.00 | 13.20±1.21 | 18.20±1.32 | 33.30±1.65 | 45.20±1.82 | 71.40±2.01 | 92.40±2.31 | 99.30±3.12 |
| K. servazzii | 0±0.00 | 2.20±0.07 | 5.50±0.14 | 8.80±0.32 | 14.20±0.54 | 21.20±0.68 | 44.40±0.74 | 52.50±1.47 |
| G. trichum | 0±0.00 | 1.40±0.08 | 2.40±0.14 | 3.60±0.21 | 8.70±0.32 | 10.40±1.02 | 12.80±1.23 | 21.30±1.32 |
| Yeast | Alcohol content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.0 | 1.4±0.1 | 3.3±0.2 | 7.1±0.1 | 8.2±0.1 | 9.0±0.1 | 10.1±0.2 | 12.5±0.1 |
| S. boulardii | 0±0.0 | 1.2±0.2 | 2.8±0.1 | 5.5±0.2 | 7.4±0.1 | 8.2±0.1 | 9.1±0.2 | 10.4±0.2 |
| K. servazzii | 0±0.0 | 0.4±0.1 | 0.4±0.1 | 1.4±0.1 | 2.0±0.2 | 2.8±0.2 | 4.0±0.2 | 4.5±0.3 |
| G. trichum | 0±0.0 | 0.4±0.2 | 0.8±0.1 | 1.5±0.2 | 2.1±0.2 | 2.7±0.1 | 3.5±0.2 | 4.0±0.2 |
| Yeast | Beta glucan | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0±0.0 | 1.5±0.1 | 2.1±0.2 | 2.8±0.1 | 4.5±0.3 | 6.2±0.1 | 7.4±0.2 | 7.9±0.1 |
| S. boulardii | 0±0.0 | 2.1±0.2 | 4.0±0.2 | 5.5±0.1 | 6.2±0.2 | 7.8±0.1 | 8.1±0.2 | 9.4±0.1 |
| K. servazzii | 0±0.1 | 0.4±0.1 | 0.9±0.1 | 1.4±0.2 | 1.9±0.1 | 2.2±0.3 | 2.4±0.2 | 2.5±0.2 |
| G. trichum | 0±0.0 | 0±0.0 | 0.5±0.0 | 0.6±0.0 | 0.8±0.2 | 0.9±0.2 | 1.4±0.1 | 1.5±0.1 |
상기 표 19 내지 34에서 볼 수 있는 바와 같이, 70 % 주정 추출물에 배 농축액 1중량% 첨가하는 경우보다 배 농축액 2중량% 첨가하는 경우에 발효물의 알코올 함량이 10% 이상인 것을 확인할 수 있었다. 특히, S. cerevisiae 균주의 경우에 S. boulardii 균주보다 알코올 함량이 더 높았으나 효모 대사산물 중 하나인 베타글루칸의 함량은 S. boulardii 균주가 S. cerevisiae 균주보다 더 높았음을 확인할 수 있었다.
이후 다음 실험은 배 농축액 2%로 보당 한 후 S. cerevisiae 균주와 S. boulardii 균주를 최적 균주로 택한 후 실험을 진행하였다.
실시예 5: 발효 시간에 따른 발효물의 알코올 함량 등 측정
㈜목사골 아로니아 연구회에서 판매하는 천수 100세 아로니아 제품 5 kg를 구매하여 사용하였으며, 발효에 사용되는 파쇄액은 1차적으로 아로니아의 가지와 열매를 분리하는 작업을 하였다. 이후 수돗물에서 열매를 세척 하였다. 세척한 열매를 블렌더(Mufti Quick 7-MQ736, ㈜ BRAUN, Germany)로 파쇄하였다. 이후 앞선 보당 실험을 통해 확인하였던 주정 70% 조건 (아로니아 파쇄물 40g + 주정 800g)으로 100°C 3시간 열수 추출 후 주정을 날리기 위해 45°C, 70~80 RPM, 80mbar 조건으로 3시간 아로니아 파쇄물을 농축하였다. 이후 이 아로니아 파쇄물을 배지로 사용하였으며 배 농축액은 총당 65.21±3.24%, 환원당 44.02±4.14%인 원료를 사용하였다. 농축된 아로니아 파쇄물에 전체 부피의 2%를 배 농축액으로 첨가하였다. 본 실험은 5L fermenter (KB -250, ㈜ KO Biotech, Incheon, Korea) 으로 실험을 진행하였으며 실험 배지의 부피는 최소 3.5 L로 진행하였다. fermented에 배지를 제조 후 121℃에서 15분간 살균 후 3시간 방냉 하였다. 이후 Saccharomyces cerevisiae (KCTC NO. 27756) 및 Saccharomyces boulardii srcnm 001 2종을 배지 부피의 0.1% 접종하여 120rpm, 산소통기량인 VVM 0.2 에서 27℃에서 44시간 또는 72시간 동안 배양하였다.
배양 후 아로니아 파쇄물의 주정 추출물의 발효 시간에 따른 발효 특성을 실시예 1에 기술된 방법과 동일한 방법으로 분석하고 그 결과로서 하기 표 35 내지 44에 발효시간이 44시간인 경우의 결과를, 하기 표 45 내지 표 54에 2중량% 발효시간이 72시간인 경우의 결과를 나타내었다.
| Yeast | pH | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 4.24±0.01 | 4.14±0.02 | 4.04±0.01 | 3.74±0.02 | 3.70±0.01 | 3.65±0.02 | 3.65±0.01 | 3.64±0.02 |
| S. boulardii | 4.23±0.02 | 3.92±0.01 | 3.77±0.02 | 3.70±0.00 | 3.60±0.01 | 3.45±0.02 | 3.45±0.02 | 3.41±0.01 |
| Yeast | Acidity | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.74±0.02 | 0.78±0.01 | 0.82±0.01 | 0.84±0.00 | 0.90±0.02 | 0.94±0.01 |
| S. boulardii | 0.70±0.01 | 0.69±0.01 | 0.72±0.02 | 0.76±0.03 | 0.77±0.02 | 0.78±0.02 | 0.88±0.01 | 0.90±0.02 |
| Yeast | Amino acid | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.68±0.02 | 0.70±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.78±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.00 | 0.86±0.01 |
| S. boulardii | 0.72±0.01 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.81±0.02 | 0.82±0.01 | 0.84±0.02 | 0.86±0.02 | 0.88±0.01 |
| Yeast | Total sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 32.24±2.64 | 25.44±2.01 | 17.55±1.87 | 15.11±1.44 | 10.14±1.46 | 9.99±1.87 | 3.14±1.66 | 1.21±0.87 |
| S. boulardii | 31.18±2.41 | 26.12±1.87 | 19.21±1.48 | 13.22±1.54 | 11.41±1.05 | 10.02±1.02 | 5.71±0.87 | 1.91±0.74 |
| Yeast | Reducing sugar content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 26.14±2,14 | 16.21±1,84 | 15.22±1,47 | 14.14±1,42 | 10.31±0,98 | 7.47±0,97 | 4.35±0,88 | 1.14±0,14 |
| S. boulardii | 26.15±1,84 | 18.14±1,47 | 16.31±1,65 | 13.14±1,32 | 11.51±1,21 | 6.91±0.71 | 3.21±0.54 | 0.98±0.33 |
| Yeast | Viable cell count | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.00 | 10.40±1.04 | 20.40±1.52 | 30.50±1.33 | 35.50±1.27 | 66.60±1.87 | 91.20±5.21 | 100.01±4.44 |
| S. boulardii | 0.0±0.00 | 13.20±1.21 | 18.20±1.32 | 33.30±1.65 | 45.20±1.82 | 71.40±2.01 | 92.40±2.31 | 99.30±3.12 |
| Yeast | Alcohol content | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.0 | 1.4±0.1 | 3.3±0.2 | 7.1±0.1 | 8.2±0.1 | 9.0±0.1 | 10.1±0.2 | 13.8±0.1 |
| S. boulardii | 0.0±0.0 | 1.2±0.2 | 2.8±0.1 | 5.5±0.2 | 7.4±0.1 | 8.2±0.1 | 9.1±0.2 | 9.8.±0.2 |
| Yeast | Beta glucan | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.0 | 1.5±0.1 | 2.1±0.2 | 2.8±0.1 | 4.5±0.3 | 6.2±0.1 | 7.4±0.2 | 8.9±0.1 |
| S. boulardii | 0.0±0.0 | 2.1±0.2 | 4.0±0.2 | 5.5±0.1 | 6.2±0.2 | 7.8±0.1 | 8.1±0.2 | 12.4±0.1 |
| Yeast | DO | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 100.0±0.0 | 95.2±2.1 | 90.1±5.4 | 85.4±4.1 | 81.2±2.2 | 80.4±3.1 | 78.5±1.8 | 77.2±1.7 |
| S. boulardii | 100.0±0.0 | 96.3±1.8 | 91.2±1.7 | 88.2±1.5 | 82.1±2.2 | 81.4±2.4 | 79.3±1.1 | 76.8±1.2 |
| Yeast | BOD | |||||||
| Time (h) | ||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.0 | 3.1±0.1 | 8.4±0.6 | 12.1±0.7 | 17.4±1.3 | 19.2±0.9 | 20.4±1.4 | 21.5±1.8 |
| S. boulardii | 0.0±0.0 | 2.5±0.1 | 7.7±0.2 | 11.2±0.1 | 15.2±1.7 | 18.2±1.2 | 19.2±0.8 | 20.1±1.1 |
| Yeast | pH | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 4.23±0.01 | 4.02±0.02 | 3.86±0.02 | 3.81±0.03 | 3.70±0.01 | 3.61±0.02 | 3.62±0.02 | 3.60±0.03 | 3.55±0.02 | 3.51±0.02 | 3.44±0.02 | 3.36±0.02 |
| S. boulardii | 4.23±0.01 | 4.05±0.02 | 3.87±0.03 | 3.77±0.02 | 3.63±0.02 | 3.40±0.01 | 3.25±0.02 | 3.12±0.03 | 3.11±0.02 | 3.05±0.02 | 3.04±0.01 | 3.02±0.01 |
| Yeast | Acidity | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 0.67±0.01 | 0.71±0.02 | 0.74±0.02 | 0.76±0.01 | 0.78±0.02 | 0.80±0.01 | 0.82±0.01 | 0.87±0.02 | 0.88±0.01 | 0.90±0.01 | 0.92±0.02 | 0.94±0.02 |
| S. boulardii | 0.70±0.01 | 0.72±0.02 | 0.74±0.01 | 0.79±0.02 | 0.81±0.02 | 0.82±0.03 | 0.84±0.03 | 0.85±0.03 | 0.85±0.02 | 0.86±0.02 | 0.87±0.02 | 0.88±0.02 |
| Yeast | Amino acid | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 0.76±0.01 | 0.76±0.02 | 0.78±0.01 | 0.80±0.02 | 0.82±0.03 | 0.84±0.02 | 0.88±0.01 | 0.92±0.01 | 0.91±0.02 | 0.93±0.01 | 0.94±0.02 | 0.95±0.01 |
| S. boulardii | 0.74±0.02 | 0.76±0.03 | 0.80±0.02 | 0.84±0.01 | 0.86±0.02 | 0.86±0.01 | 0.90±0.01 | 0.92±0.02 | 0.94±0.02 | 0.95±0.03 | 0.96±0.03 | 0.99±0.03 |
| Yeast | Total sugar content | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 32.27±3.21 | 26.44±3.09 | 18.65±2.84 | 15.31±2.14 | 12.55±1.87 | 11.47±1.48 | 9.87±1.09 | 7.14±0.87 | 5.21±0.65 | 3.14±0.56 | 1.51±0.21 | 0.87±0.19 |
| S. boulardii | 31.19±4.87 | 26.15±3.21 | 19.42±1.14 | 13.33±1.32 | 12.41±1.14 | 10.02±2.12 | 9.25±1.04 | 8.22±0.87 | 6.25±0.74 | 4.21±0.32 | 2.58±0.27 | 1.11±0.21 |
| Yeast | Reducing sugar content | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 26.22±2.15 | 17.21±1.84 | 15.33±1.42 | 13.14±2.16 | 10.33±1.47 | 7.77±1.36 | 6.32±1.32 | 4.58±2.12 | 3.28±2.16 | 2.54±1.58 | 1.05±1.47 | 0.57±0.08 |
| S. boulardii | 25.15±2.65 | 17.24±1.87 | 16.27±1.48 | 14.95±1.52 | 13.52±1.32 | 9.58±0.87 | 7.25±0.74 | 6.25±0.59 | 4.33±0.48 | 3.17±0.43 | 2.01±0.39 | 0.98±0.33 |
| Yeast | Viable cell count | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 0.00±0.00 | 10.40±1.04 | 20.40±1.52 | 30.50±1.33 | 35.50±1.27 | 66.60±1.87 | 91.20±5.21 | 100.00±4.44 | 101.01±5.14 | 99,40±4.33 | 85,20±4.21 | 71,40±3.21 |
| S. boulardii | 0.00±0.0 | 13.20±1.21 | 18.20±1.32 | 33.30±1.65 | 45.20±1.82 | 71.40±2.01 | 92.40±2.31 | 99.30±3.12 | 102.02±3.69 | 101,10±4.25 | 99,50±4.61 | 98,20±3.51 |
| Yeast | Alcohol content | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.0 | 1.4±0.1 | 3.3±0.2 | 7.1±0.1 | 8.2±0.1 | 9.0±0.1 | 9.2±0.1 | 9.5±0.2 | 9.8±0.2 | 10.1±0.2 | 13.8±0.1 | 15.2±0.2 |
| S. boulardii | 0.0±0.0 | 1.2±0.2 | 2.8±0.1 | 5.5±0.2 | 7.4±0.1 | 8.2±0.1 | 8.4±0.3 | 8.4±0.2 | 8.8±0.2 | 9.1±0.2 | 9.8.±0.2 | 12.1±0.2 |
| Yeast | Beta glucan | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 0.0±0.0 | 1.5±0.1 | 2.1±0.2 | 2.8±0.1 | 4.5±0.3 | 6.2±0.1 | 7.4±0.2 | 7.7±0.1 | 8.2±0.2 | 8.8±0.1 | 9.0±0.3 | 9.2±0.3 |
| S. boulardii | 0.0±0.0 | 2.1±0.2 | 4.0±0.2 | 5.5±0.1 | 6.2±0.2 | 7.8±0.1 | 8.1±0.2 | 12.4±0.1 | 12.9±0.4 | 13.8±0.3 | 14.2±0.3 | 14.9±0.3 |
| Yeast | DO | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 100.0±0.0 | .95.2±2.1 | 90.1±5.4 | 85.4±4.1 | 81.2±2.2 | 80.4±3.1 | 78.5±1.8 | 77.2±1.7 | 73.1±1.9 | 70.5±1.8 | 69.5±2.1 | 68.7±2.3 |
| S. boulardii | 100.0±0.0 | 96.3±1.8 | 91.2±1.7 | 88.2±1.5 | 82.1±2.2 | 81.4±2.4 | 79.3±1.1 | 76.8±1.2 | 74.1±1.5 | 72.1±1.8 | 70.9±1.4 | 69.9±1.5 |
| Yeast | BOD | |||||||||||
| Time (h) | ||||||||||||
| 0 | 12 | 18 | 24 | 30 | 36 | 42 | 46 | 52 | 58 | 64 | 72 | |
| S. cerevisiae | 0±0.0 | 3.1±0.1 | 8.4±0.6 | 12.1±0.7 | 17.4±1.3 | 19.2±0.9 | 20.4±1.4 | 21.5±1.8 | 24.1±1.2 | 27.1±1.3 | 30.1±1.4 | 31.4±0.9 |
| S. boulardii | 0±0.0 | 2.5±0.1 | 7.7±0.2 | 11.2±0.1 | 15.2±1.7 | 18.2±1.2 | 19.2±0.8 | 20.1±1.1 | 22.1±0.8 | 23.4±0.7 | 24.4±1.1 | 25.2±1.2 |
상기 결과에서 볼 수 있는 바와 같이, 5L fermented로 72시간 및 44시간 비교실험을 한 결과 효모 대사산물로 봤을 때 44시간 발효시간보다 72시간 발효시간이 우수하다는 것을 확인할 수 있었으며 알코올 함량도 발효시간을 24시간 증가에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 이후 초산발효를 위해서는 알코올 함량이 높은 것이 유리하므로 발효 72시간이 최적이라고 판단되었다.
실시예 6: 발효물의 알코올 생성 및 초산 발효 실험
상기 실시예 5의 실험 방법과 동일하게 아로니아 파쇄물 (주정 70% 추출 용액) 및 배 농축액 2중량%를 혼합한 후 72시간 동안 효모 배양하였으며, 그 효모 배양된 아로니아 발효물을 1차 부직포 필터 및 2차 페이퍼 필터를 한 후 다시 jar fermenter에 넣은 후 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti (ATCC15973))를 전체 부피의 1% 접종 후 7일간 초산 발효하였다. 그 초산 발효물에 대하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 분석을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 55 내지 59에 나타내었다.
| Yeast | pH | ||||||||||||||
| Time (h) | |||||||||||||||
| 0 | 12 | 24 | 36 | 48 | 60 | 72 | 84 | 96 | 108 | 120 | 132 | 1441 | 156 | 168 | |
| S. cerevisiae | 3.55±0.02 | 3.50±0.02 | 3.40±0.02 | 3.38±0.03 | 3.37±0.01 | 3.35±0.02 | 3.40±0.02 | 3.38±0.03 | 3.35±0.02 | 3.31±0.02 | 3.30±0.02 | 3.30±0.02 | 3.28±0.02 | 3.27±0.02 | 3.26±0.02 |
| S. boulardii | 3.58±0.01 | 3.54±0.02 | 3.50±0.03 | 3.40±0.02 | 3.35±0.02 | 3.33±0.01 | 3.30±0.02 | 3.28±0.03 | 3.27±0.02 | 3.26±0.02 | 3.25±0.01 | 3.20±0.01 | 3.18±0.03 | 3.17±0.01 | 3.17±0.01 |
| Yeast | Acidity | ||||||||||||||
| Time (h) | |||||||||||||||
| 0 | 12 | 24 | 36 | 48 | 60 | 72 | 84 | 96 | 108 | 120 | 132 | 1441 | 156 | 168 | |
| S. cerevisiae | 0.94±0.02 | 1.02±0.02 | 1.14±0.02 | 1.52±0.01 | 1.98±0.02 | 2.14±0.01 | 2.48±0.01 | 3.02±0.02 | 3.48±0.01 | 3.88±0.01 | 4.14±0.02 | 4.87±0.02 | 5.02±0.02 | 5.21±0.02 | 6.08±0.02 |
| S. boulardii | 0.88±0.02 | 0.92±0.02 | 1.04±0.01 | 1.32±0.02 | 1.62±0.02 | 1.89±0.03 | 2.14±0.03 | 2.57±0.03 | 2.98±0.02 | 3.08±0.02 | 3.58±0.02 | 4.08±0.02 | 4.49±0.03 | 4.87±0.01 | 5.02±0.02 |
| Yeast | Amino acod | ||||||||||||||
| Time (h) | |||||||||||||||
| 0 | 12 | 24 | 36 | 48 | 60 | 72 | 84 | 96 | 108 | 120 | 132 | 1441 | 156 | 168 | |
| S. cerevisiae | 0.95±0.01 | 1.04±0.02 | 1.10±0.02 | 1.42±0.01 | 1.78±0.02 | 2.04±0.01 | 2.18±0.01 | 2.89±0.02 | 3.18±0.01 | 3.48±0.01 | 3.88±0.02 | 4.07±0.02 | 4,66±0.02 | 5.01±0.02 | 5.41±0.02 |
| S. boulardii | 0.99±0.03 | 0.90±0.02 | 1.02±0.01 | 1.12±0.02 | 1.32±0.02 | 1.79±0.03 | 2.04±0.03 | 2.27±0.03 | 2.68±0.02 | 2.98±0.02 | 3.08±0.02 | 3.28±0.02 | 3.49±0.03 | 3.87±0.01 | 4.02±0.02 |
| Acetic acid | Alcohol content | |||||
| Time (h) | ||||||
| 0 | 24 | 72 | 96 | 120 | 168 | |
| S. cerevisiae | 15.2±0.2 | 15.1±0.1 | 8.8±0.2 | 6.2±0.1 | 5.1±0.3 | 3.1±0.2 |
| S. boulardii | 12.1±0.2 | 12.1±0.2 | 7.8±0.1 | 5.4±0.2 | 3.2±0.1 | 1.9±0.1 |
| Acetic acid | Alcohol content | |||||
| Time (h) | ||||||
| 0 | 24 | 72 | 96 | 120 | 168 | |
| S. cerevisiae | 9.2±0.3 | 7.1±0.1 | 5.8±0.2 | 4.2±0.1 | 3.1±0.3 | 1.1±0.2 |
| S. boulardii | 14.9±0.3 | 12.0±0.2 | 10.8±0.1 | 8.4±0.2 | 7.2±0.1 | 6.9±0.1 |
상기 결과에서 볼 수 있듯이, 효모에 따라 초산 생성양이 유의적으로 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 또한 대사산물인 베타글루칸이 많이 만들어지는 S. boulardii 균주의 경우 초산발효를 함에 따라 S. cerevisiae 균주보다 감소폭이 적은 것을 확인할 수 있었다. 이에 사용 및 목적에 따라 두 균주가 모두 최적조건이라고 판단된다. 식초 및 초산의 양을 증가하고자 하면 S. cerevisiae 균주로 효모발효를 한 후 초산발효가 최적조건이고, 대사산물을 원한다 하면 S. boulardii 균주로 효모발효를 한후 초산발효를 하는게 최적조건이라고 판단된다.
실시예 7: 산업적 효모 발효 및 오크통 숙성 실험
대량 생산을 위한 산업적 효모 발효의 적합성을 확인하기 위하여 실험을 진행하였다. 대형 알코올 발효통의 RPM 특성을 고려하여 아로니아 파쇄물의 주정 70% 추출물과 배 농축액 2%의 혼합물을 5%로 설정하여 첨가하였다. 오크통은 1일 주기로 정제수를 교환해주며 5일간 불림처리를 하며 완료 후 잡균의 생육을 억제하기 위해 아황산나트륨(1g/1L)으로 내부소독을 진행하였다. 발효가 완료된 아로니아 발효액은 오크통으로 이동하여 6 ℃에서 2개월간 숙성을 진행하였다.
산업적으로 발효된 아로니아 발효액은 본 명세서에 기재하지 않았지만 상기 실시예 6의 결과와 유사하게 나타났다.
또한, 산업적으로 발효된 아로니아 발효액을 오크통으로 이동한 후 숙성 전, 숙성 1개월 경과 후, 및 숙성 2개월 경과 후의 산도, pH, Brix 함량, 및 알코올 함량을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 측정하였다.
그 결과로서, 산도의 경우 숙성 전 1.55~1.57%로 나타났으며 숙성 1달의 산도는 Oak-1, Oack-2 각각 1.52%, 1.57% 숙성 2달의 산도는 1.50%, 1.55%로 나타났다. 산도(%)의 경우 숙성 2달까지 일정하게 유지 되는 것으로 나타났다. pH의 경우 숙성 전 3.936~4.001의 수치를 나타내었으며 숙성 2달에서 4.014~4.045로 pH 수치가 약간 증가하는 경향을 보였으나 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.
Brix 함량의 경우 숙성 전 Oak-1, Oak-2 각각 17.0%, 17.5%로 산업적 대형효모발효의 당도 %와 일치하였고 숙성 2달차에서 각각 16.8%, 17.4%로 약간 감소하나 수치상 큰 차이는 없었으나 숙성이 더욱 지속될수록 당도함량은 감소할 것이라 생각된다.
알코올 함량의 경우 숙성이 진행될수록 알코올의 함량은 증가하는 경향으로 나타났다. 숙성 2달차에서의 알코올 함량은 Oak-1, Oak-2 각각 10.5%, 11.0%까지 증가하였으며 저온환경과 오크통의 영향의 의한 후발효가 지속적으로 진행되어 지는 것으로 사료된다.
실시예 8: 아로니아 최적 초산발효물의 대량 생산공정 확립
8-1. 아로니아 최적 초산발효 공정 확립
아로니아 초산발효 공정의 최적 조건을 확인하기 위하여 ㈜코바이오텍의 5L Jar fermentor를 사용하여 진행하였다. Jar fermentor의 발효 진행 시간에 따라 총산도, pH, 당도(brix%), 알코올함량(%), DO, BOD를 하기 분석 방법으로 측정하였다. 초산 발효는 상기 실시예 등에 기술된 아로니아 효모(S. cerevisiae) 발효액을 사용하여 종초를 첨가한 후 초기 산도를 1.5~2.0%로 보정한 뒤 통기량 VVM 0.5, 250 rpm, 30℃로 발효조건을 설정하여 14일간 호기성 발효를 진행하였다. 그 구체적인 공정을 도 1에 나타내었다.
분석 방법
1) 총산 및 pH측정
총산 함량은 초산 발효 기간 중 시료를 원심분리 후 상층액 1 mL를 취해 1% Phenolphthalein을 지시약으로 하여 0.1 N NaOH 용액으로 중화 적정하고 acetic acid 환산 계수로 계산하여 산도(%)를 나타내었다(수학식 3 참조). 발효물의 pH는 시료 20 mL를 취해 pH meter (SevenEasy, Mettler-Toledo AG, Schwerzenbach, Switzerland)를 이용하여 측정한다.
[수학식 3]
총산(Acidity, %) = [(0.1N-NaOH Consumption × 0.006g × F) / Sample volume] (mL) ×100
F : 0.1N-NaOH factor
2) Brix (Soluble solid content) 함량 측정
당도는 발효물 500 μL를 취해 당도계 (ATAGO, Pocket Refractometer, P AL-2)를 이용하여 측정하였다.
3) 알코올 함량 측정
알코올 함량 측정은 국세청 주류분석규정에 따라 측정하였다. 메스실린더에 발효물 100 mL를 취한 후 둥근 플라스크에 옮겼다. 발효물이 넣어져 있던 메스실린더를 증류수 10 mL로 3회 이상 씻은 후 그 액을 합쳤다. Soxhlet heater를 이용하여 발효물이 들어있는 둥근 플라스크에 열을 가하여 증류하였다. 증류액이 70 mL가 되면 증류를 정지하고 증류수를 보충하여 100 mL가 되도록 하였다. 이후 교반하여 주정계 (ATAGO, PAL-2REFRACTOMETER)를 이용하여 알코올 함량을 나타내었다.
4) DO 및 BOD 측정
발효액의 용존산소량 및 생물화학적 산소요구량 측정은 (DO-31P, ㈜ TOADKK, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 발효액 15 mL 정량하여 용존산소량을 측정하며, 발효 0일 차의 용존산소량은 100%, 생물학적 산소요구량은 0%로 환산하여 산출하였다.
분석 결과
1) 총산 및 pH측정
아로니아 효모 발효물(와인)을 이용한 초산발효의 기간에 따른 산도와 pH 변화는 표 60 및 61과 같다. 초산발효 개시 전 AAF-0.5 시료군의 초기 산도는 1.78%로 나타났다. 산도변화는 발효 8일까지 2.13%로 약 0.4%만큼 증가하였으나 발효 14일에서 산도 4.14%로 급격하게 증가하였다. pH의 경우 초산발효가 진행됨에 따라 수치가 낮아지는 것을 확인하였으며 초기 3.87에서 초산발효 종료 후 3.60로 나타났다.
| 초산발효 시간에 따른 산도(%) 함량1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| AAF-0.52) | 1.78±0.013) | 1.99±0.01 | 2.13±0.01 | 4.14±0.01 |
| 초산발효 시간에 따른 pH 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| AAF-0.52) | 3.87 | 3.78 | 3.72 | 3.60 |
2) Brix (Soluble solid content) 함량 측정
아로니아 와인을 이용한 초산발효의 기간에 따른 당도 변화는 표 62와 같다. 발효 초기 0일의 당도는 16.1%로 나타났으며 초산발효가 진행됨에 따라 서서히 감소하는 경향으로 나타났다. 이는 당도가 초기 발효에 필요한 탄소원으로서 초산발효에 작용하는 것으로 판단되며 발효 4일차에서 15.1%, 8일 14.5%로 나타났고 발효종료 14일에서는 14.5%로 발효 8일차와 동일하게 나타났다.
| 초산발효 시간에 따른 당도 Brix(%) 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| AAF-0.52) | 16.1±0.003) | 15.1±0.00 | 14.5±0.00 | 14.5±0.00 |
3) 알코올 함량 측정
아로니아 와인을 이용한 초산발효의 기간에 따른 알코올 변화는 표 63과 같다. 알코올 성분은 발효를 통해 초산으로 전환되는 물질이며 일반적으로 초산발효가 진행됨에 있어 알코올 함량은 4~8%로 보고되어 진다. AAF-0.5 시료군의 초기 알코올 함량은 8.2%로 나타났고 발효 4일에서 4.0%, 발효 8일에서 1.7%까지 감소하였으며 발효종료 14일의 알코올함량은 0.5%로 나타났다.
| 초산발효 시간에 따른 알코올(%) 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| AAF-0.52) | 8.2±0.293) | 4.0±0.00 | 1.7±0.29 | 0.5±0.00 |
4) DO, BOD 측정
아로니아 와인(발효물)을 이용한 초산발효의 기간에 따른 DO 및 BOD 변화는 표 64 및 65와 같다. 초산균은 초기성장기에서 빠른 성장과 원활한 대사를 위해 많은 산소를 요구한다. 또한 미생물의 성장 정지와 사멸기에 접어들어 생균수가 감소함에 따라 용존산소량은 증가하게 된다. 통기량은 VVM 0.5 설정하였으며, 발효 0시간에서 용존산소량과 생화학적 산소요구량은 각각 100%, 0%으로 환산하여 나타내었다. 초산발효 4일차에서 AAF-0.5의 용존 산소량은 73.5%로 생화학적 산소요구량은 26.5%로 나타났으며, 초산발효가 진행됨에 따라 용존산소량은 감소하여 발효 14일에서 1.2%로 나타난 반면 생화학적 산소요구량의 경우 98.8%까지 증가하는 경향으로 나타났다.
| 초산발효 시간에 따른 DO(%) 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| AAF-0.52) | 100.0 | 73.5 | 26.3 | 1.2 |
| 초산발효 시간에 따른 BOD(%) 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| AAF-0.52) | 0.0 | 26.5 | 73.7 | 98.8 |
8-2. 아로니아 최적 초산발효 공정 확립
상기 실시예 8-1의 Jar fermentor를 이용한 초산발효 종료 후 대량생산을 위한 산업적 초산발효를 진행하였다. 발효조건 중 온도 30℃를 제외한 나머지 대형 발효통의 RPM 특성과 발효기환경을 고려하여 1일당 1시간씩 air 주입을 진행하였다. 초산발효가 종료된 발효액은 산업용 연속원심분리기를 이용하여 아로니아 발효 부산물과 발효액을 분리하였다. 분리된 부산물은 열풍건조를 진행하여 분말화를 진행하였다.
상기 제조된 아로니아 발효 부산물의 발효 진행 시간에 따른 총산도, pH, 당도(brix%), 알코올함량(%), DO, BOD를 상기 실시예 8-1의 분석 방법으로 측정하고 그 결과를 하기 표 65 내지 68에 나타내었다.
1) 총산 및 pH측정
아로니아 와인(발효물)을 이용한 산업적 초산발효의 기간에 따른 산도와 pH 변화는 표 66 및 67과 같다. 시료는 0일, 4일, 8일, 14일 간격으로 시료를 채취하여 측정하였으며 초산발효 개시 전 BAF-1의 초기 산도는 1.79%로 나타났다. 산도 변화는 발효 8일까지 3.08%로 증가하여 발효 14일에서 산도 4.20%로 초기산도보다 약 46.61%의 초산수율이 증가하는 것으로 나타났다. pH의 경우 초산발효가 진행됨에 따라 수치가 낮아지는 것을 확인하였으며 초기 pH 4.01에서 초산발효 종료 후 pH 3.61로 나타났다.
| 초산발효 시간에 따른 산도(%) 함량1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| BAF-12) | 1.79±0.003) | 1.97±0.00 | 3.08±0.02 | 4.20±0.01 |
| 초산발효 시간에 따른 pH 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| BAF-12) | 4.01 | 3.93 | 3.75 | 3.61 |
2) Brix (Soluble solid content) 함량 측정
아로니아 와인을 이용한 산업적 초산발효의 기간에 따른 당도 변화는 표 68과 같다. 발효 초기 0일의 당도는 16.7%로 나타났으며, 초산발효가 진행됨에 따라 지속적으로 감소하여 발효 4일 14.8%, 발효 8일 13.9%, 발효 14일 13.2%로 나타났다. 상기 실시예 8-1의 Lab scale에서 진행되었던 당도 변화의 경향과 동일한 패턴을 나타내었다.
| 초산발효 시간에 따른 당도 Brix(%) 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| BAF-12) | 16.7±0.003) | 14.8±0.00 | 13.9±0.00 | 13.2±0.00 |
3) 알코올 함량 측정
아로니아 와인을 이용한 산업적 초산발효의 기간에 따른 알코올 변화는 표 69와 같다. 알코올 성분은 발효를 통해 초산으로 전환되는 물질이며 일반적으로 초산발효가 진행됨에 있어 알코올 함량은 4~8%로 보고되어 진다. BAF-1 시료군의 초기 알코올 함량은 8.0%로 나타났고 발효 4일에서 6.2%, 발효 8일에서 3.5%까지 감소하였다. 알코올 함량 또한 상기 실시예 8-1의 Lab scale에서의 알코올 함량 변화와 동일하게 감소하는 패턴을 나타내었으나 발효종료 14일의 알코올함량은 1.83%로 나타났다. 이는 Jar fermentor와 다르게 발효기기 형상에 의한 air 주입의 차이로 사료된다.
| 초산발효 시간에 따른 알코올(%) 변화1) | ||||
| Time | 0일 | 4일 | 8일 | 14일 |
| BAF-12) | 8.0±0.003) | 6.2±0.29 | 3.5±0.00 | 1.83±0.29 |
실시예 9: 아로니아 식초 함유 음료 제조
아로니아 식초 함유 음료 제조 공정은 아로니아 2차 초산 발효 원액을 원심분리하여 아로니아 식초와 발효에 생성된 부산물을 함유하는 조성물로서 산업용 원심분리기를 통해 15,000 rpm으로 분리하여 첨가 함유량에 따라 2차 배합을 통해 원재료를 첨가하였다. 부재료는 1차 배합을 통해 첨가하고 필터는 백필터를 통해 1um로 필터한 후 살균은 100℃에서 45분간 고온살균법으로 살균한 다음 2차 원재료 발효 원료 및 부산물을 첨가하였다. 그리고 용기에 충전 후 1일간 4℃에서 냉각하여 초산의 강한 맛을 약하게 만들어 신맛을 감소시켰다. 마지막으로 포장하여 제출을 출고할 수 있도록 하였다. 이러한 공정을 도 2에 구체적으로 나타내었다.
하기 표 70의 함량에 따라 아로니아 식초 함유 음료를 제조하였다. 구체적으로, 아로니아 발효원액은 신맛이 강하기 때문에 신맛을 부드럽게 할 수 있는 조성물로 구성하였으며, 최근 시장 트랜드에 맞게 피부미용에 도움을 줄 수 있는 이너뷰티 소재를 활용한 레시피 조성물을 구성하였다. 특히 글리신과 프롤린은 콜라겐 생합성에 필요한 조성물로 피부노화에 도움을 줄 수 있는 조성물로 구성하였다. 보조원료는 비타민B군과 C를 사용하였으며, 감미료는 체내 흡수가 되지 않은 사탕수수 원당 또는 프락토올리고당으로 사용하였으며, 액상과 고상의 두가지 제형으로 검믹스를 사용하면 고상스틱제품으로도 가능하며 검믹스를 넣지 않으면 액상파우치 제품으로도 만들 수 있다.
| 원료명 | 1차 | 2차 | 3차 | 4차 | 5차 |
| 아로니아농축액 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 3.0 |
| 아로니아부산물 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 아로니아식초 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
| 배농축액 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 |
| 말토덱스트린 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
| 원당(사탕수수) | 9.5 | 9.5 | 9.5 | 11.5 | 13 |
| 니코틴산아미드 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
| 무수구연산 | 0.35 | 0.35 | 0.35 | 0.15 | 0.15 |
| 구연산나트륨 | 0.04 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.05 |
| 에리스톨 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.04 | 0.04 |
| 글리신 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 히알루론산-KD | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 | 0.0001 |
| L-프롤린 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0002 |
| 비타민 A | 0.0004 | 0.0004 | 0.0004 | 0.0004 | 0.0004 |
| 비타민 B1 | 0.0006 | 0.0006 | 0.0006 | 0.0006 | 0.0006 |
| 비타민 B6 | 0.0006 | 0.0006 | 0.0006 | 0.0006 | 0.0006 |
| 비타민 C | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 |
| 프락토올리고당 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 3.0 | 6.0 |
| 아로니아합성착향료 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | 0.22 | 0.22 |
| 젤라틴 | 1.7 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 글루코만난(곤약) | 0.3 | 1.5 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 잔탄검 | 1.0 | 0.2 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| 검믹스 | 0.0 | 0.0 | 2.0 | 1.5 | 1.5 |
| 정제수 | 78.96 | 79.26 | 80.46 | 0.0 | 0.0 |
| 아로니아추출물1brix% | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 73.13 | 64.63 |
| 합계(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
상기 함량으로 제조된 아로니아 식초 함유 음료를 관능평가하였다. 구체적으로, 이너뷰티 제품은 대부분 여성 소비자층에서 구매하고 있으며 연령은 20-30대에서 가장 선호도가 높은 것으로 조사되어 본 발명에 따른 아로니아 식초 함유 음료 조성물에 대한 관능평가는 20-30대 중점 조사되었다. 설문에 응한 응답자는 총 30명으로 남녀 비율은 각각 15명이었다. 연령은 20대 14명으로 46.7%, 30대 9명으로 30.0%, 40대 7명으로 23.3%였다.
관능평가의 결과를 하기 표 71에 나타내었다. 구체적으로 시제품의 관능평가를 실시한 결과 색과 향은 5번 시제품이 가장 높은 점수를 나타냈으며, 나머지는 유의적인 차이를 보이지 않았다. 맛과 전체적인 기호도에서도 5번 시제품이 가장 높은 점수를 나타냈으며 다음으로 2번 시제품이 높은 점수를 나타내었다. 따라서 최종 아로니아 식초 음료 최종 레시피는 5번으로 선정하였으며 최종 시제품 조성물로 선정하였다.
| 색 | 향 | 맛 | 전체적인 기호도 | |
| 1 | 2.70±0.92b1) | 2.70±0.70b | 2.57±0.90bc | 2.93±0.64b |
| 2 | 2.93±1.11b | 3.03±0.89b | 2.93±1.08b | 3.17±0.83b |
| 3 | 2.60±0.67b | 2.63±0.67b | 2.20±0.89c | 2.43±0.82c |
| 4 | 2.60±0.86b | 2.77±0.68b | 2.37±1.13c | 2.80±0.96bc |
| 5 | 3.67±0.99 a | 4.17±0.75 a | 4.20±0.76 a | 4.13±0.73 a |
1) Values with different superscript on same column are significantly different (p<0.05, a>b>c)
Claims (6)
- 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 아로니아 농축액, 배 농축액, 및 아로니아 추출물과 혼합하는 단계;를 포함하는 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법으로,
상기 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 제조하는 단계는, 아로니아 파쇄물을 제조하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물에 배 농축액을 첨가하는 단계; 상기 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 추출하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물을 알코올 발효하여 아로니아 와인을 제조하는 단계; 상기 아로니아 와인을 초산 발효하는 단계; 및 상기 초산 발효물을 원심분리하여 아로니아 식초인 상층액과 아로니아 식초 부산물인 침전물을 수득하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 제조하는 단계는 아로니아 파쇄물을 제조하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물에 배 농축액을 상기 아로니아 파쇄물의 총 중량 대비 2중량%로 첨가하는 단계; 상기 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 70% 용매로 80 내지 100℃에서 2 내지 4시간 동안 추출하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물을 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) 및 사카로마이세스 불라디이(Saccharomyces boulardii)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 균주로 100 내지 130rpm으로 상온에서 70 내지 74시간 동안 알코올 발효하여 아로니아 와인을 제조하는 단계; 상기 아로니아 와인을 160 내지 170시간 동안 1일당 1시간씩 공기를 주입하면서 초산 발효하는 단계; 및 상기 초산 발효물을 원심분리하여 아로니아 식초인 상층액과 아로니아 식초 부산물인 침전물을 수득하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 제조하는 단계의 아로니아 파쇄물의 주정 추출물을 알코올 발효하여 아로니아 와인을 제조하는 단계 이후에 아로니아 와인을 여과하고 오크통에서 1 내지 3개월 동안 숙성하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물을 아로니아 농축액, 배 농축액, 및 아로니아 추출물의 혼합은 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 4 내지 6 중량부, 아로니아 농축액 70 내지 80 중량부, 배 농축액 140 내지 160 중량부, 및 아로니아 추출물 1,500 내지 1,700 중량부인 것을 특징으로 하는 아로니아 식초 음료 조성물의 제조 방법.
- 아로니아 식초 100 중량부, 아로니아 식초 부산물 4 내지 6 중량부, 아로니아 농축액 70 내지 80 중량부, 배 농축액 140 내지 160 중량부, 및 아로니아 추출물 1,500 내지 1,700 중량부를 포함하는 아로니아 식초 음료 조성물로서,
상기 아로니아 식초 및 아로니아 식초 부산물은 아로니아 파쇄물을 제조하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물에 배 농축액을 첨가하는 단계; 상기 배 농축액이 첨가된 아로니아 파쇄물을 주정 추출하는 단계; 상기 아로니아 파쇄물의 주정 추출물을 알코올 발효하여 아로니아 와인을 제조하는 단계; 상기 아로니아 와인을 초산 발효하는 단계; 및 상기 초산 발효물을 원심분리하여 아로니아 식초인 상층액과 아로니아 식초 부산물인 침전물을 수득하는 단계;에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 아로니아 식초 음료 조성물. - 제5항에 있어서, 아로니아 식초 음료 조성물은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 아로니아 식초 음료 조성물.
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| KR102613028B1 (ko) | 2023-01-30 | 2023-12-12 | 채은숙 | 기능성 식초의 제조방법 |
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| KR20120102478A (ko) * | 2011-02-25 | 2012-09-18 | 이효형 | 산머루 와인을 이용한 기능성 와인식초, 그 제조방법 및 산머루 와인식초를 함유하는 음료조성물 |
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-
2021
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