누룩 전처리에 따른 약주의 품질 특성 이대형

누룩 전처리에 따른 약주의 품질 특성

이대형․서재순․하태문․이용선․조창휘 경기도농업기술원 작물연구과

Quality Characteristics of Yakju Fermented with Pretreated Nuruk

Dae Hyoung Lee, Jae Soon Seo, Tai Moon Ha, Yong Seon Lee, and Chang Hui Cho Gyeonggi-do Agricultural Research Extension Services

ABSTRACT This study examines the quality characteristics of traditional yakju prepared through reduction with pre-treated nuruk microorganisms, and activated carbon being used to reduce the off-flavor. Glucoamylase enzyme activity with nuruk extraction was determined to be 184.3 U/mL at 50°C. Nuruk microorganisms were observed to decrease with increasing extraction temperature, and were killed above 60°C. Alcohol production was not affected by the fermenta- tion period. The activity of α-amylase decreased with the addition of potassium sorbate, and increasing amounts of potassium sorbate resulted in decreased numbers of yeast and microorganisms. In nuruk extraction, the use of CN 1 activated carbon showed higher α-amylase activity of 41.5 U/mL, compared with other activated carbons tested. Therefore, high alcohol containing Yakju was produced through fermentation, and was considered best with activated carbon. The optimum amount of CN 1 for Yakju was determined to be 100 ppm. To summarize, our results indicate that compared with the general manufacturing method, premium Yakju was produced when the nuruk was extracted at 50°C with 200 ppm of potassium sorbate, and fermented by adding 100 ppm of CN 1 activated carbon. The b-value, representing the yellowness index of Yakju, exhibited an SCNE of 0.12.

Key words: yakju, nuruk, potassium sorbate, activated carbon

Received 3 September 2020; Accepted 29 October 2020 Corresponding author: Dae Hyoung Lee, Gyeonggi-do Agricultural Research and Extension Services, Hwasung, Gyeonggi 18388, Ko- rea, E-mail: [email protected]

서 론

누룩은 우리나라 전통주 양조에 있어 당화와 발효에 관여 하는 필수적인 재료이다(Lee, 1986). 누룩은 생전분 곡류를 살균하지 않고 자연 상태에서 만들기에 공기 중에 존재하는 많은 종류의 미생물이 서식하게 되어 사상균, 효모뿐 아니라 세균까지 다양하다(Yu 등, 1996). 우리나라의 자연환경과 누룩 제조에 사용되는 원료에 따라 효소 활성, 알코올 발효 력, 유기산과 유리아미노산 함량 등에서 차이를 나타나게 되고, 이는 전통주의 맛, 향기, 색 등의 품질에 영향을 미치게 된다(Han 등, 1997). 누룩의 미생물을 고찰한 연구에 따르 면 누룩에서는 총 18속 97종의 사상균과 15속 47종의 효모 가 분리･동정되었으며, 세균은 6속 19종이 분리･동정되었 다(Yu 등, 1998).

약주는 주로 멥쌀이나 찹쌀에 누룩을 넣고 발효한 다음 발효가 끝날 때쯤 술덧에 용수를 박아 맑은 액체만을 걸러내 서 만든 것이 전통적인 방법이다(Kim 등, 2011). 약주에 사 용되는 누룩이 중요하지만 다양한 미생물로 인해 제어가 힘

들고 유통과정 중 이상발효가 일어나며, 이에 따른 단맛의 소실, 신맛과 쓴맛이 상대적으로 증가하는 등 품질의 균일화 에 어려운 문제점을 안고 있다(Lim 등, 2004).

이러한 문제를 해결하기 위해 누룩 추출 후에 추출수를 가열하는 연구가 진행되었다. 하지만 가열에 의한 쓴맛의 발현, 가열취 생성, 변색, 층 분리 등 물리적 성상의 변화가 수반되어 품질 저하의 한 요인으로 작용하고 있다(Park 등, 2013). 이처럼 누룩 추출 시 당화효소 활성이 실활되지 않으 면서 알코올 발효에 저해가 되는 야생효모 및 잡균을 감소시 킴으로써 이상발효를 방지할 수 있다. 이런 이유로 누룩의 야생 효모와 일반세균의 제거나 감소는 발효 초기의 품질에 중요하게 관여한다.

약주의 이취는 한국 사람들에게 있어서는 곰팡이 냄새, 유기용매 냄새로 묘사되는 반면 외국인들은 효모 향으로 표 현되며 약주의 저변 확대에 걸림돌로 작용하고 있다. 따라서 이취를 제어하고자 누룩 대신 효소제(Kwak 등, 2015)와 쌀, 흑미 등으로 제조한 누룩(Lee와 Ahn, 2010)을 사용하기도 하였으며, 단일 곰팡이를 배양시켜 놓은 개량 누룩(So 등, 1999)을 사용하기도 한다. 이취의 생성은 크게 누룩 제조과 정 중에 생성되는 대사산물이 술에 유입되어 생성되거나 누 룩에 있던 미생물이 발효에 관여해서 생성되는 것, 이들의 복합적 변화 등으로 나누어 볼 수 있다(Kang 등, 2016). 이

Table 1. Characteristics of activated carbon

CASP PN 2 SX PLUS

CN 1 DARCO A 51

DX ULTRA

Dark color, protein, deodorization, decolorization

Decolorization, hydroxymethylfurfural, riboflavin

Deodorization, decolorization Dark color, protein

Decolorization

Small color, precursor, deodorization, decolorization

러한 약주 제조의 문제점 해결을 위해 누룩에 존재하는 미생 물의 생육을 억제할 방법과 함께 이취를 제거하는 체계적인 연구가 요구되고 있다.

따라서 본 연구에서는 품질이 향상된 약주 제조를 위해 누룩 추출수의 추출온도 및 보존료 첨가를 통해 발효에 저해 가 되는 잡균을 감소시켜 발효를 안정적으로 유지하는 한편 활성탄 첨가를 통해 누룩 이취를 감소시키는 연구를 진행하 였다.

재료 및 방법

재료 및 사용 균주

본 실험에 사용한 원료미는 2018년 재배된 추청 품종(경 기도농업기술원 기관 재배)을 사용하였다. 누룩(sp 300, Jinju nuruk, Jinju, Korea)은 시중 제품을 구입하여 사용하 였고 정제효소는 데코자임 제품(glucoamylase 92%, α- amylase 8%, sp 30,000, Doyoung, Anyang, Korea)을 구 입하여 사용하였다. 효모는 시중에서 구매한 라빠리장(

Sac- charomyces cerevisiae

미생물 및 효소 활성

실험에 사용되는 누룩 추출수 제조를 위해 콩알(2~3 mm) 형태로 분쇄한 누룩 100 g에 물 1.25 L를 넣고 25°C 배양기 에서 2시간 동안 추출한 후 상등액을 메스실린더를 이용하 여 1.25 L가 되게 정용하였다. 소브산칼륨(potassium sor- bate, ES Food Co., Seoul, Korea) 처리의 경우 누룩 추출 수를 제조할 때 소브산칼륨을 150~300 ppm 첨가하였다.

활성탄 처리 시험의 경우 CASP, PN 2, SX PLUS, CN 1, DARCO A 51, DX ULTRA(Osung Envitech Co., Gimpo, Korea)를 사용하였으며 특징은 Table 1과 같다. 효모는 yeast peptone dextrose(BD Difco Laboratories, Detroit, MI, USA) 배지를 사용하였고, 세균은 nutrient(BD Difco Laboratories) 배지를 사용하였다. 누룩 추출수를 10배 희 석법으로 희석한 후, 각 배지에 100 μL 접종한 다음 30°C에 서 48시간 배양한 후 생성되는 colony 수를 평판계수법으로

측정하였다.

효소 실험에 사용되는 누룩 조효소액은 누룩 추출수를 여 과(filter paper No. 2, Advantec Co., Tokyo, Japan)하여 사용하였다. α-Amylase와 glucoamylase 효소 활성은 Park 등(2013)의 방법을 변형하여 측정하였다. α-Amylase 활성 은 전분 용액 2 mL를 시험관에 취해 40°C에서 5분간 예열 하고 효소액 0.1 mL를 가해서 반응을 하였다. 이때 효소액 을 넣은 반응액(T0)과 반응 개시 30분 후의 반응액(T30) 0.1 mL를 피펫으로 취해 미리 요오드 용액 10 mL를 넣어둔 시험관에 넣어 반응을 시키고 670 nm 투과율 T%를 측정하 였다(Park 등, 2013; Kang 등, 2016).

α-Amylase 활성(Units/g)＝{12.75×

(T30 min－T0 min)/ 30 min}×100/10 Glucoamylase 효소 활성은 전분용액 1 mL에 0.2 M 초 산완충액 0.2 mL를 가해서 40°C에서 5분간 예열한다. 여기 에 효소액 0.1 mL를 가해서 40°C, 20분간 반응시킨 다음 1 N NaOH 용액 0.1 mL를 첨가하여 반응을 정지시킨 후 30분간 방치하고, 1 N 염산용액 0.1 mL를 가해 중화시킨 뒤 DNS법을 이용하여 포도당을 측정하였다(Park 등, 2013;

Kang 등, 2016).

Glucoamylase 활성(Units/g)＝생성 포도당(mg)×

반응시간(h)×1/0.1(효소량)×100/10(추출량) Protease 효소 활성은 Yoo 등(2013)의 방법을 변형하여 측정하였다. 조효소액 1 mL에 0.6% casein(Sigma-Aldrich Co.) 용액 5 mL를 가하여 잘 흔들고 10분간 30°C 항온수조 에서 반응시킨 후 0.44 M trichloroacetic acid(TCA, Sig- ma-Aldrich Co.) 5 mL를 넣어 반응을 중지시키고 항온수조 내에 약 30분간 방치시켰다. 침전이 완료되면 여과지(filter paper No. 40, Advantec Co.)를 통과시킨 후 여액 1 mL를 0.55 M Na2CO3(Sigma-Aldrich Co.) 용액 5 mL와 Folin (Kanto Chemical, Tokyo, Japan) 시약 1 mL를 넣어서 흔 든 다음 30°C에서 30분간 방치시키고 UV/VIS spectro- photometer(Hewlett Packard, Palo Alto, CA, USA)를 이 용하여 660 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 효소 활 성도는 일정량의 효소가 촉매하는 반응의 속도로 나타내며, 효소 활성도의 단위는 기준 측정 조건하에서 단위시간(1분) 동안에 1 μmol의 기질을 전환하는 효소 활성을 1 국제단위 (international unit, IU)로 나타내었다. 본 연구에서는 ty- rosine(Sigma-Aldrich Co.) 함량을 0~0.6 U/mL 함유하는 표준용액의 검량선을 작성하여 다음과 같은 공식에 의해 효 소 활성도를 계산하였다.

Enzyme activity (unit)＝(E－B)×11/2×1/10×F E: 실험구의 tyrosine 환산 함량, B: 대조구의 tyrosine 환 산 함량, F: 효소액의 희석배수

Table 2. Changes in the enzyme activity and microorganism of nuruk extracts with extraction temperature

(°C)

Enzyme activity Microorganism (CFU/mL) α-Amylase (U/mL) Glucoamylase (U/mL) Protease (U/mL) Yeast (×10⁵) General bacteria (×10³) 25

30 40 50 60 70

43.8±1.3^d1)2) 50.3±2.5^c 51.8±2.8^c 67.5±1.3^a 62.0±1.5^b 31.5±1.1^e

150.4±1.4^c 149.2±3.1^c 152.3±2.0^c 184.3±5.2^a 177.8±2.2^b 76.5±3.3^d

0.12±0.01^c 0.12±0.03^c 0.16±0.02^a 0.17±0.02^a 0.14±0.03^b 0.11±0.01^c

8.2±1.2^a 3.5±1.1^b 2.8±0.2^c 1.0±0.0^d

0^e 0^e

26.3±2.1^b 39.7±1.3^a 4.5±0.3^d 6.4±1.2^c 2.5±0.2^e 1.0±0.0^f

1)Each value is expressed as mean±SD (n=3).

2)Means with different superscripts (a-f) within a column row are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

술덧 제조

약주 제조는 전통주 담금법을 일부 변형시켜 다음과 같이 실시하였다(Kwon 등, 2010). 1단(밑술) 발효는 백미 1 kg 을 세척 후 2~3시간 침지한다. 1시간 동안 물빼기를 한 후 증자하였으며 상온에 두어 냉각시켰다. 냉각된 쌀을 항아리 에 옮긴 후 누룩 100 g을 추출해 만든 누룩 추출수 1.25 L, 효모 2.5 g, 물 350 mL를 혼합한 다음 25°C에서 2일 동안 발효시켰다. 2단 발효는 먼저 만들어진 밑술 담금 용기에 물 3.2 L와 정제효소 4 g을 넣고 쌀 2 kg를 증자 후 상온이 될 때까지 식혀 첨가한 다음 25°C에서 7일 동안 발효시켰 다. 발효가 완료된 술덧은 원심분리(7,000 rpm, 4°C, 30분) (Beckman Coulter Inc., Brea, CA, USA)한 다음 상층액을 여과(filter paper No. 2, Advantec Co.)하여 약주로 제조하 였다.

이화학 성분

술덧의 물리화학적 성질에서 에탄올 함량은 원심분리한 발효액을 수증기 증류한 다음 주정계로 측정하였다. pH는 pH meter(781pH/Ion meter, Metrohm, Herisau, Switz- erland)로 측정하였으며 총산은 시료 10 mL에 나프탈렌 2~3방울을 가하여 0.1 N NaOH 용액으로 담녹색이 나타날 때까지 중화 적정하여 그때까지 소비된 NaOH의 양을 suc- cinic acid로 환산하여 표시하였다(Technical Service In- stitute, 1997). 환원당 함량은 DNS(3,5-dinitrosalicylic acid)가 환원되어 생성된 3-amino-5-nitrosalicylic acid 의 흡광도를 UV/VIS spectrophotometer HP 8453(Hewlett Packard)으로 550 nm에서 측정하였다(Lee 등, 2009). 별 도로 포도당 15~300 μg을 함유하는 표준용액의 검량선을 작성하여 검체 중의 환원당량(g/L)을 구하였다. 색차는 색차 계(Color difference meter RT 850i, Lovibond, Sarasota, FL, USA)를 사용하여 측정하였으며 Hunter scale에 의해 L 값(명도), a 값(적색도), b 값(황색도)으로 나타내었다. 이 때 사용한 표준 백색판의 L, a 및 b 값은 각각 97.26, 0.03, 1.71이었다.

향기성분 분석

휘발성 향기성분은 시료 20 mL를 50 mL 유리 vial에 담 아 알루미늄 캡을 이용하여 capping 후 SPME(solid phase

microextraction) 방법을 이용하여 분석하였다. 시료를 60

°C에서 20분간 평형시킨 후 50/30 μm Divinylbenzene/

Carboxen/Polydimethylsiloxane(DVB/CAR/PDMS)이 코 팅된 fiber를 이용하여 20분간 향을 포집하여 Stabilwax DA column(30 m length 0.25 μm I.D×0.25 μm film thick- ness: Restek Corp., Bellefonte, PA, USA)이 장착된 GC/

MS를 이용하여 분석하였다. 사용된 GC(Agilent 7890 ser- ies, Santa Clara, CA, USA)의 oven 온도는 40°C에서 2분 간 유지 후 200°C까지 5°C/min의 속도로 상승시켰으며 200°C에서 5분간 유지시켰다. Injector 온도는 250°C, carrier gas로 helium을 사용하였다. MSD(Agilent 5975) 조건은 capillary direct interface temperature 250°C, ion source temperature 230°C, EI ionization voltage 70 eV, mass range 45~550 a.m.u, scan rate 2.2 scan/s였고 휘 발성 화합물 동정은 mass spectra와 aroma properties를 비교하여 확인하였다(Kim 등, 2010b).

통계처리

처리구는 3 반복으로 수행하여 평균과 표준편차로 나타 내었다. 이화학적 특성의 분석 결과에 대한 통계처리는 SAS 프로그램(Statistical Analysis System, Ver. 9.1, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용하여 5% 유의수준에서 분석하였으며 Duncan’s multiple range test로 각각의 변 수에 대한 영향을 분석하였다.

결과 및 고찰

누룩 추출수 추출온도 및 발효 특성

추출온도별 누룩 추출수 제조를 위해 25, 30, 40, 50, 60, 70°C에서 2시간 동안 누룩을 추출하였다. 추출온도별 누룩 추출수의 효소 활성과 생균수를 측정한 결과는 Table 2와 같다. α-Amylase의 활성 측정 결과 처리온도가 높아짐에 따라 효소의 활성이 높아짐을 알 수 있었으며 50°C의 추출 수는 67.5 U/mL로 가장 높은 활성을 보였다.

Glucoamylase 효소 활성은 40°C 이하의 저온에서는 152.3 U/mL 이하를 보였으며 50°C 추출수에서 가장 높은 184.3 U/mL 활성을 나타내었다. 이것은 Kim 등(2010a)의 glucoamylase 추출을 위한 최적 온도를 50°C라 보고한 연

Fig. 1. Changes of alcohol contents, total acidity and reducing

▼: 40°C, △: 50°C, ■: 60°C, □: 70°C. Each value is expressed as mean±SD (n=3).

구 결과와 같았다.

Protease의 활성 측정 결과 50°C에서 추출한 누룩 추출 수가 0.17 U/mL로 가장 높은 값을 보였으며, 40°C와 60°C 의 추출수에서 각각 0.16, 0.14 U/mL의 활성을 나타내었고 그 외의 처리온도에서는 0.12 U/mL 이하의 값을 보였다.

이와 같은 결과는 protease의 온도 안정성이 50°C일 때 활 성이 가장 높게 나타나며, 그 이상이 되면 감소한다는 Bae 등(2012)의 연구 결과와 비슷한 경향을 나타내었다.

누룩 추출수의 효모수는 추출온도가 증가할수록 감소하 여 60°C 이상의 온도에서는 사멸하는 것으로 나타났다. 이 것은 Park 등(2013)의 누룩 추출수에 열처리한 결과 70°C 에서 효모가 사멸한 것보다는 낮은 온도이다. Park 등(2013) 의 실험에서는 누룩을 추출한 추출수를 70°C에서 30분 열처 리한 데 반해 본 실험은 60°C로 온도는 낮지만 2시간 누룩을 추출하면서 긴 시간이 효모 사멸에 영향을 준 것으로 생각된 다. 일반세균 또한 효모와 유사한 경향을 보였으나 70°C의 고온에서 사멸하지 않았으며, 이것은 Park 등(2013)의 80

°C에서도 균이 측정되었다는 것과 유사한 결과였다.

온도별 누룩 추출수를 이용해 제조한 약주의 발효 특성은 Fig. 1과 같다. 추출온도를 달리한 누룩 추출수를 이용한 약주의 알코올 함량은 2단 발효 1일차에서 큰 차이가 없었 으며 발효가 끝난 7일차에도 16.7~17.1%로 크게 차이가 나 지 않았다. 이는 누룩에서 분비되는 α-amylase와 glucoa- mylase의 활성이 전분을 당으로 전환하는데 충분했기에 당

의 함량에 따른 차이가 발효에 영향을 미치지 않은 것으로 생각된다. 산도의 경우 40°C에서 추출한 누룩 추출수로 제 조한 술의 산도가 0.28%로 가장 높았으며, 70°C 누룩 추출 수가 가장 낮은 0.18%를 나타내었다. 산도는 발효 기간이 경과됨에 따라 증가하는 경향을 보였는데, Jeong(2012)은 산도의 상승이 일반적인 누룩을 사용하는 전통주의 특징으 로 누룩속의 곰팡이가 발효 중에 구연산, 호박산 등 유기산 을 다량 분비하기 때문이라는 결과와 동일했다.

환원당 함량은 25°C 누룩 추출수로 제조한 술의 2단 발효 1일차에 63.21 mg/mL로 가장 낮았으며 70°C 누룩 추출수 로 제조한 술의 발효 1일차는 72.11 mg/mL였다. 누룩 추출 온도가 증가할수록 초기 환원당은 높게 측정되었다. 이것은 누룩 추출수의 효소 활성이 70°C에서 높아서 전분질 당화가 원활히 진행되었기 때문이라 생각된다.

효소 활성 및 미생물 생존 여부, 발효 경과 등을 종합해서 평가했을 때 효소의 활성이 전분질 분해를 하기에 충분한 활성을 가지면서 미생물의 생존이 적은 50°C를 누룩 추출수 의 최적 추출온도로 설정하였다.

소브산칼륨 첨가 및 발효 특성

현재 사용이 허용된 식품첨가물들 중 보존료는 미생물의 오염으로 인한 식품 부패와 변질을 예방하는 데 널리 사용된 다(Cho 등, 1998). 이 중 소브산류는 식품, 의약품 및 화장품 의 미생물 생육 억제에 효과가 있어 널리 사용되며, 식품의

Table 3. Changes in the enzyme activity and microorganism of nuruk extracts with sorbic acid amount

amount (ppm)

Enzyme activity Microorganism (CFU/mL) α-Amylase (U/mL) Glucoamylase (U/mL) Protease (U/mL) Yeast (×10⁴) General bacteria (×10²) 150

200 250 300

45.8±1.3^a1)2) 44.6±1.6^b 37.5±1.9^c 35.8±1.3^c

202.9±1.4^a 188.9±1.3^b 158.6±2.1^c 131.7±2.5^d

0.34±0.03^a 0.31±0.05^a 0.24±0.02^b 0.23±0.01^b

11.7±1.5^a 8.3±1.5^b 6.3±0.6^c 4.3±0.6^d

22.7±3.1^a 9.7±1.5^b 7.7±1.2^c 3.7±1.5^d

1)Each value is expressed as mean±SD (n=3).

2)Means with different superscripts (a-d) within a column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

Table 4. Changes in the enzyme activity and microorganism of

Activated carbon

Enzyme activity α-Amylase

(U/mL) Glucoamylase

(U/mL) Protease (U/mL) No treatment

CASP PN 2 SX PLUS CN 1

DARCO A 51 DX ULTRA

33.0±1.8^c1)2) 38.5±1.4^b 32.5±1.5^c 36.5±1.3^bc 41.5±1.6^a 28.3±1.7^d 26.8±1.6^d

172.6±1.4^d 173.6±1.0^c 176.5±1.4^bc 179.8±1.9^b 184.0±2.1^a 170.2±1.1^d 163.4±1.3^e

0.25±0.03^c 0.30±0.05^b 0.23±0.04^d 0.25±0.03^c 0.32±0.05^a 0.29±0.02^b 0.29±0.02^b

1)Each value is expressed as mean±SD (n=3).

2)Means with different superscripts(a-f) within a column are sig- nificantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

약품안전처의 소브산 허용량은 발효 음료류의 경우 0.05 g/

kg 이하로 사용이 가능하다(Lee 등, 2013). 또한, 현행 식품 첨가물공전에서는 소브산의 경우 약주에 0.2 g/kg 이하로 사용이 가능하다(MFDS, 2020).

누룩 추출 시 소브산칼륨 첨가량에 따른 특성을 알아보기 위해 150, 200, 250, 300 ppm의 소브산칼륨을 넣고 50°C 에서 2시간 추출하였다. 일반적인 탁･약주의 허용 기준치는 200 ppm이지만 본 시험에서는 누룩 추출 시 첨가한 것으로 써 실제 탁･약주 제조 시에는 허용 기준치보다 낮은 조건이 되기에 250, 300 ppm으로도 실험을 진행하였다.

소브산칼륨 첨가량에 따른 효소 활성과 효모, 일반세균 수를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 효소 활성 중 α-amy- lase는 150 ppm 처리구에서 다른 첨가량보다 높은 45.8 U/mL 활성을 나타내었으며, 소브산칼륨 첨가량이 증가할 수록 α-amylase의 활성은 감소하였다. 이것은 소브산칼륨 이 곰팡이 등의 미생물 생육을 억제하여(Ji, 2000) 누룩의 주요 곰팡이인

Aspergillus

Glucoamylase 효소 활성은 150 ppm에서 202.9 U/mL 의 높은 활성을 나타내었으며, 소브산칼륨 첨가량이 많아질 수록 낮아졌다. 이 역시 누룩의 주요 곰팡이인

Aspergillus

Cho 등(1998)은 소브산이 곰팡이나 효모에 고르게 작용 해서 생육을 억제한다고 보고하였는데, 본 실험에서도 첨가 농도가 증가할수록 효모와 일반세균은 감소하였다. 소브산 칼륨 300 ppm을 첨가했을 때 효모는 4.3×10⁴ CFU/mL, 일반세균은 3.7×10² CFU/mL로 가장 낮았다.

소브산칼륨 첨가량에 따른 약주의 발효 특성은 Fig. 2와 같다. 2단 발효 1일차 약주의 알코올 함량은 소브산칼륨 첨 가량이 증가할수록 높아졌다. 이것은 초기 누룩 추출수에서 유래한 미생물 및 효모 생육을 소브산칼륨이 억제하여 당 소 비를 억제하고 발효를 위해 투입한 효모에 의해 알코올 발효 가 원활해져서 높아진 것으로 생각된다. 산도의 경우 소브산 칼륨 첨가량이 적을수록 높게 나타났다. Jeong(2012)은 누 룩 속의 곰팡이가 발효 중에 구연산, 호박산 등 유기산을

다량 분비하여 산도가 급격히 증가한다고 하였으며, 본 실험 에서는 소브산칼륨의 첨가에 의해 곰팡이의 생육이 억제되 면서 유기산을 분비하지 못했기 때문으로 생각된다. 환원당 함량은 최종 발효가 끝난 7일에는 소브산칼륨 300 ppm을 처리한 발효 술덧에서 가장 높은 8.6 mg/mL, 150 ppm을 처리한 발효 술덧에서 가장 낮은 2.7 mg/mL의 환원당이 분 석되었다. 이것은 소브산칼륨 첨가량이 많을수록 누룩 추출 수의 미생물 수가 줄어서 환원당 소비량이 감소하였기 때문 이라 생각된다.

소브산칼륨을 첨가해 제조한 누룩 추출수의 효소 활성 및 미생물 생존 여부와 발효 경과 등을 종합해서 평가했을 때 효소 처리 활성이 유지되면서 일반세균이 크게 감소한 소브 산칼륨 200 ppm 처리를 최적 농도로 설정하였다.

활성탄 종류 및 발효 특성

활성탄은 다양한 냄새 유발물질을 흡착해서 제거하는 것 으로 알려져 있으며(Bae와 Kim, 2003) 주류 제조 시 이취를 제거하는 용도로 사용되고 있다. 활성탄 종류에 따른 시험을 위해 누룩 추출수 제조 후 활성탄을 넣고 여과한 여과액을 시험에 사용하였다. 활성탄 종류에 따른 효소 활성 측정 결 과는 Table 4와 같다. α-Amylase는 활성탄 처리 시 CN 1이 가장 높은 41.5 U/mL 활성을 나타내었다. DX ULTRA 활성탄을 처리한 누룩 추출수는 가장 낮은 26.8 U/mL를 나타내었다. CN 1 활성탄은 입자 크기의 90%가 75 μm로 일부 단백질 등을 흡착하기에 주정, 보드카 등의 주류 탈취, 탈색, 맛 개선에 사용된다(Moon, 2015). Glucoamylase 효

Fig. 2. Changes of alcohol contents, total acidity and reducing

±SD (n=3).

소 활성은 CN 1, SX PLUS, PN 2 활성탄 처리구 순으로 높은 활성을 나타내었으며, protease는 CN 1 활성탄 처리 에서 가장 높은 0.32 U/mL 활성을 나타내었다. 본 실험에서 활성탄에 따른 효소의 활성 차이의 관계에 대해서는 추가 연구가 필요한 것으로 생각된다.

활성탄 처리 추출수로 제조한 약주의 발효 특성은 Fig.

3과 같다. 활성탄 종류에 따른 2단 발효 1일차 약주의 알코 올 함량은 6.5~6.8%로 차이가 크게 나타나지 않았다. 산도 역시 0.14~0.17%로 차이는 크지 않았다. 환원당 함량은 1 일차에 DARCO A 51과 DX ULTRA 활성탄 처리구에서 각 각 41.5, 42.7 mg/mL로 다른 활성탄 처리구의 63.1~72.6 mg/mL와 많은 차이를 나타내었다. 이것은 DARCO A 51과 DX ULTRA 활성탄 처리 추출수의 효소 활성이 낮아 당화가 느리게 진행되어 당 생성량이 낮은 가운데 효모의 당 소비로 인한 것으로 생각된다. 이후 발효가 진행되면서 환원당은 계속해서 감소하여 발효 7일차에는 DARCO A 51과 DX ULTRA 활성탄 처리구에서 각각 1.4, 3.9 mg/mL로 낮게 분석되었고 다른 활성탄 처리도 2.2~6.2 mg/mL까지 분석 되어 큰 차이를 보이지는 않았다. 효소 활성 및 누룩 추출수 를 이용한 약주의 발효 경과 등을 종합하여 CN 1 활성탄 처리를 최적 활성탄으로 설정하였다.

활성탄 첨가량 및 발효 특성

활성탄 첨가량에 따른 누룩 추출수의 효소 활성에서는 α- amylase, glucoamylase, protease 모두 CN 1 활성탄 첨가 량이 증가할수록 활성이 감소하였다(data not shown). CN 1 활성탄의 경우 일부 단백질 등을 흡착하기 때문에 첨가량 이 많아질수록 α-amylase, glucoamylase, protease와 흡 착함으로써 활성이 감소한 것으로 생각된다. 또한 활성탄의 첨가량이 많아질수록 누룩에서 추출된 누룩 추출수의 노란 색 색소가 감소하였고 누룩취도 감소하였다. CN 1 활성탄 첨가량에 따른 누룩취의 감소는 Table 5와 같다.

활성탄 처리량이 증가할수록 일반적으로 좋지 않은 향기 인 octane(휘발유 냄새), 2-octanone(매운 냄새), 1-oct- en-3-ol(버섯 냄새), diisobutyrate(곰팡이 냄새) 등이 감 소하는 것으로 나타났다. 반면 상대적으로 과일 향기인 hexanal, methyl 2-methylbutyrate, ethyl sorbate 등은 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 CN 1 활성탄이 탈취, 탈색 등의 특징을 가지고 있기에 색과 향을 감소시킨 것으로 생각된다(Moon, 2015).

CN 1 활성탄 처리량별 시험 약주의 발효 특성은 Fig. 4와 같다. CN 1 활성탄 첨가량이 많아질수록 초기 알코올 함량은 감소하였다. CN 1 활성탄을 첨가하지 않은 무처리구의 경우 2단 발효 1일차에 7%의 알코올이 생성됐지만, 200 ppm의

Fig. 3. Changes of alcohol contents, total acidity and reducing

◆: DX ULTRA. Each value is expressed as mean±SD (n=3).

Fig. 4. Changes of alcohol contents, total acidity and reducing

▼: 100 ppm, △: 150 ppm, ■: 200 ppm. Each value is expressed as mean±SD (n=3).

Table 5. Volatile compounds obtained according to the amount of activated carbon CN 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

2.22 2.42 2.91 3.51 4.77 5.82 6.82 8.01 9.12 9.21 9.93 10.07 11.21 11.38 12.22 13.99 15.15 16.54 17.22 17.54 18.11 18.62 18.79 18.86 21.53 25.57 26.41 26.58

Octane sec-Butylamine 2,2-dimethyl-1-Butanol 3-methyl-Butanal Eicosane Toluene Hexanal Propanoic acid

2,6-dimethyl-4-Heptanone N-methyl-Ethanamine Eucalyptol

4-methyl-2-Heptanone 1-methoxy-2-Propanamine Methyl 2-methylbutyrate 2-Octanone

1-Hexanol Nonanal 1-Octen-3-ol 2-Piperidinone 1-Hexanol (E,E)-ethyl sorbate Benzaldehyde 3-Piperidinol Acetamide

Benzeneacetaldehyde Butane

Diisobutyrate Propanoic acid

1.75±0.13 1.62±0.13 3.52±0.50 2.45±0.09 2.85±0.68 1.13±0.03 2.77±0.87

－³⁾

－ 1.55±0.05

－ 3.36±0.23 1.04±0.03

－ 1.70±0.11 4.08±0.71 3.01±0.53 4.43±0.15 2.36±0.68 1.59±0.02

－ 15.15±1.07

－

－ 5.12±0.57 1.75±0.09 38.80±0.57

－

－ 1.30±0.09 0.96±0.08 1.36±0.08

－

－ 2.09±0.13 1.00±0.05 1.19±0.14 1.48±0.10 1.94±0.11 2.41±0.02 0.89±0.01 5.98±0.75 1.25±0.04 2.48±0.22 1.60±0.02 3.05±0.31 2.15±0.23 30.95±1.62 5.84±0.20 2.49±0.50 3.49±0.64 3.21±0.25

－ 14.30±0.98 6.27±0.18 2.31±0.14

－ 1.34±0.04 2.42±0.09 1.40±0.01

－

－ 1.97±0.56 1.31±0.01 1.15±0.15 1.61±0.19 2.19±0.19 2.76±0.18 1.03±0.07 6.62±0.47 0.90±0.01 2.55±0.09

－ 2.22±0.03 2.14±0.09 32.68±0.06 7.19±0.41 2.56±0.08 2.30±0.03 2.82±0.24

－ 10.86±0.01 7.38±0.26 2.57±0.04

－ 1.88±0.11 1.53±0.28 2.69±0.01

－

－ 2.55±0.20 1.48±0.05 2.00±0.13

－ 2.51±0.24 3.27±0.31 1.45±0.12 5.33±0.55

－ 3.58±0.05

－ 2.25±0.09 2.85±0.10 31.70±0.27 9.55±0.37 3.60±0.06 2.94±0.41 3.99±0.12

－ 6.07±0.01 6.32±0.05 1.86±0.03

－

－

－ 4.31±0.06

－ 2.45±0.24 3.05±0.05 2.86±0.12

－ 1.93±0.06 3.17±0.13 4.90±0.10 1.72±0.20 3.57±0.21

－ 3.71±0.34

－

－ 1.96±0.11 33.95±0.27 8.23±0.26 2.93±0.30 3.11±0.41 1.46±0.04

－ 5.83±0.34 8.93±0.88 1.95±0.04

Total 100 100 100 100 100

1)Retention time (min).

2)Peaks were identified by NIST mass spectral library search.

3)Not detected.

CN 1 활성탄을 처리한 곳에서는 5.8%의 알코올이 생성되었 다. 이것은 CN 1이 α-amylase, glucoamylase, protease 등의 효소와 결합해서 제거됨으로써 초기 당화 효율이 떨어 진 것으로 생각된다. 최종 발효가 끝난 7일 차에도 알코올은 CN 1 활성탄을 200 ppm 처리한 누룩 추출수로 제조한 술이 15.7%로 가장 낮았으며, 대조구가 16.8%로 가장 높았고 나머지는 16.2~16.5%였다. 산도의 경우 2단 발효 1일차에 는 활성탄 처리 농도에 따른 차이는 없는 것으로 나타났다.

환원당 함량은 2단 발효 1일차에 CN 1 활성탄 200 ppm을 처리한 술에서 가장 낮은 62.9 mg/mL가 분석되었고 대조구 가 가장 높은 70.3 mg/mL를 나타내었다. 환원당은 계속해 서 감소하여 발효 7일차에는 대조구가 가장 높은 27.3 mg/

mL, CN 1 200 ppm 처리 시 6.3 mg/mL로 가장 낮게 분석되 었다. 이러한 차이는 초기 당화효소 활성의 차이가 발효 종 료 시까지 영향을 미쳤기 때문으로 생각되며, 본 실험에서는 CN 1 활성탄을 100 ppm 처리할 때 효소 활성과 누룩의 향미, 발효 안정성이 좋은 것으로 나타났고 약주에서도 좋은 품질이 유지되었다.

기존 양조법과의 특성 비교

일반적인 누룩으로 제조한 약주와 미생물을 감소시키고 이취를 감소시킨 누룩 추출수로 만든 약주의 비교 실험을 진행하였다. 누룩 추출 시 아무런 처리를 하지 않은 누룩 추 출수(NNE), 50°C 추출 시 소브산칼륨 200 ppm을 첨가해서 만든 누룩 추출수(SNE), CN 1 활성탄 100 ppm만을 처리해 서 만든 누룩 추출수(CNE), 소브산칼륨 200 ppm과 CN 1 활성탄 100 ppm을 처리해서 만든 누룩 추출수(SCNE)와 이 추출수를 이용해 만든 약주의 특성을 비교하였다.

누룩 추출수 제조방법에 따른 효소 활성과 효모, 일반세 균 수를 측정한 결과는 Table 6과 같다. 먼저 효소 활성 중 α-amylase는 CNE 처리구에서 가장 높은 78.3 U/mL 활성 을, 가장 낮은 것은 SNE로 47.3 U/mL를 나타내었다. 소브 산칼륨이 곰팡이 등 미생물의 생육을 억제하기에 α-amy- lase의 생성량이 적어 활성이 낮아진 것으로 생각된다. Glu- coamylase와 protease 효소 활성 결과도 α-amylase와 비 슷하였으며, glucoamylase와 protease 모두 CNE 처리구 에서 각각 178.4 U/mL, 0.26 U/mL 활성을 나타내었다.

누룩 추출수 제조방법에 따른 효모와 일반세균은 NNE에

Table 6. Changes in the enzymatic activity and microorganisms according to nuruk extracts methods

Treatment¹⁾ Enzyme activity Microorganism (CFU/mL)

α-Amylase (U/mL) Glucoamylase (U/mL) Protease (U/mL) Yeast (×10⁴) General bacteria (×10²) NNE

SNE CNE SCNE

70.3±1.8^b2)3) 47.3±2.73^d 78.3±1.7^a 62.8±1.9^c

170.5±2.5^b 147.5±1.3^d 178.4±1.7^a 162.5±2.2^c

0.22±0.02^b 0.17±0.03^c 0.26±0.02^a 0.25±0.04^ab

19.3±1.2^a 7.7±0.6^b 2.3±0.6^c 2.0±0.0^c

23.3±3.5^a 10.3±1.5^b 4.0±1.2^c 2.0±0.0^c

1)NNE: no treatment, SNE: sorbic acid 200 ppm, CNE: CN 1 activated carbon 100 ppm, SCNE: sorbic acid 200 ppm＋CN 1 activated carbon 100 ppm.

2)Each value is expressed as mean±SD (n=3).

3)Means with different superscripts (a-d) within a column are significantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

Fig. 5. Changes of alcohol contents, total acidity and reducing

서 효모가 19.3×10⁴ CFU/mL, 일반세균이 23.3×10² CFU/

mL로 가장 높았다. 반면 SCNE 처리구에서는 효모가 2.0×

10⁴ CFU/mL, 일반세균이 2.0×10² CFU/mL로 가장 낮았 다. 이러한 결과는 SCNE가 소브산칼륨 처리뿐만 아니라 활 성탄 처리 후 활성탄 제거를 위해 여과하는 과정에서 더 많 은 효모와 미생물이 제거되었기 때문으로 생각된다.

누룩 추출수 제조방법에 따라 제조한 약주의 발효 특성은 Fig. 5와 같다. 약주의 알코올 함량은 2단 발효 1일차에 대조 구가 가장 높은 8.2%였으며 CNE가 가장 낮은 5.9%로 차이 를 보였다. 최종 발효 완료 시에는 SCNE가 17.3%로 가장 높게 나타났다. 산도의 경우 발효 3일 이후 지속해서 감소하 여 발효 7일에는 CNE가 0.34%로 가장 높았으며 NNE가 0.27%로 가장 낮았다. 환원당 함량은 발효가 진행됨에 따라

감소하였으며 발효가 종료된 후 모든 처리구에서 1.0~2.1 mg/mL로 분석되었다.

누룩 추출수 제조방법에 따른 색차의 경우는 Table 7과 같다. 밝기를 나타내는 L 값은 NNE와 SNE가 높았으며 CNE 와 SCNE가 낮았으나 그 차이는 크지 않았다. 약주의 특징적 색인 노란색을 나타내는 b 값은 NNE가 1.63으로 높게 나타 났으며 SCNE가 가장 낮은 0.12를 나타냈다. Kang 등 (2016)은 약주의 갈변에 있어 주요 인자는 미생물이 생산해 놓은 효소가 발효과정 중 원료의 단백질 분해에 의한 것이라 고 하였다. 결국 50°C에서 누룩을 추출하면서 갈변을 일으 키는 효소의 불활성화가 일어났기에 모든 처리구에서 무처 리인 NNE의 b 값보다 낮은 것으로 생각된다. 또한 활성탄을 처리함으로써 활성탄이 어두운색, 단백질 등을 흡착하는 특

Table 7. Characteristics color difference according to nuruk ex-

Treatment¹⁾ L a b

NNE SNE CNE SCNE

40.74±0.09^a2)3) 40.22±0.06^a 39.78±0.02^b 39.96±0.06^b

−1.15±0.01^d

−0.57±0.01^c

−0.42±0.01^b

−0.39±0.01^a

1.63±0.02^a 0.26±0.01^b 0.17±0.03^c 0.12±0.00^d

1)Abbreviations are the same as Table 6.

2)Each value is expressed as mean±SD (n=3).

3)Means with different superscripts (a-d) within a column are sig- nificantly different at P<0.05 by Duncan’s multiple range test.

징을 가지고 있기 때문에 활성탄 처리구에서는 더 낮은 b 값을 나타내었다.

이러한 미생물 및 효소 활성의 결과를 종합해볼 때 SCNE 누룩 추출수를 이용해서 만든 약주가 누룩취도 적었고 약주 의 색깔도 다른 약주 처리구에 비해 좋았다.

요 약

본 연구에서는 약주의 품질을 향상시키기 위해 누룩 추출수 의 미생물 제어와 누룩 이취 감소 조건을 검토하였다. 누룩 추출온도별 효소 활성에서는 50°C 처리구에서 glucoamy- lase 효소 활성이 184.3 U/mL를 나타내었다. 효모는 추출 온도가 높아질수록 감소하며 특히 60°C 이상에서는 효모가 사멸하였다. 약주 발효 특성은 발효 기간에 따라서 알코올 생성량의 차이를 보이지 않았다. 소브산칼륨 첨가에 따른 α-amylase의 활성은 감소하였다. 소브산칼륨 첨가량이 증 가할수록 효모와 일반세균 모두 감소하였다. 활성탄 종류의 경우 α-amylase 효소 활성은 CN 1 활성탄이 다른 활성탄 보다 높은 41.5 U/mL를 나타내었고 많은 알코올을 생성하 였다. CN 1 활성탄 100 ppm을 첨가했을 때 약주 제조의 최적 조건이었다. 일반 누룩을 사용한 약주 제조법과 비교했 을 때 누룩을 50°C 추출 시 소브산칼륨 200 ppm을 첨가한 후 CN 1 활성탄 100 ppm을 넣어 만든 누룩 추출수로 약주 를 제조했을 때 가장 좋은 약주를 만들 수 있었다. 이때 약주 의 특징적 색인 노란색을 나타내는 b 값은 가장 낮은 0.12를 나타내었다. 최종적으로 위의 방법으로 누룩 추출수를 제조 하면 미생물이 감소하면서도 누룩취가 저감된 누룩 추출수 를 얻을 수 있다. 또한 누룩 추출수를 약주 발효에 적용하면 안정적인 발효와 함께 누룩취가 저감된 약주를 제조할 수 있다.

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