재래누룩 추출물을 열처리한 막걸리의 품질 특성
박지혜․최지호†․여수환․정석태․최한석․강지은․김소라
국립농업과학원 발효식품과
A Study on the Quality Characteristics of Makgeolli Using Heat Treatment of Traditional Korean Nuruk Extract
Ji-Hye Park, Ji-Ho Choi†, Su-Hwan Yeo, Seok-Tae Jeong, Han-Seok Choi, Ji-Eun Kang and So-Ra Kim Fermentation & Food Processing Division, National Academy of Agricultural Science, RDA, Suwon 441-853, Korea
Abstract
In this study, the condition for preventing abnormal fermentation was set by heating the nuruk extract, such that glycosyl enzymes maintain its activity and unnecessary microbes are removed. The total colony of microbes in the heated nuruk extract was highest in number at 25℃ and began to reduce at 50, 60℃ and sharply reduced over 70℃. Saccharogenic power (SP), glucoamylase and acidic protease activities were highest at 50℃, 10, 20, 30min and α-amylase activity was lower at 50℃ than at 25℃. In the pHs of the nuruk extract, as the heat temperature became higher and treatment time was longer, the pHs were reduced significantly. The total acidities of heat treatments at 50, 60℃ were lower by 0.2% than at 25℃, where as the 70, 80℃ treatments showed a sharp rise from the early stage of fermentation. Soluble solids showed the same aspects with the glycosyl enzymes cases. In reducing sugar, 25, 50℃ treatments were sharply increased from the first day of fermentation while 60℃ treatments began to rise from second day 70, 80℃ were slightly increased after the fourth day. The normally alcohol fermented treatments were 25, 50 and 60℃ 30min. The 70℃ treatments almost did not alcohol fermentation. In the preference tests, taste and total acceptability were high at 25, 50℃ treatments. These results suggest that makgeolli using heat treated nuruk extract also has good taste as well as did not.
Key words : Traditional Korean nuruk, fermentation, sterilization, nuruk extract, nuruk.
†Corresponding author : Ji-Ho Choi Tel : +82-31-299-0562, Fax:
+82-31-299-0554, E-mail: [email protected]
서 론
막걸리는 폭 넓은 기호층을 가진 우리 민족의 대표적인 토속주로, 예로부터 각 가정마다 독특한 방법으로 만들어져 그 풍미가 다양하며, 대중주로서의 위치도 오랫동안 유지되 어 왔다. 막걸리 출고량은 2008년도(176,000천 L)를 기점으 로 2009년(261,000천 L), 2010년(412,000천 L), 2011년도에 는 458,000천 L로 증가하였다. 하지만 최근 맥주와 소주의 주류시장 점유, 식생활의 서구화로 인한 위스키와 와인의 소 비 확산 등으로 그 증가율은 다시 감소하고 있다(Kim et al 2001). 따라서 계속적인 막걸리의 경쟁력 향상을 위해 품질 향상과 규격화, 산업화 기술 개발이 절실히 요구된다(Kim et al 1998).
막걸리는 전분질을 주성분으로 하는 곡류, 구근류와 잡곡 류, 당분을 주성분으로 하는 과일, 당밀 등을 원료로 이용할 수 있다. 막걸리 발효과정에서 전분질은 누룩이나 맥아에 생
성된 당화 효소에 의하여 당으로 전환되고, 당분은 효모에 의 해 혐기적 상태에서 알코올과 탄산가스로 분해된다(Lee et al 2011).
재래누룩을 사용하는 생막걸리는 제조 및 유통과정 중 미 생물에 의한 이상발효가 일어나며, 이에 따른 단맛의 소실, 신맛과 쓴맛이 상대적으로 증가하게 되는 등 품질의 균일화 가 어려운 문제점을 안고 있다(Lim et al 2004). 그리고 함유 되어 있는 각종 잔존 변패 미생물에 의한 변질을 방지하기 위해 가열을 하는데, 가열에 의한 쓴맛의 발현, 가열취 생성, 변색, 층 분리 등 물리적 성상의 변화가 수반되어지는데, 그 것 또한 품질 저하의 한 요인으로 작용하고 있다(Lim et al 2004, Jin TY 2007). 이러한 생막걸리 제조 및 병입 후 살균 의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해, 본 연구에서는 막걸 리 제조공정에서 이상발효를 일으키는 미생물 생균수를 감 소시켜 균일화 여부를 검정하고자 하였다.
본 연구의 목적은 1차적으로, 재래누룩을 사용하는 막걸 리 제조 공정에 있어 누룩 추출물을 저온살균 개념에 입각하 여 여러 온도조건에서 열처리함으로써 알코올 발효에 저해 가 되는 잡균을 제거하여 산도(酸度)를 낮추는 한편, 2차적으
로는 당화효소 활성 또한 실활되지 않도록 하는 열처리 온도 와 시간조건을 탐색하는 것이다. 본 조건으로 미생물에 의한 이상발효를 방지한다면, 균일한 제품 제조가 가능할 것으로 보이며, 막걸리를 포함한 우리 술의 품질 경쟁력을 제고시킬 수 있을 것으로 기대된다.
재료 및 방법
1. 원료 및 열처리
시판 재래누룩을 구입하여(송학곡자) 50 g을 각각 조분쇄 (대우기계, 대한민국, 롤 간격 1 mm)한 다음, 멸균수 1 L와 혼합한 뒤 25℃, 120 rpm으로 1시간 교반하였다. 교반한 추 출물은 여과한 후 멸균수를 가해 1 L를 맞춘 후 25(control), 50, 60, 70, 80℃에 각각 10, 20, 30분간 열처리를 하였다. 이 때, 각 온도까지 올라가는데 걸린 시간은 각각 25℃는 20초, 50℃는 95초, 60℃는 135초, 70℃는 191초, 80℃는 270초가 소요되었다.
2. 막걸리 담금
백미(철원 오대미) 1 kg을 10회 세척하여 12시간 침지한 다음 3시간 물 빼기를 하고, 1시간 증자하여 고두밥을 제조 하였다. 고두밥에 25(control), 50, 60, 70, 80℃에 각각 10, 20, 30분간 열처리한 누룩추출물 1,500 mL와 효모 Saccharomy- ces cerevisiae(La Parisienne, France) 2 g을 2% sucrose solu- tion(40℃)에 30분간 활성화 시킨 후 혼합하여 25℃에서 8일 간 발효시켰다.
3. 열처리한 누룩 추출물
1) 생균수 측정 및 균주 동정
열처리 누룩 추출물의 미생물은 세균 수, 효모 수, 곰팡이 수를 측정하였다. 세균은 nutrient(Difco Co., USA) 배지를 사 용하였고, 효모는 yeast peptone dextrose(Difco Co., USA) 배 지를 사용하였으며, 곰팡이는 potato dextrose(Difco Co., USA) 배지를 사용하였다. 열처리 누룩 추출물을 10배 희석법으로 희석한 후, 각 배지에 100 uL 접종한 다음 30℃에서 48시간 배양한 후 생성되는 colony 수를 평판계수법으로 측정하였 다. 80℃의 누룩추출물 열처리구에도 PCA배지에서 발견된 균주는 ITS 1,4 primer[ITS 1(5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG- 3’), ITS 4(5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’) primers]를 이 용하여 SolGent (대전)에 의뢰하여 염기 서열을 분석하였다.
분석된 염기 서열은 NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov)에서 BLAST를 통하여 일치도가 가장 높은 종을 확인하여 동정하 였다. Bootstrap 분석은 1,000회 반복하였다.
2) 당화력(Saccharogenic Power) 측정
당화력은 국세청 주류 분석 규정에 준해 분석하였다(Nati- onal tax service 2009). 2% 전분용액 50 mL, pH 5.0 식초산 완충용액 30 mL를 플라스크에 넣고, 55℃에서 10분간 예열 한다. 다음 효소액 10 mL를 가하여 60분간 당화시킨 후 0.5 N NaOH 10 mL를 가하여 효소작용을 중지시키고, 급냉시킨 다음 물을 가하여 100 mL로 한다. 펠링의 A액 5 mL와, B액 5 mL를 250 mL 삼각플라스크에 취하고 증류수 40 mL를 넣 고, 효소액 10 mL를 가한 다음 끓이면서 포도당 용액으로 적 정하였다. 적정은 청색이 점차 없어지면 메틸렌블루 용액 4 방울을 가하여 끓이면서 청색이 없어진 때를 종말점으로 한 다. 당화력은 대수 그래프를 이용하여 산출하였다.
3) α-Amylase 활성 측정
α-Amylase 활성은 전분 용액 2 mL를 시험관에 취해 40℃
에서 5분간 예열하고, 효소액 0.1 mL를 가해서 반응을 개시 한다. 이때 효소액을 넣고 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 측정하였다(Brewing society of Japan 1993).
α-Amylase 활성(units/g)=
{(12.75×(T30 min — T0 min)/30 min}×100/10
4) Glucoamylase 활성 측정
전분용액 1 mL에 0.2 M 초산완충액 0.2 mL를 가해서 40℃
에서 5분간 예열한다. 여기에 효소액 0.1 mL를 가해서 40℃, 20분간 반응시킨 다음 1 N NaOH 용액 0.1 mL를 첨가하여 반응을 정지시킨 후 30분간 방치하고, 1 N 염산용액 0.1 mL 를 가해 중화시키며 DNS법을 이용하여 포도당을 측정하였 다(Brewing society of Japan 1993).
Glucoamylase 활성(units/g)=
생성포도당(mg)×반응시간(hr)×1/0.1(효소량)×100/10(추출량)
5) Acidic Protease 활성 측정
카제인 용액 1.5 mL에 pH 3.0 맥바인 완충액 1.0 mL를 가 해서 40℃에서 예열한다. 여기에 효소액 0.5 mL를 가하여 40℃
에서 60분간 반응시킨 후 0.4 M TCA(Trischloroacetic acid) 용 액 3 mL를 가해서 반응을 정지시킨 뒤 침전물을 제거한다. 이 반응액 1 mL에 0.4 M Na2CO3 5 mL와 페놀시약 1 mL를 가 해서 40℃, 30분간 발색시킨 후 660 nm에서 흡광도를 측정 하였다(Brewing Society of Japan 1993).
Acidic protease 활성(units/g)=
생성포도당(mg)×반응시간(hr)×1/0.1(효소량)×100/10(추출률)
4. 막걸리의 이화학적 특성 및 기호도 평가
1) pH
pH는 pH meter(Metrohm 691, Metrohm, Herisau, Switzer- land)를 사용하여 측정하였다.
2) 총산
총산은 Sample 10 mL를 취한 후 혼합지시약(Bromothymol Blue 0.2 g과 Neutral Red 0.1 g을 95% ethyl alcohol 300 mL 에 용해) 2∼3방울을 가하여 용액이 담록색으로 변화하는데 소비된 0.1 N NaOH 용액의 mL 수에 0.09를 곱하여 젖산으 로 환산하였다(National Tax Service 2009).
3) 가용성 고형분 함량
가용성 고형분은 hand refractometer(PR101, ATAGO®, Japan) 를 이용하여 °Brix로 나타내었다.
4) 환원당 및 알코올 함량
환원당은 DNS(3,5-dinitrosalicylic acid) 방법으로 분석하 였다. 희석한 시료용액 1 mL에 DNS 시약 3 mL를 넣고 끓는 수욕 중에서 5분 동안 끓인 다음 실온에서 냉각하였다. 이에 21 mL의 증류수를 넣고 잘 혼합한 후 spectrometer(JP/U-2000 spectrophotometer, Hitachi Ltd., Tokyo Japan)로 550 nm에서 흡광도를 측정하였으며, glucose standard curve를 이용하여 환원당 함량(%, w/v)을 계산하였다(Park et al 1999). 알코올 함량은 시료 100 mL를 취하여 증류한 다음 15℃로 맞추고 주정계를 이용하여 측정하였다(National Tax Service 2009).
5) 기호도 평가
기호도 평가는 국립농업과학원에 직원 중 식품분야에 종 사하는 20명의 패널이 4가지 항목(색, 맛, 향, 전반적인 기호 도)에서 각자의 기호도에 맞는 것을 한 개씩 고르도록 하여
%로 나타내었다.
5. 통계처리
SPSS program(version 12.0)을 이용하여 실험군당 평균과 표준편차를 구하였으며, 실험군 간의 통계적 유의성은 p<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
결과 및 고찰
1. 열처리한 누룩 추출물의 미생물 및 효소 활성
1) 생균수 측정
누룩추출물을 25, 50, 60, 70, 80℃에서 각각 10, 20, 30분 간 열처리한 후 미생물 생균수를 측정하였다. 각 온도까지 도 달하는 데 걸린 시간은 각각 20, 95, 135, 191, 270초가 소요 되었으며, 총균수와 효모, 곰팡이의 집락수를 측정한 결과는 Fig. 1과 같다. 본 연구에서 효모와 곰팡이는 70℃ 이하의 온 도에서는 완만하게 감소하다가 70℃ 이상의 온도에서는 사 멸하였다. 이는 75℃에서 15초 또는 71.1℃에서 15초간 살균 하면 대부분의 미생물을 사멸시킬 수 있다는 보고와 상통하 였다(Kim et al 2012). 한편, 총균수는 25℃에서 1.3×106으로 서 최대치였으며, 50℃ 처리구의 경우 25℃에 비해서 총균수 가 감소하였다. 60℃ 처리구에서는 열처리 시간에 따라 총균 수가 유의적으로 감소하였다. 70, 80℃ 처리구에서는 열처리 시간과 온도에 따른 유의적인 차이가 없었으며, 효모와 곰팡 이가 사멸하였음에도 불구하고, 총균수가 더 이상 감소하지 않았다. 이에 80℃에서 열처리한 누룩추출물 총균수 측
Fig. 1. Viable cell count of nuruk extract according to heat treatment.
정 PCA 배지에서 생존한 균주를 동정 결과 Bacillus sp.였으 며, Yang et al(2011)이 보고한 Bacillus cereus 포자 불활성화 에 관한 연구에서는 70, 80℃, 30분간 열처리 한 결과, 포자 불활성 효과가 없었다고 보고한 결과와 상통하였다.
효모 colony 수는 25℃ 처리구에서는 감소하지 않았고, 50, 60℃ 처리구에서는 감소하기 시작하였으며, 70, 80℃ 처리구 에서는 모두 사멸하였다. 이는 Grape-must의 열처리 60, 70℃
에서는 효모와 곰팡이가 나타나지 않았다고 보고한 Chang et al(2010)의 연구와도 유사한 결과를 보였다.
곰팡이의 경우, 25, 50℃ 처리구에서는 생균수 차이를 보 이지 않다가 60℃에서 열처리 시간이 길어짐에 따라 감소되 었으며, 70℃ 이상의 처리구에서는 모두 사멸하였다. 이러한 결과는 60℃, 15분 살균했을 때 104 CFU/g 존재하나, 70℃, 5분 살균 시 사멸되었다고 보고한 Kim et al(2010)의 연구와 부합하였다.
2) 당화력(Saccharogenic Power)
당화력(SP, Saccharogenic power)이란 국(麴) 및 누룩 1 g 이 가용성 전분 1 g에 작용하여 생성된 포도당을 기질(가용 성전분 1 g)에 대하여 백분율로 표시한 것에 희석배수를 곱 한 수치를 말한다(Kwon et al 2013). 당화력은 50℃ 10, 20, 30분 처리구에서 429.0∼499.0 SP로 다른 열처리 온도에서 보다 높은 활성을 나타내었다. 60℃ 10, 20, 30분 처리구는 열처리 시간이 길어질수록 점차 감소하였으며, 70, 80℃에서 는 열처리 시간에 상관없이 거의 활성을 보이지 않았다(Fig.
2). Kim et al(1998)의 연구에서도 일부 Penicillium sp.와 Rhizopus sp.를 제외하고는 대부분의 Aspergillus sp.에서 당 화효소의 반응 최적온도는 50℃인 것으로 보고되었다. 따라 서 본 연구의 1)의 결과와 비추어 볼 때, 누룩곰팡이의 생균 수가 감소․사멸함에 따라 당화력이 감소․실활되는 것으로 판단된다.
3) α-Amylase 측정
Fig. 2. Saccharogenic power of nuruk extract according to heat treatment.
α-Amylase는 삼당류 이상의 α-1,4 연결 포도당 단위를 갖 는 다당류에서 α-1,4 글리코사이드 결합을 가수분해시키는 효소로 액화효소라고도 한다. 본 연구에서는 25℃ 20분 처리 구에서 56.8±4.5 unit/g으로서 활성이 가장 높았으며, 50℃ 이 상의 처리구에서는 활성이 감소하였다(Fig. 3). 이는 온도가 10℃에서 20, 30, 40℃로 증가함에 따라 효소 활성도 증가하 였고, 40℃일 때 효소의 활성을 최고로 유지하였으나, 40℃
이상에서는 급격히 감소되었다고 보고한 Bae et al(2012)의 연구와 유사한 결과를 보였다. 또한 Brewing Society of Japan (1993)에서 α-amylase 측정 방법 중 효소를 활성시키는 온도 가 40℃인 것을 볼 때, α-amylase 효소 활성의 최적온도인 것 으로 보이며, 본 연구에서도 α-amylase 활성이 25℃에부터 증가하다가 40℃ 전후로 감소된 것으로 추정된다.
4) Glucoamylase 측정
누룩 추출물 열처리 시간에 따른 glucoamylase 효소 활성 결과 50℃의 모든 시간대에서 높은 활성을 나타내었으며(1,205
∼1,317 unit/g, data not shown), 열처리 온도가 높아질수록 활성이 급격히 감소하는 것을 볼 수 있었다(Fig. 4). 20, 60℃
처리구에서는 열처리 시간에 무관하게 glucoamylase 활성이 400 unit/g 내외였으며, 70, 80℃는 30 unit/g 내외로 매우 낮 은 수치를 나타내었다. 본 연구와 유사한 결과로서, Kim et
al(2010)은 glucoamylase의 최적온도가 50℃로 측정되었다고
보고하였으며, Park et al(1999)은 60℃ 이상에서 glucoamylase 활성이 불안정했다고 보고하였다.
5) Acidic Protease 측정
누룩 추출물 열처리 시간에 따른 acidic protease 측정 결과, 50℃ 모든 시간대에서 높은 활성을 보였다. 특히 50℃, 30분 처리구에서 가장 높은 활성을 보였으나(346 unit/g), 60℃ 처 리구에서는 열처리 시간이 길어짐에 따라 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 5). 또한, 70℃ 처리구에서는 protease 활성 이 매우 떨어졌으며(35 unit/g 내외), 80℃ 처리구에서는 활성 이 거의 나타나지 않았다. 이와 같은 결과는 protease의 온도
Fig. 3. α-amylase activity of nuruk extract according to heat treatment.
Table 1. Physicochemical characteristics of nuruk extract according to heat treatment
Sample pH Acidity(%) Soluble solid(°brix) Reducing sugar(%, v/w) Alcohol(%, v/v)
25℃
10min 4.01±0.01a1) 0.54±0.00d 14.37±0.42c 2.35±0.13def 16.07±0.32a
20min 3.95±0.01ab 0.52±0.00d 13.00±0.30cd 1.81±0.06fg 15.57±0.31ab
30min 3.94±0.02ab 0.49±0.01d 13.27±0.21cd 1.86±0.07efg 15.50±0.20ab
50℃
10min 3.84±0.02abc 0.34±0.03e 12.90±0.10cd 1.87±0.13efg 15.33±0.23ab 20min 3.82±0.02bc 0.32±0.01e 12.90±0.20cd 1.88±0.03efg 15.03±0.15ab 30min 3.85±0.08abc 0.31±0.02e 12.90±0.10cd 1.94±0.16efg 14.47±1.19b
60℃
10min 3.82±0.11bc 0.35±0.03e 11.80±0.95de 1.69±0.27g 11.07±1.53c
20min 3.73±0.20cd 0.42±0.02de 10.67±0.50e 1.36±0.04g 9.33±0.61d
30min 3.72±0.02cd 0.51±0.04d 12.73±1.71cd 1.90±0.15efg 4.57±0.21e
70℃
10min 3.28±0.12fg 1.14±0.08a 18.83±2.72ab 2.89±0.35cd 3.93±0.92efg
20min 3.43±0.13fg 1.16±0.10a 19.93±1.01ab 2.42±0.23de 4.33±0.46ef
30min 3.17±0.02g 1.07±0.12ab 20.70±0.56a 3.02±0.31c 2.53±0.58h
80℃
10min 3.47±0.14ef 0.99±0.11bc 18.47±1.72b 3.71±0.07b 3.00±0.80gh
20min 3.48±0.05ef 0.98±0.10bc 19.90±0.00ab 4.54±0.95a 3.07±0.76fgh
30min 3.62±0.12de 0.91±0.17c 20.00±0.75ab 2.72±0.22cd 3.13±0.61fgh
1) Values are mean ± S.D.
a∼h Mean separation within column by Duncan's multiple range test at p<0.05.
Fig. 4. Glucoamylase activity of nuruk extract according to heat treatment.
안정성은 50℃일 때 protease의 활성이 가장 높게 나타났고, 그 이상이 되면 급격히 감소하였다는 Bae et al (2012)의 연 구와 유사하였다.
2. 막걸리의 이화학적 특성 및 기호도 평가
1) pH
열처리한 누룩 추출물을 발효제로서 이용하여 제조한 막 걸리의 pH 변화는 Fig. 6과 같다. 발효가 정상적으로 일어난 25, 50℃ 처리구는 발효초기 pH가 급격히 감소하다가 4일차
Fig. 5. Acidic protease activity of nuruk extract according to heat treatment.
부터 소폭 상승하는 경향을 나타낸 반면, 발효가 정상적으로 일어나지 않은 70℃ 이상 처리구의 pH는 발효가 종료될 때까 지 감소하였다. 이는 70℃ 이상의 처리구에서는 대부분의 당 화효소가 실활되어 전분을 거의 분해하지 못함에 따라 효모 가 제대로 대사 작용을 못하였고, 막걸리 담금 준비 시 공기 중의 낙하균이 번식함에 따라 산패가 진행된 것으로 판단된 다. 발효 종료 후의 pH는 열처리 온도가 높아질수록, 열처리 시간이 길어질수록 pH가 유의적으로 낮아지는 경향을 보였 다(Table 1).
2) 총산
Fig. 6. Change in pH of nuruk extract according to heat treatment.
발효 과정 중 총산의 변화는 대부분의 처리구에서 막걸리 담금 직후 증가하다가 2일차 이후부터는 변화 양상이 크지 않은 것에 반해, 70, 80℃ 처리구는 발효 초기부터 종료 시까 지 급격한 상승을 보였다(Fig. 7). 이는 pH의 경우와 동일한 현상으로 낙하균에 의한 이상발효의 결과로 보인다. 발효 후 총산 함량은 50℃ 처리구가 0.31∼0.33%이었으며, 60℃ 처리 구와 25℃ 처리구는 0.35∼0.51%, 0.49∼0.54%로서 50℃ 처 리구보다 다소 높았다. 70, 80℃ 처리구는 0.91∼1.14%로 많 은 양의 산을 함유하고 있었다. 총산은 50, 60℃로 열처리한 처리구(0.31∼0.35%)가 25℃ 처리구(0.49∼0.54%)에 비해 평 균 0.2% 내외 낮았다. 이 결과는 누룩 추출물에 열처리를 함 으로써 총산 함량을 제어하고자 하는 본 연구의 목적에 부합 되었다고 판단된다. 한편, 총산은 열처리 온도에 따라서는 유의적인 차이를 나타내었으나, 열처리 시간에 따라서는 유
Fig. 7. Change in acidity of nuruk extract according to heat treatment.
의적인 차이를 나타내지 않았다.
3) 가용성 고형분 함량
가용성 고형분의 함량은 누룩의 효소활성과 동일한 양상 을 나타내었다. 당화 효소활성이 높은 25, 50℃ 처리구(Fig.
2∼4)들은 담금 직후 가용성 고형분 함량이 급격히 증가하였 으며, 효소활성이 비교적 낮은 60℃ 10, 20, 30분 처리구는 발효 2일차 이후에 급격히 증가하였다. 70, 80℃ 처리구들은 4일차 이후에 급격히 증가하였으며, 다른 처리구와 달리 여 과 때까지도 계속 증가하였다(Fig. 9). 누룩 생산 과정 중 발 효에 관여하는 미생물, 특히 곰팡이에 의해 생성되는 전분 분 해효소의 활성이 가용성 고형분 함량을 높아지게 하였다는 Lee et al(2009)의 연구와 같이, 전분 분해효소인 α-amylase와 glucoamylase는 효소활성이 높은 온도 및 시간대인 25℃ 10, 20, 30분, 50℃ 10, 20, 30분 처리구에서 발효 초기 가용성 고 형분 함량이 빠르게 증가하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 8).
반면, 60℃ 10, 20, 30분 처리구에서는 α-amylase와 glucoa- mylase의 효소활성이 50℃ 처리구보다 상대적으로 낮아 가용 성 고형분 함량이 증가되는 시기가 늦은 것을 확인할 수 있었 다. 여과 후 가용성 고형분 함량은 α-amylase와 glucoamylase 의 효소활성이 낮아 당화가 지연된 70, 80℃ 처리구에서(18.47
∼20.70 °Brix) 높은 수치를 나타냈으며, 알코올 발효가 원활 히 이루어진 처리구들은 10.67∼14.37 °Brix를 나타내었다 (Table 1).
4) 환원당 및 알코올 함량
열처리한 누룩 추출물로 제조한 막걸리의 환원당 함량의 변화는 Fig. 9와 같다. 25, 50℃ 처리구는 환원당이 담금 직후 급격히 증가하였으며, 60℃ 처리구들은 2일차, 70, 80℃ 처리
Fig. 8. Change in soluble solids of nuruk extract according to heat treatment.
Table. 2. Preference test of nuruk extract according to heat treatment (%)
Sample Color Flavor Tastes Overall acceptability
25℃ 10.0 10.0 22.5 25.0
50℃
10min 5.0 10.0 10.0 15.0
20min 7.5 17.5 22.5 20.0
30min 12.5 20.0 22.5 20.0
60℃
10min 7.5 7.5 5.0 0
20min 30.0 0 5.0 5.0
30min 15.0 5.0 0 2.5
70℃
10min 2.5 2.5 0 2.5
20min 2.5 0 0 0
30min 5.0 0 2.5 2.5
80℃
10min 2.5 5.0 0 2.5
20min 0 17.5 5.0 2.5
30min 0 5.0 5.0 2.5
Fig. 9. Change in reducing sugar of nuruk extract according to heat treatment.
구들은 4일차 이후 서서히 증가하는 것으로 나타났다. 발효 가 원활이 일어난 25, 50℃ 처리구들은 환원당 함량이 증가 하다가 효모에 의해 알코올로 전환되면서 감소하는 양상을 보이는데, 발효가 원활하지 않은 60℃ 30분, 70, 80℃ 10, 20, 30분 처리구들은 여과하는 시점까지 환원당이 증가하는 양 상을 나타내었다. 이러한 현상은 α-amylase, glucoamylase의 활성과 관계가 높다. 당화효소활성이 높은 처리구에서는 발 효 초기 환원당의 함량이 높은 반면, 당화효소 활성이 낮은 처리구는 환원당 생성이 지연되는 것을 알 수 있었다. 여과 후 환원당 함량은 70, 80℃ 처리구들에서 높은 수치를 나타 내었으며(2.42∼4.54%), 이는 가용성 고형분 함량과 동일한 양상이었다.
알코올 함량에 있어서 각 처리구 별 막걸리 제조 결과(Table 1), 정상적으로 알코올 발효를 한 처리구는 25, 50℃(14.5±1.2
∼15.9±0.4%, v/v) 처리구였다. 60℃ 10, 20분 처리구는 알코 올 발효가 원활히 일어나지 않았으며(9.3±0.6, 11.1 ±1.5%, v/v), 60℃ 30분 처리구와 70℃ 이상의 처리구에서는 알코올 함량이 현저히 떨어졌다(2.5±0.6∼4.3±0.5%, v/v). 알코올 함 량은 열처리 온도가 높아질수록 유의적으로 감소하였다. 60℃
이상의 처리구에서 알코올 함량이 낮은 이유는 전분질을 분 해하는 α-amylase, glucoamylase의 활성이 낮아 전분질 당화 작용이 원활하지 못해 효모에 의한 알코올 생성이 적었기 때 문인 것으로 사료된다.
5) 기호성 평가
기호도 평가 결과, 색은 60℃ 30분 처리구가 가장 높았으 며(30%), 향은 50℃ 30분(20%), 맛은 25℃ 처리구와 50℃ 10, 20분 처리구에서 높게 나타났다. 전반적인 기호도 또한 맛과 동일하게 25℃ 처리구와 50℃ 20, 30분 처리구에서 높게 나 타났다(Table 2.). 이러한 결과를 통하여 열처리한 누룩 추출 물을 이용하여 담근 막걸리가 열처리 하지 않은 누룩추출물 로 담근 막걸리(대조구)에 비해 맛이나 기호도가 떨어지지 않는다는 것을 알 수 있었다.
요약 및 결론
본 연구에서는 재래 누룩을 사용하는 제조 공정에 있어 누룩 추출물을 열처리 하여 잡균을 제거함과 동시에 효소활
성을 유지시켜 이상발효를 방지하기 위한 조건을 설정하였 다. 열처리한 누룩 추출물의 총 균수는 25℃ 처리구에서 가장 많았고, 50, 60℃ 처리에서 감소하기 시작하였으며, 70℃ 이상 에서 급격한 사멸을 보였다. 당화력(SP, Saccharogenic power), glucoamylase 및 acidic protease 활성은 50℃에서 전반적으로 높은 활성을 나타내었으며, α-amylase 활성은 25℃에서 높은 활성을 보였다. pH는 누룩 추출물의 열처리 온도가 높아질 수록, 열처리 시간이 길어질수록 유의적으로 낮아지는 경향 을 보였다. 총산은 50∼60℃로 열처리한 처리구들은 25℃에 비해 평균적으로 0.2% 낮은 총산도를 보였으며, 70, 80℃ 처 리구는 발효 초기부터 급격한 상승을 보였다. 가용성 고형분 의 함량은 누룩의 효소활성과 동일한 양상을 나타내었다. 환 원당은 25, 50℃ 처리구는 담금 직후 급격히 증가하였으며, 60℃ 처리구들은 2일차, 70, 80℃ 처리구들은 4일차 이후 서 서히 증가하는 경향을 나타내었다. 정상적으로 알코올 발효 를 한 처리구는 25, 50℃ 처리구였으며, 60℃ 30분 처리구와 70℃ 이상의 처리구에서는 알코올 발효가 거의 되지 않았다.
기호도평가 항목 중 맛과 전반적인 기호도는 25℃, 50℃ 처 리구에서 높게 나타나, 열처리한 누룩 추출물을 이용하여 담 근 막걸리가 열처리하지 않은 누룩 추출물로 담근 막걸리(대 조구)에 비해 맛이나 기호도가 떨어지지 않는다는 것을 알 수 있었다. 따라서 열처리한 누룩 추출물을 이용한 술은 발 효에 저해되는 미생물을 감소시킴으로써 이상발효를 막을 수 있고, 균일한 품질의 막걸리를 제조할 수 있을 것이라 기 대된다.
감사의 글
본 연구는 농촌진흥청 국립농업과학원 농업과학기술 연구 개발사업(과제번호 : PJ0085312013)의 지원에 의해 이루어진 결과의 일부로서, 이에 감사드립니다.
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2013년 9월 5일 2013년 10월 28일 2013년 10월 31일
