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초희 포
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1 The Korean Journal of Microbiology, Vol. 45, No. 4, December 2009, p Copyrightc2009, The Microbiological Society of Korea 한국전통주인막걸리의발효및유통과정에서의효모및총산과유기산의변화 이특재 황대연 이충열 손홍주 * 부산대학교생명자원과학대학 막걸리의소비와저장성을증진시키기위한기초연구의일환으로막걸리발효및유통과정에서의효모수, 유기산및총산의변화를조사하였다. 발효가진행됨에따라막걸리의맛을결정하는데중요한역할을하는유기산인 lactic acid, succinic acid 외에 malic acid, citric acid 도막걸리발효과정중의주요유기산으로보아야될정도로많이생성되었다. 그러나 oxalic acid, phosphoric acid, acetic acid 는전발효기간을통하여검출되지않았다. 막걸리발효중, 총산은증가하였으나 ph 는비례적으로감소하지않았다. 유통과정중저장온도에따른막걸리의유기산변화를관찰한결과, 4 o C 에서보관시막걸리의일반적인유통기한인 10 일보다 2 배가긴 20 일까지도유기산의변화가거의없음이관찰되어유통기한을연장시켜도될가능성이있음을알수있었다. 그러나 25 o C 에서보관한막걸리는 citric acid 가검출되지않았고, lactic acid 가큰폭으로감소된것으로보아쉽게변질될수있음을알수있었다. 또한산패지표물질인 acetic acid 가생성됨으로써유통과정에문제가생길수있음을알수있었다. 따라서유통과정에서의저장온도를 4 o C 로하면최소 20 일이상보관가능함을알수있었다. Key words distribution, fermentation, Makgeolli, organic acid, total acid 술은인류역사와함께탄생한것으로, 인류가만든가공음료중가장오래된것이다. 지역, 민족, 기후, 풍토에따라독특한주조법이개발됨에따라술은각민족의고유한전통주로서발전하였다. 막걸리는찹쌀, 멥쌀등의전분질을원료로하고, 발효제로서누룩을첨가하여병행복발효시킨술덧을혼탁하게제성한우리나라고유의전통주이다 (3, 5, 7). 막걸리는단맛, 신맛, 쓴맛, 매운맛, 떫은맛등다섯가지맛이골고루조화되고, 적당한감칠맛과청량감이있는알코올함량 2~8% 의술로서서울이남에서폭넓은기호층을가지고있다 (7). 다른주류와달리막걸리는각종영양원이풍부하게함유되어있는데, 인체신진대사에관여하는비타민 B군을비롯한 lysine, leucine, arginine 등의필수아미노산, 풍미물질인 ethylacetate, amylacetate, ethylcaproate 등의 ester (1) 와새콤한맛을내어갈증을해소시켜주는유기산, 그리고간기능을도와주는 acetylcholine 등이함유되어있다 (5). 따라서막걸리는영양적, 기능적가치가높을뿐만아니라생효모가함유되어있기때문에다른주류와비교할수없는독특한맛을가지고있다 (18). 보통막걸리의주질은알코올농도, 총산, 유기산, 향미성분, 잔존당성분에의하여결정되며, 이요인들은저장조건에따라크게달라진다 (4). 이러한요인가운데발효중에생성되는유기산은총산을결정하는데, 막걸리의유기산으로는 pyruvic acid, *To whom correspondence should be addressed. Tel: , Fax: shjoo@pusan.ac.kr malic acid, succinic acid, tartaric acid, oxalic acid, fumaric acid, citric acid, acetic acid 등이알려져있다 (11). 유기산은맛을내는주성분이자탁주고유의신선함을부여하는성분이지만과잉의유기산이존재하면막걸리의맛은떨어지게된다 (8). ph는숙성이시작되면서감소하는데, 신맛을느낄수있을정도까지감소할경우막걸리는상품적가치를상실하게된다 (21). 보통상품으로서의막걸리는 ph 4.2 내외이며, 유기산을 0.8% 정도함유하고있다. 현재까지막걸리에대한연구로는누룩과막걸리의미생물학적연구 (9), 곡자로부터유용곰팡이를분리하여개량곡자의제조및현대식제국용균주로의사용에대한연구 (19), 막걸리의발효과정중성분변화에대한연구 (11), 원료를달리하여제조된막걸리에대한연구 (14) 등이보고되었다. 막걸리는여과하지않은주류인관계로그물리적성상이불균일하다. 또한저장및유통과정중발효가계속진행되기때문에품질의균일화를기하기어렵고, 저장성이매우짧다는단점을가지고있기때문에상품적가치가미약하다. 따라서막걸리의저장성을연장시키기위한저온살균 (13), 고압처리 (16), 식물추출물첨가 (12) 등에대한연구가보고된바있다. 막걸리를생산하는과정에서효모에의한알코올발효와미생물에의해생성되는유기산의종류에따라맛이달라지고, 저장성에도영향을미치리라판단되나막걸리생산후유통조건에따른유기산의변화에대한연구는아직보고되어있지않다. 본연구는막걸리의생산과정에서효모및미생물에의한유기산의변화를조사하고, 동시에유통과정에서보존온도를달리 391

2 Vol. 45, No. 4 막걸리생산및유통에서유기산변화 392 했을때유기산의변화를조사한후, 저장성과유기산의상관관계를파악함으로서막걸리의저장성을높이는데필요한기초자료를제공하고자하였다. 재료및방법막걸리제조부산의한막걸리생산업체의생산현장에서제조되고있는막걸리를발효일수에따라입수하였다. 입수한막걸리는즉시 -80 o C 의 deep freezer에보존하였으며, 이것을발효경과에따른효모수, 유기산분석등을위한시료로사용하였다. 또한보존온도가막걸리의저장성에미치는영향을조사하기위하여입수된막걸리를 4 o C 및 25 o C에서각각보존하면서온도에따른분석시료로사용하였다. 실험재료로사용한막걸리의제조방법은다음과같다. 찐쌀 200 kg에종국 400 g을접종 ( 입국 ) 하여 2 3일간발효시켜여기에건조효모 125 g과물 300 L를넣고 (1단담금 ) 2일간발효시켰다. 찐쌀 450 kg과누룩 8 kg 및물 700 L를추가로첨가하여 (2 단담금 ) 2일간발효한다음여기에다시찐맥 180 kg과물 350 L를넣고 (3단담금 ) 2일간더발효시켰다. 물엿 ( 당도 82%) 96 kg과물 100 kg을추가하여넣고 (4단담금 ) 마지막으로 2일간발효시켰다. 그리고 1 2일간숙성한다음최종적으로찐쌀과찐맥의술덧을체로문질러여과하여제성하였다. 발효온도는전기간에걸쳐 28 o C를유지하였다. 과는평균값 ± 표준편차로나타내었다. 유기산분석 균일하게혼합된시료 20 ml을 8,000 g에서 15분간원심분리한후, 상등액을취하여 0.2 µm membrane filter로여과하여 HPLC 분석을위한시료로사용하였다. 여액을 Sep-pak C 18 cartridge에통과시켜불순물을제거한후, Shiseido microhplc 를이용하여분석하였다. 사용한 HPLC 시스템은 Shiseido SI pump, Shiseido Nanospace SI oven, Shiseido Nanospace SI-2 autosampler, Shodex RH-104 RI detector, LC Workstation software (Donam Corparation) 이었다. 컬럼은 Shodex RS PAK KC-811 (No. H402140), 이동상은 0.1 M phosphoric acid 용액이었다. 유속은 1.0 ml/min으로조절하였고, 시료주입량은 10 µl이었다. 각유기산표준물질을조제하여 HPLC로분석을실시한후, 표준곡선을작성하여각유기산을정량하였다. ph 및총산측정 ph는시료 100 ml를취하여 ph meter (sp-701, Suntex, Taiwan) 로측정하였다. 총산은시료 10 ml에증류수를가하여 100 ml로정용한후, 지시약으로 1% phenolphthalein을사용하여 0.1 N NaOH로미적색 (ph 8.3) 이될때까지적정하였다. 적정에소비된 NaOH 소비량에 0.009을곱하여시료중의산을 lactic acid의양으로환산하였다 (10). 실험은세번반복하였으며, 결과는평균값 ± 표준편차로나타내었다. 효모계수균일하게혼합된시료 1ml를무균적으로취하여멸균 phosphate buffered saline 용액 (ph 7.4) 에계단희석하였다. 각희석액 100 µl를 1% L-tartaric acid가함유된 potato dextrose agar (ph 3.5 ± 0.1) 평판배지에접종하여 25 o C에서 2일동안배양한후, 생성된콜로니를계수하였다. 실험은세번반복하였으며, 결 결과및고찰막걸리발효과정중효모수변화발효경과에따른막걸리내효모수의변화는 Fig. 1에서보는바와같다. 1단담금후, 발효가시작되었으며, 2일간의도입기를거쳐 2단담금후인 3일경대수증식기에진입하였다. 3단담금후, 2일경과 ( 발효 6일경 ) 시정지기에접어들면서물엿과물을추가하는 4단담금까지는효모수의변화가거의없었다 (4.9~ CFU/ml). 막걸리발효과정중에는주기적으로영양원과물이공급되는데물에의한효모수희석보다는영양원의공급에의한효모수의증가가뚜렷하게관찰되었다. 막걸리는일반적으로사멸기에들어가기전제품으로완성되어판매되는것으로알려져있다. 발효초기에는누룩에서유래한일반세균, 곰팡이및효모가공생관계에있다가젖산균의생육으로인하여젖산 (lactic acid) 이생성됨으로써환경이산성화되고, 이에따라효모만이폭발적으로증가하는것으로보고되어있다 (19). Fig. 1. Change of yeast cell number in Makgeolli during fermentation process. 막걸리발효과정중유기산변화막걸리발효과정중생성된유기산의종류를 HPLC를이용하여분석한 chromatogram은 Fig. 2에서보는바와같으며, 발효시간경과에따라생성된유기산의농도변화는 Fig. 3에서보는바와같다. 막걸리의풍미에좋지않은영향을미치는 phosphoric acid, acetic acid는전발효기간에걸쳐검출되지않

3 393 Teug-Jae Lee et al. Kor. J. Microbiol. Fig. 2. HPLC chromatogram of organic acid in Makgeolli on 1st day of fermentation. Fig. 4. Change of ph and total acid in Makgeolli during fermentation process. 보아도될것같다는결론을얻을수있었다. 한편, 피로물질제거에큰역할을하는것으로알려진유기산으로는 lactic acid, citric acid, succinic acid, tartaric acid 등이보고 (21) 되어있으며, 막걸리의유기산중 lactic acid 및 citric acid는주류발효에적합한 ph를제공할뿐만아니라주류에청량감과부드러운신맛을부여하는역할 (21) 을하는것으로알려져있다. Fig. 3. Change of organic acid concentration in Makgeolli during fermentation process. 았다. 청량한맛을부여하는 tartaric acid는전발효기간에걸쳐일정한값 ( 약 2.0~2.1 mg/ml) 을유지하였다. 또한독특한신맛을내는 fumaric acid는발효초기에증가하다가발효 3일이후부터 2.0~2.6 mg/ml 범위로유지되었다. 그리고막걸리발효에적합한 ph를제공하는 citric acid는발효 3일이후약 2.0~2.1 mg/ml 범위로유지되어막걸리가부패하지않고안정된발효가일어나도록도와주는것을알수있었다. 부드러운신맛을내는 malic acid는발효 2일까지 0.4 mg/ml가생성되었으나발효가진행됨에따라점차증가하여발효 8일경, 1.3 mg/ml가생성되었다. Succinic acid는발효초기에는생성되지않다가발효 3일부터생성되기시작하여 9일경 1.0 mg/ml이생성되었다. 피로회복에좋은 lactic acid는발효 2일까지 2.0 mg/ml이생성되었으나발효기간증가에따라점차증가하여발효 8일경 14.6 mg/ml이생성되었다. 본실험결과는 lactic acid와 succinic acid가찹쌀및보리쌀막걸리의발효과정중주요유기산으로보고한송 (2) 의결과및원료를달리하여발효시킨막걸리의결과 (6) 와어느정도부합하는면도있었으나 malic acid와 citric acid도중요한인자로 막걸리발효과정중 ph 및총산변화발효과정중 ph 및총산의변화는 Fig. 4에서보는바와같다. 발효초기의 ph는 4.5이었으나발효 3일경 ph 2.6로급격히감소하였다. 그이후 ph가완만하게조금씩증가하여발효 8일경 ph 3.1로증가하였다. 이결과는막걸리발효과정에서담금초기에급격한산의증가로 ph가떨어진후, 서서히증가한다는 Lee 등 (15) 의연구결과와일치하였다. 총산은발효시 ph가감소하는시점에급격히증가하기시작하여발효 4일경 1.22% 를나타내었으며, 그이후에는일정하게유지되었다. 담금직후의총산함량은주로원료나누룩에서유래하지만발효가진행되면서술덧중의효모등미생물의작용으로생성된각종유기산으로인하여총산이증가되는것으로추정된다. 이러한총산의변화는막걸리의성분변화를쉽게알수있는요인일뿐아니라알코올생성과정에서복합적으로생성되므로막걸리의발효진행상황을알수있는중요한지표성분이된다 (21). 한편, 막걸리의 ph 변화와총산의변화를비교해보면, 총산은증가하고있으나 ph는비례적으로감소하지않음을알수있었다. 이것은단백질분해로펩티드와아미노산이증가하여막걸리의완충능력을높여주었기때문인것으로판단된다 (20). 한편, 막걸리의 ph에영향을미치는총산은휘발성향기성분과함께막걸리의맛, 냄새와직접관련되어있으며, 보존성에도영향을준다 (15). 막걸리유통과정중효모수변화각보존온도에서시간경과에따른막걸리속효모수의변화는 Fig. 5에서보는바와같다. 4 o C에서저장한경우, 보존 5일경

4 Vol. 45, No. 4 막걸리생산및유통에서유기산변화 394 Fig. 5. Change of yeast cell number in Makgeolli during distribution process at 4 o C and 25 o C. Fig. 7. Change of organic acid concentration in Makgeolli during distribution process at 25 o C. Fig. 6. Change of organic acid concentration in Makgeolli during distribution process at 4 o C. Fig. 8. Change of ph in Makgeolli during distribution process at 4 o C and 25 o C. 급격하게효모수가감소 ( CFU/ml) 하였으며, 그이후다소완만하게감소하여보존 20일경 CFU/ml을나타내었다. 그러나 25 o C에서보존한경우, 보존 10일까지효모수가지속적으로감소 ( CFU/ml) 하였으며, 20일경효모수 ( CFU/ml) 는 4 o C에서보존한것보다훨씬적었다. Mok 등 (17) 은 4 o C와 25 o C에서약주를보존하는동안생균수는감소하였다고보고하였는데, 이것은보존기간중유기산의생성에따른영양원의감소로미생물의생육이저해를받았기때문이라고하였다. 일반적으로막걸리속에는곡자와주모가들어있기때문에보존중에도다양한미생물의변동이주질변화에관여하는것으로알려져있다 (22). 막걸리유통과정중유기산변화막걸리유통중보존온도 (4 o C 및 25 o C) 및보존기간에따라생성된유기산의농도변화는 Fig. 6 및 7에서보는바와같다. 4 o C에서보존시, 일반적인유통기간 (10일) 보다긴 20일동안유기산의변화를관찰하였으나유기산의큰변화는없었다. 따라서 4 o C로보존할경우, 유통기간은 20일까지연장되어도무방함을알수있었다. 그러나 25 에보존했을경우, 일부유기산의변화를관찰할수있었다. 즉, succinic acid와 tartaric acid의큰변화는일어나지않았으나가장중요한유기산인 lactic acid는계속감소하다가보존 15일부터는전혀검출되지않았고, citric acid는보존초기부터검출되지않았다. 또한산패의지표물질인 acetic acid가보존 10일부터관찰되었다. 따라서 25 o C에서보존시, 10일부터는산패가발생하기시작한다는것을알수있었다. 이것은막걸리용기의주입구가공기가드나들수있는구조이기때문에공기중미생물의오염에기인할수도있으며, 또한누룩중에존재하던초산균에의한초산발효에기인할수도있을것으로판단되었으며, 산패방지를위하여향후정확한초산생성에대한실험이필요함을알수있었다. 막걸리는살아있는

5 395 Teug-Jae Lee et al. Kor. J. Microbiol. Fig. 9. Change of total acid in Makgeolli during distribution process at 4 o C and 25 o C. 효모가존재하는술이자다양한영양원을함유하고있는술이다. 따라서유통과정에서변질은피할수없기때문에유통기간이무척짧은술이다. 일반적으로냉장보존시유통기한이 10일이라고표시하고있다. 막걸리유통과정중 ph 및총산변화 각보존온도에서보존시간에따른 ph 및총산의변화는 Fig. 8 및 9에서보는바와같다. 4 o C에서보존한경우, 보존 5일경 ph 3.9까지증가한이후, 일정하게유지되었다. 총산역시보존 5일경 0.54% 로감소한이후일정하게유지되었다. 그러나 25 o C 에서보존한경우, 보존 15일경 ph 5.1까지증가하였으며, 총산은 0.32% 로감소하였다. 따라서 25 o C에서보존한경우, 부패가능성이매우높은것으로확인되었다. 참고문헌 1. 배상면 전통주제조기술 ( 약주, 탁주편 ). 국순당부설효소연구소서울. 2. 송지윤 석사학위논문. 서울여자대학교서울. 3. 안병학 민속주의세계명주도전에의문제점. 식품기술 8, 이동필 전통우리술의세계화를위한정책과제. 식품산업과영양 11, 이서래 한국의발효식품. 이화여대출판부서울. 6. 이선민 석사학위논문. 서울여자대학교서울. 7. 장지현 우리나라술의역사. 한국식문화학회지 4, Chung, J.H Studies on the identification of organic acids and sugars in the fermented mash of the takju made from different raw materials. J. Kor. Agr. Chem. Soc. 8, Han, E.H., T.S. Lee, B.S. Noh, and D.S. Lee Volatile flavor component in mash takju prepared by using different nuruks. Kor. J. Food Sci. Technol. 29, Jeong, J.W., K.J. Park, M.H. Kim, and D.S. Kim Changes in quality of spray-dried and freeze-dried Takju powder during storage. Kor. J. Food Sci. Technol. 38, Jin, T.Y., E.S. Kim, J.B. Eun, S.J. Wang, and M.H. Wang Changes in physicochemical and sensory characteristics of rice wine, yakju prepared with different amount of red yeast rice. Kor. J. Food Sci. Technol. 39, Kim, A.R., S.Y. Lee, K.B.W.R. Kim, E.J. Song, J.H. Kim, M.J. Kim, K.W. Ji, I.S. Ahn, and D.H. Ahn Effect of Glycyrrhiza uralensis on shelf-life and quality of Takju. Kor. J. Food Sci. Technol. 40, Lee, C.H., W.T. Tae, G.M. Kim, and H.D. Lee Studies on the pasteurization conditions of Takju. Kor. J. Food Sci. Technol. 23, Lee, J.S., T.S. Lee, B.S. Noh, and S.O. Park Quality characteristics of mash of takju prepared by different raw materials. Kor. J. Food Sci. Technol. 28, Lee, S.S., K.S. Kim, A.H. Eom, C.K. Sung, and I.P. Hong Production of Korean traditional rice-wines made from cultures of the single fungal isolates under laboratory conditions. Kor. J. Mycol. 30, Lim, S., M.K. Jwa, C. Mok, Y.S. Park, and G.J. Joo Changes in microbial counts, enzyme activity and quality of foxtail millet Takju treated with high hydrostatic pressure during storage. Kor. J. Food Sci. Technol. 36, Mok, C.K., J.Y. Lee, and H.G. Chang Quality changes of non-sterilized Yakju during storage and its shelf-life estimation. Food Eng. Prog. 1, Park, K.B. and S.G. Lee Quantitative analysis of ethyl carbamate in Korean alcoholic beverages by chromatography with mass selective detection. Anal. Sci. Technol. 15, Seo, M.Y., J.K Lee, B.H. Ahn, and S.K. Cha The changes of microflora during the fermentation of Takju and Yakju. Kor. J. Food Sci. Technol. 37, So, M.H., Y.S. Lee, and B.S. Noh Improvement in the quality of takju by a modified nuruk. Kor. J. Food Nutr. 12, Song, J.C., H.J. Park, and W.C. Shin Changes of Takju qualities by addition of cyclodextrin during the brewing and aging. Kor. J. Food Sci. Technol. 29, Song, J.C., H.J. Park, and W.C. Shin Suppression of solid matters precipitation of takju and its quality improvement by carageenan. Kor. J. Food Nutr. 19, (Received November 25, 2009/Accepted December 11, 2009)

6 Vol. 45, No. 4 막걸리생산및유통에서유기산변화 396 ABSTRACT : Changes in Yeast Cell Number, Total Acid and Organic Acid during Production and Distribution Processes of Makgeolli, Traditional Alcohol of Korea Teug-Jae Lee, Dae-Youn Hwang, Chung-Yeol Lee, and Hong-Joo Son* (College of Natural Resources and Life Science, Pusan National University, Miryang , Republic of Korea) This study was carried out to investigate the changes in yeast cell number, organic acid and total acid during the fermentation and distribution processes for enhancement of preservation of Makgeolli. Organic acids, including lactic acid, succinic acid, malic acid and citric acid, were increased with fermentation time, while oxalic acid, phosphoric acid and acetic acid were not detected, respectively. Production of organic acids leaded to ph reduction in Makgeolli. In case of Makgeolli kept at 4 o C, there was no change in organic acids until 20 days. On the other hand, when observing the change in organic acid of Makgeolli kept at 25 o C, concentration of lactic acid was decreased, while citric acid was not detected from the beginning of storage. However, acetic acid was detected from 10th day and rapidly increased at the 25th day. Therefore, it is suggested that the current expiration date (10 days in a cooler) could be extended.

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386-390.hwp 386 HANYANG MEDICAL REVIEWS Vol. 29 No. 4, 2009 우리나라 미숙아의 통계와 의료비용 Statistics and Medical Cost of Preterm in Korea 윤혜선 을지대학교 노원을지병원 소아청소년과학교실 Hye Sun Yoon, M.D., Ph.D., Department of Pediatrics, Nowon