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1 J. Fd Hyg. Safety Vol. 26, No. 1, pp. 64~69 (2011) Journal of Food Hygiene and Safety Available online at 증자혹은무증자탁주및약주의품질특성및발효관련미생물분석 김민주 김병훈 한재광 이승연 김근성 * 중앙대학교식품공학과 Analysis of Quality Properties and Fermentative Microbial Profiles of Takju and Yakju Brewed With or Without Steaming Process Min-Ju Kim, Byoung-Hoon Kim, Jae-Kwang Han, Seung-Yeon Lee, and Keun-Sung Kim* Dept. of Food Science and Technology, Chung-Ang University, Korea (Received December 27, 2010/Revised January 20, 2011/Accepted March 11, 2011) ABSTRACT - Steamed rice is usually used as an essential ingredient when Takju or Yakju is brewed in Korea. Alternatively, non-steamed rice can be used to keep thermolabile nutrients and fresh tastes richer in Takju or Yakju. In this study, therefore, the physicochemical properties (ethanol and sugar contents, ph, total acidities, and turbidities) and the fermentative microbial profiles (aerobic mesophillic bacteria (AMB), fungi, lactic acid bacteria (LAB), acetic acid bacteria (AAB), and Escherichia coli and coliforms) have been compared among 4 Takju and 1 Yakju samples brewed using steamed or non-steamed rice. Yakju brewed using non-steamed rice has approximately 2-3 times higher ethanol and sugar contents than other 4 Takjus brewed using steamed or non-steamed rice. The ph and total acidity values of all the 5 samples ranged and , respectively. As for turbidities, Yakju brewed using nonsteamed rice was transparent, but other 4 Takjus were not. The AMB and fungal counts for Yakju brewed using nonsteamed rice were approximately fold less than those for 4 Takjus. The LAB counts for Takju and Yakju brewed using non-steamed rice were fold less than those for Takjus brewed using steamed rice. The AAB counts ranged 2-6 log 10 CFU/mL for all the 5 samples. E.coli and coliforms were not detected. Overall, there was no significant difference in microbial counts among 4 Takjus brewed using steamed or non-steamed rice, but Takju has higher microbial counts than Yakju. All the 5 samples were conclusively considered to be hygienically brewed and processed containing plenty of beneficial microorganisms. Key words : microbial profiles, Takju, Yakju, steamed rice, non-steamed rice 술은자연발생적으로발효된음료이며, 또한인류가만든가장오래된가공음료이다. 한편우리나라에서가장역사가오래된술은탁주이며, 우리나라의술에대한가장오래된기록물은삼국사기이다 1). 전통주는우리가주식으로삼고우리땅에서생산되는농산물을주재료로하여, 예부터전승되어내려오는전통적인양조방법에따라고유의맛과향, 색이나도록만든술로써크게순곡주류, 혼양곡주류, 증류주로나뉜다 2). 이중순곡주류에속하는탁주및약주는주로찹쌀이나멥쌀을원료로하고누룩을발효제로사용하여만들어지는데, 현재우리나라의주세법 3) 으로는약주는주정도 13% 이하의맑게거른술이고, 탁주는주 *Correspondence to: Keun-Sung Kim, Department of Food Science and Technology, Chung-Ang University, Ansung, Gyunggi , Korea Tel: , Fax: keunsung@cau.ac.kr 정도 6% 이상으로거칠게거른술로분류하고있다 4-5). 국세청기술연구소의주류제조교본 6) 에의하면고온 (25-28 o C) 에서단기간발효했을경우탁주라고하고, 저온 (10-20 o C) 에서장기간발효했을경우약주라고한다. 탁 약주는담금후누룩중의미생물에의한효소작용에의해일반원료성분이분해되어생성되는당분, 아미노산, 유기산등의맛성분과미생물에의한알코올발효로휘발성풍미성분이생성되어색과함께품질의조화를이룬다 7). 또한탁 약주에는일반주류와는달리상당량의단백질과당질이들어있고소량의비타민, 미량의생리활성물질이들어있어서영양적, 기능적가치가높을뿐아니라 8) 생효모가함유되어있어서다른주류와비교할수없는탁 약주의특이한맛을가지게된다 9). 최근우리나라의탁주소비는주류시장전체점유율중 5% 에서 7.8% 로늘어났으며, 2009년에는전년대비 47.8% 증가하였고해외수출량또한전년대비 35.7% 증가함으로써탁주의소비는가파르게성장하고있 64
2 Quality properties and microbial profiles of Takju and Yakju 65 는추세이다 10). 우리나라전통재래의탁주나약주는주로곡류를쪄서발효하는증자법에의하여발효되어왔다. 증자는 100 o C 이상의수증기를이용하고있는데이과정에서쌀에포함된많은영양분이파괴되고신선미가저하될뿐만아니라최종제품에가열취를동반하는등다소품질에문제를일으키고있다 11). 이러한문제점을해결하여주질을향상시키고자하는의도에서곡류를찌지않고발효하는무증자법에관한이론이생기게되었다 12). 그리고무증자탁주와약주는증자탁주와약주와비교하여음주후두통현상이없고과음한후갈증이없으며제성후보존성이다소긴것으로알려져있지만그에대하여체계적으로연구되어진연구결과는아직발표되지않았다 13). 그러므로이와같은현상을규명하는데필요한기초자료를확보하고자본연구를수행하였다. 본연구에서는증자법과무증자법에의하여제조된탁주및약주의발효정도를파악하기위하여주정도, ph, 산도, 당도그리고탁도등의이화학분석을하였으며, 또한그들내에분포하고있는미생물균총을총균수, 진균수, 젖산균수, 초산균수, 그리고대장균군및대장균으로구분하여비교분석하였다. 재료및방법 검체경기안성및충남천안의 4개양조장에서동일한시기에생산된후 24시간이경과하지않은 4개증자및무증자탁주와 1개무증자약주검체를각각구입하여사용하였다. 탁주1, 탁주2, 그리고탁주3검체는증자법에의하여발효된증자탁주이며, 탁주4 검체는무증자법에의하여발효된무증자탁주, 그리고약주1 검체는무증자법에의하여발효된무증자약주이다. 모든검체에대하여검체를확보한직후즉시미생물 profile 분석을수행하였으며, 그리고이화학분석을위하여남은검체를 20 o C에보관하였다. 탁주및약주의이화학분석본연구에사용된 5개검체들의발효정도를파악하기위하여이들 5개검체각각의주정도, ph, 산도, 당도그리고탁도를측정하였다. 주정도는검체의청징을위하여 3,000rpm 으로 15분간원심분리한후상등액 100 ml를취한뒤증류시켜그유액이 70 ml이되면증류를중지하고여기에증류수 30 ml을첨가한후 15 o C에서주정계를사용하여측정하였다. ph 는각검체 5g에증류수 45 ml를가하여균질화시킨후 ph meter (Model 420A, Orion Research Inc., MA, USA) 로측정하였다. 산도는검체 20 ml에증류수 30 ml을섞은후 bromothymol blue - neutral red (BTB-NR) 지시약을 2~3방울떨어뜨려 0.1N NaOH 포화용액으로적정하였다. 당도는당도계 (Hand-held Atago refractometer, Atago Co. Ltd., Tokyo, Japan) 를사용하여측정하였다. 탁도는 spectrophotometer (Unikon 933, Kontron, Italy) 를이용하여 600 nm에서흡광도를측정하였다. 모든측정은 3회반복하여수행하였으며검체들의평균값을결과값으로나타내었다. 탁주및약주의발효관련미생물 profile 분석탁주및약주의미생물을총균, 진균, 젖산균, 초산균그리고대장균및대장균군으로구분하였다. 그리고총균수, 진균수, 젖산균수, 초산균수, 그리고대장균및대장균군수를표준평판계수법을사용하여측정하였다 14). 각검체를멸균희석액 (0.85% NaCl) 으로 10진희석법에따라계열희석한후균수측정을위하여각희석단계의희석액을사용하였다. 총균수는 Plate Count Agar (PCA, Difco Laboratories, MI, USA) 에희석액100 µl를도말하여 37 o C에서 24~48시간배양후 colony를계수하여측정하였다. 진균수 ( 효모및곰팡이 ) 는 Potato Dextrose Agar (PDA, Difco Laboratories, MI, USA) 에희석액 100 µl를도말하여 25 o C에서 72~120시간배양후 colony를계수하여측정하였다. 젖산균수는 DeMan Rogosa Sharpe (MRS, Difco Laboratories, MI, USA) Agar에희석액 100 µl 를도말하여 37 o C에서 24~48시간배양후노란색 colony를계수하여측정하였다, 초산균수는 Glucose Yeast Calcium Carbonate (GYC, Difco Laboratories, MI, USA) Agar에희석액 100 µl를도말하여 30 o C에서 72~120 시간배양후투명한 colony를계수하여측정하였다. 대장균및대장균군수는대장균및대장균군검출용 petrifilm (Petrifilm EC, 3M Inc., MN, USA) 에희석액 1mL를도말하여 35 o C에서 24시간배양후 colony를계수하여측정하였다. 모든측정은 3회반복하여수행하였으며검체들의평균값을결과값으로나타내었다. 결과및고찰 탁주및약주의이화학분석본연구에사용된 5개탁주및약주검체들주정도, ph, 산도, 당도그리고탁도측정결과를 Table 1에나타내었다. 주정도는술의품질을결정하는주요요인으로탁주1 검체는 3.25%, 탁주2 검체는 4.2%, 탁주3 검체는 4.1%, 탁주4 검체는 2.6%, 그리고약주1 검체는 7.0% 로각각측정되었다. 무증자약주인약주1 검체의주정도값 (7.0%) 이증자혹은무증자탁주검체들의평균주정도값 (3.5%) 보다 2배높았다. Chung 15) 의연구논문에의하면발효기간이길어질수록젖산균의증식에의한 ph저하가잡균에의한오염방지역할을함으로서활발한효모균의증식을가져오고정상적인알코올발효가일어나게한다고보고하였다. 또한 Seo 16) 등은효모의증식에의한알코올발효에의하여초기발효시알코올농도인 4.93% 에서 24일간의긴발효기간을거
3 66 Min-Ju Kim, Byoung-Hoon Kim, Jae-Kwang Han, Seung-Yeon Lee, and Keun-Sung Kim Table 1. physicochemical properties of Takju and Yakju (Takju1, Takju2, and Takju3 are Takjus fermented using steamed rice. Takju4 and Yakju1 are Takju and Yakju fermented using non-steamed (or raw) rice, respectively.) sample Ethanol content (%) ph Total acidity (%) Sugar content (brix) Turbidity (O.D) Takju ± ) 4.08 ± ± ± ± 0.01 Takju ± ± ± ± ± 0.01 Takju ± ± ± ± ± 0.01 Takju ± ± ± ± ± 0.01 Yakju ± ± ± ± ± ) Each value is mean ± standard deviation (n=3) 쳐최종적으로 10.85% 의알코올을함유한약주의제조가가능하였다고보고하였다. 검체의 ph값은탁주1 검체가 ph 4.08, 탁주2 검체가 ph 4.30, 탁주3 검체가 ph 3.87, 탁주4 검체가 ph 3.77, 그리고약주1 검체가 ph 3.84로각각측정되었다. 본연구에사용된모든검체들의 ph값이주세법상의탁주 ph 범위 (ph ) 안에포함되었다 14). 산도는탁주의풍미와보존성에영향을주는유기산등의주요한산성성분들의농도와비례하며, 탁주1 검체의산도는 0.12, 탁주2 검체의산도는 0.26, 탁주3 검체의산도는 0.23, 탁주4 검체의산도는 0.30, 그리고약주1 검체의산도는 0.35로각각측정되었다. 그러므로약주1 검체의산도값이가장높았고, 탁주1 검체의산도값이가장낮았다. Seo 15) 등은탁주발효과정중발효초기 ph값은 6.33 이었으나일정발효기간이지난후 ph값이 3.4로저하되었으며, 산도의경우발효초기산도값은 0.14 였으나일정발효기간이지난후에는산도값이 1.04로증가되었다고보고하였다. 또한탁주발효과정중젖산균수와 ph는감소되고있었지만적정산도의값은오히려증가되고있었으며, 이와같은현상은발효과정중젖산균이증식하면서계속적으로생성하여누적된젖산과효모균이증식하면서생성한다른유기산으로인하여초래될수가있다고보고하였다. 본연구에서도상대적으로발효기간이긴무증자탁주 ( 탁주4 검체 ) 와무증자약주 ( 약주1 검체 ) 가발효기간이짧은증자탁주 ( 탁주1, 탁주2, 그리고탁주3 검체 ) 보다 ph는낮았으나산도는더높았다. 이러한현상으로부터무증자탁주나약주가증자탁주보다더오랜발효기간을가지면서효모나젖산균등의미생물이작용하였음을알수있었다. 당도는탁주1 검체가 3.30 brix, 탁주2 검체가 4.30 brix, 탁주3 검체가 5.00 brix, 탁주4 검체가 5.10 brix, 그리고약주1 검체가 brix로각각측정되었다. 무증자약주 ( 약주1 검체 ) 의당도 (12.00 brix) 가다른증자및무증자탁주검체들의평균당도 (4.41 brix) 보다약 3배정도높았다. Sung과 Han 17) 의인삼막걸리의제조과정중당도변화연구결과에의하면술덧의당도는발효 0일에 brix에서발효 1일째 brix로급격히증가하였고또한발효 3일째 brix로가장높았다. 그러나발효 4일째는당도가 brix로급격히감소하였다. 또한 Kim 18) 등의키토산첨가막걸리저장기간중당도변화를측정한연구결과에의하면발효후 6일까지는당도가증가하다가이후부터감소하는경향을나타내었다. Park과 Lee 19) 는탁주발효중원료내의전분질이당화 amylase의작용으로인하여당분으로분해됨과동시에미생물의영양원이나발효기질로이용되므로발효후기에당도가감소한다고보고하였다. 본연구에서는발효후에검체별당도의차이만을확인하였는데, 좀더체계적으로연구를위하여발효기간혹은저장기간동안당도변화에대한연구도수행되어야하겠다. 검체별탁도는탁주1 검체가 3.04, 탁주2 검체가 3.02, 탁주3 검체가 3.07, 탁주4 검체가 3.10, 그리고약주1 검체가 0.01로각각측정되었다. 특히무증자약주인약주1 검체의탁도 (0.01) 가다른증자혹은무증자탁주검체들의평균탁도 (3.00) 보다훨씬더낮았다. 이와같은차이는탁주제조과정중이용되는조여과과정대신약주제조과정중에서는압착을통해거르는과정이포함되어 20) 탁주에비해약주의탁도가현저히저하되기때문인것으로추정된다. 탁주및약주의발효관련미생물 profile 분석본연구에사용된모든검체에대하여표준평판계수법을이용하여총균수, 진균수, 젖산균수, 초산균수, 그리고대장균및대장균군수를각각측정하였다. 검체별총균수는 Fig. 1에서보는바와같이탁주1 검체가 CFU/mL, 탁주2 검체가 CFU/mL, 탁주3 검체가 CFU/mL, 탁주4 검체가 CFU/mL, 그리고약주1 검체가 CFU/mL로각각측정되었다. 무증자약주 ( 약주1 검체 ) 는다른증자혹은무증자탁주검체들에비하여약 10 4 배정도총균수가적었다. 검체별진균수는 Fig. 2에서보는바와같이탁주1 검체가 CFU/mL, 탁주2 검체가 CFU/mL, 탁주3 검체가 CFU/mL, 탁주4 검체가 CFU/mL, 그리고약주1 검체가 CFU/mL로각각측정되었다. 무증자약주 ( 약주1 검체 ) 는다른증자혹은무증자탁주검체들에비하여약 10 4 배정도균수가적었으므로총균수 profile과비슷한진균수 profile을나타내었다. 그리고각각의검체들은총균수와비슷한수준의진균수가측정되었다. 검체별젖
4 Quality properties and microbial profiles of Takju and Yakju 67 Fig. 1. Aerobic mesophilic bacterial counts of Takjus and Yakju using PCA. Each value is mean ± standard deviation (n = 3). (Takju1, Takju2, and Takju3 are Takjus fermented using steamed rice. Takju4 and Yakju1 are Takju and Yakju fermented using non-steamed (or raw) rice, respectively). Fig. 3. Lactic acid bacterial counts of Takjus and Yakju using MRS. Each value is mean ± standard deviation (n = 3). (Takju1, Takju2, and Takju3 are Takjus fermented using steamed rice. Takju4 and Yakju1 are Takju and Yakju fermented using non-steamed (or raw) rice, respectively). Fig. 2. Fungal counts of Takjus and Yakju using PDA. Each value is mean ± standard deviation (n = 3). (Takju1, Takju2, and Takju3 are Takjus fermented using steamed rice. Takju4 and Yakju1 are Takju and Yakju fermented using non-steamed (or raw) rice, respectively). Fig. 4. Acetic acid bacterial counts of Takjus and Yakju using GYC. Each value is mean ± standard deviation (n = 3). (Takju1, Takju2, and Takju3 are Takjus fermented using steamed rice. Takju4 and Yakju1 are Takju and Yakju fermented using non-steamed (or raw) rice, respectively). 산균수는 Fig. 3에서보는바와같이탁주1 검체가 CFU/mL, 탁주2 검체가 CFU/mL, 탁주3 검체가 CFU/mL, 탁주4 검체가 CFU/mL, 그리고약주1 검체가 CFU/mL 로각각측정되었다. 무증자탁주 ( 탁주4 검체 ) 와무증자약주 ( 약주1 검체 ) 의평균젖산균수 (10 2 CFU/mL) 는증자탁주 ( 탁주1, 탁주2 그리고탁주3검체 ) 의평균젖산균수 (10 5 CFU/mL) 에비하여 10 3 배정도균수가적었다. 그리고모든증자및무증자검체들의젖산균수는총균수나진균수보다 배적었다. 검체별초산균수는 Fig. 4에서보는바와같이탁주1 검체가 CFU/mL, 탁주2 검체가 CFU/mL, 탁주3 검체가 CFU/mL, 탁주4 검체가 CFU/mL, 그리고약주1 검체가 CFU/mL 로각각측정되었다. 각각의검체별초산균수의차이는있으나증자또는무증자등의제조방법에따른초산균수의차이는없는것으로사료된다. 마지막으로각각의검체별대장균및대장균군수의측정결과에의하면모든검체에서비검출되었다. Seo 16) 의연구논문에의하면탁주제조과정중일반세균수는 1단및 2단담금발효모든과정중에는 10 8 CFU/mL 수준이었다. 젖산균수는 1단담금에서는일반세균수와동일한수준이었으나 2단담금에서는발효과정중점차감소하여최종적으로 10 6 CFU/mL으로조사되었다. 효모균수는
5 68 Min-Ju Kim, Byoung-Hoon Kim, Jae-Kwang Han, Seung-Yeon Lee, and Keun-Sung Kim 발효과정을거치면서점차증가하여 2단담금최종단계에서는 10 8 CFU/mL까지증가하였다. 또한약주제조과정중일반세균은밑술담금초기에 CFU/mL이었으나 1 단담금초기에는 10 6 CFU/mL, 2단담금초기에는 10 6 CFU/ ml, 그리고 24일간의최종발효후에는 10 5 CFU/mL으로감소되었다. 본연구결과로부터얻은무증자약주의일반세균수 (10 3 CFU/mL) 를 Seo 16) 의연구논문으로부터얻은증자약주의일반세균수 ( CFU/mL) 와비교하였을때무증자약주의일반세균수가 정도적음을확인할수있었다. 이와같은현상은약주의증자방법의차이로인하여증자약주와비교하여무증자약주에서세균의증식이상대적으로미약하여발생하였다고사료되어진다. 젖산균수는발효초기에는일반세균수와동일한수준이었으나최종발효과정후에는급격히감소하는것으로나타났다. 효모균수는밑술담금과정에서 10 5 CFU/mL 수준이었으나최종발효후에는 10 7 CFU/mL 수준으로증가하였다. 이와같은연구결과들은발효과정이짧은증자혹은무증자탁주보다발효과정이긴무증자약주에서젖산균을제외한모든연구대상미생물들이적은균수로측정된본연구결과와유사하였다. 본연구결과와 Seo 16) 의연구결과를종합해볼때에이러한탁주및약주의발효과정중초기발효단계에젖산균의증식으로인한 ph 저하및적정산도의증가는이후발효단계에서일반세균수와젖산균수, 그리고효모균수의변화에영향을준다고사료되어진다. Chung 15) 은초기발효단계에서젖산균의증식에의한 ph 저하는잡균에의한오염을방지함으로써본발효단계에서에탄올을생성하는효모균의활발한증식을유도한다고설명하였다. 요약 증자법과무증자법에의하여제조된탁주및약주5종을검체로하여주정도, ph, 산도, 당도그리고탁도등의이화학분석을수행하고, 각각의검체에분포하고있는총균수, 진균수, 젖산균수, 초산균수, 그리고대장균및대장균군수를비교분석하였다. 각검체별이화학실험결과주정도는증자및무증자탁주의평균주정도 3.5% 보다무증자약주의주정도 (7%) 가두배정도높은것으로보아무증자약주가증자및무증자탁주보다발효기간이긴것을확인할수있었다. 각검체별 ph는평균 ph 4로였으며, 산도는평균 0.25정도로각각의검체모두비슷한수치를나타내었다. 각검체별당도는증자및무증자탁주의평균당도 (4.4 brix) 보다무증자약주의평균당도 (12 brix) 가 3 배정도높았다. 마지막으로각검체의탁도는무증자약주의 O.D값이 0.01로증자및무증자탁주의평균 O.D값인 3보다현저하게낮았다. 각검체별미생물수측정결과총균수는증자및무증자탁주보다무증자의균수가 10 4 배정도적었다. 진균수는총균수와마찬가지로증자및무증자 탁주보다무증자약주가 10 4 배정도적었다. 젖산균수는무증자탁주와무증자약주가증자탁주보다균수가 10 3 배정도적었으며, 각각모든검체들이다른총균및진균에비하여적은젖산균을가지고있었다. 각각의검체내에서초산균수는 CFU/mL 범위내에있었으며, 각각의검체별로약간의균수차이만나타날뿐, 제조방법 ( 증자법과무증자법, 혹은탁주와약주 ) 에따른균수의차이는나타나지않았다. 대장균및대장균군수는모든검체에서비검출되었다. 감사의글 이논문은 2009 년도중앙대학교학술연구비지원에의해수행된것입니다. 참고문헌 1. Lee C.H.: 한국술의역사. Bioindustry News, 6, (1993). 2. 전통주. 서울벤처정보대학원대학교발효식품과학과자료실 (2010). 3. The liquor tax law. Technical Service Institute of National Tax Service, 제 4 조제 2 항, (2010). 4. Song H.I, Shin J.Y.: Modern fermentation technology. Gigu Munhwasa, Seoul, pp193 (1995). 5. Lee S.R.: Korean fermentative food. Ewha Women's University publishing department, Seoul, pp205 (1986). 6. Manufacturing guideline of alcoholic beverages. Technical Service Institute of National Tax Service, Seoul, pp (1997). 7. Shin K.R, Kim B.C, Yang J.Y, Kim Y.D.: Characterization of Yakju prepared with yeast from fruits volatile components in Yakju during frementation. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr., 28, (1999). 8. Lee J.: Studies on the qualities of Takju with various koji strains. Seoul Woman's Univ., (1982). 9. Song J.C, Park H.J.: Takju brewing using the uncooked germed brown rice at second stage mash. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr., 32, (2003). 10. National Tax Service news. Technical Service Institute of National Tax Service, (2010). 11. Jeong J.T.: Studies on ethanol fermentation using uncooked rice for soju production. MS thesis. Yonsei Univ., (1998). 12. Lee S.A, Park H.D.: Effect of ground rice particle size on the brewing of uncooked rice Takju. Korean J. Post Harvest Sci. Technol. Agri. Products, 2, (1995). 13. 배상면 : 전통주제조기술. 국순당부설효소연구소, 횡성, pp (1988). 14. Kim I.H, Park W.S, Koo Y.J.: Comparison of fermentation characteristics of Korean traditional alcoholic beverages prepared by different brewing methods and their quality changes after aging. Korean J. Dietary Culture., 11, (1996). 15. Chung D.H.: Fermentation and microbial technology. Sunjin
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