전통 발효주의 품질 및 기능성 향상 연구 = Enhancement of Quality and Functional Properties of Traditional Korean Fermented Liquor

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 우수한 효모 균주 선별 및 기능성 성분 첨가를 통해 전통 약주인 약주의 품질과 기능적 가치를 향상시키고, 그 발효 특성 변화를 평가하고자 수행되었다. 약주 생산에 적합한 효모 균주는 생장 특성, 당 및 알코올 내성, 알코올 발효 능력을 기준으로 선별하였다. 선별된 효모 균주는 안정적인 생장과 효율적인 알코올 발효 능력을 보였으며, 이 균주를 사용하여 생산한 약주는 발효 과정 중 당 이용률 향상 및 안정적인 알코올 생산량 증가 등 이화학적 특성이 개선되었다.
기능성 성분으로 헛개나무열매(Hovenia dulcis Thunb.) 70% 에탄올 추출물을 첨가한 결과, 발효 과정에 유의미한 영향을 미쳤다. 유기산 조성의 변화가 관찰되었는데, 젖산 함량은 증가하고 아세트산 함량은 감소하여 발효 안정성 향상 및 과산도 감소에 기여하였다. 유리당 분석 결과, 포도당과 과당 함량이 감소하여 미생물의 당 이용률 향상 및 발효 효율 개선을 나타냈다.
종합적으로, 본 연구 결과는 우수한 효모 균주와 기능성 성분을 함께 적용함으로써 전통 약주인 약주의 품질과 기능성을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 본 연구는 최적화된 발효 공정을 기반으로 한 건강 지향적인 발효주 개발 및 잠재적인 상업화를 위한 기초 자료를 제공합니다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구 배경 및 필요성 1
• 1.1. 연구 대상 소재: 전통주 2
• 1.1.1. 전통주 연구의 중요성 2
• 1.1.1.1. 전통주의 역사와 문화적 가치 2
• 1.1.1.2. 현대 전통주의 재조명과 산업적 가치· 3
• 1.1.1.3 고기능성 전통주 개발의 필요성 4
• 1.1.2. 탁주· 7
• 1.1.2.1. 탁주의 개요 및 정의 7
• 1.1.2.2. 탁주의 발효 및 숙성 과정 12
• 1.1.2.3. 탁주의 현황 및 기술적 한계 12
• 1.1.3. 약주 15
• 1.1.3.1. 약주의 정의 및 기능성 15
• 1.1.3.2. 약주의 현황 및 기술적 한계 18
• 1.1.3.3. 약주의 소비자 인식과 구매 형태 20
• 1.1.3.3.1. 구매동기 20
• 1.1.3.3.2. 구매 시 고려 사항 20
• 1.1.3.3.3. 인식도 21
• 1.2. 발효 미생물 22
• 1.2.1. 효모 22
• 1.2.1.1. 효모의 생리학적 특성 22
• 1.2.1.2. 전통주 발효에 적합한 우수 균주 선발 기준 22
• 1.2.1.3. 전통주 연구에서의 효모 선발 이유 25
• 1.3. 발효제 종류와 특성· 26
• 1.3.1. 누룩 26
• 1.3.1.1. 누룩의 정의 및 특성 26
• 1.3.1.2. 누룩의 제약점 27
• 1.3.2. 입국의 종류별 특성 및 역할 29
• 1.3.2.1. 입국의 정의와 제조 방식 29
• 1.3.2.2. 발효과정에서 입국의 역할 및 효소기능 30
• 1.3.2.3. 입국 사용의 장점과 적용 가능성 33
• 1.3.3. 백국균(Aspergillus luchuensis) 34
• 1.3.3.1. 백국의 특징 34
• 1.3.4. 황국균(Aspergillus oryzae) 36
• 1.3.4.1. 황국의 특징 36
• 1.4. 한약재의 기능성과 전통 발효주의 융합 가능성 38
• 1.4.1. 한약재의 정의 38
• 1.4.2. 한약재 식품소재 활용 38
• 2. 목표 효능 39
• 2.1. 발효주 기능성 향상을 위한 생리활성 효능 선정 배경 39
• 2.2. 주요 기능성 목표의 도출 근거 40
• 2.2.1. 항산화· 40
• 2.2.2. 항염증· 40
• 2.2.3. 간기능개선 41
• Ⅱ. 재료 및 방법 43
• 1. 실험재료· 43
• 1.1. 시료 43
• 1.1.1. 주조에 사용된 재료 43
• 1.1.2. 한약재 43
• 1.2. 시약 및 기기· 43
• 2. 실험방법· 46
• 2.1. 우수균주 선정 46
• 2.1.1. 배양조건(전배양)· 46
• 2.1.2. 황화수소 생성능(H2S) 46
• 2.1.3. CO2 생성능 측정 47
• 2.1.4. 알코올 내성 측정 47
• 2.1.5. 당 내성 측정 47
• 2.1.6. 알코올 발효능 측정 47
• 2.2. 입국 제조· 48
• 2.2.1. pH 및 산도 측정 50
• 2.2.2. 환원당 함량 측정 50
• 2.2.3. 색도 50
• 2.2.4. 당화력(Saccharogenic Power) 측정 51
• 2.2.5. α-amylase 활성 측정 51
• 2.2.6. 기능 성분 함량 분석 : 총 폴리페놀 함량 측정 52
• 2.2.7. 항산화 활성 평가 – ABTS 및 DPPH radical 소거능 측정 52
• 2.2.7.1. ABTS radical 소거능 52
• 2.2.7.2. DPPH radical 소거능 53
• 2.3. 주모 제조· 53
• 2.3.1. 반응표면분석(Response Surface Design) 54
• 2.4. 약주 제조· 56
• 2.4.1. 약주에 대한 이화학적 특성 평가· 58
• 2.4.1.1. pH 측정 58
• 2.4.1.2. 적정산도 측정 58
• 2.4.2. 영양성분 함량 분석 58
• 2.4.2.1. 총당 및 환원당 함량 측정 58
• 2.4.2.2. 유리당 함량 측정 58
• 2.4.3. 발효 특성 분석 59
• 2.4.3.1. 에탄올(알코올 및 메탄올) 및 휘발성 성분(Fusel Oil)분석 59
• 2.4.3.2. 유기산 분석 61
• 2.4.3.3. 유산균 및 효모 생균수 측정· 62
• 2.4.4. 항산화 활성 평가 ABTS 및 DPPH radical 소거능 측정 63
• 2.4.4.1. ABTS radical 및 DPPH radical 소거능 63
• 2.5.1. 관능품질 검사 63
• 2.6. 시료 제조 및 추출 63
• 2.6.1. 시료 추출 63
• 2.7. 기능 성분 함량 분석 및 항산화 활성 평가· 64
• 2.7.1. 기능 성분 함량 분석 – 총 폴리페놀 함량 측정 64
• 2.7.2. 항산화 활성 평가 – ABTS 및 DPPH radical 소거능 측정 64
• 2.7.2.1. ABTS 및 DPPH radical 소거능 측정 64
• 2.8. 한약재 기능성 관련 in vitro 효능평가 64
• 2.8.1. 항염증 효능평가 64
• 2.8.1.1. 세포독성측정 64
• 2.8.1.2. Nitric oxide(NO) 생성 억제능 측정 65
• 2.8.1.3. 세포 내 Reactive oxygen species (ROS) 측정 66
• 2.8.1.4. Western blotting을 통한 단백질 발현율 측정· 66
• 2.8.1.5. qRT-PCR을 통한 유전자 발현율 측정 68
• 2.9.2. 간기능개선 효능평가 69
• 2.9.2.1. 세포독성측정 69
• 2.9.2.2. 세포재생활성 측정· 69
• 2.10. 통계학적 분석 70
• Ⅲ. 결과 및 고찰 71
• Part 1. 우수 균주 선정 및 입국 종류에 따른 약주 품질 특성 분석· 71
• 1. 우수균주 및 입국 종류에 따른 발효 조건 최적화 71
• 1.1. 균주의 선정 및 발효 특성 평가 71
• 1.1.1. 황화수소(H2S) 생성능 72
• 1.1.2. CO2 생성능 74
• 1.1.3. 당내성 76
• 1.1.4. 알코올 내성 78
• 1.1.5. 알코올 발효력 분석 80
• 1.2. 입국 선정 및 발효 특성 평가 82
• 1.2.1. 입국의 이화학적 특성 및 당화효소활성 82
• 1.2.2. 기능 성분 함량 분석 및 항산화 활성 평가 84
• 1.2.3. 백국주모(酒母) 발효조건의 최적 이화학적 특성· 86
• 1.2.4. 백국주모(酒母) 발효조건의 최적화 97
• 1.2.5. 황국주모(酒母) 발효조건의 최적 이화학적 특성· 99
• 1.2.6. 황국주모(酒母) 발효조건의 최적화 110
• 1.2.7. 약주 제조에서 황국 활용의 필요성 112
• 2. 약주의 이화학적, 발효 특성 및 관능평가· 113
• 2.1. 이화학적 및 영양학적 특성 평가 113
• 2.1.1. pH 및 적정산도 측정 113
• 2.1.2. 환원당 및 유리당 측정 116
• 2.2. 발효 특성 분석 119
• 2.2.1. 에탄올(알코올, 메탄올, Fusel Oil) 분석· 119
• 2.2.2. 유기산 분석 122
• 2.2.3. 효모 및 유산균 측정 124
• 2.3. 항산화 활성 평가 – ABTS 및 DPPH radical 소거능 측정· 126
• 2.3.1. ABTS radical 및 DPPH radical 소거능 126
• 2.4. 관능품질 평가 및 맛 향미 개선 검사 128
• Part 2. 한약재를 활용한 기능성 개선 약주 개발 130
• 1. 기능성 개선 및 소재 효능평가 및 우수소재 효능작용기전 구명· 130
• 1.1. 기능성분 함량 분석 및 항산화 활성 평가 130
• 1.2. 약주 기능성 우수 추출물 선정을 위한 In vitro 효능평가 132
• 1.2.1. 항염증 효능평가 : Nitric oxide 생성량 측정 132
• 1.2.2. 간기능개선 효능평가 : 간세포 독성 및 세포재생활성 측정 ·· 134
• 1.3. 우수소재 헛개나무열매 70% 에탄올 추출물의 기능성 효능평가 · 136
• 1.3.1. 항염증 효능평가 136
• 1.3.1.1. 세포독성측정 및 NO 생성 억제능 측정 136
• 1.3.1.2. 세포 내 Reactive oxygen species (ROS) 억제 효과 138
• 1.3.1.3. Western blotting 및 qRT-PCR을 통한 iNOS, COX-2 단백질 및 유전자 발현 측정 140
• 2. 약주의 이화학적, 발효 특성 및 관능평가· 142
• 2.1. 기능성 소재 첨가에 따른 발효품질 특성 평가· 142
• 2.2. 약주의 이화학적 발효 특성 평가 144
• 2.3. 관능평가 147
• Ⅳ. 요약 및 결론 149
• Ⅴ. 참고문헌· 152
• Abstract 167