수박을 이용한 발효주와 음료의 제조 = Manufacturing of wine and beverage with watermelon

국문 초록 (Abstract)

수박의 풍부한 과즙을 이용한 가공식품으로서 발효주와 음료의 제조를 위한 조건과 풍미 증진 방법에 관하여 시험하였다.
수박 발효주 제조에 있어서는 발효 균주의 선발, 발효의 최적 조건 탐색, 살균 방법, 풍미 증진을 위한 첨가제에 관하여 조사하였다. 수집한 알콜 발효 균주 17종 중 10% 이상의 알콜 발효력을 갖는 효모는 6종이었고, 이 중 기호도가 좋은 KWS 6을 선발하였다. 알콜 발효에 최적인 당을 찾기 위해 첨가당류인 설탕, 물엿, 포도당, 과당, 유당 중 발효의 탄소원으로서 설탕이 가장 적절하였으며, 수박즙의 조성은 당도 24°Brix에서, 질소원중에서는 암모니아태 질소인 인산암모늄 0.2% 첨가구에서 우수한 알콜 발효를 보였다. 적정 살균 방법을 알아보기 위해 아황산 첨가와 가열살균을 비교한 결과, 오염방지를 위한 아황산 첨가의 경우 발효력은 K₂S₂O_5 150 ppm과 K₂SO₃ 200ppm에서 알콜 함량이 각각 13.7%, 13.6%로 높았으나 관능은 Na₂S₂O_5 100 ppm처리에서 우수하였다. 가열 살균시 발효력은 70℃ 10분에서 알콜 함량이 13.27%로 가장 높았으며, 맛에 대한 관능 평가는 100℃, 120℃ 5분에서 우수하여 고온 살균 처리가 기호도가 높게 나타났으며, 두 가지 방법중 가열 살균 방법이 아황산 첨가 방법에 비해 좋은 기호도를 나타냈다. 수박 발효주의 풍미와 색을 개선시키고자 수박즙과 유사한 색을 갖는 복분자, 오미자, 치자를 첨가하여 발효주를 제조한 결과 복분자와 오미자가 효과적이었으며, 두 재료를 혼합하여 배양했을 때 복분자 20 g/L와 오미자 10 g/L 처리에서 알콜 발효력이 우수하고 맛과 향에서 높은 기호도를 보였다. 색에 있어서는 각각 10 g/L씩 혼합하여 배양된 발효주가 가장 수박색과 유사하다는 평가를 받았으며, 수박향을 첨가했을 때 0.04%의 농도에서 가장 좋은 기호도를 나타냈다.
수박 음료에 있어서는 제조 조건을 구명하고자 수박즙 희석농도와 당농도, 구연산과 비타민 C 첨가량, 살균온도와 시간이 관능 및 저장성에 미치는 영향, 수박의 색소를 대체할 수 있는 천연색소의 선발과 추출 방법에 관하여 알아보았다. 수박의 맛과 색을 나타내는 최적 희석 농도는 40%이었고, 수박음료로서 적정한 당도는 12°Brix로 나타났다. 삼미 강화외 항산화 목적으로 첨가한 구연산과 비타민 C의 농도는 0.5 + 0.3 g/L 또는 1.0 + 0.3 g/L 처리에서 기호도가 좋았다. 수박 음료의 살균시 70℃ 이상의 온도에서는 수박 고유의 적색도가 감소되었으며, 60℃에서 10∼30분이나 70℃에서 10분간 처리시 맛과 색에 대한 좋은 기호도를 가졌다. 수박 음료의 풍미 증진과 붉은 색을 강화할 수 있는 첨가 재료로서 복분자, 오미자, 치자 중 복분자를 20 g/L 첨가했을 때 관능 평가가 좋았으며, 각 재료의 추출 방법에 있어서는 열수 추출이 알콜 추출보다 전반적으로 좋은 효과를 보였다. 풍미증진 재료 혼합하였을 때는 복분자 20 g/L와 오미자 30 g/L 추출액의 7 : 3 배합에서 기호도가 높았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To find ways for increasing watermelon utilization, the optimum condition for manufacturing a wine and a beverage with watermelon were investigated and after manufacturing watermelon wine and beverage, their qualities were measured. To manufacture, yeast strains selection, optimum condition for alcohol fermentation, sterilization methods, and additives for improving wine quality were investigated. Among 17 yeasts isolated from watermelon, 6 strains fermented watermelon to produce more than 10% alcohol. KWS 6 among the 6 strains has the best overall acceptability in sensory evaluation and selected for fermentation for watermelon wine. Sugar was the best saccharide for alcohol fermentation among sugar, corn syrup, glucose, fructose, and lactose. Twenty four Brix in soluble solid content and 0.2% (NH₄)₂PHO₄ of nitrogen source showed the best fermentation capability in watermelon wine manufacturing. Grower often renounced the marketing of watermelon or threw it away because its bad appearance or quality has little marketability. Watermelon wine was made to use these fruits practically and its process were crushing the watermelon flesh, addition sugar and materials to promote flavor, color and taste, sterilization, starter inoculation, fermentation, and filtering. Ability of alcohol fermentation strain, optimum condition for alcohol fermentation, pasteurization method, natural materials to improve the quality of wine were examined. Eight strains among the yeast isolated and assembled have admirable power of alcohol fermentation and KWS 6 of these strains was selected which is superior to sensory evaluation.
In addition of sulfites to prevent contamination from the other microorganisms and obtain better quality, when 150 ppm of K₂S₂O_5 or 200 ppm K₂SO₃ was added to watermelon juice, 13.7% or 13.6% alcohol was producted. And, the addition of 100 ppm showed best taste of watermelon wine in sensory evaluation. In sterilization, at 70℃ for 10 min, fermentation capability was the highest with 13.27% alcohol content. At 100 and 120 ℃ for 5 min, the taste of watermelon wine showed the best. It suggested that high temperature sterilization gave the wine better taste and heat sterilization showed better taste than the sulfites addition did. To improve flavor and color of watermelon wine, raspberries (Rubus coreanus Miq.), omija (Schizandra Chinensis Baillion), and borage (Borage officinals) was added to watermelon juice. The addition of raspberries and omija gave the wine better quality abd when 20 g/L raspberries and 10 g/L omija were added and fermented, fermentation capability was the best and the taste and flavor of the wine were the best in sensory quality. When 10 g/L raspberries and 10 g/L omija were added to watermelon juice and fermented, the color of wine was the most similar to one of watermelon juice and when the addition of 0.04% watermelon flavor to the juice gave the watermelon wine the best sensory quality.
In the experiment of manufacturing of watermelon beverage, dilution of watermelon juice, sugar concentration, addition of citric acid and vitamin C, sterilization temp. and time, natural color extraction and selection were investigated. The optimum concentration watermelon juice for the beverage to give for watermelon taste and color was 40% of watermelon juice and optimum content of soluble solid for watermelon beverage was 12 Brix. The addition of 0.5 g/L and 0.3 g/L or 1.0 and 0.3 g/L in citric acid and vitamin C gave the best sensory quality in the beverage. When the watermelon beverage sterilized at above 70℃, its redness was decreased and sterilization at 60℃ for 10 to 30 min. or at 70℃ for 10 min. gave the beverage the best sensory quality. The addition of 20 g/L raspberries gave the beverage best sensory quality among raspberries, omija, and borage. In extraction method of fruit for natural color, hot water extraction was better than alcohol extraction. The ratio of the extracts for the best sensory quality was 7:3, extract of 20 g/L raspberries:extract of 30 g/L omija.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 = iv
• 1. 서론 = 1
• 2. 문헌고찰 = 3
• 가. 수박 = 3
• 1) 수박의 어원 = 3
• 2) 재배 역사 = 3
• 3) 종류 = 4
• 4) 영양성분 = 4
• 5) 재배 현황 = 6
• 6) 약리 작용 = 7
• 7) 소비패턴과 가공식품 사례 = 7
• 나. 과실주 = 8
• 1) 술의 기원 = 8
• 2) 술의 종류 = 8
• 3) 효모와 알콜 발효 = 9
• 4) 제조공정 = 10
• 5) 저장중 성분 변화 = 11
• 6) 국내 주류시장과 연구동향 = 12
• 다. 과채류 음료 = 13
• 1) 특징과 분류 = 13
• 2) 제조 공정 = 13
• 3) 가공시 변화 = 14
• 4) 괴실쥬스중 효소의 작용 = 15
• 5) 국내 주스 생산 = 16
• 3. 재료 및 방법 = 17
• 가. 실험재료 = 17
• 나. 실험방법 = 17
• 1) 수박 발효주 제조의 최적 조건 = 17
• 가) 사용균주 및 종균 배양 = 17
• 나) 발효주 제조 공정 = 17
• 다) 발효주 제조의 최적 조건 구명 = 18
• (1) 탄소원과 농도 = 18
• (2) 질소원과 농도 = 18
• (3) 적정 살균 방법 = 18
• (4) 풍미증진제 첨가 효과 = 18
• 라. 발효주 품질 조사 = 19
• (1) pH = 19
• (2) 잔류당 = 19
• (3) 총산 = 19
• (4) 알콜 정량 = 19
• (5) 색도 = 19
• (6) 관능 검사 = 20
• 2) 수박 과즙을 이용한 쥬스 제조의 최적 조건 = 20
• 가) 쥬스의 제조 = 20
• 나) 쥬스 제조의 최적 조건 구명 = 20
• (1) 수박즙의 최적 희석농도와 당농도 = 20
• (2) 적정 구연산과 비타민 C 첨가량 = 20
• (3) 살균온도와 시간 = 21
• (4) 색도 측정 = 21
• (5) 강화 색소의 추출 방법 및 선발 = 21
• 다) 관능 검사 = 22
• 3) 통계 처리 = 22
• 4. 결과 및 고찰 = 23
• 1) 수박 발효주 제조의 최적조건 = 23
• 가) 우수 알콜 발효 균주 선발 = 23
• 나) 당류별 알콜 발효력 비교 = 24
• 다) 당농도와 알콜 발효 = 24
• 라) 질소원의 종류와 농도 = 24
• 마) 적정 살균 방법 = 28
• 바) 발효 기간별 발효주의 화학적 특성 = 31
• 사) 풍미 증진제 첨가 효과 = 32
• (1) 복분자, 오미자, 지치첨가에 따른 화학적·관능적 특성 = 35
• (2) 복분자와 오미자의 혼합 첨가시 화학적·관능적 특성 = 35
• (3) 수박향 첨가에 따른 기호도 = 35
• 2) 쥬스 제조의 최적 조건 구명 = 38
• 가) 수박즙의 최적 희석농도 = 38
• 나) 당농도 = 38
• 다) 적정 구연산과 비타민 C 첨가량 = 39
• 라) 살균온도와 시간 = 39
• 마) 풍미증진제 첨가 효과 = 42
• (1) 추출방법에 따른 관능적 특성 = 42
• (2) 수박 음료에 적합한 천연 색소 = 44
• (3) 혼합 첨가에 따른 관능적 특성 = 44
• 5. 요약 및 결론 = 47
• 참고문헌 = 49
• 영문초록 = 54