술과 미생물 오현호 김지원

1) 곡주 당화과정 (다당류를 단당류로 분해) 효모에 의한 당 발효 (에탄올 생성) 2) 과실주 술의 제조과정 1) 곡주 당화과정 (다당류를 단당류로 분해) 효모에 의한 당 발효 (에탄올 생성) 2) 과실주

당화 [ saccharification , 糖化 ] 일반적으로 무맛의 다당을 산 또는 효소로 가수분해하여 감미의 환원당으로 교체하는 것. 누룩곰팡이속(Aspergillus)에는 50여 종이 알려져 있다. 흰색, 검은색, 갈색 등 다양한 색을 갖는다. 효소는 아밀라아제, 말타아제, 인베르타아제, 셀룰라아제, 이눌리나아제, 그 밖의 단백질분해효소 등을 갖는다. 양조, 유기산 발효, 효소제품제조 등 각종 발효공업에 다양하게 이용된다. 이 중 아밀라아제의 작용을 이용해 누룩제조에 사용한다.

당화 [ saccharification , 糖化 ] 맥아 [ malt] 겉보리에 수분·온도·산소를 작용시켜 발아시킨 보리의 낟알. 맥아는 당화효소력이나 단백분해효소력이 강하다. 맥주 양조의 원료로서 중요하고, 미생물의 배양기(培養基)를 조제하는 데도 많이 쓰인다. 녹말과 같은 당류(糖類), 비타민류가 들어 있으며, 아밀라아제가 강하여 영양제·소화제(디아스타아제 등), 때로는 가축의 사료, 엿당의 제조원료 등으로 이용된다. 아밀라아제는 녹말을 분해하여 덱스트린·엿당으로 변화시킨다.

효모 [ Yeast ] 효모(Yeast)란 진균류에 속하는 진핵생물로 균사가 없고 광합성능력이나 운동성을 가지지 않는 단세포 생물을 총칭한다. 효모의 크기는 8 μm 정도이고 타원형 또는 구형의 모양을 하고 있으며, 출아에 의해 증식한다. 당을 발효시켜 에탄올과 이산화탄소를 생산하는 능력을 가진 것이 많다. 이러한 특징 때문에 효모는 제빵, 주류 제조 등에서 광범위하게 사용되고 있다. 효모에는 맥주효모, 빵효모, 유효모, 포도주 효모 등이 있다. 효모에는 비타민 B군과 비타민 D 등을 풍부하게 함유하고 있는 종도 있어서 식품보조제나 의약품 공업에도 사용되고 있다.

효모 [ Yeast ] 효모는 일반적으로 30℃ 전후, pH 4-6 전후의 약한 산성에서 잘 자란다. 효모의 생육을 위해서는 영양원으로 사용되는 당과 몸체를 구성하는 단백질 합성에 필요한 질소원, 그리고 미량의 무기물 및 비타민 등이 필요하다. 물론 효모가 생육하기에 적당한 수분과 생육을 저해하는 물질이 없어야 하는 것은 당연하다. 효모는 산소가 충분히 존재하는 호기상태에서는 포도당을 이산화탄소와 물로 전환(1)시키고, 산소가 부족한 혐기상태에서는 알코올(2)을 생성한다. 그러나 산소가 없는 혐기상태에서는 호기상태에 비해 증식속도가 느리다. 이와 같이 공기가 없는 상태에서는 에너지 효율이 나쁘기 때문에 효모가 살아가기 위한 에너지를 얻기 위해 알코올 발효를 열심히 하게 된다. 술을 만들 때 가능하면 공기 접촉을 피해주려고 하는 것은 다 이런 이유 때문이다. (1) C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 674Cal (2) C6H12O6 + → 6C2H5OH + 2CO2 + 27Cal

효모 [ Yeast ] 효모가 만들어 내는 효소로 인해 알코올 발효가 일어나기는 하지만 효모는 알코올만 만들어 내는 것은 아니다. 효모에 의해서 일부 유기산들이 생성된다. 그러므로 효모를 선택할 때 가능하면 적은 양의 산을 생성하는 효모가 우량 효모로 불리게 된다. 효모가 생산하는 유기산에는 호박산, 사과산, 젖산, 구연산, 초산 등이 있다. 또한 효모는 그 자체로 풍부한 영양소를 포함하고 있는 것으로 알려져 있다. 효모에는 50%의 단백질과. 40%의 탄수화물 등이 주를 이루지만 7%의 풍부한 미네랄과 지방 및 비타민 B 복합체 등을 함유하고 있어서 영양원으로서의 가치도 높다. 출아에 의한 증식

술의 종류에 따른 미생물 이용

보드카 [ Vodka ] 위스키 [ Whisky ] 옥수수, 밀과 같은 곡류나 감자 등으로 만든다. 곡류나 감자를 맥아로 당화하고, 효모로 발효시킨다. 연속 증류기로 알코올 농도 75% 이상의 주정을 만들고 이것을 증류수로 희석하여 알코올 농도 40~50%로 조절한 후 여과를 통해 냄새를 제거한다. 위스키 [ Whisky ] 보리(대맥)를 싹틔워 몰트(malt)를 만들고, 당화된 맥아를 여과한 후 효모를 넣어 발효시킨다. 두 번의 증류를 걸쳐 알코올 도수가 65%인 주정을 받아낸다. 대맥 맥아만으로 만들어진 위스키를 몰트 위스키 (malt whisky)라고 한다. 만들어진 위스키는 오크통 속에 넣어 숙성시킨다.

잘 익은 포도의 당분을 효모를 이용하여 발효시킨다. 주로 이용되는 효모는 Saccharomyces cerevisiae 계통 와인 [ Wine ] 잘 익은 포도의 당분을 효모를 이용하여 발효시킨다. 주로 이용되는 효모는 Saccharomyces cerevisiae 계통 포도주 양조 시 이용되는 세균으로 많이 이용되는 것은 Leuconostoc oenos 란 젖산균으로서 포도주의 산 함량이 많을 경우, 젖산균을 접종함으로써 포도주 내의 사과산이 젖산으로 바뀌게 되는데 이 과정을 말로락틱 발효라고 한다. 말로락틱 발효는 포도주의 산미가 낮아지고 젖산발효에 의해 포도주의 복잡 미묘한 맛이 더해지는 발효법이다.

와인 [ Wine ] Botrytis cinerea

맥주 [ Beer ] 싹틔운 보리의 전분을 당으로 바꾼 다음, 홉(hop)을 첨가하고 맥주 효모로 발효시켜 만든다. 맥주 제조용 보리는 전분이 풍부하고 단백질 함유량이 낮아야 하기 때문에 일반적으로 두 줄 보리나 여섯 줄 보리를 사용한다. 홉(hop)은 맥주에 쓴 맛과 향을 준다. 홉의 쓴 맛은 맥아의 달콤함을 상쇄시켜 맥주 맛의 균형을 잡아주고, 방부 효과가 있어 맥주를 보존하는데 도움을 준다.

맥주 [ Beer ] 상면발효 맥주 (에일, Ale) 상면발효 맥주는 보통 에일 이스트라 불리는 상면발효 효모 Saccharomyces cerevisiae로 발효시킨다. 상면발효 효모는 발효 중 탄산가스와 함께 발효액의 표면에 뜨는 성질이 있다. 상면발효 맥주는 비교적 18~25 ℃ 의 비교적 고온에서 발효된다. 향긋하고 과일 향과 맛이 강하며 진하고 깊은 맛이 특징이다. 에일은 크게 색깔에 의한 구분(페일에일, 브라운에일, 다크에일)과 지역구분(벨기에에일, 독일에일), 원료(밀맥주) 등의 구분으로 나누어질 수 있다. Saccharomyces cerevisiae

맥주 [ Beer ] 하면발효 맥주 (라거, Lager) 하면 발효맥주는 발효가 끝나면서 가라앉는 효모(Saccharomyces carlsbergensis)를 사용하여 만드는 맥주로, 일반적으로 라거 맥주(Lager beer)라고 부른다. 라거 맥주는 7~15 의 저온에서 발효한다. 저온에서 숙성되기 때문에 냉장기술이 발전하면서 대량 생산이 가능해졌다. 체코의 필젠(Pilsen)맥주, 독일의 도르트문트(Dortmund)맥주와 뮌헨(Munchen)맥주, 아메리칸 맥주, 오스트리아 빈(Wien)맥주가 있다. Saccharomyces carlsbergensis

초산균 [ acetic acid bacteria ] 술의 부패와 관련된 미생물 초산균 [ acetic acid bacteria ] 초산균은 에탄올을 산화시켜 초산(아세트산)을 만든다. 발효 중에 발생되는 이산화탄소에 의해 초산균의 생육이 억제되지만 발효 후에는 이러한 조건이 사라지므로 산소를 인위적으로 차단하여 혐기성 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 알코올 발효 중에는 탄산가스 때문에 초산균이 생육하기는 어렵기 때문에 초산균 오염을 걱정할 필요는 없다. 일반적으로 알코올 농도가 14% 정도 이상에서 초산균은 내성이 없기 때문에 증식하지 못하고, 또한 pH가 3.0 이하로 내려가도 초산균 오염은 거의 일어나지 않는다. 술을 보관할 때 병 위쪽에 빈 공간을 최대한 줄여서 가득 채우는 것이 좋고, 아니면 질소와 같은 불활성 기체를 채워놓는 것이 필요하다.

술의 부패와 관련된 미생물 산막효모 산막은 효모가 침강하지 않고 술 표면에서 일어나는 현상을 말한다. 산막효모는 에탄올을 산화시켜 아세트알데히드로 바꾸고 또한 다른 유기산도 생성을 한다. 이를 해결하기 위해서는 pH를 낮게 하거나 무균여과 또는 가열여과를 하면 된다. 유산균 [ lactic acid bacteria ] 락토바실러스(Lactobacillus)속에 오염되면 맥주의 경우 시큼한 뒷맛의 원인이 된다. 페지오콕스(Pediococcus)속은 유산과 함께 디아세틸을 다량 생산하여 술맛을 버려 놓는다. 유산균은 술에 존재하는 사과산이나 구연산을 유산, 탄산가스, 호박산 등으로 만든다. 또한 당이나 유기산으로부터 유산, 탄산가스 등을 만들어 술의 점질화를 일으킨다. 유산균은 혐기성 세균으로 높은 알코올 농도(12~14%) 에서도 번식할 수 있지만, pH에는 내성이 약해 낮은 산도에서는 생육하기 어렵다. 발효가 끝난 후 남아 있는 영양분을 사용하여 유산균의 성장이 시작된다. 술 담그는 초기에 사과산, 구연산 등 유기산을 첨가하는 이유 중 하나는 pH를 낮추어 유산균의 증식을 억제하고 효모가 생육하기 좋은 환경을 조성하기 위함이고, 또한 산미를 풍부하게 하여 맛을 증진시키고자 함이다. 또한 발효가 끝나면 말로락틱 발효를 유도하여 향과 맛의 다양성을 주기 위함이기도 하다.