Article
흑마늘을 이용한 와인의 제조 및 특성
김진희, 손호창1, 신지영, 김성훈, 양지영*
Preparation and Characterization of Black Garlic Wine
Jin Hee Kim, Ho Chang Son1, Ji Young Shin, Sung Hoon Kim, Ji Young Yang*
Dept. of Food Science & Technology, Pukyoung National University
*Corresponding Author: Ji-young Yang, Department of Food Science and Technology, Pukyoung National University, Busan 608-737, Korea, Tel: +82-51-629-5828; Fax: +82-51-, E-mail:
jyyang@pknu.ac.kr
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Received: Jun 24, 2014; Revised: Jul 24, 2014; Accepted: Aug 12, 2014
Abstract
Wine from fermented black garlic, including many pharmacological components, was manufactured and its characteristics were investigated. The fermented black garlic contained 57.35±0.60% (w/w) moisture, 0.93±0.02%(w/w) crude protein, and 0.57±0.03% (w/w) total carbohydrate. The initial pH, soluble solid and fermentation temperature were measured to be pH 6.0, 25 brix and 25°C, respectively, for manufacturing wine from fermented black garlic. Young black garlic wine was harvested after storage for 3 mon at 10°C. Black garlic wine using France chips was analyzed for flavor compounds. Acetaldehyde, 1-propane, ethyl butylate, 2-methyl-1-propane, 3-methyl-1-butanol were detected as the major flavor compounds. The general composition of the finished black garlic wine was 12.50% of alcohol, 0.78% of acidity, 24.61 mg/mL of total phenol, 2.86 mg/mL of flavonoids and pH 3.57. The color index of the finished black garlic wine was 24.78±0.14 of L value, 2.89±0.53 of a value, and 3.29±0.72 of b value. The sensory evaluation rated the finished black garlic wine 11.9 points out of 20 points.
Keywords: fermentation; black garlic; characterization; preparation
서 론
마늘(Allium sativum L.)은 백합과에 속하는 구근식물이 며 수분이 60%, 단백질이 약 3% 함유되어 있으며, 탄수화 물은 주로 프락토오스(D-fructose)의 4분자 축합물인 사당 류(tetrasaccharide)이다. K, Ca, Mg, P 등의 무기질과 비타 민 B1, B2, C를 함유하고 있다. 마늘의 냄새는 정유성분 인 황화디알릴(diallyl sulfide) 때문이며 또한 매운맛은 주 로 알리신(allicin)이라는 성분에 의한 것으로 알려져 있다. 생마늘을 갈거나 다지면 알리인(alliin)의 분해가 급속히 진 행되어 냄새가 강한 알리신(allicin)의 생성량이 많아지므로 강한 냄새가 난다. 마늘은 뛰어난 항균작용으로 세균의 발 육을 억제하며, 항암효과가 있는 것으로 알려져 있다. 위액 의 분비를 촉진시키고 혈액순환을 촉진시키며 혈액 중의 콜레스테롤을 낮추어 줌으로써 동맥경화를 억제하기도 한 다. 우리나라에서는 모든 식품에 기본 조미료로 첨가하며 생선이나 육류의 냄새제거에도 이용된다. 육류와 함께 마 늘을 불에 구워 먹기도 한다. 마늘잎이나 마늘대는 봄철의 미각을 돋우는 채소로 많이 이용된다. 외국에서는 마늘을 건조시켜 분말로 만들어 마늘가루(garlic powder)로 판매하 기도 한다. 마늘의 장기 저장은 온도와 습도를 일정하게 유지하는 것이 필요하며 0-2°C의 냉장온도와 65-75%의 습 도를 유지하면 저장기간을 연장할 수 있다.
마늘은 향균 및 살균작용, 항상화작용, 혈압 강하작용, 소화촉진, 피부질환 및 노화 억제작용 등 다양한 효과가 보고되고 있다(Jain et al., 1975; Cheng et al., 1981; Shashikanth et al., 1984; Kleijnen et al., 1989).
마늘은 특유의 냄새와 맛을 가지고 있는데 마늘의 냄새 와 맛을 조절하기 위한 방법으로 열처리 방법이 이용되고 있는데, 열처리 공정 동안 마늘은 다양한 이화학적인 변화 를 나타내게 된다. 이러한 이화학적 변화를 활용한 가공마 늘인 흑마늘은 열처리 공정 동안 마늘 자체 성분에 의한 amino-carbony 반응에 의해 갈변물질이 생성되어 점차 검 게 변하게 되고, 감미는 증가하며, 마늘의 매운 맛이나 향 은 감소되어 섭취에 용이하게 된다(Shin et al., 2008). 생 마늘이 숙성되어 흑마늘로 변하는 동안 생마늘의 불안정하 고 냄새나는 성분들이 보다 안정하고 냄새가 없는 수용성 물질로 변화하여 S-allylcysteine(SAC), S-allylmercaptocysteine( SAMC), tetrahydro-β-carboline과 같은 유기 황하합 물과(Nagae et al., 1994) diallyl sulfide(DAS), triallyl sulfide, diallyl disulfide(DADS), diallyl polysulfides 등의 지용성 물 질이 함유하게 되며(Horie et al., 1992, Amagase et al., 1993, Awazu et al., 1997, Amagase et al., 2001), 이러한 성분들에 의해 일반적인 생마늘 보다 월등히 놓은 항산화 활성을 나타내고 있다(Imai et al., 1994). 이런 흑마늘을 이용한 다양한 식품가공품이 개발되고 있는데 흑마늘을 첨 가(0, 1, 3, 5, 7, 9%)한 쿠키를 제조하여 1%와 3%의 흑 마늘을 이용한 쿠키의 개발 가능성이 있는 것으로 확인 되 었고(Lee et al., 2009), 흑마늘 농축액을 첨가하여 요구르 트를 제조하여 흑마늘 농축액의 적정첨가 농도는 1%미만 일 때가 적합한 것으로 판단되었다(Shin et al., 2008).
그 외에도 흑마늘 추출액을 첨가한 식빵의 품질 특성 (Yang et al., 2010), 흑마늘 추출물을 첨가한 화장품의 기 능성 평가(Jung et al., 2010), 흑마늘 분말을 첨가한 스펀 지케이크의 품질 특성(Lee et al., 2009) 등이 있다. 이와 같이 다양한 식품가공품 중 흑마늘을 이용하여 와인을 제 조한 제품을 찾아볼 수가 없다.
이에 본 연구에서는 흑마늘을 이용한 다양한 가공식품의 개발로 흑마늘 소비를 확대하기 위하여 와인 발효에 적합 한 효모 선발, 최적 발효조건의 당도, pH, 알코올농도 등을 선정하여 이를 이용해 흑마늘 와인 제조법을 조사하였다.
재료 및 방법
재료
본 실험에 사용된 흑마늘은 경남 남해군에서 재배된 남 해산 난지형 흑마늘을 구입하여 사용하였고 필요한 경우 반건조된 상태로 -40°C에서 냉동보관하면서 실험에 사용하 였다.
흑마늘의 추출물 제조
흑마늘 추출액은 껍질을 깐 흑마늘의 무게를 측정하여 10배 이내로 음용수를 첨가하여 직접 추출방식이나 환류 대류방식으로 90°C 이하의 온도로 추출하여 1차와 2차 추출액을 혼합하여 흑마늘 추출액의 시료로 사용하였다.
흑마늘와인의 제조
흑마늘와인의 제조는 흑마늘 추출액에 설탕을 가하여 당 도를 조절하며 당도가 조절된 시료에 가능한 최소의 산 또 는 알칼리를 첨가하여 초기 pH를 조절하였다. 흑마늘와인의 제조를 위하여 사용되는 종효모는 Saccharomyces cerevisiae 효모를 사용하며 5% YPD 사면배지에 접종하며 2개월 간 격으로 계대배양하면서 종효모로 보존하며 사용하였다. 종효 모는 흑마늘 추출액에 1백금이를 접종하여 25°C 배양기에 서 3일간 배양 후 종균배양으로 사용하였으며 본 배지의 5 에서 10%를 첨가하여 와인 발효를 행하였다. 흑마늘와인 제조를 위한 본 발효는 25°C에서 행하는 것을 기본으로 하 였다. 알코올발효가 더 이상 진행되지 않는 시점에서 최종 당도와 알코올을 확인한 후 막여과기를 사용하여 여과를 실 시하였다.
여과된 와인액은 오크통을 사용하거나 오크칩을 사용하여 숙성시킬 수 있다. 오크통은 통의 80% 이상을 채워 행하며 오크칩은 와인액의 10% 전후로 첨가하여 10°C 이하의 저 장실에서 숙성하였다. 일정기간 숙성이 끝난 원액을 막여과 기를 사용하여 여과한 후 병입하여 코르크 마개로 밀봉한 후 수축캡으로 최종 밀봉한 후 완제품을 저온실에 저장하면 서 사용하였다.
흑마늘와인 발효를 위한 초기 pH, 초기 당도
흑마늘와인 제조 시 사용된 흑마늘 추출액의 초기 pH와 당도 와인발효에 미치는 영향을 조사하기 위하여 흑마늘 추출액의 초기 pH를 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9로 각각 조절하였 으며, 당함량은 15, 20, 25 brix로 조절한 후 와인 발효 후 잔당과 알코올함량을 측정하였다.
일반성분 분석
일반성분은 AOAO법(1990)에 따라 수분은 105°C 상압 가열건조법, 조단백질은 Kjeldahl법, 조지방은 ether를 이용 한 Soxhlet법, 그리고 회분은 550°C 건식회화법으로 측정하 였다. 시료의 pH는 pH meter(Orion Co., Japan)를 사용하였 으며, 당도는 굴절당도계(N1, Atago Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 brix 단위로 측정하였다. 모든 분석은 3회 반복 측정하였다.
알코올 함량 분석
흑마늘와인 100 mL를 메스실린더로 취해 삼각플라스크 에 옮긴 후 메스실린더를 물 15 mL 2회 씻어서 세척액을 삼각플라스크에 합친 뒤 냉각기를 연결하여 증류하고 증류 액이 70 mL 이상 되면 물을 가하여 100 mL로 만든 후 수 은구로 된 주정계를 이용하여 측정값을 읽고 시료의 온도 를 측정한 후 Gay-Lussak의 주정환산표로 주정분을 결정 하였으며 각 시료 당 3회 반복 측정 하였다.
Hunter's color value 분석
흑마늘의 색도를 측정하기 위해 색차계(JC801, Color techno system Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 Hunter's color value를 측정하였다. 즉, 흑마늘추출액 또는 흑마늘와인의 각 시료(1.0 cm×1.0 cm×1 cm)를 색차계로 측정하여 L*(명 도), a*(적색도), b*(황색도) 값으로 나타내었다. 한 시료 당 각각 3회 반복 측정하였다.
결과 및 고찰
흑마늘의 일반성분
흑마늘와인을 제조하기 위해 사용된 흑마늘 원료의 일반 성분을 분석한 결과는 Table 1과 같았다. 와인발효에 중요 한 총당 함량은 당도는 5.75±0.03%로 나타났으며, 이는 흑 마늘의 이화학적 특성(Choi et al., 2008)에 보면 흑마늘의 총당은 6.19±0.02로 본 연구에서 조사한 자료보다 총당의 함량이 높게 나타났으며 pH는 4.36±0.06%로 본 연구에서 보다 낮게 조사되었다. 생마늘과 찐마늘, 흑마늘을 비교하 였을 때 총당은 흑마늘(6.19±0.0%), 찐마늘(5.68±0.11%), 생마늘(4.47±0.11%) 순이었으며 pH는 이와 상반된 생마늘 (6.84±0.01), 찐마늘(6.54±0.02), 흑마늘(4.36±0.03) 순으로 조사되어 있었다.
Table 1.
Proximate composition and pH of black-fermented garlic (g/100 g).
|
|
Black garlic |
|
Moisture |
57.35±0.60 |
|
Crude lipid |
0.57±0.03 |
|
Crude protein |
0.93±0.02 |
|
Crude ash |
1.82±0.05 |
|
Total dietary fiber |
5.75±0.03 |
|
pH |
4.46±0.06 |
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흑마늘와인 발효를 위한 초기 pH와 당도의 최적조건
흑마늘와인 발효를 위한 초기 pH를 알아보기 위하여 흑 마늘 추출액의 초기 pH를 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9로 조절한 후 흑마늘와인 제조를 행한 결과는 Fig. 1과 같았다. 흑마늘 추출액의 초기 pH를 pH 6으로 추출한 경우 알코올함량 13.5%(v/v)로 가장 높게 나타났다.
Fig. 1.
Changes in sugar content and alcohol content during wine fermentation of fermented black garlic according to initial pH.
Download Original Figure
일반적으로 알코올발효의 최적 pH는 4.5부근으로 알려져 있으나 pH에 크게 영향을 받지 않는 것으로 알려져 있다. 본 실험에 있어서는 pH 6.0의 중성에서 가장 높았으며 pH 4.0에서 8.0의 범위에서는 알코올발효가 진행됨을 관찰하였 다. 흑마늘와인 발효에 있어서 흑마늘 추출액에 설탕을 보 당하여 초기당도가 와인발효에 미치는 영향을 조사한 결과 는 Fig. 2과 같았다. 초기당도를 조절하여 와인발효를 행한 결과, 발효 4일차에는 당도의 소비가 급격하게 이루어졌 으나 그 이후에는 당도의 감소는 서서히 진행되었다. 8일 간 발효한 후 25 brix로 조절한 실험구의 최종당도는 9 brix 이었으며, 20 brix로 조절한 실험구는 8.2 brix, 15 brix로 조절 한 실험구는 7 brix로 나타났다. 초기당도를 25 brix로 조절한 실험구는 발효 8일 후 당의 소비량이 8 brix로 가장 크게 떨어졌으며, 최종 알코올함량도 Fig. 2에서 볼 수 있듯이 13.5%(v/v)로 가장 높은 농도를 나타냈다. 초기당도를 15, 20, 25 brix로 조절하여 발효하여 제조된 흑마늘와인의 관 능평가를 실시한 결과, 초기 당도를 25 brix로 조절한 흑마 늘와인이 단맛, 신맛 및 색깔이 가장 우수한 것으로 나타 났다. 수박을 이용한 와인의 제조 및 특성(Park et al., 2010)에 보면 수박을 이용한 와인의 발효 시 초기당도를 24 brix로 선정하여 실험하였으며 이는 본 실험과 크게 차 이가 나지 않았다.
Fig. 2.
Changes in sugar content and alcohol content during wine fermentation of fermented black garlic according to initial sugar content.
Download Original Figure
흑마늘와인 발효를 위한 최적온도
흑마늘와인 발효의 최적온도를 알아보기 위하여 초기당 도를 25 brix로 조절하고 초기 pH를 6.0으로 조절한 흑마 늘 추출액을 15, 25, 30, 35, 40°C의 온도에서 발효한 결 과를 Fig. 3에 나타내었다. 25, 30, 35°C에서는 발효한 흑 마늘와인의 알코올 함량이 발효 4일차까지 급격하게 증가 하다가 그 이후에는 30, 35°C는 알코올함량 변화가 유지되 는 경향으로 나타났고, 25°C에서 알코올 함량이 서서히 증 가하였으나 발효 8일째 13.5%(v/v)로 최대 알코올 함량에 도달하였다. 흑마늘와인의 효율적인 발효를 위해 흑마늘 추출액의 초기당도를 25 brix로 조절한 후 효모를 접종한 후 25°C에서 발효하는 것이 적합한 것으로 나타났다. 오디 (Mours alba)와인의 제조를 위하여 최적 발효조건 및 발효 특성을 조사한 결과에 의하면 오디(Mours alba)와인의 최 적온도를 26°C에서 발효하는 것이 오디 와인의 발효에 가 장 적합한 것으로 보고하고 있다. 이는 본 실험에서 얻는 흑마늘와인 발효를 위한 최적온도와 크게 차이가 나지 않 는 것으로 나타났다. Table 2
Fig. 3.
Changes in sugar content and alcohol content during wine fermentation of fermented black garlic according to fermentation temperature.
Download Original Figure
Table 2.
Quality properties of black garlic wine.
|
Items |
Contents |
|
pH |
3.57 |
|
Acidity (%) |
0.79 |
|
Alcohol (%) |
12.50 |
|
Total phenol (mg/mL) |
24.61 |
|
Flavonoids (mg/mL) |
2.86 |
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흑마늘와인제품의 일반성분 및 색도
흑마늘와인 제조 시 초기 pH 6.0, 초기 당도 25 brix, 발 효온도 25°C의 최적조건에서 흑마늘와인을 제조하여 흑마 늘와인의 young wine을 제조한 후, 흑마늘 young wine의 최적의 저장조건으로 프랑스산 오크칩을 사용하여 10°C 저 장실에서 3개월간 저장하여 흑마늘와인을 완성하였다. 이 렇게 제조된 최종 흑마늘와인의 일반성분과 일부 기능성성 분을 분석한 결과는 Table 3과 같았다. 최종 흑마늘와인의 pH는 3.57로 산성이었으며 산도는 0.79로 나타났으며, 알 코올함량은 12.50%(v/v)으로 나타났다. 흑마늘와인의 기능성 성분인 총 페놀 함량이 24.61mg/mL로 나타났고 flavonoid함 량이 2.86 mg/mL로 나타났다. 흑마늘와인의 색도를 측정한 결과는 Table 4와 같았다. 흑마늘와인의 색도 측정결과 L 값 24.78±0.14, a값 2.89±0.53, b값 3.29±0.72로 나타났다.
Table 3.
Proximate composition and pH of black-fermented garlic. (g/100 g)
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|
Black garlic |
|
Moisture |
57.35±0.60 |
|
Crude lipid |
0.57±0.03 |
|
Crude protein |
0.93±0.02 |
|
Crude ash |
1.82±0.05 |
|
Total dietary fiber |
5.75±0.03 |
|
pH |
4.46±0.06 |
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Table 4.
Color index of black fermented garlic wine.
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Index |
L |
a |
b |
|
Value |
24.78±0.14 |
2.89±0.53 |
3.27±0.72 |
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요 약
흑마늘의 일반성분을 분석한 결과 총당은 5.75±0.03, pH 는 4.46±0.06으로 나타났다. 흑마늘와인의 제조 과정에서는 본 발효 과정 중 초기 pH, 초기당도 및 최적온도를 찾아 내었는데 흑마늘와인의 효율적인 발효를 위해 흑마늘액의 초기 pH를 pH 6, 초기당도를 25 brix로 조절한 후 효모를 접종하여 25°C에서 발효하는 것이 적합하였다. 흑마늘와인 의 young wine을 제조한 후, 흑마늘 young wine의 최적의 저장조건으로 프랑스산 오크칩을 사용하여 10°C 저장실에 서 3개월간 저장하여 흑마늘 와인을 완성하였다. 흑마늘 와인의 색도 측정결과 L값 24.78±0.14, a값 2.89±0.53, b값 3.29±0.72로 나타났다.
감사의 글
이 논문은 2011학년도 부경대학교의 지원을 받아 수행된 연구임(PK(PKS)-2011-0769).
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