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KR20120107681A - 신균주 사카로마이세스 세레비지애 ｎｋ28 및 이를 이용한 포도주 제조방법 - Google Patents

신균주 사카로마이세스 세레비지애 ｎｋ28 및 이를 이용한 포도주 제조방법 Download PDF

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KR20120107681A
KR20120107681A KR1020110025326A KR20110025326A KR20120107681A KR 20120107681 A KR20120107681 A KR 20120107681A KR 1020110025326 A KR1020110025326 A KR 1020110025326A KR 20110025326 A KR20110025326 A KR 20110025326A KR 20120107681 A KR20120107681 A KR 20120107681A
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한아름
최정훈
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인천대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 신규한 효모 균주인 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P) 및 이를 이용한 포도주의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내당성, 알코올 저항성 및 알코올 발효능이 높고, 발효 과정에서 응집이 일어나지 않아 발효주의 제조에 적합한 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주, 및 이를 이용하여 당도와 알코올 함량이 높고 맛이 부드러운 포도주를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주는 현재까지 상용되고 있는 포도주 발효용 효모 균주들에 비해 이당류, 특히 말토오스에 대한 이용능이 뛰어나고, 당이 높은 비율로 함유된 배지에서도 생장할 수 있는 내당성이 우수하다. 뿐만 아니라, 알코올 함량이 높은 배지에서도 죽지 않고 살 수 있으며, 알코올 발효율이 뛰어나다. 따라서 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주는 당도 및 알코올 함유량이 높으면서도 맛은 부드러운 특징을 갖는, 우리나라 사람들의 입맛에 맞는 포도주를 제조하는데 유용하게 이용될 수 있다.

Description

신균주 사카로마이세스 세레비지애 ＮＫ28 및 이를 이용한 포도주 제조방법{Saccharomyces cerevisiae NK28 and method for producing wine using thereof}
본 발명은 신규한 균주인 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P) 및 이를 이용한 포도주 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내당성, 알코올 저항성 및 알코올 발효능이 높고, 발효 과정에서 응집이 일어나지 않아 발효주의 제조에 적합한 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주, 및 이를 이용하여 당도와 알코올 함량이 높고 맛이 부드러운 포도주를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 우리나라에서는 소득의 증가와 웰빙 생활에 대한 관심이 높아지면서, 포도주의 소비량이 매년 20~30%씩 매우 빠르게 성장하고 있다. 그러나 아직까지 포도주는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 그 수입량은 지속적으로 늘어나고 있다. 구체적으로 우리나라 포도주 수입량은 2002년~2006년 사이 128.6% 성장하였으며, 2011년에는 총 3,760 만병 정도 수입되어 전체 포도주 소비량 중 81.5%를 차지할 것으로 예측되고 있다. 이에 국내에서도 포도주 제조에 대한 많은 연구들이 활발히 이루어지고 있으며, 우리나라 소비자들에게 식용으로 친숙한 캠벨얼리와 거봉포도 등으로 우리나라 입맛에 맞는 포도주의 생산이 시도되고 있다.
그러나 국내에서 제조되는 포도주의 품질은 수입 포도주에 비해 떨어지기 때문에 경쟁력이 거의 없는 상태로 국산 포도주의 수요는 수입 포도주에 비해 매우 미비하고 질적으로도 개선되어야 할 부분이 많은 것이 현 실정이다. 국내산 포도주의 경우 주로 수입된 포도주를 블렌딩하여 생산하고 있다. 포도주의 품질은 많은 부분 포도품종에 영향을 받지만, 발효 균주, 제조공정 및 숙성과정 또한 많은 영향을 미친다. 우리나라는 환경적으로 프랑스나 칠레 등과 비교해서 질 좋은 포도가 재배될 수 있는 조건을 갖추지 못하고 있을 뿐만 아니라 품종개량에는 상당한 시간이 걸리기 때문에 우수한 포도품종의 개발은 단기적으로는 경쟁력을 갖출 수 있는 전략이 되지 못한다. 따라서 국내 재배 포도품종을 이용한 포도주의 질적 개선을 위해서는 우선 발효 효모 및 제조공정에 대한 많은 연구가 요구된다. 특히 포도주의 제조에 있어서 발효능과 발효에 따른 향미성분은 품질에 영향을 주는 요소로서 발효 효모에 의해서 대부분 결정된다. 그럼에도 종래 국내 포도주 제조에 사용된 균주는 S. cerevisiae Lv001나 S. cerevisiae La Parisienne와 같이 대부분 외국에서 개발된 발효 효모였기 때문에, 국내재배 포도품종에 적합한 발효 효모를 개발할 필요성이 증대되고 있다.
국내에서 생산되는 포도를 포도주 제조에 사용할 때 당도가 낮으며 (보통 13-14 브릭스), 산도가 높고, 말릭산의 함유랑이 높아 자극적이고 신맛이 강한 단점이 있다. 우리나라 사람들은 포도주를 마실 때 쓴맛보다는 단맛을 선호하는 경향이 있다. 그러나 한꺼번에 과량의 당을 첨가하여 포도주를 발효시키게 되면 대부분의 발효 균주들은 삼투압 충격으로 사멸되고 따라서 포도주의 질이 떨어지게 된다. 그러므로 높은 당 농도에 의한 삼투압을 견딜 수 있는 발효 효모가 필요하다. 또한, 포도즙 내에서 효모 균주가 포도당을 이용해 발효를 하게 되면 알코올이 생성되게 된다. 이때 발효 효모가 매우 빠른 속도로 당분을 발효하여 급격히 알코올을 생산하게 되면 그로 인해 발효가 충분히 완료되기 전에 효모균주가 사멸되어 포도주의 질과 알코올 함량에 영향을 미치게 된다. 만약 발효 효모가 탄소원으로 포도당 2개가 붙어있는 말토오스를 효율적으로 이용한다면 말토오스를 포도당으로 만든 후 사용하기까지 시간이 걸리게 되고 따라서 높은 포도당 함량으로 인한 충격 및 급격한 알코올 생성으로 인한 충격을 완화시켜 더 오랫동안 포도즙 발효를 유도할 수 있게 된다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 국내산 포도주의 문제점을 해결하고 우리나라 사람들의 입맛에 맞는 높은 당도의 부드러운 포도주를 제조하는데 적합한 발효 효모를 찾기 위하여 여러 과일 껍질로부터 야생형 효모 균주들을 분리하던 중, 신규한 효모 균주 사카로마이세스 세레비지애 NK28를 동정함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 효모 균주들보다 내당성, 내알코올성 또는 알코올 생성능이 우수한 신규한 효모 균주 사카로마이세스 세레비지애 NK28을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 효모 균주를 이용하여 포도주를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 생산된 포도주를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 내당성, 내알코올성 또는 알코올 생성능이 우수한 신균주 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P; 수탁기관:국립농업과학원 농업유전자원센터)을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 균주는 키위의 껍질에서 분리된 것일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 균주는 말토오스를 탄소원으로 이용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 균주는 배양 중 응집이 일어나지 않는 포도주 발효균주일 수 있다.
또한, 본 발명은 내당성, 내알코올성 또는 알코올 생성능이 우수한 신균주 사카로마이세스 세레비지애 NK28를 이용하는 것을 특징으로 하는 포도주의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 포도주의 제조방법은 포도를 곡류의 전분과 함께 발효시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 곡류는 쌀일 수 있다.
나아가 본 발명은 상기 본 발명의 방법에 의해 제조된 포도주를 제공한다.
본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주는 현재까지 상용되고 있는 포도주 발효용 효모 균주들에 비해 이당류, 특히 말토오스에 대한 이용능이 뛰어나고, 당이 높은 비율로 함유된 배지에서도 생장할 수 있는 내당성이 우수하다. 뿐만 아니라, 알코올 함량이 높은 배지에서도 죽지 않고 살 수 있으며, 알코올 발효율이 뛰어나다. 따라서 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주는 당도 및 알코올 함유량이 높으면서도 맛은 부드러운 특징을 갖는, 우리나라 사람들의 입맛에 맞는 포도주를 제조하는데 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주와 과일에서 분리되었고, 내당성, 알코올 저항성, 말토오스 이용능이 높은 타 효모 균주들의 26S rDNA 염기서열의 연관성에 근거하여 작성한 계통수이다.
도 2는 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주와 상용되는 포도주 발효 효모의 세포 형태를 비교한 광학현미경사진이다(배율 400X). (A) Saccharomyces cerevisiae NK28, (B) Saccharomyces cerevisiae Lv001, (C) Saccharomyces cerevisiae La Parisienne이다.
도 3은 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 내당성 및 말토오스 이용능을 상기 상용 포도주 발효 효모의 것과 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 알코올 저항성을 상기 상용 포도주 발효 효모의 것과 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 알코올 생산능을 상기 상용 포도주 발효 효모의 것과 비교한 그래프이다.
본 발명은 우리나라 사람들이 선호하는 높은 당도의 부드러운 포도주를 제조하는데 적합한 신규한 균주인 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P)를 제공함에 그 특징이 있다.
한편, 현재까지 알코올 발효에 이용되는 발효 효모는 30 내외의 온도에서 발효 활성이 좋고, 기질에 따라 다소의 차이는 있으나, 대략적으로 12%의 알코올을 생성하는 것으로 일반적으로 알려져 있다.(Chul S. Shin, Analysis of The Factors which Enhance Yeast Growth and Ethanol Production, The State University of New Jersey, USA, P5, 1984)
또한, 알코올 발효 중 효모의 생육은 기질내 탄소원 및 질소원의 함량에 의해 대사가 조절되며, 그에 따라 출아법 등의 증식에 의해 개체수가 증식하게 된다. 그러나, 대사산물인 알코올 함량에 따라 생육의 저해를 받게 되며, 일정 농도 이상의 알코올에서는 생육이 상당히 저해된다.(A. Lentini, The Impact of Ethanol Stress on Yeast Physiology, Brewing Yeast Fermentation Performance 2nd Edition, UK, P25, 2003)
따라서 발효주의 제조과정 중 발효 시 효모에 의한 대사산물인 알코올에 대한 생육저해가 상대적으로 낮은 균주를 이용할 경우 동일한 원료에 의해 높은 발효 수율을 얻을 수 있어 생산성을 높일 수 있게 된다.
또한, 발효주 중, 특히 포도주 제조 시 한꺼번에 과량의 당을 첨가하여 포도주를 발효시키게 되면 대부분의 발효 균주들은 삼투압 충격으로 사멸되고 따라서 포도주의 질이 떨어지게 된다. 그러므로 높은 당도의 부드러운 포도주를 제조하려면 높은 당 농도에 의한 삼투압을 견딜 수 있는 발효 효모가 필요하다.
이에 본 발명자들은 이러한 조건을 만족시키는 신규 효모 균주를 탐색한 결과 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)를 분리하였고, 2011년 02월 07일자로 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁하여 미생물 기탁증을 부여받았다(기탁번호 KACC 93117P).
보다 상세하게 본 발명자들은 상기 신균주를 분리하기 위해, 포도, 딸기, 키위 등 국내에서 구입한 다양한 과일들의 표면에 붙어있는 효모를 분리하여 637주의 야생 효모주를 확보했으며, 이들에 대해서 내당성, 알코올 내성, 말토오스 이용능, 알코올 생산능 등의 특성을 분석하여 120주를 선발한 다음 유전정보를 이용하여 동정한 결과 보편적으로 포도주 효모로서 바람직한 특성들을 갖고 있어 널리 상용화될 수 있는, 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae) 균주를 동정하였고, 이 균주를 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae) NK28이라고 명명하였다(도 1 참조).
본 발명자들은 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28) 균주가 종래의 포도주 발효 효모들에 비해 우수한 특성들을 갖는지를 알아보기 위하여 시중에서 포도주 발효 효모로 상용되고 있는 사카로마이세스 세레비지애 Lv001(Saccharomyces cerevisiae Lv001)과 빵 발효 효모로 개발되었지만 포도주 제조시 포도주의 신맛을 줄이는데 효과적이어서 포도주 발효에도 사용되고 있는 사카로마이세스 세레비지애 La Parisienne(Saccharomyces cerevisiae La Parisienne)와 함께 비교실험을 수행하였다.
먼저 형태적 특성을 상기 균주들과 비교하였는데, NK28 균주는 세포들이 각각 개별적인 단세포로 생장하지만, La Parisienne 균주는 세포들이 서로 응집되어 생장하는 것으로 나타났다(도 2). 따라서 NK28는 La Parisienne 균주와 동일한 균주가 아님을 알 수 있었으며, 응집이 일어나지 않는 NK28 균주로 발효할 경우 침전되는 속도가 느리기 때문에 세포응집이 일어나는 Parisienne 균주로 포도주를 발효할 때보다 포도주 발효에 더 효율적이라는 것을 알 수 있었다.
또한, 당 이용능에 있어서, NK28은 포도당, 갈락토오스(galactose), 메틸글루코피라노사이드(methyl-a-D-glucopyranoside), 말토오스, 저당(D-saccharose, sucrose), 트레할로스(D-trehalose), 멜레지토스(D-melezitose), 라피노오스(D-raffinose)를 탄소원으로 이용할 수 있는 반면, Lv001은 일반적으로 사카로마이세스 세레비지애 균주들이 거의 사용하지 않는 글리세롤을 이용하였고, 메틸글루코피라노사이드(methyl-a-D-glucopyranoside)를 이용하지 못하였다(표 1).
따라서 본 발명의 NK28 신균주는 말토오스를 탄소원으로 효율적으로 이용할 수 있는 특징이 있고, 이로 인해 말토오스를 포도당으로 만든 다음 사용하기까지의 시간이 걸리게 되어 높은 포도당 함량으로 인한 충격 및 급격한 알코올 생성으로 인한 충격을 완화시켜 더 오랫동안 포도즙 발효를 유도할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 본 발명의 신균주에 대한 내당성 정도를 분석하였는데, 그 결과, 40%의 포도당이 함유된 YPD 액체배지에서는 NK28 균주와 다른 균주들과의 생장도에는 큰 차이가 없었지만, 30%의 포도당이 함유된 경우에는 NK28 균주가 Lv001 및 La Parisienne 균주보다 높은 생장도를 보였다(도 3).
또한, 알코올 발효능 실험 결과, NK28 균주는 Lv001 균주보다 증가한 알코올 생산량을 나타냈고, La Parisienne 균주와 비교해서 72시간에는 25%의 더 많은 알코올을 생산한 것을 알 수 있었다(도 5).
따라서 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P) 균주는 당도 및 알코올 함유량이 높고 부드러운 맛을 나타내는 포도주의 제조에 이용될 수 있다.
나아가 본 발명은 본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주를 이용하여 포도주를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28을 이용한 포도주의 제조는 공지된 효모 균주를 이용한 발효주의 제조방법에 따라 수행될 수 있다. 포도주는 포도를 수확한 후 파쇄하고 압착 여과하여 과즙을 얻은 다음 설탕이나 포도당을 첨가하여 적당한 당도로 조절한 다음 효모를 첨가하여 알코올 발효시켜 발효주를 만든 다음 여과, 숙성하여 제품화하거나 주정과 물을 첨가하여 제성하여 제품화하는 것이 일반적이다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 상기 균주를 이용한 포도주의 제조는, 상기 말토오스 이용능 및 내당성 등의 특성이 우수한 균주를 이용하여 첨가물이 첨가되거나 첨가되지 않은 포도즙 배지에서 통상의 방법으로 발효시키는 방법으로 이루어질 수 있다. 상기 첨가물에는 쌀을 포함한 곡류의 전분, 물, 소량의 당화효소, 아황산, 정향(clove) 등이 포함될 수 있으며, 오염 방지를 위해 소량의 젖산이 첨가될 수 있다. 추가로 상기 배양 뒤, 다시 일정 온도에서 발효하여 얻은 발효액을 정제함으로써 포도주를 수득할 수 있다. 포도주에 쌀을 첨가할 경우, 높은 알코올 도수의 포도주를 제조할 수 있고, 이 포도주가 탁주의 맛에 길들여진 우리나라 사람의 입맛에 거부감 없이 음용될 수 있다. 일반적인 포도주 발효의 경우, 적당한 양의 아황산이 첨가된 후 포도주 발효균을 첨가하여 발효가 시작되면 처음에 존재하던 포도주 발효균이 소멸되고 첨가된 포도주 발효균이 증식하게 된다. 산화반응에 해당하는 발효작용에는 열이 발생하기 때문에 일정한 온도가 되도록 조절해 주어야 한다. 한편, 알코올을 식초로 만들어 신맛이 나게 하는 초산균인 아세토박터가 활동하지 못하도록 산소의 유입도 막아야 하며, 효모에 의한 발효가 원활하게 진행되도록 하기 위해서 이들 효모가 좋아하는 산도를 지속적으로 유지해 주어야 한다. 발효가 충분히 진행되어 알코올의 농도가 7~15% 정도가 되면, 벤토나이트와 같은 화합물을 넣어 부유물을 걸러낸다. 이를 앙금분리(racking)과정이라 한다. 이렇게 만들어진 포도주를 유리병에 담아 코르크 마개로 막은 후 어둡고 온도가 적당히 조절된 창고에서 숙성시킨다. 숙성과정에서 포도주에 남아있는 화합물들의 복잡한 반응에 의해서 맛과 향이 더해진다. 한편, 대한민국 특허출원 제2005-0107598호("누룩을 사용하지 않고 효모와 정향을 첨가하여 제조된 술 및 이의 제조 방법", 2005.11.10. 출원)에는 효모와 함께 정향(丁香, clove)을 첨가하여 함께 발효시킴으로써 잡균 발효를 억제하고 동시에 알코올에 부드러운 맛을 부여하고 알코올 발효를 촉진하여 그 농도를 2~4% 증가시키며, 포도주 제조시 효모와 함께 정향을 첨가함으로써 포도주의 신맛이나 떫은맛을 순화시켜 맛을 부드럽게 하고 알코올 농도도 증가시킬 수 있음을 기재하고 있다. 구체적으로, 상기 제조방법은 쌀의 수화공정; 엿기름물 준비공정; 수화미의 증자공정; 엿기름 물과 고두밥의 혼합공정; 가당 및 당화공정; 당화여액 제조공정; 효모 및 정향 첨가공정; 및 알코올 발효 및 냉온숙성공정으로 이루어져 있다.
한편, 대한민국 특허출원 제2004-0056243호("전분당액을 이용하는 포도주의제조 방법", 2004.07.20. 출원)에는 전분이나 쌀과 같은 전분질 원료를 사용하여 고온액화당화법으로 고당도의 전분당액을 제조하고 이 전분당액을 이용하여 포도주를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 여기에서 고온액화당화법은 속성으로 순수한 당화액을 만드는 방법으로서, 전분질 원료에 액화효소와 단백질 분해효소를 넣고서 고온으로 가열하면 각종 유해세균, 야생효모들이 거의 죽게 되므로 여기에 당화효소를 첨가하여 순수한 전분당액을 비교적 빠른시간 내에 제조하는 방법을 말한다. 구체적으로 고온액화당화법으로 전분당액을 제조하는 방법은 다음과 같다. 먼저 전분, 쌀과 같은 전분질 원료를 물에 풀어서 액화탱크에 넣고, 단백질 분해효소를 생산하는 곰팡이인 아스퍼질러스 속(Aspergillus sp.) 조효소제와 바실러스속(Bacillus sp) 액화효소를 첨가하여 pH를 6.0~6.5로 조정한 후 액화효소의 안정화를 도모한다. 이에 제한되는 것은 아니나, 아스퍼질러스 속 조효소제로서는 아스퍼질러스 우사미(Usamii), 아스퍼질러스 니거(Niger), 아스퍼질러스 가와치(Kawachi) 등이 있다. 그 다음 단계로 액화탱크의 품온을 96~98로 상승시켜 1시간 유지하며, 이후 품온을 강하시켜 60에 도달하면, 단박질 분해효소와 당화효소를 생성하는 두 조효소제인 아스퍼질러스 속 조효소제와 라이조푸스 속 조효소제를 동시에 첨가하여 6~8시간 유지한다. 이후에는 온도를 급속하게 강하시켜 30에 도달하면 당도 25~35 Brix의 전분당액을 얻을 수 있다. 여기서 효모를 접종하고 23~25에서 1~2일간 유지한 후, 메타중 아황산칼륨과 펙티나아제(pectinase)를 함유하는 포도파쇄액을 첨가하여 23~25에서 5~6일간 전발효시킨다. 이후 발효액을 압착하여 규조토 여과 또는 필터프레스로 여과를 한 후에 저장탱크에 넣고서 13~15에서 2~4일간, 6~8에서 4~6일간 후발효 시킨다. 후발효 종료 후 4~7일간 0~4에서 냉장보관하여 주석산을 분리하고, 1주일 간격으로 앙금질을 2회 실시하여 목적하는 포도주를 얻을 수 있다.
또한, 대한민국 특허출원 제2003-0083245호("전분포도주 및 그 제조 방법", 2002.04.19. 출원)에는 무증자 전분질 원료, 조당화효소제 및 배양 효모를 원료로 1차 발효시킨 술덧에 과육(果肉)과 과피(果皮)를 거르지 않은 상태의 포도즙을 넣고 2차 발효시켜 여과하여 전분포도주를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 상기 전분질 원료로는 증자시키지 않은 생쌀이나 생옥수수분을 사용할 수 있고, 또는 생쌀 및 생옥수수전분을 혼합하여 사용할 수 있다. 증자 단계를 생략함으로써 열에 의한 전분질 원료 중의 영양분의 분해 내지 파괴를 방지하고 술맛의 저하를 막을 수 있다. 포도는 제경 및 파쇄시킨 다음, 착즙 및 여과 단계 없이 과육과 과피를 함유한 채 그대로 으깨어 사용한다. 파쇄된 포도즙은 과즙 중에 있는 펙티나아제 (pectinase)의 작용으로 과육의 일부가 분해되기도 하며, 이때 과피 및 과육의 분해를 촉진시키기 위하여 인위적으로 펙티나아제를 첨가할 수도 있다. 통상적으로 곡주는 곡류를 증자시켜 만든 고두밥에 당화 효소를 생산하는 곰팡이(아스퍼질러스 등)를 접종하고 적당한 온도로 유지하면 1차적으로 전분이 당으로 변하고, 2차적으로 당이 알코올로 변하는 과정을 거쳐 만들어지며, 포도주는 과경(果梗)과 씨를 제거한 다음 만들어진 포도즙이 포도 껍질에 자생하는 효모에 의해 발효되어 만들어지지만, 상기 발명에 따른 전분포도주는 먼저 당질 원료로서 무증자 전분질 원료를 1차 발효시켜 포도 자체에 생육하는 잡균이 번식할 수 없을 정도로 충분한 당분과 알코올이 생산되었을 때 과육과 과피를 그대로 함유하는 으깨진 상태의 포도즙을 첨가하여 2차 발효시키는 과정을 통하여 제조된다. 상기 발명에 따른 전분포도주는 전분질 원료를 증자시키지 않고 생(生)으로 발효시키는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 증자 과정을 생략함으로써 증미를 식히는 단계에서 발생할 수 있는 잡균의 오염 가능성을 배제할 수 있을뿐더러, 시설비, 연료비, 인건비 등 생산 비용을 절약할 수 있다. 상기 발명에 따른 전분포도주는 일반적인 포도주가 착즙 후의 포도즙액을 발효시키는 것과는 달리, 착즙 및 여과 과정을 생략하고 과육과 과피가 그대로 으깨진 상태의 포도즙을 사용하는 것을 특징으로 하며, 이로써 전분질 원료를 첨가함에도 불구, 포도주 고유의 색상 및 향미가 그대로 유지될 수 있다.
한편, 대한민국 특허출원 제2001-0072830호("거봉 포도를 이용한 증류식 포도주의 제조 방법", 2001.11.21. 출원)에는 발효 및 숙성된 포도 원액을 증류한 후 증류액을 다시 숙성시키고 냉동하여 제조한 증류식 포도주 및 그 제조 방법이 기재되어 있다. 일반적인 증류식 포도주 제조방법, 즉 델라웨어나 캠벨 등의 포도를 세척 및 분쇄한 포도 원액에 소성 당도가 될 때까지 설탕 또는 당료를 첨가하고, 여기에 발효제 등을 첨가한 후 발효조에 저장하며, 다시 이 포도원액을 상온에서 짧게는 3개월에서 길게는 1년 이상의 일정 기간 동안 발효 및 숙성시키고, 이렇게 발효 및 숙성된 포도원액을 증류 공정을 통해 증류하고 색소나 향신료 등을 첨가한 후, 이를 다시 선택적으로 희석하고 냉각시켜 알콜 함유량을 6 내지 12%로 낮춘 저알콜의 증류식 포도주를 제조하는 방법에 의해 제조한 포도주는 그 빛깔이 백포도주나 적포도주의 두 가지 빛깔로 단조로우며, 시간이 흐를수록 포도주가 원래 가지고 있던 그윽한 향과 맛이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 상기 방법은 발효 및 숙성된 후 증류된 포도주에 포도원액을 일정량 첨가하고 이 포도주를 다시 재숙성 및 냉장 저장함으로써, 포도주 원래의 향과 맛을 유지하는 것은 물론 보다 더 향상시킨 포도주의 제조방법을 제공한다.
상기한 방법 이외에도 지금까지 공지되어 있는 포도주 또는 발효주의 모든 제조공정은 본 발명에 따른 포도주의 제조방법에 이용될 수 있다.
나아가 본 발명은 상기 본 발명의 포도주 제조방법에 의해 제조된 포도주를 제공함에 그 특징이 있다.
앞서 기술된 바와 같이 본 발명에 따른 신균주인 NK28 균주는 내당성이 우수하고, 알코올 저항성이 우수할 뿐만 아니라 알코올 생성능도 우수하며, 발효 시 세포들의 응집 현상이 발생하지 않아 기존 판매되고 있는 포도주에 비해 당도와 알코올 함량이 높고 맛이 부드러운 특징이 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 분리 및 선발
국내에서 구입한 씻지 않은 과일들의 껍질을 YPD 액체배지[YPD broth; 효모추출물 (Yeast extract) 1%, 펩톤 (peptone) 2%, 포도당 2%]에 넣고서 잘 섞은 후에 YPD 고체배지[YPD 액체배지에 한천(agar) 1.5% 첨가]에 도말하여 30에서 72시간 배양하였다. 평판배지 상의 균집락 형태가 효모와 비슷한 집락들을 선별하여 다시 새로운 YPD 고체배지에 계대배양하는 방법을 2번 이상 반복하여 균주를 선별한 뒤 광학현미경(400X)으로 관찰하여 효모로 확인된 637개 분리주를 다시 배양하여 -80에서 저장하였다.
분리된 효모 균주들을 각각 포도주 발효균으로서 적절한 내당성, 알코올 저항성, 말토오스 이용능, 알코올 생산능에 대하여 시험하여 우수한 120개 분리주를 2차 선별하였다.
< 실시예 2>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 동정
선별한 균주들을 동정하기 위하여 효모 분리주들의 염색체 DNA를 추출하여 그 26S rDNA 유전자 부위를 PCR로 증폭하여 염기서열을 결정하고 NCBI 데이터베이스(미국 국립생물공학정보센터 http://www. ncbi.nlm.nih.gov)를 이용하여 블라스트 서치(Blast search)함으로써 동정하였다.
26S rDNA 유전자를 증폭하기 위해서 사용한 프라이머는 NL-1(5'-GCATATCAATAAGCGGAGGAAAAG-3'; 서열번호 1)과 NL-4(5'-GGTCCGTGTTTCAAGACGG-3'; 서열번호 2)이었고, PCR은 94에서 3분간 전처리한 다음 94에서 1분(변성), 45에서 1분 (재결합), 72에서 2분 30초 (신장) 과정을 30회 반복하고, 72에서 10분간 최종 확장을 실시하였다. 그 결과 26S rDNA 유전자 중 560 bp DNA 단편이 증폭된 것을 아가로스겔 (1%) 전기영동으로 확인한 다음 PCR purification kit (SolGent사, 한국)로 정제하였다.
정제된 DNA의 염기서열을 결정한 다음 (SolGent사, 한국) 그 상동성을 NCBI(미국 국립생물공학정보센터 http://www.ncbi.nlm. nih . gov)의 Blast search program을 이용하여 비교함으로써 동정하였다. 그 결과, 키위에서 분리한 균주 중 한 균주가 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)로 동정되었다. 상기 균주를 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) NK28이라고 명명하고, 이 균주를 2011년 2월 7일자로 국립농업과학원 농업유전자원센터에 기탁하여 수탁번호 KACC93117P를 부여받았다.
사카로마이세스 세레비지애 NK28은 내당성, 알코올 내성, 말토오스 이용능, 알코올 생산능 등에서 우수한 특성을 보였으며, PCR로 증폭된 26S rDNA의 유전자 염기서열이 사카로마이세스 세레비지애 표준균주의 해당 유전자와 100% 일치하였고, 선발되어 동정된 타 균주들과의 계통분류학적 연관성은 도 1에서 보인 바와 같다.
본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주가 포도주 발효 균주로서 갖고 있는 특성을 비교하기 위해 이미 시중에서 포도주 발효 균주로 상용되고 있는 사카로마이세스 세레비지애 Lv001과 빵 발효 균주로 널리 사용되지만 포도주 발효에도 상용되는 사카로마이세스 세레비지애 La Parisienne을 선정하여 하기의 실시예들을 통해 비교하였다.
< 실시예 3>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 형태적 특성
현재 포도주 발효 효모로 상용되고 있는 사카로마이세스 세레비지애 La Parisienne 및 사카로마이세스 세레비지애 Lv001과 본 발명의 NK28 균주 간의 형태학적 특성을 YPD 액체배지에 접종하여 배양하면서 광학현미경으로 관찰하여 비교하였다.
도 2는 각각 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae) NK28, Lv001, LaParisienne 균주를 광학현미경으로 관찰한 사진이다(X400). 사진에서 나타나는 바와 같이 NK28과 Lv001 균주들은 세포들이 각각 개별적인 단세포로 생장하고 있는 모습이 관찰되나 La Parisienne 균주는 세포들이 서로 응집되어 생장하는 것이 반복적으로 관찰되었다. 따라서 NK28과 La Parisienne는 동일한 균주가 아님을 알 수 있다.
일반적으로 La Parisienne 균주로 포도주를 발효하면 Lv001 균주로 발효할 때보다 부드러운 맛의 포도주를 얻을 수 있다는 것이 알려져 있으므로 NK28 균주를 이용했을 때에도 Lv001을 이용할 때보다 부드러운 포도주를 제조할 수 있을 것으로 예상된다. 또한 응집이 일어나지 않는 NK28 균주로 발효할 경우 침전되는 속도가 느리기 때문에 세포응집이 일어나는 Parisienne 균주로 포도주를 발효할 때보다 포도주 발효에 더 효율적일 것이다.
< 실시예 4>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 당 이용능 분석
사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae) NK28의 당 이용 특성을 API 20C AUX kit (Biomerieux사, 프랑스)로 더 상세히 분석하였다. 상기 키트는 효모균주가 19 종의 당을 이용하는 생화학적 능력을 시험하여 동정할 수 있도록 하는 것이다. 먼저 각 균주들을 YPD 고체배지에 접종하여 30에서 48시간 동안 배양한 다음 생리식염수 용액 (0.85% NaCl)에 각 균주들의 집락을 풀어 분광 광도계 [Pharmacia Biotech(스웨덴)의 Ultrospec2000]를 이용하여 600 nm의 파장에서 흡광도가 2 맥팔라 (MacFarla)와 같아지도록 맞춘 다음 키트에 포함되어 있는 API 액체배지에 희석된 균주용액 100 를 접종한 뒤 19 종의 당 기질이 분주되어 있는 스트립에 균주가 접종된 API 액체배지를 가하고 30에서 72시간 이상 배양한 다음 각 당 기질을 발효한 결과를 판독하여 제조사에서 제공하는 프로그램(V4.0; http://apiweb.biomerieux.com)에 입력함으로써 생리, 생화학적 특성에 따라 데이터 베이스에 저장되어 있는 다양한 효모 균주들의 생화학적 특성과 비교/계산하여 동정까지 가능하게 된다. 아래 표 1은 API 20C AUX 실험결과를 나타낸 것이다.
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먼저 키위껍질에서 분리한 NK28은 포도당, 갈락토오스(galactose), 메틸글루코피라노사이드 (methyl-a-D-glucopyranoside), 말토오스, 저당 (D-saccharose, sucrose), 트레할로스 (D-trehalose), 멜레지토스 (D-melezitose), 라피노오스 (D-raffinose)를 탄소원으로 이용할 수 있었다. 빵 효모로 개발되었지만 포도주 발효도 할 수 있는 사카로마이세스 세레비지애 La Parisienne 역시 당 이용능에서 동일한 결과를 보였다. 반면에 주로 포도주 발효에 상업적으로 가장 많이 사용되는 사카로마이세스 세레비지애 Lv001은 일반적으로 사카로마이세스 세레비지애 균주들이 거의 사용하지 않는 글리세롤을 이용할 수 있었고, 상기 두 균주들과는 다르게 메틸글루코피라노사이드(methyl-a-D-glucopyranoside)를 이용하지 못하는 결과를 보였다.
<실시예 5>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 내당성 분석
탄소원으로 포도당(dextrose)을 30% 혹은 40% 첨가한 YPD 액체배지에 상기 균주들을 각각 접종한 뒤 30에서 24시간 동안 진탕배양(220rpm) 한 뒤, 분광광도계(Spectrophotometer)로 600nm 파장에서 흡광도를 측정하여 각 균주들이 고농도의 당이 함유된 액체배지에서 삼투압 충격을 견디고 얼마나 생장하였는지를 비교하였다.
도 3은 각 균주들의 내당성과 말토오스 이용능을 한 개의 그래프로 나타낸 것이다. 결과를 보면 40%의 포도당이 함유된 YPD 액체배지에서 NK28 균주와 다른 균주들과의 생장도에는 큰 차이가 없지만 30%의 포도당이 함유된 경우에는 NK28 균주가 Lv001 균주보다는 약 40% 정도 높은 생장도를 보였고, La Parisienne 균주에 비해서도 더 높은 생장도를 보였다. 각 실험은 3번씩 수행하여 평균값으로 통계 처리하였다.
<실시예 6>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 말토오스 이용능 분석
YPD 액체배지에 포도당 대신 말토오스가 2% 포함된 YPM 액체배지 [YPM; 효모추출물(Yeast extract) 1%, 펩톤 (Peptone) 2%, 말토오스 2%]에 NK28, Lv001, Parisienne 균주를 각각 접종하고 30에서 24시간 진탕배양(220 rpm) 한 다음 분광광도계(Spectrophotometer)로 600nm 파장에서 흡광도를 측정하여 생장도를 비교하였다.
도 3에 나타낸 바와 같이 말토오스 이용능에서 NK28 균주는 La Parisienne 균주와는 큰 차이가 나지 않았지만, 상업적으로 포도주 발효 균주로 사용되는 Lv001 균주에 비해서는 4배 가량 이용능이 높은 것으로 나타났다. 각 실험은 3번씩 수행하여 평균값으로 나타냈다.
<실시예 7>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 알코올 저항성 분석
알코올이 각각 6, 7, 8, 9, 10% 첨가된 YPD 액체배제 [YPD broth; 효모추출물(yeast extract) 1%, 펩톤(peptone) 2%, 포도당(dextrose) 10%]에 상기 세 균주를 접종하여 30에서 48시간 진탕배양(220rpm) 한 다음 분광광도계(Spectrophotometer)로 600nm 파장에서 흡광도를 측정하여 생장도를 파악하고 알코올에 대한 저항성을 비교하였다.
도 4는 각 효모 균주들이 고농도의 알코올이 함유된 환경에서 얼마나 잘 생장할 수 있는지 시험해 본 것이다. 6-7%의 알코올이 포함된 경우에는 Lv001 균주의 내알코올능이 높았으나, 9-10%의 알코올이 포함된 경우에서는 NK28 균주가 상기 두 상용 효모 균주와 비슷한 정도로 생장이 가능한 것으로 나타났다. 각 실험은 3번씩 수행하여 평균값으로 나타냈다.
<실시예 8>
사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주의 알코올 발효능 분석
상기 세 종류의 효모 균주들의 알코올 발효능을 비교하기 위하여 YPD 액체배지 5 ml에 각 균주들을 접종하고 25에서 72시간과 96시간 동안 정치배양하여 알코올 발효를 유도하였다. 각 발효액을 원심분리(10,000 rpm, 5분)하여 균체를 침전시킨 다음 상층액을 취하여 0.2 미니스타트 주사기 여과지 (Minisart syringe filter, Sartorius Stedim biotech, 독일)로 여과하고, 고성능 액체 크로마토그래피 [HPLC, Waters 600S controller, 616 pump, Refractive Index Monitor (Bio-RAD MODEL 1755)]를 사용해서 레젝스 알오에이 유기산 컬럼[Phenomenex 사의 Rezex ROA-Organic Acid H+(8%)]을 통과시키고 정제수로 수세시켜 여과액에 함유되어 있는 알코올의 함량을 측정하였다.
도 5는 상기 효모 균주들의 알코올 발효능을 분석한 결과이다. 포도주 효모로 상용되고 있는 사카로마이세스 세레비지애 Lv001이 생산한 알코올 양을 100으로 가정했을 때 사카로마이세스 세레비지애 NK28 균주는 각각 72시간 및 96시간 동안 발효했을 때 각각 13% 및 5%씩 더 많은 알코올을 생산하는 것으로 나타났고, La Parisienne와 비교해서는 72시간에는 25% 더 많은 알코올을 생산했고 96시간에는 거의 비슷한 양을 생산하는 것으로 나타났다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
국립농업과학원 농업유전자원센터 KACC93117 20110207

Claims (8)

  1. 내당성, 내알코올성 또는 알코올 생성능이 우수한 신균주 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 균주는 키위의 껍질에서 분리된 것을 특징으로 하는 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 균주는 말토오스를 탄소원으로 이용하는 것을 특징으로 하는 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 균주는 배양 중 응집이 일어나지 않는 포도주 발효균주인 것을 특징으로 하는 사카로마이세스 세레비지애 NK28(Saccharomyces cerevisiae NK28)(기탁번호 KACC 93117P).
  5. 내당성, 내알코올성 또는 알코올 생성능이 우수한 신균주 사카로마이세스 세레비지애 NK28를 이용하는 것을 특징으로 하는 포도주의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포도주의 제조방법은 포도를 곡류의 전분과 함께 발효시키는 것을 특징으로 하는 포도주의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 곡류는 쌀인 것을 특징으로 하는 포도주의 제조방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 포도주.
KR1020110025326A 2011-03-22 2011-03-22 포도주 주조용 신균주 사카로마이세스 세레비지애 ｎｋ28 및 이를 이용한 포도주 제조방법 Active KR101284263B1 (ko)

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KR1020110025326A KR101284263B1 (ko) 2011-03-22 2011-03-22 포도주 주조용 신균주 사카로마이세스 세레비지애 ｎｋ28 및 이를 이용한 포도주 제조방법

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