농축사과주스의 효율적 활용을 위하여 반응표면분석으로 사과식초 발효조건을 알콜발효 및 초산발효 2단계로 구분하여 최적화 및 모니터링하였다. 알콜발효에서 최대 알콜함량을 나타내는 조건은 초기당도 $18.56\;^{\circ}Brix$, 교반속도 61.99 rpm 및 발효시간 67.32 hr으로 나타났으며, 초산발효에서 총산이 최대치를 나타내는 조건은 교반속도 201.53 rpm, 발효시간 179.42 hr으로 나타났다. 예측된 알콜발효 및 초산발효 최적 조건으로 발효를 행한 결과 총산 7.8%의 사고식초를 생산할 수 있었다. 알콜발효 과정에서 malic acid 함량이 가장 높았으며, 시간이 경과됨에 따라 lactic acid가 증가하였다. 초산발효 과정에서는 acetic acid가 급격히 증가하였으며, malic acid 함량은 거의 변화가 없었다.
알콜발효 및 초산발효의 2단계 발효에 의해 현미식초를 제조하였을 때 1단계 알콜발효의 알콜 함량은 10.8%이었고, 2단계 초산발효의 총산함량은 5.78%이었다. 2단계 발효 현미식초의 산도와 pH는 시판 현미식초에 비해 높았고, 색도 중 명도는 4개사의 제품보다 낮았고, 적색도와 황색도는 반대현상이다. 유기산의 함량은 acetic acid 이외에 malic, citric acid, tartaric acid의 함량이 높았으며, 각 유기산의 함량은 제품에 따라 상당한 차이가 있었다. 2단계 발효식초의 총 유리아미노산 함량은 2199.7${\mu}\ell$/ml이었으며, 시판 4개사의 제품보다 뚜렷하게 높았다.
사과식초 제조를 위한 전단계로서 사과주스의 알코올발효 최적화를 실시하였다. 알코올발효 최적화를 위해 중심 합성계획이 사용되었으며, 이 때 독립변수로는 초기 당도(12, 14, 16, 18, 20 $^{\circ}Brix$, $X_1$), 발효시간(48, 54, 60, 66, 72 hr, $X_2$), 발효온도(24, 26, 28, 30, $32^{\circ}C$, $X_3$)로 설정하였으며, 종속변수로는 알코올함량, 환원당 함량, 당도, 산도를 살펴보았다. 발효조건에 따른 사과주스 알코올발효액의 알코올 함량은 3.4~6.4%, 환원당 함량은 1.93~6.24%, 당도는 6.1~13.8 brix로 나타났다. 알코올 함량은 주로 발효온도에 영향을 많이 받았으며, 발효시간이 길고 온도가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 환원당 함량은 주로 초기 당도와 발효온도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 초기 당도 15.22 $^{\circ}Brix$, 발효시간 64.97 hr, 발효온도 $31.56^{\circ}C$일 때 알코올 함량의 최대값이 6.4%로 예측되었다.
새로운 alcohol발효성 효모 균주 개발을 목적으로 S. diastaticus 와 C. tropicalis간의 세포 융합을 하여 얻은 fusant의 성질에 대해서는 제3보$^{(10)}$에서 발표한 바이다. 본 보에서 는 fusant의 glucoamylase와 pullulanase activity와 glucoamylase의 성질 및 발효력을 조사하였다. glucoamylase activity는 parent보다 fusant가 1.5배 높은 활성을 나타내었고 pullulanase activity 역시 두배의 높은 활성을 나타내었다. glucoamylase의 성질을 조사한 바 온도, pH에서 비슷한 경향을 나타내었으며 발효력을 조사하기 위하여 정치법에서는 기질을 soluble starch로 한 것 보다 liquefied potato starch에서 alcohol 생성력이 2배 증가되었으며 발효력 또한 더 나았다. 15% 액화한 potato starch를 기질로하여 jar-fermenter에서 발효시켰을 때 당화율 94%에서 생성된 alcohol이 7.8% (v/v)이고 소비된 당에 대한 발효율은 78%였다.
In order to induce the rapid alcohol fermentation through the increases of the cell density in a continuous alcohol fermentation of naked barley, the single-cultivation with S. cerevisiae IS-019(SCM, ordinary control), mixed-cultivation with Saccharomyces uvarum IS-026 having a flocculent ability and S. cerevisiae IS-019(MCM), and mash recirculation by single-cultivation of S. cerevisiae IS-019(MRM) modes were investigated. The cell mass in the mixed-cultivation mode was about 10% higher than that of ordinary control but the final alcohol yield was slightlyl decreased. When recycled the mash with the flow rate of 7 l/h from V$_{6}$ to V$_{5}$ fermentors under the ordinary control, the cell density was distributed at 140~170$\times $10$^{6}$ cell/ml depending upon the fermentorsorders, higher about 20% than that of the ordinary control. Under these conditions the alcohol productivity of the maximum and the overall was 12.16 g/l$\cdot $h with an alcohol of 7.6% at the V$_{5}$ fermentor and 1.19 g/l$\cdot $h with an alcohol of 8.94%, respectively. For higher cell mass it was more effective to apply the mash recirculation mode with the single-cultivation of S. cerevisiae IS-019 in a pilot scale multi-stage CSTR.
Li was a sweet beverage containing $2{\sim}3$ percents ethyl alcohol made from malt by spontaneous fermentation from ancient custom to fifteenth century. Li was changed to the rice wine being a sweet beverage of low alcohol content using nuruk as starter and the sikhae which is non-alcoholic fermented beverage. Li was made for drinking and ceremony in Korea, China and Japan. It disappeared from the beverage items along with its method of manufacture from malt, but in Korean had made Li using nuruk until recent. We made Li according to Book of Imwon-Keongjae Ji (The book of country economy) methods for reappearance of Li. Fermentation characteristics for the production of Li with Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces bayanus and Saccharomyces sake were investigated. Among the yeast strains tested, Li fermented with S. sake showed higher alcohol production. Total sugar decreased considerably during the whole period of fermentation(30 hours), while ethyl alcohol content increased at $2.98{\sim}3.52%$. As the fermentation progressed, the pH decreased until the 30 hours of fermentation, while total acid increased during the same period. In fermentation of 36 hours, Li consisted of about $2.98{\sim}3.52%$ of alcohol content, $5.3{\sim}6.0%$ of total sugar, $1.45{\sim}2.21mg%$ of reducing sugar and total acidity were reached up to $24.4{\sim}29.5mg%$ for Li manufactured with S. cerevisiea sake, S. bayanus and S. sake.
떫은감의 이용성 증진과 품질이 우수한 감식초 발효조건을 최적화하였다. 품질이 일정하고 단기간에 대량생산이 가능한 발효조건을 확립하기 위하여 반응 표면분석으로 식초 제조조건을 알콜발효와 초산발효 2단계로 구분하여 모니터링하였다. 그 결과 1단계 알콜발효에서 알콜함량이 최대치를 나타내는 조건은 원료감의 당도 $20.51\;^{\circ}Brix$, 교반속도 139.52 rpm, 발효시간 94.88 hr으로 나타났다. 그러나 떫은감의 당도가 $14\;^{\circ}Brix$ 정도임을 감안하여 제한조건으로 초기당도를 $14\;^{\circ}Brix$로 정한 후 최적조건을 예측하여 본 결과 발효 시간 120 hr, 교반속도 40 rpm에서 알콜수율이 7.1%로 나타났다. 이와 같이 설정된 조건으로 알콜발효를 행한 후 2단계로 초산발효를 행하여 초산발효조건을 예측한 결과 총산이 최대치를 나타내는 조건은 교반 속도 224.40 rpm, 발효시간 176.07 hr로 나타났다. 최적조건에서 예측된 알콜발효 및 초산발효의 결과는 최적조건으로 실제 발효를 행한 결과와 유사하였다.
The effect of fermentation temperature on the production of high content alcohol has been investigated with high substrate concentration. The maximum specific growth rate, ${\mu}max\;was\;0.461hr^{-1}\;at\;35^{\circ}C$ which was the highest, whereas the maximum biomass concentration waas 8.7g/l at $25^{\circ}C$, at the growth rate lower than at $35^{\circ}C$. Approximately 140g/l of ethanol was produced in the temperature range of 20 to $25^{\circ}C$ with nearly complete comsumption of the substrate. Extended fermentation time has been required at lower temperatures, however, for the maximum values of biomass concentration and alcohol content, hence higher ethanol productivity, as the temperature was elevated to $40^{\circ}C$. The viability of yeasts was greatly improved by lowering the fermentation temperature down to $25^{\circ}C$ and also extended survival of the cells has been observed at lower fermentation temperatures, although the ethanol concentration of both waas higher.
본 연구에서는 고추냉이 잎을 이용하여 발효식초를 제조 및 품질 특성에 대해 알아보고자 연구를 수행하였다. 고추냉이 잎을 알코올 발효시키면서 발효 과정중 당도와 알코올 함량의 변화를 측정한 결과, 환원당은 3일 이후로 급격히 감소하였으며, 알코올 함량은 3일 이후 급격히 증가하여 8일 후에 고추냉이 잎 알코올 발효액이 생성되었다. 알코올 발효 후 초산 발효가 진행됨에 따라 초산발효가 진행되면서 pH는 감소하며 총산은 증가하는 것으로 나타났다. 초산 발효 기간 중 알코올 함량의 변화는 고추냉이 잎의 초산 발효가 진행됨에 따라 알코올 함량은 감소하여, 최종 21일째에는 알코올 함량을 나타내지 않았다. 알코올 발효 후 시료의 초기 당도와 초산 발효가 진행되는 과정 중의 당도 변화는 없었다. 고추냉이 잎 식초의 초산 발효 중 색도 측정 결과 L값은 발효가 진행됨에 따라 증가하였고, 적색도를 나타내는 a값은 거의 변화가 없었으며, 황색도를 나타내는 b값은 증가하였다. 고추냉이 잎 식초는 발효가 진행됨에 맑아짐을 나타내는데, 이는 L값이 증가되어 나타나는 현상으로 판단된다. 이상의 결과로 쌈용 및 장아찌용으로 사용되어 오던 고추냉이 잎을 이용하여 고품질의 식초를 제조할 수 있는 것으로 판단되며, 농가의 새로운 소득작물로 새로운 소득증대와 소비자들에게 건강한 먹거리를 제공할수 있는 것으로 판단된다.
The objective of this study was to develop a functional vinegar beverage using yacon roots, and examine the components' changes during fermentation. The alcohol fermentation was conducted by inoculation of Saccharomyces cerevisiae into yacon root juice with sugars. After 10 days of fermentation at $27^{\circ}C$, yacon wine contained 13% alcohol and $7.8^{\circ}Brix$ sugar contents. The yacon wine at 5% alcohol was fermented by Acetobacter aceti(KCTC1010) with 250 rpm agitation rate at $29^{\circ}C$ for 12 days. The acidity of yacon vinegar reached 4.4% after 12 days' fermentation. Statistically (p<0.05), the amount of Acetobacter aceti, pH, alcohol, with total polyphenol content of samples decreased with acidity, whereas individual sugar contents increased. Furthermore organic acids, total sugar, phenolic acids content, total antioxidant capacity, and color were not different among the five samples. The yacon vinegar beverage was prepared with high fructose syrup through the dilution of yacon vinegar. After making the yacon vinegar beverage, the pH, acidity, total sugar, and total microbial content were examined every week over 4 weeks' storage. There were no changes in the samples during that time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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