In the present study, we aimed to determine the cause of surface film formation in three rice vinegars fermented using the traditional static fermentation method. The pH and total acidity of vinegar were 3.0-3.3 and 3.0-8.7%, respectively, and acetic acid was the predominant organic acid present. Colonies showing a clear halo on GYC medium were isolated from the surface film of all vinegars. Via 16S rDNA sequencing, all of the isolates were identified as Acetobacter pasteurianus. Furthermore, field-emission scanning electron microscopy analysis showed that the bacterial cells had a rough surface, were rod-shaped, and were ${\sim}1{\times}2{\mu}m$ in size. Interestingly, cells of the isolate from one of the vinegars were surrounded with an extremely fine threadlike structure. Thus, our results suggest that formation of the surface film in rice vinegar was attributable not to external contamination, to the production of bacterial cellulose by A. pasteurianus to withstand the high concentrations of acetic acid generated during fermentation. However, because of the formation of a surface film in vinegar is undesirable from an industrial perspective, further studies should focus on devising a modified fermentation process to prevent surface film formation and consequent quality degradation.
본 연구에서는 전통 항아리를 이용하여 발효온도 및 여과 방법을 달리한 현미식초를 제조하여 이들의 품질특성을 조사하였다. 초산발효에 사용하는 발효제와 온도에 따라 적정산도는 발효 4~5주에 가장 높았으며, 강제여과가 전통여과방식보다 산도가 더 높게 나타났다. pH는 모든 구간에서 발효가 진행됨에 따라 감소하였고, 당도는 각각의 발효액 모두 초산 생성이 원활할 때는 발효초기와 비슷하게 유지되었지만, 발효액이 과산화 되었을 때는 당도가 낮아졌다. 유기산 함량은 발효온도와 여과방식에는 큰 차이는 없지만 다양한 발효제에 따라 발효 초기에 8종(oxalic, citric, malic, tartaric, succinic, lactic, acetic 및 formic acid 등)이 검출되었고, 발효가 진행되면서 acetic acid가 많이 생성되었다. 총 유리아미노산 함량은 초산 함량이 증가할수록 유지되거나 감소의 폭이 적었으며, 초산함량이 감소하는 발효 6주에 총 아미노산 함량도 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 항아리에서 초산발효가 진행됨에 따라 초산함량이 증가할 때 유리 아미노산 함량은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 발효온도 및 여과방식을 달리함에 따라 유기산 및 유리 아미노산 함량의 차이가 큰 것으로 판단되며, 초산 발효액의 경우, 향후 숙성과정에서 유기산 및 유리 아미노산의 변화가 있을 것으로 예상되므로 장기 숙성에 따른 초산 발효액의 품질변화에 대한 연구가 요구된다.
We isolated cellulose-producing bacteria from persimmon vinegar(Korea traditional fermentation food). Some of these strains were selected for cellulose production in agitation culture. On the other hand, it was also found that strains suitable for static culture production were not necessarily suitable for agitation culture. Therefore we estimated the cellulose production of these isolates in static culture. To determine nutritional requirement for the production of bacterial cellulose, several nutrients as carbon source, nitrogen and mineral salt were tested.
국내산 사과를 원료로 일체의 첨가물을 사용하지 않고 교반 및 정치배양법으로 각각의 사과식초를 제조하여 품질을 비교하였다. 사과식초의 pH는 초산발효기간이 지남에 따라 낮아졌으며, 총산은 증가하였다. 교반배양 사과식초(A)는 발효 8일째에 6.08%, 정치배양 사과식초(B)는 발효 60일째에 5.20%로 나타나 교반배양법(A)으로 제조한 사과식초가 총산은 높게 나타났으며, pH와 당도는 식초 간에 큰 차이는 없었다. L값은 정치배양 사과식초(B)가 교반배양 사과식초(A)에 비해 더 낮게 나타났으나 a값, b값은 높게 나타났다. 유기산 함량은 교반배양 사과식초(A)에서는 acetic acid만 높았으나 정치배양 사과식초(B)에서는 malic acid, citric acid 및 succinic acid도 높게 나타났다. 유리당은 교반배양 사과식초(A), 정치배양 사과식초(B) 모두에서 fructose, glucose가 검출되었다. 사과식초의 관능검사 결과, 맛과 전반적 기호도에서 정치배양 사과식초(B)가 가장 높은 평점을 얻었다. 이상의 결과 전통적인 정치배양법으로 고품질의 사과식초 제조가 가능할 것으로 기대된다.
식초 제조용 종초 선발을 위해 다양한 초산균을 분리한 후, 그들의 발효특성 분석하여 종초 가능성을 검토하였다. 수집된 식초 시료에서 분리된 균주의 16S rRNA 염기서열을 분석한 결과, A. pasteurianus, A. malorum, Ga. entanii, Ga. intermedius, Ga. xylinus로 동정되었다. 식초 제조용 초산균의 발효특성을 분석한 결과, 초산의 과산화능은 모든 시험 균주에서 음성으로 나타나 과산화를 보이지 않았으며, 초산 내성은 Gluconacetobacter 속 균주만 관찰되었다. pH 내성은A. malorum V5-7 균주가 가장 높았다. 식초 품질에 해로운 영향을 주는 섬유질상의 세포외 다당체인 콜로이드 생성 균주는 Ga. intermedius V11-5, Ga. xylinus V8-1 균주로 나타났다. 초산 생성능은 A. malorum V5-7, A. pasteurianus Gam2, Ga. intermedius V11-5에서 가장 높은 산 생성능을 나타내었다. 본 연구에서는 종초용 초산균의 발효 특성 연구를 통해 국내 발효 식초의 품질 향상을 기대한다.
Screening was performed to isolate cellulose-producing microorganisms from the Korean traditional fermented persimmon vinegar. The resulting strain, KJ $145^{T}$, was then taxonomically investigated by phenotypic characterization, particularly chemotaxonomic, and by phylogenetic inference based on a 16S rDNA sequence analysis including other related taxa. Strain KJ $145^{T}$ was found to grow rapidly and form pale white colonies with smooth to rough surfaces on a GYC agar. Strain KJ $145^T$ also produced acetate from ethanol, and was tolerable to 10% ethanol in SM medium. In a static culture, a thick cellulose pellicle was produced, and in GYC broth, the strain grew at temperatures ranging from 28 to $40^\circ{C}$ with an optimum pH of 4.0. The genomic DNA G+C content of strain KJ $145^T$ was 61.9 mol%, and the predominant ubiquinone was Q 10 as the major quinone and Q9 as the minor quinone. The major cellular fatty acids were $C_{16:0}$ and the sum in feature 7 ($C_{18:1}$ w9c, w12t and/or w7c). A 16S rRNA-targeted oligonucleotide probe specific for strain KJ $145^T$was constructed, and the phylogenetic position of the new species was derived from a 16S rDNA-based tree. When comparing the 16S rDNA nucleotide sequences, strain KJ $145^T$ was found to be most closely related to G. hansenii LMG $1527^T$ (99.2%), although KJ $145^T$ was still distinct from G. hansenii LMG $l527^T$ and G. xylinus LMG $1515^T$ in certain phenotypic characteristics. Therefore, on the basis of 16S rDNA sequences and taxonomic characteristics, it is proposed that strain KJ $145^T$ should be placed in the genus Gluconacetobacter as a new species, Gluconacetobacter persimmonis sp. nov., under the type-strain KJ $145^T$ (=KCTC =$10175BP^T$=KCCM=$10354^T$).
본 연구는 발효조건을 달리한 현미 막걸리의 술덧성분 변화를 조사하였다. 서로 다른 발효제와 발효온도에 따른 알코올의 차이는 $30^{\circ}C$ 발효가 $20^{\circ}C$보다 알코올 도수가 평균 2% 정도 높은 것으로 나타났다. 당화력 차이는 발효 초기부터 $20^{\circ}C$보다 $30^{\circ}C$ 발효액의 당도가 높게 나타난 것으로 보아 알코올 도수에도 영향을 미치며, pH는 발효 4일까지는 서서히 감소하였고 그 이후, 변화의 폭은 크지 않았다. 적정산도는 발효가 끝날 때까지 지속적으로 증가하였으며, $20^{\circ}C$ AK의 적정산도가 가장 높게(0.57%) 나타났고, $30^{\circ}C$ 발효 술덧에서는 0.66%로 산패 가능성은 없었다. 색도 중 L 값과 a 값은 발효초기의 모든 술덧에 비해 발효 종료시점에 조금 낮아지며, b 값은 발효가 진행됨에 따라 꾸준히 상승하였다. 발효 술덧의 유기산은 총 9종이 검출되었으며, 그 중 citric acid 함량이 가장 높게 나타났다. Lactic acid는 오히려 $20^{\circ}C$ 발효술덧에서 더 많이 검출된 것으로 보아 발효온도에 따라 생성된 유기산이 차이가 있었다. 유리아미노산 함량은 발효제 종류 및 발효온도에 따라 크게 차이가 있었고, 유리아미노산은 $20^{\circ}C$보다 $30^{\circ}C$ 발효 술덧에 많이 있었다. 이상의 결과를 살펴보면, $30^{\circ}C$에서 제조한 현미 막걸리가 더욱 우수한 품질을 가지며, 누룩 종류 및 발효온도에 따라서 현미 막걸리의 주질이 결정된다. 향후, 농가형 흑초 제조에 적합한 현미 막걸리의 술덧 제조가 가장 중요하다고 여겨진다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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