초향정 백창기 대표 - 미수곡주 ②

▲ 초향정 백창기 대표(전 대경모방 사장)가 수 백 번 술을 빚고 실패를 거듭하면서 17년간의 노력과 정성을 다하며 탄생한 양양지역 특산주 米(미)水(수)麯(곡)酒(주)   © TIN뉴스

 

미수곡주는 ​초향정 백창기 대표(전 대경모방 사장)가 수 백 번 술을 빚고 실패를 거듭하면서 17년간의 노력과 정성을 다하며 탄생한 양양지역 특산주다.

 

산세가 으뜸이고 수려한 청정지역 양양의 쌀과 설악산 깊은 골에서 발원한 물, 전통 누룩방에서 디딘 밀 누룩 세 가지 재료 외에는 그 어떤 것도 첨가하거나 희석하지 않았다.

 

옛 방식을 고수하며 꼬박 한 달 간 정성과 진심을 다하여 빚어 만들어 원주(原酒)는 향(香), 미(味)가 깊어 지난 3월에 강원특별자치도 농수특산물 인증마크를 획득했다.

 

다음은 초향정 백창기 대표가 전하는 전통주 미소곡주 탄생 배경과 우리 전통주에 대한 생각, 전통주를 만들기 전 관심을 가졌던 식초와 발효 과정에 대해 담아낸 글이다.

 

1) 발효 과정

 

자연발효 식초의 발효과정은 간단한 표로 나타낼 수 있고 곡물이나 과실, 채소 등 어느 것으로도 식초를 만드는데 문제가 없다 하겠다.

 

▲ 자연발효 식초의 발효과정  © TIN뉴스

 

간단히 기술을 하면 위 표에서 보는 바와 같이 탄수화물이 효소에 의하여 당화과정을 거쳐 포도당이 생성되면 효모가 포도당을 먹으면서 알코올 발효가 일어난다. 

 

이렇게 술을 제조하는 과정에서는 초기에 산소를 공급하여 효모의 증식을 촉진하고, 이후에 밀봉하여 에탄올이 생성되도록 한다. 

 

이 에탄올이 초산균의 먹이가 되고 산소가 원활하게 들어 갈 수 있도록 하여 아세트산 발효가 진행되는 것을 이용하여 현미 식초를 만드는 것이다.

 

위와 같이 알코올 발효에서 초산발효가 되기까지 식초의 일반적인 발효 과정을 기록을 했고 이곳에서는 발효가 과연 무엇이고 어떠한 경로를 통해서 이루어지는지 알아보고자 한다.

 

특히 알코올 발효, 젖산발효, 아세트산 발효, 여러 가지 발효 과정의 경로는 어렵더라도 발효를 공부하는 사람이라면 기본적으로 알고 넘어가야 할 부분이다. 모르면 외우고 외워서 이해가 안 되면 전문가나 학원이라도 찾아가서 배우자.

 

▶ 용어 해설

 

탄수화물[(CH20)n]

녹말, 셀룰로스, 포도당 등과 같이 일반적으로 탄소(C)·수소(H)·산소(O)의 세 원소로 이루어져 있는 화합물이다. 생물체의 구성성분이거나 에너지원으로 사용되는 등 생물체에 꼭 필요한 화합물이다.

 

▲ 탄수화물  © TIN뉴스

 

포도당[C6H12O6]

생물체 내에서 중요한 역할을 하는 단당류(單糖類)로 생물계에서 가장 널리 존재한다. 유리(遊離)된 상태로 단 과실이나 꿀 등에 많고, 혈액과 임파액 속에도 포함되어 있으며, 소당류(少糖類)·다당류(多糖類)·배당체(配糖體) 등의 구성 성분이기도 하다.

 

젖산[C3H6O3]

당을 무산소적으로 분해하여 젖산을 생성하는 발효로서 락트산발효·유산발효라고도 한다. 알코올발효와 함께 생물의 2대 발효 중 하나로, 동물조직에서 볼 수 있는 해당 작용도 여기에 해당한다.

 

에탄올[C2H5OH]

사슬모양의 탄화수소 중 탄소의 수가 2개인 에테인에서 수소 원자 하나가 하이드록시기로 치환된 알코올이다. 휘발성과 가연성을 가진 무색 액체이다. 에틸알코올이라고도 하며 술의 주성분이라고 하여 주정으로도 불린다. 분자식 C2H6O이다. 사슬모양 탄화수소는 지방족 탄화수소라고도 하며 탄소의 수에 따라 붙여지는 이름도 달라진다.

 

아세트산[CH3COOH]

초산이라고도 부르는 아세트산의 화학식은 CH3COOH로, 포화지방산의 하나이다. 에탄올이 아세트산균의 작용으로 산화될 때 생성된다. 식초 속에 3~5퍼센트 정도 들어 있으며, 식초의 신맛이 주성분이다. 강한 자극성의 냄새가 나며, 무색이다. 아울러 에탄올과는 달리 아세트산은 불이 붙기 어렵다. 순수한 것은 겨울철에 고체로 존재하므로 빙초산이라고도 부른다. 물에 쉽게 녹으며, 물에 녹아 약간 이온화한다. 따라서 수용액은 약한 산성이다.

 

효소

효소(酵素, enzyme)란 생명체 내 화학 반응의 촉매가 되는 여러 가지 미생물로부터 생기는 유기화합물이다. 동물, 식물 등 모든 생물의 세포 속에는 여러 종류의 효소가 있으며, 효소의 촉매 작용에 의해 생명이 유지된다. 즉 효소는 세포 안에 널리 분포되어 생명체의 화학적 반응에 관여한다.

 

젖산균

글루코오스 등 당류를 분해하여 젖산을 생성하는 세균으로 유산균이라고도 한다. 젖산발효에 의해 생성되는 젖산에 의해서 병원균과 유해세균의 생육이 저지되는 성질을 유제품·김치류·양조식품 등의 식품제조에 이용한다. 또, 포유류의 장내에 서식하여 잡균에 의한 이상발효를 방지하여 정장제(整腸劑)로도 이용되는 중요한 세균이다. 그람양성균이며, 통성혐기성 또는 혐기성이다. 락토바실루스속과 스트렙토코쿠스속에 여러 종류가 알려져 있다.

 

효모

빵·맥주·포도주 등을 만드는 데 사용되는 미생물. 곰팡이나 버섯 무리이지만 균사가 없고, 광합성능이나 운동성도 가지지 않는 단세포 생물의 총칭이다.

 

초산균

초산균에는 알코올을 산화하여 초산을 만드는 균과 포도당을 산화하여 글루콘산이나 케토산을 만드는 균으로 나누어진다. 전자를 Acetobacter, 후자를 Gluconobacter라고 부른다. 주로 초의 제조에 관여하는 Acetobacter는 Pseudomonadaceae에 속하는 호기성의 세균으로 타원 또는 단간상으로 세포는 단일 또는 짧은 연쇄상을 하고 있는 등 종류에 따라 다르다.

 

장기배양, 고온배양, 과잉식염, 알코올 첨가배양 등에 따라 실모양, 그래프 모양, 약간 부푼 것 등 특이한 모양을 보이는 경우도 있다. 포자는 형성하지 않지만 대부분은 액의 표면에 번식하여 균막을 만든다. 주편모나 극편모를 갖고 운동성이 있는 것과 편모를 갖지 않는 비운동성의 것이 있다.

 

젊은 세포는 Gram 음성이지만 오래된 세포는 Gram 양성이 되는 경우도 있다. Acetobacter속은 4종으로 분리되는데 A. aceti, A. liquefaciens, A. pasteurianus와 A. hansenii이다. 오랫동안 세포외에 셀룰로오스의 두꺼운 막을 만드는 균으로 알려지고 있는 A. xylinum은 제외되었다. Glucanobacter는 1속, 1종으로 글루콘산, 소르보스 등을 만든다. → 초산발효 → 종초

 

2) 발효의 종류 

 

(1)알코올 발효

산소가 없거나 부족한 상태에서 효모가 포도당을 분해하여 에탄올과 이산화탄소를 생성하는 과정이다. 미생물(효모, 세균 등)이 혐기적으로 당류를 에탄올(에틸 알코올)로 변화시키는 일로 주정발효라고도 한다. 즉 미생물에 의한 탄수화물의 무효소적 분해의 일종으로, 당 또는 다당류에서 최종적으로 에탄올과 이산화탄소를 생성한다. 

 

C6H12O6(포도당) →2C2H5OH(에탄올) + 2CO2 + 2ATP

 

▲ 알코올 발효  © TIN뉴스

 

과정

-포도당 1분자가 해당 작용을 거치면서 2ATP와 2NADH를 생성하고, 피루브산 2분자로 분해된다.

-피루브산(C3H4O3)은 탈탄산 효소에 의해 이산화 탄소(CO2)를 방출하고 아세트알데 하이드(CH3CHO)가 된다.

-아세트알데하이드는 NADH로부터 수소를 받아 에탄올(C2H5OH)로 환원된다. 이때, 재생된 NAD+는 다시 해당 작용에 투입되어 해당 작용이 지속적으로 일어날 수 있다.

 

생성물

알코올 발효의 생성물(포도당 1분자당) 2에탄올, 2CO2, 2ATP

알코올 발효와 젖산 발효에서 생성되는 에너지는 해당 작용에서 기질 수준 인산화로 생기는 2ATP가 전부이다.

 

이용

-에탄올 발생：술을 만드는 데 이용한다.

-이산화탄소 발생：빵을 만드는 데 이용한다.(이산화탄소가 반죽 사이에 공기층을 형성하여 빵이 부풀게 된다.)

 

(2)젖산 발효

산소가 없거나 부족한 상태에서 포도당을 분해하여 젖산을 생성하는 과정으로 주로 젖산균에 의해 일어나며, 사람의 근육 세포에서도 일어난다. 

 

C6H12O6(포도당) →2C3H6O3(젖산) + 2ATP 

 

▲ 젖산 발효  © TIN뉴스

 

과정

-포도당 1분자가 해당 작용을 거치면서 2ATP와 2NADH를 생성하고, 피루브산 2분자로 분해 된다.

-피루브산(C3H4O3)은 NADH로부터 수소를 받아 젖산(C3H6O3)으로 환원된다. 이때, 재생된 NADC+는 다시 해당 작용에 투입되어 해당 작용이 지속적으로 일어날 수 있다.

 

생성물

젖산 발효의 생성물(포도당 1분자당) 2젖산, 2ATP

 

이용

김치, 요구르트, 치즈 등을 만드는 데 이용한다.

 

사람의 근육 세포에서 일어나는 젖산 발효 

-근육 세포에서는 산소가 충분할 때 산소 호흡을 통해 포도당 1분자로부터 38ATP를 생성한다.

-근육 세포에서는 산소 호흡과 젖산 발효 이외에도 저장된 글리코젠이나 젖산, 크레아틴인산 등이 분해되는 여러 가지 경로를 통해 ATP를 생성하여 근수축에 이용한다.

-과격한 운동을 하면 혈액으로부터 근육 세포로 공급되는 산소의 양이 부족해지므로 근육 세포에서 젖산 발효가 일어나 포도당 1분자로부터 2ATP를 생성하여 공급하고, 젖산은 근육 세포에 축적된다. → 격렬한 운동의 초기에는 근육 세포에서 산소 호흡보다는 무산소 호흡인 젖산 발효를 통해 얻은 ATP를 주로 이용한다.

-근육 세포에 축적된 젖산은 혈액을 통해 간으로 운반되어 피루브산으로 전환된 다음 산소 호흡에 이용되거나 포도당으로 전환된다.

 

(3)아세트산 발효

알코올이 산화되어 초산을 만드는 반응으로 혐기적 그리고 호기적 반응이 있다.

 

즉 혐기적 반응에서는 2분자의 아세트알데히드로부터 1분자의 에틸알코올과 1분자의 초산이 된다. 호기적 반응에서는 1분자의 알코올로부터 1분자의 초산이 생성되고 중간물질로서 아세트알데히드가 존재한다. 이 화학반응에는 다량의 공기가 필요하게 된다. 

 

이론상 1kg의 알코올로부터 1.30kg의 초산이 만들어진다. 1kg의 알코올을 용량으로 환산하면 1.258ℓ가 되고 1.0ℓ의 알코올로부터 1.30kg의 초산을 생성한다. 그러나 균체성분의 구축, 잔존 알코올 양 등을 20%정도라고 생각하면 1.0ℓ의 알코올로부터 약 1.0kg의 초산이 된다. 이때에 2.178~2.376kcal의 에너지가 생긴다.

 

호기적 반응: C2H5OH(에탄올) + O2→CH3COOH(아세트산) + H2O + 에너지(ATP)

혐기적 반응: C2H5OH(에탄올) = 2CH3CHO(아세트알데하이드) → C2H5OH + CH3COOO + 에너지(ATP)

 

▲ 아세트산 발효  © TIN뉴스

 

-알코올 발효에 의해 생성된 막걸리 등을 공기 중에 방치하면 신맛이 생기는데, 이때 아세트산균이 에탄올을 아세트산으로 변화시킨 아세트산 발효가 일어난 것이다.

-알코올 발효를 이용하여 술을 제조하는 과정에서는 초기에 산소를 공급하여 효모의 증식을 촉진하고, 이후에 밀봉하여 에탄올이 생성되도록 한다. 식초를 만들 때는 에탄올에 산소가 첨가되었을 때 아세트산 발효가 진행되는 것을 이용하여 술의 제조 과정 이후에 다시 산소를 공급하는 방법  을 이용한다.

-알코올 발효나 젖산 발효와 달리 산소를 이용하여 유기물을 분해하므로 산화 발효라고도 한다.

 

과정

-에탄올이 산소에 의해 아세트산과 물로 분해된다.

-산소가 이용되지만, 에탄올이 이산화 탄소와 물로 완전히 분해되지 못하고 불완전 분해되어 중간 산물인 아세트산이 남기 때문에 발효로 구분한다.

생성물

아세트산 발효의 생성물(에탄올 1분자당) 1아세트산, 1H2O, 알코올 발효나 젖산 발효에 비해 다량의 ATP

이용

아세트산 발효의 이용 현미, 포도, 감 등으로부터 식초를 만드는 데 이용된다.

 

(4)복합 발효 과정의 경로

 

▲ 복합 발효 과정의 경로  © TIN뉴스

 

알코올 발효와 젖산 발효에서는 포도당을 호흡 기질로 하여 해당 작용을 거치면서 기질 수준 인산화로 2ATP만 생성된다.

아세트산 발효에서는 에탄올에 산소가 가해지면서 알코올 발효나 젖산 발효에 비해 다량의 ATP가 생성된다.

 

3)온도에 따른 발효

 

발효는 환경이나 효소제 및 촉매제의 역할에 따라 수도 없이 변화무쌍하게 그 상황에 따라서 시시각각으로 변하고 다양한 형태의 상황을 만들기도 한다.

특히 온도는 알코올 발효와 초산발효의 미생물이 생장을 하는데 있어 가장 중요한 역할을 하는 부분으로 고온발효와 저온발효의 정확한 상황을 인식하고 있어야 한다.

 

(1)고온발효

고온발효는 발효기간을 단축할 수 있는 반면 술의 질이 좋지 못하거나 생성된 알코올이 휘발한다. 그리고 맛이나 향이 좋지 못하여 저급의 발효가 되는 것이다. 

 

발효제인 누룩의 효소역가가 충분하고 품온을 적정하게 유지·관리하면 알코올 량이 많고 술지게미가 적은 술덧(누룩을 섞어 버무린 지에밥)을 만들 수도 있다. 

 

일반적으로 술 제조에서 고온발효는 품온을 23~28℃로 유지하며 발효를 진행하는 것이라 할 수 있다.

 

발효온도가 30도 이상 상승하면 효모가 발효력을 점차 상실해 결국 발효가 중단된다. 생성된 열과 알코올이 효모 세포막 손상과 단백질 변성을 일으키기 때문이다. 결과적으로 술의 품질과 수율 면에서 손실을 가져오며, 초산, 에스터, 퓨젤유 등이 활발하게 생성되어 발효 부산물의 조성도 다르게 나타난다.

 

또한 온도가 높으면 젖산균 활동이 활발해질 수 있다. 고온에서는 당화 속도도 빨라져 당 함량이 높아진다. 이로 인해 효모 발효가 중단 될 경우, 젖산균이 효모보다 열 스트레스에 저항력이 강하므로 술덧에 젖산균이 쉽게 번식한다,

 

특히 고온 발효에서 주의할 것은 발효 도중 생성되는 탄산가스(이산화탄소(CO2)의 기체)의 위험성이다. 

 

탄산가스는 에틸알코올 생성량과 거의 같은 비율로 발생한다. 당분 무게의 40%는 가스로 사라지는데 탄산가스 자체는 위험한 물질이 아니지만 탄산가스가 공기보다 무거워 발효실 바닥으로 가라앉음에 따라 그곳에 있는 산소를 밀어내기 때문에 위험하다. 탄산의 부피가 공기의 10%에 이르면 호흡이 곤란해지며 15% 이상이면 죽음에 이른다고 한다.

 

따라서 반드시 환기시설을 충분히 확보해야 한다. 

 

(2)저온발효

품온을 22℃ 이하로 유지하여 발효를 수행하는 것을 말한다. 

 

저온에서 효모 스트레스가 적고 고급 알코올이 생성되며 부산물이 적게 생성된다. 또 고온을 필요로 하는 초산균, 젖산균, 야생효모 등이 번식하기 어렵다. 

 

또한 알코올이 많이 휘발되지 않아 최종 알코올 함량이 높고 향기도 덜 손실된다. 탄산 함량이 증가해 청량감을 높일 수 있으며 향미가 부드럽고 온화하게 형성될 뿐 아니라 유기산도 덜 생성된다. 

 

발효기간이 길어지면서 냉각 유지비가 많이 들고 넓은 발효공간이 필요한 것이 단점이다.

 

효모에는 당이 분해되어 에틸알코올과 탄산가스를 생성하는 효소를 총칭하여 부르는 자이메이스(Zymase)가 있다. 자이메이스가 활성 하는 최적온도는 28~30℃이므로 고온발효에서 자이메이스의 작용이 강해지지만 동시에 단백질가수분해효소의 자이메이스효소 파괴도 활발해진다. 

 

고온에서 발효 중인 효모에는 자이메이스가 적지만 저온으로 보관하면 단백질분해효소의 활동이 적어 자이메이스 양이 급속히 증가한다. 즉, 저온에서는 단백질분해효소가 자이메이스를 가수분해하는 힘이 약하기 때문에 12~15℃에서장기간 발효할 때 최대의 발효력을 얻을 수 있다고 한다. 

 

초향정 백창기 대표

 

 

▲ 양양 지역특산주 미수곡주  © TIN뉴스

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