현재 우리나라의 탁약주 용 Rice-Koji 제조 용종국균으로 널리 분양되고 있는 분양되고 있는 fawachi, S-27 균주가 생성하는 Amylase의 효소학적 특성과 Rice-Koji i제조 시 유기산 및 당화 효소의 생성 조건을 검토했다. 1. 본 균은 유기산 생성력이 강하고 또 생성하는 당화효소 및 액화효소는 내산성이 극히 강하며 pH3~5의 범위내에서 최고 활성을 나타내었으므로 탁약주 제조 용 종국균으로 아주 적합하였다. 2. 본 균의 발아 최적온도는 36$^{\circ}C$이었으며 Rice -Koji제조시 제국시간을 40시간으로 볼 때 유기산 생성의 최적온도는 32$^{\circ}C$이었고 당화효소 생성의 최적온도는 36$^{\circ}C$이었으며 고온인 4$0^{\circ}C$에서는 유기산 생성이 극히 불량하였다. 3. Rice-Kojiw제조시 당화효소의 생성은 배지의 수분함량 35%일 때 최고치를 보였으며 유기산 생성은 이 보다 높은 조건인 수분함량 40%일 때 이었고 비교적 건조한 조건인 수분함량 30%일 때는 유기산 생성이 특히 불량하였다. 4. 배지의 두께가 3cm이상이 되면 유기산 및 당화효소 생성에 않은 지장을 주었다. 5. 종국균의 점종량은 유기산 및 당화효소의 생성에 별로 영향을 미치지 못했다.
누룩은 생소맥을 조분쇄하여 물로 혼합시켜 자연적으로 공지중의 여러 종류의 미생물을 배양시켜 만들었다. 그러므로 누룩에서는 많은 종류의 사상균, 호모와 세균이 증식하였다. 누룩의 당화력은 원료 생소맥의 당화력과 대부분의 사상균의 당화력과 알붕의 세균성 당화력에 기인하여, 발효력은 누룩효모와 극소수의 사상균애 의하여 이루어지고 있다. 1945년 이전까지 누룩으로부터 12속 59종의 사상균이, 8속 29종의 효모와 4속 16종의 세균이 분리 되었다. 누룩사상균은 Aspergillus 속이 주종을 이루었고 Rhizopus속, Absidia속, Nucor속의 순으로 분포하고 있었고, Aspergillus속과 Rhizopus속은 중요한 누룩 당화균으로 작용하였다. 누룩의 대표적 효모는 Saccharomyces cerevisiae 이며 , 이균이 알코올 발효에 가장 큰 역할을 담당하며, Saccharomyces cerevisiae도 전통 민속주의 탁주와 약주의 발효역에 깊이관여한다고 사료된다. 누룩 중에 증식하는 세균은 양조학상 특별한 역할을 담당하지않지만 Bacillus 속 과 젖산세균이 많이 분리되었으며, 젖산세균은 담금초기에 pH의 안정화에 기여할 수 있다고 추측할 수 있다.
천마의 불쾌취 개선을 위한 당화방법별 유산균 발효 결과는 3일 발효시 엿기름과 쌀누룩 이용 당화에서 총 산도가 각각 2.23, 2.33%이었으며, 생균수는 9.14 log cfu/mL와 9.27 log cfu/mL로 높았다. 발효기간이 길어짐에 따라 총 산도는 계속 높아져 3.35%까지 증가하였으나, 생균수는 3일 발효에서 가장 많았다. 아미노산 함량은 엿기름과 쌀누룩 이용 당화에서 높았고, 유리당 함량은 효소 이용 당화에서 높았으며, 그 중 glucose 함량이 가장 높았다. 천마 주성분인 gastrodin, p-HBA 등 주 성분 함량도 효소 이용 당화에서 가장 높았다. 이취성분인 p-cresol 함량이 엿기름 이용 당화에서 낮아 관능평가 결과에서도 엿기름을 이용하여 당화한 유산균 발효천마가 가장 좋은 기호도를 나타내었다.
맥아당화액과 탈지유의 단독 및 혼합배지에 젖산균을 배양시켜 적응성 여부를 보고, 시제품(試製品)을 관능검사로 비교 검토하여 그 결과를 아래와 같이 요약하였다. 1. 맥아당화액의 당도가 $10^{\circ}Bx$일 때 유산균의 생육이 가장 좋았다. 2. 맥아당화액에 효묘추출물(0.5%), sodium citrate(0.08%)를 첨가하여 젖산균을 배양한 결과 산도의 증가가 현저하게 나타났다. 3. 맥아당액에서 배양적성이 좋은 젖산균주들은 L. acidophilus, L. plantarum, L. lactis, L. bulgaricus-S. thermophilus 등 이였으며 그중에서 L. lactis가 가장 우수하였다. 4. L. lactis의 단독 starter와 L. lactis+S. diacetilactis를 혼합한 starter를 제조하여 활력을 비교하였을 때 L. lactis의 starter가 비교적 높았으나 관능적인 면에서는 L. lactis+S. diacetilactis의 혼합 starter가 좋았다. 5. 배지를 탈지유, 맥아당액, 탈지유+맥아당액(1 : 1)으로 구분하여 유산균을 배양하면서 시간에 대한 pH 및 산도, 균수측정을 한 결과, pH에서의 변화는 탈지유가 제일 높았고, 탈지유+맥아당액의 경우는 맥아당액과 흡사하였다. 산도와 균수에서는 맥아당액이 가장 열등하였으며, 탈지유+맥아당액은 탈지유배지만을 사용한 경우와 별 차이가 없었다. 6. 시제품(試製品)을 관능검사를 통하여 비교하였을 때 탈지유와 탈지유+맥아당액배지를 사용한 것(발효유타입)사이에는 큰 차이가 없었으나$(P{\leqq}0.05)$, 맥아당액(유산균음료타입)의 경우는 열등하였다. 그러나, 맥아당액의 유산균음료 시제품(試製品)과 시중의 유산균음료와 비교하였을 때 관능적인 차이는 없었다.
해조류 중 홍조류인 K. alvarezii로부터 동시 당화 발효(SSF)를 위한 효소 당화 및 균 배양 온도를 검토하고, 기존의 동시 당화 발효(SSF) 를 개선하기 위해 2단계 동시 당화 발효(SSF)를 수행하였다. 효소 당화와 균 성장 온도를 고려하였을 때 동시 당화 발효(SSF)에 적용하는 배양 온도는 40°C를 선택하여 실험을 진행하였다. 비순치 효모(wild type)와 고농도 갈락토오스에 순치한 효모(adapted yeast to galactose)를 이용한 동시 당화 발효(SSF)를 실시한 결과 발효 156시간에 9.1 g/l의 에탄올 수율(YEtOH) 0.24와 10.2 g/l의 에탄올 수율(YEtOH) 0.27을 나타내었다. 이러한 기존의 동시 당화 발효(SSF)를 개선한 2단계 동시 당화 발효(SSF)는 에탄올 생산 수율이 0.27에서 0.35로 27.5% 증가하였으며, 에탄올 발효 시간도 156시간에서 96시간으로 61.5% 감소하였다. 이러한 연구결과는 해양 바이오매스인 해조류로부터 바이오연료 생산과정에 있어 기초적인 정보를 제공할 것이다.
토양에서 분리된 pectinase 생산균 strain KL34를 이용하여 폐섬유소의 효소학적 당화에 관한 연구를 수행하였다. 섬유소폐기물을 이용한 효소생산에서 폐야채보다는 과일껍질을 기질로 사용했을 때 높은 효소활성을 보여주었으며, 과일껍질 1.0%(w/v)를 기질로 사용했을 때 3.8U/ml의 pectinase활성을 얻을 수 있었다. 폐야채와 과일껍질을 기질로 사용하고, 5U/ml의 pectinase 활성을 가지는 배양 상등액을 사용하여 효소학적 당화를 수행한 결과 사과껍질 10%를 기질로 사용했을 때 7.1%의 당화율을 얻을 수 있었으며, 이때 생산된 환원당은 9.5g/L였다. 또한 생산된 효소액을 음식물 쓰레기의 당화에 적용하여 pectinase의 사용 가능성을 검토한 결과 KL34의 배양 상등액과 cellulase를 함께 사용한 당화액에서 12.7g/L의 환원당을 얻어, cellulase만을 사용했을 때 보다 1.6배의 당화효율을 얻을 수 있었다.
산업적인 응용을 위한, 생 전분 분해력이 높고 액체 배양에 적용 가능한 균을 토양으로부터 분리한 결과, 옥수수 생 전분 당화 효소 생산력이 높은 곰팡이 No.55 균주를 분리하고 이 균주의 형태적, 생리적, 배양특성을 조사, 균 동정을 행한 결과 No.55 분리균은 Aspergillus niger 또는 그 유연균으로 동정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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