전통발효식품 제조

가. 된장 제조법

콩은 단백질 40%, 지방 20%, 섬유질·올리고당을 20% 정도 함유하고 있어 발효에 관여하는 미생물의 좋은 영양원이 된다. 콩으로 장을 만들 때 가장 처음은 메주를 만드는 작업이다. 대두를 이용하여 증자·성형·겉말림의 과정을 거쳐 제조된 메주를 볏짚에 매달면 곰팡이와 세균과 효모가 번식한다.

소금물(약 18~20%)에 메주를 담가 숙성시키는 동안 미생물에 의해 생성된 다양한 효소로 당화 과정·알코올 발효·산 발효·단백질 분해 과정 등이 일어나고 맛과 향이 생겨 된장 고유의 감칠맛이 생긴다(된장은 숙성될수록 색이 진해진다). 이 같은 결과물은 발효 과정 중 생성된 당과 아미노산이 아미노 카보닐 반응을 일으키기 때문에 나온다.

이 반응은 지속적으로 서서히 일어나며 그 과정 중에 여러 가지 유용 성분과 향기 성분이 생성되어 장 고유의 풍미를 결정짓는다. 건진 메주는 된장으로 사용된다. 건진 메주는 단백질의 분해 산물인 아미노산과 저분자량의 펩타이드를 함유하고 있어 짠맛을 덜 느끼고, 생선류와 육류의 비린내와 누린내를 가려주며, 신맛과 쓴맛과 떫은맛을 약화시키는 완충 작용을 한다.

(표 6-4) 재래식 된장과 개량식 된장의 성분 비교

나. 된장 발효에 관여하는 미생물

발효가 진행되는 동안 곰팡이·세균·효모와 같은 다양한 발효 미생물이 효소를 분비한다. 효소는 영양 성분을 분해하고 분해한 물질에서 새로운 물질을 만들어 반응이 쉽게 일어날 수 있도록 도와주는 촉매 작용을 한다. 우리 몸속에는 섭취한 음식물을 분해하여 흡수할 수 있도록 하는 소화 효소가 있다.

흡수한 물질에서 몸을 구성하는 성분을 만들고 에너지를 얻는 데는 수많은 효소들이 작용한다. 이와 같이 식물체인 농산식품의 원료, 동물체인 축산식품의 원료, 수산식품의 원료에도 수많은 효소가 들어있다. 사람들이 지금까지 식품으로 사용해 온 대부분의 동식물은 미생물이 발효하면 크게 오염될 수 있을 정도로 많은 수분을 가지고 있다.

미생물에 오염된 식품은 외관이 변하거나 유독 성분을 남겨 먹을 수 없게 만들지만 때로는 미생물로 오염된 식품의 맛이 더 좋아지기도 한다. 미생물은 단일 또는 여러 개의 세포로 구성되어 있다. 아주 작아서 눈으로는 보이지 않는다. 모양이나 성질에 따라 효모, 곰팡이, 세균으로 크게 나뉜다.

(1) 곰팡이

곰팡이는 균사에 의해 실처럼 보인다고 해서 사상균(絲狀菌)이라고도 한다. 영양세포의 증식으로 균사가 자라면서 가지를 만드는데, 영양 세포의 영향을 받은 생식 세포는 균사 끝에 아포자를 생성하거나, 포자낭 포자를 생성하거나, 접합 포자를 생성한다.

증식 속도는 비교적 느린 편이며, 유리산소가 필요로 하는 호기성으로, 증식 온도 범위는 20~35℃ 정도다. 영양소 중 좋아하는 천연 물질은 녹말 등 탄수화물이며 미량 영양소를 필요로 하지 않는다. 생육 pH는 4~6으로 산성이며, 대사 적용의 형태는 가수분해형과 산화형이다. 탄수화물에서의 대사산물은 당과 유기산이며 단백질에서의 대사산물은 펩타이드·아미노산이다.

곰팡이의 중요한 기능은 효소에 의한 분해 작용과 합성 반응으로 식품의 구성 성분으로부터 새로운 화합물을 합성할 수 있다. 이러한 곰팡이 발효는 식품이 본래 가지고 있던 성질을 바꾸어 맛과 영양에 관여하는 유익한 물질을 생성하게 된다.

누룩곰팡이(Aspergillus)속은 된장·간장·주류를 제조하는 데 이용하며, 푸른곰팡이(Penicillium)속은 치즈 제조와 페니실린과 같은 항생제 합성에 이용한다. 이외에도 시트르산을 비롯한 유기산, 비타민류, 아밀라아제·프로테아제를 비롯한 효소류를 생산할 때 리조푸스(Rhizopus), 트레모트시윰(Tremotbcium) 등이 이용되고 있다.

털곰팡이(Mucor)속은 발효 공업에서 자주 쓰이는 편은 아니지만 무코르 록시(Mucor rouxii)가 에탄올 발효에서 아밀로균으로 이용되기도 한다. 메주의 표면은 털곰팡이나 거미줄 곰팡이(Rhizopus)속이 유난히 많이 자라서 흔히 백색이나 백회색을 띤다.

(2) 세균

고초균과 유산균 등 세균이 관여한다. 강력한 프로테아제와 아밀라아제를 내어 장류와 청국장 제조에 널리 이용된다. 생식 세포의 어떤 세균은 세포에 한 개의 내생 포자를 형성한다. 증식속도는 비교적 빠른 편으로 산소 요구가 다양하다.

산소의 유무에 관계없이 성장하는 통성혐기성, 반드시 산소를 필요로 하는 절대호기성, 산소가 없는 혐기적 조건에서만 생장하는 편성혐기성 등이 있다. 증식온도 범위는 10~50℃로, 종류에 따라 저온균·중온균·고온균으로 나뉜다. 영양소는 단백질과 탄수화물을 좋아하고, 미량 영양소는 비타민 등을 필요로 한다.

생육 pH는 미산성·중성·알칼리성으로 다양하고, 대사 적용의 형태는 가수분해형·산화형·환원형·산화환원형 등이다. 탄수화물에서 대사산물은 알코올·알데히드·케톤·유기산이며, 단백질에서 대사산물은 펩타이드·아미노산·아민류 그리고 항균 효과를 나타내는 니아신(niacin)을 생성하기도 한다.

(3) 효모

효모는 진핵 세포의 구조를 가진 고등 미생물로, 자낭균류의 불완전 균류에 속한다. 효모란 알코올 발효 때 생기는 거품으로 네덜란드어 ‘Gast’에서 유래했다. 자연계에서 원시적으로 술을 만들 때 관여했던 것으로, 토양·공기·물·과실 표면 등에 널리 분포한다.

자연계에서 분리된 효모는 야생 효모(Wild yeast)로 우수한 성질의 효모를 분리하여 목적에 맞게 순수하게 계대 배양한 것을 배양 효모(Culture yeast)라 한다. 영양 세포는 모세포에서 낭세포가 출아하여 증식되며, 생식 세포의 어떤 효모는 세포에 1~8개의 내생 포자를 생성한다. 증식 속도는 보통이며, 통성 호기성으로 유리산소가 존재할 경우 증식에 좋다.

증식 온도 범위는 20~30℃고, 생육 pH는 5~6.5로 미산성이다. 대사 적용의 형태는 환원형·산화 환원형이다. 탄수화물에서 대사산물은 알코올과 알데히드이고, 단백질에서의 대사산물은 고급 알코올이다. 발효 식품에 관여하는 실용 종류는 사카로미세스(Saccharomyces)속, 토룰롭시스(Torulopsis)속 등이다.

대부분 효모류는 알코올 발효 능력이 강해 예부터 주류 양조, 알코올 제조, 제빵 등에 이용되었다. 상업용 양조효모나 제빵효모는 비타민 B₁·비타민 B₂를 제외한 비타민 B군의 좋은 급원으로, 세포에 비타민 B₁(티아민)·비타민 B₂(리보플라빈)·판토텐산·Niacin·비타민 B6·폴산·바이오틴·p-아미노벤조익산(P-amino benzoic acid, PABA)·이노시톨·콜론 등이 저축된다.

흡수와 합성은 효모와 배지의 종류에 따라 큰 영향을 받는다. 티아민·니아신·바이오틴 등은 효모에 의해 배지에서 쉽게 흡수한 반면에 피리독신이나 이노시톨은 비교적 적게 흡수한다. 사카로미세스속은 각종 주류를 만들 때 관여하는데, 맥주 발효의 상면 효모(Sacch. sake)와 빵 효모(Sacch. cerevisiae)가 여기에 속한다.

맥주 발효의 하면 효모(Sacch. carlsbergensis), 당밀 효모(Sacch. formosensis NO.396), 칸디다우틸리스(Candida utilis), 토룰롭시스 우틸리스(Torulopsis utilis)는 배지에 있는 질소물이나 탄소를 동화시킨다. 효모는 세균보다 고삼투압성에 저항성이 있어, 당의 농도가 높은 과일즙·벌꿀·시럽·건조 과일처럼 염의 농도가 높은 식품에 생육하여 변패를 일으키기도 한다.

(표 6-5) 메주와 된장을 제조할 때 미생물의 특징