전통발효식품 제조

♣ 종초 제조법

초기 알코올 농도를 4∼6%, 산도 2∼3.5%의 발효액에 질소원과 무기염을 첨가하여 75℃에서 10분 정도 살균한 후, 플라스크에서 진탕 배양하여 활성화된 초산균을 3∼5% 접종하고 30∼37℃로 배양하면 2∼3일에 엷은 균막이 생기며 배양이 잘되면 10∼20일 후에 산도 4∼6% 정도의 식초가 된다. 이것을 종초로 사용한다.

♣ 식초 제조법

발효식초는 곡물·과실·주정 등을 원료로 사용하여 알코올 발효를 거쳐 제조된 술(알코올)을 초산균이 기질로 이용하는 초산 발효에 의해 초산이 생성된다. 우리나라 전통 발효식초 제조의 경우, 술을 만드는 공정 즉 알코올 발효공정과 식초를 만드는 초산 발효공정으로 나뉜다.

현재 식초 생산을 하는 초산 발효법은 항아리 등의 정치 발효조를 이용한 표면 발효법과 산소를 공급하는 통기 교반 발효 장치를 사용하는 심부 발효법 등으로 구분한다.

가. 정치 발효법(Static vinegar fermentation)

고대부터 현재까지 식초 발효에 사용하는 방법으로서 주로 산소가 풍부한 발효액 표면에서 초산 발효가 일어남으로 표면 발효법이라고도 불린다. 초산 발효의 원동력인 종초는 통상 6% 알코올을 함유한 발효액을 발효조에 넣고 온도를 조절하며 발효한다.

종초와 혼합하였을 때, 초산균의 종류에 따라 배양 온도는 다르지만 일반적으로 생육에 가장 적당한 30°C로 초산 발효를 한다. 특히 초산 발효 전에 외부에서 인위적으로 공급하는 종초의 산도가 너무 낮으면 산막 효모(Pichia ssp., Hansenula spp.)가 증식하여 달콤한 과일향을 내고 표면에 울퉁불퉁한 두꺼운 피막을 형성하여 초산 발효가 잘 일어나지 않는다.

따라서 종초의 총산도는 2.5∼3.5% 정도가 되면 산막 효모 등이 생육할 수가 없어 좋은 식초를 제조할 수가 있다. 발효조는 전체 용적에 비해 발효액의 표면이 클수록 초산 발효가 잘 진행된다. 이때 사용하는 발효조는 목통·항아리·스테인리스 발효조 또는 합성수지 발효조 등을 사용할 수 있다.

발효 시에 뚜껑을 덮고 발효조를 보온하면 3∼5일 후에 발효액 표면에 엷은 균막이 형성되면서 초산 발효가 시작되는데, 이때부터 30°C로 일정하게 온도를 유지시키면서 1∼3개월간 초산발효를 시킨다(그림 8-4). 발효조에 남아 있는 알코올 농도가 0.3∼0.4% 정도 되면 초산발효를 정지한 후, 전체 용량의 2/3를 다른 발효조에 옮겨 품온을 낮춘다.

매일 1∼2회 저어주면서 새로운 균막이 만들어지지 않도록 하면서 숙성시킨다. 그리고 발효액의 일부 또는 1/3을 다른 발효조에 옮겨 새로운 식초를 제조하는 종초로 사용한다.

정치 발효법은 발효 기간 중에 품온, 습도 및 산소의 공급량 조절이 어려울 뿐만 아니라 초파리나 장기간의 발효로 잡균의 오염 빈도가 높아 품질 관리에 어려움이 많지만 다른 제조법으로 빚은 식초보다는 향과 맛이 풍부한 것이 가장 큰 장점이다.

나. 속양 발효법(Generator = Quick vinegar fermentation)

1932~1939년에 프링스(Frings)에 의해 완성된 순환식 발효탑(Generator)을 이용한 식초 발효법(미생물 고정화법)으로 저먼 프로세스(German process) 또는 트리클링 프로세스(Trickling process)라고도 하며, 발효탑(Generator)은 트리클링 제너레이터(Trickling generator) 또는 프링스 제너레이터(Frings generator)로 불린다.

이 방법은 나무 또는 내산성 재질인 밀폐탱크가 사용되며 바닥 가까이에 격자로 된 깔판이 있고 그 아래 바닥 부분이 집산실(Collection chamber)로 되어 있다. 집산실 상부에 공기 주입구가 있으며 이곳으로 무균 공기가 발효조 내로 공급된다.

격자 위에는 너도밤나무(Beech)의 대팻밥을 통 상부까지 채우고 순수 배양한 초산균을 접종하여 균을 증식시킨 후, 발효액을 탑 상부에 장치된 회전 살포관(Sprayer)의 살포기(Sparger)를 통해서 충전물 위에 균일하게 살포한다. 충전물이 표면을 흘러내리는 동안에 공기와 접촉하여 초산으로 산화되어 집산실에 모이게 된다.

집산실에 모인 초산을 펌프로 다시 발효탑(Generator) 위로 보내어 산화를 되풀이하도록 고안되었다. 공기량은 발효조 상단의 배기관에 장치된 공기 조절판(Damper)과 하부의 공기 주입구의 개수와 용량 또는 송풍기에 의해 조절되고, 온도는 냉각관에 온수 또는 냉각수로 조절한다(그림 8-5). 이 발효법은 주정식초, 과실식초 및 맥아식초 제조에 사용되고 있다.

다. 심부 발효법(Submerged culture)

발효탑을 사용하는 속양 발효법보다 산화 효율을 더 올릴 목적으로 스테인리스 스틸 소재로 만든 발효조에 종초를 접종한 후, 컴프레서로 공기를 넣으면서 강하게 교반하여 산화 반응을 일으키는 방법이다. 하면 발효법이라고도 불리며 프링스의 반연속 발효 장치(Acetator)가 이용 된다.

총산도 5~8%의 식초를 연속 발효하거나 산도 10~12%의 회분 발효법에 사용되고 있다(그림 8-6). 반연속 발효장치로 총산도 11~12%인 주정식초를 회분 발효법으로 생산할 때 발효액의 산도는 6%，알코올은 약 5%로 조제하는 것이 좋으며, 이때 종초로 사용한 초산균의 생육 속도를 올리기 위해서 이스트 추출물(Yeast extract)·포도당(Glucose)·무기염류 등의 영양성분 등을 첨가한다.

최근 발효 방법 개선을 통해 총산도 18% 이상인 고산도 3배 식초 생산이 가능해 졌다. 이러한 발효 방법은 발효액의 산도가 12~15%에 도달할 때까지 발효 온도를 27~32°C로 유지하고, 그 이후는 18~24°C로 온도를 낮추며 발효 기간 중 최종 알코올 농도를 0.3~2.0%가 되도록 계속 첨가하여 산도 18% 이상의 3배 식초를 생산할 수 있다.

이 방법은 발효 후기에 발효조의 온도를 낮춤으로써 발효액의 산도가 높을 때 일어나는 균체의 사멸을 최소화시키면서 발효를 계속하는 방법으로 저온에서 초산 및 알코올에 대한 초산균의 내성이 향상된다는 점을 이용하는 고산도 식초 제조법이라 할 수 있다.

심부 발효법은 짧은 시간에 고산도의 식초를 대량 생산할 수 있는 장점이 있는 반면에 정치 배양법보다 향미가 부족한 단점이 있어 발효 종료후 과일 향 등을 가향해서 시판하고 있다.

라. 연속 발효법(Continuous culture)

메이어(Mayer)가 개발한 속성 발효식초 제조기(Cavitator)를 이용한 연속 발효법도 사용되고 있다. 배양 초기에는 초산균이 혼합된 원료액을 넣어 회분법으로 배양하고 발효가 시작되면 산소의 통기량을 높여 나가면서 시간당 0.1% 산을 생성하면 안정된 상태가 된다. 이때 발효액을 계속 첨가하면서 연속 발효를 하고 한계 액량에 도달하면 배출구로부터 발효된 식초를 회수하는 방법이다.

마. 숙성, 여과 및 살균 관리 기술

발효가 종료된 식초는 초산 특유의 강한 자극취가 있다. 제조 방법에 따라 차이는 있지만 식초 발효액 대부분은 혼탁된 상태여서 충분히 숙성을 시켜 향미를 완숙하게 만듦과 동시에 혼탁 물질을 침전시켜 여과를 용이하게 할 필요가 있다.

제조된 식초의 원료와 종류에 따라 숙성기간은 다르며 통상 2~3개월 정도 필요하다. 특히 곡류를 이용하여 제조한 식초의 경우는 짧게는 몇 년에서 수십 년간 숙성시킴에 따라 에틸 아세테이트를 비롯한 각종 에스테르 계열의 향기성분이 생성되고 단백질, 펙틴과 균체 등이 발효조에 침전한다.

숙성 기간 중에 초산균(Gluconacetobacter xylinus)이 생육하면 발효액 표면에 바이오셀룰로오스(Biocellulose)로 된 두껍고 미끈미끈한 균막 형성으로 인해 만들어진 초산이 분해되면서 산도가 떨어져 과산화가 일어나서 이미·이취(이소부틸산, 이소프로피온산 등)를 일으킨다.

따라서 바이오셀룰로오스를 일으키는 초산균의 오염 방지를 막기 위해서는 뚜껑이 달린 밀폐식 발효조로 식초를 제조하는 것이 가장 좋은 방법이다. 초산발효 후에 식초 발효액에 벤토나이트(Bentonite) 및 규조토(Diatomaceous earth) 등을 넣고 균체(Resting cell)와 혼탁물질을 침전시켜 제거한다.

일정 기간 숙성시킨 식초를 여과·살균공정을 거친 후, 병입하여 시판하고 있다. 식초 발효액에 규조토를 혼합하여 압력 여과기(Filter press)로 여과하지만 최근에는 마이크로필터(Microfilter)를 사용하기도 한다. 살균 장치인 순간 살균기(HTST) 혹은 평판형 열교환기(Plate heat exchanger)로 90~95°C에서 5~10초 또는 75~80°C에서 30~40초 살균을 하며 낮은 온도에서는 오랫동안 살균하여야 한다.