최신미병의학 70강 - 2. 알코올(Alcoholic : Yeast or mold) 발효

[윤정희 (울산)]

2. 알코올(Alcoholic : Yeast or mold) 발효

 효모(酵母 : Saccharomyces cerevisiae)가 피루브산 대사에 의하여 당(糖)으로부터 알코올과 이산화탄소 등을 생성하는 발효과정으로 식품으로 포도주와 맥주 발효균으로 Saccharomyces cerevisiae 등이 관여 한다.

알코올 발효는 일반적으로 효모(酵母:Saccharomyces cerevisiae)가 당(糖)을 섭취하고 알코올과 이산화탄소, 기타 유기물을 배출하는 미생물(효모)의 생리활동 과정을 말한다.

시대별로 술(알코올 농도의 다양한 형태)의 역사를 살피면,

① 수렵, 채취시대의 술은 주로 자연획득에 의한 과실주였고,

② 유목시대에는 양, 말, 소 등 가축의 젖으로 발효한 젖술을,

③ 농경시대에는 곡물을 원료로 자연발효한 술로 곡주를,

현대에는 기술의 발달로 과실주, 젖술, 곡주 등을 증류하여 소주와 위스키와 같은 증류주로서 가장 늦게 제조된 술이며 대량 생산한 술로는 포도주가 있을 것이다.

 의학정보의 발달로 최근의 약초주(藥草酒)는 건강증진과 질병개선의 목적으로 이용되고 있는 기능주(氣能酒)로 상품개발의 여지(餘地)가 상당하다.

 고대 이집트나 메소포타미아에서 맥주에 미나리, 운향초 등 여러 약초를 섞어 질병치료에 사용하였다는 기록 등은 알코올 발효에 참고할 가치가 있을 것이다.

(1) 미생물의 증식단계

 산소가 있는 환경(호기성)에서는 당을 소비하여 알코올 생성보다는 증식(자손번식)을 하며, 대상 약초의 다양한 성분들이 추출되며 미생물이 흡수, 분해, 배설하며 미생물의 생리활동이 활발하며 지수법칙으로 생존하게 된다.

 설탕혼합에 의한 약초발효의 경우 설탕의 적정농도는 대단히 중요하며 증식과 微알코올의 동시발효로 당과 알코올, 생리활성 성분 등이 공존하는 소위(所謂) 미주(未酒)라 불리는 공존영역으로 핵심적으로 관찰 및 연구한다면 창업의 기회가 될 수 있을 것으로 생각된다.

(2) 알코올 생성의 발효단계

 산소가 없는 환경(혐기성)에서는 에틸알코올과 이산화탄소 및 부산물로 수백 가지의 다양한 성분들을 분해, 합성하며 생존하게 된다.

 따라서, 발효 초기(1차 발효)에는 알코올 생성보다 주로 증식 위주의 생존이며, 산소가 소진되면 에틸알코올과 이산화탄소 및 부산물로 다양한 성분들을 생성하며 생존하게 된다.   

 알코올 발효가 진행되면 대부분 에틸알코올과 이산화탄소가 생성되지만 메탄올, 아세트알데히드와 같은 독성 물질도 생성 되며, 각종 유기산, 퓨젤오일(fusel oil), 에스테르류 등이 향미색(香味色)를 결정하게 된다.

(3) 자연발효의 한계점

 알코올발효에서 알코올의 생산량은 당(糖)의 량에 비례하는 것으로 이론상 당 농도의 약 57%가 변환되지만 손실율을 감안하면 실제로 평균 50% 내외가 생산되며 단순히 당의 농도를 높이면 알코올 농도가 높아지리라는 상식은 잘못 된 것이다.

 자연률(自然律)에 따라, 전래적으로 효모의 생리활동에 적정한 당농도는 약 24% 내외로 적정농도 이하에서는 주로 산소 공급(호기성)을 전제로 증식의 생리활동이고, 적정농도 이상이면 무산소(혐기성)를 전제로 알코올 생산의 생리활동이 둔화 하는 것으로 알려져 있기 때문에 당의 농도는 대단히 중요하다.

 또한, 효모는 자가 생산한 알코올이 15% 이상이면 자가생산된 알코올 성분이 환경오염물로 인식되어 증식과 생리활동이 감소하며 20% 이상 이면 사멸하게 된다.

 따라서, 자연 선택적 발효에서는 알코올 농도가 대부분 12~16%에서 중지된다.

(4) 술(알코올 농도 차이)에 관한 상식

 실정법상 술은 알코올 농도 1% 이상 함유한 음료로 제조원료에 따라 과실주와 곡물주로 구분되며, 제조방법에 따라, 막걸리, 맥주, 포도주는 발효주로 소주와 위스키는 증류주, 인삼과 과실류를 술에 침전하는 술은 재제주(再製酒) 등으로 구분되며 약초발효주(藥草醱酵酒)와는 엄격히 구분되어야 한다.

일반적으로 과실 종류는 당을 알코올로 분해하므로 단행발효라 하고, 곡류는 녹말인 전분을 당으로 분해하는 선행과정 후에 알코올로 생성하므로 복행발효라 한다.

                                         항노화 미병의학, 2021, 한국 약초 대학, 신삼기

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