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[기고]미생물이란? 34. 미생물과 술

미생물 최고의 발효 작품 ‘술’ “고유의 미생물이 일정한 술 맛을 낼 수 있어”

 
오늘의 이야기는 미생물의 최고 발효 작품인 ‘술’이다.

술은 알코올이 들어있는 모든 음료를 통칭하는 것으로 그 종류는 다양하다. 술을 만드는 것은 미생물인데 한 가지 미생물이 아니고 다양한 미생물이 술을 만드는데 관여를 하고 있다.

술을 만드는 미생물은 효모(酵母 : yeast : 이스트)라고만 많이 알고 계시는데 효모는 술을 만드는 마지막 단계에서 알코올을 생산하는 곰팡이의 일종이다.

술이 만들어 지기 위한 첫 번째 작업으로 반드시 녹말을 분해시켜야 한다. 즉, 녹말을 이루고 있던 수많은 포도당 사슬을 하나씩 하나씩 떨어뜨려놓아야 하는 것이다. 이 과정을 당화(糖化 : saccharification )라고 한다.

당화는 생물학적 당화와 생화학적 당화가 있는데 생물학적 당화는 미생물이 녹말을 분해하는 과정으로 누룩곰팡이(Aspergillus niger)가 그 역할을 한다. 누룩곰팡이가 녹말을 분해하는 효소를 분비하여 녹말을 이루고 있는 포도당들을 하나씩 쪼개는 역할을 하는 것이다.

반면에 생화학적 당화는 밀이나 보리의 싹이 난 것을 말린 엿기름이 그 역할을 한다. 엿기름의 싹에는 녹말을 분해할 수 있는 강력한 효소가 들어있기 때문이다.

설날 명절 때면 집에서 어머니가 정성들여 담가 놓으신 달짝지근하면서 시원한 감주 한 사발 마시는 것도 나름 요때 만의 운치라 할 수 있다. 이러한 감주를 만드데에 엿기름이 쓰이는 이유가 바로 엿기름의 싹에 강력한 녹말 분해 효소가 들어 있기 때문이다.

엿기름을 미지근한 물에 담가놓으면 싹에 있던 녹말 분해 효소가 물에 녹아 나온다. 엿기름이 담겨져 있던 물에는 녹말분해효소가 녹아 나오므로 일정시간 후에 체로 쳐서 걸러진 여액을 감주를 만드는데 효소액으로 사용을 한다.

효소액을 쌀과 섞어 30℃ 정도로 온도를 유지시켜 주면 쌀이 효소와 반응하여 포도당으로 분해되고 어느 정도 시간이 지나 반응을 그만 하고 싶으며 펄펄 끊여주어 효소 반응을 정지시킨다.

열에 대단히 민감한 ‘효소’
효소는 열에 대단히 민감하기 때문에 고온에서는 효소가 파괴되어 녹말을 더 이상 분해하는 역할을 하지 못한다. 이렇게 엿기름의 녹말 분해 효소에 의해 쌀(녹말)이 삭아지면서 단맛을 내는 포도당으로 변하는 것이다.

흰쌀밥을 구성하고 있던 녹말이 녹말 분해 효소인 침에 의해 분해가 되어 포도당이 되었다는 증거인 것이다. 중국요리로 짜장면 먹을 때 처음에는 짜장면에 물이 없지만 먹고 난 후 그릇 밑바닥에 물이 생겨있는 것을 볼 수 있다.

짜장면을 먹을 때 침 속에 들어있는 아밀라제에 의해 짜장면속에 들어 있던 녹말이 녹아서 생긴 것이다. 녹말은 물에 녹지도 않고 아무런 맛도 느낄 수가 없는 물질이다.

그러나 녹말 분해 효소에 의해 포도당으로 분해되면 단맛을 낸다. 설탕이나 엿, 과일 등에 단맛을 내는 물질이 포도당이기 때문이다.

술을 만드는 대표적인 효모로는 Saccharomyces cerevisiae(사카로마이세스 세레비지에)가 있고 그 외에 덴마크의 유명한 맥주를 만드는 효모의 이름은 Saccharomyces carlsbergensis(사카로마이세스 칼스버겐시스)인데 맥주 상표명을 미생물의 이름에서 따온 듯하다.

그러나 효모도 공기를 많이 공급해주면 포도당을 알코올로 만드는 것이 아니라 자기가 살아가는데 필요한 에너지를 만드는데 다 써버린다. 즉, 공기가 풍부하면 효모는 포도당을 이용해서 술을 안 만들고 자기 몸에서 필요한 에너지만 만드는데 열중한다.

효모가 공기가 풍부한 조건에서는 술을 안 만들기 때문에 술을 만들 때에는 뚜껑을 꽁꽁 묵어서 공기 공급을 철저하게 차단하는 것이다. 효모에 의해서 포도당이 알코올로 변하는 과정을 발효(醱酵 : Fermentation)라고 한다.

효모에 의해 포도당이 알코올로 변하면 그제서야 우리가 마실 수 있는 술이 되는 것이다. 집에서 술을 담글 때에는 알코올을 만드는 효모를 굳이 넣어주지 않아도 알코올 발효가 일어나 포도주가 만들어지는 것은 왜 그럴까? 그 이유는 포도의 표면에는 야생효모, 즉 자연 속에 저절로 존재하는 효모가 살고 있다.

종종 토양 미생물을 분석하다 보면 포도밭 토양에는 효모가 높은 밀도로 많이 발견된다. 야생효모가 포도를 발효시켜 포도주를 만드는데 야생효모에 의한 발효는 일정하지 않고 불규칙하므로 상품으로 판매할 수는 없다. 술을 만들 때마다 맛이 다르고 알코올 함량도 틀리면 상품이 되질 않기 때문이다.

야생효모, 알코올 내성 약해
그래서 유명한 술 제조 회사들은 자기네가 사용하는 고유의 미생물을 가지고 있어서 일정한 술 맛을 낼 수 있는 것이다. 또 야생효모는 알코올에 대한 내성이 약하다. 효모가 포도당을 분해하여 알코올을 생산해 내는데 알코올은 엄격히 따지면 유기용매이다.

물에는 잘 안 녹는 물질이 알코올에는 녹는 것을 종종 볼 수 있는데 이러한 현상들은 알코올이 유기용매이기 때문이다.

유기용매인 알코올 농도 12% 이상에 접촉되면 야생효모는 더 이상 자라지 못하고 활동을 중지하거나 죽어버린다. 자기가 생산한 알코올 때문에 자기가 죽는 것이다. 이러한 현상을 자기제어(自己制御 : self inhibition)하고 한다.

일반적으로 효모는 알코올에 대한 내성이 높지 않기에 효모를 이용하여 발효시킨 술들의 알코올 농도가 12~14%를 넘지 않는다. 효모가 만들어 낼 수 있는 알코올 도수가 최고 15%인 것이다. 알코올 도수가 15%가 넘는 독한 술들은 효모가 만들어낸 알코올을 농축시켜 만든 것이다.

즉 증류주인 것인데 증류주를 만드는 원리는 알코올의 끓는 온도가 물보다 낮은 것에 착안하여 만든 것이다.

효모가 곡물이나 과일을 발효하여 만든 액에 열을 가하여 끓이면 물이 끓기 전에 알코올이 먼저 끓어 증발된다. 이렇게 증발된 알코올을 따로 모아 소주나 양주와 같은 술을 만드는 알코올 원료로 사용하는 것이다.

사용한 알코올 원료의 생산 방법에 따라 저가의 대중적인 술이 만들어지거나 값비싼 술이 만들어 지는 것이다.




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