알코올을 만드는 미생물의 발효과정




알코올 발효과정


발효과정을 보면 여러 가지 복잡하고 재미있는 현상을 볼 수 있는데 발효종류에는 김치, 된장, 젓갈, 효소음료, 천연염색의 쪽 발효, 음료, 식초, 막걸리, 와인 등 밀접한 관계가 있는 것으로 사료되며, 온도, pH 에 상관관계가 있다. 조금의 과학적인 방법을 쉽게 풀려고 저의 생각과 자료를 첨가 했다.

우리나라 주세법에 따르면 알코올이 1% 이상 함유된 음료를 '술(酒)'로 정의합니다. 그리스 신화에서는 디오니소스가 포도를 이용해 술을 만드는 방법을 알아내어 사람들에게 전파했다. 포도에 함유된 당을 분해하여 에탄올을 만들어내는 미생물들입니다. 미생물이 유기물을 분해하는 과정 중 인간에게 유용한 과정을 '발효'라고 하는데, 알코올 역시 미생물들의 발효 과정을 통해 만들어집니다.




알코올을 만드는 미생물의 발효과정


알코올 발효를 수행하는 대표적인 미생물은 효모(yeast)입니다. 포도즙에 효모를 넣고 밀봉하면 효모는 포도즙 속에 포함된 당을 분해하여 살아가는데 필요한 에너지를 얻습니다. 포도당의 화학식은 C6H12O6입니다. 산소가 충분한 환경에서는 포도당이 완전히 분해되어 최종산물로 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)이 생성되지만, 밀봉된 통 안에서는 산소가 부족하기 때문에 미생물은 포도당을 완전히 분해하지 못합니다. 이 경우에는 포도당 분해 산물로 이산화탄소와 함께 알코올의 일종인 에탄올(C2H5OH)이 생성되지요. 포도당을 분해하는 발효 과정에서 산소가 충분하면 포도당은 단순한 구조를 지닌 물과 이산화탄소로 완전히 분해되지만, 산소가 부족한 환경에서는 그보다는 좀 더 복잡한 구조를 지닌 알코올이 만들어지는 것이지요. 반대로 산소가 충분하면 포도당이 완전히 분해되기 때문에 알코올 발효는 잘 일어나지 않습니다. 포도주를 빚을 때 포도즙을 통에 넣고 뚜껑을 꼭 닫아 두는 것은 산소와의 접촉을 막아 알코올이 생성되도록 하기 위함이랍니다.

효모를 비롯해 알코올 발효를 하는 미생물들은 과일이나 곡식 등에 포함된 당을 분해해 알코올을 만듭니다. 이 때 곡식의 경우에는 다당류인 녹말의 형태로 당이 저장되어 있기 때문에 발효에 앞서 녹말을 단당류로 잘게 자르는 당화(糖化) 과정을 거쳐야 발효가 잘 일어납니다. 당화는 엿기름 속에 들어 있는 효소를 이용해 일으키기도 하고, 사람이 입으로 씹어서 일으키기도 합니다. 이는 쌀에 포함된 녹말이 침 속에 들어 있는 아밀라아제(amylase)에 의해 당화되어 포도당으로 분해되기 때문에 일어나는 현상.




효소의 발효 과정을 보면 당과 산소가 부족하면 →알콜, 알콜에서 산소가 충분하면 식초, 적절하면 효소가 된다




ex) 알콜(와인 만들 때)

포도당(C6H12O6) + 산소(O2)=이산화탄소(CO2)와 물(H2O)

산소차단+포도당 분해 산물로 이산화탄소와 함께 알코올의 일종인 에탄올(C2H5OH) = 알콜







포도를 이용 와인 만들기 과정


단계별 발효과정 1차발효(Primary Fermentation) 포도당(C6H12O6) + 산소(O2)


보통 20-25도 정도의 온도를 유지시켜 주는 것이 필요하며 1주일에서 10일정도 기간이 걸린다. 효모의 수적 증가과 함께 시작하며 전체 당분의 2/3가 이 기간 중에 알코올로 전환된다. 적포도주의 경우 1차발효 기간 중에 과피에 포함된 붉은 색소, 탄닌, 포도향 등이 완전히 용출된다. 이 과정에서는 완전하게 공기차단을 하지 않더라도 지장이 없다.

2차발효(Secondary Fermentation) 산소차단+포도당 분해 산물로 이산화탄소와 함께 알코올의 일종인 에탄올(C2H5OH) = 알콜


발효 후반부의 느리게 진행되는 발효과정. 이 과정 중에 나머지 당분이 완전히 알코올로 전환된다. 1차발효 후 4-5일내지 1-2주 까지도 지속된다. 공기와의 접촉을 차단해야 한다.

숙성과정(Ageing or Maturation)


새 와인이 안정화되는 과정. 이 과정 중에 와인내의 여러 성분들이 상호작용하여 독특한 맛과 향을 형성하며 와인의 색조와 맛, 향미가 안정화 되고 와인이 맑아진다. 숙성기간은 2차발효 종결 후 최소 2개월 이상을 두며, 충분한 정도의 충분한 시간이 필요하다.


<준비물>


• 캡벨포도 15kg (포도당)

• 설탕 약 1.5kg (부족한 당분)

• 아황산염 2-3g (양조 중 잡균의 번식으로 인한 부패를 막기 위해 살균)

• 와인효모 5g (발효 잘되기 위해서)

• 소르빈산염 (효모활동을 정지시킬 때 사용하는 첨가제이다)

• 벤토나이트(벤토나이트(Bentonite) 와인을 맑게 하는 역할 찌꺼기 침전)

• 발효통, 카보이, 에어락


<만드는 과정>


양조용 포도 원액 준비

1. 포도를 깨끗하게 씻어서 물기를 빼고 줄기를 제거하고 손의로 알갱이들을 터트린다. 의깬 포도를 씨앗과 껍질을 함께 발효통에 넣어준다.

2. 설탕을 첨가합니다. 설탕을 첨가하여 원액에 녹여줍니다. 설탕 첨가 공식은 다음과 같다. 원액의 양(L) * (24-원액의 당도) * 10 = 설탕의 양, 당도계가 없을 경우 10L당 1kg 정도의 설탕을 첨가하면 된다. 비중계로는 1.09 정도가 적당하다.


1차발효 (1-7일) 산소 충분히 공급

4. 아황산염 첨가후 4-5시간 후에 효모를 따뜻한 물에 10분정도 풀어 놓았다가 포도액 표면에 뿌려준다.

5. 발효가 시작되면 포도 껍질이 위로 뜨면서 거품이 올라온다. 이때 하루에 2-3세번씩 껍질이 원액에 잠길 수 있도록 눌러 주어야 한다. 껍질이 메마르게 되면 곰팡이 같은 것이 생길 수 있기 때문이다.


압착(껍질과 씨제거)

6. 7일정도 후에 비중이 1.000이나 그 이하로 떨어지면 압착을 하여 껍질과 씨를 분리해 낸다. 거름망 같은 것을 이용하면 된다.

2 차발효(2차 발효) 산소차단

7. 걸러진 원액을 깨끗한 카보이에 옮겨 담고 벤토나이트를 첨가하여 잘 저어줍니다. 벤토나이트는 뜨거운 물 100ml 정도에 잘 풀어서 투입합니다. 벤토나이트는 꼭 넣을 필요는 없다.

8. 18도 정도의 선선한 곳에 보관한다.

숙성

9. 10일 정도 후에 다시 한번 밑에 가라앉은 찌거기를 남겨두고 조심스럽게 다른 카보이에 옮겨 담는다.

10. 최소 2달에서 6개월 정도 숙성시키고 병입 한다.


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