시판 에일형과 라거형 맥주의 품질 특성 비교

본 실험에 사용한 맥주는 대형 소매점에서 유통되고 있는 상면 발효 맥주 13종과 하면 발효 맥주 13종을 구입하여 사용하였다. 시판 맥주의 용기에 표시된 원료, 원산지, 및 용량은 Table 1, 2와 같이 상면 발효 맥주는 A-M으로, 하면 발효 맥주는 1-13으로 표기하였다.

시판 맥주의 품질 특성 분석은 주류분석 규정을 따랐다(National Tax Service Liquors License Support Center, 2014).

pH는 pH meter(Orion 3 star, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)로 상온에서 측정하고, 총산 함량은 각 시료 10 mL를 중화시키는 데 소비되는 0.1 N NaOH(Yakuri Pure Chemicals Co., Kyoto, Japan)의 소비량으로 나타내고 시트르산으로 환산하였다. 아미노산도는 10 mL에 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.2까지 적정한 다음 formalin(Yakuri Pure Chemicals Co., Kyoto, Japan) 용액 5 mL를 가하고 유리된 산을 중화하는 데 소비되는 0.1 N NaOH의 양을 mL 수로 나타냈다.

가용성 고형분(°Brix)은 휴대용 굴절 당도계인 Digital refractometer(PR101, ATAGO^®, Tokyo, Japan)를 이용하여 3회 반복하여 측정하였다. 환원당은 dinitrosalicylic acid (DNS)법을 이용하여 분석하였다. 먼저 희석한 시료 용액 0.2 mL에 DNS 시약 0.6 mL를 넣어 끓는 수욕 중에서 5분 동안 끓여준 다음, 실온에서 냉각하였다. 냉각 후 증류수 4.2 mL를 넣고 잘 혼합한 후, 분광광도계(JP/U-2000 spectrophotometer, Hitachi, Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하여 환원당을 측정하였다. Glucose(Junsei Chemical Co., Tokyo, Japan) 표준 검량선을 이용하여 환원당 함량(%)을 계산하였다.

알코올 함량을 측정하기 위해 각 시료 100 mL에 증류수 100 mL를 혼합하여 증류하였다. 증류액 약 80 mL를 받고 증류수로 100 mL까지 정용한 후, 증류액을 15°C로 조정하여 간이 알코올 분석기(AL-3, RIKEN KEIKI, Tokyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 휘발산 함량은 알코올 농도 측정에 사용한 증류액 30 mL를 취한 후, phenolphthalein(Showa chemicals Inc., Tokyo, Japan) 용액 2-3방울을 첨가한 후 0.01 N NaOH를 이용하여 자홍빛으로 변할 때(pH 8.2-8.3)까지 적정하고 mg/L(ppm) 단위로 나타내 주었다.

맥주의 색도는 European Brewery Convention(EBC)에서 정한 분석 규격에 따라 측정하였다(Kim 등, 2013; Koren 등, 2020; Navarro 등, 2007). 즉, EBC values는 standard Analytica-EBC color 측정 방법으로 UV-visible spectrophotometer(JP/U-2000 spectrophotometer, Hitachi Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 430 nm에서 측정한 흡광도 값에 25를 곱해준 값으로 나타내었다.

모든 데이터는 3회 반복 측정하였으며, 평균±표준편차로 표시하였다. 통계분석은 SPSS 프로그램 26.0 버전(SPSS, Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 품질 특성에 대하여 처리구간의 유의적인 차이를 알아보기 위해 일원분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였다. 시료 간 유의적인 차이가 있을 경우, α=0.05 수준에서 Duncan의 다중범위 검정을 실시하였다. 또한, 각 맥주의 이화학적 특성과 시료 간의 관계를 시각적으로 도표화하기 위해 주성분 분석(PCA)을 실시하였으며, 상면 발효 맥주와 하면 발효 맥주의 품질 특성 차이를 알아보기 위해 유의수준을 5% (p⟨0.05)로 설정하여 독립표본 t-검정으로 평가하였다.

국내에서 시판되고 있는 상면발효 맥주 13종의 품질 특성은 Table 3과 같다. 모든 품질 특성에서 시료 간의 유의적인 차이가 나타났다(p⟨0.05). 이러한 결과는 맥주 제조 시 사용한 원료나 사용량 등에 의한 것으로, 실험에 사용한 시판 상면발효 맥주는 wheat beer, IPA, golden ale, pale ale, amber ale, brown ale, stout 등으로 색에서도 차이가 나는 맥주였다. 맥주의 pH는 4.01-4.77로 나타났고, K 시료가 가장 낮은 pH 4.01로 나타났다. 맥주에서의 pH는 맛뿐만 아니라, 물리적인 안정성과 미생물적인 안정성에 영향을 준다고 보고되었다(Jung과 Chung, 2017). 총산의 경우 0.10-0.23%이었으며, 아미노산도는 0.31-1.47 mL/10 mL이었다(p⟨0.05). 총산과 아미노산도는 B 시료에서 유의적으로 높게 나타났다. 환원당 함량은 0.34-0.89%로 A 시료가 유의적으로 가장 높은 수치를 나타냈다. 반면, 가용성 고형분 함량은 4.40-8.30 °Brix로 L 시료가 가장 높은 함량을 나타냈다. 환원당 함량과 가용성 고형분 함량은 술에 있어서 단맛에 영향을 주는데, L 시료가 단맛에 많은 영향을 줄 것으로 사료된다(Lee 등, 2017). 알코올 함량은 3.10-5.70%이었고, 알코올 함량에 있어서 맥주에 따라 크게는 약 2.0%까지도 차이가 났다. 가장 높은 알코올 함량은 5.70%를 나타낸 L 시료였고, 가장 낮은 알코올 함량은 3.10%의 C 시료였다. 휘발산 함량은 28.67-97.93 mg/L 범위로 나타났다. 휘발산은 주로 포도주에서 발효나 숙성 중 이상 발효를 했다는 척도로 사용되어서 그 함량이 많다는 것은 품질이 나쁘다고 할 수 있다(Jeong 등, 2015). 색도(EBC)는 4.78-93.98 범위로 나타났는데, 시료 간의 많은 차이를 보였다. 맥주의 색은 소비자의 선택에 있어서 가장 먼저 고려하는 특성이다. 맥주의 색은 원료 자체, 공정에서 기인하고, 또한 숙성과 저장 중에 맥아나 홉으로부터 유래된 폴리페놀의 산화에 의해서도 기인된다. 낮은 EBC 값은 담색, 즉 pale 맥주이고, 높은 EBC 값은 농색, 즉 dark 맥주이다(Koren 등, 2020). 가장 낮은 EBC 값을 보인 A 시료는 pale ale과 같이 담색을 띠는 wheat 맥주였고, 가장 높은 EBC 값을 보인 K 시료가 dark 맥주인 stout였다.

시판 상면발효 맥주의 품질 특성을 시각적으로 도표화하기 위해 주성분 분석(PCA)을 실시한 결과, 주성분 1이 34.08%, 주성분 2가 29.85%로 총 63.93%를 설명하는 것으로 나타났다(Fig. 1). 주성분 1의 양의 방향으로는 pH, 총산, 휘발산, 알코올이 분포되어 있으며, 음의 방향으로는 아미노산도, 색도, 환원당, 가용성 고형분 함량이 분포되어 있다. 특히, 음의 방향으로 분포되어 있는 L, D, G는 Table 3에서 보는 바와 같이 짙은 색을 가진 맥주임을 알 수 있었다. 주성분 2로는 양의 방향에서 모든 품질 특성이 분포되어 있다. 주성분 1의 양의 방향으로 분포되어 있는 것은 I, J, H, E, M, F, B 맥주였다. Table 1에서 보는 바와 같이 첨가물이 많은 것과 적은 것으로 분류가 되는 것으로 추측된다. 그림 중앙에 위치한 A와 G는 총산이 0.16%로 같았다.

Fig. 1. Principal component analysis of quality characteristics (A) Loading plot and top-fermented beer samples (ale) (B) Score plot.

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시판 하면발효 맥주에는 일반적으로 복(Bock), 둔켈(Dunkel), 필스너(Pilsner), 페일 에일(Pale lager) 등이 있다. 국내에서 시판되고 있는 하면발효 맥주 13종의 종류와 품질 특성은 Table 4와 같다. 모든 품질 특성에서 시료 간의 유의적인 차이가 나타났다(p⟨0.05). 이러한 결과는 상면 발효 맥주와 마찬가지로 맥주 제조 시 사용한 원료나 사용량 등에 의한 것으로 추측된다. 시판 하면발효 맥주의 pH는 4.06-4.49로 나타났고, 4, 13번 시료처럼 맥아가 적게 첨가(맥아 첨가량 10% 미만)된 맥주에서 pH가 유의적으로 낮게 나타났다. 하면발효 맥주의 일반적인 pH는 4.2-4.4라고 하는데, 이 범주보다는 적은 수치를 보였다(Kadena 등, 1997). 총산의 경우 0.10-0.15%이었으며, 아미노산도는 0.27-1.45 mL/10 mL로 시판 상면발효 맥주의 아미노산도보다는 낮은 범위를 나타냈다(p⟨0.05). 총산 함량과 아미노산도는 맥아 첨가량이 낮은 13번 시료에서 유의적으로 낮게 나타났다(p⟨0.05). 색도(EBC)는 5.48-11.93 범위로 나타났는데, 맥아 첨가량이 낮은 4번과 13번 시료에서 유의적으로 높게 나타났다(p⟨0.05). 일반적으로 맥주의 색상은 농색맥주(45-95 EBC)와 담색맥주(5.3-7.5 EBC)로 구분되는데(Jeong 등, 2015), 본 연구에서 분석된 시판맥주는 담색맥주의 범위를 다소 초과하였다. 환원당 함량은 0.08-0.10%, 가용성 고형분 함량은 4.13-6.37 °Brix이었다. 특히, 환원당 함량의 범위가 상면발효 맥주의 0.34-0.89%에 비하면 적은 양을 나타낸 것으로 보아 단맛이 덜할 것으로 추측된다. 알코올 함량은 3.80-5.20%, 휘발산은 32.80-78.87 mg/L 범위로 나타났다.

시판 하면발효 맥주의 품질 특성을 시각적으로 도표화하기 위해 주성분 분석(PCA)을 실시한 결과, 주성분 1이 39.83%, 주성분 2가 27.28%로 총 67.11%를 설명하는 것으로 나타났다(Fig. 2). 주성분 1의 양의 방향으로는 pH, 총산, 아미노산도, 환원당, 가용성 고형분 함량, 알코올이 분포되어 있으며, 음의 방향으로는 휘발산, 색도가 분포되어 있었다. 주성분 2로는 양의 방향에서 pH를 제외한 모든 품질 특성이 분포되어 있다. 주성분 1의 양의 방향으로 분포되어 있는 것은 5, 6, 7, 8, 9, 12 맥주였다. 주성분 1의 양의 방향에 위치한 5, 8번 시료의 경우, 아미노산도와 산도 알코올이 유의적으로 높게 나타났고, 주성분 2의 양의 방향에 위치한 4번 시료의 경우 환원당이 유의적으로 높게 나타났다. 5, 8번 시료는 맥아가 100％, 7번 시료는 맥아보다 옥수수 함량이 주를 이루고, 4번 시료는 맥아 함량이 10% 미만으로 맥주 원료 차이에 의한 품질 특성 차이가 나타남을 알 수 있다. 쌀을 첨가하여 제조한 13번 시료의 경우 알코올, 휘발산, 색도가 유의적으로 높게 나타나, 쌀에 함유된 전분, 단백질, 무기질 함량에 의해 영향을 받은 것으로 사료된다.

Fig. 2. Principal component analysis of quality characteristics (A) Loading plot and bottom-fermented beer samples (lager) (B) Score plot.

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시판 상면발효 맥주와 하면발효 맥주의 품질 특성을 비교한 결과, 총산(t=−3.782, p⟨0.05), 환원당(t=−11.744, p⟨0.05), 색도(t=−2.882, p⟨0.05)에서 통계적으로 유의적 차이가 있는 것으로 나타났으며, 시판 상면발효 맥주의 평균이 시판 하면발효 맥주의 평균보다 높았다(data not shown). 일반적으로 상면발효 맥주가 더 많은 홉을 사용하고 밀도 사용하기도 해서, 하면발효 맥주보다는 알코올 함량이 높다고 한다(Seo 등, 2020). 시판 상면발효 맥주와 하면발효 맥주의 알코올 함량을 비교했을 때 시판 상면발효 맥주는 3.10-5.70% 범위였고, 시판 하면발효 맥주는 3.80-5.20% 범위였다. 시판 상면발효 맥주와 하면발효 맥주의 품질 특성을 비교하기 위해 시각적으로 도표화 하기 위해 주성분 분석(PCA)을 실시한 결과, 주성분 1이 36.64%, 주성분 2가 27.55%로 총 64.19%를 설명하는 것으로 나타났다(Fig. 3). 주성분 1의 양의 방향으로는 pH, 총산, 아미노산도, 환원당, 색도가 분포되어 있으며, 음의 방향으로는 휘발산, 알코올, 가용성 고형분 함량이 분포되어 있었다. 주성분 2로는 양의 방향에서 가용성 고형분, 아미노산도, pH가 분포되어 있다. 주성분 1의 양의 방향으로 분포되어 있는 것은 상면발효 맥주였다. 주성분 1의 음의 방향으로 분포되어 있는 것은 하면발효 맥주였다. 맥주의 품질 특성 중 pH, 아미노산도, 총산, 환원당 함량, 색도에 의해서 시판 상면발효 맥주와 시판 하면발효 맥주가 구분됨을 알 수 있었다.

Fig. 3. Principal component analysis of quality characteristics of all kinds of beer (A) Loading plot and top-fermented beer samples (ale) and bottom-fermented beer samples (lager) (B) Score plot.

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