효소발효의 과학

 

1단계 : 설탕(C12H22O11) + 물(H2O) + 수크라제(=인버타제) -> 포도당(C6H12O6) + 과당(C6H12O6)
2단계 : 포도당,과당(C6H12O6) + 치마아제 → 에탄올(2C2H5OH) + 이산화탄소(2CO2)
3단계 : 에탄올(C2H5OH) + 산소(O2) + 초산균 → 초산(CH3COOH) + 물(H2O)

 

설탕을 이용한 발효의 과학적 기본원리는 재료 표면의 효모, 설탕, 총수분(재료내부 수분 + 추가한 물) 간의 효모등을 촉매로 하는 발효작용입니다. 대략 당분무게 : 총수분무게 = 1:1 정도이면 효소발효, 1:3 정도이면 알콜발효에 적합합니다. 매실효소, 포도주 기준으로 적었는데, 정확하게는 씨무게, 재료자체의 당분등이 있으므로 치밀한 계산이 필요합니다.         

    

1단계 발효는 효모내의 가수분해효소와 수분의 작용에 의해 2탄당인 설탕이 단당인 포도당 1개 과당 1개로 바뀝니다. 설탕을 물에 그냥 섞는 것으로는 가수분해효소(인버타제)가 없으므로 단당류(과당,포도당)로 바뀌지 않습니다.이때 단순한 물리적 삼투압작용으로 재료 내부의 액이 밖으로 추출됩니다.

 

    

2단계 발효는 치환된 단당류(포도당,과당)에 효모중의 치마아제라는 촉매가 작용하여 술로 바뀌면서 이산화 탄소도 함께 방출되게 됩니다.알콜발효는 산소를 싫어하는 혐기성 발효입니다.치마아제는 액중의 당농도가 25%이상일 경우,액성이 산성일 경우,알콜농도가 12도 정도에 도달하면 활성이 극히 제한됩니다.이 과정에서 발생하는 이산화탄소때문에 용기를 밀폐해두면 폭발의 위험이 있습니다. 그래서 전문적으로는 1기압보다 높은 압은 배출해주고 밖의 산소는 용기내부로 침투되지 못하는 코르크등의 전용마개를 장착하기도 합니다. 알콜발효는 비교적 저온(약 20도)에서 활성화 됩니다.

 

   

3단계 발효는 이 알콜이 공기중의 초산균의 작용으로 식초로 변화됩니다. 식초발효는 알콜발효와는 반대로 호기성(산소를 좋아하는)발효입니다. 효소를 담글때 초기에 잘 저어주라는 의미는 호기상태를 만들어 발생된 알콜을 신속하게 식초로 치환, 액성이 산성으로 바뀌어 당을 알콜로 만드는 치마아제의 활성을 떨어뜨려 알콜이 생성되는 것을 방지하는 목적도 있습니다. 초산발효는 비교적 고온(약 25~30도)에서 잘 일어납니다.

 

   

어쨋튼 효소발효과정에서 생기는 거품은 술이 만들어 지는 증거(이산화탄소)라고 보시면 되구요. 결과적으로 효소액의 맛은 알콜로 변하지 못한 당에 의한 단맛, 발생한 일부 알콜에 의한 취기, 알콜이 한단계 더 발효된 식초맛이 공존한다고 보시면 됩니다. 효소관련 가장 큰 편견은 " 효소를 담그면 설탕이 몸에 좋은 과당,포도당으로 바뀌어 무해하다"라는 주장입니다. 모든 당분의 과잉섭취는 해롭습니다. 설탕은 체내에서 가수분해에 의해 포도당,과당으로의 분해 후 섭취되나, 포도당,과당은 체내에서 즉시 섭취된다는 점만 다릅니다.효소 섭취후의 취기를 효소의 명현작용이라고 말하는 것도 일종의 무지,사기라고 봅니다. 취기는 알콜때문입니다.     

최악의 효소는 총수분보다 설탕이 과다투입된 설탕저림 상태로 재료내부의 액은 삼투압으로 추출되었으나 알콜발효도, 식초발효도 거의 발생하지 않은 상태의 효소입니다.알콜을 만드는 치마아제가 지나친 당농도에서는 활동을 못하니 다음발효가 발생하지 않는 것이지요. 당연히 이때에는 이산화탄소도 발생하지 않아 폭발위험도 없습니다. 알콜이 안 생기니 다음단계의 신맛도 전혀 없겠지요. 가장 좋은 효소섭취법은 당+알콜+식초가 섞여있는 원액을 컵에 1/3쯤 붓고 물을 채운다음 따뜻한 곳에 하루정도 두시면 식초발효쪽으로 진행이 됩니다. 단맛도 없어지게 됩니다. 이 상태에서 섭취하는 것이 가장 좋다고 생각합니다. 

 

 효소 재료마다 함수율을 알아 두시면 수분보충량,설탕 투입량 선정에 도움이 됩니다. 방법론적으로는 원재료 무게를 재고, 완전 건조후 무게와 비교해 보시면 알 수 있습니다. 어쨋튼 효소발효를 하면 수천가지의 생체내 효소가 생성되니 효소를 마시면 그걸 섭취하게 된다는 식의 주장인데요. 그건 어디까지나 추론이고, 기대입니다. 효소액 성분을 분석해서 증명을 해야 되는데 증명된 연구결과는 제가 아는 범위안에서는 거의 없어요.    

일본 효소 제품들이 유명한데요, 이유를 저는 두가지 정도로 봅니다. 효소발효액 중의 생체효소들을 증명하면서, 임상실험으로 과학화 하는 시도 및 좋은 종균을 이어가면서 최초에 담글때 투입하는 것입니다. 맛있는 간장,된장이 대물림되는 방법처럼 말이지요. 우리처럼 담그면 그냥 복불복으로 공기중에 떠돌다가 효소재료 잎에 묻어 들어온 수백종으로 알고 있는 효모종들에 의해 증식 발효가 진행된다고 볼 수 있겠지요.