발효, 이 단어만 들어도 어딘가 신비로워 보입니다. 사실 발효은 우리 일상 생활에서 흔히 접할 수 있는 과정이며, 많은 식품이 다양한 발효의 종류를 통해 만들어집니다. 이번 글에서는 발효의 기초부터 주변에서 쉽게 접할 수 있는 발효식품의 종류까지 자세히 알아보겠습니다.
발효는 우리가 좋아하는 많은 음식에 사용되는데 맥주, 치즈와 같은 맛있는 제품을 만드는 데 발효가 이용되는 것은 알고 있겠지만 페퍼로니, 소금에 절인 양배추, 빵, 심지어 초콜릿도 발효를 통해 생산된다는 사실을 몰랐을 것이다. 우리 식품 안에 있는 중요하고 친근한 미생물에 대해 자세히 알아보자.
발효란?
간단히 말해서 발효는 효모 및 곰팡이와 같은 미생물을 활용하여 탄수화물 공급원 에서 알코올 또는 산을 생성하는 공정이다. 이러한 대사의 산물은 제품을 보존 하고 고유한 풍미, 질감 및 영양이 강화된다. 발효는 일반적으로 산소가 존재하지 않는 혐기성 환경 에서 발생한다. 발효를 통해 와인을 만들 경우 산소를 차단하기 위해 에어락을 사용한다.
자연 발생 미생물(공기 또는 음식 자체에서 발견됨)이 시간이 지남에 따라 음식을 분해하기 시작하면 발효가 시작될 수 있다. 밤새 와인 한 잔을 남겨두고 집에서 실제로 시도해 볼 수 있다. 아침에는 신맛의 와인 식초로 변화되는 것을 볼 수 있다.
또한 밀가루를 이용해 자연 발효종을 만들 수 있는 것도 밀가루 속의 미생물 때문이다. 이것은 고대 사람들이 음식을 보존하는 데 도움이 되는 발효를 생각해 낸 방식일 것이다. 이것은 자연 발효라고 부른다.
통제된 발효
오늘날 우리는 종종 일관성을 유지하기 위해 통제된 발효 공정을 사용한다. 대부분의 빵 굽는 사람, 양조업자 또는 일본의 사케 제조업자는 제품에 고유한 독점 효모 균주를 가지고 있다.
국내 일부 막걸리와 일본 사케에서는 Aspergillus luchuensis 백색의 누룩균이 사용된다. 한국 전통의 누룩균은 이와는 다르게 황색의 황국균이다. 또한 요거트 제조업체는 또한 그들이 사용하는 특정 박테리아 균주를 가지고 있다.
천연 미생물군은 다양할 수 있기 때문에 제조업체는 통제권을 갖고 싶어한다. 사용하는 미생물의 정확한 유형과 양을 제어하여 일관성을 보장하는 것이다. 그들은 또한 독특한 풍미와 질감을 만들기 위해 각기 다른 시간에 다른 미생물을 추가한다.
발효식품을 만드는 이유?
냉장고가 없이 음식이 오랫동안 상하지 않게 하려면 어떻게 해야 할까? 발효! 와인은 포도보다 훨씬 오래 지속되고 페퍼로니는 신선한 고기보다 오래 지속되며 치즈는 우유보다 훨씬 오래 보관 할 수 있다.
발효는 육류, 과일 및 채소를 포함한 많은 식품을 보존한다. 또한 식품 속에 있는 자연 독소를 파괴하므로 제품을 더 오랫동안 안전하게 먹을 수 있는 것이다.
저온살균
우유의 살균 방식인 저온 살균은 와인에서 부패 박테리아를 제거하기 위해 처음 사용되었다. 루이 파스퇴르는 19세기 후반에 와인에 존재하는 미생물을 발견했고 열로 원치 않는 박테리아를 죽일 수 있음을 발견했다.
그 방법은 나중에 우유에 적용되어 현재 살균에 사용하는 방식이 되었다. 오늘날 주스를 포함 많은 음료는 병원성 박테리아로부터 우리를 안전하게 지키기 위해 저온 살균 된다.
발효는 또한 음식에 가치를 더한다. 그 과정에서 만들어지는 독특한 맛과 식감은 많은 소비자들에게 높은 평가를 받고 있다. 발효는 또한 사람들이 샴페인과 맥주에서 경험하기를 좋아하는 탄산을 생성한다. 마지막으로, 콩류와 같은 식품의 영양소와 흡수와 소화율을 증가 시킨다.
발효식품의 종류
빵, 와인, 맥주, 식초, 코코아 및 커피와 같은 제품에 사용되는 효모는 단세포 진균류 이며 주로 알코올을 생산하는 미생물을 총칭하는 말이다. 효모는 일반적으로 박테리아보다 더 왕성하며 열악한 환경에서도 생존할 수 있다.
유산균 – 발효의 기초
락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)및 스트렙토코커스 터모필러스(Streptococcus thermophilus)와 같은 박테리아는 유산균으로 알려져 있다. 그들은 발효 의무를 완수하고 젖산을 생성하기 위해 우유에서 흔히 발견되는 설탕인 유당을 사용한다.
초산균 – 식초를 만드는 초산 발효
또 다른 유형의 박테리아인 Acetobacter spp(초산균)은 알코올에서 아세트산을 생산할 수 있다. 식초를 만들 수 있는 것이다. 이런 발효를 통해서 요거트, 치즈, 식초, 소금에 절인 양배추와 같은 항목에서 우리가 알고 사랑하는 특징적인 맛을 제공한다.
스타터 – 사워도우빵용 발효
음식을 발효 시키는 두 가지 유형의 박테리아가 있으며 각각 특정 목적을 위해 사용된다. 동종 발효 박테리아는 한 유형의 이화작용(분자를 더 작은 단위로 분해하여 에너지를 방출) 생성물인 젖산을 생산한다. 이들은 일반적으로 “스타터 배양”에 사용되며 대부분의 발효를 수행한다.
헤테로발효
헤테로발효(젖산균의 일종. 젖산 이외에 다른 탄소화합물을 생성) 박테리아는 이산화탄소, 에탄올(알코올), 알데히드, 젖산 및 아세트산과 같은 여러 부산물을 생성한다. 이 박테리아는 종종 풍미와 질감을 향상 시켜준다.
누룩곰팡이 – 술을 위한 발효
곰팡이는 식품 발효에도 사용되는데 효모와 마찬가지로 곰팡이는 균류이며 박테리아보다 더 잘 적응한다. 누룩곰팡이(Aspergillus oryzae)는 전통주 제조나 간장, 된장, 미림 등의 발효식품의 종류 생산에 사용되는 곰팡이다. 이 곰팡이는 박테리아와 효모에 의한 발효를 위해 탄수화물과 단백질을 분해하는 효소를 생산한다.
블루치즈
페니실륨 로크포르티(Penicillium roqueforti)는 블루 치즈를 익히는 데 사용되는 또 다른 유형의 곰팡이다. 이 곰팡이는 공정 초기에 우유에 접종 된다. 나중에 치즈에 구멍을 뚫어 산소가 중앙으로 들어갈 수 있도록 한다. 페니실리움 카망베르티는 표면 숙성 치즈인 브리 와 카망베르 와 같은 부드러운 발효식품의 종류를 만드는 데 사용된다 .
발효식품의 생화학
생물학이나 생화학에 대한 경험이 없다면 세포가 실제로 생존에 필요한 에너지를 생산하는 방법에 익숙하지 않을 수 있다. 산소가 존재할 때 미생물은 일반적으로 생존을 위해 세포 호흡 이라는 과정을 사용합니다.
이 과정은 세포가 생존하고 번식하는 데 필요한 ATP로 알려진 많은 에너지를 생성한다. 산소는 전자 전달 사슬에서 전자를 받아 프로세스가 효율적 이고 충분한 에너지가 생성되도록 하기 때문에 중요하다.
혐기성 환경
그러나 산소를 사용할 수 없을 때 세포는 에너지를 생산하는 방식으로 창의력을 발휘하는데 흥미로워지는 이유이다. 혐기성 환경(공기 없는)에서 미생물은 사용 가능한 에너지 원을 사용하기 위해 다른 경로를 사용해야 한다.
이러한 다양한 경로는 알코올, 산 또는 풍미 화합물과 같은 미식에는 바람직한 부산물을 생성한다. 이 과정을 알코올 발효라고 한다. 사용 가능한 산소가 없기 때문에 미생물에 대해 더 적은 에너지가 생성된다. 설탕은 전자 수용체 역할을 할 수 있기 때문에 발효 반응의 핵심 성분이다.
젓산발효
생성된 에탄올(알코올)은 초산균에 의해 식초로 더 발효될 수도 있다. 박테리아는 일반적으로 젖산 발효로 알려진 과정에서 발효된다. 유산균은 유당을 발효시켜 피루브산을 생성 하고 결국에는 에너지 순환이 완료되면 젖산을 생성한다. 이 산은 많은 발효식품의 종류에서 톡 쏘는 맛을 내는 원인이 된다.
곰팡이는 성장을 위해 전통적인 호기성(공기를 사용) 경로를 사용한다. 그들은 일반적으로 전분, 단백질 및 지질을 포함한 더 넓은 범위의 에너지원을 활용한다. 일부 유형의 곰팡이는 젖산이나 알코올을 생성할 수 있다.
제어된 부패
곰팡이는 또한 지방과 단백질을 분해하여 새로운 맛, 향 및 질감을 만들 때 더 많은 “제어된 부패” 과정을 거친다. 사실, 그들은 종종 당신이 좋아할 수도 있고 싫어할 수도 있는 “냄새 나는” 치즈를 만들게 된다.
발효식품은 어떻게 보존할 수 있을까?
수분활성도
발효가 제품 저장 수명을 늘리는 주된 이유는 산 또는 알코올 함량이 증가하고 수분활성도가 감소하기 때문이다. 모든 미생물은 생명에 대한 기본적인 요구 사항을 가지고 있다. pH가 낮거나 알코올 함량이 높거나 염도가 높은 환경과 같은 가혹한 환경을 견딜 수 없다.
예를 들어 유산균이 젖산을 생산하면 pH가 낮아져 다른 미생물을 죽인다. 이 젓산은 술을 만드는 과정에서도 다른 미생물을 죽게 하여 술이 안정적으로 발효되는 과정을 돕게 된다.
이러한 pH 변동은 치즈와 같은 발효식품의 종류의 이점에도 사용될 수 있다. 치즈 제조업자들은 pH가 변할 때 생산 공정의 서로 다른 지점에서 서로 다른 박테리아의 조합을 사용하여 서로 다른 맛을 낼 수 있다. 이러한 후속 박테리아 추가는 이차 미생물군으로 알려져 있다.
종종 가공 중에 발효식품에 설탕과 소금이 첨가된다. 이것은 또한 미생물의 생존에 필요한 수분을 미생물과 묶음으로써 보존을 돕는다.
발효식품이란?
우리가 사용하는 조미료나 소스들은 이런 발효 과정을 통해 생산된다. 우스타 소스처럼 창고에 처박아 두었던 소스가 발효, 숙성 과정을 통에 현재의 소스가 된 것처럼 단백질과 탄수화물이 발효를 통해 감칠맛 나는 식품으로 변화된 것이다.
여기서 가장 필요한 것은 다른 잡균들이 침투를 못하게 하는 ‘제어된 부패’인 것이다. 간단히 생각해보면 콩을 갈아서 소금물에 섞은 맛과 발효를 통해 간장이나 된장이 된 발효 후의 맛을 떠올려보자.
또 다른 예로 생 밀가루 반죽의 맛과 효모로 인해 발효되어 구워진 빵을 먹을 때의 느낌을 생각하면 발효식품은 단백질이나 탄수화물을 더 맛있게 만드는 과정을 통해 식품으로 만들어진 것이다.
결론
발효는 신비로운 과정이 아니라, 우리 주변에서 발효식품의 종류를 쉽게 접할 수 있는 자연의 일부입니다. 발효식품은 영양성분이 풍부하고, 다양한 맛과 식감을 즐길 수 있는 좋은 식품입니다. 발효과정을 이해하고, 그 효능을 알게 되면 더 건강하고 즐거운 식생활이 가능해질 것입니다.