발효조건에 따른 홍삼주의 이화학적 특성 중 알코올 함량과 조사포닌 함량, 총당 함량은 발효온도와 기간에 영향을 많이 받고, 발효 후 \(\mathrm{pH}\)는 초기 \(\mathrm{pH}\)에 가장 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 홍삼주의 유효성분 중 \( \operatorname{Re}+\mathrm{Rg}_{1} \)과 은 초기 \(\mathrm{pH}\)에, \( \mathrm{Rb}_{1} \)과 \( \mathrm{Rb}_{2} \)함량은 발효기간에, \(\mathrm{Rc}\)와 \(\mathrm{Rd}\) 함량은 발효기간과 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받는 것으로 나타났다. 따라서 유효성분은 긴 발효기간 및 높은 초기 \(\mathrm{pH}\)에 의해 증가하는 것으로 나타났다. superimposing 결과 초기 \(\mathrm{pH}\) 4.6~5.2, 최적 조건은 온도 \(21 \sim 27^{\circ} \mathrm{C} \)에서 15~20일의 발효기간으로 예측되었다.
<h2>홍삼주 발효조건의 최적화</h2><p>발효조건에 따른 홍삼주의 이화학적 특성을 4차원 반응표면으로 나타낸 결과는 Fig. 1~10과 같다. 홍삼주의 알코올 함량이 가장 높게 나타난 발효조건은 발효온도 \( 28.13^{\circ} \mathrm{C} \), 발효일수 6일 및 초기 \(\mathrm{pH}\)는 4.64이었으며 이 때의 최대값은 \( 16.24 \% \)로 예측되었다(Table 6). 발효조건에 대한 알코올 함량의 변화는 Table 5와 같이 발효온도와 발효기간에 영향을 많이 받고 있는 것으로 나타났으며, 초기 \(\mathrm{pH}\)에 대한 영향은 거의 받지 않는 것으로 나타났다. Cho 등에 의하면 초기 \(\mathrm{pH}\)를 3.0~6.67의 범위로 하여 단감와인을 제조하였을 때, \(\mathrm{pH}\)를 3.5까지 변화시켜도 알코올 생산량은 \( 13.2 \% \)로 알코올 생산에 커다란 영향을 주지 않는다고 보고하여, 알코올 함량의 경우 초기 \(\mathrm{pH}\)의 영향은 거의 받지 않는 것으로 나타난 본 결과와 일치하였다.</p><p>조사포닌 함량이 가장 높게 나타난 홍삼주 발효조건은 발효온도 \( 20.18^{\circ} \mathrm{C} \), 발효기간 23.7일, 발효초기 \(\mathrm{pH}\) 5.10이었고, 발효.조건별 홍삼액의 조사포닌 함량은 Fig. 2와 같이 발효온도가 높아질수록 증가하는 경향을 나타내었으며, 발효기간에 가장 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났다.</p><p>총당 함량은 발효온도 \( 31.77^{\circ} \mathrm{C} \), 발효기간 21.58일 및 발효 초기 \(\mathrm{pH} 4.67\) 일 때 최대값 \(2.66\%\)를 나타내었고(Table 6), 발효온도와 발효기간에 크게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 발효 후 \(\mathrm{pH}\)에 대해서는 거의 영향을 받지 않았다(Table 5).</p><p>발효 후 \(\mathrm{pH}\)는 발효온도 \( 19.31^{\circ} \mathrm{C} \), 발효일수 15.05일 및 발효 후 \(\mathrm{pH}5.82\)일 때 가장 높은 \(\mathrm{pH}\)를 나타내었으며, 초기 \(\mathrm{pH}\)가 높을수록 발효 후의 \(\mathrm{pH}\)도 높아지는 경향을 나타내었고 (Fig. 4), 초기 \(\mathrm{pH}\)가 발효 후 \(\mathrm{pH}\)에 가장 많은 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다(Table 5).</p><p>발효조전에 따른 홍삼주의 유효성분을 4차원 반응표면으로 나타낸 결과는 Fig. 5~10과 같다. 홍삼주에 대하여 유효 성분인 \( \operatorname{Re}+\mathrm{Rg}_{1} \)의 함량을 조사한 결과 발효온도 \( 25.74^{\circ} \mathrm{C} \), 발효기간 17.36일 및 초기 \(\mathrm{pH}5.16\)일 때 최대값 \( 250.41 \mathrm{mg} \% \) 를 나타내었다. \( \mathrm{Re}+\mathrm{Rg}_{1} \) 함량은 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며, 발효기간이 15일 이상, 초가 \(\mathrm{pH} 4.5 \sim 5.5\)의 범위에서 가장 높은 함량을 나타내었다(Fig.5). Ginsenoside \(\mathrm{Re}\)는 진통작용, 간 상해 보호 작용, 콜레스테롤 대사 촉진 작용, \( \mathrm{Rg}_{1} \)은 피로회복 촉진 작용, 혈류개선 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다.</p><p>혈류개선 효과, 진경 효과가 있는 \( \mathrm{Rb}_{1} \)의 함량이 가장 높을 것으로 나타난 발효조건은 발효온도 \( 26.48^{\circ} \mathrm{C} \), 발효 기간 17.39일 및 초기 \(\mathrm{pH}5.10\)이었으며, 이 때 최대값은 \( 29.41 \mathrm{mg} \% \)를 나타내었다. \( \mathrm{Rb}_{1} \)함량에 대한 발효조건의 영향은 발효기간이 가장 많은 영향을 미치고 있었으며 다음으로 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. \( \mathrm{Rb}_{1} \) 함량은 발효기간이 15~25일, 초기 \(\mathrm{pH}\)가 4.5~5.5의 범위일 때 높은 함량을 나타내었다.</p><p>발효조건에 따라 제조한 홍삼주에 대하여 진통작용이 있는 \(\mathrm{Rc}\) 함량을 조사한 결과 최대점은 발효온도 \( 27.51^{\circ} \mathrm{C} \), 발효 기간 17.92일, 초기 \(\mathrm{pH} 5.11\)에서 나타났으며, 이때의 최대값은 \( 31.82 \mathrm{mg} \% \) 이었다. 홍삼주의 \(\mathrm{Rc}\) 함량에 대한 발효조건은 발효 기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며 발효 온도에 대한 영향은 거의 받지 않는 것으로 나타났다.</p><p>발효조건에 따른 홍삼주의 \( \mathrm{Rb}_{2} \) 함량은 발효온도 \( 25.90^{\circ} \mathrm{C} \), 발효기간 16.46일, 초기 \(\mathrm{pH} 4.89\)에서 가장 높은 값을 나타내 었으며, 이 때 최대값은 \( 67.02 \mathrm{mg} \) 로 나타났다. 노화촉진 마우스에서 항산화작용 및 항당뇨 활성이 있는 \( \mathrm{Rb}_{2} \) 함량은 주로 발효기간에 영향을 받고 있는 것으로 나타났으며, 발효기간 약 10~20일 사이일 때 합량이 높게 나타났다.</p><p>홍삼주의 \(\mathrm{Rd}\) 함량은 발효온도 26.76, 발효기간 17.09 일, 초기 \(\mathrm{pH}5.12\)일 때 \( 17.30 \mathrm{mg} \% \) 로 가장 높게 나타났다(Table 6). 발효조건에 대한 흥삼주의 \(\mathrm{Rd}\) 함량은 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받고 있었으며, 발효온도에 대해서는 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다(Table 5). \(\mathrm{Rd}\) 함량에 대한 홍삼주 발효조건은 발효기간이 길고, 초기 \(\mathrm{pH}\)는 4.3 이상일 때 높게 나타났다. 발효에 따른 훙삼주의 Total ginsenoside 함량을 조사한 결과 반응표면에서 최대점은 발효온도 25.87, 발효일 수 17.46일 및 초가 \(\mathrm{pH}5.15\)이었으며, 이때의 최대값은 \( 394.83 \mathrm{mg} \% \) 이었다(Table 6). 홍삼주에 함유된 Total ginsenoside는 주로 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받고 있는 것 으로 나타났다(Table 5). Yang 등에 따르면 인삼의 Panaxadiol saponin의 \(\mathrm{pH}\)안정성을 조사한 결과 \(\mathrm{pH}5.0 \sim 13.0\)의 범위에서는 비교적 안정하였으나 \(\mathrm{pH}4.0\)이하에서는 함량이 서서히 감소되기 시작하여 \(\mathrm{pH}3.0 \sim 1.0\)에서는 급속히 감소되는 경향을 보고하여, 본 실험결과에서 발효시 Ginsenoniside \( \mathrm{Re}+\mathrm{Rg}_{1}, \mathrm{Rb}_{1}, \mathrm{Rc} \), \( \mathrm{Rd} \) 및 total ginsenoside 함량이 초기 \(\mathrm{pH}\)에 영향을 받고 있는 것으로 나타난 점과, \(\mathrm{pH}\)가 4.5이상의 범위에서 유효성분의 함량이 비교적 높게 나타난 점이 유사한 경향을 보였다.</p><p>따라서, 홍삼주의 유효성분 함량 변화는 주로 발효온도보다는 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)에 의해 영향을 받는 것으로 조사되었으며, 발효기간이 길고, 초기 \(\mathrm{pH}\)가 높을수록 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 홍삼주의 최적발효조건을 알아보고자 각 반응표면을 superimposing한 결과 발효온도 \(21 \sim 27^{\circ} \mathrm{C} \), 발효기간은 15~20일, 초기 \(\mathrm{pH}\)의 경우 4.6~5.2로 각각 예측되었다.</p><h1>요 약</h1><p>인삼의 다양한 식품소재개발을 위하여 반응표면분석법을 이용한 홍삼주의 최적발효조건을 모니터링하였다. 중심합성 계획법에 의하여 독립변수로서 발효온도, 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)를 설정하여 종속변수 홍삼주의 이화학적 특성과 유효성분에 대한 영향을 조사하였다. 홍삼주의 알코올 함량과 총당 함량은 발효온도와 발효기간에 영향을 많이 받고 있는 것으로 나타났으며, 조사포닌 함량은 발효기간에 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 발효 후의 \(\mathrm{pH}\)는 초기 \(\mathrm{pH}\)에 많은 영향을 받고 있는 것으로 나타났다. 홍삼주의 유효성분인 Ginsenoside 함량을 조사한 결과 주로 발효온도보다는 발효 기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)에 의해 영향을 받고 있는 것으로 조사되었으며, 발효기간이 길고 초기 \(\mathrm{pH}\)가 높을수록 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 홍삼주의 이화학적 특성과 유효성분 함량에 대하여 superimposed counter map으로 최적 조건을 예측한 결과 발효온도 \( 21 \sim 27^{\circ} \mathrm{C} \), 발효기간은 15~20일, 초기 \(\mathrm{pH}\)의 경우 4.6~5.2로 각각 예측되었다.</p>