홍삼농축액(60 \( { }^{\circ} \) brix)을 4 \( { }^{\circ} \) C 냉장보관하여, 중심합성계획법에 의해 16구로 설정하여 발효를 실시하였다. Saccharomyces cerevisiae JF-Y3 효모를 30 \( { }^{\circ} \) C 에서 3일간 전배양하여 발효의 주모로 사용하고, 발효 시 5%를 접종하였다. 발효액에 설탕, Yeast extract, 홍삼액을 첨가하여 실험조건에 따라 발효를 실시하고, 이화학적 특성과 관련된 종속변수로는 알코올 함량, 조사포닌 함량, 총당 및 \(\mathrm{pH}\), 유효성분의 함량을 측정하였다. 그 결과를 4차원 반응표면분석으로 해석하여 발효조건이 홍삼주의 이화학적 특성 및 홍삼의 유효성분에 미치는 영향을 알아보았다.
<h1>재료 및 방법</h1><h2>재료</h2><p>본 실험에 사용한 홍삼농축액(\( \left.60^{\circ} \mathrm{brix}\right) \)은 경북 풍기영농 협동조합에서 생산된 것을 구입하여 \( 4^{\circ} \mathrm{C} \) 냉장보관하면서 사용하였다.</p><h2>발효조건 최적화를 위한 실험 계획</h2><p>홍삼주 발효조건의 최적화를 위하여 반응포면분석법 (response surface methodology, RSM)을 이용하여 발효 조건에 따른 이화학적 특성을 모니터링하였다. 발효조건의 최적화를 위한 실험 계획은 중심합성계획법에 의하여 실시하였으며, 발효에 영향을 미칠 것으로 고려되는 인자, 발효 온도 \( \left(X_{1}\right) \), 발효기간 \( \left(X_{2}\right) \) 및 초기 \( \mathrm{pH}\left(X_{3}\right) \)를 독립변수로 설정하여 각각을 5단계 부호화하였으며, 중심합성계획에 의하여 Table 1과 같이 16구로 설정하여 발효를 실시하였다. 각각의 발효조건에서 얻어진 홍삼주의 이화학적 특성과 관련된 종 속변수 (Yn)로는 이화학적 특성으로서 알코올 함량, 조사포닌 함량, 총당 및 \(\mathrm{pH}\)를 조사하였으며, 유효성분의 함량은 \( \mathrm{Re}+\mathrm{Rg}, \mathrm{Rb}_{1}, \mathrm{Rc}, \mathrm{Rb}_{2} \), \( \mathrm{Rd} \) 및 Total ginsenoside를 설정하여 측정한 값을 회귀분석에 사용하였다. 발효조건이 홍삼주의 이화학적 특성 및 홍삼의 유효성분에 미치는 영향을 알아보기 위해 예측된 모델식을 바탕으로 Mathematica program을 이용하여 4차원 반응표면분석으로 해석하였다.</p><h2>종 배양 및 발효</h2><p>예비 실험에서 알코올 발효능이 우수한 것으로 나타난 Saccharomyces cerevisiae JF-Y3 효모를 \( 30^{\circ} \mathrm{C} \) 에서 3일간 전배양하여 발효를 위한 주모로 사용하였으며, 발효시 \( 5 \% \) 를 접종 하였다. 발효액에 대해 설탕(삼양사) \(25\%\), Yeast extract (Difco, Co.) \( 0.5 \% \) 및 홍삼액(\( \left.20^{\circ} \mathrm{brix}\right) 30 \% \)를 첨가하여 각각의 실험조건에 따라 발효를 실시하였으며, 홍삼농축액(60 \( { }^{\circ} \) brix)은 \( 20{ }^{\circ} \) brix로 희석하여 발효에 사용하였다.</p><h2>알코올 함량 측정</h2><p>발효액 \( 100 \mathrm{ml} \)를 취하여 알코올자동증류장치(J. P. SELECTA, S.A., Spain)에서 알코올 증류 후 주정계를 이용하여 알코올 함량을 측정하였다.</p><h2>조사포닌 함량 측정 및 진세노사이드 분석</h2><p>식품공전상의 수포화 부탄올에 의한 추출법으로 조사 포닌 함량을 측정하였고, 진세노사이드 분석은 HPLC (Shimadzu LC-10AT, Japan)를 이용하여 측정하였으며, 분석 조건은 Table 2 와 같다.</p><h2>총당 함량 측정</h2><p>발효액의 총당함량은 phenol-sulfuric acid 법으로 측정하였다. 적절히 희석한 시료 \( 1 \mathrm{ml} \) 를 취하여 \( 5 \% \) phenol \( 1 \mathrm{ml} \) 를 가한 다음 \( \mathrm{H}_{2} \mathrm{SO}_{4}\) \(5 \mathrm{ml} \)를 가하여 상온에서 20분간 반응시켜 냉각 후 UV-1601PC spectrophotometer (Shimadzu Co. Japan)를 이용하여 \( 470 \mathrm{~nm} \)에서 흡광도를 측정하였다.</p><h2>pH 측정</h2><p>발효액의 \(\mathrm{pH}\)는 \(\mathrm{pH}\) meter (Metrohm Co., Swiss)를 사용하여 측정하였다.</p>