홍삼액의 농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모 수가 증가하는 것으로 보아 홍삼의 특정 성분의 농도에 따라 효모의 생육이 조절된다는 것을 알 수 있었다. 이와 달리 알코올의 함량은 홍삼 농도와 yeast extract 농도에 영향을 받지 않는 것으로 확인되었다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>효모수 측정</h2><p>알코올 발효조건에 따른 효모수는 \(2.02\times10^{9}\sim3.53\times10^{9}\)로 측정되었으며, 결과에 대한 반응표면 회귀식은 아래와 같다.</p><p>\( \begin{aligned}Y_{YCG}=& 4.130000-0.103458 X_{1}-0.217500 X_{2}+0.001319 X_{1} X_{2} \\ &-0.001500 X_{1}{ }^{2}+0.222500 X_{2}{ }^{2} \end{aligned}\)</p><p>효모수에 대한 회귀식의 \(R^{2}\)는 0.9171이며, \(5\%\) 이내의 유의 수준에서 유의성이 인정되었다. 예측된 정상점은 최대점이며, 이때의 발효조건은 홍삼액 농도 \(11.36\%\), yeast extract 농도 \(1.86\%\)이었다. Fig.1에서 보는 바와 같이 효모수의 contour map을 분석한 결과 홍삼액 농도가 감소하고, yeast extract 농도가 증가할수록 효모수가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 Joo 등의 인삼추출물이 Saccharomyces cerevisiae의 생리에 미치는 영향에 관한 연구에서 효모 세포 수는 인삼추출물의 농도가 \(0.3\%, 0.7\%, 0.1\%, 0\%\) 및 \(1.5\%\) 순으로 많이 나타났으며, 일정농도에서 많은 균수의 증가를 나타내고 그보다 낮거나 높은 농도에서는 균수의 증가를 억제하여, 인삼의 농도가 효모수에 영향을 미치는 것으로 나타나는 점에서 본 실험의 결과와 유사한 경향을 보였다. Park 등은 인삼 extract를 첨가한 배지에 Saccharomyces cerevisiae를 배양하면서 경시적으로 균체량의 변화를 측정한 결과 인삼 extracts를 \(0.05\sim1.5\%\) 첨가 시 첨가 농도가 증가할수록 균체량은 1.3배까지 증가하였고, Saccharomyces uvarum도 인삼 extracts 첨가에 따라 균체량이 약 1.6배까지 증식이 촉진되어 같은 경향을 보였다고 보고하였다. 또한 인삼 extracts 분획물에 따른 균체증식 정도 조사에서는 ether extracts 획분은 첨가 농도가 증가할수록 억제하였고, 당류, 무기질 및 질소화합물의 수용성 저분자물질이 들어있는 \(80\%\) ethanol extracts는 첨가량이 증가할수록 균체증식을 촉진하였으며, 분획 전 인삼 extracts보다 촉진효과가 더욱 크게 나타났음을 보고하였다. Kim 등은 효모생육에 미치는 홍삼박의 영향을 조사한 결과, 홍삼박의 함량이 \(0.05\sim2.5\%\)일 때 홍삼박의 농도가 증가할수록 효모의 생육도 크게 증가하는 것으로 보고하였다. 따라서, 인삼과 홍삼의 특정성분에 의해 일정 농도 이하에서는 첨가량 증가에 따라 효모의 생육이 촉진되나 톡정 첨가량 이상에서는 효모 생육을 저해하는 것으로 추정된다. 본 실험에서 효모수에 대한 발효조건의 영향은 Table 4에서와 같이 두 조건 모두 영향을 주는 것으로 나타났으나, yeast extract의 농도보다는 홍삼액 농도에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.</p><h2>알코올 함량 측정</h2><p>홍삼액의 발효에 따른 알코올 함량은 \(10.8\sim 12.4\%\)로 나타났으며(Table 2), 결과에 대한 반응표면 회귀식은 다음과 같다.</p><p>\(\begin{aligned}\mathrm{Y}_{\mathrm{AC}}&=12.685714+0.027857\mathrm{X}_{1}-1.509524\mathrm{X}_{2}-0.000464 \mathrm{X}_{1} \mathrm{X}_{2}\\&+0.414286\mathrm{X}_{2}{ }^{2}\end{aligned}\)</p><p>Han 등의 연구에서 인삼 발효 시 발효기간 중 발효액의 최대 알코올 함량은 백삼발효액이 \(2.46\%\), 홍삼발효액은 \(11.92\%\), 압출성형 백삼발효액이 \(5.46\%\)로 나타났으며, 홍삼발효액의 알코올 함량은 본 실험 결과와 유사한 경향을 보였다. 또한, Jeong 등의 산삼배양근 첨가가 알코올 발효에 미치는 영향에 관한 연구에서는 최종 알코올 함량이 \(9.3\sim15.8\%\)로 비교적 높은 함량을 보였다고 하였다. 사삼, 길경, 작약 등을 이용한 약용주 발효에서는 발효 종료일의 알코올 함량이 \(12.3\sim13.6\%\)의 범위를 보여 본 실험결과보다 약 \(1.5\%\) 높은 함량을 보였다. 알코올 함량에 대한 회귀식의 \(R^{2}\)는 0.2255이었으며, 유의성은 인정되지 않았다(Table 3). 예측된 정상점은 안장점으로 능선분석을 한 결과 최대값 \(12.45\%\)이었고, 이때 홍삼액의 농도는 \(30\%\), yeast extract 농도는 \(0.5\%\)이었으며(Table 5), 알코올 함량은 효모수와는 달리 홍삼 농도와 yeast extract 농도에는 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타났다(Table 4). Joo 등에 의하면 인삼추출물 함량에 대한 알코올 생산량의 순위는 \(0.3\%, 0.7\%, 0.1\%\), 대조구 \((0\%)\) 및 \(1.5\%\)이었으며 \(0.3\%\)구는 알코올 함량이 현저하게 증가되는 경향을 보여, 알코올 함량이 홍삼액의 농도에 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타난 본 결과와는 상이하였다. Ann 등은 인삼박 함량을 \(5\sim20\%\)로 달리하여 발효를 실시한 결과 인삼박의 농도가 높을수록 발효가 빨랐다고 보고하였다. Park 등이 인삼 extract가 효모의 알코올 생성에 미치는 영향을 조사한 결과, Saccharomyces uvarum의 경우 인삼 extracts를 첨가 시 n-propyl alcohol의 생성은 촉진되었으나 isobutyl alcohol의 생성은 억제되었으며, Saccaromyces cerevisiae의 경우도 같은 경향을 나타내었고, 인삼 extracts의 첨가는 배지의 아미노산 조성, \(\mathrm{pH}\) 변화 및 균체 성장에 영향을 주므로 알코올의 생성에도 영향을 주는 것으로 생각된다고 보고한 바 있다.</p>