본 논문에서는 발효조건에 따른 홍삼주의 알코올 함량, 조사포닌 함량, 총당, \(\mathrm{pH}\), 유효성분 함량 변화를 관측했다. 알코올 함량은 \( 9.8 \sim 15.8 \% \), 조사포닌 함량은 \( 0.85 \sim 1.05 \% \)으로 나타났다. 한편 발효조건에 따른 이화학적 특성에 대한 반응표면 회귀식을 구하였다. 다음으로 발효 온도, 발효 시간 및 \(\mathrm{pH}\)를 조절하여 회귀분석을 진행하였으며, 발효조건이 홍삼주의 유효성분에 미치는 영향을 알아보기 위해 Mathematica program을 이용하였다. 또한 홍삼주의 유효성분 분석 결과와 SAS program을 이용하여 회귀분석을 진행하였다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>발효조건에 따른 홍삼주의 이화학적 특성 변화</h2><p>발효조건에 따른 홍삼주의 알코올 함량, 조사포닌 함량, 총당 및 \(\mathrm{pH}\)를 조사한 결과는 Table 3과 같다. 홍삼주의 알코올 함량은 \( 9.8 \sim 15.8 \% \) 로 나타났으며, 조사포닌 함량은 \( 0.85 \sim 1.05 \% \) 의 범위로 나타났다. Ann 등의 연구에서 인삼박 농도를 \(5 \sim 20\%\)로 다르게 첨가하여 인삼주 발효를 실시한 결과 알코올 함량이 \( 6.4 \sim 12 \% \) 이었으며, 본 연구결과에서는 알코올의 함량이 좀 더 높게 나타났다. Min 등의 몇 가지 약용주의 발효특성에 관한 연구에서는 발효종료일의 약용주 알코올 함량이 \( 12.3 \sim 13.6 \% \) 이었다고 보고하였다. 또한, 홍삼주의 발효시 발효조건에 따른 조사포닌 함량의 변화에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났는데, Ann 등에 의하면, 인삼주 발효 진행 중에 사포닌 함량의 변화는 없었다고 보고하여 본 결과와 일치하는 경향을 보였다.</p><p>홍삼주의 총당 함량은 \( 1.40 \sim 2.50 \% \) 이었으며, 발효 후의 \(\mathrm{pH}\)는 3.93~4.73으로 나타났다(Table 3). Ann 등의 발효 인삼주에 관한 연구에서는 인삼박 농도를 달리한 인삼주 발효에서 발효후의 총당은 \( 105 \sim 215 \mathrm{mg} / \mathrm{ml} \)로 나타났으며, 효모로 발효시킨지 3일 뒤 총당 함량은 효모의 sucrase에 의해 대부분 환원당인 글루코오스와 프룩토오스로 바뀌었다고 보고하였다. Min 등에 의하면 약용주 발효 후의 총당 함량이 \( 2.7 \sim 4.4 \% \)의 범위로 나타나 본 결과와 비교하였을 때 \( 2 \% \) 정도 높은 함량을 보였다.</p><p>Han 등에 의하면 최종 백삼발효액의 경우 \(\mathrm{pH}\)가 3.12, 홍삼발효액은 \(\mathrm{pH}\) 4.03으로 보고하였으며, Ann 등은 수삼과 인삼박으로 발효 시 모두 발효 3일째에 3.5~4.0 사이로 급격히 떨어진 다음 3.5 정도에서 변화가 없다고 하였다. 또한, 몇 가지 약용주의 발효특성에 관한 연구에서 발효 종료일에 약용주의 \(\mathrm{pH}\)가 3.44~3.62의 범위로 나타나 본 실험 결과와 비교하였을 때, 홍삼주의 \(\mathrm{pH}\)가 약간 높은 경향을 나타내었다.</p><p>발효조건에 따른 홍삼주의 이화학적 특성에 대한 반응표면 회귀식은 Table 4에 나타내었으며 알코올함량, 조사포닌 함량, 총당 및 \(\mathrm{pH}\)에 대한 회귀식은 \( \mathrm{R}^{2} \) 는0.9309, 0.8880, 0.8816 및 0.9778이었다. 알코올함량 및 \(\mathrm{pH}\)는 \( 1 \% \) 이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었으며, 조사포닌 및 총당의 함량은 \(5\%\) 이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었다.</p><h2>발효조건에 따른 홍삼주의 유효성분 함량 변화</h2><p>홍삼주 발효조건 최적화를 모니터링 하기 위해 중심합성 계획법을 이용하여 발효온도, 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)의 발효조건에 따라 홍삼주를 제조하였다. 발효온도 \( 15 \sim 35^{\circ} \mathrm{C} \), 발효 기간 5~25일 및 초기 \(\mathrm{pH} 4.0 \sim 6.0\)으로 조절하여 발효한 홍삼주의 \( \mathrm{Re}+\mathrm{Rg}_{1}, \mathrm{Rb}_{1}, \mathrm{Rc}, \mathrm{Rb}_{2}, \mathrm{Rd}\) 및 Total ginsenoside 분석결과를 회귀분석에 이용하였으며, 발효조건이 홍삼주의 유효성분에 미치는 영향을 알아보기 위해 예측된 모델식을 바탕으로 Mathematica program을 이용하여 4차원 반응표면분석을 실시하였다.</p><p>발효조건에 따른 홍삼주의 유효성분 함량 분석 결과 \( \mathrm{Re}+ \mathrm{Rg}_{1} \)의 함량이 \(132.94 \sim 246.22\mathrm{mg} \%, \mathrm{Rb}_{1} \) 은 \( 16.54 \sim 28.88 \mathrm{mg} \%, \mathrm{Rc} \) 는 \( 16.01 \sim 30.94 \mathrm{mg} \%, \mathrm{Rb}_{2} \)의 함량이 \( 37.69 \sim 68.87 \) \( \mathrm{mg} \% \), \(\mathrm{Rd}\)는 \(10.01 \sim 17.10 \mathrm{mg} \% \) 및 Total ginsenoside가 \( 215.32 \sim 391.90 \mathrm{mg} \% \)로 나타났으며, 홍삼주의 개별 ginsenoside 및 total ginsenoside의 함량 변화는 발효조건에 따라 함량의 차이가 있는 것으로 나타났다(Table 3).</p><p>홍삼주 발효조건의 최적화를 위해 발효온도, 발효기간 및 초기 \(\mathrm{pH}\)를 달리한 홍삼주의 유효성분 분석 결과를 SAS program을 이용하여 회귀분석한 결과는 Table 3과 같다. 회귀분석의 결과 발효조건에 따른 홍삼주 유효성분에 대한 회귀식의 \( \mathrm{R}^{2} \)는 \( \mathrm{Re}+\mathrm{Rg}_{1}\) \(0.8591\), \(\mathrm{Rb}_{1}\) \(0.8973 \), \( \mathrm{Rc}\) \(0.9036\), \(\mathrm{Rb}_{2}\) \(0.8504\), \(\mathrm{Rd}\) \(0.8162\) 및 Total ginsenoside 0.8692로 나타났다. \( \mathrm{Rb}_{1} \), \(\mathrm{Rc}\) 및 Total ginsenoside는 \(5\%\)이내의 유의수준에서 유의성이 인정되었으며, \( \mathrm{Re}+\mathrm{Rg}_{1}, \mathrm{Rb}_{2} \) 및 \(\mathrm{Rd}\)는 \( 10 \% \) 이내의 수준에서 유의성이 인정되었다.</p>