[논문] 국내 겉보리 이용 엿기름의 효소역가 및 이화학적 특성

엿기름(맥아)의 전분가수분해효소에 대해 찾아보던 중 알파아밀레이스(α-amylase), 베타아밀레이스(β-amylase), 글루코아밀레이스(glucoamylase)의 비율이 어떤지 궁금해서 찾아보니 제목과 같은 논문이 있다.

비록 내가 원하던 정보는 아니었지만, 보리 품종별 β-amylase의 활성도 차이가 크다는 것을 보여주는 중요한 실험 결과로 보인다.

논문의 원문은 아래 링크에서 볼 수 있다.

[참조.1] 논문 원문: https://www.foodengprog.org/archive/view_article?pid=fep-20-1-8

Food Eng Prog: Diastatic Power and Chemical Composition in Malted Barley Prepared with Korean Covered Barley

 

이 중 일부 원문을 다음과 같이 발췌했다.

 

엿기름이 무엇인지, 엿기름에 포함된 전분가수분해효소는 무엇이 있으며, 어떻게 생성되고 어떤 역할을 하는지에 대한 설명은 서론에서 다음과 같이 언급하고 있다. 

 보리에 수분을 가해 싹을 틔운 엿기름에는 전분분해효소 인 α-amylase, β-amylase, glucoamylase 등이 있으며, α- amylase 는 전분의 α-1,4-결합을 무작위적으로 가수분해시 키는 효소로 휴지상태의 보리에는 존재하지 않으나 발아시 에 생성된다고 한다(Suh et al., 1983). 또한 보리가 발아할 때 배에서 gibberellin 유사물질이 생성되어 배유에 이송되면서 α-amylase 및 β-amylase의 활성 및 생성을 촉진시킨 다고 하였다(Varner, 1964). 이 때 일부는 잠재형 zymogen β-amylase로 존재하며, 이들은 덩어리로 묶여있기 때문에 효소로서 작용하지 못하지만 발아, 싹을 틔우는 과정을 통 하여 각 효소 사이를 묶고있던 결합이 절단되면 그때에 비로소 효소로서 작용하게 된다(Lee & Lee, 2004).

[참조.2] 논문의 서론에서 발췌한 엿기름 및 이에 함유된 전분분해효소의 생성과정에 대한 설명

 

gibberellin(GA)는 식물의 성장을 조절하는 식물 호르몬으로 식물의 종자, 어린 잎, 뿌리 등에 존재한단다. (출처: 구글 AI)

지모겐(zymogen)은 비활성 효소전구체로, 생체에서 만들어져 분비된 후 다른 물질의 작용을 받아 활성 효소로 변하는 단백질을 말하며, 효소전구체(proenzyme)라고도 불린단다. (출처: 구글 AI)

 

즉, 보리 그 자체로는 전분가수분해효소가 활성화되지 않지만, 보리가 발아 조건을 충족했을 때 싹이 나면 효소가 활성화된다고 보면 될 것 같다.

 

chatGPT에게도 전분가수분해효소의 종류와 각 효소들의 특징을 요약해달라 하니 다음 [표.1]과 같이 요약해준다.

[표.1] 전분가수분해효소의 종류별 특징 비교 (이 표를 세세하게 팩트 체크 해보지는 않았음)

 

즉, 엿기름에는 α-amylase, β-amylase, glucoamylase 등의 전분가수분해효소가 있으며, 각 효소들은 각각 다른 특성이 있다는 것을 파악할 수 있다.

 

전분을 가수분해하면 '전분→덱스트린→말토스→포도당' 순서로 분해되며 이들 모두 당류에 속한다.

이 중 전분은 고분자 당류, 덱스트린은 3~10분자의 저분자 당류, 말토스는 이당류, 포도당은 단당류다.

즉, 효소가 전분을 가수분해하면 고분자 당류인 전분을 저분자 당류인 덱스트린, 이당류인 말토스, 단당류인 포도당 등으로 분해하는 것이다.

 

α-amylase는 전분을 무작위로 잘라 덱스트린이나 말토스로 분해한다니 이는 마치 김치 볶음밥을 할 때 김치를 꺼내 놓고 가위질 하는 것과 같은 개념일 것 같다. 이 때 전분은 김치에서 하나의 배추 잎이라 가정하고 잘린 김치는 덱스트린 또는 말토스에 해당한다 보면 될테다.

 

β-amylase는 전분의 말단에서 말토스를 생성한다니 잘린 김치 조각의 끝에서 조금씩 잘라 말토스를 생성한다 보면 될테다.

 

glucoamylase는 전분을 완전히 분해하여 포도당으로 만드는 셈이니 김치볶음밥에 필요한 최소 크기의 김치 조각으로 잘린 상태로 보면 될테다.

 

이처럼 각각의 전분가수분해효소들의 역할이 서로 다르고, 재료마다 전분의 구성 성분도 아밀로스와 아밀레이스의 함량이 다르니 재료마다 적합한 효소가 따로 있을 수도 있겠다.

 

우리가 전통주를 빚을 때 쓰는 누룩에는 효소와 효모가 모두 존재한다. 그리고, 그 누룩엔 대개 α-amylase, β-amylase, glucoamylase가 있지만 이 중 β-amylase의 함량은 유독 적다고 알고 있다.

 

논문에서는 4품종(올보리, 오월보리, 탑골보리, 건강보리)의 보리를 선정하여 싹을 틔우는 길이별 당화력, 싹을 틔우는 날짜별 α-amylase와 β-amylase의 활성도를 측정한 결과를 결과 및 고찰에서 설명하고, 표에서 요약하였다.

엿기름의 DP는 초엽의 길이가 증가함에 따라 서서히 증가하여 길이가 곡립길이의 2.0-2.5배가 될 때 최대값을 나타내었으며 그 이후에는 서서히 감소하였다(Fig. 1). DP 는 품종에 따라 차이가 있었으며, 오월보리가 가장 높은 DP를 나타내었고 다음은 탑골보리가 높았으며 올보리와 건강보리는 비슷한 경향을 나타내었다.

[참조.3] 엿기름의 초엽 길이 성장이 따른 당화력 변화에 대한 설명

발아기간에 따른 α-amylase와 β-amylase 활성을 조사한 결과는 Fig. 2와 같았다. α-amylase 활성은 발아 4일까지는 아주 적었으나(2.7-6.6 unit/g), 그 이후에는 급격히 증가하 여 발아 6일에는 185.5-206.1 unit/g이었다(Fig. 2-A).

[참조.4] 발아기간에 따른 α-amylase, β-amylase의 활성 차이

β-Amylase는 전분을 당으로 분해하는 역할을 하는데 α- amylase와는 달리 미발아 곡립에서 amylolytic 활성에 주요 한 역할을 한다. 이는 대부분의 가수분해 효소들이 발아와 함께 호분층과 scutellum에서 합성되는 반면에 β-amylase는 곡립이 성숙하는 동안 배유부위에서 합성되는데 기인하기 때문이다(Fincher & Stone, 1992). β-Amylase는 초기 원맥 에서 상당한 활성이 있어 초기에는 222.5-945.6 unit/g이었 으며 발아가 진행됨에 따라 증가하여 898.6-1,591.9 unit/g 으로 6일에서 높은 활성을 가지는 것으로 나타났다(Fig. 2- B). 품종별 β-amylase 활성은 비슷한 경향을 나타내었으며 오월보리가 가장 높은 β-amylase 활성을 나타내었고, 건강 보리가 가장 낮았다.

[참조.5] 발아기간에 따른 α-amylase, β-amylase의 활성 차이가 발생하는 원인 설명

(좌)[그림.1] 초엽 길이에 따른 엿기름의 당화력, (우)[그림.2] 발아 일수에 따른 엿기름의 효소 활성도

 

특정 품종의 종자용 보리를 구해 싹을 틔운 뒤 잘 말려 엿기름을 직접 만들어 쓰려는 것이 아니라면, 생산자가 생산한 엿기름을 구매해서 쓸 땐 품종별 β-amylase의 활성도 측면에서 몇 배 차이가 날 수도 있으니 이를 반드시 고려해야한다는 결과로 볼 수 있겠다.

 

위 논문은 2016년에 발행된 논문이다보니 혹시 다른 최근의 자료는 없나 찾아보니 농진청 블로그에 2024년 3월에 쓴 글을 찾을 수 있었다.

농촌진흥청에서 육성한 보리 품종 가운데 ‘혜미’(2006), ‘혜양’(2010), ‘혜당’ (2007), ‘다혜’(2007), ‘혜다’(2012)가 있는데요! 이 보리들로 만들면 효소역가가 높고 특히, 맛과 품질이 우수해요!

[참조.6] 농촌진흥청이 추천하는 효소역가가 높은 보리 품종

 

품종 이름에 전부 "혜"가 포함된 것을 보니 식혜 만들 때 쓰기 위해 당화력을 높이도록 개량된 보리 품종이 아닐까 싶다.

[참조.7] 출처: https://blog.naver.com/rda2448/223381820002

집에서 키운 보리로 '엿기름' 만들어 달콤~시원한 식혜 즐겨봐요!

 

술 빚을 때 엿기름을 활용하고 싶을 땐 이런 보리 품종을 활용하여 엿기름을 직접 만들어 쓰거나, 이런 품종의 보리로 만든 엿기름을 구해서 쓰면 좋을 것 같다.