Thermodynamic Mechanisms of Flavor Evolution in High-Temperature Daqu Driven by Mold Size Variations
이 연구는 고온 대곡 생산에서 균체의 크기가 직접적인 미생물 천이보다는 큰 벽돌 형태의 지속적인 열적 체제에 의해 유도된 비효소적 마이야르 반응의 열역학적 조절을 통해 향미 품질에 주로 영향을 미친다는 것을 밝혀낸다.
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중국 술의 세계에서, 바이주(Baijiu)라고 알려진 음료는 깊은 역사적 중요성과 엄청난 경제적 힘을 지닌 위치를 차지하고 있습니다. 그 많은 종류 중에서도 장향형(Sauce-flavor) 스타일은 복합적이고 풍미 있는 향으로 인해 프리미엄 카테고리로 돋보입니다. 이 독특한 향을 만드는 비결은 단순히 곡물이나 물에 있는 것이 아니라, 대곡(Daqu)이라 불리는 결정적인 스타터 원료에 있습니다. 이것은 밀을 발효시켜 만든 블록으로, 곡물을 알코올로 바꾸는 데 필수적인 미생물과 효소의 살아있는 도서관 역할을 합니다. 고품질의 대곡을 만드는 데는 열과 시간의 섬세한 균형이 필요하며, 이는 전통적으로 밀을 벽돌 모양으로 성형하여 통제된 방에서 발효시키는 과정을 통해 관리됩니다. 수 세대 동안 증류소들은 작은 콤팩트 블록부터 크고 무거운 블록에 이르기까지 다양한 크기의 틀을 사용하여 이 벽돌을 만들어 왔습니다. 원재료와 기본 레시피는 동일하게 유지되지만, 벽돌의 물리적 치수는 양조가들이 전통이나 지역 관습에 따라 조절해 온 변수였으며, 틀의 크기 자체가 최종적인 술의 향을 어떻게 변화시키는지에 대해서는 완전히 이해하지 못한 채 사용되어 왔습니다.
후베이 예술과학대학교의 연구팀은 이러한 변화 뒤에 숨겨진 메커니즘을 밝혀내기 위해 나섰습니다. 그들은 밀 벽돌을 누르는 데 사용되는 틀의 크기가 실제로 대곡의 품질을 변화시키는지, 만약 그렇다면 벽돌 안에 살고 있는 서로 다른 유형의 미생물 때문인지 아니면 발효 과정의 물리적 조건 때문인지를 알고 싶었습니다. 답을 찾기 위해 그들은 동일한 배치의 부순 밀과 물을 사용하여 같은 날 두 배치의 대곡을 만드는 통제된 실험을 수행했습니다. 한 배치는 큰 틀에 눌러 약 10kg 무게의 벽돌을 만들었고, 다른 한 배치는 작은 틀에 눌러 약 7kg 무게의 벽돌을 만들었습니다. 두 세트의 벽돌은 모두 동일한 발효실에 배치되었으며, 벽돌을 뒤집고 창문을 여는 일정을 포함하여 총 46일 동안 동일한 주의를 기울이며 관리되었습니다.
발효가 시작되면서 연구원들은 벽돌 내부와 주변 공기의 온도와 습도를 모니터링했습니다. 그들은 벽돌의 크기가 재료를 통해 열이 이동하는 방식을 결정한다는 것을 발견했습니다. 작은 벽돌은 빠르게 가열되고 냉각되었으며, 실내 공기에 빠르게 반응했습니다. 반면, 큰 벽돌은 열 완충제 역할을 했습니다. 즉, 더 천천히 가열되었지만 내부의 열을 훨씬 더 오랫동안 유지했습니다. 두 유형의 벽돌 모두 유사한 최고 온도에 도달했지만, 큰 벽돌은 50도 이상의 온도를 15일 동안 유지한 반면, 작은 벽돌은 단 13일 만에 그 임계값 아래로 떨어졌습니다. 이 2일간의 지속적인 고온 차이가 이야기의 가장 결정적인 요인이 되었습니다.
연구원들은 그다음 벽돌 내부를 들여다보며 살아있는 박테리아와 곰팡이 공동체가 이러한 서로 다른 환경에 어떻게 반응하는지 살펴보았습니다. 그들은 박테리아 공동체는 두 종류의 벽돌 모두에서 매우 유사했으며, 몰드 크기에 따른 유의미한 변화를 보이지 않는다는 것을 발견했습니다. 그러나 곰팡이 공동체는 일부 차이를 보였습니다. 작은 벽돌에는 아스페르길루스(Aspergillus)와 라삼소니아(Rasamsonia)로 알려진 두 가지 특정 내열성 곰팡이의 양이 더 높았습니다. 이 추가적인 곰팡이들이 향을 변화시킨 이유라고 가정할 수도 있겠지만, 데이터는 다른 이야기를 들려주었습니다. 과학자들이 이 곰팡이들의 풍부함과 향의 화학적 구성을 비교했을 때, 그들은 직접적인 연관성을 찾지 못했습니다. 작은 벽돌에서 더 많은 곰팡이가 발견되었다는 사실이 두 그룹 간에 달랐던 특정 향 화합물과 상관관계를 갖지는 않았습니다.
대신, 향의 차이는 살아있는 유기체의 도움 없이 일어나는 화학적 과정에서 비롯되었습니다. 연구원들은 대곡에서 방출되는 휘발성 화합물의 냄새를 맡기 위해 정밀한 전자 코를 사용했습니다. 강렬한 열을 2일 더 견뎌낸 큰 벽돌은 훨씬 더 풍부한 향 화합물, 특히 술 특유의 구운 듯한 장향(sauce-like)을 주는 화합물을 생성했습니다. 이러한 화합물은 고온에서 급격히 가속화되는 당과 단백질 사이의 화학 반응을 통해 만들어집니다. 큰 벽돌은 열을 더 오래 유지함으로써, 이 비생물적 반응이 더 철저하게 진행될 수 있는 데 필요한 에너지와 시간을 제공했습니다. 작은 벽돌은 더 빨리 식었기 때문에 이러한 복잡한 향의 깊이를 만들어낼 만큼 충분한 시간을 갖지 못했습니다.
연구는 대곡의 풍미에 영향을 미치는 것이 생물학보다는 주로 물리학이라는 결론을 내렸습니다. 벽돌의 치수를 바꿈으로써 증류가들은 발효의 열적 이력을 변화시키며, 이는 결과적으로 최종 향 프로파일을 만드는 화학 반응을 유도합니다. 벽돌 내부의 살아있는 미생물들은 대체로 안정적이었으며 향의 차이를 만드는 주요 동인으로 보이지 않았습니다. 이 연구 결과는 업계에 명확한 과학적 경로를 제시합니다. 만약 장향형 바이주의 풍부하고 복합적인 향을 극대화하는 것이 목표라면, 더 작은, 더 빨리 식는 벽돌에서 번식하는 특정 곰팡이 유형에 의존하기보다 열을 더 오래 유지하는 큰 틀을 사용하는 것이 더 효과적인 전략입니다. 술의 품질은 결국 열이 얼마나 오랫동안 작용하도록 허용하느냐의 문제이며, 대규모 몰드는 더 우수한 풍미 품질을 보이는 대곡 샘플을 생산합니다.
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