T001_과일의 조성

Composition of Grapes(과일의 조성)

 

By Murli Dharmadhikari

 

포도주를 만들기 위한 원천 물질로서 포도는 아주 중요하다. 포도의 조성에 관한 올바른 이해는 포도주 제작 과정을 이해하고 보다 나은 품질의 포도주를 만들기 위해 필수적이다.

물리적인 조성

포도의 과일은 과립이다. 과립은 줄기에 붙어 있다. 많은 과립은 포도의 과방을 구성한다. 과립의 필수적인 부분들은 과피, 과육, 씨를 포함한다. 과피는 과립을 덮어싸는 바깥층으로 구성되어 있다. 이것은 6~10개의 두꺼운 세포층으로 구성되어 있다. 과피의 바깥쪽 표면은 큐티클(Cuticle)이라고 불리는 왁스코팅 같은 것으로 덮여 있으며, 이것은 과립이 물에 젖지 않게 만든다. 과피의 주요 구성 성분은 착색물질(빨강, 노랑 색소), 탄닌, 발향물질, 가리 및 기타 다른 물질등이다. 과피층 아래는 과육이 있으며, 이것은 대부분의 과립체적을 구성한다. 과육속의 세포는 과즙을 가지고 있는 큰 액포를 가지고 있다. 과립을 부드럽게 으깰때, 과육속의 손상되지 쉬운 세포는 파괴되고, 과즙이 나온다. 과즙은 보통 잘 흘러내린다. 씨는 과육의 중간에 있다. 과립은 2~4개의 씨를 포함한다. 이것들은 탄닌이 많으며, 이것은 발효되는 동안에 빠져나온다.(적포도주)

화학적인 조성

대충 표현하면 포도주스는 70~80%의 물과 많은 고용분으로 구성되어 있다. 이들 고용분은 많은 유기, 무기성분들을 포함한다. 포도주 제조의 관점에서 중요한 화합물군은 아래의 것들을 포함한다.

• 당(Sugars)
• 유기산(Organic acid)
• 페놀화합물(Phenol compounds)
• 질소화합물(Nitrogen compounds)
• 향화합물(Aroma compounds)
• 무기질(Minerals)
• 펙틴(Pectin substances)

 

당(Sugars)

포도에서 고형분의 많은 부분은 당이다. 포도당과 과당이 과즙에서 주요 당이다. 익은 포도 과즙의 당함량은 150~250g/L사이의 범위이다. 익지 않은 과립에서는 포도당이 주요 당이다. 성숙과정에서 포도당과 과당은 보통 같은 비율(1:1)로 존재한다. 과숙된 포도는 포도당보다 과당의 농도가 높다. 성숙된 포도에서는 품종에 따라 포도당과 과당의 비율이 약간 차이가 있다. 예를들면, Chardonnay와 Pinot blanc은 과당이 높은 품종으로 분류되는 반면, Chenin blanc과 Zinfandel은 포도당이 높은 품종으로 간주된다.
과당(Fructose), 포도당(Glucose), 자당(Sucrose)는 달콤함에 있어서 많이 다르다. 순서로 나열하면, 과당이 자당보다 달고, 자당은 포도당보다 달다. 당도로 달리 표현하면, 만약 과당이 100일 때, 자당은 84, 포도당은 66정도 된다. 이것은 꽤 큰 차이이다. 이것의 형성은 양조업자에게는 중요하다. 예를들면, 만약 양조업자가 달콤한 포도주를 원한다면, 같은 정도의 당도를 마추기 위해 자당보다 과장이 적은 것을 필요로 할 것이다.
포도당과 과당은 발효가 가능한 당이다. 발효과정동안, 효모는 이들당을 알콜과 이산화탄소로 바꾼다. 생성되는 알콜의 양은 과즙속에 처음 존재한 당의 량과 관련이 있으며, 그래서, 과즙속의 당 함량을 조절함으로써 만들어지는 포도주의 알콜함량을 조절할 수 있다. 당함량과 생성되는 알콜의 관계가 정확하지 않다는 것을 알아야 한다. 대충 이야기 하면, 당의 알콜로의 변화는 °Brix X 0.55 = 포도주 알콜 %이다.
과즙의 당 함량은 종종  °Brix라는 용어로 표현한다.  °Brix의 단위는 100g의 주스당 당의 g수로 나타낸다. 흔히, 이것은 100ml주스당 당의 g수로 해석한다.  °Brix로서 과즙속의 당 함량은 당도계(Refractometer) 또는  °Brix 비중계(Hydrometer)를 사용하여 측정되어질 수 있다. 또한 과즙속의 당은 특별한 중력(Gravity)을 알아내는 것에 의해 측정되어질 수도 있다. 특별한 중력 범위에 마추어진 비중계가 종종 사용된다. °Brix와 특별한 중력값간의 관계는 15°Brix ~25°Brix 범위이고, 표1에 나타내었다.

당도(°Brix)	중력
15	1.061
16	1.0653
17	1.0697
18	1.074
19	1.0784
20	1.0829
21	1.0873
22	1.0918
23	1.0963
24	1.1009
25	1.1055

표 1. 포도주스의 °Brix와 특별 중력값(비중)의 상관관계

유기산

당 다음으로, 과즙속에 유기산이 많다. 이들은 과즙 및 포도주 구성에 있어 중요하다. 이들은 시큼한 맛(Tart)을 내고, 포도주의 안정성, 색상 그리고 pH에 큰 영향을 가진다. 포도에서 발견되는 대표적인 유기산은 타르타르산, 말산, 그리고 작지만 구연산 등이다. 아미노산 같은 많은 다른 유기산들 또한 과즙과 포도주에서 발견되지만, 타르타르산과 말산이 총 산의 90%를 넘게 차지한다. 과립성장 초기동안, 과일에서 이 두산의 농도가 증가한다. 과일속에 당을 축적하고, 산의 농도는 감소면서 착색(성숙)이 시작된다. 일반적으로 말산의 감소가 크며, 따라서 성숙시점에는 말산보다 타르타르산이 많게 된다. 포도는 타르타르산을 가지고 있는 드문 과일중의 하나이다. 이것은 칼슘수소주석산염(Potassium Bitartrate)같은 유리산이나 염으로 존재한다. 산성 주석산염(Bitartrate)은 중요한 구성요소인데, 이것은 pH와 포도주의 저온 안정성에 영향을 주기 때문이다.
포도의 산의 조성은 품종, 기후 지역, 재배관행 같은 많은 요소들에 의해 영향을 받는다. 일반적으로 익은 포도에서 산의 량은 추운지역보다 더운지역이 낮다. 산도는 적정산도(Titratable Acidity, 滴定)로써 표시한다. 이것은 과즙과 포도주의 품질평가에 사용되는 중요한 변수이다. 과즙속의 산 함량은 과즙과 포도주의 pH 거동에 있어 중요하다. 산은 해리하여 자유 H+이온을 유리시켜며, 이것은 pH라는 용어로 측정되고 표현한다. 따라서 산도와 pH는 관련되어 있다. 그러나, 관계는 직접적인 것도, 예측할 수 있는 것도 아니다. 다양한 종류의 산과 이들의 염이 있기 때문에, 산도와 pH간으 관계는 아주 복잡한 것이다. 포도주 제조에 있어 pH의 역할을 이해하는 것은 좋은 포도주를 만드는데 있어 아주 중요하다.

페놀 화합물

페놀화합물은 포도와 포도주의 구성요소로써 중요하다. 당과 산 다음으로, 이들은 포도의 구성물질로 많다. 페놀 화합물은 구조적으로 다양하고, 다양한 양으로 존재하는 물질의 총칭이다. 이들은 포도주의 색깔과 향을 결정하는데 아주 중요한 역할을 한다. 이들은 포도와 포도주의 갈색화 반응과 관계 되어 있으며, 또한 포도주의 숙성과 성숙에 있어 핵심적인 역할을 한다.
페놀 물질은 과립의 씨와 과피에 우선적으로 존재한다. 과즙은 아주 적은량을 포함한다.(총 량의 3~5%) 백포도주는 보통 껍질이나 씨가 거의 없는 과즙으로부터 만들어진다. 이들의 페놀 함량은 낮으며, 범위는 100~250mg/L 갈산 상당량(Gallic Acid Equivalent, GAE)이다. 반대로 적포도주는 과피 및 씨를 함께 둠으로써 의례히 생성된다.(역주 ; 포도주를 만들 때 씨나 껍질을 분리하지 않고 발효시키고, 나중에 걸러낸다는 의미임)
씨와 껍질을 걸러내는 시간에 따라, 적포도주의 페놀 함량은 일반적으로 1000~3500mg/L GAE사이에서 변화한다.
이 부류의 화합물을 포함한 두 가지 주요 물질은 안토시아닌과 탄닌이다. 안토시아닌은 포도나 포도주의 빨강 또는 자주색을 나타내는 색소이다. 이들은 색을 발현하는 형태 및 발현하지 않는 형태 둘다 있다.
미성숙된 적포도주에서, 색을 가지고 있은 안토시아닌은 대부분 유리형태로 존재한다. 적포도주가 시간이 감에 따라, 안토시아닌은 다른 페놀 화합물과 결합한다. 결합된 상태에서는, 색소는 적포도주의 색상 안정이 잘되게 한다.
탄닌은 복잡한 물질이다. 이들은 분자중량이 500이 넘은 큰 분자이다. 이들은 노랑, 갈색, 빨강색이다. 이들은 떫고, 쓴맛을 가진다. 처리 혹은 성숙과정동안 탄닌은 중합된다. 중합은 분자 크기를 크게 한다.
일반적으로 작은 분자는 떫은 맛보다 더 쓰다. 분자크기가 커짐에 따라(중합때문), 쓴맛보다 떫은 맛을 더 느끼게 된다. 분자 크기의 증가는 이러한 화합물들을 불용성으로 만들며, 따라서 침전되고, 포도주의 떫은 맛이 감소한다.

 

질소화합물

포도는 많은 질소화합물을 가지고 있다. 이들로는 암모늄 이온과 아미노산, 펩타이드, 단백질 같은 유기질소 화합물이 포함된다. 포도의 질소 함량은 품종, 기후, 토양, 시비, 그리고 다른 재배관행에 따라 가변적이다.
과일의 총질소 농도는 성숙기 동안 증가한다.
질소를 포함하는 화합물은 중요한데, 이유는 이들이 효모, 젖산 박테리아의 양분이 되기 때문이다. 질소는 유기체 형성(세포수), 발효율, 여러가지 부산물의 생성에 영항을 주며, 이들은 차례로 포도주의 풍미에 영향을 준다. 단백질(질소 화합물)은 포도주의 안정성과 관련이 있다. 과즙속에 질소가 충분하지 않으면, 느린 발효나 발효중지 그리고 썩은 달걀 냄새를 만들 수 있다. 이런 문제를 피하기위해, 과즙에는 종종 제2인산 암모늄(Diammonium phosphate, DAP)이 첨가된다. DAP의 법적인 최고 첨가량은 8 lbs/1000 gal 또는 958.7 mg/L이다.

향 화합물

포도에서 많은 휘발성 발향 물질들이 발견된다. 이들 발향 물질들은 세 가지의 주요한 원천에서 비롯된다.

• 포도(Grapes, fruits)
• 발효(Fermentation)
• 숙성 및 성숙(Aging and maturation) 

포도는 많은 향 화합물을 가지고 있다. 이들 화합물들 중 일부는 뚜렷한 이들의 특성으로 인해 품명이 주어졌다. 예를들면 다음과 같다.
                - 2-methoxy-3-isobutyl pyrazine - Cabernet Sauvignon과 Sauvignon blanc 같은 품종에서

                   피망과 같은 냄새를 만드는 최우선 물질이다.
                - 4-vinylguaiacol and 4-vinylphenol - 일부 Gewtirtztramine 포도주에서 향긋하고, 클로버나,

                   약같은 냄새를 풍긴다.
                - Terpenes - 마스캇 포도와 Riesling에 있다.
Chardonnay 또는 Seyval blanc같은 많은 품종은 품종 고유의 향이 없으며, 이것은 한 두개의 화합물이 관여되었을 수 있다. 이 같은 품종에서 이것은 가능하며,  많은 화합물들이 향을 만드는데 영향을 준다. 포도에서 향을 만드는 물질은 과피 및 과피의 바로 아래층에 많이 있다. 이들의 농도는 과일이 익어감에 따라 증가하는 경향이 있다. 향이 최고조에 달했을 때 포도를 수확하는 것이 중요하다. 포도에서 많은 인자들이 향 화합물의 농도에 영향을 준다. 수확기 원하는 향의 수준을 얻기 위해 이러한 인자들을 조절하고 통제하는 것이 필요하다.

 

무기질

 

무기질은 포도나무에 의해 토양으로 부터 흡수되어진다. 이들은 보통 과일 생체 무게의 약 0.2~0.6%를 차지한다. 중요한 무기질로는 가리, 나트륨, 철, 인, 황, 염소등이 포함된다. 위에서 열거한 무기질들 중에 가리는 가장 중요한 무기질이다. 이것은 과즙속의 양이온의 50~70%정도를 차지한다. 익어가는 동안 포도의 가리 함량은 증가한다. 이것의 과일로의 이동은 주석산 칼륨(Potassium Bitartrate)을 만듥 하고, 이것은 산도를 감소시키고, 과즙 pH를 증가시킨다. 가리의 타르타르산염은 포도주의 불안정성 문제와 연관이 있다는 것을 주목해야 한다.

 

펙틴

 

펙틴은 세포벽속에 있는 결합물질이다. 화학적으로 이것들은 칼락트론산(Galacturonic Acid)이 서로 연결된 복잡한 다당류이다.  포도가 익는 동안, 펙틴은 자연적으로 발생하는 Pectolytic효소에 의해 수화되며, 이것은 포도가 익으면서 과립이 물렁해지게 한다. 과즙에서 펙틴은 과일 섬유소 입자를 포획함으로 인해 주스를 흐리게 만든다. 부유 고형분을 안정시키고 주스를 깨끗하게 하기 위해서는 상업적으로 Pectolytic 효소가 종종 사용된다.

[T001] Iowa Univ.