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배유는 단백질이 풍부한 호분층(aleurone layer)에 의해 둘러싸여 있다.

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호분층은 3개 층의두꺼운 호분세포로 구성되어 있고 호분층 안에 배유 전분 조직이 있다.

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보리가 발아할 때 이호분층에서 효소를 생산하기 위한 가장 중요한 출발점이 된다.

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발아는 상피층에서 발아 호르몬인 지베렐린(gibberellin)을 호분층으로 방출하면서 시작되고 지베렐린의 자극을 받은 호분층은 주로 가수분해 효소를 합성하여 배유에 내보낸다.

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세포막분해 효소(cytase)는 전분 세포벽을 우선 분해하고 아밀레이스(amylase)는 전분을 분해한다.

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호분층에는 단백질 외에 지방,폴리페놀 및 착색 물질 등이 함유되어 있다.

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보리의 껍질은 7겹으로 구성되어 있지만 실질적으로 3겹으로 구분할 수 있다.

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호분층을 둘러싸고 있는 가장 안쪽 층을 종피라고 하며 이 층은 반투과성으로 용해되어 있는 염을 제외한순순한 물만 곡물 안으로 통과시킬 수 있다.

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보리 껍질의 과피(pericarp)가 있으며 이 층은 종피를 둘러싸고 있고, 표피(epidermis)에 의해 둘러싸여져 있다.

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보리 껍질(husk) 층은 주로 셀룰오스로 구성되어 있으며 맥주의 품질에부정적인 역할을 할 수 있는 폴리페놀과 고미 성분 등이 침적되어 있다.

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보리의 화학적 구성 성분보리의 수분 함량은 약 13~15%이다.

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보통 수분 함량이 12~20%일 때 수확하는데 수분 함량이 높은 보리는 오랜 기간 저장할 수 없을 뿐 아니라 발아 능력이 빠르게 소실하기 때문에 건조시켜 보관하여야 한다.

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보리를 장기 저장하기 위해서는 15% 이하로 건조시켜 보관한다.

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맥아 제조 공정리나라는 수확 후에 장마철이 다가오므로 저장하기 전 수분 함량이 13% 이하가 되도록 건조시켜 보관하는 것이 좋다.

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양조용 보리의 평균 화학적 조성은 다음과 같다<표 2-2>.

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< >표 2-2 양조용 보리의 평균 화학적 조성(%)탄수화물 수분 단백질 지방 무기물 기타70~85 12~15 10.5~11.5 1.5~2.0 2~4 1~21) 탄수화물탄수화물은 보리에서 70~85%를 차지하는 가장 중요한 물질로서 보리의 종류에 따라 상당한 차이가 있어 맥주 품질에 중요한 영향을 미친다.

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보리의 탄수화물은 당류와 그 중합체, 전분, 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스 등으로 세분화된다.

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보리에 존재하는 가장 단순한 당류는 포도당(CH O)이며 광합성 중에 CO와 HO에 의해6 12 6 2 2형성된다.

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보리의 당류 함량은 1.8~2.0%로써 매우 적으며 주로 설탕 형태로 존재하며 약간의포도당, 과당 형태로 존재한다.

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보리 내에서 전분은 탄소에 결합되어 있는 OH기가 서로 중합 반응하여 결합된 긴 사슬모양으로 구성되어 있다.

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포도당의 탄소가 결합하는 위치에 따라 1,4-결합, 1,6-결합 및 1,3-결합 형태로 결합하고 결합 형태에 따라 아밀로오스(amylose), 아밀로펙틴(amylopectin)과 같은 전분형태와 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 형태로 보리 속에 존재한다.

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전분(CH O) 은 가장 중요한 구성물질로서 보리의 63%(건조량 기준)를 차지하는 성분이6 10 5 n다.

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전분은 포도당이 연쇄 중합되어 보리 내에 저장된다.

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전분은 이미 기술한 바와 같이 배유세포 내에서 전분 과립(amyloplasts)으로 축적되어 있으며, 곡류에 따라 전분 입자의 크기와 모양이 다르다.

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전분 입자는 98%의 순수한 전분과 나머지 단백질, 지방, 미네랄 물질로 구성되어 있다.

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이들 전분 입자는 분자 구조가 달라 제맥및 담금 과정 중에서 분해되는 과정도 다르다.

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아밀로오스는 보리 전분에 16~24%를 구성하고 α-1,4결합으로 연결된 긴 분자 나선형 고리로 구성되어 있으며 약 2,000개의 포도당 분자가 연결되어 있다.

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아밀로펙틴은 전분의 80%를 차지하며 포도당 분자가 α-1,4결합 외에도 α-1,6결합을 가지고 있기 때문에 가지(branch)가 존재한다.

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아밀로펙틴은 아밀로오스보다 10배 더 큰 최대 4만개의 포도당 분자로 구성되어 있고 6~7%가 α-1,6결합을 가지고 있다.

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맥주보리아밀로오스 및 아밀로펙틴은 α-글루코오스로 구성되어 있어 α-글루칸(α-glucans)으로 분류된다(그림 2-7).

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CHOH2OH H HCHOH CHOH2 2 OH HH H O H H H O H α-1,4O link O α-1,6 linkOH H OH H H OH CH 2HO O O Oα-1,4 link α-1,4 link H H HH OH H OHOH HO Oα-1,4 link α-1,4 linkH OH【그림 2-7】 아밀로오스(좌)와 아밀로펙틴(우)의 구조한편, 건조된 보리의 껍질에 주로 위치하고 있는 셀룰로오스는 전체 보리의 5~6%를 차지한다.

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아밀로오스와 마찬가지로 셀룰로오스는 가지가 없는 긴 α-1,4결합을 가지고 있으나 포도당 분자의 공간적 위치에 따라서 구별된다.

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아밀로오스는 α-글루코오스에 의한 α-1,4결합으로 이루어졌지만 셀룰로오스는 β-글루코오스에 의한 β-1,4결합으로 구성되어 있어 불용성이 되고 사람이 소화시키지 못할 뿐 아니라 맥아 효소로도 분해되지 않는다.

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셀룰로오스는 효소에 저항력이 강해 분해가 쉽지 않다.

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셀룰로오스는 양조에서 당화 과정 중 변화되지 않고 남아 맥즙 여과(lautering) 공정에서여과층을 형성하는 여과재로 작용하여 맥즙(wort)을 맑게 여과하는 중요한 기능을 담당한다.

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셀룰로오스 자체는 맥주의 품질에 영향을 미치지 않지만 맥즙 여과를 과하게 하면 껍질에 저장되어 있는 또 다른 물질인 규산(silicic acid) 및 탄닌(tannins) 등이 용출되어 맥주의 품질에부정적인 영향을 미칠 수 있다.

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헤미셀룰로오스는 배유 내 전분 세포벽의 주성분으로서 베타글루칸과 펜토산(pentosan)으로 구성되어 있다.

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이 두 가지 물질이 같이 작용하여 배유 내 전분 세포벽을 단단하게 형성해 준다.

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베타글루칸과 펜토산은 서로 다른 구조를 가지며 맥주 제조 및 품질에도 서로 다른 영향을 미친다.

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일반적으로 헤밀셀룰로오스는 80~90%의 베타글루칸과 10~12%의 펜토산으로 구성되어 있다.

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베타글루칸은 포도당 분자가 긴 사슬을 이루는 데 이때 결합 위치는 β-1,3결합 (26%)보다β-1,4결합 (74%)이 주로 이루어진다.

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β-결합은 길고 확장된 사슬이긴 하지만 포도당 분자가아밀로오스 사슬처럼 나선형을 이루지는 않는다.

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보리의 4~7% 가량 함유되어 있는 베타글루

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칸은 배유의 세포벽에서 단백질과 펜토산으로 조밀하게 결합되어 있다.

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베타글루칸의 분해는 맥아 제조 과정에서 매우 중요한 역할을 하는데 베타글루칸의 충분하지 않은 분해는 맥주에 악영향을 미칠 가능성이 있다.

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즉, 베타글루칸의 점성이 강한 베타글루칸 겔(β-glucan gel)이 형성되어 맥주의 여과에 나쁜 영향을 미치게 된다.

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베타글루칸은맥아에 존재하는 것이지만 셀룰로오스와 다르게 효소에 의해 분해될 수 있어 당화 과정에 부분적으로 해결할 수 있다.

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펜토산은 주로 자일로스(xylose)와 아라비노오스(arabinose)와 같은 오탄당으로 구성된 중합체이다.

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펜토산는 1,4-D-자일로스(1,4-D-xylose) 잔여물로 긴 사슬을 이루며 아라비노오스잔유물과 결합되어 있다.

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펜토산은 껍질의 약 50%, 호분 층의 67%, 배유의 20%를 차지하고있다.

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펜토산은 제맥 및 양조 과정에서 효소에 의해 부분적으로 분해되며 베타글루칸에 비해맥주 양조와 품질에는 큰 영향을 미치지 않는다.

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2) 질소 화합물보리의 질소 함량은 단백질로 환산하여 10~11.5% 정도 함유하고 있으며 이 단백질의1/3 정도가 최종 맥주 제품에 이행된다(그림 2-8).

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또한, 보리에 단백질이 1% 증가하면 맥주100ml 당 총질소(9.4mg), 저분자 formol-질소(2.9mg), 중간 분자 MgSO -질소(2.2mg) 및 고4분자 응고성 단백질(0.4mg)이 증가하게 된다(그림 2-9).

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200단백질(%)아맥g001/)gm(소질총54Ⅱ.

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맥아 제조 공정2 22 00 000 맥아내질소함량18001600140012001000800 맥즙내 질소 함량600맥주내 질소 함량4008 9 10 11 12 13 14[99]【그림 2-8】 단백질 함량(여름보리)과 맥아, 맥즙 및 맥주에서의 단백질 함량 관계

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1109070504030201042보리 단백질(%)주맥lm001/)gm(소질5501.

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맥주보리보리의 단백질총질소포르몰 질소MgSO-N 질소4응고성 질소8 10 12 14[99]【그림 2-9】 보리 단백질 함량에 따른 질소 화합물의 변화한편, 질소 함유 화합물의 일부는 불용성 단백질로 호분층에 존재하여 발아할 때 변화도 되지 않고 맥주 주박(spent grains)으로 남게 된다.

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일부는 저장 단백질로서 배유의 세포 중에 전분립과 공존하여 발아할 때 효소의 작용으로 가용성으로 된다.

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또 다른 일부는 세포나 배아의주위에 존재한다.

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맥주의 단백질 함량은 상대적으로 적지만 맥주의 품질에 중요한 영향을 미칠 수 있다.

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단백질은 맥주에 소량 있더라도 맥주의 혼탁을 유발하기도 한다.

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보리의 단백질 함량이 증가하는 만큼 맥아에서 얻을 수 있는 엑기스의 양은 감소하게 되므로 정상적인 양조를 위해서는 단백질 함량이 최대 11.5%를 초과해서는 안 된다.

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질소 화합물의 가장 작은 단위체는 아미노산이다.

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대략 150종의 아미노산이 있는데 이중 20여 개의 아미노산이 맥주 양조에서 중요한 의미를 갖는다.

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아미노산(NH -R-COOH)은 메인기2(R)에 염기성인 아미노기(-NH)와 산성인 카르복실기(-COOH)를 가지고 있는 것이 특징이다.

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2아미노기는 효모에게 매우 중요하며 충분한 유리 아미노산 질소가 효모의 영양원으로 항상 이용 가능하여야 한다.

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일반적으로 유리 아미노산 질소(free amino nitrogen, FAN)는 맥즙리터당 200mg(200ppm)이 함유되어야 효모 발효가 원활하게 진행된다.

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모든 단백질은 아미노산이 가지 없이 연결된 사슬 형태로 구성되어 있으며 아미노산 분자의 배열에 따라 1차~4차 구조로 이루어져 있다.

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맥아 제조 공정단백질은 용질의 pH가 따라 산성과 염기성으로 작용하는 양쪽성 전해질(amphoteric)이지만 등전점(isoelectric point, pH 4~6))에 이르면 중성이 되어 용해도가 낮아지게 된다.

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보리에 있는 대부분의 질소 화합물은 단백질(약 92%)로서 일반적으로 분자량이 2만~3만으로 매우 크기 때문에 저분자로 분해되지 못한 고분자 단백질의 경우 맥즙에 전혀 용해되지않거나 맥즙 자비( )시 침전된다.

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煮沸한편, 단백질은 용해도 정도에 따라 다음과 같이 분류한다.

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① 글루텔린(glutelin)은 보리 단백질의 30% 정도로서 알칼리 용액에서만 용해된다.

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이 단백질은 대부분 호분층에 있으며 분해되지 않고 본래 형태 그대로 맥주 주박으로 빠져나간다.

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② 프롤라민(prolamin)은 80% 농도 알코올에 용해되는 단백질로서 보리에 있는 프롤라민을 호르데인(hordein)이라고 부르고 보리 단백질 중에서 37% 정도를 차지한다.

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일부는맥주 주박으로 빠져나간다.

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③ 글로불린(globulin)은 염용액에 용해되는 단백질로 보리의 글로불린을 에데스틴(edestin)이라고 한다.

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보리 단백질의 15% 정도를 차지하고 담금 과정 중에 용해된다.

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글로불린은 네 가지 형태(α, β, γ, δ)로서 황을 함유한 베타글로불린(β-globulin)은 오래 자비하여도 완전히 침전되지 않고 남아 맥주에서 혼탁을 일으킨다.

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④ 알부민(albumin)은 순수한 물에 녹으며 보리의 알부민을 류코신(leucosin)이라고 한다.

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알부민은 16개의 서로 다른 요소로 구성하고 평균 7만의 분자량을 갖는다.

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보리 단백질의 약 11%를 차지하고 순수한 물에 용해되고, 자비 중에 완전히 침전된다.

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한편, 알부민에 속하는 분자량 4만인 단백질 Z(protein Z)와 분자량 1만 크기의 지질 전달단백질(lipid transfer protein, LTP1)은 맥주의 거품을 형성하는 가장 중요한 요소이다.

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두 단백질은 맥아 제조 과정에 몇 가지 변화 과정을 거치게 된다.

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또한, 당질(포도당, 만노오스, 갈락토오스 등)과 단백질의 결합하여 생성된 당단백질(glycoprotein)이 보리에서 존재한다.

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이들은 맥아 제조 과정에서 분해되어 맥주의 거품 안정화 효과를 향상시킬 수 있다.

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단백질 분해물은 항상 물에 녹기 때문에 맥즙 자비 시 침전되지 않으며 최종 맥주에는 대부분 단백질 분해물이 포함되어 있다.

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맥주에 잔존하는 단백질 분해물은 보리 질소 화합물의 약8%를 차지하며 이 비율은 제맥 및 양조 과정 중에 증가한다.

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맥주보리저분자 분해물은 단백질의 가장 작은 구성 물질, 즉 아미노산과 아미노산이 펩타이드(peptide) 결합을 통해 형성한 중합체인 디펩타이드(dipeptide), 폴리 펩타이드(polypeptide)및 올리고 펩타이드(oligopeptide)로 구성되어 있다.

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저분자 분해물은 효모 세포에 절대적으로 필요한 영양 공급원이다.

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고분자 분해물은 프로테오스(proteose) 및 단백질 분해물 복합체와 펩톤(peptones) 복합체로이루어져 있고 이들은 맥주 거품의 안정성을 향상시키지만 맥주의 혼탁을 일으키기도 한다.

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3) 지질과 무기질보리에는 약 2%의 지질이 존재한다.

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보리 지질은 주로 호분층과 배아에 있으며 호분층과껍질에 있는 지질의 양은 배아에 비해 약 9배 정도에 달한다.

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지질은 주로 지방산으로 구성되어 있고 지방산은 탄화수소에 카르복실기가 결합되어 있다.

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짧은 사슬 지방산에는 탄소 수가 4개 이하로 초산을 포함한다.

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중간 크기의 지방산에는 탄소 수가 5~14개, 긴 사슬 지방산의 탄소 수는 6~18개 정도이다.

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지방산 중에서 특히 중요한 것이 불포화지방산이며 특정한 두 탄소 원자 사이에 하나 이상의 이중 결합을 가진 지방산을 말한다.

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불포화지방산은 우리의 영양에도 중요(필수지방산)하지만 일부는 인체 내에서 합성하지못한다.

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맥주의 제조에서도 중요한 역할을 하는 불포화지방산은 효모의 세포벽 구조에 필요하며, 이들의 유도체에서 파생된 물질들은 맥주의 병입 후 맥주 맛의 숙성 과정에도 원인으로작용한다.

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불포화 지방산은 반응성이 매우 좋으며 이 반응은 리폭시게네이스(lipoxygenase) 효소 또는 비효소적 과정에 의한 자동산화를 통해 일어난다.

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중간 사슬의 지방산은 발효 중에 주로생성되고 맥주의 숙성 과정에 효모로부터 점차적으로 배출된다.