자연에서 구한 건강한 재료로 만든 친환경 건강빵에 대한 소비자의 요구는 꾸준히 증가하고 있습니다. 모양이 투박하고 식감은 거칠지만, 인공 첨가물 없이 효모와 유산균의 공생으로 만들어지는 천연발효빵(Sourdough bread)은 현대 베이커리 시장에서 가장 주목받는 건강 식품입니다. 이 글에서는 천연발효종의 미생물학적 원리와 발효산물, 그리고 산업화 가능성을 심층적으로 분석합니다.
사워도우 미생물의 공생 구조와 발효 메커니즘
천연발효종(Sourdough)은 각종 곡물 가루에 물을 넣고 일정 시간이 지나면 자연에 존재하는 유산균과 천연효모(Saccharomyces exiguus, Saccharomyces cerevisiae 등)의 공생관계로 만들어집니다. 이는 상업적으로 생산하는 제빵용 효모가 Sacchromyces cerevisiae의 단일효모만을 배양한 고농도 순수효모인 것과 근본적으로 다릅니다. 사워도우에는 여러 가지 복잡한 미생물이 발효에 관여하며, 주로 Streptococcus속, Pediococcus속, Lactbacillus속, Leuconostoc속, Lactobacillus delbrueckil, Streptococcus lactic 등 수많은 유산균이 존재합니다.
밀가루에 자연적으로 존재하는 아밀라아제는 전분을 주로 맥아당으로 분해하고, 유산균은 맥아당과 공생하는 효모의 대사작용 산물인 아미노산을 이용해 유기산(젖산 등), 이산화탄소, 에틸알코올을 생성합니다. 효모와 유산균의 배양물은 반복적인 먹이 공급과 배양을 통해 균형을 이뤄가면서 공생관계를 형성해갑니다. 효모는 유산균이 만든 포도당을 이용해 이산화탄소를 발생시키고 빵을 부풀리는 역할을 하며, 젖산은 반죽의 pH, 산도를 낮춰 구워진 빵속의 전분을 팽윤시키고 보습력을 높여주는 노화 지연 효과를 줍니다.
천연발효종을 첨가한 반죽은 80% 정도는 헤테로(Hetero) 발효성 유산균이, 나머지 20%는 자연효모(Wild yeast)가 반죽을 팽창시키는 이산화탄소 생성에 기여합니다. 그러나 야생 효모의 20%라는 수치가 계절과 지역에 따라 미생물 분포가 변하는 환경에서 얼마나 일관되게 유지될 수 있을지는 의문입니다. 실제 현장에서는 온도, 습도, 곡물 품질 등 수많은 변수가 작용하기 때문에, 대규모 산업 현장에서 매번 균일한 발효 비율을 관리하는 것은 기술적으로 상당한 도전과제입니다.
| 미생물 종류 | 주요 대사산물 | 기능 |
|---|---|---|
| 호모발효성 유산균 | 젖산 | pH 조절, 전분 팽윤 |
| 헤테로발효성 유산균 | 젖산, 초산, CO2 | 풍미 형성, 팽창 |
| 천연효모 | 에틸알코올, CO2 | 반죽 팽창, 향미 |
유기산 발효와 최적 풍미 조건의 과학
천연발효종이 만들어내는 풍미의 핵심은 유기산 발효입니다. 사워도우에서 주로 발견되는 유산균 중 호모(Homo)발효성 유산균은 젖산만을 만들어 내지만, 헤테로 발효성 유산균은 반죽 속 산소를 이용하면 젖산 외에 초산과 물, 이산화탄소를 생성하고, 혐기조건에서는 효모와 같이 에틸알코올과 이산화탄소를 만들어 냅니다. 천연발효종은 알코올류, 카르보닐류, 에스테르류 등 각종 미생물이 만들어낸 대사물질로 인해 다양한 풍미를 내고 있습니다.
제빵사가 반죽을 어떻게 하느냐에 따라 생성되는 유기산 종류와 양에서 큰 차이가 발생합니다. 젖산은 진 반죽에서 온도가 35
40℃일 때 많이 만들어지고, 초산은 된 반죽에서 온도가 20℃ 정도일 때 만들어집니다. 효모의 증식은 질고 산이 많은 반죽에서 온도가 24
26℃에서 가장 활발하고 알코올 생성에 관여합니다. 따라서 빵 맛을 결정하는 가장 맛있다고 하는 신맛의 비율인 젖산 75
80%, 초산 20
25%를 맞추기 위해서는 숙성된 천연발효종의 pH가 3.4~4.2가 되도록 관리되어야 합니다.
그러나 이러한 황금 비율을 산업 현장에서 일관되게 유지하는 것은 또 다른 문제입니다. pH는 사워도우 숙성의 판단기준일 뿐, 무엇보다도 생산된 산의 품질이 중요합니다. 빵이 구워졌어도 풍미가 떨어지고 신맛이 강하면 천연발효종의 미숙이 주된 원인이며, 천연발효종의 첨가량, 숙성 정도에 따라 빵 속(Crumb)의 특성과 품질, 외관, 풍미가 달라지므로 온도와 시간 등의 숙련된 관리가 필요합니다. 바로 이 지점에서 장인의 숙련도와 과학적 계측이 만나야 하는 필연적 교차점이 드러납니다.
최근 천연발효빵에서는 발효시간 단축을 위해 설탕과 활성맥아분말(Diastatic malt flour)을 첨가하거나, 제빵용 효모를 추가하기도 합니다. 그러나 생산 효율을 위해 천연의 과정을 인위적으로 가속하는 순간, 장시간 발효를 통해 얻어지는 깊은 풍미와 소화 용이성이라는 본질적 가치가 훼손될 우려가 있습니다. 진정한 천연발효빵이라면 시간과의 타협보다는 숙련된 온도와 습도 조절을 통한 정공법을 택해야 한다고 봅니다. 효율성과 진정성 사이의 균형점을 찾는 것이 산업화의 핵심 과제입니다.
산업화 방안과 천연발효빵의 차별적 장점
사워도우로 만든 빵은 일반 빵과 차별화되는 명확한 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 노화현상이 늦습니다. 젖산이 빵 전분입자를 팽윤시켜 보습력을 높여 수분 손실률을 낮추는데, 이는 S.S.L(스테아릴젖산나트륨) 같은 유화제의 작용과 유사합니다. 둘째, 글루텐 형성구조가 균일합니다. 젖산 및 유기산이 반죽 pH를 낮춰 글루텐 형성과 숙성을 좋게 합니다. 셋째, 다량의 유기산이 함유된 빵을 제조할 수 있습니다. 유산균과 효모가 알코올류, 카르보닐류, 에스테르류 등을 생성하여 천연의 신맛과 독특한 향을 느낄 수 있습니다. 넷째, 장기보관이 가능합니다. 젖산을 비롯한 유기산에 의한 산도와 박테리오신이 Bacillus의 성장을 방해하고 곰팡이 발생을 방지합니다.
특히 젖산이 전분 입자를 팽윤시켜 화학 유화제를 대체하는 천연의 보습 효과는, 건강한 빵을 지향하는 현대 베이커리 시장에서 가장 강력한 무기가 될 것입니다. 복잡한 미생물 대사 산물이 만들어내는 독특한 신맛과 향은 공장제 빵이 결코 흉내 낼 수 없는 장인정신의 영역입니다. 산화제, 환원제, 유화제, 향료 등을 넣지 않고도 발효과정 중 발생한 유익한 산물들이 전반적인 빵 품질을 높인다는 것은 과학적으로도 입증된 사실입니다.
최근에는 빵 이외에도 비스킷, 스낵, 떡, 면 등 다양한 식품에 사워도우를 사용한 제품을 볼 수 있습니다. 국내에서 천연발효빵에는 사워도우(호밀, 밀, 듀럼밀 등), 누룩, 발효액종(사과, 건포도, 포도, 블루베리 등 과일), 막걸리, 맥주 등이 사용됩니다. 밀, 호밀, 귀리, 듀럼밀 등 다양한 곡물을 이용해 액상, 분말 및 페이스트 형태로 만들어진 제품을 배합시 일정비율로 직접 넣어 만드는데, 기존 제품보다 맛품질 개선에 많은 효과가 있다고 합니다.
그러나 산업화 과정에서 액상이나 분말 형태의 사워도우를 사용할 때, 직접 배양한 원종(Starter)과 비교하여 미생물의 다양성과 영양학적 이점이 얼마나 유지되는지에 대한 심도 있는 데이터가 필요합니다. 편의성을 위해 건조하거나 농축하는 과정에서 살아있는 미생물의 활성도가 저하되고, 발효 과정에서 생성되는 복합적인 풍미 물질이 단순화될 가능성이 있습니다. 또한 천연발효 과정이 글루텐 단백질을 어느 수준까지 분해하여 소화 장애(글루텐 불내증)를 완화해 주는지에 대한 구체적인 수치와 임상 연구가 보완되길 기대합니다.
| 장점 | 원리 | 대체 효과 |
|---|---|---|
| 노화 지연 | 젖산의 전분 팽윤 | 유화제 불필요 |
| 글루텐 균일화 | 유기산의 pH 조절 | 개량제 대체 |
| 장기 보관 | 박테리오신 생성 | 보존료 불필요 |
| 풍미 다양성 | 알코올·에스테르 생성 | 향료 대체 |
천연발효빵의 산업화는 효모와 유산균의 공생 관계를 통해 인공 첨가물 없이도 빵의 노화를 늦추고 풍미를 극대화하는 과학적 원리에 기반합니다. 그러나 진정한 산업화 성공을 위해서는 생산 효율과 천연 발효의 본질 사이의 균형, 미생물 다양성 유지, 그리고 엄격한 품질 관리 시스템이 함께 구축되어야 합니다. 곡물소재의 풍미를 유지하면서 자연적인 독특한 풍미를 담고 있어 각종 식품의 풍미개선과 이미와 이취를 마스킹하는 용도로 활용하는 사워도우의 가능성은 무궁무진합니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q. 천연발효빵과 일반 빵의 가장 큰 차이점은 무엇인가요?
A. 천연발효빵은 자연 효모와 유산균의 공생으로 만들어지며, 일반 빵과 달리 산화제, 환원제, 유화제, 향료 등 인공 첨가물이 필요 없습니다. 젖산이 전분을 팽윤시켜 보습력을 높이고 노화를 지연시키며, 다양한 유기산이 깊은 풍미와 장기 보관성을 제공합니다.
Q. 천연발효종의 pH를 3.4
4.2로 맞추는 것이 왜 중요한가요?
A. 이 pH 범위에서 젖산 75
80%, 초산 20~25%의 황금 비율이 만들어져 가장 맛있는 신맛의 균형을 이룹니다. pH는 사워도우 숙성도를 판단하는 기준이며, 이 범위를 벗어나면 풍미가 떨어지거나 지나치게 신맛이 강해질 수 있습니다.
Q. 산업화된 액상·분말 사워도우는 직접 배양한 원종만큼 효과적인가요?
A. 편의성은 높지만 건조나 농축 과정에서 살아있는 미생물의 활성도와 다양성이 일부 감소할 수 있습니다. 현재로서는 직접 배양한 원종이 가장 복합적인 풍미와 영양학적 이점을 제공하지만, 산업화 제품도 품질 개선 효과가 입증되고 있어 용도에 따라 선택할 수 있습니다.
Q. 천연발효가 글루텐 불내증 완화에 도움이 되나요?
A. 천연발효 과정에서 유산균과 효모가 글루텐 단백질을 부분적으로 분해하여 소화를 돕는다는 연구가 있지만, 구체적인 분해 수준과 임상적 효과에 대해서는 더 많은 데이터가 필요합니다. 글루텐 불내증이 심한 경우 전문의와 상담이 필요합니다.
Q. 발효시간 단축을 위해 제빵용 효모를 추가하면 천연발효빵이 아닌가요?
A. 엄밀히 말하면 순수 천연발효빵은 자연 효모와 유산균만으로 발효되어야 합니다. 제빵용 효모나 설탕을 추가하면 발효 시간은 단축되지만, 장시간 발효를 통해 얻어지는 깊은 풍미와 소화 용이성 등 본질적 가치가 일부 훼손될 수 있습니다.
[출처]
푸드투데이: https://www.foodnews.co.kr/news/articleView.html?idxno=74447