발효유의 개요와 요구르트 제조 공정
발효유는 원래 우유를 오랜 기간 동안 보관하기 위한 방법으로 전 세계에서 수 세기에 걸쳐 활용되어 왔습니다. 발효유의 대표적인 예로는 요구르트, 버터밀크, 케피어, 애시도필러스 밀크 등이 있습니다. 이런 발효유들은 우유의 보존 기간을 늘려 줄 뿐만 아니라, 산미, 향, 점도를 바꿔 맛과 식감을 개선해 주는 역할도 합니다. 이 중에서 요구르트는 상업적으로 가장 중요한 발효유로 여겨지며, 영국에서 1960년대에 대량 생산이 시작된 뒤로 마트나 가게에서 쉽게 살 수 있는 대표적인 유제품이 되었습니다. 요구르트의 기본 제조 공정은 다음과 같습니다. 먼저 전유에 탈지분유와 물을 섞거나 전유에 크림을 섞어서 사용합니다. 이를 저온살균해 주는데, 이때 살모넬라, 캄필로박터, 리스테리아 같은 병원성 세균은 물론, 대부분의 일반세균, 곰팡이, 효모, 박테리오파지까지 거의 모두 사멸합니다. 살균 조건은 연속식 공정의 경우 90~95℃ 10분, 회분식 공정의에서는 85℃ 30분으로 설정됩니다. 그 이후 균질화하고 배양 온도까지 냉각한 후 스타터를 접종하여 30~45℃에서 약 4~16시간 발효시킵니다. 발효가 완료된 후에는 10~15℃로 냉각하여 발효를 멈추고 과일과 향료 등을 넣어 포장합니다. 유통과 판매 시에는 냉장 온도로 유지되어야 하는데 4.5℃가 가장 이상적인 온도입니다.
요구르트 스타터균의 상호작용과 품질 특성
앞서 언급한 요구르트 발효에서 사용하는 스타터는 Streptococcus salivarius ssp. thermophilus와 Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus 두 균을 섞어서 사용합니다. 이는 서로 성장을 촉진하는 두 미생물 사이의 상호 작용을 잘 보여줍니다. Strep. salivarius ssp. thermophilus가 우유 속에서 발효를 시작하고 이산화탄소와 포름산을 만들면서 pH를 떨어뜨립니다. 그러면 Lb. delbrueckii ssp. bulgaricus의 성장이 촉진되는데, 이 균은 단백질 분해효소를 가지고 있어서, 우유 단백질을 잘게 잘라 작은 펩타이드와 아미노산을 만듭니다. 이렇게 만들어진 펩타이드와 아미노산은 다시 Strep. salivarius ssp. thermophilus의 성장을 도와주는 영양분이 됩니다. 결과적으로 두 균이 서로의 성장에 도움을 주면서 발효 속도가 빨라지고, 각각의 균을 따로 발효시켰을 때보다 락트산과 향미 물질의 생성량이 더욱 많아집니다. 두 균의 비율과 활성이 어떻게 유지되느냐에 따라 산도뿐만 아니라 점도, 응고 구조도 달라져서 요구르트의 조직감과 크리미 한 느낌을 좌우하기도 합니다. 발효가 끝난 요구르트는 보통 다음과 같은 특성을 가집니다. 최종 pH는 약 3.7~4.3, 락트산의 함량은 약 0.8~1.8%이며, 주요 향미 성분인 아세트알데히드는 20~40ppm 정도 들어 있습니다. 이 외에 아세트산, 디아세틸 등의 향미 성분이 소량 들어가 있어 요구르트 특유의 향과 맛을 만듭니다. 특히 디아세틸과 같은 물질은 버터향과 비슷한 고소한 느낌을 부여해서 소비자가 느끼는 풍미가 풍부해지도록 합니다.
요구르트의 미생물 오염과 부패 요인
발효유, 특히 요구르트는 미생물 오염 문제가 비교적 적은 편입니다. 왜냐하면 사용되는 우유가 저온살균 공정을 거치고, 완성된 요구르트에는 락트산이 많이 들어 있어 pH가 낮기 때문에 병원성 세균이 살기 어렵기 때문입니다. 그래서 일반적으로는 병원성 미생물 때문에 문제가 생길 가능성은 아주 낮습니다. 다만, 최근에는 소비자의 기호에 맞춰 pH를 조금 높게 유지하고 맛을 순하게 만드는 제품도 늘고 있기 때문에, 이런 제품에서는 위험 가능성이 조금 커질 수 있습니다. 요구르트 생산에서는 병원성 미생물보다 오히려 곰팡이나 효모로 인한 부패가 더욱 중요합니다. 요구르트가 효모에 오염되면 설탕을 분해해서 이산화탄소와 에탄올을 만드는데, 이때 용기가 부풀어 오르거나 pH가 올라가고 특유의 이취가 생깁니다. 곰팡이 오염은 상대적으로 드물지만, 용기 상단에 헤드스페이스가 남아 있을 때 그 표면에 곰팡이가 자라나기도 합니다. 이런 문제는 보통 공기 중에 떠다니는 효모와 곰팡이의 포자로 인해 생기며, 온도가 높은 여름철 몇 달 동안 특히 자주 발생해 골칫거리가 됩니다. 이러한 부패 문제를 줄이기 위해 공장에서는 다음과 같은 방법을 사용합니다. 먼저 사용하는 용기를 충분히 살균하고, 포장 용기는 깨끗한 상태로 보관합니다. 충전실에 필터를 단 공기 공급 및 환기 시스템을 설치해 외부에서 들어오는 오염원을 줄이고, 충전실을 정기적으로 철저하게 소독합니다. 최종 제품에 추가 열처리를 하거나 보존제를 사용해 안정성을 높입니다.