1. 개요
醱酵 / Fermentation미생물이 유기물을 분해하는 과정 또는 그 결과물을 의미한다.
부패와 동일한 의미지만, 통상적으로 그 결과물이 인간의 건강에 이롭거나 처음에는 해롭더라도 나중에 이로운 것의 재료가 될 때 발효라 하고 결과물이 인간에게 항상 해롭거나 최소한의 이로움도 주지 않을 때 부패로 구분한다.
엄밀한 정의로는 생물체 내에서 일어나는 유기물의 산화 과정에서 최종적인 전자 수용체가 유기물일 경우를 말한다.
대표적인 발효 부산물로는 알코올, 산 등이 있다. 발효를 일으키는 균은 여러 종류가 있지만 누룩곰팡이와 효모, 유산균이 제일 유명하다.[1]
2. 생성 물질
생성 물질에 따라 분류하면 유명한 발효로 알코올 발효, 젖산 발효, 아세트산 발효가 있다.알코올 발효로 유명한 것은 물론 술이고, 젖산 발효는 김치, 치즈, 요구르트 등이 있으며, 아세트산 발효는 식초가 대표적이다.
2.1. 젖산 발효
2.2. 에탄올 발효
에탄올 발효(ethanol fermentation) 또는 알코올 발효(alcoholic fermentation)는 효모와 같은 부류의 혐기성 세균이 산소가 부족한 환경에 놓일 경우 시행하는 대사과정으로 1몰의 포도당이 분해될 때 2몰의 ATP와 2몰의 에탄올, 그리고 2몰의 이산화 탄소가 생성된다.- 2 pyruvate → 2 acetaldehyde + 2 CO2
위 반응은 피루브산 탈탄산효소(pyruvate decarboxylase)가 매개한다.
- 2 acetaldehyde + 2 NADH → 2 ethanol + 2 NAD+
알코올 탈수소효소(alcohol dehydrogenase)가 매개한다.
- glucose + 2 ADP + 2 NAD+ → 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH
이렇게 생성된 NAD+가 해당과정에 들어가 포도당(glucose) 1개로부터 ATP 2개를 생성한다.
효모가 에탄올을 생성한다고 하니까 에탄올 속에서도 효모가 살아갈 수 있다고 오해할 수도 있는데, 단세포 생물인 효모가 에탄올 속에서 살아남을 수 있는 방법은 전혀 없다. 에탄올은 효모 입장에선 대사 과정에서 생성되는 노폐물이며 엄청난 독성 물질이다. 양조 과정에 투입된 효모는 전부 죽는다. 죽은 효모는 술지게미 안에 섞여 걸러진다.
2.3. 아세트산 발효
아세트산 세균(Bacterium aceti)에 의해 일어나며 발효 주제에 산소를 필요로 한다. 이상해 보이지만 일단은 생성물이 완전히 산화되지 않았기에 발효로 분류한다. 반응물은 에탄올로 에탄올 1몰은 1몰의 아세트산과 1몰의 물 그리고 8몰의 ATP로 이화된다. 식초를 만들 때에는 알코올 발효와 아세트산 발효를 차례로 유도해 세균들이 아세트산을 합성하도록 한다.| C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O + 8ATP |
이 발효는 루이 파스퇴르가 20세기 초에 규명했다. 물론 당이나 알코올을 식초로 만드는 법은 수천 년 전부터 인류가 알고 있었지만, 그 발효 작용을 아세토박터 아세티(Acetobacter aceti)가 일으킨다는 것을 파스퇴르가 밝혀낸 것이다. 그때까지는 이런 변화를 생물체가 일으키는 것이라고 생각하지 않았으며 그냥 화학반응이라는 것이 정설이었는데, 식초로 변해버린 술통의 내용물을 현미경으로 들여다보던 파스퇴르가 범인을 찾아냈다.[2]
이 아세토박터 아세티는 pH 5.5~6.3의 산성 환경에서 잘 자란다. 대부분의 단세포 생물들은 이런 산성 환경에서는 살 수 없다. 즉 아세토박터 아세티는 푹 익은 과일을 식초 덩어리로 만들어놓고도 그 안에서 신나게 살 수 있다. 효모의 경우 당을 알코올로 발효시키면 알코올을 견디지 못해 죽어버리는 것과 대조된다.
3. 부패, 산패와의 차이점
쉽게 말하면, '사람에게 이로우면 발효, 쓸모없거나 해가 되면 부패, 산패'이다. 즉 종이 한 장 차이다. 부패의 과정에서 나온 대부분의 부산물은 대부분의 경우 이롭지 않다 수준이 아니라 해롭거나 치명적인 독이다. 그 대표적인 결과물이 식중독이다. 즉, 그냥 상한 음식일 뿐이다.현재 부패라고 불리는 어떠한 현상이라도 장래 그 부패 과정이나 산물이 인간에게 유용하다는 것이 밝혀진다면 그 부패는 발효라고 불릴 수 있다. 예를 들면 나일론의 원료 중에는 생물체의 부패로 인하여 생기는 물질[3]도 있다. 당연히 해당 분야에서는 이런 물질들을 나일론 생산에 직접 사용하므로 생물을 통하여 '생산'하는 과정을 발효라고 부른다.
많은 경우 발효는 탄수화물이, 부패는 단백질이 분해될 때에 일어난다. 탄수화물은 분해될 때 주로 젖산이나 알코올 등 이로운 화합물을 발생시키는 데 비해 단백질은 질소나 황[4]성분을 포함하고 있으므로 분해시 발생하는 유독하고 악취가 심한 질소화합물(암모니아 등)이나 황화합물(황화수소 등)을 발생시키기 때문이다. 물론 이를 이용하는 식품도 있기는 있는데 가장 유명한건 역시 수르스트뢰밍과 홍어일 것이다.
4. 발효식품
음식 분야에서 발효 현상을 이용한 경우가 많다. 술이나 요구르트, 김치가 대표적이고, 심지어 부푼 빵도 발효식품이라고 할 수 있다.4.1. 냄새/맛과 호불호
위에 서술한 알코올이나 산, 암모니아 등의 부산물들 때문에 특유의 자극적인 향이나 맛을 띄는 경우가 있어 즐겨 먹는 이들은 무척 좋아하지만 익숙하지 않은 이들은 꺼려 호불호가 강하다. 북미에서는 그들에게도 식문화적으로 흔한 치즈와 요구르트 같은 고유의 음식 역시 선입견으로 인해서 '발효식품'이라는 말만으로 질려하는 사람도 있다.냄새 때문에 싫어하는 사람도 많다. 발효식품은 특유의 묘한 냄새가 나는데 상당수의 사람들이 이 냄새를 불쾌하다고 느껴 싫어한다. 발효의 부산물 중 산은 그나마 평소 먹는 과일 등에서도 경험해 볼 수 있는 맛과 향이지만, 암모니아는 일단 배설물/화장실 냄새에 가깝기 때문에 기피하는 사람들이 많다. 수르스트뢰밍이나 삭힌 홍어를 처음 접한 사람들은 대체로 입안에 변기 닦은 휴지를 넣은 느낌이라고 한다.
사실상 발효와 부패는 같은 현상인데, 그러다보니 발효식품은 문화를 굉장히 많이 탄다. 발효된 치즈는 유럽에선 진미이지만, 아시아에선 혐오감을 느끼고, 반대로 아시아에서 많이 먹는 어장은 유럽에서는 역겹게 느껴지는 것이 보통이다. 이런 이유로 발효식품은 포도주와 최악의 궁합이라는 평이 지배적이다.
그나마 남유럽과 북유럽은 자체적인 발효식품이 있어서 거부감이 덜하다. 이탈리아는 액젓처럼 주로 멸치를 발효시켜 만든 콜라투라 디 알리체(Colatoura di Alici)가 있으며, 스페인은 멸치를 소금에 절여 발효시킨 후 식초에 담가 만든 아르간치나(Anchovies in vinegar)가 있다. 프랑스는 흔한 요리는 아니지만 청어를 소금에 절여 발효시킨 카르비니에(Carviere)와 돼지 창자를 이용해 만든 소시지로, 발효 및 숙성 과정을 거치며, 강한 냄새와 독특한 풍미를 가진 앙두예트(Andouillette)가 있다.
북유럽에도 노르웨이의 송어를 소금에 절여 발효시킨 라쿠피스크(Rakfisk)가 있고 스웨덴에는 모두가 아는 악취의 슈르스트룀링(Surströmming)이 있으며 덴마크에는 청어를 소금에 절여 발효시킨 하링(Haring)이 있다. 네덜란드에는 전통적인 발효 청어인 마트예스(Matjes)가 있으며 또 덴마크와 스웨덴에서 흔히 먹는 발효된 연어 요리로, 연어를 소금, 설탕, 딜에 절여 발효시킨 그라브락스(Gravlax)도 있다.
하지만 이런 강한 향의 발효식품이 전무한 영국 등지에선 발효 (fermented)라는 소리만 들어도 인상을 찌푸리며 거부반응을 보인다.. 이들에게 발효란 코를 톡쏘는 (pungent) 자극적이고 역한 향과 맛을 연상시키기 때문이다. 그러니 이들에게 맥주, 와인, 빵도 발효식품이라고 알려주면 그럴리가 없다는 반응이 나온다. [5]
4.2. 발견
발효식품 가운데는 우연히 발견된 것이 많다. 지금처럼 얼음이니 냉장고니 하는 식자재를 최상의 상태로 보존할 수단이 흔치 않았던 시절에 식자재를 보관하다보니 그게 변질되었고 그걸 아까워서 그냥 먹거나 이런저런 방식으로 조리해 먹어보니 먹을 만해서 아예 하나의 정식 식품으로 자리잡게 된 것들이다.한편 보존식품으로 만들기 위해 일부러 발효를 시킨 것도 있다. 발효를 일으키는 미생물을 번식시켜 부패를 일으키는 미생물이 번식하기 힘든 환경을 조성하는 방식이다. 김치나 자우어크라우트가 이런 원리를 이용한 발효식품이다.
4.3. 영양
대개 영양면에서 뛰어난 것으로 알려져 있고, 신봉자(?)도 많다. 하지만 정확한 효능이 밝혀지지 않은 발효식품도 많고 이걸로 약팔이를 하는 이들도 많아서 주의를 요한다.발효식품이 건강에 좋다고 해서 마구잡이로 섭취해서는 안된다. 발효식품 중 하나인 술을 많이 먹게 되면 몸에 살이 오르고 얼굴에 아주 선명한 금빛이 돌 것이다. 발효과정에서 나오는 물질 또한 항상 건강에 이롭다고 할 수는 없거니와 발효과정에 들어가는 재료에는 종종 과도한 염분이나 당분이 들어가기 때문에 특히나 몸이 안 좋은 고혈압이나 당뇨 환자들이 이러한 식품을 잘못 섭취했을 때 긍정적인 작용보다는 안 좋게 작용할 가능성이 더 크다.
유독 한국 미디어에서 '앨빈 토플러가 발효식품을 소금맛, 향신료맛에 이은 제3의 맛이라고 칭찬했더라' 식의 소문이 퍼져 있지만 실제로는 그의 저서나 강연록 어디에도 근거가 없는 낭설이다. 그와 별개로 간혹 생식, 화식에 이은 제3의 조리법이 발효식이라는 이야기도 있다. 어찌되었던 간에 발효라는 요리방법의 발견으로 음식의 역사에서 새로운 장이 시작되었다는 것만큼은 확실하다.
4.4. 목록
- 가룸
- 가쓰오부시
- 장(음식)
- 감주(단술)
- 굴소스
- 김치
- 노티
- 보이차
- 빵
- 수르스트뢰밍
- 술
- 쉰다리
- 식초
- 식해
- 식혜
- 요구르트
- 자우어크라우트
- 젓갈
- 초콜릿 - 카카오 콩을 발효시키는 과정에서 우리가 아는 초콜릿 향을 낸다.
- 초밥의 초기 형태
- 취두부
- 츠케모노
- 치즈
- 커피 - 루왁커피, 블랙아이보리 커피처럼 커피 생두를 삼킨 동물의 소화과정에 의해 발효된 종류가 있다.
- 콤부차
- 쿠사야
- 크바스
- 키비악
- 피단
- 피시 소스
- 홍어
- 홍차
- 하우카르틀
- 햄
5. 가내 발효에 대한 찬반
술, 청국장이나 김치와 같은 발효식품은 집에서 개인적으로 발효시키기도 한다. 이에 대해서는 찬반이 갈린다.리처드 다트(Dr. Richard C. Dart)는 자신이 저술한 <의학적 독극물 Medical Toxicology>이라는 책에서 "집에서 발효하는 콤부차(홍차버섯)는 온갖 유해한 미생물에 오염될 수 있다"고 경고한다.
반대로 식품운동가이자 작가인 샌더 카츠(Sandor Ellix Katz)는 발효의 관행과 문화를 더욱 중시해서, 저서 <Wild Fermentation: The Flavor, Nutrition, and Craft of Live-Culture Foods 야생의 발효: 생배양 음식의 맛과 영양, 그리고 기술>[6]에서 이런 두려움에 대해 비판했다.
많은 사람들이 발효음식을 만들려면 어떤 비법이 있어야 할 것 같은 분위기 때문에 엄두를 내지 못한다. 공장에서 대량생산되는 발효제품의 균일한 성질은 철저한 화학적 살균, 정확한 온도 관리, 그리고 통제된 배양 과정에 따른 것인데, 그러다보니 모든 발효 과정이 그래야 한다는 생각이 널리 퍼졌다. 맥주나 와인 제조에 대한 글은 이런 오해를 강화하는 경향이 있다.
하지만 전문지식을 숭배하는 태도에서 벗어나라고 말하고 싶다. 두려워하지 말자. 마음먹지 못할 이유가 없다. 기술 때문에 과정이 복잡해지기 훨씬 전부터 발효는 존재했다. 발효에는 특별한 장비가 필요하지 않다. 온도계조차(도움은 되겠지만) 필요 없다. 발효는 쉽고 신난다. 누구나 할 수 있다. 미생물은 일정하지 않으며 적응력이 뛰어나다. 발효 과정에 대해 배울 때는 그런 미묘한 차이를 터득해야 하며, 포기하지 않고 꾸준히 노력한다면 어느 순간 저절로 익히게 된다. 하지만 기본적인 과정은 단순해서 복잡할 게 없다. 누구나 할 수 있다.
된장의 경우 아플라톡신 때문에 가내 발효가 더욱 위험하다는 의견이 있다.하지만 전문지식을 숭배하는 태도에서 벗어나라고 말하고 싶다. 두려워하지 말자. 마음먹지 못할 이유가 없다. 기술 때문에 과정이 복잡해지기 훨씬 전부터 발효는 존재했다. 발효에는 특별한 장비가 필요하지 않다. 온도계조차(도움은 되겠지만) 필요 없다. 발효는 쉽고 신난다. 누구나 할 수 있다. 미생물은 일정하지 않으며 적응력이 뛰어나다. 발효 과정에 대해 배울 때는 그런 미묘한 차이를 터득해야 하며, 포기하지 않고 꾸준히 노력한다면 어느 순간 저절로 익히게 된다. 하지만 기본적인 과정은 단순해서 복잡할 게 없다. 누구나 할 수 있다.
중국에서는 가내 발효로 만든 옥수수면을 잘못 먹었다가 일가족 9명이 목숨을 잃은 사건이 있었다.
6. 여담
- 미생물이나 발효 과학에 대한 개념이 없던 옛날에는 결과물이 복불복이 되기 십상이라 이런 발효식품을 만드는 과정에서 미신에 의존하는 경향이 강했다. 조선의 경우 술이건 장이건 담글 때에는 부정을 타지 않기 위해 3일 이상 집 바깥으로 가는 것을 금하고 만들기 직전엔 몸을 청결히 하기도 하였다. 몸을 청결히 하는 것은 혹시 신체에 묻어있을지 모를, 발효과정을 방해하는 미생물을 제거하는 효과가 있어 아예 미신이라고 볼 수는 없다.
- 열매가 저절로 발효되어 알코올 성분을 함유하게 되는 경우도 있으며, 이를 동물이 먹고 취해서 비틀거리는 경우도 있다. 유명한 예는 자연발효된 마룰라 열매를 먹는다는 코끼리와, 뉴질랜드에 사는 케레루(kereru)라는 새로, 썩기 직전의 발효된 열매를 즐겨먹으며 잔뜩 취해 나무에서 떨어지기도 하는 주정꾼 새다.
7. 관련 문서
8. 동음이의어
發效. 조약, 법, 공문서 따위의 효력이 나타남. 또는 그 효력을 나타냄.법률이나 조약은 소급적용되지 않으므로 발효일을 명확히 나타내는 것이 매우 중요하다. 법제처 데이터베이스를 찾아보면 모든 법에 발효일이 명시되어 있으며, 개정 시마다 발효일별로 따로 정리해 놓은 것을 볼 수 있다.
기상청에서 기상특보를 낼 때, "특보를 발효한다"라고 한다.
[1] 효모(酵母)는 이름에조차 '발효'의 '효'(酵)가 들어간다.[2] 물론 생물체의 개입 없이 에탄올이 아세트산으로 변화하는 것이 불가능한 일은 아니다. 그러나 아주 드물게, 아주 서서히 일어나는 화학반응이다. 반면 초산균은 순식간에 이 화학반응을 일으킨다. 이처럼 좀처럼 일어나지 않는 화학반응을 빠르게 일으키는 물질을 촉매라고 하며, 생물체가 갖고 있는 단백질로 된 촉매를 효소라고 한다.[3] 퓨트리신, 카다베린. 각각 '썩어가는', '시체 같은'이라는 뜻을 지녔다.[4] 대표적으로 메티오닌이나 시스테인 등.[5] 다만 발효식품이 아예 없는 것은 아니다. 영국에도 젠틀맨스 렐리시라고 하는 어장을 빵에 발라먹기도 하며, 우스터 소스또한 발효로 숙성시킨 것이다.[6] 국내에서는 <내 몸을 살리는 천연발효식품>으로 번역되었다.[7] 합장사라는 직책을 별도로 두고 있었다.[8] 신립의 형이다.