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문제 정의
- 그러나 발효홍어에 대한 수요가 점점 증가하여 전남지역에서만 대략 월 200억에 달하며, 전국적으로 확산되고 있는 시점에서 홍어 발효식품의 과학화 및 균일화가 매우 필요하다. 따라서 본 연구에서는 홍어 발효 과정중 pH, 암모니아 농도의 변화 및 일반성분의 변화 등을 관찰하였다. 또한 가식부와는 달리 부산물로 생산되어 폐기되고 있는 홍어의 내장, 연골 등의 생리기능성을 탐색하여 효율적 이용을 검토하였다.
- 또한 가식부와는 달리 부산물로 생산되어 폐기되고 있는 홍어의 내장, 연골 등의 생리기능성을 탐색하여 효율적 이용을 검토하였다. 즉, 홍어 발효기간에 따라 가식부, 내장, 뇌 및 연골로 나누어 항균성, 항암성, 항산화성의 생리기능성을 평가하여 홍어 발효 과학화의 기초적인 자료를 제시하고자 하였다.
- 4℃ 발효 온도에서는 시간별 암모니움 이온 농도 함량에 큰 차이를 나타내지 않았는데 이는 10, 20℃ 에 비 해 상대적으로 낮은 온도에서 발효시 킨 결과로 적숙기에 도달하는 시간이 15일 이상 소요되는 것으로 나타났다. 홍어 발효의 최적숙기는 과학적으로 밝혀진자료는 없으나 본 연구실의 연구원을 대상으로한 관능평가결과(자료 미제시) 암모니움 농도 10.0 mg/mL 부근에서매우 우수한 결과를 나타내었으므로 이를 표준으로 삼았다. 10℃에서 발효시킨 경우 5일부터 급격하게 증가하기 시작하여 8일에 14.
제안 방법
- 이 여액 5 mL 조제된 시료를 1 mL 혼합한 후 528 nm에서 흡광도의 감소[5]를 측정하였다. 대조군은 기존의 항산화제로 알려져 있는 BHA(t-buthyl hydroxy anisole, Sigma chemical Co. USA)로서 농도는 0.02%로 조제하여 비교하였으며 blank는 3차 증류수로 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 홍어 발효 과정중 pH, 암모니아 농도의 변화 및 일반성분의 변화 등을 관찰하였다. 또한 가식부와는 달리 부산물로 생산되어 폐기되고 있는 홍어의 내장, 연골 등의 생리기능성을 탐색하여 효율적 이용을 검토하였다. 즉, 홍어 발효기간에 따라 가식부, 내장, 뇌 및 연골로 나누어 항균성, 항암성, 항산화성의 생리기능성을 평가하여 홍어 발효 과학화의 기초적인 자료를 제시하고자 하였다.
- 발효된 홍어를 동결건조하여 마쇄한 후 일반성분 분석을 실시하였다. 일반성분 분석은 A.
- 이를 멸균한 거즈로 표면의 물기를 제거한 다음 4, 10, 20℃에서 각 각 습도를 60-90%로 설정하여 최장 16일 동안 발효시켰다. 발효시간은 낮은 온도일수록 발효의 진행이 느리므로, 4℃는 16일간으로, 10℃는 8일간, 20℃는 6일간 발효하여 부패취가 나기 전까지 발효 하였다. 열수 추출 시료는 발효기간에 따라부위별(가식부, 내장, 뇌)로 나누어 마쇄하고(HMF-340, Han-Ⅱ, Korea), 시료 lg 당 30 mL의 증류수를 넣고[13] 환류냉각기를 부착시킨 후 플라스크에 30분간 100℃로 3회반복 추출한 액을 여과지 (Whatman No.
- 발효시간은 낮은 온도일수록 발효의 진행이 느리므로, 4℃는 16일간으로, 10℃는 8일간, 20℃는 6일간 발효하여 부패취가 나기 전까지 발효 하였다. 열수 추출 시료는 발효기간에 따라부위별(가식부, 내장, 뇌)로 나누어 마쇄하고(HMF-340, Han-Ⅱ, Korea), 시료 lg 당 30 mL의 증류수를 넣고[13] 환류냉각기를 부착시킨 후 플라스크에 30분간 100℃로 3회반복 추출한 액을 여과지 (Whatman No.2)로 여과하고, 여과된 액을 다시 동결 건조하여 홍어 각 부위별 열수 추출물(hot water extracts)하였으며, 연골은 (쥐영산포식품에서 분말을 직접 가져와 열수추출한 후 실험에 사용하였다.
- 번, 증류수로 한 번 세척하였다. 이를 멸균한 거즈로 표면의 물기를 제거한 다음 4, 10, 20℃에서 각 각 습도를 60-90%로 설정하여 최장 16일 동안 발효시켰다. 발효시간은 낮은 온도일수록 발효의 진행이 느리므로, 4℃는 16일간으로, 10℃는 8일간, 20℃는 6일간 발효하여 부패취가 나기 전까지 발효 하였다.
- 항균성 측정을 위한 홍어 각 부위별 열수 추출물의 최종농도는 0.5%, 1%, 2%가 되도록 각 각 NB(Nutrient Broth, Difco Lab, USA)배지에 첨가한 후 멸균 하였고, 항균효과를 관찰하기 위해 E.coli(KCTC No.1039)를 최종농도가 3.6 X105 cfu/mL로 접종하여 37℃, 120 rpm에서 22시간 동안 shaking water bath에서 배양하면서 미생물의 생육정도를 spectrophotometer(UVS-30NP, Sunil optron, Korea)를 사용하여 2시간 간격으로 흡광도(660 nm)를 측정하였다.
- 홍어 발효에 따른 부위별 생리기능성을 측정하기 위하여 홍어 발효과정의 일반성분의 변화, pH, 암모니움 이온농도, 항균성, 항산화성, 항암성을 측정하였다. 발효 온도 (4, 10, 20℃)에 따른 기간별 홍어의 일반성분 분석의 결과 큰 차이를 나타내지 않았다.
- 홍어를 4, 10, 20℃에서 습도를 60~90%로 설정하여 각각의 조건에서 발효시키면서 기간별 일정량을 채취하여 동결건조하고, 성분분석을 실시한 결과는 Table 1, 2, 3과같았다. 4℃의 경우(Table 1)는 성분의 변화가 거의 없었는데 이는 낮은 온도에서 발효되었기 때문인 것으로 사료되어진다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 홍어 (Raja kenojei Muller et Henle) 는전라남도 나주시 (주) 영산포 식품에서 냉동 보관한 상태로 실험실로 운반하여서 완전해동한 후 표면을 수돗물로 두 번, 증류수로 한 번 세척하였다. 이를 멸균한 거즈로 표면의 물기를 제거한 다음 4, 10, 20℃에서 각 각 습도를 60-90%로 설정하여 최장 16일 동안 발효시켰다.
이론/모형
- MTT assay[19]를 실시하였다. MTT는 (3-[4, 5-dimethyl thiazol]-2, 5-Diphenyltetra zolium bromode)으로서 오직 살아있는 세포내의 mitochondria 내에 있는 dehydrogenase enzyme에 의해 불용성의 formazan이 생성되므로, 생존암세포의 효소활성을 측정하는 방법이다.
- 희석하였다. 시료 액의 pH는 pH meter(Model 735P, Isteck INC, Korea)로 측정하였고, 암모니움의 농도는 ammonium electrodes(Model 735P, Isteck INC, Korea) 와 Phenali법 [3]으로 측정하였다.
- 실시하였다. 일반성분 분석은 A.O.A.C.방법[2]에 따라 조지방은 Soxhlet법, 조단백질은 micro-Kjeldahl법, 회분은 600℃ 직접회화법으로 분석하였다.
성능/효과
- 5% 첨가한 경우(Fig. 3(a)), 발효 0일(대조군)의 경우는 배양 10시간에 36.6%였으며 이후부터 배양 18시간 까지 항균효과가 조금씩 낮아졌다. 발효 4일째에는 균 배양 8시간째 11.
- 1% 농도의 첨가에서(Fig. 3(b)) 발효 0일, 18시 간 배 양후에 29.2%, 발효 4일에는 32.0%, 발효 8일에는 38.0%, 발효 10일에는 35.0%의 항균효과를 나타내었다. 시료 농도 2% 첨가한(Fig.
- 시료 농도 2% 첨가한(Fig. 3(c)) 군에서는 발효 0일 시료는, 최대 35.5%의 항균효과를, 발효 4일의 경우는 최고 23.4% 로 낮은 항균효과를 나타내었다. 8일된 시료에서는 최대 43.
- 2와 같다. 4℃ 발효 온도에서는 시간별 암모니움 이온 농도 함량에 큰 차이를 나타내지 않았는데 이는 10, 20℃ 에 비 해 상대적으로 낮은 온도에서 발효시 킨 결과로 적숙기에 도달하는 시간이 15일 이상 소요되는 것으로 나타났다. 홍어 발효의 최적숙기는 과학적으로 밝혀진자료는 없으나 본 연구실의 연구원을 대상으로한 관능평가결과(자료 미제시) 암모니움 농도 10.
- 3 mg/mL에 도달하여 10℃에 비해 발효 진행 초기에 도달하는 시간이 12시간 더 빨랐다. 그러나 홍어 발효 온도에 따른 발효특성은 4℃의 경우 발효기간이 너무 오래 걸리고 경제성도 떨어지는 것으로 사료되며, 20℃의 경우 짧은 시간에 발효가 진행되었으나 높은 온도에서 발효시켜 조직이 물러지고 맛과 냄새가 10℃에 비하여 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 홍어 발효는 10℃에서 발효시키는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다.
- 31% 정도로 10℃ 발효 홍어와 비슷하였다. 따라서 발효온도 및 기간에 따라 일반성분의 변화에는 큰 차이가 없는것으로 나타났다.
- 이[11]등의 연구에서 urea의 함량은 발효전 원료에서 532mg/100g이 며, 발효된시판제품의 평균 함량이 136±298 mg 으로서 발효전 원료에서 4배가량 높다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서도 발효 0일째의 항산화 효과가 높았다고 사료된다.
- 3%로 가장 높게 나타났다. 따라서 항균성과 항암성은 발효가 진행될수록 비교적 높게 나타났고, 항산화성은 발효시키지 않은 원료 자체에서 높은 효과를 나타내었다. 홍어 뇌 및 연골 열수 추출물의 농도별 생리기능성은 항균성은 뇌 시료 2%첨가한 군에서 균 배양 4시간째에 41.
- 0%순으로 나타났다. 따라서 홍어 가식부 열수 추출물의 항산화성은 발효 0일째에 가장 높게 나타났으나 발효 4일째부터 급격하게 감소하여 10일째까지 낮은 항산화성을 보였다. 요산(urea)은 생체계의 항산화적 보호효과가 인정되고 있는 물질이다[15].
- 이는 곰취열수추출물의 동일농도에서 HepG2에 대한 항암성 60%[9]와 비슷한 수준이었다. 따라서 홍어 내장 열수 추출물 시료의 항암성은 모두 높았는데 발효가 진행될수록 약간 증가하는 경향을 나타내었다. Fig.
- 3%를 나타내었다. 따라서 홍어 내장의 항균효과는 시료의 농도가 높고, 홍어 내장의 발효가 진행될수록 항균효과가 높게 나타났다. 홍어 뇌 열수 추출물의 농도에 따른 항균효과(Fig.
- 0%로 나타났으며, 배양시간 10시간째까지는 항균효과가 증가하였으나 이후 점차 감소하여 30%정도까지 감소하였다. 따라서 홍어 뇌의 항균효과는 홍어 내장과 마찬가지로 시료농도가 높을수록 효과가 좋았고, 미생물 배양초기에 균 성장억제효과가 높은 것으로 나타났다. Fig.
- 그러나 홍어 발효 온도에 따른 발효특성은 4℃의 경우 발효기간이 너무 오래 걸리고 경제성도 떨어지는 것으로 사료되며, 20℃의 경우 짧은 시간에 발효가 진행되었으나 높은 온도에서 발효시켜 조직이 물러지고 맛과 냄새가 10℃에 비하여 떨어지는 것으로 나타났다. 따라서 홍어 발효는 10℃에서 발효시키는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다. 이상의 결과로 미루어 보면, 홍어 유출액의 pH와 암모니움 이온 농도 측정을 통하여 발효진행 정도를 추정할 수 있었으며 이를 이용하여 발효 정도를 제어 할 수 있을 것으로 사료된다.
- 8%까지 증가한 후 일정하였다. 따라서 홍어 연골의 항균효과도 홍어 내장, 뇌의 열수 추출물과 함께 시료 농도가 높을수록 항균효과는 높게 나타났으며, 항균효과도 지속되는 것으로 나타났다.
- 93을 나타내어 이후 완만하였다. 또한 20℃는 10℃ 보다 발효가 빠른 것으로 보아 높은 온도에서 발효 진행속도가 빠른 것으로 나타남을 알 수 있었다. 일반적인 식품에서는 발효가 진행될수록 미생물의 작용이나 부패세균에 의해 pH가 낮아지는 것과는 반대로 홍어에서는 pH가 증가하였다.
- 7%순 이었다. 또한 홍어 내장 열수추출물의 항산화성은 발효 0일째와 발효 8일째 모두 높게나타났다. 홍어 뇌 열수 추출물의 항산화효과는 효과가 없는 것으로 나타났다.
- 이는 발효가 진행됨에 따라 침출액의 유출로 인해 주요 고형분인 단백질 및 지방함량이 감소되고 상대적으로 회분함량이 증가한 것으로 사료되며 발효전홍어 보다 발효된 제품의 홍어에서 회분함량이 약간 높았다는 결과[12]와 일치하였다. 또한, 지방 함량은 발효가 진행됨에 따라 조금씩 감소하는 경향을 나타내었다. 단백질함량도 87.
- 3%의 항균효과를 나타냈으며, 이후 점차 감소하였다. 시료 1%첨가한 군에서는 균 배양 8시간째에 19.4%의 항균효과를 나타냈으며, 0.5%와 마찬가지로 배양시간이 경과함에 따라 점차 항균효과는 감소하는 경향을 나타냈다. 시료 2%첨가한 군에서는 배양 8시간째에 26.
- 5%와 마찬가지로 배양시간이 경과함에 따라 점차 항균효과는 감소하는 경향을 나타냈다. 시료 2%첨가한 군에서는 배양 8시간째에 26.5%의 항균효과를 나타냈으며, 시료 0.5%, 1% 첨가한 군과는 달리 배 양시간이 경과함에 따라 항균효과가 증가하여 배양 14시간째에 35.8%까지 증가한 후 일정하였다. 따라서 홍어 연골의 항균효과도 홍어 내장, 뇌의 열수 추출물과 함께 시료 농도가 높을수록 항균효과는 높게 나타났으며, 항균효과도 지속되는 것으로 나타났다.
- 0%였으며 균 배양 12시간째까지는 항균효과가 증가하였으나 이후 약간씩 감소하였다. 시료농도 1% 첨가한 군에서는 배양 4시간째에 최대 36.1%의 항균효과를, 시료 2%첨가한 군에서는 최대 41.0%로 나타났으며, 배양시간 10시간째까지는 항균효과가 증가하였으나 이후 점차 감소하여 30%정도까지 감소하였다. 따라서 홍어 뇌의 항균효과는 홍어 내장과 마찬가지로 시료농도가 높을수록 효과가 좋았고, 미생물 배양초기에 균 성장억제효과가 높은 것으로 나타났다.
- 3%로 가장 높은 항균효과를 나타내었다. 항산화성은 가식부 열수 추출물 2%첨가한 군에서 발효 0일째에 61.2%로 가장 높았고, 내장 동일 농도에서도 발효 0일째에 54.4%로 비교적 높았다. 항암성은 시료 농도 1,000㎍/mL에서 가식부는 발효 8일에 52.
- 8%를 나타내었다. 항산화성은 뇌 열수 추출물에서는 효과가 없었고, 연골 시료 2%첨가한 군에서는 25.0%로 가식부나 내장에 비해 낮게 나타났다.
- 2 mg/mL로 발효 진행 초기인 것으로 나타났다. 홍어 가식부 및 내장 열수 추출물의 발효기간별 생리기능성을 측정한 결과 가식부 열수 추출물의 항균성은 거의 없는 것으로나타났고, 내장은 발효 8일째에 시료 2%첨가한 군에서 43.3%로 가장 높은 항균효과를 나타내었다. 항산화성은 가식부 열수 추출물 2%첨가한 군에서 발효 0일째에 61.
- 따라서 항균성과 항암성은 발효가 진행될수록 비교적 높게 나타났고, 항산화성은 발효시키지 않은 원료 자체에서 높은 효과를 나타내었다. 홍어 뇌 및 연골 열수 추출물의 농도별 생리기능성은 항균성은 뇌 시료 2%첨가한 군에서 균 배양 4시간째에 41.0%였고, 동일농도에서 연골은 균 배양 14시간째에 35.8%를 나타내었다. 항산화성은 뇌 열수 추출물에서는 효과가 없었고, 연골 시료 2%첨가한 군에서는 25.
- 또한 홍어 내장 열수추출물의 항산화성은 발효 0일째와 발효 8일째 모두 높게나타났다. 홍어 뇌 열수 추출물의 항산화효과는 효과가 없는 것으로 나타났다. 이는 뇌의 많은 지질 성분과 단백질이열수 추출시 가열에 의해 쉽게 변성되고, 산화되었기 때문에 항산화효과가 없는 것으로 생각되어진다.
- 9를 나타내었다. 홍어 유출액의 암모니움 이온 농도 변화에서도 pH의 경우와 비슷하였는데, 4℃발효 온도에서는 시간별 암모니움 이온 농도 함량에 큰 차이를 나타내지 않았고, 10℃에서 발효시킨 홍어의 경우 5일에 , 20℃에서 발효시킨 홍어 의 경우 4.5일에 암모니움 이온 농도가 약 10.2 mg/mL로 발효 진행 초기인 것으로 나타났다. 홍어 가식부 및 내장 열수 추출물의 발효기간별 생리기능성을 측정한 결과 가식부 열수 추출물의 항균성은 거의 없는 것으로나타났고, 내장은 발효 8일째에 시료 2%첨가한 군에서 43.
후속연구
- 그러나 본 연구에서는 같은 1000㎍/mL 에서 홍어연골 보다는 내장과 가식부의 항암활성이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 홍어의 부위별 열수 추출물 중에서 홍어연골 뿐 아니라 가식부와 내장 부분에서도 기능성 단백 성분이 포함되어 있으리라 사료되지만 항암성 물질의 규명을 위해서는 좀 더 깊이있는연구가 행해져야 한다고 사료된다.
- 따라서 홍어 발효는 10℃에서 발효시키는 것이 가장 좋은 것으로 나타났다. 이상의 결과로 미루어 보면, 홍어 유출액의 pH와 암모니움 이온 농도 측정을 통하여 발효진행 정도를 추정할 수 있었으며 이를 이용하여 발효 정도를 제어 할 수 있을 것으로 사료된다.
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