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문제 정의
- 발아콩에 관한 연구는 대부분 콩나물에 집중되어 있으며(13), 발아콩을 식품에 적용한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구는 발아콩을 이용한 청국장 제조의 가능성을 검증 위하여 발아콩과 생리적 특성이 있는 Bacillus licheniformis B-59 (14)를 이용하여 제조한 청국장의 발효 및 품질특성을 검토하였다.
제안 방법
- Blois의 방법(19)을 변형하여 청국장 추출물 0.4 mL에 0.4 mM DPPH (α, α-diphenyl-β-picrylhydrazyl) 에탄올 용액 0.8 mL을 진탕 혼합하고, 10분간 방치 후 525 nm에서 흡광 도를 측정하여 100 -〔(시료첨가구의 흡광도/무첨가구의 흡광도) × 100)〕의 계산식에 의하여 활성도 %를 산출하였다.
- HPLC 분석을 위해 사용된 column은 InertsilⓇ ODS-3 LC-18 column (5 µm, 4.6×250 mm: GL Sciences Inc, Tokyo, Japan)을 사용하였으며, detector는 UV detector (UV-2077 Plus, JASCO Co, Tokyo, Japan)를 사용하여 측정하였다.
- 상등액은 감압농축한 후 아미노산 분석용 lithium citrate loading buffer로 용해시키고, 0.22 µm membrane filter membrane filter로 여과하여 아미노산 자동 분석기(Biochrom 30 amino acid analyzer, Cambridge, UK)로 분석하였다.
- 상등액을 0.45 µm membrane filter로 여과 하여 HPLC로 분석하였다.
- 이소플라본 분석은 Song 등(20)의 방법을 일부 변경하여 동결 건조한 청국장 분말 시료 1 g에 80% Methanol 5 mL에 넣고 6시간 실온에서 추출한 다음 4000 rpm에서 10분간 원심 분리하였다. 상등액을 0.
- 발아콩을 이용한 청국장은 Choi 등(15)의 방법으로 제조하였다. 정선한 콩을 깨끗이 세척한 후 25℃의 증류수에 6시간 수침시킨 다음 암소에서 2시간 간격으로 살수하여 12시간, 24시간 동안 발아 시켰으며, 대조구로 증류수에 6시간 수침시킨 콩을 사용하였다. 회수한 발아콩을 100 g씩 담아 121℃에서 45분간 증자 후 50℃로 냉각시켜 0.
- 짚에서 분리한 B. licheniformis B-59를 starter로 사용하여 12시간(GS12), 24시간(GS24) 동안 발아시킨 발아콩을 이용 한 청국장의 발효 및 품질 특성을 대조구(NG)과 비교하였 다.
- licheniformis B-59(14) 현탁액을 증자된 콩에 각각 2% (v/w)접종하였다. 청국장의 발효는 40℃에서 48시간 발효시키면서 12시간 간격으로 발효특성을 조사하였다.
- 총균수는 시료 10 g에 멸균 증류수 90 mL를 첨가하여 ACE homogenizer (Nissei, Nihonseiki Kaisha Ltd, Tokyo, Japan)로 15,000 rpm에서 마쇄한 시료 1 mL을 무균적으로 취하여 0.1% peptone수로 적정 희석하고 nutrient agar에 접종하여 37℃에서 24시간 배양 후 나타나는 colony수를 계측하였다. pH 측정은 마쇄한 시료를 여과지(Whatman No.
- 평소 청국장을 기피하지 않은 식품을 전공하는 대학생 및 대학원생 25명을 대상으로 관능검사를 실시하였다. 측정항목으로는 색상, 조직감, 맛, 향기, 종합적기호도를 5점 채점법으로 평가하였다. 아주 좋다가 5점, 보통이다가 3점, 아주 나쁘다가 1점으로 평가하였다.
- 정선한 콩을 깨끗이 세척한 후 25℃의 증류수에 6시간 수침시킨 다음 암소에서 2시간 간격으로 살수하여 12시간, 24시간 동안 발아 시켰으며, 대조구로 증류수에 6시간 수침시킨 콩을 사용하였다. 회수한 발아콩을 100 g씩 담아 121℃에서 45분간 증자 후 50℃로 냉각시켜 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0)에 적정 농도(108 CFU/mL)로 현탁시킨 B. licheniformis B-59(14) 현탁액을 증자된 콩에 각각 2% (v/w)접종하였다. 청국장의 발효는 40℃에서 48시간 발효시키면서 12시간 간격으로 발효특성을 조사하였다.
대상 데이터
- 대조구는 발아시키지 않은 콩(NG)을 사용하였으며, 12시간 발아 시킨 콩(GS12) 의 싹의 길이는 0.4 ± 0.2 cm이었으며, 24시간 발아 시킨 콩(GS24)은 0.8 ± 0.2 cm이었다.
- 평소 청국장을 기피하지 않은 식품을 전공하는 대학생 및 대학원생 25명을 대상으로 관능검사를 실시하였다. 측정항목으로는 색상, 조직감, 맛, 향기, 종합적기호도를 5점 채점법으로 평가하였다.
데이터처리
- 관능검사와 유리 아미노산을 제외한 모든 실험은 3회 반복으로 행하였으며, 평균치간의 유의성은 SPSS system (statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc, Chicago, IL, USA) software package(version 12.0)를 이용, p<0.05수 준으로 Duncan's multiple range test에 의하여 검정하였다.
이론/모형
- 발아콩을 이용한 청국장은 Choi 등(15)의 방법으로 제조하였다. 정선한 콩을 깨끗이 세척한 후 25℃의 증류수에 6시간 수침시킨 다음 암소에서 2시간 간격으로 살수하여 12시간, 24시간 동안 발아 시켰으며, 대조구로 증류수에 6시간 수침시킨 콩을 사용하였다.
- 청국장의 점질물량은 Lee 등(16)에 의한 방법에 준하여 청국장 시료에 동량의 증류수를 첨가하여 30분간 진탕한 후 centrifuge (Model 5810 R, Eppendorf, Hamburg, Germany) 로 3,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 얻은 상등액 5 mL을 105℃에서 증발 건조시켜 그 무게를 측정하여, 시료에 대한 건물량(%)으로 나타내었다.
- 총 폴리페놀 함량은 Singleton 등(18)의 방법에 따라 추출물 1 mL에 0.2 N Folin-ciocalteu reagent 1 mL를 가하여 실온에서 3분간 반응시킨 후, Na2CO3 (75 g/L) 1 mL을 가한 후 암소에서 1시간동안 방치한 후 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀 함량은 gallic acid를 표준물질로 한 표준곡선에 의하여 산출하였다.
- 환원당은 DNS 법(17)으로 정량하였다. 시료 5 g에 증류수 100 mL를 가하여 3시간 진탕 추출시킨 후 여과지(Whatman No 2)로 여과한 여액 1 mL에 DNS (dinitrosalicylic acid)시약 3 mL을 첨가하고 5분간 끊인 다음, 냉각한 후 분광광도계(Pharmacia Biotech Ultrospec 1000, Cambridege, UK)를 사용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다.
성능/효과
- 40℃에서 48 시간 발효한 청국장의 폴리페놀 함량은 419.91 µg/g (NG), 453.03 µg/g (GS12), 519.05 µg/g (GS24)를 나타내어 발효전 의 콩은 발아시간에 따라 뚜렷한 차이는 나타나지 않았으나, 발효 후 NG는 1.4배, GS12 1.5배, GS24 1.6배 정도 증가 하여 발아에 의해 총 폴리페놀 함량이 증가하는 경향을 나타내었다.
- 맛, 색상, 풍미, 쓴맛, 조직감, 종합적기호도 등 청국장의 기호성은 처리구간의 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
- 발아시간 에 따른 원료 콩의 총 폴리페놀 함량, 전자공여능은 뚜렷한 차이를 나타내지 않았으나, 발효 과정 중 발아시간에 따른 증가현상은 뚜렷하였다.
- 21과 유사하였다. 발아시간을 달리한 발아콩을 이용한 청국장 제조시 환원당의 변화는 발효 12시간째 환원당 함량은 각각 3.72% (NG), 2.27% (GS12), 2.00% (GS24)를 나타내었으며, 발효 12시간 이후부터 각 처리구별 환원당 함량은 감소하는 경향을 나타내었다. NG에 비하여 발아콩을 이용한 청국장은 낮은 환원당 함량을 나타내었으며, 12시 간 이후부터는 급격한 감소현상을 나타내었다.
- 18 mg% (NG), 194 mg% (GS12), 262 mg% (GS24)로 발아시간에 따라 증가하였으며, 필수아미노산 함량도 증가하였다. 발아콩으로 제조한 청국장의 경우 필수 아미노산인 L-Valine, L-Methionin, L-isoleucine, L-Phenylalanine, L-Lysine이 NG에 비하여 약 2배 증가하는 경향을 나타내었으며, 발아 12시간 보다 발아 24시간 시킨 콩으로 제조한 청국장의 필수아미노산 함량이 증가하는 경향을 나타내었다. 총 유리아미노산의 함량에서도 유사한 경향을 나타내어 NG 254.
- licheniformis를 이용하여 청국장을 제조하였을 때 청국장 발효 40시간이후 총균수 109 CFU/mL 이었다는 보고하여 본 실험의 결과와 유사하였다. 발아콩을 이용한 청국장의 pH는 각각 6.10(NG), 6.16 (GS12), 6.16(GS24)으로 나타났다. 발효 24시간째에는 NG 의 경우 6.
- 16(GS24)으로 나타났다. 발효 24시간째에는 NG 의 경우 6.41로 나타났으며, GS12와 GS24는 각각 6.46, 6.60 발효 48시간에는 처리구간 뚜렷한 차이는 나타나지 않았으나 발효시간이 경과함에 따라 pH는 증가하였다. 청국장은 발효전에 비해 pH가 증가한다는 Youn 등(21)의 결과와 Kim 등(22)이 보고한 우리나라 전통 청국장의 평균 pH값인 7.
- 발효 과정 중 점질물 함량은 증가하였으며, 유의적인 차이는 관찰되지 않았다.
- 전자공여능은 인체 내에서의 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하는 지표로 이용되고 있다(29,30). 발효 전 원료 콩의 전자공여능은 각각 50.46% (NG), 50.77% (GS12), 52.00% (GS24)로 발아 24시간 콩이 가장 높았다. 청국장 발효 시 전자공여능은 NG는 59.
- 발아시간을 달리한 콩을 이용하여 제조한 청국장의 유리 아미노산 변화는 Table 3과 같다. 발효 전 총 유리아미노산 함량은 135.18 mg% (NG), 194 mg% (GS12), 262 mg% (GS24)로 발아시간에 따라 증가하였으며, 필수아미노산 함량도 증가하였다. 발아콩으로 제조한 청국장의 경우 필수 아미노산인 L-Valine, L-Methionin, L-isoleucine, L-Phenylalanine, L-Lysine이 NG에 비하여 약 2배 증가하는 경향을 나타내었으며, 발아 12시간 보다 발아 24시간 시킨 콩으로 제조한 청국장의 필수아미노산 함량이 증가하는 경향을 나타내었다.
- 발효 후 청국장의 genistein 함량은 NG는 0.046 mg/g, GS12 0.151 mg/g, GS24 0.225 mg/g로 발아에 의해 증가하였다.
- 발효 후 총 유리아미노산의 함량은 각각 254.26 mg% (NG), 337.49 mg% (GS12), 528.78 mg% (GS24)로 뚜렷하게 증가하였다.
- 발아시간을 달리한 콩으로 제조한 청국장의 관능검사 결과는 Table 4와 같다. 색상의 경우 NG가 3.60으로 가장 높게 나타났으며, 풍미의 경우 NG 3.40, GS12 3.30, GS24 3.00으로 발아콩으로 제조한 청국장의 기호성은 감소하였다. 쓴맛의 경우 NG가 2.
- 발아시간을 달리한 콩의 발효 전 후 이소플라본의 변화는 Table 2와 같다. 원료 콩의 경우 daidzein함량은 NG가 0.062 mg/g로 가장 높았으며, GS12 0.038 mg/g, GS24 0.048 mg/g이었으며, 발효 후 daidzein 함량은 각각 0.095 mg/g (NG), 0.218 mg/g (GS12), 0.344 mg/g (GS24)로 발아콩으로 제조한 청국장의 daidzein 함량이 높은 경향을 나타내었다. Genistein의 변화는 daidzein과 유사한 경향을 나타내었다.
- 원료 콩의 유리 아미노산 함량은 각각 135.18 mg% (NG), 194.31 mg% (GS12), 262.32 mg% (GS24)로 발아시간에 따라 증가하였다.
- 원료 콩의 폴리페놀 함량은 각각 304.18 µg/g (NG), 310.22 µg/g (GS12), 316.25 µg/g (GS24)로 발아시간에 따라 폴리페놀 함량이 증가하는 것으로 나타났다.
- 이소플라본 함량 중 daidzein함량은 발효전 처리구간의 차이는 나타내지 않았으나, 발효 후 NG 0.095 mg/g, GS12 0.218 mg/g 그리고 GS24 0.344 mg/g 로 원료 콩의 발아 시간에 따라 청국장의 daidzein 함량은 증가하였다.
- 03%가 함유되어 있다(25). 점질물의 생성량은 발효가 진행됨에 따라 증가하는 경향을 나타내었으며, 발효 24시간의 경우 NG는 4.46%, GS12와 GS24는 각각 4.32%, 4.49%이었으며, 발효 48시간 후에 각 처리구별 점질 물 함량은 각각 NG는 6.14%, GS12와 GS24는 6.22%, 6.34%를 나타내었다. Woo 등(26)은 B.
- 종합적 기호도 결과 NG가 3.40으로 가장 높은 값을 나타내었고, GS12, GS24를 이용한 청국장은 3.20을 나타내었으나, 처리구간 유의적인 차이는 나타나지 않아 발아 시간에 따라 종합적기호도에서 큰 차이는 나타나지 않은 것으로 사료된다.
- 00% (GS24)로 발아 24시간 콩이 가장 높았다. 청국장 발효 시 전자공여능은 NG는 59.09%, GB12와 GB24 는 65.78%, 65.02%로 발아콩으로 제조한 청국장이 대조구 보다 높은 경향을 나타내었으며, 발아시간에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 콩과 콩 발효식품에 존재하는 대표적인 항산화 물질로는 chlorogenic acid, isochlorogenic acid, caffeic acid, isoflavone, 펩타이드와 아미노산 및 갈변 물질 등이 알려져 있다(31).
- 발아콩으로 제조한 청국장의 경우 필수 아미노산인 L-Valine, L-Methionin, L-isoleucine, L-Phenylalanine, L-Lysine이 NG에 비하여 약 2배 증가하는 경향을 나타내었으며, 발아 12시간 보다 발아 24시간 시킨 콩으로 제조한 청국장의 필수아미노산 함량이 증가하는 경향을 나타내었다. 총 유리아미노산의 함량에서도 유사한 경향을 나타내어 NG 254.26 mg%, GS12 337.49 mg%, GS24 528.78 mg%로 발아콩이 높았으며 발아시간에 따라 증가하 는 경향을 나타내었다. 청국장의 유리아미노산 함량 변화 에 있어서 Kim 등(35)은 볏짚을 이용하여 제조한 청국장에는 arginine, glutamic acid, alanine 등이 많았고, 청국장 발효제품의 유리 아미노산 함량이 원료콩의 것보다 많았다고 보고하여 본 실험과 유사하였다.
- 콩과 콩 발효식품에 존재하는 대표적인 항산화 물질로는 chlorogenic acid, isochlorogenic acid, caffeic acid, isoflavone, 펩타이드와 아미노산 및 갈변 물질 등이 알려져 있다(31). 총 폴리페놀과 전자공여능 측정 결과 발아콩 청국장 추출물의 항산화 효과는 발아콩에 함유되어있는 isoflavone(daidzein, genistein 등) 및 peptide와 유리 아미노산 등의 화합물들이 발효과정에서 미생물의 작용에 의해 생성된 여러 가지 성분 및 기능성 물질들과 서로 작용하여 상승효과를 일으킨 것으로 사료된다.
- 2 cm이었다. 총균수는 발효 12시간 후 모두 108 CFU/mL이었으며, 발효 24시간에서는 NG와 GB12의 경우 108 CFU/mL, GS24의 경우 109 CFU/mL이었 다. 발효 48시간의 경우 NG와 GS12는 108 CFU/mL, GS24는 109 CFU/mL으로 나타나 GS24가 가장 높았다.
후속연구
- 이상의 실험 결과 발아시킨 콩으로 청국장을 제조할 경우 기호성의 감소 없이 항산화활성의 증가, 이소플라본의 증가, 필수아미노산의 증가 등 다양한 생리활성이 증가되어 발아콩을 이용해 기능성이 강화된 청국장의 제조가 가능할 것으로 판단되며, 대규모로 제조할 경우 균주 및 제조조건에 에 관한 보다 광범위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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