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문제 정의
- 발효옻 추출물이 장류, 발효식초, 일부 주류에 사용 가능하게됨에 따라 추출물이 된장의 숙성 중 일반성분, 유리아미노산, biogenic amine (BA), 유기산, 유리당 함량에 미치는 영향에 대해 살펴보았다. 아미노질소 함량은 무첨가구 609.
제안 방법
- 0% (w/v) 함유되도록 조절된 염수(21%)를 메주 무게의 2배 부피로 첨가하였다. 각 처리구를 25℃에서 42일 동안 염수 발효한 다음 부직포를 이용하여 장 가르기를 하였고 쵸퍼로 분쇄하여 된장을 제조하였다. 이 후 된장을 공기가 통하지 않도록 설계된 플라스틱 통에 담아 상온에서 12개월 동안 숙성 하였다.
- 된장에 포함된 biogenic amine의 함량은 Hernndez-Jover 등(26)의 방법을 변형하여 분석하였다. 된장 5g에 0.
- 메주 10개를 골라 무게를 측정한 후(대조구 9.2 kg, 추출물 첨가군 각각 9.0, 8.9, 9.1, 9.4 kg) 플라스틱 통에 담고 발효옻 추출물이 총 무게의 0.7, 2.0, 5.0, 10.0% (w/v) 함유되도록 조절된 염수(21%)를 메주 무게의 2배 부피로 첨가하였다. 각 처리구를 25℃에서 42일 동안 염수 발효한 다음 부직포를 이용하여 장 가르기를 하였고 쵸퍼로 분쇄하여 된장을 제조하였다.
- 분리는 C18 컬럼(Nava-PakTM, 3.9×150 mm, 4 µm, Waters, Milford, MA, USA)을 사용하였으며 컬럼 오븐의 온도는30℃, 이동상의 유속은 0.8 mL/분, gradient 조건으로 하였다.
- 상층액을 회수하고 잔사를 동일한 방법으로 2회 더추출한 다음 25 mL로 정용하고 여과(0.2 µm, Millipore Co.) 후HPLC (HP 1100 Series, Hewlett-Packard, Palo Alto, CA, USA)로 분석하였다.
- 따라서 옻의 식품사용 확대가 필요했으나 제조업체들의 우루시올 제거 방법이 과학적으로 정립되어 있지 않은 문제점과 우루시올 이외의 화합물에 대해 안전성을 확인 할 수 없었기 때문에 과거에 식이근거가 충분치 못한 식품에까지 확대가 곤란하였다. 연구팀은 아카시재목 버섯(Fomitella fraxinea)을 옻나무에 배양시키는 방법(발효옻)으로 옻에 함유된 우루시올 제거를 시도하였고(7,8) 안전성 시험을 거쳤다(9). 그 결과 발효옻 추출물은 2012년 장류, 발효식초, 일부 주류까지 식품사용처가 확대되었다(10).
- 하지만 발효옻 추출물이 식품의 품질변화에 미치는 영향에 대해서는 강정저장 중에 미치는 영향(20,21) 등에 불과하기 때문에 기업에서 신제품 개발 등에 어려움을 느끼고 있다. 연구팀은 전보에서 발효옻 추출물이 장류 미생물의 증식(22)과 된장 발효(23)에 미치는 영향에 대해서 살펴보았고 이번에는 발효옻 된장의 12개월 숙성 중 일반성분, 유리아미노산, biogenic amine 함량변화 등에 대하여 조사하였다.
- 추출물은 발효옻 1kg에 10배(w/v) 증류수를 첨가하고 100℃에서 8시간 동안 추출한 것을 원심분리(12,000×g, 4℃, 30분)한 다음 여과(filter paper No. 2, WhatmanTM, GE Healthcare Co., Buckinghamshire, UK)하여 제조하였다.
대상 데이터
- 발효옻 추출물 제조는 Choi 등(23)의 연구에서 보고한 방법과동일하다. 2011년에 채취한 충북 옥천산 옻나무 껍질에 Choi 등(7)의 방법을 따라 전배양된 장수버섯 균사체를 접종하고 21℃에서 30일간 배양한 후 50℃에서 열풍 건조시켜 발효옻을 제조하였다. 추출물은 발효옻 1kg에 10배(w/v) 증류수를 첨가하고 100℃에서 8시간 동안 추출한 것을 원심분리(12,000×g, 4℃, 30분)한 다음 여과(filter paper No.
- 본 시험에 이용된 메주는 사각메주(10×15×10 cm)로 순창장류(주)(Sunchang, Korea)에서 구매하여 사용하였다. 구입한 메주는 공장에서 동일 batch에서 생산된 것으로 Bacillus lichenifomis KCCM 1052P 0.02% (w/v)와 Aspergillus oryzae (Chungmu Fer-mentation Co., Ulsan, Korea) 0.15% (w/w)를 스타터(starter)로 접종하였고 65℃에서 18시간 동안 겉 말림한 다음 발효온도 30℃, 상대습도 50%에서 10일 동안 발효하여 제조된 것이다.
- 본 시험에 이용된 메주는 사각메주(10×15×10 cm)로 순창장류(주)(Sunchang, Korea)에서 구매하여 사용하였다.
- 470 nm)로 검출하였다. 분리용매는 A (H2O), B (acetonitrile), C (8.5% H3PO4)를 사용하였으며 gradient 조건은 0분(A:B:C=5:90:5); 0-35분(20:75:5, holding 10 min); 45-50분(5:90:5, holding 15분)으로 하였다. 반응용액은 phenylhydrazine 6 mL, acetic acid 180 mL, phosphoric acid 110 mL, water 110 mL를 순서대로 넣어 제조하였다.
- 유기산분석용 컬럼은 Shodex Rspack KC-G (6.0 mm×50.0 mm) 가드 컬럼에 RSpak KC-811 (8.0 mm×300 mm, Showa Denko, Tokyo, Japan) 2개를 연결하여 사용하였다.
데이터처리
- 숙성 전후 된장의 성분변화 비교는 주성분 분석(XLSTAT, version 2014, Addinsoft, Paris, France)을 통해 하였으며 각 처리구들 사이의 성분변화는 유의수준 5% (p<0.05)로 일원분산분석(Minitab 16, Minitab Inc., State College, PA, USA)을 하였다.
이론/모형
- pH, 수분, 염 농도, 적정산도, 조단백질, 조지방, 조회분은 식품공전(24)에 준하여 실시하였다. 아미노 질소는 Formol법으로 측정하였다.
- 8 mL/분, gradient 조건으로 하였다. 분리된 성분은 post column 방법으로 유도체화 시킨 후 형광검출기(Ex. 340, Em. 445 nm)로 검출하였다. 이때 반응코일의 길이는 6.
- )하여 유리당 분석시료로 사용하였다. 분석은 HPLC (HP 1100 Series, Hewlett-Packard)를 사용하였으며 Suzuki 등(27)의 방법에 따라 post column방법으로 분석하였다. 분리는 Hitachi LaChrom NH2 컬럼(4.
- pH, 수분, 염 농도, 적정산도, 조단백질, 조지방, 조회분은 식품공전(24)에 준하여 실시하였다. 아미노 질소는 Formol법으로 측정하였다. 즉, 시료 2g에 증류수 100 mL를 가하고 10분 동안 교반하여 충분히 용해한 다음 0.
- 유기산 분석을 위해서 HPLC (LC-20A, Shimadzu Co., Kyoto, Japan)를 이용하였으며 post column방법으로 분석하였다. 유기산분석용 컬럼은 Shodex Rspack KC-G (6.
성능/효과
- 7배 많이 포함되어 있었다. Proline은 74.6-125.7 mg/100 g으로 전체 함량의 4.3-4.6%를 차지하고 있었고 숙성에 따라 대조구는 8.9배, 첨가구는 각각 4.7, 2.0, 2.0, 2.1배 증가되면서 대조구의 증가폭이 매우 높은 것으로 확인되었다. 한편 hydroproline은 모든 처리구에서 검출되지 않았으며 threonine은 64.
- Tryptophan은 모든 시료에서 검출되지 않았으며 tyrosine은 대조구 27.8, 첨가구 19.0, 89.1, 23.3, 83.6 mg/100 g으로 0.7%, 5.0% 첨가구는 대조구보다 낮았으나 2.0%, 10.0% 첨가구에는 대조구보다 3.0배 이상 높은 것으로 나타났다.
- 0%로 구성되어 있는 것으로 알려져 있다(29). 따라서 발효옻 된장의 유리당 함량에는 이들 세포벽 성분을 분해할 수 있는 cellulase, glycanase, pectinase, mannanase 등의 활성과 관련이 있을 것으로 보이며, 발효옻 된장에서 다량 검출된 mannose는 non-cellulosic polysaccharide이기 때문에(52) cellulose보다는 pectin등의 분해가 유리당 함량에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 또한, 추출물에 의존적으로 mannose 및 glucose 함량이 증가되는것으로 미루어 추출물이 다당류 분해 효소활성에도 영향을 미쳤을 것으로 생각되나 구체적으로 밝히기 위해서는 후속 연구가 필요하다.
- 0% 높은 것으로 나타나기도 했다(23). 따라서 발효옻 추출물이 B. licheniformis KCCM 11052P 생육과 효소활성을 증가시키면서 콩 단백질과 지방질 분해가 더욱 활발하게 일어나게 되었고 그 결과 단백질 분해산물인 아미노질소 함량과적정산도가 증가되었으며, 지방질 분해로 조지방 함량은 감소하는 것으로 이해된다. 그러나 10.
- Salmonella, Shigella, Photobacterium 등의 세균류와 Lactobacillus, Pediococ-cus, Streptococcus 등의 젖산세균에 의해서 histidine, tyrosine, tryptophan, lysine, ornithine, arginine이 decarboxylase의 작용으로 탈 탄산 되면서 각각 histamine, tyramine, tryptamine, cadaverine, putrecine, spermidine으로 된다(33). 발효옻 된장에 함유된 BA전구물질 함량을 살펴보면(Table 2) histidine, tyrosine, lysine은 첨가구가 무첨가구에 비하여 최대 3.0배 높고 ornithine과 arginine은 무첨가구보다 최대 2.5배 낮았으며 tryptophan은 모든 시료에서 검출되지 않았다. Histidine, tyrosine, lysine의 함량이 무첨가구보다 높았음에도 불구하고 이와 관련된 BA의 함량이 낮게 나타났다.
- 발효옻 추출물 첨가 된장의 aspartic acid함량은 첨가구가 최대 7.5배 높음에도 불구하고 β-alanine 함량은 최대 3.3배 낮게 나타났다.
- 발효옻 추출물 함량에 따른 일반성분 변화를 살펴보면(Fig. 1),숙성과 관련이 없이 발효옻 추출물 첨가농도에 의존적으로 조회분, 수분, 염도, pH, 아미노질소, 적정산도는 증가하고 조지방 함량은 낮아지면서 발효옻 추출물이 된장의 품질에 상당한 영향을미치고 있는 것으로 분석되었다. 실질적으로 숙성 발효옻 된장(Table 1)의 아미노질소 함량은 각각 781.
- 숙성 전 발효옻 된장의 biogenic amine (BA)의 총량은(Table 3)대조구 54.2, 첨가구가 각각 46.4, 37.9, 29.8, 33.2 mg/100 g으로 첨가구가 각각 14.4, 30.1, 45.0, 38.7% 낮았다. 숙성 후의 총량은대조구 172.
- 7% 낮았다. 숙성 후의 총량은대조구 172.3, 첨가구 81.7-163.2 mg/100 g으로 숙성 전과 유사하게 첨가구의 함량이 대조구보다 5.3-52.6% 낮게 나타났다. 숙성발효옻 된장의 주요 BA성분은 tyramine으로 총량의 55.
- 1),숙성과 관련이 없이 발효옻 추출물 첨가농도에 의존적으로 조회분, 수분, 염도, pH, 아미노질소, 적정산도는 증가하고 조지방 함량은 낮아지면서 발효옻 추출물이 된장의 품질에 상당한 영향을미치고 있는 것으로 분석되었다. 실질적으로 숙성 발효옻 된장(Table 1)의 아미노질소 함량은 각각 781.11 (0.7%), 795.76(2.0%), 866.71 (5.0%), 885.87 (10.0%) mg/100 g으로 무첨가구609.37 mg/100 g보다 28.2, 30.6, 42.2, 45.4% 높게 나타났다. 다만 그 증가폭은 2.
- 3배 증가하였다. 유리당 총량은 대조구 163.4, 첨가구 206.6-276.8 mg/100 g으로 1.3-1.9배 증가되었으며, 주요 유리당은 mannose와 glucose이었고 sucrose, cellobiose, maltose, fructose, isomaltose는 검출되지 않았다.
- 87%의설명력을 가지고 있으므로 숙성 전(23)후의 변화를 비교적 잘 보여준다고 할 수 있다. 이 중 제1 주성분(F1)은 전체분산의 47.13%,제2 주성분(F2)은 31.74%의 설명력을 가지고 있으며 첫 번째 주성분에는 염도, 수분, pH가, 두번째 주성분에는 아미노질소, 적정산도의 기여도가 큰 것으로 나타났다. 숙성에 의해서 염도, 수분, pH는 감소하는 방향으로 아미노 질소, 적정산도, 조지방은 증가하는 방향으로 움직이면서 오른쪽 하단에 있던 숙성 전 그룹(non-aging)이 왼쪽상단(aging)으로 이동하였다.
- 이상의 결과들로부터 발효옻 추출물은 숙성 전 된장뿐 아니라 12개월 숙성 된장의 유리아미노산 함량을 높은 양으로 유지시켜줬고 biogenic amine의 함량을 감소시키며, 유리당 함량은 증가시켜 줌으로서 된장의 품질에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 생각된다.
- 14%로 추출물첨가에 영향을 받지 않는 것으로 조사되었다. 조지방 함량은 대조구가 8.28%이었던 반면 첨가구는 각각 7.40, 7.21, 5.98, 8.40%로 특이치인 10.0% 첨가구를 제외하고 추출물의 농도에 비례적으로(r=0.90) 감소하였다. 조회분 함량은 각각 12.
- 90) 감소하였다. 조회분 함량은 각각 12.86, 13.85, 13.00, 14.01%로 대조구 12.73% 대비 1.0, 8.8, 2.1, 10.1% 증가하였으나 통계적 유의성은 관찰되지 않았다.
- 6% 낮았다. 주요 BA성분은 tyramine으로 총량의 55.1-74.6%를 차지하고 있었고putrescine, spermidine, tryptamine, cadaverine 순이었으며 추출물첨가에 의해서 각각 1.7-3.4, 1.0-9.4, 1.1-2.9, 0.9-2.2, 1.8-3.5배 낮아졌다. 유기산 총량은 대조구 661.
- 1% 증가하였다. 증가폭은 2.0% 첨가구가 다소 특이적으로 나타났으나 이를 제외하면 추출물 농도에 따라 지수적(r=0.94)으로 증가하는 경향이었다. 조단백질 함량은 0.
후속연구
- 따라서 발효옻 된장의 유리당 함량에는 이들 세포벽 성분을 분해할 수 있는 cellulase, glycanase, pectinase, mannanase 등의 활성과 관련이 있을 것으로 보이며, 발효옻 된장에서 다량 검출된 mannose는 non-cellulosic polysaccharide이기 때문에(52) cellulose보다는 pectin등의 분해가 유리당 함량에 영향을 미쳤을 것으로 판단된다. 또한, 추출물에 의존적으로 mannose 및 glucose 함량이 증가되는것으로 미루어 추출물이 다당류 분해 효소활성에도 영향을 미쳤을 것으로 생각되나 구체적으로 밝히기 위해서는 후속 연구가 필요하다.
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