[보고서]초고압 기술을 이용한 재래한식간장의 숙성 기간 단축 및 품질 향상에 관한 연구

초고압 기술을 이용한 재래한식간장의 숙성 기간 단축 및 품질 향상에 관한 연구
Studies on reduction of aging time and quality improvement of Korean traditional soy sauce using high pressure treatment 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	고려대학교 Korea University
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2010-06
과제시작연도	2009
주관부처	농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA)
등록번호	TRKO201400026222
과제고유번호	1545001079
사업명	농림기술개발
DB 구축일자	2014-11-14
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201400026222

초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
재리한식간장의 제조과정 중 메주, 간장덧, 그리고 간장 제조 후 초고압 처리를 실시한 결과 액체상태 즉 간장에서 보다 고체상태인 메주에서 초고압 처리하는 것이 더 효과적이라는 결과를 얻었다. 간장 중 미생물은 염도에 따른 삼투압에 적응하면서 저항성이 높아져 초고압 처리에 대한 영향이 적었으며 또한 고체상태인 메주에서의 초고압 처리 효과가 더 뚜렷이 나타났다. 메주에 초고압을 처리함으로써 효소활성도가 증가하고 유리아미노산의 함량이 증가하였으며, 간장덧과 숙성과정을 거치면서 간장에서 유리아미노산의 함량이 증가하여

Abstract ▼

Ⅳ. Result of Research and Development
The high pressure (100 MPa ~ 400 MPa) was applied during manufacturing process of traditional meju, ganjang dut and soy sauce. A remarkable effect of high pressure treatment was observed in meju in solid status than soy sauce in liquid status. The microorganisms in soy sauce might be adapted to osmotic pressure and then improved the resistance. The high pressure treatment on meju caused increasing enzyme activity and free amino acids contents. Moreover, it improved storage capacity during aging period and could improve color quality because of substitution of heat-sterilization process.

목차 Contents

표 지 ... 1
제 출 문 ... 2
요 약 문 ... 3
SUMMARY ... 5
CONTENTS ... 6
목 차 ... 9
제 1 장. 연구개발과제의 개요 ... 12
제 1 절. 연구개발의 목적, 필요성 및 범위 ... 12
1. 연구개발의 목적 ... 12
2. 연구개발의 필요성 ... 12
가. 우리나라 장류 시장 현황 ... 12
나. 재래한식간장 발전의 필요성 ... 13
다. 초고압기술의 이용현황 ... 13
라. 초고압기술의 간장제조에의 이용 가능성 ... 14
제 2 장. 국내·외 기술개발 현황 ... 16
제 1 절. 초고압 기술 응용 현황 ... 16
제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
제 1 절. 초고압처리에 의한 간장의 성분 변화 및 숙성 기간에 따른 성분 비교 분석 <1차년도> ... 17
1. 연구 범위 및 연구수행 방법 ... 17
가. 한식재래간장의 초고압 처리 ... 17
(1) 100 MPa에서 24시간 및 48시간 상온에서 처리 ... 17
(2) 200 MPa, 400MPa에서 20분간 상온에서 처리 ... 17
나. pH 측정 ... 17
다. 적정산도 측정 ... 17
라. 아미노태질소 측정 ... 18
마. 염도 측정 ... 18
바. 갈색도 측정 ... 18
사. 총균수 측정 ... 18
아. 단백질분해효소 활성도의 변화 측정 ... 18
자. 유리아미노산 농도 측정 ... 19
차. NMR을 이용한 대사산물의 분석 ... 19
2. 초고압처리에 의한 간장중의 미생물 살균 효과 ... 19
가. 100 MPa 처리 후 총균수 변화 ... 19
나. 200 MPa 및 400 MPa 처리 후 총균수 변화 ... 20
다. 결론 ... 21
3. 초고압처리에 의한 간장 성분의 생화학적 변화에 관한 연구 ... 21
가. 숙성 기간에 따른 초고압 효과(100 MPa) ... 21
(1) 아미노태질소 변화 ... 21
(2) 유리아미노산 변화 ... 22
나. 숙성 기간에 따른 초고압 효과(200 MPa and 400 MPa) ... 22
(1) pH 변화 ... 22
(2) 적정산도 변화 ... 23
(3) 갈색도 변화 ... 23
(4) 아미노태질소 변화 ... 24
(5) 중성 및 알칼리성 단백질분해효소 활성도 변화 ... 24
(6) 유리아미노산 변화 ... 24
다. 결론 ... 25
4. 숙성 기간에 따른 일반간장의 NMR 분석을 통한 성분비교 분석 ... 25
가. 간장 중 총균수, pH 및 염도 ... 25
나. 간장의 1H NMR Spectroscopy ... 26
다. 비달임 간장과 달임 간장의 대사산물의 변화 ... 28
라. 숙성 중 대사산물들의 변화 ... 30
마. 결론 ... 30
제 2 절. 간장 제조 과정 중 초고압 처리에 따른 품질 변화 측정<2차년도> ... 32
1. 연구 범위 및 연구수행 방법 ... 32
가. 간장덧 이후 초고압 처리 실험 모식도 ... 32
나. 재래메주의 제조 및 초고압 처리 실험 모식도 ... 32
다. 초고압 처리 메주를 이용한 간장 제조 실험 모식도 ... 33
라. 초고압 처리 ... 34
마. pH 측정 ... 34
바. 수분함량 측정 ... 34
사. 아미노태질소 측정 ... 35
아. 염도 측정 ... 35
자. 갈색도 및 색도 측정 ... 35
차. 총균수 측정 ... 35
카. 중성 및 알칼리성 단백질분해효소 활성도 측정 ... 35
타. 환원당 측정 ... 36
파. 관능평가 ... 36
하. NMR을 통한 대사산물의 측정 ... 36
2. 간장덧 이후 초고압 처리에 의한 숙성 중 이화학적 변화 ... 36
가. 간장 숙성 중 이화학적 변화 ... 37
나. 결론 ... 38
3. 메주의 초고압 처리에 의한 저장 중 이화학적 변화 ... 38
가. 메주의 저장 중 변화 ... 38
나. 메주의 1H NMR spectra ... 40
다. 초고압 처리 메주와 일반메주의 저장 중 대사산물의 변화 ... 41
라. 초고압 처리에 의한 저장 기간 동안 메주의 대사산물의 변화 ... 43
마. 결론 ... 44
4. 초고압 처리한 메주로 제조한 간장의 이화학적 변화 ... 45
가. 염도, pH, 아미노태질소 및 환원당의 변화 ... 45
나. 갈색도 및 색도 변화 ... 48
다. 총균수 변화 ... 50
라. 간장 덧 및 간장 숙성 기간 동안 대사산물의 변화 ... 52
(1) 간장덧 발효 기간 동안 대사산물의 변화 ... 52
(2) 간장덧 이후 간장의 달임공정에 의한 대사산물의 변화 ... 53
(3) 숙성 후 간장의 대사산물 변화 ... 54
(4) 일반간장과 초고압 메주간장의 관능평가 ... 56
마. 결론 ... 57
제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 58
제 5 장. 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 59
제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 60
제 7 장. 참고문헌 ... 61
끝페이지 ... 63

표/그림 (51)

표 최근 5년간 장류 생산 실적 현황 (단위 : ㎘, ton)
표 간장 종류별 판매량 (단위 : tone)
표 음식의 간을 맞출 때 가장 많이 사용되는 조미식품에 대한 조사 (단 위 : %)
표 국내 초고압관련 연구현황
표 초고압 장치 (A: 고려대학교 보건대학 소재, B: 전남 나주 생물산업지원센터 소재)
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(100 MPa, 35℃, 24시간 및 48시간)에 따른 총균수 변화
표 재래한식간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 총균수 변화
표 재래한식간장에 100 MPa, 35℃, 24시간과 48시간 처리 후 아미노태질소의 변화
표 재래한식간장에 100 MPa, 35℃, 24시간과 48시간 처리 후 유리아미노산 변화
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 pH 변화
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 적정산도 변화
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 갈색도 변화
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 아미노태질소 변화
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 중성 및 알칼리성 단백질 분해효소활성도 변화
표 재래한식 간장에서 초고압 처리(200 MPa 및 400 MPa, 상온, 20분)에 따른 유리아미노산 변화
표 Salt Content (%), pH and the Total Number of Bacteria (log CFU/ml) in Soy Sauces.
표 A typical 600MHz 1H NMR spectra of soy sauces unboiled (A) and aged for 1 year (B), 2 years (C), 4 years (D) and 12 years (E) obtained from traditional Korean manufacturer. F and G represent commerciallyavailable soy sauces obtained from CJ and Kikkoman, respectively. Unpasteurized soy sauces were aged for 1 year. Key: 1, leucine; 2, isoleucine; 3, valine; 4, lactate; 5, alanine; 6, acetate; 7, arginine; 8, betaine; 9, tyramine; 10, phenylalanine; 11, formate; 12, α-glucose; 13, β-glucose; 14, lysine; 15, γ-aminobutyrate (GABA); 16, fucose; 17, ethanol; 18, succinate; 19, tyrosine; 20, proline; 21, choline; 22, uracil; 23, aspartate; 24, methionine; 25, pyroglutamate; 26, glutamate; 27, glycine; 28, trimethylamine; 29, malonate; 30, phosphocholine; 31, butyrate; 32, oligosaccharide (O1); 33, oligosaccharide (O2); 34, oligosaccharide (O3); 35, glycerol; 36, propionate; 37, hypoxanthine; U1, U2, U3, U4 and U5, unknown
표 PCA scores plots derived from the 600 MHz 1H NMR spectra of traditional Korean and commercial Korean and Japanese soy sauces (A). Unboiled (U), 1, 2, 4 and 12 years represent traditional Korean soy sauces; unboiled soy sauces (U) were aged for 1 year without boiling process whereas 1, 2, 4 and 12 years soy sauces were boiled for 30 minutes prior to aging. CJ, Sempio and Kikkoman represent commercially available soy sauces. PCA score plot in panel B was re-generated only with traditional Korean soy sauces from panel A.
표 PCA score (A) and loading (B) plots derived from 600 MHz H NMR spectra of traditional Korean soy sauces that were boiled (B) and unboiled (U), followed by aging for 1 year. Upper section of the loading plot represents relatively higher levels of metabolites in unpasteurized soy sauces, whereas the lower section represents lower levels. The Rx2 (0.85) and Q2(0.77) values reveal high goodness of fit and predictability of the PCA model. The boxes inside panel B highlight the changes in methionine, asparate, choline, betaine and formate levels. PCA column loading plots reveal significant differences in methonine, sarcosine and aspartate (C), choline and betaine (D), and formate (E). The smaller the bar, the higher the confidence limit in the PCA column loading plots. Other metabolites were also considered whether their levels were significant or not. U4 and U5 represent unknown compounds.
표 PCA scores (A and B) and loadings (C and D) plots derived from the 1H NMR spectra of traditional Korean soy sauces aged for 1, 2 and 4 years, demonstrating significant metabolic evolutions as aging periodincreased. The fitness and predictability of the models are indicated by Rx2 and Q2 values of 0.74 and 0.93, and of 0.56 and 0.83, respectively. U4 represent unknown compounds
표 Normalized 1H NMR spectra of 4 (n=5) and 12 (n=1) year-aged soy sauces. Expanded panels a, b, c and d highlight elevated levels of amino acids and betaine, and lowlevels of oligosaccharides, which were selected as typical metabolites, in 12-year-aged soy sauce compared to those in 4-year-aged soy sauces other metabolites showed constant changes as the aging period increased. Key: 1, leucine; 2, isoleucine; 3, valine; 8, betaine; 21, choline; 23, aspartate; 30, phosphocholine; 32, oligosaccharide (O1); 33, oligosaccharide (O2); U4 and U5, unknown
표 Manufacturing process of traditional Korean ganjang and experimental scheme.
표 Manufacturing process of traditional Korean meju and experimental scheme.
표 Manufacturing process of traditional Korean ganjang and experimental scheme.
표 초고압 장치 (전남 나주 생물산업지원센터 소재)
표 간장 덧 이후 간장의 초고압 처리 후 숙성 중 pH 및 염도의 변화
표 간장 덧 이후 간장의 초고압 처리 후 숙성 중 아미노태질소 및 환원당의 변화
표 간장 덧 이후 간장의 초고압 처리 후 숙성 중 갈색도의 변화
표 Changes in pH, Amino-Type Nitrogen (%), Water Content (%), Enzyme Activity (unit/ml) and Total Bacteria (cfu/ml × 1010) in Normal (N) and High Pressure (HP)-treated Meju during 3 weeks of Incubation.
표 A typical 500MHz H NMR spectra of normal meju incubated for 0 week (A)and 3 weeks (B) and of high pressure (HP) -treated meju incubated for 0 week (C) and 3weeks (D). Key: 1, Leucine; 2, Isoleucine; 3, Valine; 4, Lactate; 5, Alanine; 6, Acetate; 7, Arginine; 8, Betaine; 9, Tyramine; 10, Phenylalanine; 11, Formate; 12, α-Glucose; 13, β-Glucose; 14, Lysine; 15, γ-Aminobutyrate (GABA); 16, Fucose; 17, Ethanol; 18, Succinate; 19, Tyrosine; 20, Proline; 21, Choline; 22, Uracil; 23, Aspartate; 24, Methionine; 25, Pyroglutamate; 26, Glutamate; 27, Glycine; 28, Trimethylamine; 29, Malonate; 30, Phosphocholine; 31, Butyrate; 32, Oligosaccharide (O1); 33, Oligosaccharide (O2); 34, Oligosaccharide (O3); 35, Glycerol; 36, Hypoxanthine; 37, Histamine; 38, Histidine; 39, Tryptophan; 40, Fumarate; U1 and U2, unknown compounds.
표 PCA (A and C) and OPLS-DA (B and D) score plots derived from the H NMR spectra of normal (N) and high pressure (HP) -treated meju, indicating metabolic evolution during 3 week incubation
표 OPLS-DA score (A), loading (B) plots, and permutation test (C) derived from the 1H NMR spectra of normal meju incubated for 0 week and 3 weeks. Key: 1, Leucine; 2, Isoleucine; 3, Valine; 5, Alanine; 6, Acetate; 7, Arginine; 8, Betaine; 9, Tyramine; 10, Phenylalanine; 12, α-Glucose; 14, Lysine; 15, γ-Aminobutyrate (GABA); 16, Fucose; 18, Succinate; 19, Tyrosine; 20, Proline; 22, Uracil; 24, Methionine; 26, Glutamate; 29, Malonate; 30, Phosphocholine; 32, Oligosaccharide (O1); 33, Oligosaccharide (O2); 34, Oligosaccharide (O3); 39, Tryptophan; 40, Fumarate; U1 unknown compound.
표 OPLS-DA score (A), loading (B) plots, and permutation test (C) derived from the 1H NMR spectra of high pressure (HP) -treated meju incubated for 0 week and 3 weeks. Key: 1, Leucine; 5, Alanine; 6, Acetate; 8, Betaine; 12, α-Glucose; 16, Fucose; 19, Tyrosine; 21, Choline; 24, Methionine; 26, Glutamate; 28, Trimethylamine; 29, Malonate; 30, Phosphocholine; 32, Oligosaccharide (O1); 33, Oligosaccharide (O2); 34, Oligosaccharide (O3); 35, Glycerol; 36, Hypoxanthine; 40, Fumarate; U1 unknown compound.
표 OPLS-DA score plots derived from the 1H-NMR spectra of normal (N) and high pressure (HP) -treated meju at each incubation time of 0 (A), 1 (B), 2 (C), and 3 (D) weeks, showing the comparisons of metabolites between normal and HP-treated meju starters at each incubation time
표 Identifications of metabolites responsible for the differentiations of normal (N)and high pressure (HP) -treated meju at incubation times of 0 (A), 1 (B), 2 (C) and 3 (D) weeks, through OPLS-DA loading plots, which correspond to OPLS-DA score plots in Figure 8. Key: 4, Lactate; 5, Alanine; 6, Acetate; 7, Arginine; 8, Betaine; 9, Tyramine; 10, Phenylalanine; 11, Formate; 12, α-Glucose; 14, Lysine; 15, γ-Aminobutyrate (GABA); 18, Succinate; 19, Tyrosine; 20, Proline; 21, Choline; 22, Uracil; 23, Aspartate; 26, Glutamate; 27, Glycine; 29, Malonate; 30, Phosphocholine; 32, Oligosaccharide (O1); 33, Oligosaccharide (O2); 34, Oligosaccharide (O3); 35, Glycerol; 36, Hypoxanthine; 37, Histamine; 38, Histidine; U1 unknown compound.
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 염도 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 pH 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 아미노태질소 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 환원당 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 갈색도 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 L값 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 a값 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 b값 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장의 ΔE값 변화(간장덧 : 좌, 간장숙성 : 우)
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장덧에서 총균수 변화 (Unit : cfu/ml × 10 )
표 초고압 처리 메주로 제조한 간장숙성에서 총균수의 변화 (Unit : cfu/ml)
표 PCA score (A and B) and loading (C and D) plots derived from the H NMR spectra of soy sauce (N) from normal meju and soy sauce (HP) from high pressure-treated meju fermented for 1 week and 8 weeks. Key: 1, Leucine; 2, Isoleucine; 3, Valine; 4, Lactate; 5, Alanine; 6, Acetate; 7, Arginine; 8, Betaine; 10, Phenylalanine; 11, Formate; 12, α-Glucose; 14, Lysine; 15, GABA (γ-aminobutyrate); 19, Tyrosine; 21, Choline; 22, Uracil; 23, Aspartate; 24, Methionine; 26, Glutamate; 29, Malonate; 30, Phosphocholine; 32, Oligosaccharide(O1); 33, Oligosaccharide(O2); 34, Oligosaccharide(O3); 35, Glycerol; and U1 unknown compound.
표 PCA score (A and B) and loading (C and D) plots derived from the H NMR spectra of soy sauce (N) from normal meju, boiled soy sauce (B) from normal meju, and soy sauce (HP) from high pressure-treated meju aged for 0 day. Key: 1, Leucine; 2, Isoleucine; 3, Valine; 4, Lactate; 5, Alanine; 6, Acetate; 7, Arginine; 8, Betaine; 12, α-Glucose; 14, Lysine; 15, γ-Aminobutyrate (GABA); 19, Tyrosine; 21, Choline; 23, Aspartate; 26, Glutamate; 29, Malonate; 30, Phosphocholine; 32, Oligosaccharide (O1); 33, Oligosaccharide (O2); 34, Oligosaccharide (O3); 35, Glycerol; and U1 unknown compounds.
표 PCA score (A and B) and loading (C and D) plots derived from the H NMR spectra of soy sauce (N) from normal meju, boiled soy sauce (B) from normal meju, and soy sauce (HP) from high pressure-treated meju aged for 90 days. Key: 1, Leucine; 2, Isoleucine; 3, Valine; 4, Lactate; 5, Alanine; 6, Acetate; 7, Arginine; 8, Betaine; 10, Phenylalanine; 11, Formate; 12, α-Glucose; 14, Lysine; 15, γ-Aminobutyrate (GABA); 19, Tyrosine; 21, Choline; 23, Aspartate; 26, Glutamate; 29, Malonate; 32, Oligosaccharide (O1); 33, Oligosaccharide (O2); 34, Oligosaccharide (O3); and 35, Glycerol.
표 간장 제조 중 초고압 메주 간장덧(■:적색)과 일반간장덧(◆:청색)의 1주(A), 4주(B)그리고 8주(C)에서의 관능평가 QDA 도표
표 간장 숙성 중 초고압 메주 간장(■: 적색), 일반간덧(◆: 청색) 그리고 달임간장(▲:녹색)의 0일(A), 40일(B) 그리고 90일(C)에서의 관능평가 QDA 도표

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