KR100432844B1 - 콩배아를 이용한 기능성 청국장의 제조 방법 및 이 방법에의해 제조된 기능성 청국장 - Google Patents
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-
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Abstract
본 발명은 콩배아를 이용한 기능성 청국장의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 기능성 청국장에 관한 것으로, 본 발명에 따라 콩배아를 증자한 후 여기에 고초균을 접종한 다음 발효시키는 단계를 거쳐 제조되는 청국장은 이소플라본을 다량 함유하여 기능성이 우수하고 구수한 맛이 뛰어나다.
Description
본 발명은 콩배아를 이용한 기능성 청국장의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 기능성 청국장에 관한 것이다.
청국장은 조미료와 부식으로 사용되어온 전통발효식품으로, 증자된 콩을 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 등의 고초균으로 발효시킨 것이다. 청국장에는 끈끈한 점질성 물질이 많으며 특유한 맛과 향을 가진다.
청국장은 일반적으로 콩을 증자한 후 여기에 고초균이나 고초균이 부착된 볏집을 가하고 발효시켜 제조되는데, 고초균의 사용으로 인해 원료의 종류, 숙성 과정에서의 온도, 기간, 통기 상태 등 발효 기법에 따라 품질과 특유의 풍미가 결정된다.
청국장은 콩을 영양학적으로 가장 유익하게 이용한 식품으로 단백질과 지방질이 많고 소화가 잘 된다. 또한 청국장은 항암 효과, 혈압강하 활성, 혈청 콜레스테롤 저하 효과 등의 약리 효과를 가진다.
또한 청국장에 포함된 특유의 점질성 물질은 발효 과정에서 고초균에 의해 생산되는 폴리글루타메트(polyglutamate)와 레반형 프럭탄(levan form fructan)으로 이루어진 고분자로서, 청국장 품질 특성에 중요한 영향을 미친다. 이 점질성 물질은 탄소원과 질소원의 종류 및 함량에 따라 그 특성이 다양하게 변화되며, 망간 이온(Mn++), 바이오틴(biotin), 슈크로즈, 글루탐산 등의 농도에 따라서도 다양하게 변화한다. 최근 미생물이 생산하는 바이오폴리머(biopolymer)들이 식품 및 각종 산업에 많이 응용되는 실정에 비추어 볼 때 청국장의 고분자도 기능성 소재로의 이용가치가 높을 것으로 기대된다.
청국장과 관련된 기술로는 특허공개 제2001-2980호, 제1999-70171호, 제1999-60113호, 제93-11894호, 제93-1812호, 제91-7446호, 제88-5879호, 제2001-18095호, 제1999-72468호, 제2001-25273호, 제2001-18094호, 제97-64430호, 제1999-65689호, 제1990-12548호 및 제1998-8040호와 특허공고 제1994-10744호, 제1992-2675호, 제1993-2356호 및 제1996-16567호 등이 있다. 그러나 이 기술들은 모두 청국장의 이취 제거와 물성 개선에 초점이 맞추어져 있다.
한편, 이소플라본(isoflavone)은 콩과식물, 칡 등의 식물종에 존재하는 천연 화합물로서, 여성 호르몬의 일종인 에스트로겐과 유사한 구조를 가지며, 피토에스트로겐(phytoestrogen)과 같은 생리적 기능이 있음이 밝혀졌다. 이소플라본은 C15H10O2의 분자식을 지닌 화합물군으로 총 12 종류가 천연의 상태로 존재하는 이성체로 알려져 있다. 이소플라본은 에스트로겐과 화학적 구조가 유사하여 체내의 에스트로겐 수용체에 친화력을 가지는데, 호르몬 농도나 표적 조직에 따라 에스트로겐의 작용제(agonist) 또는 길항제(antagonist)로 작용한다. 특히 이소플라본은 내인성 에스트로겐보다 활성이 약하여 에스트로겐 투여에 따른 부작용이나 위험성이 없다는 장점이 있다. 또한 이소플라본은 최근 연구들을 통해서 항암 효과(Barnes,J. Nutr.,125, 777s, (1995); Akiyama et al.,J. Biol. Chem., 262(2), 5592(1987); 및 Molteni et al.,J. Nurt.,125, 751s (1995)), 골다공증 예방 효과(Shino et al.,Life Sci., 42(11), 1123 (1988)), 만성질환 예방 효과(Fotsis et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,90, 2690(1993)), 항산화 효과(Naim et al.,J. Agric. Food Chem., 24(6), 1174(1976)), 알데히드 탈수소효소 억제 작용(Keung and Vallee,Proc. Natl. Acad. Sci. USA.,90, 1247(1993)), 전립선 암 예방 효과(Peterson and Barnes,The Prostate,22, 335(1993)) 등이 밝혀지면서 그 이용성이 확대되고 있다.
이소플라본 이성체들은 대부분 배당체 형태인데, 이 배당체는 위산에 의해 분해되지 않고 대장의 미생물로부터 분비되는 β-글루코시다아제(β-glucosidase)에 의하여만 분해되기 때문에 흡수율이 낮은 단점이 있다. 반면 어글리콘 형태의 이소플라본은 체내에서 부가적인 변화 없이 위와 소장에서 직접 흡수되는 장점이 있다.
이러한 우수한 기능을 갖는 이소플라본은 특히 콩배아에 다량으로 존재하는 것으로 알려졌다. 따라서 콩배아 원료를 이용하여 청국장을 제조할 수 있다면 이소플라본이 풍부한 기능성 청국장을 얻을 수 있다.
특히 콩배아 원료는 기존의 콩 원료에 비해 다음과 같은 장점을 가진다: 첫째, 콩배아는 두유 제조나 콩기름 제조 공정에서 부산물로 생성되어 거의 폐기되던 것으로 이를 청국장 원료로 재활용한다면 매우 경제적이다. 둘째, 조성면에서도 콩은 조단백질 42.6%, 조지방 21.4%, 가용성 무기질소물 26.2%, 조섬유 4.7% 및 회분 5.0%로 구성되는 반면, 콩배아는 조단백질 43.4% 조지방 11.5%, 가용성 무기질소물 38.1%, 조섬유 2.8% 및 회분 4.3%로 구성되어(정동효 외, 콩발효식품, 지성의 샘, 34-38(1994)), 콩배아는 콩의 대체 소재로서도 충분하다. 셋째, 콩배아는 이소플라본, 페놀산 등의 페놀 화합물(Phenolic Compound), 피트산(Phytic Acid), 프로테아제 억제제, 리그난(Lignans), 사포닌, 식이 섬유, 대두 올리고사카라이드, 대두 단백질, 대두 펩티드, 레시틴, 각종 비타민 및 미네랄 등의 기능성 생리활성 물질들이 콩보다 월등하거나 상등하게 함유하여, 기능성 면에서도 콩보다 우수하다. 특히, 콩배아의 이소플라본 함량은 2.5 내지 3 중량%인데 반해 콩의 경우에는 0.3 중량% 정도에 불과하다.
이에 본 발명자들은 콩배아 원료를 사용하여 이소플라본이 풍부한 기능성 청국장을 제조하고자 예의 연구하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 콩배아를 이용한 기능성 청국장의 제조 방법이 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 기능성 청국장을 제공하는 데 있다.
상기 목적에 따라, 본 발명에서는 콩배아를 증자한 후 여기에 고초균을 접종한 다음 발효시키는 단계를 포함하는, 기능성 청국장의 제조 방법을 제공한다.
상기 다른 목적에 따라, 본 발명에서는 상기 방법에 의해 제조된 기능성 청국장을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
먼저 콩배아를 선별하여 물에 5 내지 30 시간, 바람직하게는 10 내지 20 시간 동안 침지시킨다. 침지된 콩배아를 70 내지 150 ℃, 바람직하게는 115 내지 130℃에서 증자시킨다.
증자된 콩배아를 식힌 후 여기에 고초균을 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%의 양으로 접종하고 발효시킨다. 이 때 고초균으로는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)를 사용할 수 있다. 고초균의 발효는 15 내지 70 ℃, 바람직하게는 35 내지 45 ℃의 숙성 온도와 40 % 내지 100 %, 바람직하게는 80 % 내지 99 %의 숙성 습도를 유지하면서 1 내지 6 일, 바람직하게는 1 내지 3 일 동안 수행하며, 이 과정에서 청국장이 숙성(활성화)된다.
이렇게 얻어진 청국장에는 0.5 내지 3.0 중량%의 이소플라본이 함유되어 있으며, 특히 0.2 내지 3.0 중량%의 어글리콘 형태의 이소플라본이 함유되어 있는데,이는 콩 원료를 사용한 종래의 청국장에 비해 10 배 이상 높은 것이다. 이러한 고함량의 이소플라본으로 인해 본 발명의 청국장은 항암, 골다공증 예방, 만성질환 예방, 항산화, 알데히드 탈수소효소 억제, 전립선 암 예방 등의 우수한 기능성을 가진다. 또한 본 발명의 청국장에는 이소플라본 외에도 각종 비타민류, 플라보노이드, 사포닌, 폴리페놀류 등을 다량 함유하고 있어 항산화 및 항암 효과도 가진다.
이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예: 콩배아를 이용한 청국장의 제조
콩배아(정식품(주)) 100g을 정선하여 물로 세척한 후 물에서 상온으로 16 시간 동안 침지시켰다. 침지된 콩배아 257g을 123 ℃에서 40 분 동안 증자시킨 후 37 ℃에서 방냉하였다. 여기에, 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis;한국유전자은행, KCTC1028)를 NB 배지(Merck 사)에서 진탕 배양하여 얻은 배양액 5 ㎖(1.8 ×1010개 포자/㎖)를 접종한 후, 바실러스 서브틸리스 균이 콩배아에 골고루 잘 퍼지도록 혼합하였다. 이어서 이 혼합물을 상대 습도 91%로 유지하면서 41 ℃에서 48 시간 동안 배양하여 숙성시켜, 청국장을 제조하였다.
비교예: 콩을 이용한 비교청국장의 제조
콩배아 대신에 콩을 사용한다는 점을 제외하는 실시예에서와 동일한 방법으로 실시하여 비교청국장을 제조하였다.
시험예 1: 청국장의 아밀라아제(amylase) 활성 분석
실시예에서 제조된 청국장과 비교예에서 제조된 청국장으로부터 숙성 시간별로 시료를 채취하였으며, 각 시료 2g을 증류수 5㎖에 넣고 혼합하여 추출한 다음 13,000 rpm에서 10 분 동안 원심분리하여 얻은 상징액을 시료 조효소액으로 사용하였다.
0.02M 초산완충용액(pH 5.4) 2 ㎖, 0.5% 가용성 전분 용액 5 ㎖, 1% NaCl 용액 1 ㎖ 및 증류수 0.8 ㎖를 시험관에 넣고 60 ℃에서 5 분 동안 예열하였다. 여기에, 상기 시료 조효소액 0.2 ㎖를 가하고 10 분 동안 반응시킨 후 100 ℃의 끓는 물에 담그어 반응을 정지시켰다. 이 반응액을 여과지(Whatman No.1)로 여과하여 침전물을 제거하였다. 여액 1 ㎖를 취하여 디니트로살리실산(DNS) 용액 3 ㎖와 혼합하고 끓는 물에서 5 분 동안 반응시켰다. 이 반응액을 상온으로 냉각시킨 다음 분광광도계(덕산 메카시스(주))로 550 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 흡광도 값은 맥아당(maltose) 표준곡선을 이용하여 맥아당 함량으로 환산하였다. 효소 단위는 분당 1 μmol의 맥아당을 유리시키는 효소의 양으로 정의한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 숙성시간(시간) | 실시예(단위/g) | 비교예(단위/g) |
| 0 | 0.00 | 0.00 |
| 14 | 1913.3 | 1694.6 |
| 24 | 2615.3 | 1747.1 |
| 38 | 2508.3 | 2432.5 |
| 48 | 2563.8 | 2490.8 |
표 1에서 보듯이, 콩배아를 이용한 본 발명의 청국장은 숙성 기간 동안 콩을 이용한 비교청국장보다 높은 아밀라아제 활성을 나타내었다. 이 결과로부터 본 발명의 청국장은 비교청국장보다 단맛이 우수함을 알 수 있다.
시험예 2: 청국장의 프로테아제(protease) 활성 분석
실시예에서 제조된 청국장과 비교예에서 제조된 비교청국장으로부터 시험예 1에서와 동일한 방법으로 시료 조효소액을 제조하였다.
이 시료 조효소액을 사용하여 식품분석학(강국희 외 3,식품분석학, 성균관대학교 출판부, 427 (1998))에 기재된 방법을 따라 프로테아제 활성을 측정하였으며, 이때 분광광도계로 660 ㎚의 파장에서 측정한 반응액의 흡광도 값에서 공시험구의 흡광도 값을 뺀 수치를 표준곡선을 이용하여 티로신(tyrosine) 양(㎍/g)으로 환산하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
| 숙성시간(시간) | 실시예(티로신 ㎍/g) | 비교예(티로신 ㎍/g) |
| 0 | 0.00 | 0.00 |
| 14 | 733.8 | 334.5 |
| 24 | 1153.1 | 489.5 |
| 38 | 1588.8 | 757.4 |
| 48 | 1440.2 | 953.8 |
표 2에서 보듯이, 콩배아를 이용한 본 발명의 청국장은 숙성 기간 동안 콩을 이용한 비교청국장보다 높은 프로테아제 활성을 나타내었는데, 특히 숙성 38 시간까지는 비교청국장에 비해 2 배 이상 높은 활성을 나타내었다. 이 결과로부터 본 발명의 청국장은 비교청국장에 비해 구수한 맛이 우수함을 알수 있다.
시험예 3: 청국장의 β-글루코시다아제 활성 분석
실시예에서 제조된 청국장과 비교예에서 제조된 비교청국장으로부터 시험예 1에서와 동일한 방법으로 시료 조효소액을 제조하였다.
2mM ρ-니트로페닐-β-D-글루코피라노사이드 용액(0.1M 아세테이트 완충액(pH 4.5)에 녹임) 0.5 ㎖에 상기 시료 조효소액 0.1 ㎖를 가하고 30 ℃의 항온 수조에서 10 분 동안 반응시켰다. 이 반응액에 1M Na2CO3용액 0.9 ㎖를 가하여 반응을 종료시킨 후 분광광도계로 405 ㎚의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 이때 β-글루코시다아제 1 단위는 상기 조건하에서 1 μM의 니트로페놀(nitrophenol)을 형성하는 효소의 양으로 정의하였다(김무성과 최영길,Kor. J. Appl. Microbio. Biotechnol., 25(2), 115-120(1997)). 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
| 숙성시간(시간) | 실시예(단위/g) | 비교예(단위/g) |
| 0 | 0.00 | 0.00 |
| 14 | 1.62 | 0.00 |
| 24 | 2.53 | 0.46 |
| 38 | 167.90 | 1.06 |
| 48 | 202.87 | 1.59 |
표 3에서 보듯이, 콩배아를 이용한 본 발명의 청국장은 숙성 기간 동안 콩을 이용한 비교청국장보다 현저하게 높은 β-글루코시다아제 활성을 나타내었는데, 숙성 48 시간 후에는 약 128 배 이상 높은 활성을 나타내었다. 이 결과로부터 본 발명의 청국장은 배당체 이소플라본에서 어글리콘 이소플라본으로 전환할 수 있는 효소를 다량 생산함을 알 수 있다.
시험예 4: 청국장의 총 이소플라본 함량 및 어글리콘 이소플라본 함량 분석
실시예에서 제조된 청국장과 비교예에서 제조된 비교청국장으로부터 숙성 시간별로 시료를 채취하였다. 각 시료를 건조한 후 분말로 만들고 이 분말 50㎎을 70% 에탄올 3 ㎖에 녹인 다음 60 ℃의 항온 수조에서 30 분 동안 추출하였다. 이 추출액을 원심분리기(Micro-12; 한일과학산업주식회사)를 이용하여 13,000 rmp에서 10 분 동안 원심분리한 후 상징액을 70% 에탄올(HPLC 용)로 10 배 희석하고 여과지(0.45 ㎛)로 여과하였다. 여액 20㎕로 고압 액체 크로마토그래피(HPLC, (주)영린기기)를 수행하여(Shigemitsu K. et al.,J. Biol. Chem., 55(9), 2227-2233(1991)), 총 이소플라본 함량 및 어글리콘 이소플라본 함량을 측정하였다. 이때 크로마토그래피 조건은 다음과 같다:
이동상: 15%와 35% 아세토니트릴 용액의 농도 구배
컬럼: YMC-Pack ODS-AM (AM-303) 250 ×4.6 mm I.D. / S-5 ㎛. 120A
검색기: 260 ㎚
유동율: 1.0 ㎖/분
작동시간: 50 분
그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 숙성시간(시간) | 실시예(단위/g) | 비교예(단위/g) | ||
| 총이소플라본(㎎/g) | 어글리콘 이소플라본(㎎/g) | 총이소플라본(㎎/g) | 어글리콘 이소플라본(㎎/g) | |
| 0 | 13.88 | 3.11 | 1.43 | 0.0 |
| 24 | 13.99 | 8.60 | 1.36 | 0.66 |
| 48 | 13.94 | 12.34 | 1.39 | 1.39 |
표 4에서 보듯이, 콩배아를 이용한 본 발명의 청국장의 총 이소플라본 함량과 어글리콘 이소플라본 함량은 숙성 기간 동안 콩을 이용한 비교청국장의 경우보다 현저하게 높게 나타났으며, 특히 총 이소플라본 함량은 숙성 48 시간 후에는 약 10 배 정도 높게 나타났다.
본 발명에 따라 콩배아 원료를 사용하여 제조된 청국장은 이소플라본이 풍부하여 기능성이 우수하고 구수한 맛이 뛰어나다.
Claims (5)
- 물에 5 내지 30시간 동안 침지시킨 콩배아를 70 내지 150℃에서 증자한 후, 여기에 고초균을 0.01 내지 10 중량%의 양으로 접종한 다음, 15 내지 70℃의 온도, 40 내지 100%의 습도 조건하에서 발효시키는 것을 포함하는, 기능성 청국장의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항의 방법에 의해 제조된 기능성 청국장.
- 제 4 항에 있어서,어글리콘 형태의 이소플라본 함량이 0.2 내지 3.0 중량%인 기능성 청국장.
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