KR100549494B1 - 이소플라본 강화 발아 콩 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이소플라본이 강화된 발아콩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 살리실산, 또는 아세틸살리실산으로 발아된 콩을 처리하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 발아 콩 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 인체에 무해하고, 친환경적이며, 유전자변형체(GMO)를 이용하지 않으면서도 이소플라본 함량이 높은 콩관련 제품을 제조할 수 있다.
이소플라본, 콩, 콩나물, 스트레스성 화합물
Description
도 1은 배양접시에서 발아된 콩을 스트레스유발 화합물로 처리하여 16시간 동안 암배양한 후의 사진이다. (water는 무처리군, MeJA는 0.5% 메틸자스몬산(methyl jasmonic acid), SA는 10mM의 살리실산(salicylic acid), ASA는 12mM의 아세틸살리실산(acetyl salicylic acid)을 처리한 군).
도 2는 본 발명에 따른 발아콩 뿌리부위의 이소플라본(isoflavone) 함량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 발아 콩 뿌리부위의 이소플라본 총량을 구성하는 12개의 이소플라본 분획의 검출량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 페닐프로파노이드(phenylpropanoid) 대사경로를 나타낸 것이다.
본 발명은 이소플라본이 강화된 발아 콩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 욱 자세하게는 살리실산 또는 아세틸살리실산으로 발아된 콩을 처리하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 발아 콩 및 그 제조방법에 관한 것이다.
콩나물은 우리나라의 대표적 두채류로서 가장 흔한 전통적인 청정채소이다. 우리나라의 콩나물 생산량은 약 2000여개소의 두채 생산업소에서 연간 약 48만톤 정도를 생산하며 유통시장규모는 연간 약 6000억원에 이른다 (사단법인 대한두채협회 비공식 통계자료). 콩은 양질의 단백질을 대량생산하는 주요 식량자원으로서 광우병, 조류독감, 구제역 등으로 인한 동물성 단백질원 소비가 다소 위축되는 상황에서 동물성 단백질을 대체할 수 있는 거의 유일한 식물 단백질원인 동시에 이소플라본, 사포닌, 안토시아닌 등 여러 건강관련 기능성 물질을 함유하고 있어 생활수준이 높아질수록 더욱 각광받고 있는 중요한 곡물이다.
이소플라본은 주로 두류에 포함되어 있는 에스트로겐 유사체로 폐경기 여성에게 투여할 경우, 여러가지 갱년기 증상을 개선시켜 주며, 에스트로겐의 표적장기는 유방, 자궁, 난소, 및 고환과 전립선을 포함한 여성 및 남성의 생식기관들과 뇌이며, 뼈의 유지와 심혈관계에 생리적으로 매우 중요한 역할을 한다.
특히, 가족 중에 유방암, 자궁암 병력이 있는 환자의 가족은 식물성 이소플라본을 복용하는 것이 좋다. 폐경기 여성은 에스트로겐의 농도가 약 30%까지 감소되어 각종 갱년기 증상이 나타나게 되는데, 폐경기 여성에게 이소플라본을 투여한 결과 안면홍조, 발한, 신경과민, 우울증, 수면장애, 다한증 등의 갱년기 증상이 개선되었으며, 에스트로겐의 부작용은 나타나지 않았다. 또한, 월경전증후군 (Premenstrual Syndrome:PMS)의 예방과 치료에 있어서도, 이소플라본 투여시 월경 주기의 변화를 유도하여 PMS를 예방하며 증상을 완화시키는 것으로 알려져 있으며, 골다공증 및 노인성 골절 예방 및 치료에 있어서도, 이소플라본은 골격대사에서 에스트로겐과 유사한 활성을 가져 뼈의 재흡수를 저해할 뿐만 아니라, 뼈를 만드는 골아세포를 증가시켜 골다공증 예방 및 치료효과를 나타낸다. 이외에도 심장병, 고혈압, 동맥경화 등의 심혈관계 질환의 예방 및 폐경기 후의 기억력 감퇴나 집중력 저하 등 여성 뇌의 노화를 방지하는 효과도 있는 것으로 알려져 있다. 식물성 이소플라본의 또 다른 큰 장점은 암발생을 억제시킨다는 것이다.
최근에는 이소플라본을 생산하는 식물에서 이소플라본 생성을 촉진시키기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 콩에서 이소플라본의 생성은 여러 생육장애에 의해 증가된다는 것이 보고된 바 있다. 콩의 이소플라본 함량은 주로 콩의 종자발달 후기에 축적되는 것에 의하여 결정되나, 본 발명은 콩의 발아과정 중에 매우 낮은 이소플라본 생합성 활성을 인위적 처리로 증가시켜, 발아과정에서 이소플라본 생합성을 유도하는 것을 특징으로 한다. 대한민국 공개특허공보 2003-93025에는 세척한 콩을 정제수에 넣고 수침시킨 다음, 발아시켜 이소플라본 함량을 40~70% 증가시킨 고농도 이소플라본 함유 발아 콩의 제조방법이 개시되어 있으나, 여전히 이소플라본 함량이 낮다는 단점이 있다.
본 발명자들은, 이소플라본을 다량 함유하는 발아 콩과 콩나물을 개발하고자 예의 노력한 결과, 스트레스성 화합물을 발아시킨 콩에 처리함으로써 발아콩 및 콩나물의 이소플라본 함량이 증가하는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 이소플라본 고함유 발아콩 및 이소플라본 고함유 콩나물의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 이소플라본 고함유 발아콩 및 이소플라본 고함유 콩나물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 콩 종자를 온도 20~30℃의 암조건에서 1~7일간 발아시키는 단계; (b) 식물에 스트레스를 유발하는 화합물로 상기 발아된 콩을 처리하는 단계; 및 (c) 상기 화합물이 처리된 발아 콩을 온도 20~30℃의 암조건에서 2~24시간 배양하는 단계를 포함하는 이소플라본 고함유 발아콩의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 식물에 스트레스를 유발하는 화합물은 살리실산 또는 아세틸살리실산인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 살리실산 및 아세틸살리실산의 농도는 각각 5~20mM인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조되고, 총 이소플라본 함량이 발아콩 건조중량으로서 g당 8500μg 이상인 것을 특징으로 하는 발아 콩을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 발아 콩을 배양하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 콩나물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 발아 콩, 콩나물 또는 그 가공물을 함유하는 것을 특 징으로 하는 건강식품을 제공한다.
본 발명에서는 콩(soybean: 품종 소명)을 발아시킨 후 식물체내 내재해성 관련 2차 대사를 인위적으로 유도하는 물질들을 극소량 처리하여 유방암, 전립선암, 심장병을 비롯하여 여성의 갱년기장애 등에 여러 다양한 약리효과를 보이는 기능성물질인 이소플라본을 비롯한 플라보노이드(flavonoid), 이소플라보노이드 (isoflavonoid)계 물질들의 생성을 인위적으로 증가시켰다. 본 발명에 따른 스트레스 유발물질로 처리하지 않은 경우와 비교하여, 이소플라본을 함유량이 약1.7배 높은 콩을 제조할 수 있어, 유전자조작과 같은 방법을 거치지 않고도 간단한 재배적 방법을 통한 이소플라본의 생산을 증가시킬 수 있다는 것을 입증하였다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1. 종자소독 및 발아조건
콩 (soybean: 품종 소명)을 각각 100개씩 삼각 플라스크에 넣은 후 95% 에탄올을 콩 종자가 충분히 잠길 정도 넣고 1분간 침지 후 따라버리고 멸균수로 3번씩 매회 20초간 세척하였다. 그 다음 시판중인 락스액을 콩종자가 잠길 정도로 넣고 5 분간 회전교반을 이용하여 소독하였다. 무균작업대에서 락스를 따라버리고 멸균수로 3번 매회 20초간 세척하였다. 3번째 세척시 멸균수를 최대한 제거하여 미리 준비해둔 1% Bacto agar plate에 종자를 산포하고 배양접시를 parafilm으로 싼 다음 2겹의 알루미늄 호일로 광을 차단한 후, 25 ℃(습도 60%) 배양실에서 8일간 발아 시켰다. 처리시 발아된 콩의 떡잎(cotyledon)은 노란색을 띄며 발아전 종자의 크기와 큰 차이가 없었으며, 콩의 배축(hypocotyl) 및 뿌리 (root)를 합한 길이는 평균 6.5㎝로 무색이었다 (도 1).
실시예 2. 2차대사 유도 및 시료 채취
실시예 1 에 기술한 방법에 의하여 준비한 콩의 발아 후 8일된 뿌리부위 (hypocotyl + root)와 자엽부위 전체를 표 1의 농도를 가지는 세 가지 스트레스 유발 화합물[살리실산(salicylic acid), 메틸자스몬산( methyl jasmonic acid) 및 아세틸살리실산(acetyl salicylic acid; aspirin)] 희석액에 완전히 잠기도록 약 10초간 침지한 다음, 발아콩의 자엽 및 뿌리부위의 표면위의 남은 여분의 스트레스 유발화합물 희석액을 최대한 제거하였다.
| 최종농도 (final concentration) | 용매 (에탄올) | |
| Salicylic acid | 10mM | 3% |
| Methyl jasmonic acid | 0.5 % (v/v) | 50% |
| Acetyl salicylic acid | 12mM | 3% |
다음으로, 1% bacto agar 배지를 넣지 않은 새로운 plate에 옮겨 parafilm으로 완전히 밀봉한 다음, 2겹의 알루미늄 foil로 광을 차단한 암상태에서 25℃, 16시간 동안 스트레스 관련 화합물에 의한 2차대사를 유도하였다. 2차대사 유도처리 간 3반복을 두었으며, 처리 후 자엽(cotyledon)과 뿌리(hypocotyl + root)는 자엽으로부터 분리되어 돌출된 경계선상을 실험용 메스를 이용하여 절단하여 콩의 배꼽(hilum) 부위가 뿌리부위(hypocotyl + root)에 섞이지 않도록 조심하여 분리하였다. 분리 후 자엽과 뿌리부위는 액화질소에 침지, 급속 냉각 후 영하 80℃에서 보관하면서 분석시료로 사용하였다.
실시예 3. 분석시료의 조제 및 이소플라본 추출
냉동보관중인 시료를 액화질소를 이용하여 녹지 않도록 운반한 후 2일간 냉동건조 시킨 다음, 막자사발로 갈아 2차 대사산물 추출 시료로 사용하였다. 추출은 0.01g 당 500㎕의 0.1% 아세트산이 첨가된 80% 메탄올용액을 사용하였으며, 추출하는 동안 시료가 추출용매 내에서 완전 진탕되도록 15ml 일회용 원심분리용 튜브를 이용하여 지상으로부터 약 25도의 각도로 눕힌 상태에서 150rpm의 속도로 16시간 진탕한 후 2회 원심분리하여 사용하였으며, 추출 후 분석직전까지 영하 80℃에 보관하였다.
실시예 4. HPLC를 이용한 이소플라본 정량분석
HPLC는 JASCO(Japan)사의 HPLC system을 이용하였으며 칼럼은 ODS 계열의 YMC AM303 (4.6×250 ㎜)을 사용하였다. 이동상은 0.1% 아세트산을 함유한 물과 0.1% 아세트산을 함유한 아세토니트릴을 사용하였으며 아세토니트릴 용매가 초기 15%에서 50분간 35%로 증가되는 gradient elution을 적용하였다. 유속은 1.0 mL/min로 조절하였고 주입된 추출용액의 양은 20μl이었으며, 검출파장은 254nm, 감도는 0.32로 분석하였다.
이소플라본 표준물질을 메탄올에 용해시켜 0.1~25㎍/mL 범위의 표준용액을 조제하여 HPLC 분석을 실시하고 peak area로부터 검량선을 작성하였다. 분석에 사용된 이소플라본 표준물질은 모두 12종으로 다이드제인(daidzein)계 4종, 제니스테인(genistein)계 4종, 글리시테인(glycitein)계 4종을 구입하여 사용하였다 (Fluka Co., Japan).
실시예 5. 스트레스관련 화합물처리 후 발아 콩 배축 및 뿌리부위의 이소플라본 함량 측정
발아 콩의 뿌리 부위 (hypocotyl + root)를 세 가지 스트레스관련 화합물로 처리한 경우, 전체 이소플라본 생성의 유도양상은 도 2에 나타난 바와 같다. 각 3 반복시료(시료당 3번 반복분석)의 전체 이소플라본의 양을 합한 값의 평균치는 각각 증류수(water) 처리군이 7914μg/g, 살리실산(SA) 처리군이 13491μg/g, 메틸자스몬산(MeJA) 처리군이 2360μg/g, 아세틸살리실산(ASA) 처리군이 8667μg/g이었다.
실시예 6. 발아 콩 배축 및 뿌리부위의 이소플라본 유도체 함량 분석
발아 콩의 뿌리부위 이소플라본의 총량을 구성하는 아글리콘(aglycone)으로서 3개의 기본구성물질인 제니스테인(genistein), 다이드제인(daidzein)이, 글리시테인(glycitein) 이외에 글루코오스(glucose), 말로닐레이티드 글루코오스(malonylated glucose), 아세틸레이티드 글루코오스(acetylated glucose)가 붙은 총 9개 유도체 (conjugated forms)의 함량을 비교하였다 (도 3).
아글리콘인 제니스테인, 다이드제인, 글리시테인의 함량은 모든 처리구에서 매우 낮게 나타났다. 도 2에서와 같이 발아 콩 뿌리부위에서 가장 높은 증가를 보인 살리실산 처리구의 경우, 말로닐다이드진의 함량이 특히 높은 증가를 보였다. 반면 메틸자스몬산 처리구의 경우 증류수 처리구와 비교하여 말로닐다이드진의 함량이 매우 낮아 70%의 감소를 보였다. 이는 도 4에 나타난 이소플라본의 생합성 경로 중 살리실산 처리에 의해 페닐알라닌 암모니아 라이에이즈(phenylalanine ammonia lyase), 찰콘 환원효소(chalcone reductase), 찰콘 합성효소(chalcone synthase), 이소플라본 합성효소(isoflavone synthase) 등의 활성이 증가한 것에서 비롯되었다고 생각되며, 메틸자스몬산 처리구의 경우 메틸자스몬산 처리에 의해 찰콘 합성효소의 활성이 1/4 수준으로 감소하고, 이소플라본 분해 대사과정에 관여하는 이소플라본 환원효소(isoflavone reductase)의 활성은 3배 이상 증가한다는 기존의 결과와 일치한다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구 항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
본 발명은 이소플라본 고함유 발아콩 및 콩나물의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 이소플라본 고함유 발아콩 및 상기 발아콩을 배양하여 제조된 이소플라본 함량이 높은 콩나물을 제공하는 효과가 있다. 본 발명은 또한, 상기 발아콩, 콩나물 또는 그 가공물을 함유하는 것을 특징으로 하는 건강식품을 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 인체에 무해하고, 친환경적이며, 유전자변형체(GMO)를 이용하지 않으면서도 이소플라본 함량이 높은 콩 재료를 제조할 수 있어, 여러 식품에 응용할 수 있다.
Claims (6)
- 다음의 단계를 포함하는 이소플라본 고함유 발아콩의 제조방법:(a) 콩종자를 온도 20~30℃의 암조건에서 1~7일간 발아시키는 단계;(b) 식물에 스트레스를 유발하는 화합물로 상기 발아된 콩을 처리하는 단계; 및(c) 상기 화합물이 처리된 발아콩을 온도 20~30℃의 암조건에서 2~24시간 배양하는 단계.
- 제1항에 있어서, 상기 식물에 스트레스를 유발하는 화합물은 살리실산 또는 아세틸살리실산인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 살리실산 및 아세틸살리실산의 농도는 각각 5~20mM인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항의 방법으로 제조되고, 이소플라본 함량이 발아콩의 뿌리부위 1g(건조중량)당 8500μg 이상인 것을 특징으로 하는 발아콩.
- 제3항의 발아콩을 배양하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 콩나물의 제조방법.
- 제3항의 발아콩, 제4항의 방법으로 제조된 이소플라본 고함유 콩나물 또는 그 가공물을 함유하는 것을 특징으로 하는 건강식품.
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