KR100553522B1

KR100553522B1 - 이소플라본 강화 발아 녹두 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100553522B1
Application number: KR1020040008078A
Authority: KR
Inventors: 정우석; 정일민
Original assignee: 학교법인 건국대학교
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2006-02-20
Also published as: KR20050079583A

Abstract

본 발명은 이소플라본이 강화된 발아녹두 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 살리실산, 메틸자스몬산 및 아세틸살리실산으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 식물에 스트레스를 유발하는 화합물로 발아된 녹두를 처리하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 발아녹두 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 인체에 무해하고, 친환경적이며, 유전자변형체(GMO)를 이용하지 않으면서도 이소플라본 함량이 높은 녹두재료를 제조할 수 있다.

이소플라본, 녹두, 숙주나물, 스트레스성 화합물

Description

이소플라본 강화 발아 녹두 및 그 제조방법{Isoflavone Fortifying Sprouted Mung Bean and the Method Thereof}

도 1은 본 발명에 따른 발아녹두 자엽부위의 이소플라본(isoflavone) 함량을 나타낸 그래프이다. nt는 무처리군, sa는 10 mM의 살리실산(salicylic acid), mj는 0.5% 메틸자스몬산(methyl jasmonic acid), asa는 12 mM의 아세틸살리실산(acetyl salicylic acid)을 처리한 군을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 발아녹두 뿌리부위 (hypocotyl + root)의 이소플라본 함량을 나타낸 그래프이다. nt는 무처리군, sa는 10 mM의 살리실산(salicylic acid), mj는 0.5% 메틸자스몬산(methyl jasmonic acid), asa는 12 mM의 아세틸살리실산(acetyl salicylic acid)을 처리한 군을 나타낸다.

도 3은 발아 녹두의 자엽부위 이소플라본의 총량을 구성하는 12개의 이소플라본 분획의 함량을 나타낸 그래프이다(din: daidzin, mdin: malonyldaidzin, adin: acetyldaidzin, dein: daidzein, gly: glycitin, mgly: malonylglycitin, agly: acetylglycitin, glein: glycitein, gin: genistin, mgin: malonylgenistin, agin: acetylgenistin, gein: genistein).

도 4는 발아 녹두의 뿌리부위의 이소플라본 총량을 구성하는 12개의 이소플 라본 분획의 검출량을 나타낸 그래프이다(din: daidzin, mdin: malonyldaidzin, adin: acetyldaidzin, dein: daidzein, gly: glycitin, mgly: malonylglycitin, agly: acetylglycitin, glein: glycitein, gin: genistin, mgin: malonylgenistin, agin: acetylgenistin, gein: genistein).

도 5는 페닐프로파노이드(Phenylpropanoid) 대사경로를 나타내는 그림이다.

숙주나물은 콩나물과 함께 두채류로서 가장 흔한 채소이며 우리나라를 비롯하여 중국, 일본을 비롯한 아시아 각국과 미국, 유럽 등에서 청정채소로 각광을 받고 있다. 숙주나물은 콩나물과는 달리 생식 또는 부분 조리하는 경우 콩나물이 가지는 lipoxigenase가 linoleic acid 등 콩지방을 분해할 때 발생하는 휘발성 물질에 의한 콩 특유의 비린내가 적고, 콩나물에 비해 상대적으로 단위무게당 수분의 함량이 많고 섬유의 함량이 적어 식미성이 우수하여 중국, 일본 등 아시아권 국가 그리고 미국과 유럽을 비롯한 서구에서는 콩나물보다 더 많이 소비되고 있는 두채류이다. 녹두의 주성분은 당질과 단백질이며, 콩과 달리 당질함량이 높은 편이다. 당질 중에서도 전분이 34%로서 많이 함유되어 있으며 숙주나물로 사용할 경우 단백질, 지질, 무기성분 및 비타민 함량이 증가한다고 보고되었으며 효능측면에서도 녹두는 아밀라제, 인버타제, 우레아제 등 여러 가지 소화효소가 들어 있어 소화를 촉진하며, 혈압강하작용, 소염작용, 해열작용, 조혈작용이 있는 것으로 알려져 있다.

그러나 숙주나물의 재료인 녹두는 콩과 비교하여 이소플라본의 함량이 낮으며 숙주나물의 이소플라본의 연구는 매우 미미하다.

이소플라본은 주로 두류에 포함되어 있는 에스트로겐 유사체로 폐경기 여성에게 투여할 경우 여러 가지 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, 가족중에 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 월경주기의 변화를 유도하여 PMS를 예방하며 증상을 완화시키는 것으로 알려졌있으며, 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 보고 된바있으나, 녹두에서 이소플라본의 생성을 촉진하는 것에 관한 연구는 아직 보고된 바 없다.

이에 본 발명자들은, 이소플라본을 다량 함유하는 발아 녹두를 개발하고자 예의 노력한 결과, 식물에 스트레스를 유발하는 화합물로 발아시킨 녹두를 처리함으로써 발아녹두 및 숙주나물에서 이소플라본 함량이 증가되는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 이소플라본 고함유 발아녹두 및 이소플라본 고함유 숙주나물의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 이소플라본 고함유 발아녹두 및 이소플라본 고함유 숙주나물을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 녹두 종자를 온도 20~30℃의 암조건에서 1~7일간 발아시키는 단계; (b) 식물에 스트레스를 유발하는 화합물로 상기 발아된 녹두를 처리하는 단계; 및 (c) 상기 스트레스를 유발하는 화합물로 처리된 발아녹두를 온도 20~30℃의 암조건에서 2~24시간 배양하는 단계를 포함하는 이소플라본 고함유 발아녹두의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 식물에 스트레스를 유발하는 화합물은 살리실산, 메틸자스몬산 및 아세틸살리실산으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 살리실산, 메틸자스몬산 및 아세틸살리실산의 농도는 각각 5~20mM, 0.1~1.0%(v/v) 및 5~20mM인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조되고, 자엽과 뿌리부분에서 생성된 이소플라본 함량이 발아녹두 1g(건조중량) 당 1430μg 이상인 것을 특징으로 하는 발아녹두를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 발아녹두를 배양하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 숙주나물의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 발아녹두, 숙주나물 또는 그 가공물을 함유하는 것을 특징으로 하는 건강식품을 제공한다.

본 발명은 녹두(mung bean: 품종 장안)를 발아시킨 후 식물체내 내재해성 관 련 2차대사를 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 증가시켜 발아된 녹두를 숙주나물 또는 샐러드의 재료 등으로 생식할 때, 본 발명에 따른 처리를 하지 않은 경우와 비교하여 약 2배가량의 높은 이소플라본을 섭취할 수 있는 식품재료를 제공할 수 있는 기술을 증거로 제시하였으며, 유전자조작과 같은 방법을 거치지 않고도 간단한 재배적 방법을 통한 이소플라본의 생산을 증가시킬 수 있다는 가능성을 증명하였다.

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

녹두 (mung bean: 품종 장안)를 각각 100개씩 삼각 플라스크에 넣은 후 95% 에탄올을 콩 종자가 충분히 잠길 정도 넣고 1분간 침지 후 따라버리고 멸균수로 3번씩 매회 20초간 세척한다. 그 다음 25%의 락스희석액을 녹두종자가 잠길 정도로 넣고 5분간 회전교반을 이용하여 소독해준다. 무균작업대에서 락스를 따라버리고 멸균수로 3번 매회 20초간 세척한다. 3번째 세척시 멸균수를 최대한 제거하여 미리 준비해둔 1% 박토아가플레이트(Bacto agar plate)에 종자를 산포하고 배양접시를 파라필름(parafilm)으로 싼 다음 2겹의 알루미늄 호일로 광을 차단한 후, 25 ℃(습도 60%) 배양실에서 5일간 발아 시켰다. 처리시 발아된 녹두의 떡잎(cotyledon)은 녹색 껍질이 벗겨지고 노란색을 띄우며, 쌍떡잎이 발생한 상태로 가로 0.3㎝, 세로 0.2㎝정도로 발아 전 종자의 크기와 큰 차이가 없었으며, 녹두 뿌리(hypocotyl and root)의 길이는 평균 6㎝로 무색이었다.

실시예 2. 2차 대사 유도화합물 제조

세 가지 스트레스 관련 화합물 살리실산(salicylic acid), 메틸자스몬산( methyl jasmonic acid), 아세틸살리실산(acetyl salicylic acid; aspirin)의 화학구조식은 아래에 나타나 있으며 희석액의 농도 및 조제는 표 1과 같이 행하였다.

A. Salicylic acid B. Methyl Jasmonic acid C. Acetyl salicylic acid

스트레스 관련 화합물의 제조

	최종농도 (final concentration)	용매 (에탄올)
Salicylic acid	10 mM	3%
Methyl jasmonic acid	0.5 % (v/v)	50%
Acetyl salicylic acid	12 mM	3%

실시예 3. 2차 대사 유도 및 시료 채취

실시예 1 에 기술한 방법에 의하여 준비한 녹두의 발아 후 5일된 뿌리 (hypocotyl + root)와 자엽부위 전체를 위의 실시예 2 에 기술한 방법에 의하여 준비된 세 가지 스트레스 유발 화합물 희석액에 완전히 잠기도록 약 10초간 침지한 후, 배지를 넣지 않은 새 플레이트(plate)에 옮겨 파라필름(parafilm)으로 완전히 밀봉한 다음, 2겹의 알루미늄 호일(foil)로 광을 차단한 암상태에서 25 ℃, 16시간 동안 스트레스 관련 화합물이 2차대사를 유도하도록 하였다. 2차 대사유도 처리간 3반복을 두었으며 처리 후 자엽 (cotyledon)과 뿌리(hypocotyl + root)를 분리하여 각각 액화질소에 침지, 급속 냉각 후 영하 80도에서 보관하며 분석시료로 사용하였다.

실시예 4. 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 15 ml 일회용 원심분리용 튜브를 이용하여 지상으로부터 약 25도의 각도로 눕힌 상태에서 150 rpm의 속도로 16시간 진탕한 후 2회 원심 분리하여 사용하였으며, 추출 후 분석직전까지 영하 80℃에 보관하였다.

실시예 5. HPLC를 이용한 이소플라본 정량분석

HPLC 분리조건은 C18 reverse phase column (고정상 : YMC AM303 (4.6 * 250mm))을 사용하였으며 이동상은 H₂O와 0.1%의 아세트산을 함유한 아세토니트릴(Acetonitrile)을 사용한 농도차에 따른 추출(gradient elution)을 행하였다. 농도 차의 조건은 아래 표 2에 나타난 바와 같다.

이소플라본의 HPLC 분석조건

시간 (분)	이동상 A: H₂O (%)	이동상 B: 아세토니트릴 (%)
0	85	15
50	65	35
60	65	35

분석시 HPLC에 주입된 추출용액의 양 (injection volume)은 20㎕였으며 유속은 1.0㎖/min 이였고, 검출파장은 254nm이었다. 검량선 작성은 이소플라본계열의 daidzin외 11개의 표준시료 (Sigma, Indofine Chemical)로 작성하였으며, 각 시료당 분석은 3반복으로 하였으며 각 분리물질의 피크전체의 넓이를 표준시료로 작성한 결과와 비교 (calibration)하여 정량 분석하였다.

실시예 6. 스트레스관련 화합물처리 후 발아 녹두 자엽부위의 이소플라본 함 량 측정

발아 녹두의 자엽부위를 세 가지 스트레스관련 화합물로 처리한 경우, 전체 이소플라본 생성의 유도양상을 도 1에 나타냈다. 각 3반복 시료 (시료당 3반복 분석)의 전체 이소플라본의 양을 합한 값의 평균치는 각각 무처리군(nt)의 경우 855μg/g, 살리실산(sa) 처리군은 1395μg/g, 메틸자스몬산(mj) 처리군은 825μg/g, 아세틸살리실산(asa) 처리군은 900μg/g이었다.

무처리구와 비교하여 살리실산을 처리한 경우 약 60%의 이소플라본 총량이 증가한 반면, 메틸자스몬산과 아세틸살리실산으로 처리한 경우에는 유의성 있는 차이를 보이지 않았다.

실시예 7. 스트레스관련 화합물처리 후 발아 녹두 뿌리부위의 이소플라본 함량 측정

발아 녹두의 뿌리 부위 (hypocotyl + root)를 세 가지 스트레스관련 화합물로 처리한 경우, 전체 이소플라본 생성의 유도양상은 도 2에 나타난 바와 같다. 각 3반복 시료 (시료당 3반복 분석)의 전체 이소플라본의 양을 합한 값의 평균치는 각각 무처리군(nt)이 391μg/g, 살리실산(sa) 처리군이 657μg/g, 메틸자스몬산(mj) 처리군이 605μg/g, 아세틸살리실산(asa) 처리군이 898μg/g이었다.

발아 녹두의 뿌리부위에서는 자엽부위와는 달리 무처리군과 비교하여 세 가지 처리 모두에서 유의성 있는 차이를 보였는데 살리실산 처리구에서는 68%, 메틸자스몬산 처리구에서는 54%, 아세틸살리실산 처리구에서는 120%의 이소플라본 총량 의 증가를 보였다. 특히 아세틸살리실산의 경우 자엽에서는 같은 처리에 의해 거의 증가되지 않았으나, 뿌리에서는 2배 이상의 증가를 보여 이소플라본의 생성기작은 자엽과 뿌리에서 서로 다른 과정을 통하여 조절됨을 추측할 수 있었다.

상기 실시예 6과 7의 결과를 종합하여 각 처리별 발아녹두 1g(건조중량) 당 이소플라본 자엽과 뿌리부분에서 생성된 총량을 구하면, 무처리구(nt)가 1246μg, 살리실산(sa) 처리구가 2052μg, 메틸자스몬산(mj) 처리구가 1431μg, 아세틸살리실산(asa) 처리구가 1798μg이었다. 무처리구와 비교한 각 처리별 이소플라본 총량은 살리실산 처리구의 경우 64%, 아세틸살리실산 처리구의 경우 44%의 증가를 보여 전체적으로는 살리실산이 가장 우수한 효과를 나타내었다.

실시예 8. 발아 녹두 자엽부위의 이소플라본 유도체 함량 분석

발아 녹두의 자엽부위 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 비교하여 보면 아래 도 3과 같다. 세가지 화합물 처리군들 모두 아글리콘인 제니스테인, 다이드제인, 글리시테인의 함량은 소량이였다. 자엽부위의 경우 무처리구에 가장 높은 증가를 보였던 살리실산 처리구에서는 제니스테인보다는 말로닐다이드진(malonyldaidzin), 아세틸다이드진(acetyldaidzin),글리시틴(glycitin)이 증가한 것으로 나타났다.

이는 도 5에 나타난 바와 같이 나린제닌(naringenin), 제니스테인(genistein) 방향으로의 대사 보다는 리퀴리티제닌(liquiritigenin), 다이드제인(daidzein), 글리시테인(glycitein) 방향으로의 대사가 활발하였다는 증거이며 살리실산 처리에 의해 대사의 방향을 조절하는데 기여하는 것으로 예상되는 chalcone reductase의 활성에 의해 조절된 것으로 보인다.

실시예 9. 발아 녹두 뿌리부위의 이소플라본 유도체 함량 분석

발아 녹두의 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 비교하여 보면 아래 도 4와 같다. 아글리콘인 제니스테인, 다이드제인, 글리시테인의 함량은 무처리구 (nt)와 살리실산 처리구(sa)의 경우 소량이었으나, 메틸자스몬산 처리구(mj)와 아세틸살리실산 처리구의 경우 함량이 높았다. 특히 제니스테인의 함량이 높았다. 도 2에서와 같이 발아녹두 뿌리부위에서 가장 높은 증가를 보인 아세틸살리실산 처리구와 살리실산 처리구의 경우 아세틸다이드진의 함량이 특히 높은 증가를 보였다. 아세틸살리실산 처리구에서는 말로닐다이드진이 높은 증가를 나타내었다. 살리실산 처리구의 경우 글리시틴의 증가가 특이적으로 관찰 되었다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 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 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

본 발명은 이소플라본 고함유 발아녹두의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 이소플라본 고함유 발아녹두 및 상기 발아녹두를 배양하여 제조된 이소플라본 함량이 높은 숙주나물의 제조방법을 제공하는 효과가 있다. 본 발명은 또한, 상기 발아녹두, 숙주나물 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 녹두재료를 제조할 수 있어, 여러 식품에 응용할 수 있다.

Claims

다음의 단계를 포함하는 이소플라본 고함유 발아녹두의 제조방법:

(a) 녹두 종자를 온도 20~30℃의 암조건에서 1~7일간 발아시키는 단계;

(b) 식물에 스트레스를 유발하는 화합물로 상기 발아된 녹두를 처리하는 단계; 및

(c) 상기 스트레스를 유발하는 화합물로 처리된 발아녹두를 온도 20~30℃의 암조건에서 2~24시간 배양하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 식물에 스트레스를 유발하는 화합물은 살리실산, 메틸자스몬산 및 아세틸살리실산으로 구성된 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 살리실산, 메틸자스몬산 및 아세틸살리실산의 농도는 각각 5~20mM, 0.1~1.0%(v/v) 및 5~20mM인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항의 방법으로 제조되고, 자엽과 뿌리부분에서 생성된 이소플라본 함량이 발아녹두 1g(건조중량) 당 1430μg 이상인 것을 특징으로 하는 발아녹두.
제4항의 발아녹두를 배양하는 것을 특징으로 하는 이소플라본 고함유 숙주나물의 제조방법.
제4항의 발아녹두, 제5항의 방법으로 제조된 이소플라본 고함유 숙주나물 또는 그 가공물을 함유하는 것을 특징으로 하는 건강식품.