즉, 본 발명의 일 목적은 식염 함량은 줄이면서 동시에 암 세포의 활성을 억제할 수 있는 단호박 마늘 고추장을 제공하려는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상술한 바와 같이, 식염 함량은 줄이면서 암 세포의 활성을 억제할 뿐 아니라 유용한 성분들(아르기닌, 타우린, 아스프라트산, 디알릴 디설파이드, 디알릴 트리설파이드, 베타카로틴, GABA 등) 의 함량을 개선시킬 수 있는 단호박 마늘 고추장을 제조하는 방법을 제공하려는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
고추장 100중량부를 기준으로 고추분 22-26중량%, 마늘 18-22중량%, 단호박 18-22중량%, 메주분 7-9중량%, 조청 18-22중량% 및 천일염 7-9중량%, 및 찹쌀 7-9중량%를 함유하여 이루어지는 암 세포의 활성을 억제하는 고추장을 제공한다.
또한, 본 발명에 따르면, 선별된 마늘과 단호박을 수세 및 분쇄하고, 동일 중량의 마늘과 단호박 각각에 2 내지 5배의 물로 희석하여 90~100 ℃에서 4 내지 5시간 증자처리하여 단호박죽과 마늘죽을 각각 제조하는 제1단계;
제조된 단호박죽과 마늘죽을 혼합한 다음 고추분과 메주가루, 찹쌀을 첨가하고 조청을 이용하여 당화시킨 후 냉각하는 제2단계;
상기 냉각된 원료에 식염을 첨가한 후, 숙성시키는 제3단계; 및
상기 숙성기간 중 정기적으로 자외선을 조사하여 고추장의 품질을 관리하는 제4단계;를 포함하여 이루어지는 아르기닌, 타우린, 아스프라트산, 디알릴 디설파이드, 디알릴 트리설파이드, 베타카로틴, GABA 함량을 개선하고 암 세포의 활성을 억제하기 위한 단호박 마늘 고추장 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서는 식염 함량은 줄이면서 동시에 암 세포의 활성을 억제하기 위한 단호박 마늘 고추장으로서, 고추장 100중량부를 기준으로 고추분 22-26중량%, 마늘 18-22중량%, 단호박 18-22중량%, 메주분 7-9중량%, 조청 18-22중량% 및 천일염 7-9중량%, 및 찹쌀 7-9중량%를 함유하여 이루어진다.
특히 본 발명에서는 단호박과 마늘의 사용량을 1:1 중량비로 사용할 경우 하기 실시예에서도 규명된 바와 같이, 효능 측면을 볼 때 가장 바람직하였다.
또한, 본 발명에서는 엿기름을 대신하여 대량생산과 작업능률 향상을 위해 조청을 사용하는 것을 일 특징으로 한다.
한편, 전분질 원료를 대체하면서도 특유의 향과 맛을 향상시킬 목적으로 감, 사과, 홍삼, 호박 등을 사용할 수 있고, 또한 양파, 겨자, 고추냉이를 이용하게 되면 미생물을 이용한 숙성의 변화를 가져오는 상승 효과도 얻을 수 있다.
이밖에 양파나 다시마, 감초, 치자, 홍화, 매실등의 과실, 식물성 추출액, 구기자나 오미자등의 한약제, 기타 잡곡류, 키토산 등도 향, 맛, 품질을 향상시킬 목적으로 첨가 가능하다.
이같이 제조된 단호박 마늘 고추장은 식염의 함량은 줄이면서도 하기 실시예에 의해 명백히 규명된 바와 같이, 암 세포의 활성을 억제하는 효과가 탁월한 것으로, 암 세포로는 위암, 대장암, 폐암 등에 효과적이며, 이중에서도 특히 위암 세포에 대하여는 64% 이상의 활성 억제 효과를 확인할 수 있었다.
상술한 고추장은 다음과 같은 순서에 따라 제조할 수 있다:
첫째, 선별된 마늘과 단호박을 수세 및 분쇄하고, 동일 중량의 마늘과 단호박 각각에 2 내지 5배의 물로 희석하여 90~100 ℃에서 4 내지 5시간 증자처리하여 단호박죽과 마늘죽을 각각 제조한다.
둘째, 제조된 단호박죽과 마늘죽을 혼합한 다음 고추분과 메주가루, 찹쌀을 첨가하고 조청을 이용하여 당화시킨 후 냉각시킨다.
셋째, 냉각시킨 원료에 식염을 첨가한 후 숙성시킨다.
마지막으로, 숙성기간 중 정기적으로 자외선을 조사하여 고추장의 품질을 관리한다. 이때 UV 조사는 고추장 숙성 중 Bacillus cereus균 등의 번식을 방지하기 위한 목적으로 수행하는 것으로, 이에 한정하는 것은 아니나 일주일 기준으로 5-10분 범위내로 수행하여도 수개월 이상에 걸친 고추장 숙성 도중 자연적으로 발생하는 꽃가지 형태의 고추장 곰팡이의 발생을 억제시키는데 효과적이다.
구체적으로 본 발명의 단호박 마늘 고추장을 제조하기 위한 공정 흐름도를 나타낸 도 1을 기초하여 살펴보면, 우선, 호박과 마늘을 각각 선별하고 수세 후 마늘의 경우에는 알리신의 생성을 극대화하기 위해 분쇄하고, 단호박의 경우에는 가급적 잘게 썬 다음 이들을 각각 2 내지 5배의 물로 희석하고 증자 처리하여 호박죽과 마늘죽을 각각 제조하게 된다. 이와 같이 함으로써, 알리신을 포함한 마늘의 유익한 성분을 최대한 유지하면서 마늘향을 제거할 수 있을 뿐 아니라 단호박의 향도 유지하면서 베타카로틴 추출 또한 용이하도록 반응공정을 최적화할 수 있다.
이때 단호박과 마늘을 함께 혼합한 다음 죽을 만들게 되면 단호박에 다량 포함된 전분질로 인하여 증자 시간을 더 많이 필요로 하는 단점이 있을 뿐 아니라 단호박의 향이 마늘 특유의 향에 의해 묻히게 되므로 바람직하지 않다.
특히 마늘 분쇄공정을 거쳐 적당한 크기로 전 처리한 마늘에 급수를 1:3의 비율로 혼합한 후, 90-100℃의 온도로 가열시간에 따른 마늘향에 대한 관능평가를 토대로 최적의 반응 시간을 산정한 결과, 반응시간에 따른 관능평가 결과를 살펴보면 생마늘에 비해 1시간 정도 가열 처리 하였을 때 마늘향이 가장 강한 것으로 평가 되었으나 이후 가열시간이 증가할수록 마늘향이 점차 감소되는 것으로 나타났으며 5시간 가열 처리시 가장 높은 평가 점수를 받았으나 수분의 증발이 일어나 마늘이 눌러 붙는 단점이 있어 마늘향 제거 공정은 4시간 정도의 반응 시간을 가지는 것이 가장 효과적임을 실험적으로 확인하였다.
또한, 상기 증자 조건은 증자 시간이 부족할 경우 호박이나 마늘로 인해 최종 생성물 고추장의 숙성 도중 빨리 변질될 수 있는 점을 감안하여 90~100℃에서 4 내지 5시간동안 충분히 처리하는 것이 바람직한 것이다.
이렇게 각각 준비된 호박죽과 마늘죽은 혼합한 다음 고추분과 메주가루, 찹쌀을 첨가하여 혼합하고 조청을 이용하여 당화시킨 후 냉각시키며, 이때 당화는 상기 언급한 증자 조건과 동일한 조건에서 수행하면 충분하다.
이어서 냉각시킨 원료에 간의 조절을 위하여 식염을 첨가하되 종래 사용량보다는 현저하게 저감된 함량에 해당하는 고추장내 총 고형분 함량중 2wt% 내외로 참가한 다음 숙성 탱크에서 장기간 숙성시키게 된다. 간조절을 위하여 사용되는 식염의 경우 천일염을 포함하여 식용으로 가능한 모든 소금이 가능하며, 천연소금을 사용할 경우 마그네슘 등 각종 천연미네랄이 다량 함유되어 있을 뿐만 아니라 알칼리성으로 우리 전통식품 고유의 맛을 유지시켜 주고, 또한 일반염 보다 우리 몸에 가장 적합하며 산화가 적다는 장점을 가지고 있다.
숙성은 최소 6개월 이상이며, 고추장의 맛과 품질의 변화를 최소할 수 있는 일정 온도(15~18℃)에서 숙성을 하게 된다.
상기 숙성기간 중 정기적으로 자외선을 일주일당 5-10분 범위내로 1회정도씩 조사하여 숙성 기간 중 이상발효에 의해 생성될 수 있는 유해균의 생성을 억제하게 된다. 이는 특별한 살균공정이 없는 전통고추장의 특성상 숙성과정 중 메주가루에서 기인한 식중독의 원인균 중의 하나인 Bacillus cereus균의 수가 과다 검출되는 경우를 감안한 것으로, 숙성기간 동안 정기적으로 자외선을 조사하여 이에 따른 Bacillus cereus균의 함량 변화를 측정한 결과, 자외선을 조사하지 않은 실험구에 비하여 자외선을 조사한 실험구의 경우에 약 34%정도 감소된 것을 실험적으로 확인함에 따라, 전통장류의 품질관리 방법으로써 적용한 자외선 조사 방법이 유해 균수의 생성을 억제 시킬 수 있는 효율적인 방법임을 알 수 있다.
상술한 바에 따라 제조된 본 발명의 단호박 마늘 고추장은 위암 세포 활성을 62% 이상 억제하는데 탁월한 효과를 갖는 것으로, 다른 암종의 세포 활성 억제에도 효과를 갖을 것으로 여겨진다.
이상에서 상술한 바와 같이 상기와 같은 본 발명에 따른 단호박 마늘 고추장은 암 세포의 활성을 효과적으로 억제할 뿐 아니라 식염 함량은 대폭 낮추는 대신 아르기닌, 타우린, 아스프라트산, 디알릴 디설파이드, 디알릴 트리설파이드, 베타카로틴, GABA 성분등 유용 성분의 함량은 개선시켜 결과적으로 동맥경화, 심근경색, 고혈압, 협심증, 뇌졸중 등의 성인병 예방과 관련된 생리활성 효과까지 함께 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 의해 제한되지 않는다.
제조예 1: 단호박 마늘고추장 원료 준비
원료
원료로서 단호박, 마늘, 고추분, 메주분, 조청, 천일염, 찹쌀을 각각 준비하였다.
단호박 : 국내산, 단호박, 50kg
마늘 : 국내산, 50kg
고추분 :국내산, 고추장용 고춧가루, 영양고추유통공사(경북 영양군 일월면), 60kg
메주분, 조청, 찹쌀 : 국내산, 제일 상사(부산 대신동), 각각 20kg
천일염 : 국내산, 도초(금)소금, 전남 신안군 도초면, 20kg
원료의 전처리
전처리로는, 원료에 붙어있는 이물질 등을 제거하기 위한 수세공정과 단호박 및 마늘의 껍질 및 꼭지를 제거하기 위한 박피공정, 그리고 효율적인 추출공정을 위한 분쇄 공정 등이 있다.
먼저, 원료의 전처리 공정에 앞서, 추출공정에 적합한 단호박 및 마늘을 선별하고, 선별된 단호박과 마늘을 대상으로 탈피 공정을 거치며 수세를 위해 충분한 물을 취하여 수세한 후 마늘의 주요성분 중 기능성 성분인 알리신과 단호박의 주요성분인 베타카로틴 성분의 생성을 최대화시키기 위해 단호박 및 마늘을 각각 분쇄시켰다.
시제품 제조
분쇄후 3-4시간 동안 교반을 통해 산소와의 접촉을 최대화 시킨 분쇄 마늘을 이용하여 제조 공정에 적용하였으며 하기표 1과 같은 비율로 재료를 혼합하고 도 1에 도시한 공정 흐름도에 따라 시제품을 제조하였다.
재 료 |
혼합 비율 (%) |
고추분 |
24 |
마 늘 |
20 |
단호박 |
20 |
메주분 |
8 |
조청 |
20 |
천일염 |
8 |
합 계 |
100 |
제조예 2: 마늘향 제거
마늘향을 제거하기 위한 최적의 반응 시간을 산정하기 위해 분쇄공정을 거쳐 적당한 크기로 전 처리한 마늘에 급수를 1:3의 비율로 혼합한 후, 90-100℃의 온도로 가열시간에 따른 마늘향에 대한 관능평가를 토대로 최적의 반응 시간을 산정하고 결과를 하기표 2에 마늘 고음 시간에 따른 마늘향 관능평가로서 정리하였다.
시료처리구 |
마늘향 |
생마늘 |
3.75 ± 0.48 |
30분 |
2.24 ± 0.79 |
1시간 |
1.32 ± 0.44 |
2시간 |
3.27 ± 0.63 |
3시간 |
4.49 ± 0.52 |
4시간 |
6.30 ± 0.67 |
5시간 |
6.85 ± 0.54 |
(비고: 향, 매우 강하다 : 1점- 매우 약하다 : 7점으로 하였다).
상기표 2에서 보듯이, 생마늘에 비해 1시간 정도 가열 처리 하였을 때 마늘향이 가장 강한 것으로 평가 되었으나 이후 가열시간이 증가할수록 마늘향이 점차 감소되는 것으로 나타났으며 5시간 가열 처리시 가장 높은 평가 점수를 받았으나 수분의 증발이 일어나 마늘이 눌러 붙는 단점이 있어 마늘향 제거 공정의 최적시간으로는 4시간이 효과적이라 생각되어진다.
제조예 3: UV 조사 공정
특별한 살균공정이 없는 전통고추장의 특성상 숙성과정 중 메주가루에서 기인한 식중독의 원인균 중의 하나인 Bacillus cereus균의 수가 과다 검출되는 경우가 있었기에, 본 발명자들은 효율적인 품질관리를 위해 UV 조사를 고려하고 숙성기간 동안 정기적으로 자외선을 조사하여 이에 따른 Bacillus cereus균의 함량 변화를 측정하였다.
구체적으로는 실험구는 비조사구와 조사구로 나누어서 실험을 행하였으며 조사 전후에 따른 균수의 변화를 관찰하고, MYP 배지에서 검출된 집락수를 하기표 3에 그리고 자외선 조사전후 본 발명에 의한 단호박 마늘고추장의 Bacillus cereus 수의 관찰 결과를 표 4로서 각각 정리하였다.
또한, 상기 분석은 다음과 같은 방법으로 수행하였다: Bacillus cereus 검출방법은 식품공전법에 의거하였으며 그 방법은 다음과 같다. 시료 25g에 멸균수 225mL을 가하여 균질화시킨 뒤 10-2~10-6까지 단계별로 희석 후 각각의 희석액을 0.2mL씩 5장의 MYP 한천배지에 도말하여 30℃에서 24시간 배양 후 혼탁한 환이 있는 분홍색 집락을 계수하였다. 그 결과 각 단계에서 검출된 집락을 확인시험을 하기 위해 각각 집락 5개를 선별하여 blood agar plate에 접종하여 30℃, 24시간 배양 후 균수를 계산하였다.
Bacillus cereus (CFU/g)
|
10
-2
|
10
-3
|
10
-4
|
10
-5
|
10
-6
|
자외선 조사 전 |
297 |
32 |
3 |
0 |
0 |
자외선 조사 후 |
161 |
18 |
2 |
0 |
0 |
|
자외선 조사 전
|
자외선 조사 후
|
Bacillus cereus (CFU/g)
|
19,700 |
6,700 |
상기표 3 및 4에서 보듯이, 자외선을 조사하지 않은 실험구의 경우 숙성 5개월째 비조사구의 경우에는 약 19,700CFU/g로 나타났으나 자외선 조사한 실험구의 경우에는 약 6,700CFU/g로 약 34%정도 감소된 것을 확인할 수 있었다.
이러한 결과로부터, 자외선 조사 방법이 유해 균수의 생성을 억제시킬 수 있는 효율적인 방법이며, 전통장류에 대한 자가 품질 검사 기준인 10,000 CFU/g 기준에도 적합한 것으로 확인되었다.
제조예 4: 단호박 마늘 고추장 제조
본 발명의 단호박 마늘 고추장을 제조하기 위한 공정 흐름도를 나타낸 도 1을 기초하여 다음과 같이 단호박 마늘 고추장을 제조하였다.
우선, 호박 20kg과 마늘 20kg을 각각 선별하고 수세 후 마늘은 분쇄하고, 단호박은 잘게 썬 다음 이들을 각각 각각의 2내지 4배의 물로 희석하고 90℃ 정도에서 4시간동안 증자 처리하여 호박죽 30-40kg과 마늘죽 30-40kg을 각각 제조하였다.
준비된 호박죽과 마늘죽을 혼합하고 고추분 24kg과 메주가루 20kg, 찹쌀 20 kg을 첨가하여 혼합하고 조청 20kg을 이용하여 100℃ 정도에서 5시간동안 당화시킨 후 냉각시켰다.
이어서 냉각시킨 원료에 천연 소금 6-8kg을 범위내에서 첨가하고 숙성 탱크에서 5개월간 15~18℃ 범위내로 유지하면서 숙성시켰으며, 숙성기간 도중에는 일주일마다 G20T8 살균램프(20W)를 사용하여 자외선(253.7nm)을 정기적으로 5-10분 범위내에서 1회씩 조사하였다.
실험예 1: 단호박 마늘고추장 성분분석
제조예 4에서 제조한 단호박 마늘 고추장에 대하여 성분 분석을 다음 항목들에 대하여 수행하였다.
1) 일반성분
수분은 상압가열 건조법, 조단백질은 semimicro kjedahl법, 조지방은 soxhlet법, 조회분은 건식회화법으로 정량하였다.
2) 조섬유
건조 또는 탈지과정을 거친 시료에 대하여 한 시료 당 건조물 기준 0.2g의 시료를 취하여 A.O.A.C 공정시험법으로 조섬유 함량을 측정하였다.
구체적으로는 시료를 예열된 1.25% H2SO4 200mL에 정확히 30분동안 가열분해 시킨 후 여과(200mesh)하여 뜨거운 증류수로 수회 세척하고 다시 예열된 1.25% NaOH 200mL에 정확히 30분 가열 분해시켰다. 항량을 구한 celite 함유 17G3여과용 유리도가니를 에탄올을 이용하여 도가니 안의 celite를 적신 후 가열 분해물을 여과시켰다. 그리고 뜨거운 증류수로 수회 세척한 후 다시 에탄올로 씻어내고 130℃ 전기오븐에서 2시간 건조시켰다. 데시케이터에서 식힌 후 유리도가니 속의 침전물의 무게를 잰 후 525℃에서 30분 동안 회화시키고, 다시 데시케이터에서 식혀 회분량을 측정한 후 침전물의 무게에서 빼어 조섬유 함량을 구하였다.
3) 총당 정량
고추장의 총당은 Phenol-H2SO4 으로 정량하였다. 즉, 시료 10g에 70% 에탄올 200㎖를 가하여 80℃에서 2시간 환류냉각 추출하고, whatman No.2로 여과한 여액 1mL에 5% 페놀 1mL를 가한 다음 진한 황산 5mL를 가하여 혼합하고 15분간 방치한 후 분광광도계로 550nm에서 비색 측정하였다.
구체적으로, 기존 시판 고추장과 신공법을 이용하여 마늘향을 제거하여 5개월 이상 숙성시킨 단호박마늘고추장의 일반성분 함량을 분석한 결과를 하기표 5에 정리하였다. 참고로, 당질은 앞서 언급한 조섬유와 하기 총당 함량을 합하여 계산하였다.
일 반 성 분
|
함 량 (%)
|
시판고추장 |
단호박 마늘고추장 |
수 분
|
43.65 ± 0.64 |
46.67 ± 0.12* |
조단백
|
3.45 ± 0.13 |
4.89 ± 0.34 |
회 분
|
6.80 ± 0.01 |
9.18 ± 0.12 |
조지방
|
3.26 ± 0.62 |
2.71 ± 0.01 |
당 질
|
42.84 ± 0.34 |
36.55 ± 0.26 |
* Data are expressed as means ± standard deviation (n=3)
상기표 5에서 보듯이, 수분 함량은 각각 43.65%, 46.67% 로 큰 차이는 없었으며 조단백질, 조회분의 경우 시판고추장에 비해 단호박마늘고추장의 함량이 약 1-2%가량 높은 결과를 나타낸 반면 조지방의 경우 시판고추장에 비해 0.5%가량 낮은 것으로 조사되었다. 이 등(13)에 의하면 마늘첨가구가 무 첨가구에 비해 지방 함량이 낮았으며 이는 단호박마늘첨가구가 lipase의 잔존활성이 높아 지방의 분해율이 높은 것이라 사료된다.
4) 유리아미노산 분석
유리아미노산은 시료 5g에 5-sulfosalicylic acid 250㎎을 넣고 잘 혼합하여 균 질화 시켜 제 단백 시킨 후 원심분리 (3,000×g. 15min) 한다. 상층액은 0.20㎛ membrane filter로 여과한 다음 litiium citrate buffer(pH 2.2)로 일정량 희석하여 아미노산 자동 분석기(Hitachi model 835-50, Japan)로 분석하고 하기표 6에 정리하였다.
amino acid |
단호박 마늘고추장(%) |
시판 고추장(%) |
Phosphoserine |
1.43 |
1.37 |
Taurine |
5.71 |
2.47 |
Phosphoethanolamine |
3.08 |
3.37 |
Aspartic acid |
12.94 |
7.74 |
Threonine |
2.58 |
3.23 |
Serine |
3.23 |
4.44 |
Glutamic acid |
7.44 |
9.18 |
Sarcosine |
0.02 |
0.01 |
Aminoaidpic acid |
0.75 |
0.61 |
Glycine |
1.17 |
2.38 |
Alanine |
3.42 |
5.50 |
Citrulline |
1.21 |
0.16 |
L-a-amino iso-n-butyric acid |
3.19 |
0.96 |
Valine |
3.00 |
4.70 |
Cystine |
0.25 |
0.00 |
Methionine |
0.74 |
0.99 |
Cystathione |
0.45 |
0.09 |
Isoleucine |
2.09 |
4.12 |
Leucine |
3.25 |
7.00 |
Tyrosine |
1.89 |
2.97 |
Phenylalanine |
2.59 |
5.02 |
b-alanine |
2.02 |
2.50 |
D,L-b-aminoisobutyric acid |
0.09 |
0.56 |
γ-amino-n-butyric acid(GABA) |
3.15 |
2.91 |
Ethanolamine |
0.38 |
0.39 |
Hydroxylysine |
0.13 |
0.06 |
Ornithine |
0.64 |
0.91 |
Lysine |
4.54 |
4.63 |
L-histidine |
1.13 |
1.08 |
Anserine |
0.87 |
0.85 |
Carnosine |
0.07 |
0.12 |
Arginine |
16.83 |
4.47 |
proline |
9.67 |
15.19 |
합 계 |
100 |
100 |
상기표 6에서 보듯이, 단호박마늘고추장과 시판고추장의 유리아미노산 분석결과를 살펴본 결과 시판고추장의 경우 proline의 함량이 15.19%로 가장 높은 반면에 시제품의 경우 arginine이 16.83%로 가장 높았으며 기타 아미노산류중에는 단호박 마늘 고추장의 경우 담즙 생성, 콜레스테롤 농도 조절, 이온의 세포막 투과성 조절, 항산화 작용, 과도한 신경 흥분 억제 기능을 가진 Taurine 과 식품의 감칠맛을 내는데 결정적 역할을 하는 아미노산으로 알려져 있는 aspartic acid와 신경흥분 억제작용, 진정효과, 항 스트레스 효과, 혈압 및 신장기능의 정상화 작용이 있어 최근 주목 받고 있는 γ-amino-n-butyric acid(GABA)과 같은 유용한 아미노산이 시판고추장에 비해 다량 함유되어져 있는 것으로 조사되었다.
상기 GABA (Gamma Amino Butyric Acid) 성분은 일반적으로는 자연계에 널리 분포하는 비단백질 아미노산의 일종으로 포유동물의 뇌나 척수에 존재하며 흥분 억제성 신경전달물질(Inhibitory Neurotransmitter)이다. GABA는 인체의 많은 생리적인 메카니즘의 조절에 관여하여 뇌의 혈류를 활발하게 하고 산소 공급량을 증가시켜 뇌세포의 대사기능을 항진시키는 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 성장호르몬의 분비 조절에도 관여하며 혈압강하 및 통증완화, 정시안정작용, 간, 신장기능 개선작용, 대장암억제작용 등에도 효과가 있는 것으로 알려져 있어 약리적으로 매우 주목받는 물질이다.
최근에는 GABA가 학습능력을 유의적으로 증강시키고 장기 기억 촉진에 기여할 뿐만 아니라 혈압상승을 억제하며 식용과 포만감을 조절하는 요소로 작용한다고 발표되어 전 세계적으로 주목을 받고 있는 물질의 하나로서 경구적 처방약으로서는 5, 10 mg의 환제가 시판되고 있으나 의약품의 합성 GABA제제의 경우 식욕부진, 변비, 설사 등의 소화기계의 부작용이 있다고 한다.
이러한 GABA의 역할로 인해 의약품으로서 뿐만 아니라, 최근에는 기능성식품소재로서의 GABA에 대한 관심이 고조되고 있다. GABA는 발아현미를 비롯한 발아곡류, 녹차, 배추 뿌리 등 곡물에서도 많이 검출되고 있으므로 경구적으로 섭취하는 것이 가능하다. 그러나 이들에 함유된 GABA의 양은 많지 않아 약리작용을 발휘하기 위한 필요량을 식품에서 섭취하는 것은 용이하지 않다. 이를 극복하기 위해 GABA가 다량 함유된 식품소재를 발굴하여 산업적으로 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
GABA는 분자량이 103.2 dalton으로 피페리인산으로 불리며 용융점이 202℃로 열에 안정한 편이며 C4H9NO2의 분자식을 가지며 물에 대한 용해성이 크다.
GABA는 단백질에서는 발견이 되지 않는 비단백질성 아미노산으로 뇌나 척추에 존재하는 신경전달물질로 혈류를 개선하며 뇌의 산소공급을 증가시켜 뇌의 대사촉진 및 뇌 기억을 증진시키는 뇌의 영양제로 알려져 있다(Ryu and Jeon, 2004; Bown and Shelp, 1997; Difiglia, 1990).
GABA는 글루탐산이 신경을 활성화시키는 것과는 달리 신경활성을 억제하는 것으로 알려져 있으며, 이러한 기능은 신경세포의 기능과 정보처리에 지대한 영향을 미치게 된다. 특히 감각뇌에서 방향민감성, 각도 민감성 반응 등을 결정하며 정교한 운동기능도 조율하는 것으로 알려져 있다. 아울러 뇌의 흥분을 적절히 제어하여 비정상적인 과도한 활성을 제어하는 데 관여하는 것으로 알려져 있으며, 척추와 무척추동물 중에는 GABA를 전달하는 뉴런이 존재하며, 이 뉴런에 GABA가 충분히 공급되면 간질발작이 억제된다고 보고된 바 있다(Alond et al., 1996).
GABA의 뇌혈류 촉진효과와 산소공급 증가효과는 뇌세포의 대사를 촉진시킴으로써 뇌졸중의 후유증 및 뇌동맥경화증 등에 개선효과가 나타나 의약품으로 사용되고 있으며(Oh et al., 2001; Krogsgaard-Larsen 1989), 이와 반대로 뇌혈액 중에 GABA 및 GAD 농도가 낮으면 간질병, 파킨슨씨병, 정신분열증 등의 질병이 발병하는 것과 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있으며, 알콜 중독자들은 정상인에 비해 상대적으로 GABA 농도가 낮은 것으로 알려져 있다(Oh et al., 2001). 이외에도 GABA는 성장호르몬의 분비조절, 통증완화, 정신신경 안정작용, 혈압강하작용, ACE 활성저해작용 등이 있어 생리학적으로 아주 유용한 물질이다(Ryu and Jeon, 2004).
이러한 기능성을 가지는 GABA는 동식물계에 널리 분포되어 있는 데, 갑각류의 신경근 접합부, 포유동물의 소뇌 등에 많이 존재하며, 중추신경계의 주된 억제성 신경전달물질 (inhibitory neurotransmitter)로서 작용을 한다. 식물에 존재하는 GABA의 함량은 낮은 것으로 보고되고 있으나 외부 환경적인 요인 즉 산소부족, 저온 및 고온, 어둠, 기계적 자극 등에 의해 식물이 스트레스를 받게 되면 GABA의 생성이 급격하게 증가는 것으로 알려져 있다(Oh et al., 2001). 특히, 현미의 경우 발아에 의해 GABA의 함량이 3 배 이상 증가하는 것으로 알려져 있다(Oh et al., 2003).
GABA의 일반적인 효능으로는 아미노산인 동시에 신경전달물질로서 발작 또는 우울증 조절에 효과적이다. 또한, 알콜대사를 촉진하여 숙취제거에 효과적이며 혈압 강하(이러한 혈압의 조절 효과는 당뇨에 의한 합병증, 간 기능과 신장기능의 개선, 비만 예방, 갱년기 장애, 전신무력증, 두통등을 개선), 뇌세포 대사 촉진(학습능력향상), 기억력 증가, 스트레스 해소, 여성들의 생리전 긴장상태 완화, 면역력강화, 시력회복 등의 기능이 알려져 있다.
그리고 arginine은 주로 두류에서 유래되는 것으로 콜레스테롤을 효과적으로 감소시키는 기능이 탁월하여 관상동맥경화(심장마비)를 유발하는 응혈 생성을 억제하고, 혈액 순환개선 및 면역 기능 증강 및 남성 발기 유지에도 효과가 큰 것으로 알려져 있다.
5) 베타카로틴 함량분석
β-carotene 함량 측정은 Jones의 방법을 변형하여 측정하였다. 즉, 시료 1ml를 시험관에 취하고 95% ethanol 1ml 및 petroleum ether 2.5ml를 가하여 vortex로 잘 흔들어 섞은후 10분간 정치해두었다가 이를 2,000rpm에서 10분간 원심 분리한 다음 carotenoid의 황색색소가 추출되어 있는 pertoleum ether층 2.0ml를 취하여 파장 440nm에서 흡광도를 측정하고 표준곡선을 이용하여 carotenoid의 함량을 구하였다. Carotenoid의 표준품으로는 β-carotene(Sigma)을 사용하였다.
구체적으로는 시판고추장과 5개월 동안 숙성시킨 마늘향이 제거된 단호박 마늘 고추장을 대상으로 베타카로틴의 함량을 분석하고 하기표 7에 정리하였다.
종 류
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함 량 (㎍/100g)
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시판고추장
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2,303 |
단호박 마늘고추장
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2,847 |
* Data are expressed as means ± standard deviation (n=3)
상기표 7에서 보듯이, 시판고추장의 경우 베타카로틴의 함량이 2,303(㎍/100g)로 분석된 반면 단호박마늘고추장의 경우 2,847(㎍/100g)로 매우 높은 함량을 나타냈으며 호박에 다량 함유되어 있는 베타카로틴 때문에 나타난 차이라 사료된다.
6) 아미노태질소 분석
일반적으로 아미노태질소는 고추장의 숙성 과정 중 단백질이 유리아미노산 형태로 분해되어 구수한 맛을 내게 되는 것으로 그 함량이 높을수록 맛이 좋아지며 고추장의 일반적인 품질지표로서 사용된다. 이에 시판고추장과 마늘향을 제거한 시제품을 5개월 동안 숙성시킨 실험구를 대상으로 고추장의 품질지표 및 최소의 숙성기간 산정을 위해 아미노태질소의 함량을 비교 분석하고 결과를 하기표 8에 정리하였다.
참고로, 아미노태질소 함량은 Formol 적정법을 이용하여 분석하였다. 즉 시료 일정량에 10배의 증류수를 넣고 1시간 동안 교반하여 충분히 용해시킨 뒤 0.1N NaOH용액을 이용하여 pH8.5까지 조절하였다. 여기에 중성 포르말린 용액(pH7.0) 20mL를 가하고 0.1N NaOH용액으로 pH 8.5가 될 때까지 중화 적정하였으며 대조구로 시료 대신 증류수를 사용하였다. 다음의 수학식을 이용하여 아미노태질소 함량을 계산하였다.
(상기 식에서, A: 본시험의 시료에 대한 0.1N NaOH 표준액의 적정소비량(mL),
B: 대조구에 대한 0.1N NaOH 표준액의 적정소비량(mL), D: 희석배수, F: 0.1N NaOH 용액의 Factor이다)
종 류
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함 량 (mg%)
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시판고추장
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1044.80 ± 22.38* |
단호박 마늘고추장
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1708.04 ± 30.10 |
* Data are expressed as means ± standard deviation (n=3)
상기표 8에서 보듯이, 시판고추장의 경우 1044.80mg%로 나타난 반면에 단호박 마늘 고추장의 경우 1705.04mg%로 매우 높은 함량을 나타내었으며 이러한 결과를 살펴볼 때 단호박마늘고추장이 시판제품에 비해 품질지표 기준에 있어서 우위를 점하는 것으로 사료되며 또한 시제품의 최소 숙성기간은 약 5개월 이상으로 산정하는 것이 적합한 것으로 사료된다.
7) GC-MASS를 이용한 질량분석
마늘의 자극적인 냄새와 맛은 알리신이라는 물질에 의해 발현되는 것으로 알려져 있으며 이는 마늘에 들어 있는 알리신이 공기 중의 산소와 반응하여 합성된 것이다. 이러한 알리신은 항암효과, 당뇨 및 고혈압 개선, 해독작용, 자양강장 등과 같은 인체에 유익한 기능이 많다고 알려져 있으며 설파이드계 화합물의 생성에도 관여하는 것으로 알려져 있으나 그 맛과 냄새가 강하여 다량섭취가 어려운 단점이 있다. 그러므로 마늘을 이용한 식품을 제조하기 위해서는 알리신에 의한 맛과 냄새를 적정한 수준으로 조절하는 것이 필요하며 이를 위해 일반적으로 가열에 의한 알리신 분해방법이 가장 많이 쓰이고 있다. 그러나 마늘에 함유된 알리인이 알리신으로 전환하기 전에 마늘을 통째 가열처리하면 열적 안정성이 낮은 알리인이 분해되어 알리신이 생성되지 않는 것으로 알려져 있다. 마늘에는 알리신 이외에도 중요한 기능성 성분인 설파이드계 화합물이 함유되어 있다. 즉, 함황화합물인 diallyl disulfide, diallyl trisulfide, diallyl tetra sulfide가 그것으로 이들도 공기와의 접촉에 의해서 발현되는 화합물이며, 암발생 억제, 고혈압 및 당뇨 개선 효과가 대표적이며 열에도 비교적 안정한 것으로 보고되어 있다. 마늘의 설파이드계 화합물 전구체에 대해서는 아직 정확히 밝혀져 있지는 않으나 일반적으로 황을 함유하는 아미노산인 methionine과 cysteine이 전구체 역할을 할 것으로 추측하고 있다.
이러한 유용한 성분은 유지시키면서도 마늘특유의 향을 제거한 기능성 장류를 제조하기 위해 본 연구에서는 먼저 마늘을 분쇄 시킨 후 교반을 통해 약 4시간 정도 산소와의 접촉을 최대화 시킨 후 90-100℃로 약 4시간정도 가열처리하여 마늘향을 제거시켰으며 이후 발효 과정을 거친 후에도 이들 유용한 기능성성분인 설파이드계 화합물들의 함유 여부를 확인하기 위하여 질량분석기를 이용하여 분석하였다.
구체적으로는, 질량분석은 GC/MS (Shimadzu, Japan, QP-5050A)를 이용하여 본 발명에 의한 단호박 마늘고추장을 대상으로 질량 분석하였으며, 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보듯이, 마늘고추장에 분자량 146인 diallyl disulfide (C6H10S2)와 178인 diallyl trisulfide(C6H10S3)가 존재하는 곳으로 확인되었으며, 특히 diallyl disulfide가 많이 함유되어 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 살펴 볼 때 본 연구에서 적용한 마늘향 제조공정이 마늘의 기능성 성분은 유지 시키면서 마늘 특유의 향을 제거할 수 있는 효율적인 방법이라고 사료되어 진다.
실험예 2: 단호박 마늘고추장 제조용 식염정량
단호박 마늘고추장의 식염정량은 Mohr법을 이용하였다. 즉 고추장 5g과 증류수 100mL를 혼합하여 균질화시킨 용액 중 10mL를 취하여 5% 크롬산칼륨(K2CrO4)용액 1mL를 가한 후 질산은(AgNO3)용액으로 적정하였다. 이때 소비된 질산은의 mL수로 다음의 식을 이용하여 염분 함량을 계산하였다.
(상기 식에서, A: AgNO3용액의 적정소비량(mL) F: AgNO3용액의 농도계수이다)
시판고추장과 본 발명에 의한 단호박 마늘 고추장간 식염정량 결과를 하기표 9에 정리하였다.
종 류
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함 량 (%)
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시판고추장
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15.97 ± 0.04* |
단호박 마늘고추장
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6.32± 0.07 |
* Data are expressed as means ± standard deviation (n=3)
상기표 9에서 보듯이, 15.97%, 6.32%로 함유되어져 있는 것으로 나타났으며 이러한 결과는 신 등(14)의 전통고추장의 식염함량이 15.01%라는 보고에 비해 약 8~9%가량 낮으며 또한 시판고추장에 비해 마늘고추장의 식염함량이 약 10 %정도 낮은 것으로 조사되었다.
실험예 3: 단호박마늘고추장 관능검사
단호박 마늘 고추장의 마늘 특유의 강한 향으로 인해 소비자들의 기호도가 감소되는 것을 방지하기 위한 마늘향 제거공정의 효과를 알아보기 위해 10명의 panel을 대상으로 마늘고음 시간을 달리 하여 마늘향에 대한 관능평가를 실시하였으며 점수는 7점 채점법으로 평가하였다(향, 매우 강하다 : 1점- 매우 약하다 : 7점으로 하였다). 비교분석용 고추장의 경우에는 시판용 일반 고추장(표 10내 A)과 시판용 생마늘 첨가 고추장(표 10내 B)을 대상으로 비교 실험 하였다. 3회 반복하여 평균낸 관능 검사 결과를 하기표 10에 나타내었다.
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A |
B |
C |
Color |
6.7±1.2 |
6.2±1.3 |
6.8±1.2 |
Smell |
6.6±1.3 |
3.4±1.2 |
6.8±1.6 |
Taste |
5.9±0.3 |
3.8±0.2 |
6.6±0.2 |
Overall taste |
6.40±2.1 |
4.47±1.8 |
6.73±2.3 |
표 10에서 보듯이, 본 발명에 의한 단호박 마늘 고추장(C)과 일반고추장(A)의 경우 색, 냄새, 맛, 전체적인 기호도에서 모두 좋다고 평가 되었으나 시판용 생마늘 첨가 고추장(B)의 경우 색을 제외한 항목에 있어서 마늘 특유의 향에 대한 거리감으로 인해 기타 고추장에 비해 모두 낮게 평가 되었다. 이와 같이 마늘을 이용한 고추장 제조시에 마늘특유의 향에 대한 거부감이 높기 때문에 상대적으로 마늘의 특유향을 감소시킨 제품이 필요하다고 사료된다.
실험예 4: 항산화력 관찰
4-1) DPPH 라디칼 소거능 측정
DPPH(2,2-diphenyl-1-picryl hydrazyl) 라디칼 소거능을 측정하기 위해 동결 건조시킨 고추장 5 g에 95% 메탄올을 50 ml 가하고 상온에서 3시간동안 교반시킨 후 원심분리(10,000×g, 30 min)하여 여과시킨 액을 시료로 하였으며 그 측정방법은 Park 등[18]의 방법을 변형하여 실험하였다. 여과액 0.3 ml에 0.04 mM DPPH 용액 3 ml을 가하고 30분 동안 상온에서 방치한 뒤 분광광도계(Biospec-1601, Shimadzu Co., Japan)를 이용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료의 DPPH 라디칼 소거능은 다음 수학식 3으로 계산하였다.
그 결과는 도 3과 같다. 도 3에서 A는 시장에서 구입한 일반 고추장을, B는 생마늘이 첨가된 시판 고추장을 그리고 C는 본 발명에 의한 단호박 마늘 고추장을 의미한다. 도 3에서 보듯이, 시판 일반고추장의 경우 38.44%, 시판용 생마늘 첨가 고추장 50.97%, 단호박 마늘 고추장 66.38%로 조사되었으며, 이는 특유의 마늘향 을 감소시킴으로써 상대적으로 마늘의 함량을 증대시킨 고추장을 제조하였기 때문에 라디칼 소거능이 생마늘 첨가구 보다 높게 나타난 것으로 추론된다.
4-2) 환원력
환원력은 시료 추출액 2 ml에 0.2 M phosphate buffer(pH 6.6) 2 ml와 1% potassium ferricyanide 2 ml를 첨가한 후 혼합물을 50℃에서 20분간 배양시키고 2 ml의 10% tricholoroacetic acid를 각각의 반응물에 첨가했다. 배양된 반응물 2 ml에 증류수 2 ml와 0.4 ml의 0.1% ferric chloride를 시험관에 첨가하여 10분 후 분광광도계를 이용해서 700 nm에서 흡광도를 측정하여 환원력을 평가하였다. 또한, 시판 고추장과 본 발명에 의한 단호박 마늘 고추장의 환원력을 측정한 결과, 시판 일반고추장의 경우 700nm에서 측정한 흡광도치가 1.49, 시판용 생마늘 고추장 1.62, 단호박 마늘 고추장 1.81로 DPPH 라디칼 소거능 측정 결과와 동일하게 마늘죽 첨가 고추장의 환원력이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.
실험예 5: 암 세포 증식 억제 효과 관찰
5-1)암세포 증식 억제 측정용 고추장 추출물 제조
단호박 마늘 고추장 100 g을 동결 건조시켜 마쇄한 후 95% 메탄올을 첨가하여 상온에서 12시간 동안 침지시킨 후 여과하여 rotary vacuum evaporator로 40℃에서 감압농축한 후 건조중량을 측정하여 dimethyl sulfoxide(DMSO)에 용해시켜 0.45 μM membrane filter로 여과한 후 암세포증식 억제 측정용 시료로 사용하였 다.
5-2) 암세포 증식 억제 효과 측정
실험에 사용한 암세포는 인체 암세포주인 MKN45(위암), HCT116(대장암), NCI-H460(폐암)를 한국 세포주 은행에서 분양받아 사용하였으며, 인체 암세포는 penicillin 100 unit/ml 과 10% fetal bovine serum (FBS)이 함유된 Rosewell Park Memorial Institute(RPMI) 배지를 이용하여 37℃, 5%의 CO2 incubator에서 배양하였다. 배양된 각각의 암세포는 4-5일마다 교체하고 PBS로 세척한 후 trypsin-EDTA로 부착된 세포를 분리하여 계대 배양한 후 추출물의 암세포 증식억제 효과는 MTT assay 방법을 이용하여 측정하였다[4,30]. 대조구로는 항암제(cisplatin, 25 ppm)를 사용하였으며 고추장 추출액 시료는 100 ppm을 사용하였다.세포 증식 억제율은 다음 수학식 4에 의해 계산하였으며 모든 추출물은 3번 분석하였다.
(상기 식에서, Asample는 시료 첨가구의 흡광도 값이고, Acontrol는 시료 비첨가구의 흡광도 값을 의미한다)
구체적으로는 위암세포(MKN45)를 대상으로 항암억제 효과를 조사하였다. 항 암제(cisplatin, 25ppm)의 경우 모든 암세포에 있어서 70%이상의 성장 억제 효과를 나타내었으며 암 세포(MKN45)에 대한 결과를 살펴보면 단호박 마늘 고추장 62.35%, 생마늘 첨가 고추장 55.26%, 일반 시판고추장 49.65%의 순으로 암세포 성장 억제능을 나타내었으며 특히 단호박 마늘 고추장의 경우 60%이상의 높은 항암효과를 나타내었다(도 4 참조).
대장암세포(HCT116)에 대한 저해효과의 경우, 일반 시판고추장의 경우 33.65%, 생마늘 첨가 고추장 35.26%, 단호박 마늘 고추장 45.69%로 대장암세포에 대한 성장 억제효과 역시 단호박 마늘 고추장이 가장 좋은 결과를 나타내었으며(도 5 참조), 폐암세포 (NCI-H460)에 대한 저해효과를 살펴본 결과에서도 역시 단호박 마늘 고추장이 49.65%로 가장 높은 암세포 증식 억제능을 나타내었다(도 6 참조). 이러한 결과를 살펴 볼 때 단호박 마늘 고추장이 기능성 고추장으로서 항암효과가 있는 것으로 사료되어진다.