KR20130013239A

KR20130013239A - 대두종자의 발아방법 및 발아대두의 용도

Info

Publication number: KR20130013239A
Application number: KR1020110074771A
Authority: KR
Inventors: 노봉수; 조정숙
Original assignee: 서울여자대학교 산학협력단
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-06
Also published as: KR101318981B1

Abstract

본 발명은 GABA(γ-aminobutyric acid) 함량이 증대된 대두종자 발아법에 관한 것으로 대두를 4시간 수침한 후 25℃에서 3일간 발아시키므로서 24시간 증대된 항산화 활성수준이 유지되며, 키토산과 glutamic acid를 처리하는 경우 발아대두의 GABA함량은 2,903μmol/g로 일반대두의 2배에 달하는 것으로 나타났고 발아콩의 칼슘 함량을 증대시키기 위하여 콩의 발아 후 1500mg/L의 염화칼슘 용액으로 발아수를 교체한 결과 칼슘이 17% 증가하며, 철분의 경우 pH6 용액에서 철분을 용해하여 발아하였을 때 철분함량이 35% 증가하였다.

Description

대두종자의 발아방법 및 발아대두의 용도{A novel method for germination of soybean and novel use of the germinated soybean}

본 발명은 GABA 함량을 증대시키는 대두종자의 신규한 발아방법과 발아대두의 신규한 용도에 관한 것이다.

GABA는 γ-aminobutyric acid의 약자로 자연계에 널리 분포하는 비단백질성 아미노산의 일종으로 뇌와 척추에 존재하는 흥분 억제성 신경전달물질이다. 4개의 탄소로 구성되어 있고 glutamate decarboxylase(GAD)의 L-glutamate의 탈탄산 반응에 의해 CO₂와 함께 생성되며 pyridoxal-5'-phosphate dependant 경로로 합성되는 것으로 알려져 있다.

이 물질은 뇌의 혈류개선, 산소공급 증가, 뇌세포 대사기능을 촉진시켜 신경안정작용, 스트레스 해소, 기억력 증진, 혈압강하작용, 우울증 완화, 중풍과 치매 예방, 불면, 비만, 갱년기 장애 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있으며 최근 뇌졸중 및 결장암, 대장암 세포의 전이 및 증식 억제효과가 있는 것으로 밝혀지면서 이러한 효능을 목적으로 한 제품개발이 연이어 이루어지고 있다. 또한 청소년기의 두뇌활동을 도와 학습능력에 도움 될 뿐 아니라 기억력 감퇴 현상을 현저하게 방지해 주는 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 고혈압과 치매 예방에도 효과가 있어 최근 외국에서는 의약품으로도 이용되고 있는 물질로 알려져 있다.

또한 GABA는 혈압상승억제, 혈중 콜레스테롤 및 중성지방 증가 억제, 뇌의 혈류 개선, 비만 방지, 시력 증진, 항불안, 항경련 등 인체의 많은 생리적인 메카니즘의 조절에 관여하는 것으로 알려져 있고 성장호르몬의 분비 조절에도 관여하며, 뇌기능 개선에 효과가 있는 것으로 알려지고 있어 주목받는 물질이다.

전술한 바와 같이 GABA가 고혈압의 예방, 통증의 완화에 중요한 역할을 하는 것으로 알려지면서 의약품으로서의 GABA 뿐 아니라 최근에는 기능성 식품소재로서의 GABA에 대한 관심이 고조되고 있다. 스트레스에 시달리는 현대인, 특히 수험생, 알코올 과다 섭취자 등의 경우에는 뇌와 혈중 GABA 농도가 낮은 것으로 보고되어 있으며 체내 GABA 농도의 극심한 부족은 발작, 경련, 간질 증세를 일으킨다. GABA의 부족은 식품첨가물, 비타민부족 등에 기인하며 식품을 통해 보충할 경우 필요량은 하루 500~3,000mg 정도이다.

한편, GABA를 함유하는 탁주 및 이의 제조방법이 국내특허출원 제10-2009-0111101호에 개시되어 있는데, 상기 방법에 의해 제조된 GABA를 함유하는 탁주는 GABA 생산 유산균을 접종한 후 배앙하여 유산균 배양액을 제조하고 상기 유산균 배양액을 첨가하여 밑술을 제조하는 것이며, 또, GABA 생성을 위한 김치 숙성 방법이 국내특허출원 제10-2008-0074296호에 공지되어 있는데 이는 다량의 GABA를 생성하기 위한 김치 숙성을 위하여 글루타민산이 포함된 김치로부터 유산균을 증식시키고 유산균을 이용하여 글루타민산을 GABA로 전환시켜 GABA의 함량을 증대하기 위하여 13-16℃의 온도 하에서 23-44시간 동안 숙성하는데 그 특징이 있다.

또, 고기능성 GABA차의 제조방법이 국내특허출원 제10-2000-0024926호에 공지되어 있는데 이는 녹차의 항암, 항당뇨 및 항비만 등의 효능과 GABA의 혈압상승 억제 효과가 복합된 고기능성 녹차로써 맛, 향 등의 기호성뿐 아니라 성인병 예방 효과를 개시하고 있다.

그리고, GABA 고생산능을 가지는 신규한 락토코커스 유산균, 이를 이용한 발효스타터 및 GABA의 생산방법이 국내특허출원 제10-2004-0096547호에 개시되어 있는데, 이는 GABA 고생산능을 가지는 신규한 락토코커스 속 유산균을 이용하여 발효 유제품, 특히 치즈공정의 제조에 적용하는 기술이다.

GABA 함량이 증가된 곡류 발아식품 및 그 제조 방법으로는 국내특허출원 제10-2001-0037685호가 공개되어 있는데 이는, 키토산 처리에 의한 곰팡이 생육억제 효과와 GABA 함량이 증가된 곡류를 얻고자 시도하였다.

한편, 발아에 의해 콩의 단백질 용해도, 거품형성능, 유화력 및 유화안정성, 수분 및 유지 흡착력에 미치는 영향이 보고된 바 있다. 콩단백질의 용해도를 측정한 결과 pH 4에서 용해도가 가장 낮았으며 그 이하, 이상의 pH에서는 증가하였다. 특히 pH 2와 10에서의 발아콩분말이 비발아콩분말보다 낮은 거품형성능을 나타낸 반면 30-120분간 정치시켜 측정한 거품안전성은 오히려 높았다. 콩 분말의 각 pH별 유화형성능 및 안전성을 알아본 결과 pH10-12에서 발아콩분말이 비발아콩분말보다 값이 높았다. 수분 흡착력은 발아에 의해 증가하였으나 유지흡착력은 감소하였다(조성진 등, 2011).

김주숙 등(2004)에 의하면, 콩의 발아 중 이소플라본과 올리고당의 변화에 있어서, 세 가지 품종의 한국산 콩을 발아시키면서 isoflavone과 올리고당, 건물량의 변화를 조사하였다. 총 isoflavone함량은 전반적으로 발아 초기에 증가하였고 그 후는 감소하는 경향을 보였다. 올리고당인 stachyose와 raffinose의 함량은 발아 중 빠르게 감소하였으나 sucrose의 감소는 비교적 완만하였다.

홍국균 발효가 콩의 GABA와 유리아미노산 함량에 미치는 영향(표영희, 2008)에 의하면, 선별된 5가지 균주로 발효시킨 홍국 발효콩은 비발효콩에 비해 GABA 함량이 2배 이상 증가되는 것으로 나타났다. 가장 활성이 강한 균으로 30일간 발효시킨 홍국 발효콩의 발효기간 중 GABA와 유리아미노산 함량의 최대변화는 비발효콩에 비해 각각 2.5배와 5.6배 증가되었다.

이상과 같이 종래의 연구는 GABA 함량이 증가된 곡류의 경우 주로 현미나 일반미에서의 GABA 함량을 중심으로 진행되었다. 본 발명에서 사용한 곡류인 대두는 직접 식용, 동양 전래의 발효식품 및 비발효식품의 가공원료, 대두유의 원료, 고단백 식품소재로 사용되어 왔으며 최근에는 대두가 여러 생리활성 물질을 함유하고 있어 건강식품으로 각광받고 있는바, 본 발명자들은 향후 전체적인 소비 추세가 늘어날 것으로 전망하고 기능성이 부가된 곡물의 등장과 함께 건강 지향적인 소비 추세에 발맞춰 기능적 특성이 첨가된 발아콩 및 발아곡류 가공품을 제조하고자 시도하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 GABA(gamma-aminobutryric acid)의 함량이 증가된 발아콩과 칼슘과 철분의 함량을 고농도로 함유하는 발아콩의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명의 목적은 저분자량의 키토산과 Glutamic acid를 처리하여 GABA 함량을 증가시키는 것으로 콩을 25℃에서 4시간 침지하는 단계화 전기의 침지된 콩을 건져내어 25℃에서 24-72시간 동안 발아시키는 단계를 포함하는 칼슘과 철분을 고농도로 함유하는 발아콩의 제조방법과 그 용도를 제공한다. 이 밖에 본 발명의 목적은 발아콩 자체의 칼슘과 철분함량을 증가시키는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 대두종자를 발아시키는 단계와; 발아 단계별 발아대두의 전자공여능, 총항산화능, GABA 함량 및 칼슘, 철분함량을 측정하고 평가하는 단계를 통하여 달성하였다.

본 발명은 대두종자에 키토산과 Glutamic acid를 처리하여 GABA 함량을 증대하고 나아가 칼슘과 철분도 고농도로 함유하는 발아콩을 제조하는 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명 대두의 발아시간에 따른 GABA 함량을 보인 그래프이다.
도 2는 콩의 종류별 GABA 함량 변화를 보인 그래프이다.
도 3은 Chitosan 첨가에 따른 발아율과 발아길이를 보인 그래프이다.
도 4는 Chitosan 첨가에 따른 GABA 함량 변화를 보인 그림이다.
도 5는 Glutamic acid의 농도에 따른 대두의 발아율과 발아길이를 나타낸 그래프이다.
도 6은 Glutamic acid 농도에 따른 GABA 함량을 보인 그래프이다.
도 7은 Glutamic acid에 Chitosan 처리구의 발아율 및 발아길이를 비교한 그래프이다.
도 8은 Glutamic acid에 Chitosan 처리구의 GABA 함량 비교를 보인 그래프이다.
도 9는 칼슘농도와 발아시간에 따른 칼슘함량의 변화를 보인 그래프이다.
도 10은 본 발명 철분 강화 발아콩 실험결과 그래프이다.
도 11은 pH 조건을 달리한 철분용액 중 철분 함량의 변화를 보인 그래프이다.
이하, 본 발명의 구체적인 내용을 실시예와 도면을 통하여 상세히 설명한다.

아동기에 일어나는 왕성한 신체적 및 정신적 성장은 영양과 식품 섭취에 의해 크게 영향을 받는다. 곡류를 발아시키는 과정에서 혈압 상승억제, 혈중 콜레스테롤 및 중성지방 증가 억제, 뇌의 혈류 개선 등의 효과를 갖는 GABA를 비롯한 vit C, tocopherol, isoflavone 등 여러 생리활성 물질이 증진된다. 콩의 발아에 의하여 단백질과 지방질 함량이 서서히 감소하며, 올리고당은 raffinose와 stachyose가 빠르게 감소된다. 본 발명에서는 다양한 종류의 콩 중에서 발아 과정을 거쳐 영양가가 향상될 뿐 아니라 무기성분이 강화된 가공품을 제조하기 위하여 이에 적합한 콩의 종류를 선정하고 영양성분이 극대화되는 발아조건을 확립하고자 하였다. 특히, 콩이 발아함에 따라 생리활성물질인 GABA 함량의 변화를 측정하여 발아콩의 우수성을 증명하고자 하였으며 성장기 아동에게 결핍되기 쉬운 칼슘 및 철분을 강화시킨 단체급식용 발아콩을 제조하고자 시도하였다.

실시예 1 . 발아콩의 제조

콩은 동원그린유통에서 제공받았으며 콩의 품종으로 녹두, 거두, 서리태, 적두, 흑태, 백태, 강낭콩, 밤콩, 검정약콩, 울타리콩을 사용하였다. 콩을 증류수에 4시간 침지한 후 glutamic acid, 키토산, 칼슘, 철분의 조건을 달리한 용액에 발아시켰으며 발아시간은 0, 12, 24, 36, 48, 60, 72시간에 해당하였고 콩나물 재배기(Shinchang INC, Korea)를 이용하여 발아하였다.

성분 분석

<전자 공여능 측정>

콩의 전자공여능은 DPPH의 환원성을 이용하여 측정하였다. 메탄올을 녹인 DPPH 용액을 시료에 가한 후 실온에서 30분간 암실에서 반응시키고, microplate reader(Molecular Devices Spectra Max 250, GML, Sunnyvale, CA, USA)를 이용하여 517nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질로서 L-ascorbic acid equivalents antioxidant capacity의 약어인 AEAC로 나타내었다.

<총 항산화력 측정>

총 항산화력은 ABTS radical cation decolorization assay법에 의해 측정하였다. 7.4mM의 ABTS 용액과 2.6mM의 potassium persulfate 용액을 하루동안 암소에서 방치하여 ABTS radical을 형성시킨 후 phosphate-buffered saline 완충용액으로 희석하여 사용하였다. ABTS 라디칼 용액을 시료액에 첨가하여 암소에서 90분간 반응시킨 후 734nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS radical 제거능은 DPPH radical 제거능과 동일하게 AEAC 값으로 시료의 항산화능을 나타내었다.

E-tube에서 시료 0.1g을 취한 후 MeOH 400mL을 가하고 80℃로 조정된 항온조에서 완전히 건고시켰다. 여기에 70mM LaCl3 용액 1mL을 가하여 10분간 흔들어 주고 13,600g에서 5분간 원심분리 후 상징액 800μL을 0.1M KOH용액 160μL을 미리 넣어 둔 e-tube에 가하여 5분간 흔들어 주었다. 그리고 이를 13,600g에서 5분간 원심분리 후 상징액 550μL를 cuvette에 넣었다. 여기에 0.5M K₄P₂O₇ 200μL, 4mM NADP 150μL, 2.0 units Gabase/mL를 각각 넣어 혼합한 후 340nm에서 흡광도를 측정하고 여기에 20mM α-ketoglutarate 50μL를 가하여 실온에 1시간 방치 후 340nm에서 흡광도를 측정하였다.

<칼슘, 철분 함량 측정>

발아, 침지 용액에 칼슘이나 철분을 첨가하여 이들이 강화된 콩을 제조한 후 TXRF로 분석하였다.

<실험예 1> 발아 시간에 따른 GABA 함량

발아하지 않은 콩에 비하여 24시간 발아할 경우 GABA함량이 20-30% 증가하였으며 48시간 발아하였을 때는 30%정도 증가하였다. 72시간 발아할 경우에는 발아하지 않았을 때에 비하여 70% 이상 GABA함량이 증가하였다. 그러나 72시간 이상 발아시키게 될 경우에는 콩의 상태가 좋지 않으므로 GABA함량을 높이기 위해서는 72시간 발아시키는 것이 최적으로 보인다. 백태의 경우 발아 시간이 증가함에 따라 GABA 함량이 증가하는 것으로 나타났다(도 1).

<실험예 2> 콩의 종류에 따른 GABA 함량 변화

콩의 종류에 따라 GABA함량이 다를 것이라 여겨져 다양한 콩을 발아 시간에 따라 GABA함량에 차이가 있는지 비교해 보았다. 그 결과 전체적으로 발아시간이 증가함에 따라 GABA함량이 증가하였으며 그 중에서도 항산화성이 가장 높았던 발아 24시간의 경우 흑태와 백태, 서리태, 밤콩, 검정약콩이 다른 종류의 콩에 비하여 GABA함량이 높게 나타났다(도 2).

<실험예 3> Chitosan 첨가에 따른 발아율, 발아 길이 및 GABA 함량 비교

Chitosan 분자량에 따른 콩의 발아율 변화를 보기 위하여 100ppm의 chitosan을 25℃ incubator에서 72시간 동안 발아시킨 결과 도 3에서 보는 바와 같이 모든 처리구에서 발아 72시간까지 약 70-90%의 발아가 진행되었다. 발아 길이는 24시간에서는 별다른 차이를 보이지 않았으나 발아 72시간에서는 고분자량의 키토산의 발아 길이가 다른 처리구에 비하여 증가한 것을 알 수 있다. 저분자량 50~190kDa, 중분자량은 190~310kDa, 고분자량은 310~375kDa의 키토산이다.

<실험예 4>

다음은 저분자량, 중분자량, 고분자량의 chitosan 용액에서 발아시킨 콩의 GABA 함량이다(도 4). 발아하지 않은 콩보다 발아 하였을 경우 GABA함량이 증가 하였고 분자량이 각기 다른 키토산을 처리하였을 때, 저분자량의 키토산은 control에 비해서 GABA함량이 높은 것을 알 수 있다. 발아시간이 증가함에 따라 발아 콩 내의 GABA 함량은 모든 처리구에서 증가하였다.

<실험예 5> Glutamic acid 농도에 따른 발아율, 발아 길이 및 GABA 함량 비교

Glutamic acid 처리가 콩의 발아율과 발아 길이에 미치는 영향을 조사한 결과는 도 5와 같다. 발아율과 발아 길이는 모든 처리구에서 발아시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보였으나 발아율은 chitosan 처리구보다 조금 낮은 7mM의 glutamic acid 처리구의 경우에는 72시간에서 발아 길이가 감소한 것을 알 수 있다. 발아율과 발아 길이는 glutamic acid만의 처리에 의한 것이라기보다는 콩 자체의 상태도 영향을 줄 수 있기 때문에 이러한 차이는 glutamic acid 처리와 콩의 상태도 영향을 준 것이라고 생각된다. Glutamic acid 농도에 따른 GABA 함량은 모든 처리구에서 발아시간에 따라 증가하였다. 이러한 것으로 보아 glutamic acid 농도에 따른 GABA 함량의 영향은 미미한 것으로 여겨진다(도 6).

<실험예 6> 5mM glutamic acid에 저분자량 chitosan을 처리한 발아 콩의 GABA함량

본 발명에서는 glutamic acid 용액에 chitosan을 용해하였을 때 침지 72시간 후의 GABA함량이 2,104mmole/g로 아무런 처리하지 않은 대조구에 비하여 약 2배정도 높게 나타났다(도 7~도 8).

실시예 2 . 칼슘, 철분을 강화한 발아콩 제조

(1) 칼슘 강화 발아 콩

칼슘의 강화를 위하여 침지와 발아 용액 모두에 칼슘을 녹여 사용하였으나 이 경우 발아가 되지 않았을 뿐만 아니라 칼슘의 흡수가 이루어지지 않았다. 이를 토대로 일반 증류수를 침지액으로 사용하고 뿌리가 나기 시작하는 발아 24시간 까지는 증류수로 발아시킨 후 칼슘을 녹인 용액으로 변경해주어 뿌리에서 칼슘의 흡수를 유도 하였다. TXRF를 이용하여 분석한 결과 발아된 콩의 뿌리를 통하여 칼슘이 흡수 된 것을 확인할 수 있었다. 도 9는 위와 같은 과정으로 발아 용액의 젖산칼슘 농도를 달리한 결과이다. 칼슘의 농도는 600, 800, 1000g/L로 설정하였으며 그 결과 발아 시간이 지남에 따라 칼슘의 함량이 점차 증가하는 경향을 보였고 발아 액의 칼슘 농도가 높을수록 칼슘 함량이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 칼슘의 종류를 달리하였을 때 염화칼슘의 함량이 가장 높았으며 3종의 모든 칼슘에서 1500mg/L에서 가장 높은 흡수율을 보였다(표 1).

(2) 철분 강화 발아 콩

칼슘과 같은 방법으로 철분의 흡수를 유도한 결과 발아 24시간에서 농도가 증가함에 따라 콩의 철분 함량도 증가하였다(도 10). 그러나 칼슘에서 보인 발아 시간에 따른 경향성은 나타나지 않았다. 이것은 철분의 경우 철분 자체로는 흡수가 어렵기 때문에 pH 조건을 달리하였을 경우 철분의 흡수를 도울 수 있는지 알아보았다. 그 결과 pH 6에서 가장 높은 흡수율을 보였다(도 11).

<실험예 7> 칼슘 흡수율 측정

발아 24시간 이후 칼슘이 첨가된 발아 용액으로 변경하여 제조된 칼슘 강화 발아콩의 칼슘 흡수율은 [표 2]에 나타내었다.

본 발명은 전자공여능과 총 항산화성을 측정한 결과 발아 24시간에서 가장 높은 항산화성과 GABA 함량을 보였으며, glutamic acid용액에 저분자량의 chitosan을 처리한 경우 무처리구에 비해 GABA 함량이 오래 증가하고 Ca함량은 CaCl₂, 철분은 pH 6 에서 최대 흡수력을 나타내었으므로 기능성 식품원료 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

저분자량의 키토산을 Glutamic acid용액에 용해하여 콩의 발아시 공급용수로 사용함을 특징으로 하는 GABA의 함량이 증가된 발아콩의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 발아콩은 증류수에 4시간 침지 후 24시간 발아시킨 후 칼슘이 용해된 용액으로 교체하여 발아콩의 뿌리에서 칼슘의 흡수하도록 하는 것이 특징인 방법.
제2항에 있어서, 상기 칼슘은 CaCl₂ 인 것이 특징인 방법.
제3항에 있어서, 상기 CaCl₂는 1,500mg/L에서 발아시키는 것이 특징인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발아콩은 증류수에 4시간 침지후 24시간 발아시킨 후 철분이 용해된 용액으로 교체하여 pH 6에서 발아콩의 뿌리에서 철분을 흡수하도록 하는 것이 특징인 방법.