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제출문
목차
요약문 11
SUMMARY 15
제1장 서론 19
제1절 연구의 필요성 19
제2절 연구의 목적 19
제3절 국내·외 연구동향 20
제2장 재료 및 방법 21
제1절 시료 선정 21
제2절 이화학적 분석 21
1. 일반성분과 염분 21
2. 적정산도와 pH 23
3. 아미노태질소 23
4. 표면색도 23
5. 이소플라본(Isoflavone) 24
6. 지방산 조성 24
제3절 항산화 활성 및 생리활성 25
1. 시료 조제 25
2. 항산화활성 26
3. 생리활성 26
제4절 미생물학적 분석 28
1. 일반세균 및 곰팡이 28
2. 위해미생물 29
제5절 관능검사 31
1. 관능검사 요원 선발 및 묘사분석 31
2. 된장 묘사분석 시료 조제 33
3. 묘사 분석 결과 해석 33
제6절 된장의 휘발성 향기성분 분석 33
1. 연속증류추출법(SDE)에 의한 휘발성 향기성분의 추출 33
2. 휘발성 향기 성분의 분석 34
3. 휘발성 향기성분의 확인 및 정량 34
제3장 결과 및 고찰 35
제1절 시료 선정 및 제법 조사 35
제2절 이화학적 성분의 변화 36
1. 일반성분 36
2. 수분활성도 37
3. 표면색도 38
4. 적정산도와 pH 39
5. 아미노태질소 40
6. 이소플라본 41
7. 지방산 42
제3절 항산화 및 생리활성 45
1. 항산화 활성 45
2. 유방암 억제 활성 46
3. 대장암 억제 활성 48
4. 조골세포와 파골세포 51
제4절 미생물학적 특성 55
1. 위해미생물 55
2. 숙성기간별 미생물의 변화 56
제5절 관능검사 58
1. 된장 관능검사를 위한 패널 선발 58
2. 전통 된장의 묘사 분석 용어 선정 및 정의 58
3. 지역별 된장의 묘사분석 60
가. 경기도 된장 62
나. 강원도 된장 66
다. 전라도 된장 70
라. 경상도 된장 74
마. 제주도 된장 76
바. 기타 78
4. 각 된장별 묘사분석 결과 비교 79
5. 숙성기간별 된장의 정량적 묘사분석 79
6. 된장의 묘사분석 결과의 요인 분석 84
제6절 향기성분 분석 91
1. 경기도 된장 92
2. 강원도 된장 100
3. 전라도 된장 108
4. 경상도 된장 116
5. 제주도 된장 120
제7절 결론 및 제언 125
참고문헌 127
최종보고서 초록 129
연구결과활용계획서 130
표 1. 이소플라본 분석을 위한 액체크로마토그래프 조건 24
표 2. 지방산 분석을 위한 가스크로마토그래프 조건 25
표 3. 본 실험에 사용된 된장 목록 35
표 4. 본 실험에 사용된 된장의 일반성분 36
표 5. 된장의 숙성 기간별 이소플라본 조성 42
표 6. 지역별 된장의 숙성 기간에 따른 유리 지방산 조성 43
표 7. 된장 위해미생물 모니터링 56
표 8. 된장 묘사 분석용 시료 조제를 위한 희석 전후 묘사분석 결과 59
표 9. 장기 숙성 고유 된장의 묘사분석을 위한 용어 및 정의 61
표 10. 경기도 KK1 된장의 묘사분석 62
표 11. 경기도 KK1 된장의 정량적 묘사 분석 63
표 12. 경기도 KK2 된장의 묘사분석 64
표 13. 경기도 KK2 된장의 정량적 묘사 분석 65
표 14. 강원도 KWI 된장의 묘사 분석 66
표 15. 강원도 KWI 된장의 정량적 묘사 분석 67
표 16. 강원도 KW2 된장의 묘사분석 68
표 17. 강원도 KW2 된장의 정량적 묘사 분석 69
표 18. 전라도 JL1 된장의 묘사분석 70
표 19. 전라도 JL1 된장의 정량적 묘사분석 71
표 20. 전라도 JL2 된장의 묘사분석 72
표 21. 전라도 JL2 된장의 정량적 묘사 분석 73
표 22. 경상도 KS1 된장의 묘사분석 74
표 23. 경상도 KS1 된장의 정량적 묘사 분석 75
표 24. 제주도 JJ1 된장의 묘사 분석 76
표 25. 제주도 JJ1 된장의 정량적 묘사 분석 77
표 26. 기타 장기 숙성 된장의 묘사분석 78
표 27. 1년 숙성 고유 된장의 정량적 묘사분석 80
표 28. 2년 숙성 고유 된장의 정량적 묘사분석 81
표 29. 3년 숙성 고유 된장의 정량적 묘사분석 82
표 30. 5년 숙성 고유 된장의 정량적 묘사분석 83
표 31. 장기 숙성 고유 된장의 요인 분석에 의한 총분산 85
표 32. 장기 숙성 고유 된장의 묘사분석 결과에 의한 주요 공통요인 86
표 33. 경기도 KK1 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 92
표 34. 경기도 KK1 된장의 휘발성 향기성분 94
표 35. 경기도 KK2 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 96
표 36. 경기도 KK2 된장의 휘발성 향기성분 98
표 37. 강원도 KW1 된장의 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 100
표 38. 강원도 KW1 된장의 휘발성 향기성분 102
표 39. 강원도 KW2 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 104
표 40. 강원도 KW2 된장의 휘발성 향기성분 106
표 41. 전라도 JL1 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 108
표 42. 전라도 JL1 된장의 휘발성 항기성분 110
표 43. 전남 JL2 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 112
표 44. 전남 JL2 된장의 휘발성 향기성분 114
표 45. 경상도 KS1 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 116
표 46. 경상도 KS1 된장의 휘발성 향기성분 118
표 47. 제주도 JJ1 된장에서 확인된 휘발성 향기성분의 관능기별 함량 및 상대 비율 120
표 48. 제주도 JJ1 된장의 휘발성 향기성분 122
그림 1. 된장의 생리활성 평가를 위한 수용성 분획 조제 25
그림 2. 된장 관능검사 요원 모집 공고 32
그림 3. 된장 관능검사 요원 선발을 위해 제공된 세트 32
그림 4. 된장 관능검사 요원 선발을 위한 관능검사 설문지 33
그림 5. 고유 된장의 제조 과정 36
그림 6. 지역별 된장의 숙성 기간에 따른 수분활성도(Water activity, AW) 37
그림 7. 지역별 된장의 숙성 기간에 따른 표면 색도 38
그림 8. 지역별 된장의 숙성 기간에 따른 적정산도 (A)와 pH (B) 39
그림 9. 지역별 된장의 숙성 기간에 따른 아미노태 질소 41
그림 10. 지역별 된장의 숙성 기간에 따른 항산황 활성 46
그림 11. 된장 수용성 분획의 유방암 세포(MCF-7) 억제 효과 47
그림 12. 유방암 바이오 마커에 대한 지역별 된장 수용성 분획의 영향 47
그림 13. 유방암 바이오 마커에 대한 숙성기간별 된장 수용성 분획의 영향 48
그림 14. 대장암 바이오 마커에 대한 지역별 된장의 수용성 분획의 영향 49
그림 15. 대장암 바이오 마커에 대한 숙성기간별 된장 수용성 분획의 영향 50
그림 16. 조골모세포에 대한 숙성기간별 된장 수용성 분획의 영향 51
그림 17. 파골세포 활성에 대한 숙성기간별 된장 수용성 분획의 영향 52
그림 18. 마우스의 골밀도에 미치는 된장 수용성 분획의 영향 53
그림 19. 된장 수용성 분획에 의한 마우스 혈청의 TRAP 수준 변화 54
그림 20. 된장 수용성 분획에 의한 마우스 혈청의 ALP 수준 변화 54
그림 21. 된장 수용성 분획에 의한 마우스 뼈의 조직학적 구조 확인 55
그림 22. 지역별, 숙성 기간별 된장의 총균수의 변화 57
그림 23. 장기 숙성 된장의 묘사분석 결과에 의한 주요 공통요인 87
그림 24. 장기 숙성 된장의 묘사분석 결과에 의한 군집분석 88
그림 25. 장기 숙성 된장(32종)의 묘사 분석 결과에 의한 군집분석 88
그림 26. 숙성 기간별 된장의 묘사 분석 결과에 의한 군집분석 89
그림 27. 경기도 KK-I 된장의 휘발성 향기성분 GC/MS 크로마토그램 93
그림 28. 경기도 KK2 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마토그램 97
그림 29. 강원도 KWl 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마토그램 101
그림 30. 강원도 KW2 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마토그램 105
그림 31. 전북 JL1 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마토그램 109
그림 32. 전라도 JL2 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마로그램 113
그림 33. 경북 KS1 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마토그램 117
그림 34. 제주도 JJ1 된장의 휘발성 향기성분의 GC/MS 크로마토그램 121
초록보기 더보기
I. 제목
장기 숙성 전통 된장의 특성 구명을 위한 기반 연구
II. 연구개발의 목적 및 필요성
1. 연구의 목적
전통 된장의 숙성 기간에 따른 맛과 향의 변화 및 생리활성의 변화를 추적하여 우리나라 된장의 독창성과 특성 규명
2. 연구의 필요성
된장은 청국장, 쌈장 고추장등과 더불어 콩을 발효시켜 만든 우리나라 전통 대두 발효식품으로, 곡류 단백질에서 부족되기 쉬운 필수아미노산, 지방산, 유기산, 미네랄, 비타민 등을 보충해 주는 영양학적 우수성과 많은 생리활성이 알려져 있다. 된장의 생리활성은 콩에서 유래한 saponin, phytic acid, lectin, oligosaccharide, isoflavone 등과, 발효과정 중에 콩 단백질이 분해되어 생성된 펩타이드 등의 물질로 인한 것으로 알려져 있다.
우리나라의 된장은 발효 종균, 기간 및 제법 등에서 일본, 중국등 다른 나라의 대두발효식품과는 큰 차이가 있다. 우리나라의 된장은 세균, 진균류, 효모 등이 발효에 관여하는 복합발효로서, 최소한 6개월 이상의 긴 숙성 기간을 가진다. 이에 따라 다양한 발효 산물이 생성되어 다른 나라에서는 맛볼수 없는 깊은 맛과 향미, 우수한 생리활성을 지니게 된다.
하지만, 우리나라 고유의 장기 숙성된 된장에 대한 연구는 매우 부족하여, 1년 이상 숙성된 된장의 품질특성, 맛과 향미, 생리활성에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 따라서 장기 숙성된 우리나라 된장의 특성 규명이 시급한 실정이다. 따라서 장기 숙성 전통 된장의 우수한 기능성과 안전성이 과학적으로 입증된다면, 가장 자연 친화적 식품인 우리나라 전통 장류는 세계적인 식품으로 재탄생 할 수 있을 것이다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 시료 선정 및 제법 조사
○ 지역별 된장 제법 및 특징에 대한 문헌 분석 및 DB화
○ 주요 지역의 숙성기간별 전통 된장 확보 (메주, 숙성 1년, 3년, 5년 된장 등)
2. 특성 분석
○ 숙성 기간에 따른 이화학적 특성 분석
○ 숙성 기간별 미생물학 profile 연구 및 위해 미생물 screening
○ 지역별 숙성기간별 된장 수용성 분획의 생리활성 평가
3. 숙성 기간에 따른 전통 된장의 맛과 향의 특성 도출
○ 관능검사를 통한 장기 숙성 전통 된장의 관능적 특징 분석
○ 휘발성 향기성분 분석을 통한 장기 숙성 전통 된장의 향미 성분 특징 분석
○ 된장의 항기분석과 관능검사 결과와의 상관관계 분석
IV. 연구개발 결과
1. 시료 선정 및 이화학적 성분 분석
본 과제는 많은 연구가 이루어지지 않고 있는 우리나라 장기 숙성 전통 된장의 특성 구명을 위한 기반 연구로서, 우리나라 전통 된장의 숙성 기간에 따른 맛과 향의 변화 및 생리활성의 변화를 추적하여 우리나라 된장의 독창성과 특성을 규명하기 위해 수행되었다.
이를 위해 국가로부터 전통식품 품질인증을 받은 전통 된장을 위주로 된장을 담금 직후 부터 숙성 기간별로 전국 (경기도, 강원도, 전라도, 경상도, 제주도)에 걸쳐 된장을 수집, 분석하였다. 일반성분은 숙성기간에 따른 큰 차이는 없었으나, 염도는 남쪽으로 내려갈수록 증가하였다. 된장의 표면 색도는 축성기간이 길어질수록 어두워져서, 밝기를 나타내는 L값이 가장 크게 감소하였다. 된장의 숙성 지표인 아미노태 질소 함량은 대부분의 숙성 1년까지는 급격히 증가하였고 3년까지는 완만하게 증가하였으며, 그 이후에는 큰 변화가 없었다. 적정산도도 아미노태 질소와 비슷한 경향을 보여주었다. 또한 된장에 포함된 필수지방산인 리놀렌산등은 숙성기간이 길어져도 산화되지 않았다.
2. 된장의 미생물 프로파일 분석 및 위해미생물
시험한 모든 된장에 대해 미생물학적 위해성을 분석한 결과 대장균, 황색포도상구균, 살모넬라균, 리스테리아 모노사이토제네스, 비브리오균, 아플라톡신 생산 균주는 모두 검출되지 않았다. 하지만, 바실러스 세레우스는 대부분의 시료에서 검출되었으며, 일부 시료는 10⁴CFU/g이상의 균수를 가지고 있는 것으로 분석되었다. 된장의 총균수는 숙성기간에 따른 큰 변화는 보이지 않았으며, 대부분의 된장이 108~109 CFU/g 수준이었다. 곰팡이중 진균류는 숙성 기간이 증가함에 따라 점차 감소하였고, 효모는 담금 직후에는 거의 검출되지 않았고, 숙성기간의 증가에 따라 그 수가 증가하여, 숙성 5년된 된장에서는 10⁴CFU/g 이었다. 분리배지의 염농도를 5%로 조정한 분리배지에서 효모의 수가 증가하여 된장에서 발견되는 효모는 내염성 특징을 가진 것으로 예상되었다.
3. 생리활성 평가
된장의 숙성에 따른 발효 산물을 수용성 분획으로 추출하여, 생리활성을 평가한 결과 활성 산소 소거능을 평가하는 ABTS 값이 숙성 3년까지 급격히 증가하였다. 대장암과 유방암 세포주을 이용한 실험에서 수용성 분획은 암세포의 자기 자멸 유전자 활성화 등으로 암세포가 억제하였고, 조골세포의 분화는 촉진하였으며, 파골세포의 분화는 억제하였다. 골밀도 감소 억제능은 난소를 적출하여 골다공증을 유발시킨 마우스를 이용한 동물 실험에서도 확인되었다.
4. 관능검사
우리나라 고유 장기 숙성 된장의 품질특성을 설명하기 위해서 정량적 묘사분석을 실시하였다. 이를 위해 지역별로 수집된 전통된장을 설명한 33종의 용어를 선발 정의하였으며, 이를 이용하여 통계 분석한 결과, 설명력 33.64%를 가지는 1요인은 구수한 맛, 감칠맛, 고소한맛, 단맛, 신맛, 이미로, 구수한맛, 감칠맛, 고소한 맛, 단맛 (이상 "+" 요인)과 신맛, 이미 (이상 "-" 요인)였다. 그 다음으로 18.87% 설명력을 가지는 요인 2는 짠맛, 간장맛, 쓴맛, 갈색이었다. 평형결합방식으로 결합된 덴드로그램으로 분석한 결과 32종의 장기 숙성 된장은 3그룹으로 나뉘었으며, 지역별로 분류되기 보다는 숙성기간에 따라 분류되었다.
5. 된장의 휘발성 향기성분
지역별, 장기 숙성 기간별 전통된장의 휘발성 향기성분을 분석한 결과, 기본적인 향기성분의 조성은 유사하게 나타났으나 tri-tetramethyl pyrazine 등과 같은 pyrazine류와 2-methyl propionic acid, 2/3-methyl butanoic acid, butanoic acid 등과 같은 acid류의 함량이 숙성 기간에 따라 큰 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 삶은 대두향, 풋냄새로 여겨지는 2-methoxy-4-vinylphenol, 1-octen-3-ol은 햇된장에서 숙성되면서 감소하여 일정수준으로 유지되는 것으로 나타났고, 전통된장의 구수한 냄새에 기여하는 ester류가 숙성기간이 경과함에 따라 증가하는 것으로 확인되었다. 그러나 benzacetaldehyde, 2-pentyl furan, butanoic acid, 2/3-methyl butanoic acid 등의 쿰쿰한 냄새, 고린내, 불쾌취에 관여하는 화합물들도 함께 증가하는 것으로 나타나 그 함량이 너무 많을 경우 구수한 향기를 masking하여 부정적인 영향을 나타낼 것으로 생각된다. 또한 된장에서 독특한 향기를 부여하는 4-ethyl phenol, 4-ethyl guaiacol 등 phenol성 화합물들도 장기 숙성 된장에서 증가하는 경향을 나타내어 장기 숙성 전통된장의 향기특성에 긍정적인 역할을 할 것으로 생각된다.
V. 연구개발 결과의 기대효과 및 활용계획
1. 우리나라 고유 된장의 계승 및 수요 확대를 위한 기반 제공
2. 전통 발효 종균의 보존 및 계승
3. 된장의 주요 특징별 성분 규명을 통한 기호별 맞춤 된장의 개발
4. 우리나라 고유 된장의 산업화를 위한 특성 지표 도출
5. 과학적으로 규명된 한국 된장의 특징 및 생리활성을 활용한 다양한 제품 개발
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