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ISSN : 1225-4339(Print)
ISSN : 2287-4992(Online)
The Korean Journal of Food And Nutrition Vol.28 No.6 pp.1004-1010
DOI : https://doi.org/10.9799/ksfan.2015.28.6.1004

Changes in the Physicochemical Characteristics and the Antioxidative Activity of cheonggukjang by Addition of Walnut

Hwa-Young Park, Beom-Seok Ryu, Ung-Kyu Choi†
Dept. of Food Science & Technology, Koera National University of Transportation, Jeungpyeong 368-701, Korea
Corresponding author: Ung-Kyu Choi, Dept. of Food Science & Technology, Korea National University of Transportation, Jeungpyeong 368-701, Korea. Tel: +82-43-820-5242, Fax: +82-43-820-5240, ukchoi@ut.ac.kr
September 11, 2015 November 20, 2015 December 10, 2015

Abstract

This study was conducted to investigate the changes in the physicochemical characteristics and antioxidant activity of cheonggukjang with the addition of walnuts. The pH of cheonggukjang did not change significantly with the addition of walnut. But the water content decreased significantly. Walnut addition to the soybean was expected to have a positive effect because the number of Bacillus subtilis was not reduced. The viscous substance content was significantly decreased when more than 20% of walnut was added to cheonggukjang. The addition of walnut made the color darker. The flavonoid and polyphenol content was sharply increased in proportion to the walnut addition and the DPPH radical scavenging activity of cheonggukjang also increased. Altogether, it was found that the addition of walnut had a positive influence on the cheonggukjang by increasing the antioxidant activity.


호두 첨가에 따른 청국장의 이화학적 특성 및 항산화능 변화

박 화영, 유 범석, 최 웅규†
한국교통대학교 식품공학과

초록


    서 론

    콩은 단백질과 지방의 주요 공급원으로 동양에서는 다양 한 형태로 가공되어 널리 소비되고 있다(Yi 등 1997). 콩에 함유되어 있는 기능성 성분 등은 식이섬유, oligosaccharide, isoflavone, phytic acid, Bowman-Birk protease inhibitor, 사포닌 및 peptides 등으로 매우 다양한 것으로 알려져 있다(Coward 등 1993; Anderson 등 1995; Kim 등 2005; Nam 등 2005; Wang 등 1990).

    청국장은 Bacillus sp.를 이용하여 발효시키는 우리나라 고 유의 콩 발효식품으로 발효기간이 2~3일 정도로 간장, 된장 등에 비해 매우 짧을 뿐만 아니라, 발효 시 소금이 전혀 사용 되지 않는 식물성 고단백 식품이다(Shon 등 2000). 최근 청국 장은 혈전형성 억제능(Heo 등 1998), 체중감소 및 혈압강하 효과(Yang 등 2003), 동맥경화 및 고혈압 예방효과(Kwon HJ 1999). 골다공증 예방효과(Kim JS 1996) 등이 밝혀지고, 제품 의 형태가 형태, 환, 분말 및 과립 등으로 다양화됨에 따라 소비가 급격히 증가하고 있으며, 이에 따라 새로운 형태의 고 부가 청국장을 개발하는 시도가 활발하게 이루어지고 있다 (Kwak 등 2006).

    기능성이 함유된 청국장 제조를 위한 연구로 원료 콩의 싹 을 암조건과 명조건 하에서 틔운 후 청국장을 제조하여 품질 특성 조사 및 맛 성분 함량 등을 확인한 바 있으며(Choi 등 2007b; Kim 등 2007), 훈연공정을 첨가하여 청국장을 제조하 여 맛 성분과 기호도를 측정한 논문(Ko 등 2014; Choi 등 2014)들이 보고되고 있다. 또한, 청국장의 재료를 다양화하 기 위한 연구로 율무를 20% 첨가하여 청국장을 제조한 후 흰 쥐의 지질대사에 미치는 영향을 확인한 바 있으며(Park 등 2011), 황기를 첨가하여 청국장을 제조한 결과, 우수한 품질 의 청국장을 제조한 예가 보고되고 있으나(Choi 등 2007a), 현재까지 활발한 연구는 이루어지고 있지 않은 실정이다.

    최근 견과류는 불포화지방산의 혈중 콜레스테롤과 중성지 질농도를 저하시키는 등 다양한 기능성(Grundy 1977; Shepherd 등 1980)이 증명되면서 그 소비량이 급증하고 있으며, 이에 따라 견과류를 이용한 가공식품의 개발에 대한 관심도 증가 하고 있는 추세이다. 하지만 현재까지 견과류는 그대로 섭취 하거나 단순가공을 통하여 섭취되고 있을 뿐, 2차 가공식품 의 개발사례는 미비한 실정이다.

    이에 본 연구에서는 견과류를 활용한 가공식품 개발연구 의 일환으로 호두를 첨가하여 청국장을 제조한 후, 이화학적 특성 및 항산화력 등을 확인하였다.

    재료 및 방법

    1.공시재료

    실험에 사용된 콩은 2013년 생산된 대두를 사용하였으며, 호두는 (주)선명농수산(충북 진천군)에서 구입하여 사용하였 다. 그 외 실험에 사용된 시약은 모두 특급시약을 사용하였다.

    2.청국장 및 청국장 추출물 제조

    호두 첨가 청국장은 Choi 등(2007b)의 방법을 약간 변형하 여 제조하였다. 즉, 정선한 콩을 깨끗이 세척한 후 20°C의 증 류수에 4시간 동안 수침시킨 다음, 1시간 동안 물빼기한 후 121°C에서 40분 동안 가압 증자하여 40°C 내외로 냉각한 후 Bacillus subtils KCCM 11316을 대두 1 g 당 1.0×106 cfu가 되 게 접종하고, 40°C의 항온실에서 발효시켰다. 본 연구에서는 청국장의 제조 중 품질의 오차를 최소화시키기 위하여 1회 50 kg 이상의 콩을 사용하였다. 호두는 수침 공정 시 콩 무게 에 대하여 각각 10, 20 및 30%(w/w)가 되도록 첨가하였다.

    청국장 추출물 제조를 위해서는 각 시료를 100 g 취한 후 50% 에탄올을 1,000 mL를 가하여 60°C에서 6시간 동안 환류 냉각추출한 후 여과지(No. 2, ADVANTEC, Tokyo, Japan)로 여과하였다. 각 추출물은 Rotary Evaporator(N-1000, EYELA, Tokyo, Japan)로 농축한 후 동결건조하여 분석용 시료로 사용 하였다.

    3.pH, 수분 함량 및 색차 측정

    pH는 청국장을 막자사발에 동량의 증류수를 넣고 균질화 시킨 후 pH meter로 측정하였다. 수분 함량은 상압가열건조 법으로 측정하였으며, 색도는 직경 5 cm의 petridish에 paste 상 으로 만든 시료를 담아서 색차계(Chromameter CR 300, Minolta, Japan)로 hunter의 L값, a값 및 b값을 측정하였다. 표준판은 L = 97.51, a = –0.18 및 b = +1.67의 값을 가진 백색판을 사용 하였다.

    4.점질물 햠량 측정

    청국장 시료 5 g에 증류수 30 mL를 가하여 낟알이 부서지 지 않게 저어 추출한 후 15,000 rpm에서 10분간 원심 분리하 여 분리된 상징액을 동결 건조시킨 후 중량을 측정하였다 (Hwang 등 2004).

    5.미생물 분석

    청국장의 미생물 생육정도를 분석하기 위해 생균수를 측 정하였다. 청국장 1 g을 멸균 생리식염수로 10배 단계 희석한 후 호기성 세균은 aerobic count petri film plate(3M, USA)에 접종하여 30°C에서 48시간 동안 배양한 후 붉은 색으로 염색 된 것을 colony로 하여 측정하였다(Ha SD 1996).

    6.총 폴리페놀 함량 측정

    청국장의 총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis 법(Anesini 등 2008) 을 변형하여 측정하였다. 1 mg/mL의 농도로 제조한 시료 1 mL에 1 N Folin-Ciocalteau’s reagent 2 mL를 넣고 5분간 반응 하였다. 그 후 7% Sodium carbonate 0.4 mL를 가한 후 30분간 반 응시킨 뒤 UV spectrophotometer(UV-2450, SHIMADZU, Kyoto, Japan)를 이용하여 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물 질은 Gallic acid를 이용하여 mg GAE(Gallic acid equvalents/g extract)로 나타내었다.

    7.총 플라보노이드 함량 측정

    청국장의 총 플라보노이드 함량 분석은 Aluminum colorimetric method(Anna & Krystyna 2014)를 이용하여 측정하였다. 즉 시 료 250 μL에 증류수 1.25 mL를 혼합한 후 5% Sodium nitrite 75μL를 추가한 후 5분간 반응시킨 다음 10% Aluminum chloride를 150 μL 첨가하여 6분간 반응시킨 후 1M Sodium hydroxide 500 μL와 증류수 275 μL를 첨가한 후 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준물질은 Catechin을 이용하여 mg CE(Catechin equivalents)로 나타내었다.

    8.전자공여능 측정

    청국장의 DPPH 자유라디칼에 대한 환원력 측정은 Blois (1958)의 방법에 따라 측정하였다. 에탄올에 녹인 0.2 mM DPPH(1,1-diphenyl-2-picryl hydrazyl) 용액 0.8 mL에 1 mg/mL 의 농도로 희석한 청국장 시료 0.2 mL를 혼합하여 15분간 반 응 후 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료의 전자공여 능(EDA)는 시료 대신 증류수를 첨가하여 대조구의 흡광도 차를 비교하여 백분율로 나타내었다.

    9.통계처리

    모든 실험은 3회 반복으로 행하여 평균치로 나타내었으며, 유의성 검증은 SPSS(statistical Package for Social Sciences, SPSS Inc., Chicago, IL, USA) software package(version 12)를 이용하여 p<0.05 수준으로 Duncan's multiple range test(Lee 등 1999)로 검증하였다.

    결과 및 고찰

    1.pH와 수분 함량

    대두에 호두를 각각 10, 20 및 30%를 첨가하여 B. subtilis 를 접종한 후 제조한 청국장의 pH와 수분 함량을 확인한 결 과는 Fig. 1에 나타내었다. 대조구의 pH는 Fig. 1A에서와 같 이 7.5±0.1로 나타났으며, 이는 Ko 등(2014)의 보고와도 일치 하는 결과이다. 호두 첨가에 따른 pH의 변화는 대조구와 유 의적인 차이를 보이지 않았다. 호두 첨가 청국장의 발효기간 별 pH 변화를 확인한 결과는 현재까지 보고된 바 없으며, 향 후 발효시간에 따른 pH의 변화 양상을 확인하여 호두의 첨가 가 미생물의 활성 및 발효 양상에 미치는 영향을 확인할 필요 성이 있을 것으로 사료된다.

    대조구의 수분 함량은 58.1±0.7%로 확인되었으며, 호두의 첨가량에 따라 청국장의 수분 함량은 유의적으로 낮아지는 것으로 확인되었다. 즉, 10%의 호두 첨가구에서는 수분 함량 이 55.0±0.3%, 20% 이상에서는 51.1±0.5%로 나타나, 호두 첨 가량에 의한 수분 감소량은 상당히 큰 것으로 확인되었다. 부 재료 첨가에 따른 수분 함량 변화는 첨가되는 부재료의 포수 력 등에 의해 좌우되는 것으로 판단되며, 호두에 함유된 지방 에 의해 수침과 증자과정에서 수분의 침투가 상대적으로 억 제된 것으로 생각된다.

    2.미생물수 및 점질물 함량

    대두에 호두를 각각 10, 20 및 30%를 첨가하여 B. subtilis 를 접종한 후 제조한 청국장의 미생물 수를 확인한 결과는 Fig. 2A와 같다. 호두 첨가에 따른 미생물 수의 변화는 유의 적이지 않은 것으로 나타났다. 이는 pH의 변화가 유의적이지 않은 것과 맥락을 같이 하는 것으로 판단되며, 호두의 첨가는 청국장의 발효에 있어 미생물의 생장에 부정적 영향을 미치 지 않아 충분히 원료로 사용할 수 있음을 의미한다.

    대두에 호두를 각각 10, 20 및 30%를 첨가하여 B. subtilis 를 접종한 후 제조한 청국장의 점질물 함량 변화는 Fig. 2B에 나타내었다. 청국장의 점질물은 그 주체가 polyglutamate로 쓴맛과의 역상관성이 높아서 점질물의 함량이 증가하면 쓴 맛은 감소한다(Lee 등 2005b). 본 실험에서는 대조구의 점질 물 함량이 11.2±1.8%로 나타났으며, 10% 호두 첨가구에서는 12.7±2.9%로 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 20% 이상 첨 가할 경우 점질물 함량이 8.5±0.8%로 대조구에 비해 유의적 인 감소를 보이는 것으로 나타났다. 청국장의 점질물은 대두 발효과정 중 Bacillus sp.에 의해 생성되는 생리활성 물질로 글루타민이 함유되어 있는 polypeptide와 과당이 중합된 fructan 의 혼합물이다(Kameda 등 1974). 청국장의 점질물은 항균활 성과 혈전용해능(Lee 등 1991), 항고혈압(Cho 등 2000) 및 면 역 활성(Hong 등 2006) 등에 효과가 있다고 보고된 바 있다. 본 연구에서는 호두를 10% 첨가 시까지는 점질물 함량에 유 의적인 차이가 없어 점질물에 의한 생리활성 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 호두의 첨가에 따라 점질물의 구성성분에 변화가 있는지 여부에 대한 추가연구가 필요할 것으로 사료된다.

    3.색도

    대두에 호두를 각각 10, 20 및 30%를 첨가하여 B. subtilis 를 접종한 후 제조한 청국장의 색도를 확인한 결과는 Fig. 3 에 나타내었다. 대조구의 L, a 및 b값은 각각 51.9±0.8, 9.6±0.5 및 21.0±1.1로 나타났다. L값은 호두의 첨가량이 많아질수록 낮아지는 경향을 나타내었으며, a값은 호두의 첨가에 의해 낮아졌으나, 첨가량에 따른 유의적 변화는 없는 것으로 확인 되었다. b값은 호두 첨가량의 증가에 따라 비례적으로 감소 하는 것으로 나타났다. 호두의 첨가에 따라 청국장의 색은 좀 더 어두워지는 것으로 확인되었으며, ΔT값도 호두의 첨가에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 전반적으로 호두의 첨가에 따른 색도는 어두워짐을 확인할 수 있었으며, 이는 증자과정에서 호두의 색이 갈색화 됨에 따른 것으로 판 단되며, 이에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

    4.Total flavonoids 함량

    호두 첨가에 따른 청국장의 총 플라보노이드 함량 변화는 Fig. 4A와 같다. 대조구의 total flavonoid함량은 5.6±0.1 mg/g 으로 나타났으며, 호두의 첨가량에 비례하여 flavonoid 함량 도 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 호두를 10% 첨가 할 경우 flavonoid 함량은 9.2±0.2로 2배 가까이 증가하였으며, 20% 첨가구에서는 대조구의 3배 이상 함유되는 것으로 확인 되었다. 플라보노이드는 생리활성이 뛰어나, 우리의 건강을 유지하는 데 큰 역할을 하는 중요한 기능성 물질로써 항균제, 항바이러스제, 항염제, 지질과산화의 억제 및 항 돌연변이 활 성 등이 있는 것으로 보고되고 있다(Ryu BH 1999). 따라서, 호두의 첨가는 청국장의 항산화 활성을 비롯한 다양한 기능 성의 강화를 위해 중요한 역할을 할 것으로 기대되며, 향후 항산화 활성이 우수한 다양한 견과류를 이용한 청국장 제조 실험이 필요할 것으로 사료된다.

    5.Total polyphenols 함량

    호두 첨가에 따른 청국장의 총 폴리페놀 화합물의 함량 변 화는 Fig. 4B와 같다. 청국장의 폴리페놀 함량은 호두의 첨가 량에 의존적으로 증가하는 것으로 확인되었다. 즉, 대두로 제 조한 청국장의 폴리페놀은 22.6±0.5 mg%으로 확인되었으며, 호두의 첨가에 따라 점점 증가하여 호두 30% 첨가구에서는 33.2±0.2 mg% 함유된 것으로 나타나, 1.5배 정도 증가하는 것 으로 분석되었다. Fig. 5

    일반적으로 Polyphenol의 함량은 원료콩에서 보다 청국장 에서 높게 함유되는 것으로 보고되고 있다(Joo & Park 2010). Lee 등(2005a)은 청국장 제조 시에 콩에 함유되어 있지 않았 던 genistic acid의 함량이 급격하게 증가하고 caffeic acid와 ferulic acid가 청국장에 함유되어 총 폴리페놀 함량이 높아진 다고 보고한 바 있다. 하지만 현재까지 견과류를 첨가하여 제 조한 청국장의 폴리페놀 함량에 관한 연구는 보고된바 없으 며, 호두와 같은 견과류의 첨가는 청국장의 폴리페놀 함량 증 가에 따른 항산화력 강화에 긍정적 영향을 미칠 것으로 기대 된다.

    6.DPPH radical 소거 활성

    호두 첨가에 따른 청국장의 DPPH radical 소거 활성은 호 두의 첨가에 의해 유의적으로 증가한 것으로 확인되었다. 즉, 호두를 10% 첨가한 청국장의 DPPH radical 소거능은 12.1±0.5 mg/mL로 대조구의 6.6±0.6 mg/mL에 비해 2배 가량 증가하였 다. 하지만 DPPH radical 소거 활성은 호두 첨가 농도에 의존 적이지는 않은 것으로 확인되었다. 즉, 호두 첨가량 10~30% 첨가구 사이에서는 유의적인 차이가 없는 것으로 확인되었 다. DPPH radical 소거 활성은 total flavonoid 함량 및 total phenol 함량의 증가와 완전히 비례하는 경향을 나타내지는 않았으며, 향후 이에 대한 추가실험이 필요한 것으로 사료된 다. Lee 등(2004)은 콩 제품의 추출물을 항산화제로 활용하기 위하여 BHT, BHA와 콩제품 추출물의 항산화 효과를 비교한 결과, 청국장>된장>두유의 순으로 청국장 추출물의 항산화 능이 가장 우수함을 확인한 바 있다. 본 연구에서는 호두의 첨가로 인해 청국장의 항산화력을 더욱 강화하는 결과를 확 인하였으므로 호두의 첨가는 청국장의 기능성을 높이는 데 긍정적 역할을 할 것으로 기대된다. 또한 Bae 등(2005)은 호 두박의 DPPH radical 소거 활성은 상당히 높게 나타났으며, 특히 EtOAc 분획에서는 L-ascorbic acid의 약 2배 정도의 활성 을 띨 정도로 강력하게 나타났다고 보고한 바 있어 본 연구결 과를 뒷받침하고 있으며, 향후 호두를 비롯한 견과류를 활용 한 청국장 연구는 항산화 활성이 강화된 청국장의 개발을 통 한 현대인의 산화적 스트레스 방지 식품으로써 중요한 역할 을 할 수 있을 것으로 사료된다.

    요약 및 결론

    본 연구에서는 호두를 30%까지 첨가하여 제조한 청국장 의 이화학적 특성 및 항산화 활성을 확인하고자 하였다. 호두 첨가에 따른 pH의 변화는 대조구와 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 호두의 첨가량에 따라 청국장의 수분 함량은 유의 적으로 낮아지는 것으로 확인되었다. 미생물 수의 변화를 확 인한 결과, 호두의 첨가는 청국장의 발효에 있어 미생물의 생 장에 부정적 영향을 미치지 않아 충분히 원료로 사용할 수 있음을 확인하였다. 점질물 함량은 호두를 20% 이상 첨가할 경우 8.5±0.8%로 대조구에 비해 유의적인 감소를 보이는 것 으로 나타났다. 전반적으로 호두의 첨가에 따른 색도는 어두 워짐을 확인할 수 있었으며, 이는 증자과정에서 호두의 색이 갈색화 됨에 따른 것으로 판단된다. Flavonoid 함량은 호두 20% 첨가구에서는 대조구의 3배 이상 함유되는 등 호두의 첨가량에 비례하여 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 폴리 페놀 함량은 호두의 첨가량에 의존적으로 증가하는 것으로 확인되었다. 호두 첨가에 따른 청국장의 DPPH radical 소거 활성은 호두의 첨가에 의해 유의적으로 증가하였으나, 농도 에 의존적이지는 않은 것으로 확인되었다. 위의 결과를 종합 할 때 청국장 제조 시 호두의 첨가는 항산화 활성의 강화를 위해 긍정적 역할을 할 것으로 기대된다.

    Figure

    KSFAN-28-1004_F1.gif
    pH and moisture content of cheonggukjang added with walnut.

    Means followed by the same letter are not significantly different at 5% level. Values are M.±S.D. of triplicate determinations.

    KSFAN-28-1004_F2.gif
    The number of aerobic bacteria and viscous substances content in the cheonggukjang added with walnut.

    Means followed by the same letter are not significantly different at 5% level. Values are M.±S.D. of triplicate determinations.

    KSFAN-28-1004_F3.gif
    Hunter color value of cheonggukjang added with walnut.

    Means followed by the same letter are not significantly different at 5% level. Values are M.±S.D. of triplicate determinations.

    KSFAN-28-1004_F4.gif
    The contents of flavonoids and polyphenols in cheonggukjang added with walnut.

    Means followed by the same letter are not significantly different at 5% level. Values are M.±S.D. of triplicate determinations.

    KSFAN-28-1004_F5.gif
    DPPH radcical scavenging activity of the cheonggukjang added with walnut.

    Means followed by the same letter are not significantly different at 5% level. Values are M.±S.D. of triplicate determinations.

    Table

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