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ISSN : 1738-7248(Print)
ISSN : 2287-7428(Online)
Korean Journal of Food Preservation Vol.24 No.8 pp.1138-1148
DOI : https://doi.org/10.11002/kjfp.2017.24.8.1138

Comparison of physiochemical property, phytochemical contents, and biological activity of soy sauce added with bitter melon powder

Chung Eun Hwang1, Dong Hee Lee2, Ok Soo Joo1, Hee Yul Lee1, Su Cheol Kim1, Kyung Sook Park1, Bong Sik Um1, Kye Man Cho1*
1Department of Food Science, Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju 52725, Korea
2Gyeongbuk Institute for Bioindustry, Andong 36728, Korea
Corresponding author : kmcho@gntech.ac.kr82-55-751-3272, 82-55-751-3279
20171122 20171220 20171222

Abstract

In this study, contetnts of phenolic acid and isoflavone, and biological activities of soy sauce were compared the soy sauce added bitter melon powder (BMPs). After the fermentation, pHs were decreased from 5.83 (0% BMP), 5.47 (5% BMP), and 5.32 (10% BMP) to 5.28, 5.36, and 5.16 at 90 days, whereas the acidities of soy sauce were increased from 0.06%, 0.07%, and 0.09% to 0.30%, 0.28%, and 0.36% at 90 days, respectively. In addition, the salinities of soy sauce were decreased, while viable cell numbers including Bacillus and yeast were increased. The contents of total phenolic, isoflavone-aglycone, and phenolic acid and antioxidant and α-glucosidase inhibition activities were significantly increased for 90 days, while the isoflavone-glycoside contents were decreased. In Particular, soy sauce with 10% BMP at 90 days showed the highest contents of glutamic acid (GA, 9,876.09 mg/100 mL) and γ-aminobutyric acid (GABA, 325.02 mg/100 mL) contents than among other samples. Additionally, the radical scavenging activities (DPPH, ABTS, ⦁OH, and FRAP) and α-glucosidase inhibition activities of soy sauce with 10% BMP at 90 days were shown to be high 96.07%, 97.27%, 59.47%, 1.98%, and 79.96%, respectively.


여주분말 함유 간장의 이화학적 특성, phytochemical 함량 및 생리활성 비교

황 정은1, 이 동희2, 주 옥수1, 이 희율1, 김 수철1, 박 경숙1, 엄 봉식1, 조 계만1*
1경남과학기술대학교 식품과학부
2경북바이오산업연구원

초록


    서 론

    간장은 소금물에 메주를 30-40일간 담가 우려낸 뒤 그 국물을 떠내어 달여서 만들어지며 예로부터 음식의 간을 맞추는데 쓰는 흑갈색 액체의 조미료로 사용되어져 왔다. 특히 간장은 콩을 이용한 전통 발효식품 중 가장 대표적이 며 발효 중 생성되는 아미노산에 의해 구수한 맛과, 당에 의한 단맛, 소금에 의한 짠맛, 유기산에 의한 신맛이 어우러 져 간장의 품질을 형성한다(1).

    간장의 주성분인 콩은 단백질의 대명사로 알려져 있으나 이 외에도 기능성 물질인 이소플라본을 함유하고 있다. 발 효 과정을 거치지 않은 생콩에는 일반적으로 약 25%의 glycosides 형태와 80% 가량의 malonyl-glycosides 형태, 그 리고 5%의 acetyl-glycosides 형태와 약 2% 미만의 aglycones 형태가 존재하는 것으로 알려져 있다(2). 한편 이러한 콩이 발효(간장, 된장, 청국장 등)됨에 따라 미량에 불과하던 aglycones 함량은 30-80%까지 증가한다고 보고되어있다 (3). 또한 간장은 항산화(4,5)나 면역개선(6)등의 여러 생리 활성 효과가 밝혀지면서 이제는 더 이상 조미식품이 아닌 세계적으로도 각광받고 있는 식품이다(7).

    여주(Momordica charantia L.)는 우리나라에서 여자 또 는 쓴오이라고 불리며 동아프리카, 남아메리카 등에서는 미숙과나 종자 등을 치료 및 예방 목적으로 이용해 오고 있는 1년생 박과식물이다(8,9). 여주 특유의 쓴맛 때문에 우리나라에서는 과거 관상용으로만 재배되다가 여러 효능 들이 밝혀지면서 조금씩 이용하고 있는 추세이다. 여주에 함유되어 있는 monordicin 및 cucurbitacins라는 알칼로이드 물질은 항바이러스나 혈당강하 등의 효능이 있다고 알려져 있다(10). 특히 여주에는 charantin이라는 지용성 물질이 함 유되어 있고 이는 인슐린 분비를 촉진시켜 혈당 강하능이 아주 우수하다 보고되어있다(11-13). 또한 여주에 함유되어 있는 MAP3이라는 단백질은 암세포를 파괴하는 세포를 활 성화 시켜 암세포 증식 억제 효과(14)와 momorcharoside라 는 물질은 DNA 합성을 저해하여 암이 전이되는 것을 방지 할 수 있는 물질로 알려져 있다(15).

    여주는 다양한 생리 효능을 지니고 있으나 아직 우리나 라의 경우 여주 관련 연구와 소비는 적은 수준이다. 따라서 본 연구에서는 여주 분말을 첨가하여 간장을 제조하고 항산 화 및 항당뇨 효과를 측정함으로써 기능성 식품 개발과 함께 여주 이용성 증대를 위해 실시하였다.

    재료 및 방법

    실험 재료 및 시약

    간장 제조에 사용된 콩은 함양군 농협가공사업소에서 장류용 노란콩을 구입하여 사용하였으며 여주는 경상남도 함양군 소재 천령식품에서 건조분말 형태로 공급받아 사용 하였다. 소맥 코오지 제조에 사용한 밀가루는 경상남도 진 주시 대형마트에서 구입하여 사용하였다. Phenolic acid 표 준품(gallic acid, chlorogenic acid, p-hydrolbenzoic acid, protocatechuic acid, vanillic acid, veratric acid 및 t-cinnamic acid(t-CnA))은 Sigma-Aldrich사(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였다. Isoflavone 비배당체(daidzein, glycitein 및 genistein) 역시Sigma-Aldrich사에서구입하였고Folin-Cicalteu phenol, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH), potassium ferricyanide, trichloroacetic acid(TCA), 2,2'-azino-bis(3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt(ABTs), 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5-triazine(TPTZ), 2-thiobarbituric acid, trichloroacetic acid, 2-deoxyribose, ρ-nitrophenyl-α-Dglucopyranoside( NPG), α-glucosidase(Type I : from Bakers Yeast) 또한 Sigma-Aldrich사에서 구입하여 사용하였다. 한 편 배당체(daidzin, glycitin 및 genistin)는 Indofine사 (Hillsborough, NJ, USA)에서 구입하여 본 연구에 사용하였 다.

    소맥 코오지, 청국장 및 여주 분말 함유 간장 제조

    소맥 코오지는 밀가루 3 kg에Aspergillus oryzae 현탁액 을 골고루 분사시켜 가며 반죽한 후 사각형 틀에 얇게 피고 25℃에서 48시간 배양하고 55℃에서 48시간 건조 및 분쇄시 켜 제조하였다. 콩은 정선 및 수세하여 12시간 수침한 후 물기를 제거하고 121℃에서 1시간 증자 처리를 하였다. 상 온(15-25℃)으로 식힌 후 미리 배양해둔 Bacillus subtilis CSY191(16) 균주 배양액을 2.5% 접종하여 3일간 청국장을 띄운 후 55℃에서 2-3일간 건조하여 분말 형태로 제조하였 다. 한편 청국장 분말과 소맥 코오지 분말은 15% 염수에 용해시킨 후 여주 첨가량은 간장 총 부피에 무첨가(대조구) 와 5% 그리고 10%에 해당하는 양을 분말 형태로 첨가하여 여주 간장을 제조하였다. 제조된 여주 간장은 총 90일간 상온에서 보관하며 본 실험에 사용하였다.

    pH, 산도, 염도 및 생균수

    pH는 간장 시료를 일정량 취하여 pH meter(MP 220 pH meter, Schwerzenbach, UK)를 사용하여 측정하였다. 산도 는 증류수 50 mL에 간장 시료 1 mL를 첨가하여 용해시킨 후 0.1 N NaOH 용액으로 pH 8.3까지 중화시킨 후 젖산 양으로 환산하였다. 염도는 적당히 희석한 간장을 염도계 (Atoga ES-421, Atago Co., Tokyo, Japan)로 측정하였다. 한 편 각각의 미생물 배양과 생균수 확인은 고초균의 경우 tryptic soy broth/agar(TSB/TSA) 배지를 사용하였고 효모는 chloramphenicol이 함유된 potato dextrose broth/agar (PDB/PDA) 배지를 사용하였으며 생균수 확인은 평판 도말 법으로 도말한 후 30℃에서 48시간 배양한 후 30-300개 사이의 집락수를 선정 및 계수하여 log CFU/mL로 나타내 었다.

    유리아미노산

    간장 1 mL에 증류수 4 mL를 가해 60℃에서 1시간 가수분 해 시킨 후 10% 5-sulfosalicylic acid 1 mL를 첨가하여 4℃에 서 2시간 방치시키고 원심분리하여 얻은 상등액을 0.45 μm membrane filter(Dismic-25CS, Toyoroshikaisha, Ltd., Tokyo, Japan)로 여과시켜 60℃에서 감압 농축하였다. 농축 후 건조 물에 대하여 pH 2.2 lithium buffer 2 mL씩 첨가하여 용해 후 0.45 μm membrane filter로 여과시킨 것을 아미노산 자동 분석기로 분석하였다.

    추출물 제조

    간장을 우선 동결 건조하여 얻은 분말을 메탄올에 12시 간 녹여 추출하고 0.45 μm membrane filter로 여과하여 상등 액을 회수한 것을 추출물로 사용하였다.

    Total phenolics 분석

    적당히 희석한 추출물 0.5 mL를 시험관에 분주하고 25% Na2CO3 용액 0.5 mL를 첨가하여 3분간 정치시켰다. 이어서 2 N Folin-Ciocalteu phenol 시약 0.25 mL를 첨가하여 혼합한 다음 상온에서 1시간 동안 발색시키고 750 nm에서 분광광 도계(Spectronic 2D, Thermo Co., Califonia, CL, USA)를 이 용하여 측정하였다.

    Isoflavones 화합물 분석

    Isoflavone 함량 분석은 Cho 등(17)의 방법에 따라 High performance liquid chromatography(HPLC, Agilent 1200 series, Agilent Co., Forest Hill, Vic, Australia)로 분석하였다. 분석에 사용된 칼럼은 Lichrophore 100 RP C18 column (4.6×250 mm, 5 μm, Merck, Darmstadt, Germany)을 사용하 였고 이동상 용매는 0.2% 초산이 함유된 HPLC water (solution A)와 0.2% 초산이 함유된 acetonitrile(solution B)로 분석하였다. 이동상 조건은 A 용매 기준으로 0분-100%, 15분-90%, 25분-80%, 35분-75%, 45분-65% 및 50분-65%로 유지하였다. 시료는 20 μL를 주입하였으며, 이동상 속도는 30℃에서 1 mL/min으로 유지하였다. 검출기는 diode array detector(DAD)를 사용하여 UV 254 nm에서 검출하였다.

    Phenolic acids 화합물 분석

    Phenolic acid 함량 분석은 XTerraTM RP C8 칼럼(4.6×250 mm, 5 μm, Waters Corp., Milford, MA, USA)과 HPLC (Agilent 1200 series, Agilent Co. Forest Hill, Vic, Australia) 을 이용하여 분석하였다. 0.2% 초산 함유 HPLC water(A 용매)와 0.2% 초산 함유 HPLC acetonitrile(B 용매)를 사용 하였고 40분으로 60-100% linear gradient한 것은 30℃에서 1 mL/min의 흐름률을 적용하였다. 시료는 20 μL로 주입하 였고 UV 검출기(Agilent 1200 series, Agilent Co.)의 280 nm에서 측정하였다.

    항산화 활성 측정

    1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH)라디칼소거능은Hwang 등(18)의 방법을 약간 변형하여 측정하였다. 추출물의 최종 농도가 1 mg/mL가 되도록 3차 증류수로 희석한 간장 시료 0.2 mL에 DPPH 용액 0.8 mL를 가하여 상온에서 30분간 방치 후 525 nm에서 측정하였다.

    2,2-azinobis-(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulphonate)(ABT S) 라디칼 소거능 역시 Hwang 등(18)의 방법에 따라 7 mM ABTs 용액과 2.45 mM Potassium persulfate(K2S2O8)를 1:1 로 섞고, 암실에서 12-16시간 보관하여 ABTs radical(ABTS +•)을 형성시켰다. 이후 732 nm에서 흡광도의 값이 0.7±0.02가 되도록 메탄올로 희석하였으며 시료 0.1 mL에 ABTS 용액 0.9 mL를 첨가하여 3분 후에 분광광도계를 이용하여 측정하였다.

    Hydroxyl(·OH) 라디칼 소거능은 10 mM FeSO4.7H2OEDTA 0.2 mL, 10 mM 2-deoxyribose 0.2 mL, 10 mM H2O2 0.2 mL, 시료 1.4 mL를 혼합하고 37℃에서 4시간 동안 반응 시켰다. 이 혼합액에 1% thiobarbituric acid와 2.8% trichloroaceric acid를 각각 1 mL씩 가하여 100℃에서 20분 간 발색시켜 520 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 및 ABTS의 음성대조구는 시료대신 증류수를 사용하였고 ·OH 라디칼 소거능의 음성 대조구는 PBS 완충액(NaCl 8.76 g, NaH2PO3 0.11 g, Na2HPO3 0.596 g)을 사용하여 시료 첨가구와 무첨가구 사이의 흡광도의 차이를 백분율(%)로 나타내었다.

    α-Glucosidase 저해율 측정

    200 mM sodium phosphate buffer(pH 6.8) 50 μL에 시료와 α-glucosidase 효소 50 μL를 첨가하여 37℃에서 10분간 예비 배양한 후 sodium phosphate buffer(pH 6.8) 100 μL와 5 mM p-nitrophenol-α-D-glucopyranoside(p-NPG)을 100 μL를 가 하여 37℃에서 10 분간 반응시켰다. 이 반응물에 100 mM Na2CO3 750 μL를 첨가하여 반응을 정지시키고 420 nm에서 흡광도를 측정하고 저해율을 계산하였다. 음성 대조구는 증류수를 사용하였다.

    통계처리

    실험 결과는 SPSS 12.0 package를 사용하여 분산 분석을 수행하였고 평균±표준편차로 나타내었다.

    결과 및 고찰

    여주분말 함유 간장의 이화학적 특성 변화

    여주분말을 첨가하여 제조한 간장의 이화학적 특성은 Table 1에 나타내었다. pH는 여주분말의 첨가량이 많을수 록 조금씩 감소하는 경향을 보였다(0%-5.83, 5%-5.47, 10%-5.32). 또한 90일째에는 모든 여주 간장의 pH가 아주 조금씩 감소하였고 평균 pH는 5.33을 나타내었다. 한편 pH 감소에 비례하여 산도는 조금씩 증가하였고 10% 여주 간장 이 0.36%로 산도가 가장 높게 측정되어졌으나 큰 차이는 없었다. 염도는 전체적으로 90일째 조금씩 감소하는 경향 을 나타내었고 10%(11.39%), 0%(11.06%), 5%(10.95%) 첨 가 순으로 염도가 높은 것으로 나타났다. 한편 간장의 생균 수 변화는 여주분말 첨가량에 따른 큰 차이는 보이지 않았 고 대체적으로 90일째 증가하는 결과를 나타내었다(Table 1).

    여주분말 함유 간장의 유리아미노산 함량 변화

    여주분말 함유 간장의 유리아미노산 함량 분석 결과는 Table 2와 같았다. 여주 첨가 간장은 공통적으로 urea가 검출되지 않았다. 비필수 아미노산은 여주 첨가량이 높을 수록 총 함량 역시 증가하는 것으로 나타났다. 여주를 첨가 하지 않은 간장의 경우에는 4,156.95 mg/100 mL, 여주 5.0% 첨가 간장은 6,481.14 mg/100 mL, 10% 첨가 간장에서는 7,512.67 mg/100 mL가 검출되었다. 90일째 역시 비필수 아미노산 총 함량이 여주 첨가량에 비례적으로 여주를 첨가 하지 않은 간장의 경우 11,239.62 mg/100 mL로 증가하였고 여주 5.0% 첨가 간장은 14,006.49 mg/100 mL, 여주 10% 첨가 간장은 19,229.86 mg/100 mL로 가장 크게 증가하였다. Glutamic acid(GA)는 모든 간장에서 가장 많은 양을 차지하 고 있었으며 90일째 여주를 첨가하지 않은 간장은 1,341.33 → 4,094.78 mg/100 mL로 증가하였다. 5.0% 첨가 간장 역시 2,456.54 → 6,050.33 mg/100 mL로 크게 증가하였고 10% 첨가 간장은 3,400.21 → 9,876.09 mg/100 mL로 여주 간장 중 가장 큰 증가폭을 나타내었다. 한편 비필수 아미노산 (proline, aspartic acid, serine, sarcosine, glycine, α -aminobutyric acid, cystathionine, β-alanine, β-aminobutyric acid, aminoethanol, anserine, arginine)과 필수 아미노산 (threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, phenylalanine, lysine, histidine)들은 모두 90일째에 크게 증가하였다. 특히 혈압저하 효과가 있다고 알려진 γ-aminobutyric acid (GABA) 역시 여주 첨가량이 높을수록 많은 양이 검출되었 고 90일째에는 조금씩 증가하였다. 여주를 첨가하지 않은 간장의 경우 GABA 함량은 42.46 → 84.95 mg/100 mL로 증가하였고 5% 첨가 시에는 168.34 → 170.30 mg/100 mL로 약간 증가하였고 10% 첨가 시에는 296.21 → 325.02 mg/100 mL로 증가하였다.

    유리아미노산의 생성은 일반적으로 단백질 가수분해에 의해 생성이 되며(19) 이는 발효 미생물이 관여하고 더 나아 가서는 간장을 비롯한 콩 발효식품의 관능적 특성과 영양적 인 특성과 직접적인 관련이 있다(20). Yang 등(21)의 간장 가수분해물 연구 결과에서는 가수분해 처리농도에 따라 생성되는 유리아미노산의 양은 증가한다고 보고하였으며 일반 간장에서는 glutamic acid(37.04 mg/100 mL), aspartic acid(24.27 mg/100 mL), leucine(19.94 mg/100 mL), lysine(18.65 mg/100 mL), 및 tyrosine(16.02 mg/100 mL)등의 대부분의 유리아미노산이 검출되었고 주요 아미노산은 glutamic acid인 것으로 결과를 나타내 본 연구와도 일치하 였다. 한편 Zarkadas 등(22) 역시 주요 아미노산으로 glutamic acid를 제시하였으며 원료 콩이 함유하고 있는 유 리아미노산 조성은 콩 품종에 따른 차이가 있는 것으로 보고하였으며 이는 본 연구와도 유사한 경향을 나타내었다.

    여주분말 함유 간장의 phenolic acid 함량 변화

    여주분말 함유 간장의 phenolic acid 함량 변화는 Table 3에 나타낸바와 같았다. 여주분말 함유 간장에서는 모두 7종류의 화합물인 gallic acid, protocatechuic acid, p-hydrobenzoic acid, chlorgenic acid, vanillic acid, vetaric acid, 및 t-cinnamic acid가 검출되었다. 또한 vanillic acid를 제외한 나머지 phenolic acid 화합물들은 모두 90일째에 증 가한 것으로 나타났다. 또한 90일째 여주를 첨가하지 않은 간장의 경우 gallic acid 함량은 140.88 μg이었고 5% 첨가 시 141.24 μg, 10% 첨가 시 150.55 μg을 나타내었으며 전체 적으로 여주 분말 첨가량이 많을수록 gallic acid를 포함한 대부분의 phenolic acids 함량이 90일째에 증가하는 경향을 나타내었다(Table 3). 한편 초기와 90일째까지 가장 함량이 높았던 p-hydrobenzoic acid는 주요 phenolic acid 화합물인 것으로 나타났으며 여주 첨가량이 많을수록 즉, 0%(334.76 μg → 793.68 μg), 5%(398.67 μg → 909.04 μg), 10%(443.31 μg → 1027.65 μg)로 첨가량이 높아질수록 초기 함량도 많았 으며 90일째에도 많은 것으로 나타났다. 한편 vetaric acid는 여주 첨가량에 따른 상관관계는 나타나지 않았으며 여주를 첨가하지 않은 경우 90일째 미량으로 검출되었으며 나머지 간장들 역시 대부분 90일째 감소하는 경향을 나타내었다. 일부 phenolic acid 화합물들은 증가와 감소의 차이가 조금 씩 있었으나 total phenolic acid 함량은 여주 첨가량이 높을 수록 다음과 같이 크게 증가하였다. 0%(605.43 μg → 1,175.55 μg), 5%(610.27 μg → 1,316.30 μg), 10%(670.97 μg → 1,587.44 μg) (Table 3).

    Cho 등(17)의 연구 결과에서는 청국장 발효 시 phenolic acid 중 gallic acid 함량이 증가함을 보고하였고 이는 본 연구 결과와도 완벽히 일치하였다. 하지만 gallic acid를 제 외한 나머지 phenolic acid 화합물들은 감소 혹은 불검출되 거나 미량 검출되어 이 결과는 본 연구와 차이점이 있는 것으로 나타났다. 이러한 phenolic acid 화합물들은 2차 대 사산물로 흔히 식용 가능한 식물에 널리 분포한다고 알려져 있다(23,24). Pratt 등(25)과 Seo와 Morr(26)는 본 연구에서 검출되었던 vanillic acid나 p-hydrobenzoic acid와 같은 여러 phenolics 화합물들은 일반적으로 원료 콩에서는 매우 적은 양만이 존재한다 하였으며 Boo 등(27)은 품종별 여주의 phenolics 함량을 측정한 결과 한국 재래종이 가장 많은 양을 함유한다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서 phenolic acid 증가 현상은 본래 여주가 함유하고 있는 것에 기인하여 phenolics 화합물들이 90일째에 점차적으로 증가한 것으로 판단된다.

    여주분말 함유 간장의 total phenolics 함량 변화

    여주분말 함유 간장의 total phenolics 함량 변화는 Fig. 1과 같았다. 간장 담금 직후에는 여주를 첨가하지 않은 간장 의 경우 1.84 mg/mL를 나타내었고 5% 첨가 시에는 2.99 mg/mL, 10% 첨가 시에는 3.76 mg/mL로 여주 첨가량이 높을수록 함량 또한 높았으며 이는 본 연구의 phenolic acid 결과와 완벽히 일치하는 경향을 나타내었다(Fig. 1). 또한 여주 첨가 간장은 90일째 각각 4.43 mg/mL(0%), 4.78 mg/mL(5%), 및 4.95 mg/mL(10%)로 증가하였다.

    Phenolics 화합물은 이미 언급한바와 같이 식물계에 널리 존재하는 천연 항산화제의 대부분을 차지하며 지방질의 산화 및 산화적 스트레스 방어 효과를 나타냄과 동시에 활성산소 제거에도 관여하는 것으로 알려져 있다(18,28).

    한편 Choi 등(29)은 흑마늘 첨가량이 많을수록 total phenolics 함량이 증가하는 경향을 나타낸다 하였고 Jang 등(30) 역시 황기 추출액을 5%와 10% 첨가 시 함량은 각각 7.6 mg/g 및 10.3 mg/g으로 첨가량이 많을수록 total phenolics 함량이 증가함을 보고하였다. Park 등(31)도 천마 를 첨가한 간장에서 숙성 기간이 길어짐에 따라 phenolics 함량 역시 증가함을 보고하여 본 연구와도 동일한 경향을 나타내었고 이는 여주 분말에 함유되어 있는 phenolics 화합 물들에 기인한 것으로 판단된다.

    여주분말 함유 간장의 isoflavone 함량 변화

    여주 간장의 isoflavone 함량 분석 결과 배당체(daidzin, glycitin, genistin)와 비배당체(daidzein, glycitein, genistein) 형태의 6종류의 isoflavone이 검출되었다(Table 4). 여주 첨 가 간장은 공통적으로 여주 첨가량이 높을수록 초기 배당체 총 함량은 낮은 것으로 나타났고 90일째 모두 감소하는 것으로 나타났다. 여주를 첨가하지 않은 간장의 경우 초기 배당체 총 함량은 80.32 μg/mL에서 11.78 μg/mL로 크게 감소하였고 5% 첨가 간장은 55.89 μg/mL → 38.99 μg/mL, 10% 첨가 간장은 54.44 μg → 45.28 μg/mL로 조금씩 감소하 였다(Table 4). 여주를 첨가하지 않은 간장의 비배당체 함량 변화는 49.22 μg/mL → 205.14 μg/mL로 가장 크게 증가하였 으며 5% 첨가 시에는 94.39 μg/g → 162.82 μg/g만큼 증가하 였으며 10% 첨가 시에는 94.99 μg/mL → 152.61 μg/mL로 증가하였다. 즉, 여주를 첨가한 간장 모두 배당체 함량이 감소함에 따라 비배당체 함량이 크게 증가하였으며 total isoflavone 함량 역시 증가하는 결과를 나타내었고 여주를 첨가하지 않은 간장의 total isoflavone 함량이 216.92 μg/mL 로 가장 높았다.

    Isoflavone 화합물 중 배당체 형태가 감소함에 따라 비배 당체 형태가 증가하는 현상은 발효나 숙성 과정 중에 미생 물이 생성하는 산이나 β-glucosidase 활성에 의한 것으로 보고되었다(17). 대표적인 콩 발효식품인 된장, 청국장, 두 유의 경우에도 발효나 숙성 초기보다는 발효나 숙성 후에 비배당체 isoflavone 화합물 함량이 적게는 약 1.8배에서 많게는 약 4배 정도 증가하는 것으로 보고되어있다(18,32). Marazza 등(33) 콩 발효 연구 결과에서 발효 12시간째 배당 체 함량이 100% 감소하였고 비배당체 함량이 크게 증가함 을 보고하였다. 배당체 함량이 감소함에 따라 비배당체 함 량이 증가하는 Marazza 등(33)의 결과는 본 연구와도 유사 하였으나 배당체와 비배당체 함량은 서로 차이점이 있는 것으로 나타났다. 따라서 이러한 결과는 발효 미생물 종류 와 가수분해 효소 활성도 차이, 발효 환경 등 여러 요인에 의해 차이가 있는 것으로 판단된다(34,35).

    여주분말 함유 간장의 항산화 활성 변화

    여주분말 함유 간장의 항산화 활성 결과는 Fig. 2와 같았 다. DPPH 라디칼 소거활성 변화로는 여주를 첨가하지 않은 간장의 경우 초기 53.65%에서 90일째 92.58%로 크게 증가 하였다. 5% 첨가 여주 간장도 마찬가지로 64.03% → 93.96%로 크게 증가하였고 10% 첨가 여주 간장은 72.16% → 96.07%로 가장 크게 증가하였다(Fig. 2A). ABTS 라디칼 소거활성 역시 여주 첨가량에 따라 증가하였고 여주를 첨가 하지 않은 간장은 68.97% → 95.63%의 라디칼 소거활성을 보였고 5% 및 10% 첨가 간장은 각각 71.76% → 96.42% 및 75.76% → 97.27%의 소거활성을 나타내었다(Fig. 2B). Hydroxyl 라디칼 소거활성 및 FRAP 환원력 역시 10% 첨가 여주 간장이 90일째 가장 우수하였으며 각각 59.47%와 1.98 의 환원력을 나타내었다(Fig. 2C-D).

    DPPH와 같은 라디칼 소거활성의 메카니즘은 비라디칼 형태인 DPPH-H 와 수소공여능이 있는 항산화제의 존재 하에서 DPPH 용액이 환원되는 원리에 기초하고 있다(36). 한편 단백질을 원천으로부터 많은 소수성 아미노산을 갖는 peptide 서열은 항산화 활성과 관련이 있는 것으로 보고되 었다(37). 그러므로 본 연구의 여주 간장은 소수성 아미노산 인 phenylalanine, isoleucine, leucine, valine 등이 증가함으 로 라디칼 소거활성에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 더 욱이 Eresha Mendis 등(38)은 leucine, valine, 그리고 alanine 과 같은 친수성 및 소수성 아미노산이 리놀레산 모델에서 지방산의 산화를 억제하는데 효과적이라 보고하였고 Suetsuna 등(39)도 glutamic acid, leucine, histidine이 항산화 활성을 향상시키므로 그 중요성을 강조하였다. 이 외 요인 으로 Heim 등(40)의 결과에서는 비배당체 이소플라본이 우수한 항산화 활성을 나타낸다고 보고하였고 특히 daidzein보다는 genistein이 우수하다고 발표한 바 있다. 따 라서 본 연구의 여주 분말 첨가 간장의 향상된 항산화 활성 은 상기 기술된 여러 결과들과 유사한 것으로 판단된다.

    여주분말 함유 간장의 탄수화물 분해효소 저해활성 변화

    여주분말 함유 간장의 α-glucosidase 저해활성을 측정한 결과는 Fig. 3에 나타낸 바와 같았다. 전체적인 결과로는 DPPH 라디칼 소거활성과 경향이 일치하는 것으로 나타났 으며 여주 첨가량이 높을수록 초기 탄수화물 저해활성이 증가하였다. 또한 90일째에는 탄수화물 저해활성이 더욱 증가하여 여주를 첨가하지 않은 경우 68.51%의 비교적 우 수한 활성을 나타내었고 5% 첨가 시에는 76.62%를 보였고 10% 첨가 시에는 79.96%로 가장 우수한 혈당 강화 효과를 보였다(Fig. 3).

    α-Glucosidase는 맥아당을 포도당 단위로 가수분해 시키 는 효소로 분해된 단당류는 인체에 소화 및 흡수됨에 따라 결과적으로 혈당이 상승하게 된다. 그러나 가수분해 효소 활성을 저해시킨다면 당의 흡수율을 떨어뜨릴 수 있으므로 고혈당을 저지함과 동시에 비만 예방 효과를 기대할 수 있다(41). 일반적으로 phenolics 화합물을 함유하고 있는 콩은 그 자체보다는 발효시켰을 시 소화효소 저해활성이 증가한다고 Lee 등(42)은 보고하였고 특히 Behloul와 Wu(43)의 연구결과에서는 isoflavone 화합물 중 비배당체 형태인 daidzein과 genistein이 혈당 감소효과가 있음을 보고 하였다. 또한 Xu 등(44)은 토후박 추출물에서 total phenolics 함량과 DPPH 라디칼 소거활성이 높을수록 α-glucosidase 저해활성이 높다고 보고하였고 이는 phenolics 함량과 항당 뇨 활성에 상관관계가 있는 것으로 추측되며 본 연구 결과 와도 유사하였다. 그러나 Ranilla 등(45)의 결과에 따르면 phenolics 함량과 항산화 활성과의 상관관계는 R2=0.81로 높은 유의성을 나타내었으나 항당뇨(R2=0.39) 활성과는 아 주 낮은 유의성을 나타내 본 연구와는 상이하였다. Park 등(46)의 당뇨유발 모델을 이용한 연구에서는 여주발효 추 출물의 항당뇨 효능을 보고하였다. 좀 더 상세한 결과로는 당뇨모델 마우스의 혈당 수치는 317 mg/dL였으며 유산균 발효 여주 추출물 식이 후에는 183 mg/dL로 뚜렷한 혈당강 화 효과를 나타내었다. 또한 Moon 등(47)은 70℃에서 70% 주정으로 추출한 여주 추출물의 경우 81.03%로 혈당강하제 인 acarbose(100%)에 비해 활성이 높진 않았으나 비교적 우수한 항당뇨 활성을 보고하였다. 특히 항당뇨 활성에 직 접적으로 관여하는 물질은 charantin 또는 momordicin임을 보고하였다. 한편 Park 등(46)은 여주 발효 추출물은 항당뇨 활성을 나타내었으나 여주 열수 추출물(339 mg/dL) 또는 여주 에탄올 추출물(329 mg/dL)의 경우에는 명백한 혈당강 화 효과를 나타내지 않는다고 보고하였다. 이러한 결과는 발효 과정에서 항당뇨 기능을 가지는 물질, 즉 charantin 또는 momordicin등의 유효성분이 증가 된 결과로 추측하였 다. 따라서 본 연구 역시 여주에 함유된 charantin 또는 momordicin 물질 함량에 의해 α-glucosidase 저해활성을 보 인 것으로 사료되며 향후 연구에서는 여주 유효성분 변화 확인과 같은 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다. 이러한 결과로 α-glucosidase 저해활성은 90일간의 숙성과 정 중 생성된 phenolics 화합물 또는 비배당체 isoflavone인 daidzein과 genistein 화합물 함량과 높은 상관관계가 있는 것으로 판단된다. 그러므로 본 연구의 여주 분말 첨가 간장 은 향상된 항산화 활성을 가지는 동시에 유용성분(phenolic acid 및 비배당체 isoflavone, 유리아미노산 등) 증대와 탄수 화물 분해효소 저해활성 또한 있으므로 여러 기능성을 포함 한 식품으로 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

    요 약

    본 연구는 여주 분말 첨가 간장의 기능성 화합물인 phenolic acid(p-hydrobenzoic acid)와 이소플라본(daidzein 및 genistein) 함량 및 항산화 효과를 측정하였다. 여주 분말 10% 첨가 간장의 pH 변화는 5.83(0% BMP), 5.47(5% BMP) 및 5.32(10% BMP)에서 5.28, 5.36 및 5.16으로 감소하였고, 총산은 반대로 0.06%, 0.07% 및 0.09%에서 0.30%, 0.28% 및 0.36%로 증가하였다. 한편 염도는 감소하였고, Bacillus 와 효모의 생균수는 증가하였다. 여주 분말 첨가 간장은 모두 공통적으로 90일째 isoflavone 배당체 형태가 감소하 는 반면, total phenolics 및 isoflavone 비배당체 함량과 phenolic acid 함량, 항산화 활성 및 탄수화물 분해효소 저해 활성은 증가하였다. 특히 10% 여주 분말 첨가 간장의 경우 glutamic acid(GA, 9,876.09 mg/100 mL) 와 γ-aminobutyric acid(GABA, 325.02 mg/100 mL) 함량이 다른 간장들에 비해 높은 것으로 나타났다. 한편 10% 여주 분말 첨가 간장은 90일째 항산화 활성(DPPH, ABTS, ·OH 라디칼 소거활성 및 FRAP 환원력)과 α-glucosidase 저해율은 각각 96.07%, 97.27%, 59.47%, 1.98, 및 79.96%로 아주 우수한 활성을 나타내었다.

    감사의 글

    본 논문은 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호: PJ00846101)의 지원과 농림축산식품부 농생명산업기술개 발사업(과제번호: 314021-03)의 지원에 의해 이루어진 결 과입니다.

    Figure

    KJFP-24-1138_F1.gif
    Compar ison of total phenolic contents of soy sauce without and with bitter melon powder (BMP).

    All values are means of determination in three independent experiments. All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    KJFP-24-1138_F2.gif
    Comparison of antioxidant activity of soy sauce without and with bitter melon powder (BMP).

    (A), DPPH radical scavenging activity; (B), ABTS radical scavenging activity; (C), ·OH radical scavenging activity; (D), FRAP assay. All values are means of determination in three independent experiments.

    All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    KJFP-24-1138_F3.gif
    Compar ison of α-glucosidase inhibition activity of soy sauce without and with bitter melon powder (BMP).

    All values are means of determination in three independent experiments. All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    Table

    Compar ison of pH, acidity, salinity, and viable cell numbers of soy sauce without and with bitter melon powder

    1)All values are means of determination in three independent experiments.
    2)All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    Compar ison of free amino acid contents of soy sauce without and with bitter melon powder

    1)All values are means of determination in three independent experiments.
    2)ND, not detected.
    3)All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    Compar ison of phenolic acid contents of soy sauce without and with bitter melon powder

    1)All values are means of determination in three independent experiments.
    2)All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.
    3)tr, trace (<0.002 μg/mL).

    Compar ison of isoflavone contents of soy sauce without and with bitter melon powder

    1)All values are means of determination in three independent experiments.
    2)All values within a column with different superscript letters are significantly different from each other at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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