서 언

콩(Glycine max L.)은 5대 식량 작물 중 하나로 알려져 있 으며, 2020년 한국의 콩 재배면적은 62,325ha로 발표되었으며, 국내에서 재배되고 있는 콩 보급종의 공급량은 전체 874.2 톤 인데 이를 품종별로 구분해 보면 ‘대원콩’ 631.3 톤(72.2 %), ‘선유콩’ 9.5 톤(11.4%), ‘대찬콩’ 7.0 톤(8.4 %) 순이다(KREI, 2020). ‘대원콩’의 보급종 공급량이 매년 줄어들고는 있지만 이 들 3종의 콩이 전체 보급종에서 차지하는 비율이 92 %에 이 르기 때문에 우리나라 전체적으로 볼 때 획일화되어있는 경향 으로서 콩의 함유된 다양한 비타민, 무기물, 항산화 물질 등 성 분 및 기능성 측면에서 차별화된 원료 콩 생산이 어려운 실정 이다.

이러한 장류용 콩의 품종별 연구는 ‘단엽콩’, ‘신팔달콩’ 및 ‘황금콩’을 이용한 청국장의 향기에 대한 연구(Yoo et al., 1999), ‘아가콩’을 이용한 발효기간별 청국장의 품질 연구(Kim et al., 2007), ‘서리태’와 ‘약콩’을 이용한 청국장의 항산화능 및 혈전용해능 연구(Joo & Park, 2010), ‘황태’ 및 ‘흑태’를 이용한 청국장의 발효특성 연구(Lee et al., 2013), ‘대원콩’을 이용한 청국장의 isoflavone 함량 및 품질특성 연구(Lee et al., 2015), 렌틸콩을 이용한 청국장의 발효시간별 특성 연구 (Cho & Yoon, 2020)등이 있다.

콩 발효물에 대한 연구는 된장의 항산화 작용특성 연구(Lee & Cheigh, 1997), 된장의 암세포 증식 억제효과 연구(Lim et al., 1999), 수시장의 생리기능적 특성 연구(Ryu et al., 2007), 청국장 및 된장의 항생제 내성특성 연구(Kang & Park, 2012), 청국장, 물두시 및 낫또의 in vitro 항돌연변이 및 항암 효과 연구(Zhao et al., 2017) 및 된장의 항비만 효과 연구 (Kim, 2017) 등이 있으나, 현재 우리나라에서 생산되는 다양 한 장류용 콩의 품종에 따른 발효시간별 발효물의 품질 및 특 성에 대한 연구는 미미한 수준이다.

본 연구에서는 장류 가공에 적합한 콩 품종을 선발하기 위 해 국내에서 생산되는 콩 품종별 발효물을 시간 별로 제조하 여 발효물의 이화학적 특성 및 품질을 조사하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 연구에서 사용한 콩은 2018년에 순창군에서 재배한 ‘미 소’, ‘대원’, ‘새단백’, ‘선풍’, ‘진풍’, ‘새금’, ‘평원’, ‘대찬’, ‘우람’, ‘밀양306호’, ‘태선’, ‘대풍2호’ 등의 총 12 품종이었다. 장류 발효에 이용한 균주는 (재)발효미생물진흥원에서 분리하 여 기보유중인 Bacillus subtilis SRCM101063을 사용하였다. 균주는 TSB(Tryptic Soy Broth)에 배양하여 106 CFU·ml 농 도로 준비하였다.

장류제조 및 품질분석

1) 장류제조

장류 제조는 품종별 콩을 수세하여 콩 무게의 동량의 물에 12시간 침종 한 뒤 물을 모두 제거한 후 121°C에서 30분 동 안 증자하였다. 증자한 각 콩을 40°C로 냉각한 후 미리 준비 한 B. subtilis를 원료 콩의 0.5 %가 되도록 접종하여 37°C에 서 24시간 발효하였다.

2) 수분함량, pH 및 산도, 아미노산성 질소, 조단백질 측정

수분함량은 적외선수분측정기(FD-620, Kett, Japan)을 이용 하여 측정하였고, pH, 산도 및 아미노산성 질소는 Excellence Titrator (T50M, Mettler Toledo, Switzerland)를 이용하였다. 조단백질 함량은 Kjedahl법에 따라 자동분해적정장치(Kjeltec^TM 2300, Foss, Denmark)를 이용하였다.

3) 유리당및 유기산 측정

유기산과 유리당의 전처리는 시료 1 g에 증류수 9 mL를 가 하여 1시간동안 균질화 시킨 후 0.45 μm membrane filter로 여과하여 얻은 여액을 HPLC(Agilent 1200 Series, Agilent Technologies, USA)로 동시 분석하였다. 분석용 컬럼은 Aminex column HPX-87P(300×7.8 mm)를 사용하였으며, detector는 RID, DAD UV 210 nm에서 검출하였다. HPLC측 정 조건은 컬럼 온도를 50°C에서 용매는 0.005 N H2SO4를 사용하였다. 이동상의 유속을 0.6 mL·min^-1로 설정하였고, 시 료 주입량은 20 μL로 하여 분석하였다.

4) 이소플라본 분석

이소플라본 성분은 Wang and Murphy (1994)의 방법을 일 부 수정하여 HPLC법으로 정량하였다. 동결건조시킨 시료 0.5 g에 1 N HCl 7.5 mL를 첨가하고 100°C에서 90분간 가수분 해시켜 isoflavone 배당체를 aglycone으로 전환시킨 뒤, 상온으 로 냉각 후 메탄올을 첨가하여 25 mL로 정량하였고, 6시간 교반 후 4,000 rpm에서 10분간 원심분리하여 상징액을 0.45 μm membrane filter로 여과하여 얻은 여액을 HPLC(Agilent 1200 Series, Agilent Technologies, USA)로 분석하였다. 분석 용 컬럼은 C18(25 cm×4.6 mm)를 사용하였으며, detector는 DAD UV 254 nm에서 검출하였다. HPLC 측정 조건은 컬럼 온도를 40°C에서 용매는 25 % acetonitrile(in 0.005M KH₂PO₄)를 사용하였다. 이동상의 유속을 1.2 mL·min^-1로 설 정하였고, 시료 주입량은 20 μL로 하여 분석하였다.

통계처리

본 연구에서 얻어진 결과는 SPSS 통계 package program (SPSS version 12.0, IBM, USA)을 이용하였다. 평균과 표준 편차를 산출하였고, 평균값은 one-way analysis of variance (ANOVA)로 비교하였다. Duncan’s multiple range test를 실 시하여 5 %(p<0.05) 유의 수준에서 평균 간의 다중비교를 수 행하여 분석하였다.

결과 및 고찰

수분함량

콩 12품종의 발효 후 시간대별 수분 함량 변화를 관찰하였 다(Fig. 1). 발효 24시간 처리에서 ‘진풍’과 ‘태선’의 수분함량 은 증가하였지만, 나머지 품종들은 감소하였다. 발효 48시간 처리에서 ‘선풍’, ‘새금’, ‘평원’, ‘밀양’은 24시간 처리 보다 증가하였지만, 나머지 품종들은 감소하거나 큰 변화가 없었다. 이 중 ‘대풍2호’와 ‘밀양’은 발효가 시작되면서 수분함량이 감 소하다가 발효 48시간에 도달하면서 발효 전 원료 콩 무게를 회복하는 것으로 나타나 가공 전후의 무게 차이가 없었다.

pH 및 산도

콩 품종별 콩 발효물의 발효시간에 따른 pH 및 산도의 변 화를 측정하였다(Fig. 2). 발효 24시간 처리에서 ‘새단백’, ‘선 풍’ 및 ‘대풍2호’는 pH 8.0 이상을 나타냈으며, 특히 ‘대풍2호 ’는 가장 높은 pH를 나타냈다. 한편 발효 48시간 처리에서는 대부분의 품종의 콩 발효물이 발효 24시간에서 보다 pH가 높 아졌지만, ‘대원’, ‘진풍’ 및 ‘대풍2호’는 발효 24시간 처리와 같거나 낮은 pH를 띠었다. 발효시간에 따른 pH 측정 결과 모 든 품종이 발효 전에는 중성을 띠다가 발효 후에는 알칼리로 전환되는 것을 알 수 있었다.

산도는 발효 24시간 처리에서 대부분 감소하였으나, ‘새금’, ‘평원’, ‘대찬’, ‘우람’, ‘밀양’ 및 ‘태선’의 경우 증가하였다 (Fig. 2). ‘선풍’, ‘진풍’ 및 ‘대풍2호’는 발효 48시간 처리에서 산도가 증가하였다. 발효 24시간 처리에서는 품종에 따라 산 도 증감의 차이가 있었으나 발효 전과 비교하여 발효 후 산도 는 전 품종에서 감소하였다. Ann (2011)에 따르면 콩 속의 단백질이 발효되면서 아미노산으로 분해되어 탈 아미노화로 인해 암모니아가 생성되므로 pH는 높아지고 산도는 낮아지는 것으로 알려져 있다.

아미노산성 질소

콩 발효물의 발효 시간에 따른 아미노산성 질소 함량을 콩 품종별로 측정하였다(Fig. 3). 아미노산성 질소 함량은 protease 의 작용에 의해 단백질이 아미노산의 형태로 분해되는 정도를 나타낸 것으로 콩 발효물의 발효도 평가 및 장류 발효식품의 구수한 맛의 지표로 사용되고 있다(Kim & Hwang, 2005). 콩 품종별 아미노산성 질소 함량은 12개 품종의 발효 전 (123.1~165.2 mg·%^-1)과 발효 후(225.7~420.0 mg·%^-1)를 비 교했을 때, 발효시간에 비례하여 아미노산성 질소의 함량이 증 가한 것으로 나타났다. ‘미소’, ‘대원’, ‘새단백’, ‘진풍’, ‘새금’, ‘대찬’, ‘우람’ 및 ‘대풍2호’의 아미노산성 질소의 함량이 발효 전과 대비하여 2배 이상 증가하였으며, 특히 ‘대풍2호’의 발효 후 아미노산성 질소의 함량이 12개 품종 중 가장 높아 구수한 맛을 내는데 적합하여 상품성이 높은 것으로 보였다.

조단백질

콩 품종별 발효물의 발효시간에 따른 조단백질 함량을 측 정하였다(Fig. 4). 발효 24시간 처리에서 ‘미소’, ‘대원’, ‘선풍’, ‘진풍’, ‘새금’ 및 ‘평원’이 높은 조단백질 함량을 보였다. 발 효 48시간 처리에서 대부분 조단백질이 증가했으나, ‘새단백’ 이 발효 전 70.0~80.0 %, 발효 48시간 처리 50.0~60.0%, 선 풍이 발효 전 50.0~60.0%, 발효 48시간 처리 40.0~50.0%로 발효 후 조단백질이 감소하였다. ‘새단백’은 발효 후 조단백 질이 가장 높은 것으로 나타났으나 발효 전 조단백질 함량이 다른 품종보다 높아 발효의 영향을 받지 않은 것으로 판단되 었다. 그러나 발효 24시간 처리 및 발효 48시간 처리에서 ‘ 새단백’을 제외한 모든 품종의 조단백질 함량이 증가하는 것 으로 나타나 콩을 발효하는 것이 단백질 함량을 높일 수 있 는 방법으로 판단되었다.

유리당 및 유기산

콩 품종별 발효물의 발효시간에 따른 유리당 및 유기산 함 량을 측정하였다. 콩 발효물에 함유된 유리당은 발효처리 시 콩 전분질이 미생물의 효소에 의해 가수분해 되어 생성되며 콩 발효물의 맛에 관여하는 성분으로 알려져 있다(Kim et al., 2007). 본 연구에서 제조한 콩 발효물에서는 maltose, glucose 및 fructose가 검출되었다. Maltose와 glucose는 발효시간에 따 라 반비례하여 감소하였으며, fructose는 증가하였다. 발효 후 검출된 각 유리당 함량은 maltose는 ‘우람’이 0.12 %, glucose는 ‘진풍’이 0.09 %, fructose는 ‘대원’이 0.43 %로 가장 높게 나타났다. 총 유리당 함량은 ‘평원’이 5.94 %로 높 았으며, ‘우람’이 1.07 %로 낮은 것으로 나타났다(Table 1).

품종별 콩 발효물의 유기산 함량은 Table 2와 같다. 발효 24시간 처리에서 oxalic acid, malic acid, succinic acid, lactic acid 및 acetic acid는 증가하고 citric acid는 감소하는 경향을 보였다. 발효 48시간 처리에서는 oxalic acid, malic acid 및 succinic acid가 증가하고 lactic acid 및 acetic acid 는 감소하는 경향을 보였다. 발효 전 및 발효 후를 비교하였 을 때 oxalic acid, malic acid, succinic acid 및 acetic acid는 증가하는 경향을 보였다. Citric acid는 발효 전에는 검 출된 유기산 중 함량이 가장 높게 나타났으나 감소하는 경향 을 보였다. 이는 citric acid가 콩 발효물의 원료인 콩에 많이 함유되어 있지만, 발효 시 콩 발효물에 관여하는 미생물의 에 너지원으로 사용되어 감소되는 것으로 알려져 있다(Oh et al., 2003).

이소플라본

콩 품종별 발효물의 이소플라본 함량을 측정하였다. 콩 품 종별 발효물의 이소플라본 함량은 발효 후, 전 품종에서 함량 이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제조한 콩 발효물 의 이소플라본을 분석한 결과 daidzein과 genistein이 검출되었 다. 본 연구에서는 daidzein에 비해 genistein의 함량이 높게 나타났다. Daidzein은 ‘새금’, ‘우람’, ‘밀양’ 및 ‘대풍2호’에서 0.09 %로 가장 높게 나타났으며, genistein은 ‘대풍2호’에서 0.13 %로 가장 높은 것으로 나타났다. 이소플라본은 콩의 주 요성분 중 하나로 혈중 콜레스테롤을 낮추고 심혈관질환, 골 다공증을 예방할 뿐만 아니라 폐경기 이후의 각종 증후군을 완화하고 유방암, 전립선암, 자궁암, 대장암 등의 예방 효과가 있는 것으로 알려져있다(Adlercreutz et al., 1987). ‘새금’, ‘우 람’, ‘밀양’ 및 ‘대풍2호’로 제조한 콩 발효물이 항암, 혈중 콜 레스테롤 저하 및 폐경기 증후군에 효과가 있을 것으로 판단 되었다(Table 3).

Shin et al. (2019)은 ‘대원’, ‘태광’, ‘새단백’, ‘진풍’의 5품 종에 대한 장류 가공용 품종 선발에서 pH 6.43~6.90, 산도 0.48~0.63 %, 색차계 L값 57.31~62.00, a값 7.64~11.25, b값 21.54~22.77, 아미노성 질소 207.61~262.00 mg·%^-1, Protease 540.50~584.07 mg·%^-1, 총균수 9.0~9.5CFU·g-1로, 품종에 따 라 성분특성이 다양하여 발효 및 가공 적성에 따른 다양한 품 종적 비교가 필요하다고 보고하였다.

본 연구에서 새단백은 발효 48시간 처리 후 조단백질 함량 이 60 %로 가장 높게 나와 두부 제조에 좋은 품종임이 재확 인되었다(Kim et al., 2014). 또한 콩 발효물에 적합한 발효 시간은 48시간으로 나타났으며, 아미노산성 질소의 함량, 이소 플라본 함량 및 pH가 가장 높은 ‘대풍2호’가 장류 가공용 적 합 품종으로 나타났다.

이와 같은 결과로부터 콩의 품종별 가공 또는 발효 특성 비 교에서 유의한 차이가 존재하는 것이 확인되었다. 향후 관능 평가를 수행하여 본 연구의 이화학적 연구 결과와 상관분석을 종합하여 한국 장류에 적합한 품종 연구가 수행되어야 할 것 으로 판단되었다.

적 요