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ISSN : 1225-8504(Print)
ISSN : 2287-8165(Online)
Journal of the Korean Society of International Agricultue Vol.32 No.3 pp.239-246
DOI : https://doi.org/10.12719/KSIA.2020.32.3.239

Physiochemical and Quality Properties of Fermented Soybean Paste by Soybean Cultivars

Sora Kong, Jaewoo Soh
Team of Seed Research, Agricultural Technology Center, Sunchang-County 56025, Republic of Korea
Corresponding author (Phone) +82-63-650-5626 (E-mail) jwsoh6232@korea.kr
August 10, 2020 September 4, 2020 September 9, 2020

Abstract


This study was conducted to select soybean cultivars suitable for the processing of fermented soybean products. The physiochemical properties of fermented soybean products manufactured in the study showed that the moisture content, pH and acidity were 50.0 - 60.0%, 7.5 - 8.5 and 0.1 - 0.0%, respectively. The amino acid nitrogen content increased as 123.1 - 165.2 mg·%-1 before and 225.7 - 420.0 mg·%-1 after fermentation for 48 hours and the content of ‘Daepung-2’ is highest. The crude protein content increased as 45.0 - 55.0% before fermentation and 50.0 - 65.0% after fermentation for 48 hours. For free sugar, maltose decreased from 0.03 - 2.65 % to 0.09 - 0.24 % and glucose from 0.08 - 0.52% to 0.02 - 0.09% according to the fermentation duration, but fructose increased from 0.03 - 0.38% to 0.13 - 0.43%. The total content of free sugar was 1.07 - 5.94 % and that in ‘Pyeongwon’ is highest as 5.94%. A comparison of organic acid before and after fermentation for 48 hours revealed that oxalic, malic, succinic and acetic acids increased by 0.03 - 0.13%, 0.01 - 0.08%, 0.06 - 0.34%, and 0.01 - 0.17%, respectively, but citric acid decreased by 0.34 - 0.17%. The content of daidzein in the fermented soybean products was highest (0.09%) among ‘Saekeum’, ‘Wooram’, ‘Miryang-306’, and ‘Daepung-2’ after fermentation for 48 hours. The content of genistein was highest (0.13%) in ‘Daepung-2’ after fermentation for 48 hours. These results indicate that the fermentation duration suitable for fermented soybean products is 48 hours and ‘Daepung- 2’ is the cultivar suitable for fermentation.



콩 품종별 발효물의 품질 및 이화학적 특성

공 소라, 소 재우
순창군 농업기술센터 종자연구계

초록


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    319111-2

    서 언

    (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(KjeltecTM 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

    1. 제조된 콩 발효물의 수분함량은 50.0~60.0%, pH 7.5~8.5 및 산도 0.1~0.0%로, 수분함량은 ‘선풍’, pH는 ‘밀양 ’과 ‘새단백’(발효 48시간 처리 후), 산도는 ‘대풍2호’(발효 24 시간 처리 후)와 ‘새단백’이 높게 나타남.

    2. 아미노산성 질소 함량은 발효 전 123.1~165.2 mg·%-1, 발효 48시간 처리 225.7~420.0 mg·%-1로 증가하였고 ‘대풍2 호’의 함량이 가장 높았음.

    3. 조단백질 함량은 발효 전 45.0~55.0%, 발효 48시간 처 리 후 50.0~65.0%로 증가하였고 ‘새단백’이 발효 전과 후에 서 가장 높은 함량을 나타냈지만, 발효 전에도 다른 품종보다 조단백질 함량이 높아 이에 영향을 받은 것으로 판단됨.

    4. 유리당 중 maltose 및 glucose가 0.08~0.52%에서 0.02 ~0.09%로 발효시간에 따라 감소하였으며, fructose는 0.03~ 0.38%에서 0.13~0.43%로 증가하였고 총 유리당의 함량은 1.07~5.94%로 ‘평원’이 5.94 %로 가장 높게 나타남.

    5. 발효 전과 발효 48시간 처리를 비교하였을 때 oxalic acid, malic acid, succinic acid 및 acetic acid는 각각 0.03 ~0.13%, 0.01~0.08 %, 0.06~0.34%, 0.01~0.17%로 증가했으 나, citric acid는 0.34~0.17%로 감소하는 경향을 보였고 총 유기산의 함량이 가장 낮은 품종은 ‘미소’(2.18 %)로 나타남.

    6. 이소플라본 함량은 발효 48시간 처리시 ‘새금’, ‘우람’, ‘밀양306’호 및 ‘대풍2호’에서 daidzein이 0.09 %로 가장 높게 나타났으며, genistein은 ‘대풍2호’에서 0.13 %로 가장 높은 것으로 나타남.

    7. 본 연구에서는 발효 적합 시간은 48시간으로 판단되며, 알칼리를 띠고 이소플라본 함량 및 아미노산성 질소 함량이 높 은 ‘대풍2호’가 장류용 콩 품종으로 적합한 것으로 판단됨.

    ACKNOWLEDGMENTS

    본 결과물은 NH 농협 및 농림축산식품부의 재원으로 농림 식품기술기획평가원의 농축산물안전유통소비기술개발사업의 지원을 받아 연구되었습니다(과제번호: 319111-2).

    Figure

    KSIA-32-3-239_F1.gif

    Moisture content in soybean paste of fermentation time with various cultivars

    KSIA-32-3-239_F2.gif

    pH and acidity in soybean paste of fermentation time with various cultivars

    KSIA-32-3-239_F3.gif

    Amino type nitrogen in soybean paste of fermentation time with various cultivars

    KSIA-32-3-239_F4.gif

    Crude protein in soybean paste of fermentation time with various cultivars

    Table

    Free sugar in soybean paste of fermentation time with various cultivars Unit:%

    <sup>z</sup>Within a column, values with different letters are significantly different (p<0.05) using Duncan’s multiple range test.

    Organic acid in soybean paste of fermentation time with various cultivars Unit:%

    <sup>z</sup>Within a column, values with different letters are significantly different (p<0.05) using Duncan’s multiple range test.

    Isoflavone content in soybean paste of fermentation time with various cultivars Unit:%

    <sup>z</sup>Within a column, values with different letters are significantly different (p<0.05) using Duncan’s multiple range test.)

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