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서 론
우리나라 고유의 전통 발효식품의 하나인 청국장은 대두 를 충분히 불려 익힌 후 미생물을 번식시켜 만든 단기 발효 식품으로 고유한 풍미를 지니고 있으며, 영양적으로 우수 한 단백질 공급원으로서 된장이나 고추장보다 단백질과 지방 함량이 높은 양질의 콩 발효식품이다. 청국장은 대두 에 함유되어 있는 항산화물질 뿐만 아니라 발효 및 숙성과정 중에 새로 생성된 항산화물질인 isoflavone의 aglycones, 유리아미노산, 펩타이드, 갈변물질 등을 함유하고 있으며 (1,2), 국내의 대두발효식품 중 청국장의 isoflavone 함량이 가장 높은 것으로 나타났다. 그 외에도 청국장에는 phytic acid, saponin, trypsin inhibitor, tocopherol, 불포화 지방산, 식이섬유소 및 올리고당 등의 생리활성 물질이 다량 함유되 어 있기 때문에 기능성 식품으로 그 중요성이 재조명되고 있다(3). 최근 청국장의 기능성으로 혈중 콜레스테롤 저하 (4), 고혈압 예방(5), 항암(6), 항산화(7), 혈전용해(8) 및 골 다공증 예방(9) 등 다양한 효과가 알려지면서 새로운 건강 기능식품으로 관심이 모아지고 있다. 그러면서 최근 우수 한 기능성을 지닌 청국장에 생약초(10), 천일염(11), 홍삼 (12), 황기(13), 다시마(14), 양파(15), 녹차와 쑥(16) 및 더덕 (17) 등의 기능성을 가지는 천연소재를 첨가하여 제조함으로써 관능적 품질, 기호도 및 기능성을 강화하려는 다양한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다.
땅콩(Arachis hypogaea L.)은 콩과에 속하는 일년생 초본 식물로 항암, 항산화와 같은 다양한 생리활성이 검증된 천 연 폴리페놀계 화합물인 resveratrol물질을 다량 함유하고 있다. 또한 지방과 단백질 함량이 높아 유지원료 작물로서 뿐만 아니라 단백질 식품원으로서도 이용되며(18,19), 근래 에는 비타민이나 미네랄과 같은 유용한 생리활성 성분들이 많이 포함되어 있다고 알려지기 시작하면서 건강식품으로 주목을 받고 있다(20). 땅콩의 기능성에 대한 연구로는 항산 화 활성 및 항암효과(21,22,23,24), 지질산화에 대한 방어 기능 (25,26), 동맥경화 예방효과(27) 등이 보고되었다. 일반적으 로 단백질의 물리, 화학적 특성은 열에 의해 변하는 데 땅콩 의 주단백질인 α-arachin은 열에 대해 안정적이어서 가열이 나 볶음으로 변하지 않는 특성이 있다(28,29).
땅콩은 현재까지 수입산에 의존하고 있는데, 무공해 국 내산 땅콩 수요계층 확대에 따른 가공, 포장 기반 등 미약한 부분을 개선하는 일은 매우 중요하다. 또한 직장인들의 주 5일제 근무에 따른 레저 활동 등으로 인한 소비 확산이 증가하는 추세인 점에 착안하여 땅콩의 다양한 제품 개발이 필요하다. 한편, 국민 식생활 패턴의 변화로 식용유 소비량 이 증가함에 따라 식용유 자급율은 상대적으로 급격하게 감소되는 추세이다. 가내수공업 형태에 머물고 있는 땅콩 을 가공상품화하고 기술표준화하여 보급하게 되면 농가의 경쟁력 제고에 도움이 될 것이며 지역 특산품의 산업화와 농가소득 증대에도 기여할 것으로 보인다.
따라서 본 연구에서는 땅콩을 다양하게 활용하기 위한 방안으로 땅콩 분말을 첨가한 청국장을 제조한 후 땅콩 청국장의 품질 특성을 평가함으로써 제품 개발을 위한 기초 자료로 제시하고자 하였다.
재료 및 방법
본 실험에 사용한 청국장 제조용 콩은 국내에서 생산된 대두(in 2012, production, Jangheung)를 구입하여 사용하였 고, 시료용 땅콩 역시 국내에서 생산된 땅콩(in 2012, production, Shinan)을 구입하여 냉장고에 저장하면서 사용 하였다. 땅콩 분말은 땅콩을 볶아서 바람을 이용해 완전히 식힌 후 껍질을 제거하고 분쇄기(Pulverizer, KUFC-20, Korea Medi Co., Ltd., Seoul, Korea)에서 분쇄기의 롤러기를 조정해서 5회 반복하여 땅콩 분말을 제조하였다.
땅콩 청국장을 다음과 같이 제조하였다. 본 연구에서 사 용된 균주는 (주)프롬웰(목포대학교 창업보육센터, 무안, 한국) 실험실에서 보관중인 된장에서 분리한 Bacillus subtilis 균주를 종균으로 사용하였다. 균은 37℃에서 24시 간 전배양하여 LB 액체배지[Duchefa biochemi, (Seoul, Korea), bacto-tryptone 10%, yeast-extract 5%, sodiun chloride 10%]에 1% 접종한 후 9시간 배양한 것으로 준비하 였으며, 배양된 B. subtilis는 4℃, 9,950×g에서 15분간 원심 분리하여 균체를 회수하고 회수된 균체를 멸균된 3차 증류 수로 2회 수세하여 사용하였다. 콩은 정선 및 수세하여 콩에 해당하는 3배의 물에 20시간 침지한 후 고압솥 (Samginplant, Seoul, Korea)을 이용하여 110℃에서 30분간 증자한 후 40℃로 냉각한 다음 배양된 종균 B. subtilis을 삶은 콩 중량의 1% (v/w)가 되도록 골고루 분무하고 땅콩 분말을 첨가하였는데, 삶은 콩 중량에 대비하여 각각 0, 5, 15, 25% 비율로 땅콩 분말을 혼합하여 40℃의 온도와 80%의 습도의 발효기(Samginplant, Seoul, Korea)에서 24시 간 동안 발효시켰다. 그리고 이를 -2℃에서 24시간 동안 숙성시켜 실험에 사용하였다. 청국장의 배합비는 Table 1과 같다.
| Samples1) | Peanut powder | Soybean | Salt | Water | Total |
|---|---|---|---|---|---|
| Control | 0 | 85 | 3 | 12 | 100 |
| P-5% | 5 | 80 | 3 | 12 | 100 |
| P-15% | 15 | 70 | 3 | 12 | 100 |
| P-25% | 25 | 60 | 3 | 12 | 100 |
일반성분은 AOAC법(30)에 준하여 수분은 105℃ 건조 법, 회분은 건식회화법, 조지방은 Soxhlet 추출법으로 분석 하였으며, 조단백질은 단백질 자동분석기(Kjeltec 2200 Auto Analyzer, Tecator, Gothenburg, Sweden)를 이용하여 micro-Kjeldahl법으로 분석하였다. 탄수화물은 시료 전체 무게(%)에서 수분, 회분, 조지방, 조단백질을 뺀 나머지 값 을 %로 표시하였다.
AOAC법(31)에 의한 효소중량법(enzymatic-gravimetric method)으로 분석하였다. 즉, 시료를 heat stable termamyl α-amylase로 액화시킨 다음 protease와 amyloglucosidase를 차례로 반응시켜 단백질과 전분을 가수분해 시키고 용액 중의 수용성 식이섬유소를 에탄올로 침전시켰다. 미리 항량을 구해 놓은 crucible에 이 용액을 감압 여과한 다음 잔사 를 에탄올과 아세톤으로 세척, 건조한 후 건조잔사 중의 단백질과 회분의 양을 제외한 건조 전, 후의 무게차로 조섬 유소의 함량을 구하였다.
칼슘 함량은 Kim 등(32)의 방법에 의하여 분석하였다. 즉, 시료 분말 1 g을 회화용기에 넣고 예비탄화를 시킨 후 550℃에서 2시간 동안 회화하였다. 여기에 증류수 10 mL 가량을 넣어 적신 후 3~4 mL의 50% 질산을 가하였다. 이에 열을 가해서 여분의 질산을 증발시킨 후 다시 회화로에서 1시간 더 가열하였다. 가열 후 염산을 1:1로 가하여 용해시 킨 후 50 mL 용량 플라스크로 옮겨서 증류수로 정용하였다. 이 용액의 무기질 조성을 유도 결합 플라즈마 방출 분광계 (Atom Scan 25, Thermo Jarrell Ash Co., Franklin, MA, USA) 로 분석하였으며, 분석 조건은 approximate RF power가 1,150 W이며, analysis pump rate는 100 rpm으로 하였고, nebulizer pressure와 observation height는 각각 30 psi 및 15 mm로 하였다.
아미노산 분석은 automatic amino acid analysis (Biochrom-30, Pharmacia Biotech Co., Piscataway, NJ, USA) 와 Pico-Tag 방법에 따라 분석하였다(33). 청국장 분말 5 g을 취하여 시험관에 넣고 0.03% 베타 메캅토 에탄올을 함유한 6 N 염산용액 10 mL를 가하고, 탈기하여 밀봉한 후 100℃에서 24시간 가수분해하여 농축한 후 건조하여 염산을 날려 보낸 다음 pH 2.2로 맞추어 시료로 사용하였다. 전처리된 시료 50 μL를 취하여 진공펌프가 장착된 Pico-Tag workstation(Waters, Los Angeles, CA, USA)에서 건조한 후, water:methanol:trimethylamine(2:2:1) 혼합용액 10 μL를 첨 가하여 재 건조시켰다. 재 건조된 시료에 water: methanol:trimethylamine:phenylisothiocyanate(7:1:1:1) 혼합 용액 20 μL를 첨가하여 phenylisothiocyanate 아미노산으로 유도체화 시킨 후 다시 건조시켰다. 여기에 시료 희석액 250 μL를 첨가하여 건조된 시료를 용해한 후 HPLC로 분석 을 행하였다. 분석은 Waters 717 U6K injector, 510 pump, 680 gradient controller, 486 absorbance detector, millennium software(Shimadzu, Kyoto, Japan)로 이루어진 HPLC system 에서 행하였고, column은 Pico-Tag column(3.9×150 mm, 4 μM, Waters, MA, USA)을 사용하였으며, 분석 중에는 47℃로 유지하였다. 이 때 이동상 A는 Water를 사용하였고, 이동상 B는 60% 아세토니트릴을 사용하여 용매구배 (gradient elution)시켜 분석하였다.
pH는 시료를 waring blender(Samwoo Co., Seoul, Korea)로 마쇄한 후 20 g을 취하여 증류수 180 mL로 희석하고 여과지(Whatman No. 5: Vision Co., Seoul, Korea)로 여과해 서 그 여액을 사용하였으며, pH meter(EA 920, Orion Research INC., Chicago, IL, USA)로 3회 반복하여 측정하였 다.
색도 측정은 색차계(Chromameter CR-200, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 명도(L, lightness), 적색도(a, redness), 황색도(b, yellowness) 값을 3회 반복 측정한 평균 값으로 나타내었다. 이때 사용되는 표준백색판(standard plate)은 L값 97.83, a값 -0.43, b값 1.98이었다.
결과 및 고찰
땅콩 분말의 일반성분을 측정한 결과는 Table 2와 같이 수분함량은 1.8%, 조단백질은 24.9%, 지질 48.3%, 회분 2.9%, 탄수화물 22.1%로 나타났다. 한편, 땅콩 분말을 첨가 한 청국장의 일반성분 결과는 Table 3과 같다. 모든 시료에 서 수분함량이 가장 높았으며, 조단백질, 조지방, 조섬유소, 조회분 순으로 나타났다. 조단백질은 대조군에 비해 땅콩 분말 첨가량이 증가될수록 함량이 높게 나타났다. Park 등 (10)은 생약초 청국장의 경우 생약초 첨가량이 증가함에 따라 단백질 함량이 감소하였는데, 이는 발효가 진행됨으 로써 나타나는 현상보다는 부재료의 첨가에 따른 콩 단백질 의 상대적인 감소에 의한 것으로 보고하여 본 결과와는 차이를 보였다. 한편, 땅콩 분말 첨가량이 증가할수록 수분 함량이 감소된 것은 Choi 등(13)의 황기청국장, Jung 등(14) 의 다시마 첨가 청국장의 결과와 유사하였는데, 첨가한 땅콩 분말의 특성을 고려할 때 건조한 땅콩 분말이 수분을 흡수하여 수분함량이 감소된 것으로 사료된다. 지질의 함 량은 땅콩 분말 첨가량이 증가할수록 증가되었으며 조섬유 의 함량은 땅콩 분말 5% 첨가군이 가장 높았고 조지방은 땅콩 분말 25% 첨가군에서 가장 높게 나타났으며, 회분은 땅콩 분말 첨가에 따른 변화가 적었다.
| Characteristics | Peanut powder |
|---|---|
| Moisture | 1.8±0.05 |
| Crude protein | 24.9±1.21 |
| Crude lipid | 48.3±1.55 |
| Crude ash | 2.9±0.11 |
| Carbohydrate | 22.1±1.15 |
칼슘은 비타민 D와 함께 인체 내 뼈 대사에 있어 매우 중요한 물질이다. 땅콩 분말 첨가량을 달리하여 제조한 청 국장의 칼슘 함량을 측정한 결과는 Table 4와 같다. 대조군 48.12 mg%에 비해 땅콩 분말 첨가군에서 칼슘 함량이 높게 나타났으며, 특히 땅콩 분말 15%에서 69.44 mg%으로 가장 높게 나타났다. Lee 등(34)은 칡 이소플라본을 첨가한 청국 장의 칼슘함량을 분석한 결과, 첨가량이 증가할수록 대조 군에 비해 높게 나타났으며, 이는 칡 이소플라본이 칼슘 함량의 증가에 직접 영향을 미쳤다기보다는 칡 이소플라본 을 포함하고 있는 칡 추출물의 건조 분말에 함유된 칼슘의 영향인 것으로 보고하였다. 본 연구에서도 땅콩 분말에 함 유된 칼슘으로 인해 땅콩 청국장의 칼슘 함량이 높아진 것으로 사료된다.
| Samples1) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Control | P-5% | P-15% | P-25% | |
| Ca | 48.12±0.012)c3) | 55.40±0.21b | 69.44±0.28a | 65.20±0.23ab |
땅콩 분말 첨가량에 따른 청국장의 아미노산 함량을 분 석한 결과는 Table 5와 같다. 아미노산중 감칠맛을 내는 glutamic acid의 함량이 전체적으로 가장 높았으며, cystine 함량이 가장 낮았다. 땅콩 분말 첨가량이 증가할수록 전체 아미노산 함량이 증가하였으나 25% 이상 첨가 시 감소하였다. glycine의 함량은 대조군 17 mg에서 땅콩 분말 5%와 15% 첨가 시 각각 20 mg, 23 mg으로 증가하다가 25% 첨가 시 21 mg으로 감소하였으며, arginine 역시 대조군 26 mg, 땅콩 분말을 5%, 15% 첨가 했을 때 각각 30 mg, 36 mg으로 증가하다 25% 첨가 시 17 mg으로 감소하였다. 전체 아미노 산 함량의 경우 땅콩 분말 무첨가 청국장인 대조군은 436 mg/100 g, 땅콩 분말 5% (w/w) 첨가 청국장은 483 mg/100 g, 땅콩 분말 15% (w/w) 청국장은 562 mg/100 g이였으며, 땅콩 분말 25% (w/w) 청국장이 가장 적은 430 mg/100 g으로 나타났다. 땅콩 분말 25% (w/w) 청국장이 땅콩 분말 15% (w/w) 청국장보다 아미노산 함량이 낮은 이유는 glutamic acid, lysine, leucine 등의 함량이 적은 것에 기인하는 것으로 사료된다.
한편, Lee 등(34)은 대두에 각각 B. natto와 B. subtilis를 첨가하여 3일간 발효시킨 청국장의 유리아미노산 함량 중 glutamic acid가 가장 높았으며, leucine 순으로 나타났다고 보고하여, 본 연구 결과와 비슷하였으나 각각의 함량이나 전체 아미노산의 분포 차이는 사용균주나 콩의 종류, 부재 료 및 발효방법 등에 의해 차이가 있는 것으로 사료된다.
땅콩 분말 첨가량에 따른 청국장의 pH와 색도는 Table 6과 같다. pH는 대조군 6.87, 땅콩 분말 5% 첨가군이 6.85, 땅콩 분말 15% 첨가와 25% 첨가군 각각 6.71, 6.63으로 낮아지는 결과를 보여 땅콩 분말 첨가가 청국장의 pH를 감소시키는 것으로 나타났다. 이는 Park 등(10)의 생약초 (표고버섯, 더덕, 어성초)를 첨가한 청국장의 결과와 비슷하 였다. 청국장의 색도를 측정한 결과는 땅콩 분말이 첨가되 지 않은 대조군의 경우에는 명도(L값), 적색도(a값) 및 황색 도(b값)가 56.09, 4.42, 22.55로 나타났다. 색의 밝은 정도를 나타내는 명도(L값)는 땅콩 분말의 첨가량이 증가 할수록 53.19, 51.45, 49.92로 감소되어 청국장의 밝기가 감소하였 으며, 25% 첨가군의 경우 감소 폭이 더 크게 나타났다. 적색도(a값)는 청국장에 땅콩 분말 첨가량이 증가할수록 높게 나타났으며, 황색도(b값)는 감소하는 것으로 나타났 다. 땅콩 분말을 첨가 할수록 청국장의 색에 변화를 주는 것에 대하여 Hong 등(12)은 홍삼과 복분자를 첨가하여 제조 한 청국장의 색도를 측정한 결과, 홍삼 첨가 청국장은 명도 (L값)가 증가되었고, 복분자 추출물 첨가 청국장은 감소하 였다고 보고하여 첨가물의 종류에 따라 청국장 색에 영향을 주는 것으로 사료되었다.
땅콩 분말의 첨가량에 따른 청국장을 제조하여 관능적 특성을 조사한 결과는 Table 7에 나타난 바와 같다. 청국장 색깔의 바람직한 정도는 땅콩 분말 15% 첨가군이 4.11점으 로 가장 높게 평가되었고, 땅콩 분말 25% 첨가군은 가장 낮게 평가되었다. 땅콩 분말 25%를 첨가한 청국장이 낮게 평가 받은 것은 일반 청국장의 색에 대한 선입견으로 진한 어두운 색을 보였기 때문으로 사료된다. 향미는 대조군과 땅콩 분말 25% 첨가군이 높게 나타났으며, 맛은 땅콩 분말 15% 첨가군이 가장 좋은 것으로 나타났다. 전반적인 기호 도는 땅콩 분말 15% 첨가군의 기호도가 가장 높게 평가되 었으며 그 다음이 땅콩 분말 5% 첨가군으로 나타났다.
요 약
땅콩을 다양하게 활용하기 위하여 땅콩 분말의 첨가량을 달리하여 청국장을 제조한 후 일반성분, 칼슘함량, 아미노 산 함량, 색도, pH 및 관능적 특성을 평가하여 기능성 식품 으로서의 이용 가능성과 품질 특성을 조사하였다. 땅콩 분 말을 첨가한 청국장의 일반성분 분석 결과, 모든 시료에서 수분함량이 가장 높았으며, 조단백질, 조지방, 조섬유소, 조회분 순으로 나타났다. 조단백질은 땅콩 분말 15% 첨가 군이 가장 높았고, 조지방은 땅콩 분말 25% 첨가군이 가장 높게 나타났으며, 조섬유소는 땅콩 분말 5% 첨가군에서 높게 나타났다. 칼슘함량은 땅콩 분말 첨가량에 따라 차이 를 보였으며, 땅콩 분말 15% 첨가군이 가장 높게 나타났다. 아미노산 함량을 분석한 결과 전체 아미노산 함량의 경우 땅콩 분말을 첨가할수록 증가하다 25% 첨가군에서 감소하 였으며, 땅콩 분말을 15% 첨가한 청국장에서 가장 높게 나타났다. 구성아미노산 중 가장 많이 함유된 아미노산은 glutamic acid였으며, aspartic acid, lysine, leucine, arginine, proline 순으로 나타났다. pH는 땅콩 분말의 첨가량이 증가 함에 따라 감소되었다. 색도에서는 명도(L값)와 황색도(b 값)는 땅콩 분말의 첨가수준이 증가될수록 감소하였으며, 적색도(a값)는 증가하였다. 관능적 특성에서 전반적인 기 호도는 땅콩 분말 15% 첨가군이 가장 높게 평가되었다. 따라서 땅콩 분말을 첨가하여 청국장을 제조할 경우 15% 정도 첨가하는 것이 관능적인 조건을 잘 만족시키는 것으로 사료되며, 기능성과 품질이 향상된 청국장의 제조가 가능 할 것으로 여겨진다.
