국내산 콩과 수입산 콩의 품질평가 및 발효활성에 관한 연구

김민석 仁濟大學校 尖端産業技術大學院 2003 국내석사

인류의 식생활이 윤택해 지면서, 음식은 단순한 섭취의 개념을 뛰어넘어 건강과 영양이라는 개념으로 확대되고 있다. 콩은 밭에서 나는 소고기라고 할 정도로 유용한 단백질 자원이며, 세계에서도 콩에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 우리 나라에서도 예로부터 콩을 주요 단백질 섭취원으로 이용하여 왔으며, 콩을 이용한 발효식품인 된장, 간장, 청국장 등은 현재에도 많이 애용되고 있는 식품이다. 본 연구에서 국내산 콩(새 콩과 묵은 콩)과 수입산 콩의 품질평가와 Aspergillus oryzae에 의한 발효 효과를 평가한 결과 수입산 콩에 비하여 국내산 콩이 아미노산, 지방산 함량이 높았으며, 국내산 콩 중 새 콩이 묵은 콩보다 그 함량이 높았다. 특히 아미노산중 aspartic acid와 glutamic acid의 함량이 국내산 콩이 수입산 콩에 비해 월등히 높았다. 유리당 함량은 수입산 콩이 조금 높은 함량을 나타내었으나, Aspergillus oryzae를 이용한 발효 효과에서도 국내산 새 콩이 발효정도가 가장 좋음을 확인 할 수 있었다 국내산 새 콩이 묵은 콩, 수입 콩에 비하여 아미노산, 지방산 함량이 높고 Aspergillus oryzae 에 의한 발효 효과도 가장 좋아 콩을 이용한 발효 식품의 원료로 적합함을 확인할 수 있었다. Chemical composition of different soybeans was carried out to differentiate domestic from foreign cultivar; at the same time the effect of storage period was also compared with domestic soybeans. Proximate composition, amino acids, fatty acids, and free sugar contents were analyzed. New soybean showed slightly higher quality as compared to old domestic soybean and imported one. In addition, amino acids and fatty acids value of domestic soybean are superior to those of imported one. On the contrary free sugar content showed opposite trend. In all samples aspartic acid and glutamic acid were found to be major amino acids. In terms of fermentation ability, domestic new soybean produced the best fermented product both in solid and liquid fermentation.

콩 유전자원의 농업적 및 분자 유전학적 분류와 종간교배 집단들의 형태적 특성

최익영 강원대학교 2002 국내박사

녹색자엽 검정콩 함유 기능성 색소의 분리 및 분석

황영선 강원대학교 산업대학원 2009 국내석사

Because of its unique chemical composition, soybean is a very valuable and useful agricultural commodity. Among legumes and cereals, it has the highest protein content and the second highest oil content. Other valuable components that are important to human and animal health include fatty acids, oligosaccharides, saponin, and isoflavones. Black soybeans, which have been widely utilized as food and as material for Oriental medicine, contain anthocyanins in the seed coat. Soybean seeds with black seed coat and green cotyledon are called “Seoritae” in Korea. Korean customer prefer “Seoritae” to normal black soybean with yellow cotyledon. However, the source materials of green pigments in green cotyledon are not well known. Therefore, the objectives of this study were to isolate and identify the source materials of green pigments in green cotyledon, to establish the appropriate methods for extraction, and determination in soybean, and to determine there contents in Korean soybean cultivars. The extracts of green cotyledon have extensive absorbance at 440~460nm and 650~660nm in acetone. Using C18 plate and cellulose plate TLC method, the extract contain one yellow and two green spots. Also, using RP-HPLC method, 3 major peaks were detected. The three pigments were purified using C18 open column chromatography and semi-preparative HPLC technique, and there chemical structures were identified by spectroscopic methods (UV-VIS, MS and NMR). The structures of these three pigments were elucidated as (all-trans)-lutein, chlorophyll b, and a. A simple, rapid and reproducible RP-HPLC method was developed for quantitative determination of (all-trans)-lutein, chlorophyll b, and chlorophyll a. The pigments were separated on a YMC ODS AM 303(4.6×250mm) column using gradient system. The gradient system was used two mobile phases. A gradient elution was performed with mobile phase A, consisting of 75% MeOH, and mobile phase B, consisting of 100% EtOAc. The 3 major pigments were monitored with DAD detector at 430nm, and the flow rate was set at 1mL/min. The limit of detection for (all-trans)-lutein and chlorophyll were 5ng and 25ng/mL, respectively. The higher content of three pigments in the extracts was obtained by 40℃ ultrasonic extraction for 30 min from soybean using acetone. Among 66 Korean major cultivated soybean samples, the (all-trans)-lutein content of Choengja(6.53㎍/g) was the highest, but on the other hand the chlorophyll b and a contents of Choengja 2 was the highest(122.67㎍/g and 21.16㎍/g, respectively). This result showed that several kind of black seed coat with green cotyledon germplasms should be prepared for enhancing breeding efficiency of black seed coat with green cotyledon variety. 본 논문은 소비자로부터 혼반용 콩으로 고 기호성을 나타내는 녹색자엽 검정콩의 녹색 원인물질 관련 기능성 색소에 대한 체계적 검정을 수행하고, 녹색자엽 관련 물질의 분석조건 확립 및 유용자원에 대한 정량적 평가를 실시하여 향후 고품질 녹색자엽 검정콩 신품종 육성은 물론 신 기능성 식품개발 등 녹색자엽 검정콩의 효율적 활용을 위한 기초 자료를 제공하고자 하였으며, 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 녹색자엽 검정콩으로부터 고순도로 분리된 3종의 녹색 원인색소의 화학적 구조를 동정한 결과 분리색소 1은 황색을 나타내는 (all-trans)-lutein으로 확인되었으며, 분리색소 2 및 3은 각각 녹색을 나타내는 chlorophyll b 및 chlorophyll a로 동정되었다. 또한 HPLC-DAD 스펙트럼 분석 결과 고순도로 분리된 녹색원인 주요 3종 색소 외에 5종의 카로티노이드계 xanthophyll 색소(황색)와 3종의 클로로필 색소 유도체(녹색)를 추가로 동정할 수 있었다. 검정콩 녹색자엽 함유 3종의 색소를 동시에 정량적으로 분석할 수 있는 최적의 HPLC 분석조건을 검토한 결과 이동상으로 A용매는 75% MeOH를, B용매는 EtOAc를 사용하며, 검출파장은 430nm, 분리컬럼은 YMC ODS AM 303(250mm) 혹은 Eclipse XDB-C18(150mm)을 사용할 경우 20분 안에 3종의 검정콩 함유 녹색자엽 색소의 순수 분리가 가능하였다. 통계적 방법을 적용한 최적 HPLC 분석법의 재현성 검정을 실시한 결과 분석 parameter의 변이계수가 최대 1.63% 미만을 나타내므로 최적 HPLC 분석법은 극히 높은 분석재현성을 나타내었으며, 3종의 검정콩 녹색자엽 함유색소의 최소검출한계는 lutein이 5ng/mL, chlorophyll b 및 a는 모두 25ng/mL로 조사되어 확립된 최적의 HPLC 분석조건은 검정콩 함유 자엽녹색 색소의 작물학적 특성 평가용으로 활용하기에 전혀 무리가 없는 우수한 분석법으로 평가되었다. 검정콩 녹색자엽 함유색소의 동시분석을 위한 최적 추출용매 및 추출방법을 검토한 결과 가장 효율적인 추출방법은 아세톤을 추출용매로 이용한 30분 초음파 추출법으로 조사되었다. 국내 콩 주요육성 66품종의 자엽함유 색소의 함량을 정량적으로 평가한 결과 lutein 함량은 청자콩이 분쇄시료 1g당 6.53㎍으로 가장 높은 양상을 나타내었고, 대원콩이 0.89㎍으로 가장 낮은 양상을 나타내었으며, 자엽녹색 색소인 chlorophyll b 및 a의 함량은 청자콩 2호가 각각 122.67㎍ 및 21.16㎍ 으로 기타 품종에 비해 가장 높은 양상을 나타내었다. 이상의 결과에서 볼 때 국내 콩 육성 품종 간에도 유전적 다양성에 의해 자엽녹색 색소의 함량 차이가 뚜렷하게 나타나는 것으로 조사되므로 향후 고품질 녹색자엽 검정콩 신품종 육성은 물론 신 기능성 식품개발 등 녹색자엽 검정콩의 효율적 활용을 위해서는 전 세계적으로 수집된 다양한 유전자원의 정량적 평가를 통해 우수 교배 모부분의 선발 및 활용이 적극적으로 필요한 것으로 판단된다.

콩 단백질의 활용도 향상을 위한 아임계수 가수분해기술 개발

변명희 건국대학교 2017 국내박사

1. Optimization of Subcritical water processing temperature to produce physiologically active peptides of soy protein Subcritical water processing has a promising processing technology to hydrolyze organic compounds within short processing time. It has been known that critical point of water is 374℃ and 22.4 MPa. Term of subcritical water refers to high temperature processing (~200℃) under the critical pressure level of water. To hydrolyze various proteins, it is essential to optimize the processing condition. In subcritical water processing, temperature is recognized as the most important factor affecting the efficiency of protein hydrolysis. Therefore, this study investigated the effect of subcritical water temperature on the hydrolysis characteristics of soy protein. Two domestic soybean cultivars (Daewonkong and Saedanbaek) were adopted to compare the effect of protein content in raw material on the hydrolysis efficiency by subcritical water process. The soybean powder was suspended into water by the weight ratio of 1:15 and treated by subcritical water at the temperature range of 150-250℃. To characterize the soy protein hydrolysates (SPHs), yield, pH, free amino group content, gel electrophoresis, gel permeable chromatography (GPC) and color were determined. In addition, functional properties of SPHs including cell viability and anti-inflammation activity were measured. Based on the results, no obvious difference in the characteristics between cultivars was found, while the molecular weight distribution of Daewonkong exhibited relatively lower than those of Saedanbaek. Optimum processing temperature was estimated at 190℃. At higher than 190℃, yield of soy peptide was decreased which was probably due to destruction of low molecular weight peptides or free amino acids. Although, the inflammation activity of soy peptides was proportional to applied temperature, cell toxicity was also caused by peptides obtained higher than 210℃ of subcritical water processing. Oppositely, soy protein aggregation was occurred when the temperature was lower than 170℃ which accounted for the relatively high thermal stability of soy protein. Consequently, the results indicated that soy protein could be effectively hydrolyzed by subcritical water processing at around 190℃ at which the peptides exhibited less toxicity and high physiological activity. 2. Effects of holding time and processing media in subcritical water on the efficiency of soy protein hydrolysis Subcritical water processing has a potential to hydrolyze various organic compounds. Nevertheless, the hydrolysis efficiency of this process is lower than that applied by proteases. In the subcritical water processing, many factors may affect the properties of final products. In particular, temperature has been recognized as the most important factor in this process, and researches in this filed have been conducted to optimize the processing temperature. However, little information regarding the effects of processing time (or holding time) and hydrothermal media on the hydrolysis efficiency of organic compounds was available. Therefore, this study investigated the effect of holding time in subcritical water processing and processing media (water-ethanol mixture) on the hydrolysis efficiency of soy protein. All treatments were conducted at the fixed temperature of 150℃ to provide mild processing temperature. Upon the target temperature was reached, samples were hold for 10 min and 100 min, respectively. The results showed that protein underwent continuous hydrolysis during holding, which manifested a decrease in peptide yield of the sample hold for 100 min. The results indicated that extended processing time affected to yield soy peptide negatively due to large thermal dosage. Meanwhile, application of water-ethanol mixture improved the yield of protein peptides, particularly maximum yield of peptide was found when 20% ethanol was used in subcritical water process. This phenomenon was mainly due to the degradation of ethanol to CO2 under high temperature which could improve protein hydrolysis efficiency. From the yield of oligopeptide (300-2,000 Da) point of view, water was good media comparing to water-ethanol mixture. To evaluate the effect of the mixed media, various processing temperature range should be tested which warranted further exploration. 3. Development of subcritical water processing to produce foods containing soy protein oligopeptides Subcritical water processing exhibited advantages to produce oligopeptides from soy protein. This study was aimed to apply subcritical water processing to replace thermal processing of commercial processed foods and to apply the subcritical water produced soy peptides into proper foods. As a functional substances, SPHs obtained by subcritical water at 180℃ was added into meat patty formulation as an anti-oxidant. After 2 weeks of chilled storage (at 4℃), all meat patties treated by SPHs showed better color stability comparing to that of control. The addition of SPHs up to 1.5% effectively suppressed the lipid oxidation of meat patties based on TBARS determination, whereas the anti-oxidative effect of SPHs was diminished when the SPHs were added to higher than 2%. It was obscure why the addition of high amount of SPHs manifested lipid oxidation. It was thought that oxidative enzyme in soybean such as lipoxygenase was not completely hydrolyzed which attributed to oxidative deterioration of meat patties. In addition, lipid oxidation is recognized as to be linked with protein oxidation. However, water-holding capacity and shear force of meat patties were not affected by SPHs which indicated that the protein oxidation was not occurred within 2 weeks of chilled storage. To replace the thermal processing, soy milk was prepared by subcritical water at 150℃. Subcritical water treatment exhibited an evidence of soy protein hydrolysis comparing to 90℃ thermal treatment and autoclave treatment (121℃). Based on sensory test, soy milk produced by subcritical water processing exhibited good acceptability and panel preference, however, it also involved in low scored mouth feel and this problem was mainly due to low processing temperature. Finally, the results indicated that subcritical water processing could be applied to replace typical thermal process, however the selection of optimal processing condition depending on the type of food was pre-requisite factor for better consumer’s preference. 1. 생리활성 대두 올리고 펩타이드 생산을 위한 아임계수 처리온도의 최적화 아임계수 처리기술은 단시간에 유기화합물을 가수분해할 수 있는 효과적인 기술로 인식되고 있다. 일반적으로 물의 임계점은 374C, 22.4 MPa로 알려져 있으며, 아임계수 처리 기술은 물의 임계압력을 유지하면서 임계온도 미만(주로 200℃ 부근)에서 원료를 가열하는 방법으로 고압열수 처리 방법으로도 일컬어지고 있다. 단백질의 효과적인 가수분해를 위하여 가수분해 공정의 최적화가 요구된다. 아임계수 처리 기술에 있어서 가열 온도는 단백질 분해 효율 향상을 위해 가장 중요한 요소이다. 본 연구에서는 콩단백질의 급속 가수분해를 위하여 아임계수 처리 기술의 최적 처리 온도를 산출하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서는 단백질 함량이 다른 2종의 국산 콩 품종(대원콩 및 새단백콩)을 선정하여 아임계수 온도별 가수분해 효율을 비교평가하였다. 분쇄한 콩 분말은 1:15의 중량 비율로 물에 현탁하였으며, 150-250℃의 온도범위에서 아임계수 처리를 실시하였다. 콩단백질의 가수분해 평가는 수율, pH, 유리 아미노그룹 함량, 전기영동, GPC 분석 및 색도 평가를 통하여 실시하였고, 각 온도별 획득한 가수분해물의 기능성 평가를 위하여 세포독성 및 항산화 기반의 항염증 활성을 평가하였다. 본 연구 결과 품종 간에는 아임계수 처리에 의한 현저한 차이가 관찰되지 않았지만, 대원콩 가수분해물이 새단백콩에 비하여 다소 낮은 분자량 성분을 포함하는 것으로 평가되었다. 처리 온도 별 비교 결과, 190℃ 이상의 온도 영역에서는 온도의 증가에 따른 수율 저하가 관찰되었는데, 이는 저분자량 펩타이드 혹은 유리 아미노산의 파괴에 기인한 것으로 평가되었다. 항염증 활성은 아임계수 처리 온도의 증가에 따라 증가하는 경향을 보여주었지만, 210℃ 이상의 처리 온도에서는 세포 독성이 야기되는 문제점도 함께 수반되었다. 반면 처리 온도가 낮을 경우(< 170℃) 상대적으로 열 안정성이 높은 콩단백질은 가수분해되지 않고 aggregation이 야기되어 펩타이드 생산 수율의 저하를 야기하였다. 따라서 본 연구 결과 콩단백질 가수분해를 위한 최적 아임계수 처리 온도는 190℃로 산출되었고, 이를 통하여 항염증 활성이 높은 저분자 펩타이드의 생산이 가능하였다. 2. 아임계수 처리 시간 및 아임계 매체가 대두 단백질 가수분해 효율에 미치는 효과 아임계수 가공 처리는 유기물의 가수분해에 효과적으로 활용될 수 있었다. 하지만, 아임계수 처리에 의한 콩단백질 가수분해는 효소 가수분해 처리에 비하여 가수분해 효율이 다소 떨어지는 문제점이 제시되었다. 일반적으로 아임계수 가수분해 처리 기술 최적화를 위하여 대부분 온도를 주요 변수로 산출하고 있으며, 실제로 온도는 압력에 비하여 단백질 가수분해에 미치는 효과가 크게 평가된다. 반면에, 아임계수 처리 과정에서 적용할 수 있는 변수에 대해서는 연구가 전무한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 아임계수 처리 시간 및 아임계 유체(물-에탄올 혼합물)에 따른 콩 단백질의 가수분해 효율을 평가하고자 수행되었다. 본 연구에서는 처리 시간 연장에 따른 콩단백질의 가수분해 효율을 평가하기 위하여 처리 온도를 150℃로 설정하였고, 각 처리 온도에 도달한 시료는 10분 및 100분간 방치한 후 냉각처리를 실시하였다. 또한 열원으로는 물(0% 에탄올), 20% 및 50% 에탄올을 사용하여 수율, 유리 아미노 그룹 함량, 분자량 분포도, 아미노산 조성을 평가하였다. 본 연구 결과 100분 간 공정을 정치하는 경우, 정치 기간 중 가수분해 및 분해물의 파괴가 야기되었으며, 그 결과 펩타이드 수율이 저하되는 문제점이 관찰되었다. 처리 매체별 비교에서는 20% 에탄올 처리구에서 가장 높은 가수분해 효율을 보여주었다. 반면, 생리활성 펩타이드의 분자량 영역인 300-2,000 Da 성분의 펩타이드 생산을 위하여 에탄올 혼합물 보다는 물을 사용할 경우 보다 경제적인 생산이 가능한 것으로 평가되었다. 본 연구에서는 150℃ 영역에서 매체 별 특성을 평가하였지만, 향후 에탄올 혼합물의 가수분해 효과를 규명하기 위하여 다양한 온도 영역에서 콩단백질 가수분해물의 특성 평가가 이루어질 필요성이 제시되었다. 3. 콩 펩타이드 적용 식품 생산을 위한 아임계수 가공 공정 개발 아임계수 처리 기술은 콩단백질을 저분자화할 수 있는 장점을 보여주었다. 본 연구에서는 아임계수 처리로 생산된 콩펩타이드 소재의 활용 및 아임계수 처리 기술의 식품 제조과정의 열처리 공정 적용 가능성을 규명하고자 하였다. 아임계수 처리 펩타이드의 소재활용을 위하여 본 연구에서는 콩 가수분해물을 적용한 햄버거 패티를 제조하여 2주간 냉장저장한 후 항산화 활성을 평가하였다. 콩 가수분해물을 적용한 처리구는 대조구에 비하여 저장 후 우수한 색도 안정성을 보여주었다. 지질산화 측면에서 1.5%이하의 콩 가수분해물 처리는 지질 산화를 효과적으로 억제할 수 있는 능력을 보인 반면, 2% 이상에서는 패티의 지질 산화가 대조구보다 가속되는 결과를 보여주었다. 이는 콩단백질에 존재하는 lipoxigenase의 산화효소에 기인한 것으로 판단되며, 이들 산화효소가 아임계수 처리 과정에서 충분한 가수분해가 이루어지지 않은 데 기인한 것으로 판단되었다. 반면 가속된 지질산화는 단백질 산화에는 영향을 미치지 않은 것으로 판단되며, 그 결과 모든 처리구의 보수력과 전단력 간에는 유의적인 차이가 인정되지 않았다. 제조 공정 적용을 위하여 본 연구에서는 아임계수 처리를 적용한 두유를 제조하여 품질을 비교평가하였다. 두유에 있어서 아임계수 처리 기술은 기존 열처리 공정을 효과적으로 대체할 수 있는 가능성을 보여주었으며, 특히 아임계수 처리에 의한 향미 향상 효과를 보여준 반면, 아임계수 처리 온도의 한계로 구강 내 거친 촉감을 부여하는 문제점도 관찰되었다. 이는 향후 아임계수 처리 기술을 두유 생산 공정에 활용하는 경우 개선되어야 할 몇 가지 중요한 사안의 지표로 활용이 가능하였고, 이는 첨가물의 활용을 통해 개선될 수 있을 것으로 기대되었다.

나물콩과 장콩에서 實用形質의 遺傳率 및 相關

김용철 濟州大學校 敎育大學院 1997 국내석사

콩의 育種에 있어서 主要形質의 遺傳率, 相互相關 및 經路係數를 究明하기 위하여 나물콩에서 南海콩 等 10系統과 장콩은 萬里콩 等 10系統을 播種하고 이들에 대한 實用形質을 調査하여 나물콩과 장콩에서 實用形質의 變化, 遺傳率, 遺傳相關, 表現型相關, 環境相關 및 經路係數를 調査한 結果는 다음과 같다. 1. 出芽, 開花 및 成熟日數는 나물콩과 장콩 品種間 差異가 적었다. 2. 나물콩과 장콩의 品種間에서 莖長 差異는 나물콩이 대부분 길었고, 主莖節數도 나물콩이 많았으나 分枝數, 1ℓ重은 비슷하였다. 3. 1株萊數와 1株粒數는 나물콩이 많았으며, 100粒重은 장콩이 무거웠고 種實收量도 장콩이 높은 편이었다. 4. 나물중과 장콩에서 實用形質의 平均遺傳率은 100粒重이 가장 높고, 成熟日數, 1株萊數는 中間程度였으며, 나머지 形質들은 낮았다. 遺傳率이 變化는 開花日數, 莖長, 主莖節數, 分枝數는 크게 나타났고 1ℓ重, 1株萊數, 1株粒數, 100粒重은 작게 나타났다. 5. 形質間의 相關은 나물콩과 장콩 모두 일정한 경향이 없었으며, 나물콩에서는 莖長과 分枝數와 莖長과 1株粒數가, 장콩에서는 1株萊數와 100粒重, 莖長과 1ℓ重이 負의 方向으로 相關係數 값이 높았고, 開花日數와 分枝數는 正의 相關을 나타내면서 다른 形質들 보다는 높게 나타났다. 6. 種實收量에 대한 主要形質의 經路係數는 나물콩과 장콩의 各 形質들을 종합하여 볼 때 開花日數, 莖長, 主莖節數, 分枝數, 1株萊數, 1株粒數, 1ℓ重이 直接 및 間接效果가 높아 이들 形質이 種實收量에 대한 寄與度가 큰 것으로 認定되었다. This study was conducted to investigate heritability, correlation and path coefficient for agronomic characters in bean for sprout(BS) and paste(BP). The results obtained are summarized as follows: 1. There were no significant difference in days to germination, flowering and maturity between BS and BP cultivars. 2. Compared with BP, most cultivars of BS were greater in stem length as well as the number of main stem nodes, but were similar to the number of branches and weight per liter. 3. BS was found to be more in the number of pods and seeds per plant than BP, whereas weight of 100 seeds was heavier in BP. 4. The heritability for the weight of 100 seeds per plant was high in BS and BP, those for the days to maturity and the number of pods were medeum, and the other characters were low. There were great differences in the heritability for the flowering days, the stem length, the number of main stem nodes and the number of branches per plant between BS and BP, and not in those for the number of pods, the seeds per plant and the weight of 100 seeds. 5. The change of correlation coefficient had no definit tendency between BS and BP. There were negative correlations between the stem length and the number of branches, between the stem length and the number of seeds in BS, and between the number of pods and the weight of 100 seeds in BP. But there was a highly positive correlation between the days to flowering and the number of branches in BP. 6. The characters of which direct and indirect effect estimates versus the seed yield were high in BS and BP were the days to flowering, the stem length, the number of branches, main stem nodes, pods and seeds per plant.

콩의 종류를 달리한 청국장 이용 반경성 Cheese Analogue의 제조와 품질특성

권순용 세종대학교 일반대학원 2022 국내박사

본 연구는 식물성 단백질 함량이 높은 대두, 병아리콩, 작두콩을 Bacillus natto로 발효시킨 청국장의 일반성분, pH, 적정산도, 색도, 및 아미노태 질소를 분석하고, 각각의 청국장을 첨가한 식물성 cheese analogue를 제조하여 일반 치즈와의 품질 특성을 비교하였다. 콩 종류에 따른 청국장의 일반성분 중 대두 청국장(SC)의 조단백질과 조지방 함량은 17.95%와 7.55%로 청국장 가운데 가장 높았고, 그다음은 병아리콩 청국장(CC)으로 10.23%와 2.87%이었으며, 작두콩 청국장(WC)은 9.32%와 1.08%로 가장 낮았다. pH는 병아리콩 청국장(CC)이 8.12로 대두(SC)와 작두콩 청국장(WC)보다 높았으나, 적정산도는 0.17로 가장 낮았다. 또한 청국장의 색도는 작두콩 청국장(WC)의 명도(lightness)가 71.22로 가장 높아, 밝은 색을 띠었고, 대두 청국장(SC)은 적색도(redness)가 4.91로 가장 높았으며, 병아리콩 청국장(CC)은 황색도(yellowness)가 24.32로 가장 높았다. 청국장의 발효 정도를 나타내는 아미노태 질소 함량은 대두 청국장(SC)이 432.35 mg%로 가장 높았고, 병아리콩 청국장(CC)은 336.09 mg%이었으며, 작두콩 청국장(WC)은 273.37 mg% 순서로 나타났다. 한편 대두, 병아리콩, 작두콩 청국장을 첨가한 식물성 cheese analogue와 치즈의 품질 특성 중 일반성분, 염도, 항산화 활성, 조직감 및 소비자 기호도 분석 결과, cheese analogue 중에서는 대두 청국장 첨가군(CSC)이 조단백질 및 조지방 함량에서 7.69%와 11.63%로 가장 높았으나, 자연 숙성 치즈(NCC)와 가공치즈(PCC) 보다는 낮았다. cheese analogue의 염도는 0.89~0.91%로 자연 숙성 치즈(NCC) 1.77%와 가공 치즈(PCC) 1.18%보다는 낮게 나타나, cheese analogue의 저염 효과가 기대되었다. 항산화 활성 중 총 폴리페놀 함량 및 DPPH radical 소거 활성의 경우 대두 청국장 첨가군(CSC)이 202.85%와 19.39%로 가장 높았으며, 전반적으로 cheese analogue의 항산화 활성이 치즈 보다 높은 것으로 확인되었다. 또한 cheese analogue의 isoflavonoid 함량은 배당체(glycoside)보다 비배당체(aglycone)의 형태로 많이 존재하였으며, 특히 대두 청국장 첨가군(CSC)은 Daidzein46.51 mg/kg, Genistein 44.35 mg/kg, Glycitein 62.45 mg/kg 으로 cheese analogue 중에서 가장 높았다. cheese analogue의 조직감(Texture) 측정 결과 hardness와 springiness는 작두콩 첨가군(CWC)이 1.59와 0.64로 가장 높았고, cohesiveness는 차이를 보이지 않았으며, gumminess는 대두 청국장 첨가군(CSC)이 0.26 kgf 로 가장 높았으나, 식물성 cheese analogue의 조직감은 치즈보다는 다소 낮았다. 소비자 기호도 또한 외관, 색, 향, 맛, 씹힘성 및 전체적인 기호도에서 cheese analogue보다 치즈의 선호도가 높았다. 식물성 cheese analogue 중 작두콩 청국장 첨가군(CWC)과 대두 청국장 첨가군(CSC)의 overall acceptability (전체적인 기호도)는 각각 5.54와 5.92로 6.85인 자연 숙성 치즈(NCC)와 유사하게 긍정적으로 평가되었다. 본 연구에서는 다양한 콩을 이용하여 영양 및 다양한 기능성이 입증된 전통 발효 식품인 청국장을 제조한 후, 이를 첨가하여 식물성 cheese analogue를 제조해 봄으로써, 식물성 치즈 대체품의 가능성을 확인할 수 있었다.

볶음온도에 따른 땅콩기름의 휘발성향기성분 변화

김형섭 고려대학교 생명환경과학대학원 2022 국내석사

땅콩(Arachis hypogagea L.)은 역사적으로 B.C. 950년 이전부터 이용되어 온 것으로 알려져 왔으며, 남미(South America)에서 유래된 콩과 작물(legume)로 분류된다. 역사적인 기록에서 땅콩 재배에 대한 기록으로는 브라질에서 최초 재배가 이루어진 것으로 기록되었다. 특히 땅콩기름은 오메가-9 지방산으로 알려진 올레산이 풍부해 혈중 지질 개선에 도움을 줄 수 있으며, 토코페롤과 파이토 스테롤 등 항산화 물질 위 풍부해 피로 해소에도 효과적인 식품이다. 농촌진흥청이 지난 2018년 동물 임상실험을 한 결과, 땅콩기름을 섭취한 쥐에서 ‘나쁜 콜레스테롤(LDL-콜레스테롤)’ 농도는 감소하고 ‘유익한 콜레스테롤(HDL-콜레스테롤)’ 농도는 증가한 것을 확인했다. 본 연구에서는 전북 고창군에서 재배되는 국산 품종인 ‘신팔광’을 이용하여 식물성 유지 불포화지방산인 리놀렌산이 풍부하다고 알려진 땅콩기름에서 볶음 조건의 조절과 저온에 의한 착유 방법이 휘발성 성분에 미치는 변화를 비교하였다. 땅콩기름의 향기 성분을 포집하여 성분 조정 변화 없이 빠르고 간단하며 재현성이 높아서 식품 분야에서 향기 성분 분석에 적용되고 있는 SPME 방법을 활용하여 휘발성 향기 성분을 포집한 후 기체 크로마토그래피 질량분석법(GC/MS)으로 비교 분석하였다. 땅콩기름의 향기성분을 GC 및 GC/MS로 분석한 결과, Pyrazines 19종, pyridines 4종, furans 9종, pyrrole 5종, phenols 3종, aldehydes 7종, hydrocarbons 3종, alcohols 6종 ketone 5종, esters 6종, lactons 1종 총 68종의 향기성분을 분리, 동정 및 정량하였다. 볶지 않은 땅콩기름의 향기성분은 6종에 불과하였으나 130°C를 시작으로 볶은 온도의 상승에 따라 지방 산패의 비표로 사료되는 carbonyl 화합물과 Maillard 반응에 기여하는 pyrazine 계통의 화합물의 증가가 확인되었다. 그중에서 땅콩의 고소한 특징 성분에 기여하는 pyrazine 화합물인 2-methyl pyrazine은 130°C에서 210°C로 볶음 온도가 상승하면서 22배로 가장 많이 증가하였으며 2,5-dimethyl pyrazine은 180°C에서 15배로 가장 많이 증가가 확인되었다. 160°C에서는 소독취(phenolic), 병원취(medicinal)로 표현되는 phenol 화합물인 4-vinyl phenol 성분이 확인되었으며 210°C부터는 훈연취(smoky), 나무향(woody)으로 표현되는 대표적인 성분인 guaiacol, 4-vinyl guaiacol 성분이 확인되었고 pyrazin 함량은 180°C보다 소폭 감소하고 커피를 볶을 때 많이 생성되는 furan화합물인 furfural, 5-methyl furfural, fururyl alohol 성분의 증가가 확인되었다. furan 화합물은 탄취(burnt), 갈색설탕향(brown), 카라멜향(caramellic)로 표현되고 그중 대표적인 furan 화합물인 furfural은 130°C에서 210°C로 볶음온도가 상승하면서 15배 증가하였다. Pyrazine 화합물에서는 온도 상승에 따라 가장 많은 변화를 보인 성분은 2-methyl pyrazine, 2,5-dimethyl pyrazine, 2,6-dimethyl pyrazine, 2-ethyl pyrazine, 2,3,5-trimethyl pyrazine 등이었다. 본 실험의 결과에서 땅콩기름의 고소한 향은 볶은 온도의 상승에 따라 가장 많은 생성량을 보인 2-methyl pyrazine, 2,5-dimethyl pyrazine, 2,6-dimethyl pyrazine, 2-ethyl pyrazine, 2,3,5-trimethyl pyrazine에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 올레산과 리놀산이 풍부한 땅콩에서 볶음 온도의 조건으로 가정용 저온 압착 착유기를 사용하여 착유된 땅콩기름의 방향성 화합물을 비교하여 땅콩의 특징인 고소한 풍미가 볶음 온도와 어떠한 관계가 있는지에 대해 연구하고 땅콩기름을 식품 및 식품소재로 이용하고자 하는 연구 및 산업의 기초 데이터와 향료 연구에 이용될 수 있는 자료를 제시하고자 한다.

Analysis of variation on soybean (Glycine max L.) globulin and its effect on processing properties

김미정 Konkuk University 2016 국내박사

The soybean cultivars in Korea are classified according to their various applications that include soybean pastes and curds and soybean sprouts. The objective of this study was investigated the subunit compositions of glycinin (11S globulin) and β-conglycinin (7S globulin) in Korean soybean cultivars, because the glycinin and β-conglycinin composition of soybean have been reported to correlate with nutritional quality and processing property. The subunit compositions of glycinin and β-conglycinin from twenty two cultivars, 11 cultivars for pastes and curds and 11 cultivars for sprouts, were analyzed by automated microfluidic electrophoresis system. The average glycinin composition in soybean for pastes and curds (64.3%) was higher than soybean for soybean sprouts (62.8%, p<0.001). The average composition of β-conglycinin in soybean for soybean sprouts (30.0%) was higher than for pastes and curds (29.1%, p<0.05). The average composition of acidic subunit of glycinin in soybean for pastes and curds (41.9%) was higher than for soybean sprouts (40.5%, p<0.0001). There was no significantly difference in composition of basic subunit. The average composition of alpha subunit of β-conglycinin in cultivars for soybean sprouts (10.3%) was higher than for pastes and curds (9.7%, p<0.05). There were no significantly differences in the average composition of alpha’ and beta subunit of β-conglycinin. Glycinin composition ranged from 56.3% to 70.3%, Mansu had the highest glycinin composition among cultivars for pastes and curds, and Jinpumkong was the lowest (p<0.05). Glycinin composition ranged from 61.1% to 67.6%, Galchae had the highest glycinin composition among cultivars for soybean sprouts. β-Conglycinin composition ranged from 23.4% to 38.6%, Jinpumkong was the highest in a β-conglycinin composition. In the cultivars for soybean sprouts, β-conglycinin composition ranged from 28.0% to 32.0%, Somyeongkong was the highest in a β-conglycinin composition, and Galchae was the lowest. The ratio of glycinin and β-conglycinin ranged from 1.4 to 3.1 in soybean cultivars for pastes and curds. Mansu was the highest in a ratio of 11S/7S in soybean cultivars for pastes and curds, Jinpumkong was the lowest (p<0.05). The 11S/7S ratio of soybean cultivars for pastes and curds had a very high positive correlation with 100 seed weight (r=0.52 and p<0.0001). On the other hand, the 11S/7S ratio of soybean cultivars for soybean sprouts had a high positive correlation with crude protein content (r=0.27 and p<0.01). 콩은 40% 내외의 단백질을 포함하고 있는데 90% 정도가 가용성 단백질이며, 가용성 단백질의 70% 정도는 glycinin(11S)과 β-conglycinin(7S)으로 구성된다. 일반적으로 11S/7S ratio는 품종 간에 차이가 있고, glycinin과 β-conglycinin 의 이화학적 특성이 다르므로 이들 조성에 따라 콩의 품질이 달라질 수 있다. 따라서 본 연구에서는 장류 및 두부용 및 콩나물용 콩 품종의 glycinin, β-conglycinin과 그것의 subunit 조성을 비교하고, 파종시기와 재배지역에 따른 콩 저장단백질과 subunit들의 변이를 분석하며, 저장단백질의 조성과 콩의 가공 특성과의 상관성을 구명하고자 하였다. 장류 및 두부용 콩 11품종과 콩나물용 콩 11품종의 저장단백질 조성을 분석한 결과는 다음과 같다. 평균 glycinin 조성은 콩나물용 콩(62.8%)에 비하여 장류 및 두부용 콩(64.3%)에서 유의하게 높았고(p<0.001), 평균 β-conglycinin 조성은 콩나물용 콩(30.0%)이 장류 및 두부용 콩(29.1%) 보다 유의하게 높은 경향을 보였다(p<0.05). 콩 품종 중에서 가장 높은 glycinin 조성과 11S/7S 비율을 가지는 품종은 만수였고, 가장 낮은 품종은 진품이었다. 장류 및 두부용 콩의 11S/7S 비율은 백립중과 정의 상관(r=0.52, p<0.0001)을 보인 반면, 나물용 콩은 조단백 함량과 정의 상관(r=0.27, p<0.01)을 보였다. 파종시기가 늦어질수록 콩의 β-conglycinin 조성은 증가하는 경향을 보였고, glycinin 조성과 11S/7S 비율은 감소하는 경향을 보였다(p<0.05). Glycinin 조성은 품종과 재배연도에 의해 영향을 받았고, β-conglycinin 조성은 재배지역과 연도에 의해 영향을 받았다. 또한 glycinin 조성은 품종, 재배지역, 그리고 재배연도 간의 상호작용에 의해 영향을 받지 않았지만, β-conglycinin 조성과 11S/7S 비율은 영향을 받았다. 콩의 결실 초중기 단계에서 평균 기온, 강수량, 그리고 일조시간은 glycinin 합성 유전자의 발현에 영향을 미치고, 결실 후기에는 β-conglycinin 합성 유전자의 발현에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 겔 특성과 두부 물성 특성은 콩의 용도에 따라 차이를 보이지 않았지만, cohesiveness를 제외한 모든 특성은 콩 품종에 따라 유의한 차이를 보였다. 최고점도는 조단백 함량, acidic subunit 및 glycinin의 조성, hardness와 정의 상관을 보였고, alpha’subunit과 β-conglycinin 조성, cohesiveness는 부의 상관을 보였다. 우리나라에서는 일반적으로 중대립 품종이 장류 및 두부용 콩으로 분류되어 있으나, 겔 특성과 두부의 물성 특성들을 비교한 결과 나물용 콩으로 분류되어 있는 소립 품종도 두부 제조에 활용이 가능할 것으로 기대된다.

콩 품종에 따른 Isoflavone 함량과 항산화 효과

박미영 공주대학교 대학원 2003 국내석사

우리나라에서 식품으로 많이 이용되고 있는 콩을 예산 지역에서 생산되는 품종을 기준으로 isoflavone의 함량과 항산화 효과를 조사하였다. 1. 10여 가지 콩의 isoflavone을 분석한 결과 isoflavone 함량의 범위는 건조콩 0.043-4.15㎎/g, 볶음처리콩 0.75-2.84㎎/g으로 나타났다. 건조콩의 경우 검정콩의 total isoflavone 함량은 4.15㎎/g으로 가장 많았고 나물콩 1.40㎎/g, 신팔달 2호 1.33㎎/g, 쥐눈이 콩 1.10㎎/g이었다. 볶음처리한 콩의 경우 검정콩이 total isoflavone 함량 2.84㎎/g, 청서리태와 나물콩 1.67㎎/g, 신팔달 2호 1.55㎎/g, 흰콩 1.25㎎/g, 쥐눈이 콩 1.131㎎/g이었다. 2. phenol성 화합물 함량을 측정한 결과 genistin을 표준물질로 했을 때 건조콩은 나물콩, 자색팥, 흑서리태, 검정콩, 동부의 순으로, 1.28㎎/㎖, 1.06㎎/㎖, 0.86㎎/㎖, 0.86㎎/㎖, 0.83㎎/㎖이었고 볶음처리한 콩의 경우는 나물콩, 자색팥, 동부, 검정콩, 흑서리태 순으로 1.29㎎/㎖, 1.07㎎/㎖, 0.86㎎/㎖, 0.84㎎/㎖, 0.76㎎/㎖이었다. Isoflavone을 표준물질로 했을 때에도 genistin의 경우와 비슷한 경향으로 건조콩의 경우 나물콩, 자색팥, 흑서리태, 검정콩, 동부의 순으로, 0.26㎎/㎖, 0.21㎎/㎖, 0.16㎎/㎖, 0.16㎎/㎖, 0.16㎎/㎖이었고 볶음처리용 콩은 나물콩, 자색팥, 동부, 검정콩, 흑서리태의 순으로 그 함량은 0.27㎎/㎖, 0.21㎎/㎖, 0.17㎎/㎖, 0.16㎎/㎖, 0.14㎎/㎖이었다. 3. DPPH에 의한 전자공여효과는 5분에서 큰 전자공여효과를 보였고 그 이후에는 감소하는 경향이었다. 같은 시간에서의 전자공여효과가 가장 큰 품종은 건조콩과 볶음처리한 콩의 경우 모두 자색팥으로 16.29%, 17.85%, 동부가 13.61%, 15.77%, 흑서리태가 8.18%, 7.88%이었다. 4. SOD 유사활성을 측정한 결과 건조콩의 경우 나물콩이 91.12%로 가장 높은 활성을 나타내었고 쥐눈이 콩, 신달달 2호, 흑서리태 순으로 85.09%, 84.52%, 79.23%이었다. 볶음처리한 콩의 경우도 나물콩이 88.55%로 가장 높았고 신팔달 2호, 쥐눈이 콩, 녹두, 흑서리태 순으로 83.45%, 80.40%, 78.05%, 74.00%이었다. Isoflavone in soybean is known to have important physiolosical functions such as antioxidative, estrogenic and anti-tumer activites. Isoflavone content is considered as important aspect of soybean quality. In this study determined isoflavone contents of varieties soybean and it's antioxidative activities. 1. Total contents of isoflavone in raw soybean were the highest in black bean which shows the contents of genistin, daidzein and genistein were 3.89㎎/g, 0.11㎎/g and 0.15㎎/g, respectively. Total isoflavone contents of namulkong, sinpaldal 2, juinunikong were 1.40㎎/g, 1.33㎎/g, 1.10㎎/g, respectively. Total contents of isoflavone in roasted soybean were the highest in black bean which shows the total contents of isoflavone was 2.84㎎/g, and namulkong, sinpaldal 2, white bean, juinunikong were 1.67㎎/g, 1.55㎎/g, 1.25㎎/g, 1.131㎎/g, respectively. 2. The contents of phenolic compound, at genistin was standard, namul-kong was the highest without regard to condition, 1.28㎎/㎖, 1.29㎎/㎖, respectively. The contents of phenolic compound in raw soybean were the highest in red bean, heukseolitae, black bean, dongbu which shows the contents of phenolic compound were 1.06㎎/㎖, 0.86㎎/㎖, 0.86㎎/㎖, 0.83㎎/㎖, respectively. The contents of phenolic compound in roasted soybean, red bean, dongbu, black bean, heukseolitae were 1.07㎎/㎖, 0.86㎎/㎖, 0.84㎎/㎖, 0.76㎎/㎖, respectiveiy. When isoflavone was standard, there were similarities as genistin 3. The electron donating ability(EDA) by reduction of 1,1-diphenyl-2 -picrylhydrazyl(DPPH) was the highest at 5 min, and after that shows a slight decreas. Electron donating ability was effective to measurement at 5 min. Regardness of raw and roasted soybean, the highest was red bean which shows the electron donating ability of raw and roasted soybean were 16.29%, 17.85%, respectively. Dongbu, heukeolitae which shows a electron donating ability of raw and roasted soybean were 13.61%, 15.77%, 8.18%, 7.88%, respectively. 4. SOD-like activity were the highest in namulkong, regardless of condition about 90%. Juinunikong, sinpaldal 2, heukseolitae which shows a SOD-like activity of raw soybean were 85.09%, 84.52%, 79.23%, respectively. Sinpaldal 2, juinunikong, mung bean, heukseolitae which shows the SOD-like activity of roasted soybean were 83.45%, 80.40%, 78.05%, 74.00%, respectively.

갈색종피 및 녹색자엽을 가진 Tetra Null 유전자형 콩 계통 육종

이서영 경상국립대학교 대학원 2022 국내석사

콩 [Glycine max (L.) Merr. 2n=40]은 중국의 만주지역과 한반도가 원산지이며 쌍떡잎식물 장미목 콩과의 한해살이풀에 속하는 작물이다. 성숙 콩 종실에는 단백질 40%, 지방 20%, 탄수화물 30%의 3대 영양소와 아이소플라본, 사포닌, 플라보노이드, 안토시아닌, 루테인 등 항산화 및 생리활성 성분이 많이 함유되어 있어 최근 건강에 관심이 올라가면서 콩의 영양학적 가치에 대한 관심과 소비가 점차 증가되고 있다. 특히 오랫동안 이용되어져 오고 있는 속푸른 검정콩 품종의 자엽에는 식물색소 성분인 카로티노이드의 일종인 루테인이 들어있어 눈병, 시력저하, 눈의 피로 등 시신경 보호에 도움이 되며 눈 질환 예방에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한 검정 종피에 많이 들어있는 안토시아닌 색소는 페놀성 화합물이며, 몸에 유해한 활성 산소를 없애주어 콜레스테롤 저하, 항산화작용, 항균작용, 항암작용, 면역 증강, 노화방지 등을 하는 것으로 알려져 있어 속푸른 검정콩 품종에 대한 관심 및 소비가 증가하고 있다. 유색콩으로 이용되고 있는 속푸른 검정콩 및 갈색콩 품종에도 항영양성분으로 알려진 lipoxygenase 단백질, Kunitz Trypsin Inhibitor(KTI) 단백질, lectin 단백질 및 7S α’ subunit 단백질이 존재하여 콩의 기능성과 품질을 저하시키고 가공하는데 어려움을 유발시킨다. Lipoxygenase 단백질은 리놀렌산과 리놀레산 등의 불포화지방산의 산화 과정에 관여하며 비린 맛과 같은 이취 (off-flavor)의 주요 원인이며 Lox1, Lox2, Lox3 유전자에 의해 조절된다. KTI 단백질은 단백질 분해효소인 trypsin을 저해하여 단백질 분해 활성을 50~60% 정도까지 감소시켜 소화 불량과 췌장 비대증을 야기시킨다. KTI 단백질은 181개의 아미노산으로 구성되어져 있으며 Ti 유전자에 의해 조절된다. Lectin 단백질은 섭취 시 소화효소에 의해 쉽게 분해가 되지 않는 특성이 있고, 소화되지 않은 lectin은 장내의 상피세포와 결합하여 구조와 기능을 손상시키고 장내 환경에 부정적인 영향을 유발하여 양분의 소화와 흡수를 방해하고 섭취 시 독성으로 인해 메스꺼움, 구토, 설사 등의 심각한 증상을 야기하는 것으로 알려져 있다. Lectin 단백질은 120 kDa의 분자량을 가지고 Le 유전자에 의해 조절된다. 7S α′ subunit 단백질은 β-conglycinin (7S)의 subunit 중 한 종류로 잠재적 알러지원이며, 두부 제조시 응고를 방해하고 함황아미노산이 적어 가공적성과 영양적 가치 저하시킨다. α' subunit 단백질은 분자량이 72 kDa이며 Cgy1 유전자에 의해 조절된다. 현재까지 이러한 항영양성분이 유전적으로 부재한 속푸른 검정콩 품종으로 “개척1호” 및 “선약”이 육성되어져 있다. “개척1호”는 성숙 종실에서 lipoxygenase-2,3 단백질과 KTI 단백질이 존재하지 않으며 “선약”콩에는 lipoxygenase-1,2,3 단백질과 KTI 단백질이 존재하지 않는다. Lipoxygenase, KTI 및 lectin의 3가지 단백질이 존재하지 않는 속푸른 검정콩 계통이 육성되어져 있지만, α' subunit 단백질을 포함하여 4가지 단백질이 모두 없는 속푸른 검정콩 또는 갈색콩 계통이나 품종은 현재까지 연구되어져 있지 않는 편이다. 따라서, 본 연구는 성숙 종실에서 주요 항영양성분으로 알려진 lipoxygenase, KTI, lectin 및 7S α′ subunit 등 4가지 단백질이 모두 없는 tetra null 유전자형 (lox1lox2lox3tilecgy1), 대립, 갈색종피 및 녹색자엽을 가진 계통을 육종하기 위하여 실시되었다.