색도 변화 - 결 과 - β -glucosidase 처리에 의한 된장의 Genistein 함량변화 및 물리적 성질의 변화 석사학위 논문

III. 결 과

4) 색도 변화

장류의 갈변은 영양성분인 단백질로부터 유래한 아미노산과 탄수화 물로부터 유래한 당류가 서로 반응하여 형성하는 갈색의 멜라노이딘 (melanoidin, 갈색색소)으로 인하여 발생한다. 멜라노이딘은 인체 내 내당성을 개선하고 트립신 저해작용 등으로 당뇨병의 예방이나 개선 에 이바지 할 것으로 기대되며 위암발생, 니트로소 아민의 생성 감소 및 유산균 증식효과, 과잉 섭취된 철 성분과 체내결합방지, 유리기 발 생에 의한 세포막 확산 방지 등의 효과를 가지고 있어 여러 가지 기 능성을 나타내고 있다. 이와 같은 기능성 물질에 있어서 β-glucosi- dase가 된장 색소와 반응하여 분해산물을 나타내는지 아니면 안정한 지를 알아보기 위해 된장의 색도를 1일부터 6일간 측정한 결과 β-g-lucosidase를 처리하지 않은 대조구는 Hunter value가 L: 30.44, a:

7.1, b: 11.39였으며 β-glucosidase처리 후의 Hunter value는 L:34.2, a:6.84, b:12.39로 측정되어 된장의 색도 변화에는 그렇게 영향을 미 치지 못함을 알 수 있었다(Fig. 13).

0 1 2 3 4 5 6

0 50 100 150 200

시간(min)

cp(x10^6) cp(처리전)

cp(enzyme 처리 후)

Fig. 11. β-glucosidase 처리 후 된장의 점도 변화

100 200 300 400 500 600 700

0 50 100 150 200 250 300 350

시간(min)

TBA value

Fig. 12. β-glucosidase 처리 전, 후 된장의 TBA value 변화

Fig. 13. β-glucosidase처리 전, 후 된장의 색도 변화(Hunter value) 0

5 10 15 20 25 30 35 40

- + - + - +

L a b

chromaticity

0day 1day 2day 4day 6day

IV. Discussion

1. 된장에서의 genistein 전환

1) Genistein으로 전환 시킴으로써 얻는 이점

배당체인 genistin이 비배당체인 genistein으로 전환 되었을 때 체내 이용률이 증가하는 등 여러 가지 이점이 따른다. 특히 항암 활 성 및 항산화 효과를 비교하였을 때도 체내에서 genistein의 형태가 다른 isoflavone류와 비교하여 가장 활성이 높아 기능성이 더욱 좋은 것으로 알려졌다. 또한, genistein이 보강된 식품을 개발한다면 섭취 해야 할 식품의 양이 줄어들어 요즘 들어 서구화되고 간편화된 우리 식생활 문화를 개선 할 수 있을 것이다. 또한 전통 식품의 소비 증대 및 여러 질병에 효과를 나타낼 수 있어 앞으로의 응용 범위가 넓다.

2) 95% 전환시킨 된장의 genistein함량

전통된장 및 시판된장에 포함되어 있는 genistein의 양은 각각 5.8, 10mg/kg 으로 소량으로 존재하였다. 이는 1Kg의 된장 중에 genistein 6.0mg이 함유 되었다는 보고(Choi et al. 1999)와 유사한 결과이다.

이렇게 소량 존재하고 있는 genistein을 효소전환 시켜 69%~95%의 genistin이 전환되는 것을 확인하였다. 따라서 genistein 보강 된장의 경우 209.8mg/kg~379mg/kg의 genistein이 함유되어 있는 것으로 나타났으며, 일반적으로 genistein의 효능을 보기위해서 20~30mg/

day를 섭취해야 하기 때문에 95% 전환률을 기준으로 genistein 보강 된장 약 50g 을 섭취해야 한다.

효소 전환된 된장의 섭취해야 할 양이 상당히 줄어든 것을 볼 수 있 었으며 실제로 된장과 함께 두부 및 콩 기반 식품과 같이 섭취를 한 다면 하루에 섭취 가능한 양이며 기존 된장보다 기능성이 배로 증가 될 것이라고 생각된다.

3) Genistin의 섭취 전 전환의 필요성

Genistin과 같은 배당체의 isoflavone은 신체에 흡수되기 전 위와 장에서 미생물에 의해 비배당체로 분해 될 수 있다는 사실이 알려졌 다(Kim et al., 1999). 하지만 genistein이 장내 미생물에 의해 genis- tein으로 전환될 경우 기본 isoflavone구조의 작용기(R1)에 methyl기 와 같은 기존 isoflavone과 다른 작용기가 붙게 될 확률이 높기 때문 에 genistein이 장내 효소에 의해 가수분해가 되더라도 genistein으로 만 전환되는 것이 아니다.

따라서 isoflavone 배당체 섭취 전에 genistin에 기질 특이성을 갖는 β-glucosidase를 처리하여 전환시키는 것이 중요하다고 할 수 있겠 다.

2. Genistein이 보강된 기능성 된장의 생산

기존의 된장 제조공정은 우선 소맥분, 대두, 밀쌀을 스팀을 이용하여 증자시킨 후 제국실로 이동시켜 증자된 소맥분에 종국(황국균)을 접종하여 약 42 시간 동안 증식시켜 단백질 및 탄수화물을 분해하는 효소를 생산한다. 제국된 소맥분과 증자된 밀쌀, 대두에 식염, 정수를 일정비율로 혼합하여 숙성탱크로 이송하고 숙성탱크에서 일정한 발효기간을 거쳐 잘 숙성된 반제품을 메주 및 기타 첨가물을 첨가하 여 열처리한 다음 냉각시켜 마쇄기로 갈은 후 완제품 서비스 탱크로 이송한다. 이 과정에서 β-glucosidase 를 처리하여 된장중의 genistein 함량을 높이려면 우선 원료를 배합하여 숙성 후 바로 β-glucosidase 를 처리해야 한다. 25^oC 에서 약 3 시간 교반시켜 genistin 을 효소전환 시킨 후 식염, 정수를 혼합한다면 genistein 보강 된장을 생산할 수 있을 것이라고 본다(Fig. 14).

원료증자 과정 소맥분 제국과정

옥수수 β-glucosidase 첨가

incubation (25^oC)

원료혼합(소맥분,밀,쌀,식염,정수) 원료배합

포장제품 완성

Fig.14. Genistein보강 된장 제조 공정

V. 결 론

옥수수 β-glucosidase 를 이용하여 된장 중의 genistin 을 체내 흡 수율 및 건강 기능성이 높은 genistein 으로 69% 전환된 genistein 이 보강된 된장을 개발하는데 성공하였다.

이번 실험을 바탕으로 효소 처리량이나 배양시간 등을 조절 한다면 된장의 genistin 전환율을 더 높일 수 있을 것이라고 예상되어지며 g-enistein 이 보강된 기능성 된장의 제조에 적용될 수 있을 것이다.

VI. References

1. Anderson, K., (1998). Sex and long-term soy diets affect the metabolism and excretion of soy isoflavones in humans. Am. J.

Clin. Nutr. 68: 1500~1504.

2. Bae, E. A., Kwon, T. W. (1997). Isoflavone contents and antio-xidative effects of soybeans, soybean curd and their byproducts.

J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 26: 371~375.

3. Carrao, P. M., Kitamura, K. (1995). Isoflavone content in Braz- ilian soybean cultivars. Breeding Sci. 45: 295~300.

4. Choi, C., Choi, K. S. (1996). Characteristics and action pattern of protease from

Bacillus subtillis

CCKS-111 in Korean traditional soy source. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 25: 915~921.

5. Choi, S. Y., Cheigh, M. J. (1999). Growth suppression effect of traditional fermented soybean paste(

Doenjang

) on the various t-umer cells. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 28: 458~463.

6. Choi, U. K., Ji, W. D. (1998). Characteristics of Chunggugjang produced by

Bacillus subtillis

DC-2. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr.

27: 846~851.

7. Decker, C. H., Visser, J. (2001). β-glucosidase multiplicity fr-om

Aspergillus tubingensis

CBS 643.92: Purification and charac-terization of four β-glucosidases and their differentiation with r-espect to substrate specificity, glucose inhibition and acid

toler-ence. Appl. Microbiol. Biotechnol. 55: 157~163.

8. Djuric, Z., Chen, G., Doerge, D. R., Heilbrun, L. K., Kucuk, O., (2001). Effect of soy isoflavone supplementation on markers of oxidative stress in men and women. Cancer Lett. 172: 1~6.

9. Freer, S. N. (1985). Purification and characterization of the e-xtracellular β-glucosidase produced by

Candida wickerhamii

. Arch. Biochem. Biophy. 243: 515~522.

10. Freer, S. N. (1993). Kinetic characterization of a β-glucosidase from a yeast,

Candida wickerhamii

. J. Biol. Chem. 268:

9337~9342.

11. Hakkak, R., Korourian, S., Shelnutt, S. R., Lensing, S., Ronis, M.

J., Badger, T. M., (2000). Diets containing whey proteins or soy protein isolate protect against 7, 12-dimethylbenz(a)anthracene-induced mammary tumors in female rats. Cancer Epidemiol. Bio- markers Prev. 9: 113~117.

12. Hernandez, L. F., Espinosa, J. C. (2002). β-glucosidase activity in a

Saccharomyces cerevisiae

wine strain. Int. J. Food Mic- robiol. 10: 2471.

13. Hsieh, M. C., Graham, T. L. (2001). Partial purification and c-haracterization of a soy bean β-glucosidase with high specific activity towards isoflavone conjugates. Phytochemistry 58: 995

~1005.

14. Hessler, P. E., Constantinou, A. I. (1997). Isolation of isoflav-ones from soybased fermentations of the erythromycin produci- ng bacterium

Saccharopolyspora erythraea

. Appl. Microbiol. Bio-technol. 47: 398~404.

15. Jeong, J. H., Kim, J. S. (1998). Studies on the contents of free aminoacids, organic acids and isoflavones in commercial soybean paste. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 27: 10~15.

16. Kim, J. S. Yoon S. (1999). Isoflavone contents and β-glucosidase activity of soybean, Meju, and

Doenjang.

Korean J. Food Nutr. 31: 1405~1409.

17. Kim, S. H., Lee, Y. J. (1999). Isolation of angiotensin conver- ting enzyme inhibition from

Doenjang

. Korean J. Food Nutr. 31:

848~854.

18. Kim, S. H., Yang, J. L. (1999). Physiological functions of Chon- gkukjang. Food Ind. Nutr. 4: 40~46.

19. Kil, J. O., Kim, G. N. (1998). Production and characterization of fibrinolytic enzyme: Optimal condition for production of the e-nzyme from

Bacillus

sp. KP-6408 isolated from Chungkookjang.

J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 27: 51~56.

20. Ko, H. S., Cho, D. H. (1999). The effect of quality improvement by Chungkukjang's proceeding methods. Korean J. Food Nutr.

12: 1~6.

21. Krishinan, H. B. (1998). Identification of genistein, an antica- rcinogenic compound, in the edible tubers of the American grou-ndnut(Apios americana Medikus). Crop Sci. 38: 1998.

22. Lamartiniere, C. A., Moore, J. (1995). Neonatal genistein che-moprevents mammary cancer. P.S.E.B.M. 208: 43843.

23. Lamartiniere, C. A., Moore, J. B. (1995). Genistein suppresses mammary cancer in rats. Carcinogenesis 16: 2833~2840.

24. Lee, J. S., Cheigh, H. S. (1997). Composition and antioxidati- ve characteristics of phenolic fractions isolated from soybean f-ermented food. J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 26: 383 ~389.

25. Lee, K. H., Kim, N. D. (1997). Survey on manufacturing pro- cess of traditional

Meju

for and of

Kanjang

(Korean Soy source).

J. Korean Soc. Food Sci. Nutr. 26: 390~396.

26. Lee, M. H., Park, Y. H. (2002). Isoflavone content in soybean and its processed products. Korean J. Food Sci. Technol. 34:

365~369.

27. Lee, S. K., Kim, N. D. (2002). Development of traditional

Doe-njang

improvement in color. Korean J. Food Sci. Technol. 34:

400~406.

28. Lee, S. S., Han, J. S., Lee, I. H., Yang, Y. Y, Suh, J. W. (2002).

Stable secretion vector derived from the RCR(rolling circle repl- ication)plasmid of

Bacillus mesentericus

. J. Microbiol. 40:

140~145.

29. Mullner, C., Sontag, G. (1999). Determination of some phytoe- strogens in soybeans and their processed products with HPLC and coulometric electrode array detection. Fresenius J. Anal. C-hem. 364: 261~265.

30. Oh, H. S., Park, Y. H. (2002). Isoflavone contents, antioxidat- ive and fibrinolytic activities of some commercial cooking with rice soybean. Korean J. Food Sci. Technol. 34: 498-504.

31. Painbeni, E., Valles, S. (1992). Purification and characterization of a

Bacillus polymyxa

β-glucosidase expressed in

Escheri- chia coli

. J. Bacteriol. 23: 3087~3091.

32. Pandiaitan, N., Hettiarachchy, N. (2000). Enrichment of geni-stein in soy protein concentrate with β-glucosidase. Inst. Food Technol. 65: 403.

33. Park, B. J., Jang, K. S. (2002). Changes of microbiological and physiochemical characteristics of

Doenjang

prepared with low s-alt content and gamma irradiation. Korean J. Food Sci. Technol.

34: 79~84.

34. Peralta, R. M., Kadowaki, M. K. , Terenzi, H. F. and Jorge, J. A.

(1997). A highly thermostable β-glucosidase activity from the thermophilic fungus

Humicola grisea var

thermopedia

: purification and biochemical characterization. FEMS Microbiol. Lett.

146: 291~295.

35. Park, S. K., Seo, K. I. (2000). Quality assesment of commercial

Doenjang

prepared by traditional method. J. Korean Soc. F-ood Sci. Nutr. 29: 211~217.

36. Park, Y. H., Yoon, S. (2001). The effect of isoflavone supplementation on bone metabolism in ovariectomized SD rats. J. Kore- an Soc. Food Sci. Nutr. 30: 657~661.

37. Record, I.R., Broadbent, J.L., King, R.A., Dreosti, I.E., Head, R.

J. and Tonkin, A. L. (1997). Genistein inhibits growth of B16 me-lanoma cells in vivo and in vitro and promotes differentiation in vitro. Int. J. Cancer 72: 860~864.

38. Skory, C. D., Freer, S. N., (1996). Properties of an intracellular β-glucosidase purified from the cellobiose fermenting yeast

Ca-ndida wickerhamii

. Appl. Microbiol. Biotechnol. 46: 353 ~359.

39. Son, J. Y. (2001). Antioxidant and synergistic effect of sesa- me oil cake extract treated from β-glucosidase. Korean J. Food Nutr. 14: 591~595.

40. Strauss, L., Makela, S., Joshi, S., Huhtaniemi, I., Santti, R.

(1998). Genistein exerts estrogen-like effects in male mouse reproductive tract. Mol. Cell Endocrinol. 144: 83~93.

41. Su, Y., Kim, H., Xu, J., Xia, H. Peterson, G. (2001). Action of the soybean phytoestrogen genistein in models of human chronic disease: potential involvement of transforming growth factor β.

Biochem. Soc. 29: 216~223.

42. Turner, B. L. (2002). β-glucosidase activity in pasture soils.

Appl. Soil Ecol. 20: 157~162.

43. Wang, H. J., Murphy, P. A. (1994). Isoflavone composition of American and Japanese soybean in Iowa: Effects of variety, crop year, and location. J. Agric. Food Chem. 42: 1674~1677.

44. USDA-Iowa state university database on the isoflavone contents of foods(1999).

VII. Abstract

The effects of β-glucosidase addition on Genistein Contents and Physicochemical Characteristics in Doenjang

Jee-Hwan Oh

Department of Chemistry, Kookmin University, Seoul 136-702

Genistein, one of the isoflavones in

Doenjang,

is generally kno-wn to prevent various cancer, osteoporosis, climacterium, and m-enopause symptom. While the contents of genistein were about 5.8 and 10mg/kg in traditional and commercial

Doenjang

, which is too low to exert full beneficial effects, those of genistin were 375 and 296mg/kg, respectively. To increase genistein content in

Doenjang

, several sources of β-glucosidases were tried to convert genistin to genistein. After treatment of traditional

Doenjang

with β-glucosidase purified from Almond, 95% of genistin was converted to

g-enistein, suggesting that plant β-glucosidase can be useful. The c-orn β-glucosidase among several plant β-glucosidases tested showed the highest activity after 2 day germination. With corn β-glucosidase, up to 69% of genistin in commercial

Doenjang

could be converted to genistein.

However, physiochemical characteristics such as pH, viscosity, and TBA value were not changed. Therefore, this study shows that the improved

Doenjang

with the increased genistein content can be produced using corn β-glucosidase

.

문서에서 β -glucosidase 처리에 의한 된장의 Genistein 함량변화 및 물리적 성질의 변화 석사학위 논문 (페이지 48-0)