I.서 론

콩은 우리나라 전통 발효식품의 주된 원료로서 단백질, 탄 수화물 및 불포화지방산이 풍부할 뿐만 아니라 올리고당, isoflavone, phytate, trypsin inhibitor, saponins, 식물성 steroid 및 phenol 화합물 등의 생리활성을 갖는 물질을 함유하고 있 어서 많은 연구가 되고 있다(Geil & Anderson 1994; Anderson & Wolf 1995). 또한 빈혈치료에 효과적인 ferritin도 많이 함 유되어 있는 것으로 보고되었다(Oh & Seo 1998).

콩의 주요 생리활성물질인 isoflavone은 여성 호르몬인 estrogen과 구조적으로 유사하며(Brouns 2002), 심혈관 질환 예방과 항암효과 및 항산화 효과를 가진다고 보고되었다 (Coward 등 1993; Naim 등 1976; 이 등 2005). 콩의 isoflavone 중 기능성이 증명된 것은 glycoside 형태의 daidzin 및 genistin 과 aglycone 형태의 daidzein과 genistein이며, aglycone이 glycoside 형태보다 흡수 및 생리적 이용률이 더 높다는 보 고가 있다(Hutchins 등 1995).

콩은 발아 시 효소가 다량 생성되고, 미량영양소의 증가, 비영양적 요소의 감소나 제거, 신규물질의 생성 등 다양한 변화가 일어난다. 특히, 발아 시 올리고당은 급격히 감소하 고(Kim 등 2004b), 지방은 발아 후기에 비교적 빨리 감소하 지만(Yang & Kim 1980), 섬유질은 발아 중 지속적으로 증 가(Lee 2005)한다고 보고된 바 있다. Kim 등(2004b)은 몇 가지 품종의 콩을 발아시켰을 때 발아 1-2일의 초기 발아에 서는 isoflavone 함량이 20-30% 증가하고 그 이후에는 차츰 감소된다고 보고 하였고, 발아된 콩의 부위별에 따라 isoflavone 함량 분포차이가 나는 것으로 알려져 있다(Kim 등 2004a).

빛은 작물생육을 좌우하는 중요한 요인으로, 광도나 광질, 그리고 광주기는 식물의 발달과 높은 광합성 효율의 상당 부 분을 조절한다(Hangarter 1997). 식물에 대한 빛의 역할이 중요한 만큼 빛과 관련하여 식물의 생장, 분화, 발달, 영양 물질 변화 등에 관련된 많은 연구가 진행되고 있다(Cha 등 2011). 또한 암조건에서 발아된 콩을 식품에 적용한 연구는 최근 발효식품을 중심으로 활발하게 연구되고 있지만 명조 건에 관한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 명조건에서 콩을 발아시킬 경우 다양한 기능성 성분의 변화를 확인하고, 이를 바탕으로 발아콩을 이용한 기능성 발효식품 개발을 위한 기 초연구의 일환으로 본 연구에서는 명조건하에서 각종 장류 제조에 가장 많이 쓰이는 은하콩의 발아에 따른 발아특성과 색도변화 및 isoflavone 함량변화를 측정하여 다양한 변화를 알아보고자 하였다. 이전 연구에서 본 연구팀은 암조건에서 발아시킨 은하콩의 발아특성을 밝히고 isoflavone 함량 변화 (Choi 등 2013)에 대해 연구한 바 있다.

II.재료 및 방법

1.공시 재료

본 실험에 사용된 콩은 경상북도에서 2011년에 생산된 은 하콩(Glycine max)을 사용하였다. 은하콩의 일반성분은 수분 8.1%, 조단백 30.0%, 조지방 19.1%, 조섬유 5.7%, 가용성 무질소물(nitrogen free extract)이 31.8%이었다. 그 외 실험 에 사용된 시약은 모두 특급시약을 사용하였다.

2.명조건 하에서 은하콩의 발아

원료 콩의 발아는 Choi 등(2007a)의 방법을 약간 변형하 여 이용하였다. 즉, 정선한 콩을 깨끗이 세척한 후 20의 증 류수에 4시간 동안 수침시킨 다음, 각각 지름 30 cm 정도의 플라스틱으로 된 콩나물 재배상자에 20% 정도 넣고 20의 항 온실에서 매 2시간 마다 물뿌림을 하면서 60시간 동안 발아 시키고 매 12시간 마다 시료를 채취하였다. 이때, 항온실에 1,200 lux 정도의 형광등하에서 발아 시켰다.

3.발아특성 측정

원료 콩의 발아에 따른 총 수율(total yield)은 건조된 콩의 무게 대비 발아된 콩의 무게 비율로서 식 (1)과 같이 계산하 였다. 발아율은 총 콩의 개수 대비 발아된 콩의 비율로서 식 (2)와 같이 계산하였다. 발아된 뿌리의 길이 측정을 위해서는 발아시간에 따라 각각 20개의 콩을 무작위로 골라내어 vernier caliper (5/100 m, Mitutoyo, Gawaski, Japan)로 측 정하였다. 건조중량의 비율은 발아된 콩의 건조 전 무게 대 비 발아된 콩의 건조 후 무게 비율로서 식 (3)과 같이 계산 하였다.

총 수율(%)=(발아된 콩의 무게/건조 콩 무게)×100 (1)

발아율 (%)=(발아된 콩의 수/총 콩의 수)×100 (2)

건조중량 (%)=(발아된 콩의 건조 후 무게/발아된 콩의 건조 전 무게)×100 (3)

4.색도 측정

색도변화는 시료를 분쇄하여 직경 5 cm의 petri dish에 담 아 색차계(Chroma Meter CR 300, Minolta, Osaka, Japan) 로 Hunter의 L값, a값 및 b값을 측정하였다. 표준판은 L= 97.51, a= −0.18 및 b= +1.67의 값을 가진 백색판을 사용하 였다.

5.isoflavone 함량 분석

원료 콩의 isoflavone의 분석은 Wang 등(1990)의 방법을 변경한 gradient solvent system으로 분석하였다. 콩 분말 1 g에 80% ethanol 50 mL를 넣어 ultrasonicator (Branson ultrasonic, Danbury, USA)에서 60분간 추출한 다음 고속원 심분리기(Centrifuge cooled, Combi 514R, Hanil Corp., Korea)로 3,000×g에서 25분간 원심분리하였다. 상징액을 취 하여 여과지(Whatman No. 41)로 여과하고, 여액은 40°C에 서 rotary vacuum evaporator (Rotary evaporator, N-1000, Eyela, Tokyo, Japan)를 사용하여 농축한 다음 80% methanol 10 mL에 용해시킨 다음 syringe filter (0.22 μm, National Scientific Co., USA)로 여과하여 미세물질을 제거한 다음 HPLC (Waters 500, Waters Co., USA)에 20 μL를 주입하 여 분석하였다. 분석에 사용된 칼럼은 μ-Bondapak C18 column이었고, UV detector (Waters 486, Waters Co., USA)를 사용하여 254 nm에서 측정하였다. 이동상은 시작 시 20% methanol 100°C에서 55분 후 60% methanol 100°C이 되도록 하였고, flow rate는 1mL/min이었다. 분리한 isoflavone 함량은 표준물질의 농도에 대한 peak 면적을 표준정량곡선 으로부터 계산하였다.

6.통계 분석

모든 실험은 3회 반복실험에 대한 평균(mean)±표준편차 (standard deviation)로 나타내었다. 데이터는 Student’s t-test 방법을 사용해서 통계적으로 분석하고, 개개의 변수들의 분 산은 평균값을 근거로 p<0.05수준으로 Duncan’s multiple range test (DMRT)로 검증하였다.

III.결과 및 고찰

1.발아시간에 따른 은하콩의 발아특성 변화

명조건에서 은하콩을 발아시키면서 매 12시간마다 발아 특 성을 확인한 결과는 <Figure 1>에 나타내었다. 발아에 의한 수율을 확인한 결과<Figure 1A>, 발아 0시간째 수율은 184.1±15.2%을 나타내었으며, 발아 12시간째까지는 점차 증 가하였다가 발아 24시간째부터 36시간까지 급격한 증가를 나타내었다. 이후부터는 수율이 천천히 증가하여 발아 60시 간째에는 291.1±14.3%를 나타내었다. 암조건에서 발아시킨 은하콩의 수율은 60시간째에 299.7±15.0%(Choi 등 2013)으 로 보고되었으며, 아가콩의 발아에 따른 수율을 확인한 결과 에서도 60시간째에 약 301±6.8%(Choi 등 2007c)로 나타내 어 본 실험결과와 유사한 경향을 나타내었다. Choi & Bajpai (2010)의 연구에서도 명조건 발아콩보다 암조건 발아콩의 수 율이 약간 높았지만 유의적 차이는 없어 본 실험결과의 패 턴과 일치하였다. 은하콩의 발아에 따른 건조 중량은 <Figure 1B>에서 나타낸 바와 같이 수침한 은하콩의 건조 중량은 100±0.0%를 나타내었으며, 발아가 진행됨에 따라 지속적으 로 감소하여 발아 60시간째에는 66.6±4.9%를 나타내었다. Choi 등(2013)은 암조건에서 발아시킨 은하콩의 건조 중량이 60시간째에 65.8±8.2%를 나타낸 바 있으며, Choi & Bajpai (2010)의 연구에서도 유사한 결과를 보고한 바 있다. 발아가 진행되고 있음에도 불구하고 콩의 건조중량은 계속 감소하 고 있음을 보여주었는데 이는 콩이 수침되고 발아되는 과정 에서 호흡과 신진대사 활동을 위하여 콩이 함유한 여러 영 양성분들이 소비되었음을 의미한다고 보고된 바 있다(Kim 등 2004b). 또한, 발아하면서 수용성 물질의 용출이 영향을 준다고 보고한 바 있다(Lee 등 1987). Choi 등(2011)의 연 구에서 미발아 콩이 명조건과 암조건에서 발아시킨 콩보다 건조 중량이 더 높다는 것을 확인한 바 있다. 발아에 따른 뿌리길이의 변화를 확인한 결과는 <Figure 1C>에 나타내었 다. 뿌리의 길이는 발아 시간이 점차 증가하면서 빠르게 증 가하였으며, 발아 48시간째는 33.3±4.8 mm, 60시간째에는 40.2±5.2 mm를 나타내었다. Choi 등(2011)은 명조건에서 48 시간 발아시킨 콩의 뿌리 길이가 27.8±3.9 mm라 보고한바 있으며, 이는 본 실험결과 보다 더딘 발아를 보였다. Kim 등 (2004b)은 암조건에서 발아 2일째부터 명주나물콩, 태광콩 및 다원콩이 발아하기 시작했으며, 발아 초기 48시간동안은 발 아를 위한 활발한 대사작용이 필요한 시간이라고 보고하였 다. 또한, 수침 시간과 발아 환경 및 콩 품종에 따라 차이가 나는 것으로 사료된다. 은하콩의 발아율은 <Figure 1D>에서 와 같이 발아 12시간에서 48시간 사이에 발아율이 급격히 증 가하여 95.6±2.1%를 나타내었으며, 발아 60시간째에는 96.4±2.5%를 나타내었다. 암조건에서 발아시킨 은하콩(Choi 등 2013)의 발아율은 발아 24간째에 75.6±5.9%로 50% 이 상을 나타내었다. 이와 달리, 명조건에서는 발아 36시간째에 75.6±8.2%를 나타내어 50%를 넘었으며, 발아 60시간째에는 콩의 발아가 대부분 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 이는 Choi 등(2013)의 연구결과와 비교하였을 때 암조건보다 명조 건에서의 초기 발아율이 12시간정도 더딘 것으로 확인되었 다. 콩의 품종에 따른 초기 발아율은 약간의 차이가 있지만, 대부분 발아 60시간째에는 95% 이상의 발아율을 보이는 것 으로 보고된 바 있다(Choi 등 2007b). Kwon 등(1981)에 의 하면 콩의 크기가 작을수록 뿌리 성장 및 발아율이 높다고 보고된바 있으며, Kim 등(1990)은 콩의 무게가 증가할수록 발아의 성장속도는 반비례한다고 보고한바 있다. Choi 등 (2011)은 명조건에서 48시간 발아시킨 은하콩의 발아율이 90.4±1.1 %라 보고한 바 있으며, 이는 본 실험결과보다 낮은 값을 나타내었다.

2.발아시간에 따른 은하콩의 색도 변화

명조건에서 은하콩을 발아 시키면서 매 12시간 마다 색도 를 측정한 결과는 <Figure 2>에 나타내었다. 발아 초기에는 큰 변화가 없었으며 발아 24시간째에 L값이 급격히 증가하 여 발아 36시간째에 61.0±1.1을 나타내었다. 그 이후는 변화 가 미미하였으며 발아 60시간째에는 61.8±0.5을 나타내었다. Choi 등(2013)의 암조건에서 발아시킨 은하콩의 색도 값에서 L값의 경우 발아 초기와 발아 후기에 급격히 증가하는 패턴 을 보여 본 연구와는 상반된 경향을 나타내었으며, 발아 60 시간째에 L값은 63.4±0.7로 보고된 바 있다. 이는 본 연구결 과 보다 다소 높은 값을 나타내었다.

발아 0시간째 콩의 a값은 <Figure 2B>에서와 같이 −2.6± 0.3으로 나타났으며, 발아가 진행됨에 따라 발아 24시간째에 −0.8±0.3으로 급격하게 증가하였다. 이후부터는 점차 감소하 여 발아 60시간째에는 −2.0±0.4이 되었다. 발아 0시간째 콩 의 b값은 <Figure 2C>에서와 같이 4.0±0.4로 나타났으며, 발아 24시간째에 b값이 비교적 높은 폭으로 증가하여 7.8±0.6을 나타낸 후 48시간까지는 큰 변화가 없었으나, 발 아 60시간째에 9.0±0.7로 상승하는 것으로 확인되었다. 이러 한 결과는 명조건에서 발아시킬 경우 광합성 작용에 의해 녹 색으로 변화하는 데 기인하며 그 외 발아에 따른 뿌리의 흰 색이 영향을 미치기 때문인 것으로 보고된 바 있다(Kim 등 2008). Choi 등(2011)은 태광콩을 명조건과 암조건에서 48시 간동안 발아시킨 후 색도를 비교한 결과, 명조건에서 발아시 킨 콩이 암조건에서 발아시킨 콩보다 L, a, b값이 유의적으 로 낮다고 보고하였으며, 명조건에서 발아시킨 콩의 L, a, b 값을 비교한 결과 본 연구결과보다 낮은 값을 나타내었다. 이러한 결과는 원료 콩의 품종과 수침 시간 및 발아 환경에 따라 차이가 나는 것으로 사료되며 이에 대한 추가적인 연 구가 진행되어야 할 것으로 판단된다. 명조건에서 은하콩의 발아에 따른 발아특성과 색의 변화를 보여주는 사진은 <Figure 2D>에 나타내었다. 발아 12시간째에 콩에서 씨눈이 분리되어 뿌리가 보이기 시작하였으며, 발아 24시간째 이후 로 형광등 빛에 의해 녹색을 띄었고, 발아시간에 따라 빠르 게 성장하였다. Choi 등(2013)의 암조건에서 콩의 발아에 따 른 발아특성 및 색의 변화를 보여주는 사진과 비교한 결과, 암조건에서 발아 시 노란색을 나타내는 반면, 본 연구결과에 서는 녹색을 나타내어 육안으로 보기에도 확연한 차이를 보 였다. 이러한 결과는 빛을 조사하였을 때 콩에 엽록소의 축 적으로 인하여 녹색 발아콩이 형성된 것이며, Cha 등(2011) 의 연구에 따르면 다양한 파장의 빛을 조사한 콩나물의 경 우 암실에서 6일 동안 자란 콩나물에 비해 강도와 엽록소 양 을 증가시켰으며, 증가된 강도에 의해 더 질긴 식감을 줄 수 있다고 보고된 바 있다.

3.발아시간에 따른 은하콩의 isoflavone 함량 변화

명조건에서 은하콩을 발아시키면서 매 12시간 마다 isoflavone 함량 변화를 분석한 결과는 <Table 1>과 같다. 수침한 콩의 총 isoflavone 함량은 2970.5±64.4 μg/g이며, 발 아 12시간째에 3176.9±98.4 μg/g으로 나타나 발아 초기에 급 격히 증가함을 확인할 수 있었고, 이후 점차 감소하여 발아 60시간째에는 2683.8±98.3 μg/g을 나타내었다. 이는 대두의 발아 시 isoflavone 함량은 발아 초기에 급격하게 향상된다 는 Kim 등(2012)의 보고와도 일치하는 결과이다. 발아 24시 간째와 36시간째의 총 isoflavone 함량은 각각 3005.9±85.2, 2984.9±104.3 μg/g으로 발아시키지 않은 콩에 비해서 높은 함량을 유지하였지만 이후부터는 총 isoflavone 함량이 점차 감소되는 것으로 확인되었다. 이는 Choi 등(2013)의 연구결 과와도 비슷한 패턴을 보였다. 대두의 수침과 발아 시 daidzein과 genistein 등 비배당체 형태의 증가가 뚜렷한 것 은 β-glucosidase가 glycosides를 aglycone으로 전환시켰기 때문이라고 보고되었다(Kim 등 2012; Kim 등2004b; Wang & Murphy 1996; Kim & Jeon 2001). Kim 등(2008)은 명 조건과 암조건에서 발아시킨 콩을 이용하여 청국장을 제조 한 뒤 총 isoflavone 함량 차이를 비교한 결과 발아 조건에 따른 유의적인 차이는 없었지만 daidzein과 genistein은 미발 아 청국장 보다 발아 청국장이 2배 이상 높았다고 보고하였 다. Choi & Bajpai(2010)의 연구결과도 비슷한 경향을 보였 다. 함량별로는 m-genistin이 발아 전 과정동안 가장 많이 함 유되어 있는 것으로 나타났으며, daidzin과 m-daidzin 및 genistein의 순으로 이는 Choi 등(2013)의 연구결과와 일치하 였다. 배당체인 daidzin, m-daidzin, m-genistin 및 a-genistin 은 수침 후 발아 12시간째에 급격하게 증가하였다가 그 이 후에는 감소되는 패턴을 보였고, m-glycitin은 수침 후 발아 12시간째부터 급격하게 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. isoflavone은 식물계에 널리 존재하는 diphenol 화합물로서 (Kurzer & Xu 1997) 대두에는 소화율이 비교적 높은 비배 당체 genistein, daidzein, glycitein이 존재하며, 또 이들의 aglycone에 glucose가 β-glycoside 결합한 소화율이 비교적 낮은 배당체 genistin, glycitin, daidzin 등이 있으며, 이들 배당체의 glucose-6 위치의 수산기가 malonyl화 혹은 acetyl 화된 isoflavone isomer가 존재한다(Coward 등 1993). 이러 한 isoflavone isomer는 열처리, 산가수분해, 발아, 발효 등에 의해 isoflavone으로 전환이 된다고 보고된바 있다(Wang & Murphy 1996; 최&손 1998; 여&김 2002; Chien 등 2005). 은하콩의 발아과정 중 isoflavone 함량이 가장 높은 genistin 과 genistein은 만성질환의 예방 효과가 크므로 콩의 기능성 을 높이는데 큰 작용을 한다(Agostino 등 1995).

IV.요약 및 결론

본 연구에서는 명조건에서 은하콩을 발아시키면서 발아특 성과 색도변화 및 isoflavone 함량의 변화를 확인하였다. 발 아에 의한 수율은 발아 시간이 점차 증가함에 따라 수율도 증가하여 발아 60시간째에는 291.1±14.3%를 나타내었다. 반 면에, 건조 중량은 발아가 진행됨에 따라 지속적으로 감소하 는 패턴을 보였다. 뿌리의 길이는 발아 시간이 점차 증가하 면서 빠르게 증가하였으며, 특히, 발아 36시간째부터 급격하 게 증가하였다. 발아율은 발아 12시간에서 48시간 사이에 발 아율이 급격히 증가하였으며, 발아 60시간째에는 96.4±2.5% 를 나타내었다. 색도변화에서 수침한 콩의 L값은 발아 24시 간째까지는 변화가 없다가 발아 24시간째에서 36시간째에 급격히 증가하였으며, 이후부터는 변화가 미미하였다. a값은 발아가 진행됨에 따라 발아 24시간째까지 급격하게 증가하 였고 이후부터는 점차 감소하였다. b값은 발아 초기와 후기 에 급격히 증가하는 구간이 있으며 발아 60시간째에는 9.0± 0.7을 나타내었다. 명조건에서 발아시킨 콩의 총 isoflavone 함량은 발아 12시간째에 최대함량을 나타내었으며, 이후에는 점차 감소하는 것으로 확인되었다. 함량별로는 배당체인 mgenistin이 가장 많은 함량을 나타내었고, 그 다음 순으로는 daidzin, m-daidzin순이었다. 향후에는 여러 품종의 장려 콩 을 이용하여 명조건에서의 발아특성 및 isoflavone함량 변화 에 대해서 비교하는 것이 필요할 것으로 판단되며, 빛의 세 기 조절과 빛의 처리시간 등을 달리하여 분석하는 것이 필 요할 것으로 판단된다.