항 당뇨, 항 고지혈증 억제능을 갖는 사과를 이용한 메주와 된장 및 그 제조방법{MEJU AND DOENJANG AND MANUFACTRUING THEREOF}

본 발명은 사과를 이용한 메주와 된장 및 그 제조방법에 관한 것이다.

된장은 한국, 중국, 일본 등 동북아시아 지역의 전통 대두 발효식품으로써 대두에 함유되어 있는 단백질 유래의 필수아미노산의 급원 식품임과 동시에 특유의 향미로 인하여 우리 민족의 입맛에 가장 친화력이 높은 조미료이며, 식품의 3차 기능인 생리활성 효능 또한 우수하여, 된장 추출물의 항산화 효능, 항 돌연변이 효능, 항암 효능, 혈압 강하 효능 및 항 혈전 형성 효능 등이 보고되고 있어, 우수한 영양원일 뿐만 아니라 기능성 요인까지 겸비한 우수한 전통 식품이다.

한편, 사과와인을 제조하고 난 사과잔사 및 주스를 제조하고 난 홈삼잔사, 상품성이 떨어지는 수삼 등은 그 활용방법이 구체적으로 연구되지 않고 있어서 사과 잔사의 경우에는 대부분 버려지고, 상품성이 떨어지는 수삼은 음식에 첨가되어 사용되고는 있으나 대량적인 활용방법은 제시되지 않고 있어서 그 활용방법의 개발이 요구되고 있다.

특히 상기 사과 착즙 잔사 및 상품성이 떨어지는 수삼, 홍삼주스를 제조하고 남은 잔사 등은 전분, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 등 탄수화물의 함량이 높기 때문에, 이들 탄수화물을 발효원으로 사용하는 미생물을 적절히 활용하여 이른바 생물 변환 기능성 식품소재로의 활용을 검토할 필요가 있다.

또한, 전 세계적인 의약품 매출 내역 중 콜레스테롤 및 지질저하제(매출 1위)와 당뇨 치료제(매출 9위)가 각각 26조원, 9조원을 나타내고 있을 뿐만 아니라, 이들 만성 대사성 질환 관련 의약품 매출은 연 성장률 10%가 넘는 고성장을 기록하고 있는 점으로 알 수 있듯이 항 당뇨, 항 고지혈증 억제 효능이 기대되는 기능성 가공 식품의 개발 및 활용은 의료비 절감의 측면에서 검토할 필요성이 있다.

본 발명은 사과 와인 또는 사과 음료수 제조를 위한 즙액 분리 후의 잔사 및 상품성이 떨어지는 사과, 수삼, 홍삼 등을 된장 제조용 황국균 발효 배지로 활용하여, 사과된장제품을 개발하여 상품화함으로써 사과 및 인삼의 다양한 활용 방안을 제공함과 동시에 고부가가치화 실현이 가능하도록 하는 데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 메주 총중량 기준으로,

현미밥, 백미밥, 또는 삶아서 식힌 콩 중에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물 45~79.8중량%, 쪄서 식힌 사과착즙 잔사 즉, 사과박 20~50중량%, 황국균 0.1 ~1중량%를 혼합하여 20~40 ℃, 상대습도 80~95 %에서 30 ~ 80시간 배양하여 제조되는 메주 및 그 제조 방법에 있다.

그리고, 메주 총중량 기준으로, 현미밥, 백미밥, 또는 삶아서 식힌 콩 중에서 선택된 하나 혹은 이들의 혼합물 45~79.8중량%, 쪄서 식힌 사과박과 쪄서 식힌 수삼 혼합물 혹은 쪄서 식힌 사과박과 쪄서 식힌 홍삼박 혼합물 20~50중량%, 황국균 0.1 ~1중량%를 혼합하여 20~40 ℃, 상대습도 80~95 %에서 30 ~ 80시간 배양하여 제조되는 메주 및 그 제조 방법에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 특징은 된장 총중량 기준으로, 사과박분말 5~25중량%, 메주 60~75중량%, 소금 10~20중량% 를 혼합하여 상온(서늘한 곳)에서 2~4개월 숙성시키는 된장 제조 과정을 포함하는 된장 및 그 제조방법에 있다.

된장 총중량 기준으로, 사과박분말과 홍삼박분말의 혼합물 또는 사과박분말과 수삼분말의 혼합물 5~25중량%, 메주 60~75중량%, 소금 10~20중량% 를 혼합하여 상온(서늘한 곳)에서 2~4개월 숙성시키는 된장 제조 과정을 포함하는 된장 및 그 제조방법에 있다.

상기에서 메주는 현미밥 또는 불려서 삶은 콩 중에서 선택된 하나 혹은 모두를 식히고, 여기에 황국균을 현미쌀 또는 콩 100중량부 기준 0.2~0.5중량부 혼합하여 20~40℃, 상대습도 80~95 %에서 30 ~ 80시간 배양하여 현미메주 및 콩알메주를 제조하여 사용한다.

그리고, 이러한 메주는 동결건조 후 분말화하는 분말화 과정을 거친 후 된장 제조 과정에 첨가한다.

한편, 상기 사과 혹은 인삼은 주스, 와인을 포함하는 1차 가공 후 남은 잔사 또는 상품성이 떨어지는 사과 혹은 수삼, 홍삼을 사용한다.

상기한 본 발명에 의하면 종래 대량활용방안이 제시되지 않은 사과잔사 혹은 상품성이 떨어지는 사과 및 수삼, 홍삼의 대량활용방법을 제공함으로써, 사과 및 수삼, 홍삼 생산 농민 및 된장 생산자의 경제성을 향상시키는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 구체적으로 살펴본다.

1. 방법

실시예 1

가. 황국균 이용 메주분말 제조

(1) 재료

현미 1 kg, 흰콩 1 kg, 스타터분말 2 g

(2) 제조방법

①. 제조 하루 전에 흰콩을 찬물(10~15℃)에 담구어 불려둔다

②. 제조당일 현미쌀을 찬물(10~15℃)에 담구어 3시간 동안 불린다.(실온)

③. 물에 불린 흰콩을 100℃에서 30분동안 푸-욱 무르도록 삶고, 현미밥을 짓는다.

④. 흰콩과 현미밥을 30 ℃ 이하가 되도록 식혀둔다.

⑤. 황국균(아스퍼질러스 오리재( Aspergillus Oryzae)) 분말을 10ml 물(약 30℃)에 잘 개어서, ④와 잘 섞는다.

⑥. 미리 조정(30 ℃, 상대습도 90 %)해둔 인큐베이터에서 36시간(1.5일) 내지 3일 배양하여 현미메주 및 콩알메주를 제조한다.

⑧. 상기 현미메주 및 콩알메주를 동결건조하여 분말화한다.

나. 사과 된장, 홍삼사과 된장 제조

아래 표 1의 조성에 따라 착즙 후 남은 사과잔사 및 홍삼잔사를 건조한 사과박분말 및 홍삼박 분말과 소금을 상기 현미 메주분말 및 콩알메주분말에 첨가하여 상온(서늘한 곳)에서 3개월 정도 숙성시켜 된장을 제조한다.

한편, 상기한 실시예 1에서는 사과박분말 및 홍삼박분말을 메주 제조 후 별도로 첨가하였으나, 상기 사과박분말 및 홍삼박분말(또는 수삼 분말)은 아래 실시예 2와 같이 메주 제조과정에 추가할 수도 있으며, 이 경우 된장 및 고추장 제조방법은 아래와 같다.

실시예 2

가. 황국균 제조

현미밥을 지어서, 식힌 후, Aspergillus Oryzae 를 현미밥 중량에 대하여 0.5중량% 를 접종하여, 30 ℃, 상대습도 90 %에서 3 일간 배양하여, 동결 건조하여 분말화 한다.

나. 사과/수삼 메주 및 메주파우더 제조

현미밥을 지어서 식히고, 사과박, 수삼도 찐 후에 식혀둔다.

그리고, 메주 총중량기준, 상기 현미밥 45~79.8중량%와, 사과박과 수삼 혼합물을 총중량 기준 20~50중량% 첨가하고, 이러한 혼합물에 상기 황국균 0.2 %를 접종하여, 30 ℃, 상대습도 90 %에서 3 일간 배양하여 메주를 만들고, 이를 동결건조하여 분말화하여 메주파우더를 제조한다.

다. 사과 된장, 수삼 된장 제조

사과 및 수삼 혼합 메주에 소금을 각각 첨가(최종농도 17 %) 하여 3개월 정도 숙성시켜 된장을 제조한다.

실시예3

그리고, 상기와 같이 메주는 파우더를 만들어서 된장에 첨가할 수도 있고, 파우더화하지 않고 된장에 첨가할 수도 있다.

2. 건강기능성 발효 제품의 in vivo 만성대사성 질환 억제 효능 검정

가. 시료제조

현미밥을 지어서 식히고, 동시에 사과박, 수삼 혹은 홍삼박 등도 찐 후에 식혀둔 것에 상기 황국균 0.2 % 를 접종하여, 30 ℃, 상대습도 90 %에서 3 일간 배양하여 메주를 만들고, 이를 동결건조하여 분말화하여 메주파우더를 제조한다.

나. 실험동물

실험동물은 생후 4주령 C57BL/6N 수컷 마우스 48마리를 중앙실험동물로부터 구입하여 고형사료로 2주일간 적응시킨 후 난괴법(randomized block design)에 의해 8마리씩 6군으로 무작위 분류하였다.

동물 사육실의 환경 온도는 25±2℃, 습도는 50%, 6시부터 18시까지 주기 조명으로 사육하였으며, 식이와 수분은 제한 없이 자유롭게 섭취하도록 하였고, 체중은 일주일에 한 번씩 측정하였다.

식이조성은 표 2와 같으며, 고지방을 유발하기 위해서 AIN-76 식이군(N)과 AIN-76에 17% 라드(lard)를 첨가한 고지방 대조군(HF), 상기 고지방 대조군에 사과메주 및 사과홍삼메주 각각 10중량%를 첨가하여, 4개의 실험군을 두었으며, 실험식이는 7주간 공급하였다.

2주마다 꼬리 채혈하여 혈당, 혈중지질농도(TG, Totalcholesterol)와 과산화지질 농도를 측정하였다.

체중의 변화와 사료효율 측정은 실험식이 개시일을 0일(0 day)로 하여 1주일 마다 체중을 측정하여, 실험식이 종료일까지 동물의 체중변화 상태를 비교하였으며 실험기간 동안 사료 섭취량과 체중 증가량으로부터 사료 효율을 계산하였다.

다. 채혈 및 조직의 채취

실험식이 급여가 7주가 되었을 때 동물을 18시간 절식시킨 후, 1 %농도 케타민을 체중100g 당 0.2㎖ 량으로 복강 내에 주사하여 마취시킨 다음 개복하였다. 헤파린(1000unit/㎖) 처리가 된 주사기로 하대정맥에서 혈액을 채취하여 1000g에서 15분간 원심 분리하여 혈장을 분리한 다음 분석시까지 냉동 보관하였다. 혈액을 채취한 다음 즉시 조직(간, 신장, 심장, 부고환지방)을 적출하여, PBS로 여러 번 헹군 후 가제로 수분을 제거하여 칭량한다.

라. 간 조직

간 조직은 효소활성도 측정 및 조직 지질 정량을 위해 분리 수집하여 액체 질소에 급냉시킨 후 시료분석 시까지 -70℃에 보관한다.

마. 분변시료

분변시료 분석을 위해 7주의 실험기간 중 마지막 일주일 동안의 분변을 수집하여 건조시킨 후 냉동 보관한다.

사. 생화학적 분석

(1) 혈중 중성지방 농도 측정

혈중 중성지방은 Bucolo 방법에 준한 효소법을 적용한 Kit(아산제약)을 사용하여 측정한다. 중성지방에 lipoprotein lipase를 작용시켜 glycerol과 지방산으로 분해시킨 후 glycerol kinase(GK)를 첨가하여, 생성된 L-glycerol phosphate oxidase, amino-antipyrin과 peroxidase와 반응시킨다. 이때 생성되는 quinone형의 색소를 550nm에서의 흡광도를 측정하여 glycerol 표준곡선과 비교하여 정량한다.

(2) 혈중 콜레스테롤 함량 측정

혈장 총 콜레스테롤 정량은 Allain 등의 효소법을 응용한 측정용 시액 (아산제약 kit)을 사용하였다. 혈장 10uL에 효소 시액 1.5 mL을 가하여 37℃에서 5분간 반응시킨다. 혈장 콜레스테롤은 cholesteryl ester(CE) 및 유리 콜레스테롤 두 형태로 존재하므로, 이 모두를 정량하기 위해 CE를 cholesterol esterase에 의해서 지방산과 유리 콜레스테롤로 전환시킨다. 유리 콜레스테롤은 cholesterol oxidase에 의해 H ₂ O ₂ 와 Δ ⁴ -cholestenon으로 전환시키고, 이중 H ₂ O ₂ 를 peroxidase 및 phenol, 4-amino-antiptrine과 혼합하여 적색으로 발색시킨 후, 500 nm에서 흡광도를 측정한다. 이때 콜레스테롤 표준용액(300 mg/dL)과 비교하여 정량한다.

(3) 혈중 HDL 콜레스테롤 함량 측정

효소법에 의한 kit(아산제약)을 사용하여 측정한다. Dextran-sulfate-Mg(II)을 혈장과 반응시켜 혈장 내 HDL 분획을 제외한 LDL, VLDL을 침전시킨 후 상층액을 검체로 사용하여 혈중의 총 콜레스테롤과 같은 방법으로 500nm에서 흡광도를 측정하고 콜레스테롤 표준 곡선과 비교하여 정량한다.

(4) HDL-C/Total-C(%) = (HDL-C/Total-C)×100

(5) 동맥경화지수(Atherogenic index.AI) = [(Total-C) - (HDL-C)] / HDL-C

(6) 혈장 GOT, GPT 활성도 측정을 통한 간조직 독성 분석

혈장을 분리하여 간세포 손상과 밀접한 관련이 있는 glutamic oxaloacetic transaminase(GOT) 및 glutamic pyruvic transaminase (GPT)활성도를 Reitman-Frankel)의 비색 분석법에 준한 효소법을 응용하여 분광광도계로 분석한다.

혈청 GOT는, L-aspartate와 α-ketoglutarate를 GPT는, D,L-alanine과 α-ketoglutarate를 첨가함에 의해서 혈장효소에 의해 기질이 pyruvate로 전환되며, 이 pyruvate를 2,4-dinitrophenylhydrazine과 반응시켜 0.4N NaOH를 가하면 비색으로 발색반응이 나타나고 이를 490～530 nm에서 흡광도를 측정하여 피루빈산 리튬의 표준곡선과 비교하여 활성도를 측정한다. GOT, GPT용 기질액을 1mL 씩 취하고 37℃에서 5분간 방치한 다음, 혈장 0.2 mL를 가하여 37℃에서 GOT는 60분, GPT는 30분간 방치한다. Dinitrophenyl hydrazine 발색용액을 1 mL씩 가하여 실온에 20분 방치하고 0.4N NaOH 용액 10 mL와 혼합하여 10분간 방치한 다음 흡광도를 측정한다. 이때 표준 곡선은 혈청 transaminase 측정용 시약(Asan kit, Asan Co. Seoul, Korea) 중 검량선용 시약을 사용한다.

(7) 혈당 측정

혈당농도 변화를 측정하기 위해 실험기간 중 2주 간격으로 꼬리정맥으로부터 채혈한 후, Glucosemeter (Accu-Chek Active Blood Glucose Test Strips-Roche Diagnostics GmbH, Germany)를 이용하여 공복 혈당 농도를 측정한다.

3. 사과메주 및 사과홍삼메주 급여에 의한 동물실험 결과

나. 기능성 메주의 보충급여에 의한 혈당 변화

본 발명에 사용되는 실험동물은 고지질 식이에 의해서 당뇨병이 유발되는 형질전환 마우스이다. 표 4에서 알 수 있듯이, 고지질 식이군은 사육기간 4주, 6주에 혈당치가 각각 98 mg/dL, 114 mg/dL 로 증가하고 있음을 알 수 있다. 그러나 사과 메주 및 사과홍삼 메주는 고지질 식이에 의해서 당뇨가 유발되었음에도 불구하고, 혈당치가 비교군에 비해 낮았고, 특히 사과홍삼 메주의 경우에는 정상군과 같은 수치를 보여 당뇨 치료효과도 있을 수 있음을 시사하는 결과를 얻었다.

다. 기능성 메주의 보충급여에 의한 혈중 콜레스테롤 함량 변화

고지질 식이에 의해서 사육 4주, 6주, 8주에 혈중 콜레스테롤 수치가 표 5에 나타내는 바와 같이 122.4~126.8 를 나타내는데 비해서, 사과메주 및 사과홍삼 메주는 94~102 정도로써 고지혈증 억제 효능을 나타내고 있었으며, 혈당치의 경우와 마찬가지로 사과홍삼 메주의 경우에는 정상군과 같은 수치를 보였다.

라. 기능성 메주의 보충급여에 의한 혈중 중성지질 함량 변화

고지혈증의 증상을 나타내는 특징으로써 혈중 콜레스테롤 함량에 이어 혈중 중성지질의 함량 변이를 측정한 결과, 표 6에 나타내는 바와 같이 고지질식이 급여 비교군의 경우, 6주째부터 혈중 중성 지질의 함량이 177에서부터 240 정도로 급격한 증가를 보이고 있으나 고지질 식이와 함께 사과메주 또는 사과홍삼메주를 동시에 보충 급여하는 경우에는 6주 이후에 혈중 중성지질의 수치가 211 및 202 정도로써 고지질 식이 비교군에 비해서 낮은 것을 알 수 있으며, 사과홍삼메주의 경우에는 혈중 콜레스테롤 수치의 경우와 유사하게 혈중 지질의 수치 또한 정상 식이에 의해서 고지혈증이 유도되지 않은 정상군과 유사한 수치를 보여 고지혈증 치료용 식이로서의 가능성도 기대되는 결과를 얻었다.

마. 기능성 메주의 보충급여에 의한 체중 및 장기무게 증가량 비교

표 7에 나타내는 바와 같이, 평균 18 g 정도의 실험동물들은 9주간의 실험기간동안 정상식이군은 26 g으로 8 g 정도 증량되었으며, 고지질 식이군의 경우에는 36 g 으로 약 2배 정도 증량되었으며, 사과메주 급여군의 경우에는 고지질 식이 비교군과 동일한 양상을 보이고 있으나, 사과홍삼 메주군은 고지질 식이 비교균에 비해서 체중증가가 억제되었음을 알 수 있었다. 한편, 식이 섭취율은 4군 모두 거의 동일한 수준의 섭취율을 보이고 있어, 체중 증가 변이에 식이 섭취 정도는 영향을 미치지 않았음을 알 수 있었다.

체중에 이어서 장기 무게를 각각 측정하여 표 8에 나타내었다.

심장 및 신장의 무게는 모든 군에서 유사한 수치를 나타내고 있어, 고 지질 식이에 의한 영향은 보이지 않았다. 그러나 간장의 경우에는 고 지질 식이에 의해서 증가하고 있고, 사과메주의 경우에는 고지질식 비교군과 유사한 경향을 보이고 있으나, 사과홍삼메주의 경우에는 간장의 무게가 감소하여 정상 식이군보다도 수치상으로는 낮았다. 사과홍삼메주의 경우에는 심장 및 신장의 경우도 정상식이군 보다 수치상으로 오히려 약간 낮은 것을 알 수 있다.

바. 기능성 메주의 보충급여에 의한 실험동물의 지방조직 무게 비교

본 발명의 사과메주 및 사과홍삼메주 즉, 기능성 메주의 보충 급여에 의한 실험동물들의 혈장 프로파일이 만성대사성 질환 중 당뇨 및 고지혈증 억제 효능이 우수하리라 예상되며, 특히 사과홍삼 메주의 경우에는 치료 효능까지도 기대되는 건강기능 식품소재라고 사료될 뿐만 아니라 체중 감소효과도 기대되므로 실험동물의 부고환 및 신장 주위의 백색지방 함량 및 대퇴부 지방함량을 각각 측정하여 비교하였다.

고 지질식이에 의해서 실험동물의 부고환 주위 백색 지방조직의 함량은 2.11 g에서 4.31 g으로, 신장 주위의 백색지방 함량은 0.93 g에서 2.43 g으로, 대퇴부의 지방함량은 0.58 g 에서 1.15 g 등으로, 거의 모든 부위에서 약 2배 정도 증가하고 있었다. 사과메주의 경우에는 비교군보다 오히려 지방조직 증가 효과가 관찰되었다. 이는 표 3에 제시하였던 바와 같이, 사과메주의 경우에는 단백질 및 지질 함량이 높았던 데에 기인하는 결과라고 생각된다. 이에 비해서 사과 홍삼 메주의 경우에는 고지질 식이에 의해서 유도되는 지방조직의 감소 효과가 확실하게 관찰되어 사과 홍삼 된장을 항 비만용 소스 소재로의 적극적인 활용이 기대될 것이라는 결과를 얻었다.