balhyostory/발효단상

발효스캔들러 2009. 6. 27. 22:16
 
- 영남대학교 자연자원대학 생물산업공학부 응용미생물학전공 김종규

- 장류의 기능성


서 론

장류는 대두를 원료로 발효 제조하는 豆醬과 고기를 원료로 하는 肉醬으로 나눈다. 豆醬은 액체 상태의 간장과 고체형의 된장, 청국장, 고추장 등으로 구분된다.
품질면에서 한국 간장과 일본식 간장, 중국식 간장이 크게 차이가 있다. 된장의 경우도 우리나라 된장과 일본 된장(Miso)과는 품질이 크게 다르다.
오늘날에 와서는 청국장과 일본의 Natto나 Hamanattto와도 품질의 차이를 나타낸다.
대두를 발효시켜 제조하는 식품은 이외에도 Indonesia의 Tempeh
(대두에 Rhizopus oligosporus를 배양해서 제조), 중국의 Sufu(fu-ju 또는 tou-fu-ju라고 함), 대두 curd를 Mucor sufu, Mucor hiemalis, M. silraticus 등의 Mucor species에 의해 발효시킨 제품 등이 있다.
발효식품인 장류의 품질(기능성: 맛·향·색깔·조직감·생리활성·독성·영양 등)은 원료, 발효미생물, 발효조건에 따라 다르게 된다.
이와 같이 장류의 기능성은 광범위하기 때문에 본고에서는 생리활성부분에 한정하고자 한다.
장류의 생리활성 물질은 원료자체의 물질, 발효미생물의 대사물 및 원료의 물질이 발효미생물에 의해 변환(conversion)된 물질 등으로 구성되므로 다양한 물질이 존재할 수 있다. 원료인 대두와 소맥 등의 생리활성물질에 대한 연구는 전 세계적으로 수행되므로 많이 이루어져 있기 때문에 생략했다. 그 외의 장류의 생리활성에 대해서는 일본식 장류는 일본에서, 한국식 장류는 주로 한국에서 연구 보고되고 있으므로 원료에 대한 연구보다는 적게 연구되어 있다.


본 론

일본 양조간장에는 Saccharomyces rouxii에 의해 glucose가 pentose cycle의 sedoheptulose-7-phosphate를 거쳐 생성되는 HEMF(4-Hydrozy-2(or5)-ethy1-5(or2)-methy1-3(2H)-furanone)를 경구 투여시 쥐의 전위암(forestomach neoplasm)을 효과적으로 치유할 수 있음이 밝혀졌다.
Natto에는 Bacillus natto가 생산하는 nattokinase가 존재한다. nattokinase는 일종의 microbial serine protease(subtilisin NAT)로서 이를 경구 투여시 체내에 흡수되어 plasminogen activator로 작용하는 plasminogen을 plasmin으로 활성화 시켜 응고 혈액의 fibrin을 용해시키는 혈전 용해성을 가지고 있다. subtilisin은 Bacillus속(B. subtilis, amyloliquefaciens, cereus, Iicheniformis, pumilus, natto, messentericus, spaericus)균 이외에도 많은 균들에 의해서 생산된다.
청국장 제조용 균을 분리 선별하여 16S rRNA를 seqencing한 결과(DDBJ/EMBL/GeneBank의 AB055849, AB055850, AB055851, AB055852, AB055853)는 Bacillus natto의 16S rRNA(AB055846, AB055848)와 동일하였다. 이러한 결과로 볼 때 청국장에는 proteinase인 nattokinase가 존재하리라 추론된다. 종균을 사용하지 않고 청국장을 제조할 때에는 다수의 Bacillus속 균들이 생육할 수 있다. 청국장에서 분리한 Bacillus Iicheniformis CK 11-4 균주가 생산하는 alkaline thermophilic serine protease는 novel 효소로서 in vitro 실험에서 fibrinolytic activity와 plasminogen activator의 효과를 지니고 있다. 또 청국장에는 항돌연변이성이 있음도 확인되어 있다.
고추장에는 항돌연변이성과 암 형성 억제능이 있음이 밝혀져 있다.
우리나라 간장의 색소는 Bacillus subtilis group의 균인 Bacillus sp. SSA3가 tyrosine으로부터 생성하는 갈색 색소가 주종을 이루고 있으며 이 갈색색소는 다양한 기능성을 지니고 있다.
이 색소를 정제하여 얻은 획분 3TMS-2, 2TMS-3, 3TMI-2 및 2TMI-3은 aflatoxin B1에 대한 항돌연변이성이 우수하며, 특히 2TMS-3은 aflatoxin B1에 대해 99.82%의 항돌연변이능을 갖고 있다.
항암성은 2TMI-3을 제외한 다른 획분들은 정상 세포(CCL-13; Human normal liver cell)에는 거의 영향을 미치지 않으면서 암세포(HepG2; Human liver cancer cell)만을 37~48%를 죽이는 선택성을 가지며, 또 암세포의 증식 억제능을 가지고 있다. 그러나 apoptosis능은 없었다. Interferons 생산을 17~23% 증가시키는 아주 우수한 기능성을 지니고 있다. 또 우리나라 간장과 된장에는 항암성 peptide가 함유되어 있다.
한국 된장은 항돌연변이성과 항암성을 지니고 있다. 대두, 미소(일본식 된장), 전통 된장, wild type의 Bacillus subtilis로 제조된 된장의 순으로 점점 더 항돌연변이능이 강한 것으로 나타났다. 야생균을 돌연변이, 유전자 조작 혹은 세포융합을 시킨 균으로 제조한 된장은 야생균으로 제조한 된장보다 항돌연변이능이 저하하였다. 특히, Bacillus subtilis PM3로 제조한 된장(PM3)의 열수 추출물은 인간의 간암 세포에 선택적 독성을 나타내고 있다.


결 론

일본 간장에는 간장 발효 효모인 Saccharomyces rouxii에 의해 생성된 4-Hydroxy-2(or 5)-ethyl-5(or2)-methyl-3(2H)-furanone(HEMF)이라는 항산화성을 지닌 항암물질이 존재한다.
Natto와 청국장에는 Bacillus균이 생산하는 혈전 용해능을 지닌 microbial protease가 존재하고 이 중 nattokinase는 경구 투여로 혈중에서 혈전 용해능을 나타낸다.
한국 간장의 색소는 주로 Bacillus subtilis group의 특정 균주인 Bacillus sp. SSA3에 의해 tyrosine으로부터 합성된다. 이 색소는 항돌연변이성, 항암성, 항산화능과 interferon의 생산 촉진 등의 기능성을 지니고 있다.
한국 간장과 된장에는 Bacillus subtilis group의 균주가 생산하는 항암성 물질과 미지의 균성분으로 추정되는 면역 증강 물질이 존재한다.
고추장은 항돌연변이성과 항암성을 지니고 있다.
한국 장류의 생리활성능에 대해서는 비교적 많은 연구가 이루어져 있으나 생리활성 물질에 대해서는 대부분 미지의 상태에 있다.