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JKFN Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition



Online ISSN 2288-5978

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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(1): 72-81

Published online January 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.1.72

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Sugar and Isoflavone Contents of Traditional Korean Soybean Fermented Foods

Jinsoo Jeon , Younghyeon Jang , and Myoung-Gun Choung

Department of Herbal Medicine Resource, Kangwon National University

Correspondence to:Myoung-Gun Choung, Department of Herbal Medicine Resource, Kangwon National University, 346, Hwangjo-gil, Dogye-eup, Samcheok, Gangwon 25949, Korea, E-mail: cmg7004@kangwon.ac.kr

Received: November 1, 2022; Revised: November 30, 2022; Accepted: December 5, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Information on sugar and isoflavone contents of the traditional Korean soy paste, soy sauce, and red pepper paste in the various Korean districts is limited. Therefore, we determined the sugar and isoflavone contents of traditional Korean soybean fermented foods in each province: Gangwon, Gyeongnam, Gyeongbuk, Jeonnam, Jeonbuk, Chungnam, and Chungbuk. The range of total sugar contents of soy paste was 5.78∼45.43 mg/g, soy sauces 7.09∼31.44 mg/g, and red pepper pastes 86.69∼270.94 mg/g. Total isoflavone contents of soy paste ranged from 461.78 to 887.59 μg/g, soy sauce from 3.88 to 9.32 μg/g, and red pepper paste from 35.47 to 183.88 μg/g. Thus, results of the principal component analysis revealed that traditional soy paste, soy sauce, and red pepper paste were divided by sugar and isoflavone contents. Also, the glycitin contents in soybean fermented food showed a positive correlation to 6′′-O-ace-tylgenistin, and galactose contents was negatively correlated to other sugars. The characteristics of sugar and isoflavone contents in traditional Korean soybean fermented foods were also visualized and reviewed through a heatmap with cluster analysis.

Keywords: soybean fermented food, sugar, isoflavone

식물성 단백질의 공급원으로 널리 이용되고 있는 콩은 지질, 비타민, 미네랄 및 탄수화물과 같은 일반영양성분뿐만 아니라 saponin, flavonoid, peptide 및 isoflavone 등 다양한 생리활성물질이 풍부하게 함유된 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2006; Wang 등, 2008; Sanjukta와 Rai, 2016). 일반적으로 콩은 식용유, 마가린 및 콩자반과 같이 발효를 거치지 않거나 된장(soy paste), 간장(soy sauce), 고추장(red pepper paste), 치즈, 피클 및 요구르트와 같이 발효를 거쳐 식자재로 이용해왔는데(Sanjukta와 Rai, 2016), 국내에서 많이 소비되는 콩 발효식품 중 하나인 된장은 동아시아 지역뿐만 아니라 전 세계적으로 인기가 높은 콩 발효식품으로 쌀 위주의 식단에 부족할 수 있는 아미노산을 보충할 수 있고 지방산, 미네랄, 비타민 및 유기산이 풍부하여 영양학적으로 우수한 발효식품으로 알려져 있다(Namgung 등, 2010; Chun 등, 2020; Jang 등, 2022). 간장의 경우 미생물 발효 대사산물의 독특한 향과 풍미를 가지며, 특유의 감칠맛과 짠맛이 강하여 아시아 국가들이 전통적으로 많이 이용하고 있는 조미료이다(Wei 등, 2013; Jang 등, 2022). 고추장은 메주 분말과 소금, 쌀가루 및 고춧가루를 이용하여 반죽 형태로 만든 전통 발효식품으로, 콜레스테롤 및 동맥경화와 관련된 질병을 완화하는 효과가 있다고 알려져 있다(Shin 등, 2016; Jang 등, 2022).

발효는 부패하기 쉬운 식재료를 장기간 보존하기 위해 고대부터 이용되어 온 방법이다(Sanjukta와 Rai, 2016). 그러나 과학기술이 발전됨에 따라 미생물에 의한 가수분해가 발효식품의 맛과 생리활성에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌는데, 특히 콩의 경우 올리고당류(sucrose, raffinose 및 stachyose)에서 유래된 glucose 및 galactose는 콩 발효식품의 단맛, 쓴맛, 신맛 및 감칠맛에 중대한 역할을 하는 것으로 보고된 바 있다(Ogawa 등, 2019). 또한, 콩 발효식품에 함유된 다양한 대사물질이 항산화 및 항종양 활성과 혈당 및 콜레스테롤 수치를 감소시킨다는 연구의 결과가 보고되는 등 콩 발효식품의 생리활성에 관한 연구가 지속적으로 보고되어 콩 발효식품의 우수성이 널리 알려져 왔다(Fan 등, 2009; Chen 등, 2012; Yang 등, 2013; Lee 등, 2014; Wu 등, 2015; 2017; Cao 등, 2019; Liu 등, 2020). 콩의 주요 저장 단백질인 β-conglycinin(7S) 및 glycinin(11S)은 발효과정에서 peptide 수준으로 가수분해되어 생체 내에서 흡수가 더 빠르고 효율적이며 항당뇨, 항고혈압 및 항암 활성 등 우수한 생리활성을 나타낸다고 알려져 있다(Chatterjee 등, 2018). 또한 콩에 함유된 이소플라본 배당체(glucoside)가 미생물에 의해 가수분해되면 daidzein, glycitein 및 genistein과 같은 비당체(aglycone)로 전환되어 생체이용률이 개선되고 더 우수한 생리활성을 나타낸다고 보고된 바 있다(Chatterjee 등, 2018).

콩 발효식품에 함유된 주요 물질들은 발효 시간 혹은 제조 방법에 따라 그 함량이 결정되지만, 한국 전통 제조 방법으로 조제된 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당과 이소플라본 함량에 대한 정보는 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구는 국내에서 지역별 전통식품인증을 받은 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당 및 이소플라본 함량을 정량적으로 평가하였으며, 콩 발효식품의 함량 특성에 대해 검토하고자 하였다.

실험재료

본 연구에 사용된 국내 지역별 전통 된장, 간장 및 고추장 시료는 농촌진흥청 국립농업과학원으로부터 제공받은 것으로, 국내 7개 지역(강원, 경남, 경북, 전남, 전북, 충남 및 충북)에서 전통식품 품질인증을 받은 지역별 각각 4~7개 업체의 제품을 동량 혼합하고 균질화한 composite 시료를 사용하였다.

성분 함량분석에 사용된 HPLC 이동상 용매 및 추출 용매(초순수 증류수, acetonitrile, 에탄올 및 메탄올)는 J.T. Baker Co.(Phillipsburg, NJ, USA)에서 구매하였고, acetic acid는 대정화금(Siheung, Korea)에서 구입하였다. 본 연구에 사용된 표준시약 중 fructose, galactose, glucose, sucrose, maltose, raffinose 및 stachyose는 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였으며, 6′′-O-malonyldaidzin, 6′′-O-malonylglycitin, 6′′-O-malonylgenistin, 6′′-O-acetyldaidzin, 6′′-O-acetylglycitin, 6′′-O-acetylgenistin, daidzin, glycitin, genistin, daidzein, glycitein 및 genistein은 Carbosynth Company(Compton, Berkshire, UK)에서 구입하였다.

콩 전통 발효식품 함유 당 및 이소플라본 추출 및 전처리

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 추출은 교반 추출법을 이용하였다(Sun 등, 2011; Jeon 등, 2020). 즉, 균질화된 검체 1~5 g을 칭량한 후 70% 에탄올 40 mL를 가하여 24시간 교반 추출하였다. 이후 추출액을 Whatman No. 6(Whatman Inc., Maidstone, UK) 여과지로 여과하였는데, 당 분석의 경우 본 여액을 초순수 증류수로 1~10배 희석한 후 0.45 μm 실린지 필터(Polytetrafluoroethylene hydrophilic, Whatman Inc.)로 여과하여 분석용 검체로 사용하였다. 이소플라본 분석의 경우, 여액 20 mL를 회전감압농축기(N-1001S-W, Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 40°C 조건에서 완전히 농축한 후 80% 메탄올 5 mL로 회수하고 0.45 μm 실린지 필터(polytetrafluoroethylene hydrophobic, Whatman Inc.)로 여과한 것을 분석용 검체로 사용하였다.

당 분석

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당을 분석하기 위하여 High Performance Liquid Chromatograpy/Evaporative Light Scattering Detector(HPLC/ELSD)를 이용하였다(Jeon 등, 2020). HPLC system은 Agilent 1200 series(Agilent, Wilmington, DE, USA)였으며, ELSD는 sedex 75 ELSD(Sedere, Alfortvile, France)를 사용하였다. ELSD drift tube의 온도는 45°C, 질소가스의 압력은 1.0 bar, gain은 7로 설정하여 분석하였다. Column은 Showa Denko사의 HILICpak VG-50 4E(4.6×250 mm, 5 μm, Tokyo, Japan)였으며, column oven의 온도는 30°C로 유지하였고, 이동상의 유속은 분당 1.5 mL로 설정하였다. 이동상으로 사용된 용매 중 A용매는 acetonitrile, B용매는 초순수 증류수였으며, gradient elution profile은 0분-A95%, 30분-A90%, 55분-A50%, 56분-A95%, 60분-A95%로 설정하였고 injection volume은 20 μL였다.

이소플라본 분석

High Performance Liquid Chromatograpy/Diode Array Detector(HPLC/DAD)를 이용하여 한국 전통 콩 발효식품 함유 이소플라본 함량을 분석하였다(Sun 등, 2011). 본 분석에 사용된 장비는 Agilent사의 1200 series였으며, 측정파장을 260 nm로 설정하여 분석하였다. Column은 Venusil C18 Plus(250 mm×4.6 mm, 5 μm, Agela Technologies, Torrance, CA, USA)를 사용하였으며, column 온도는 30°C로 유지하였다. 이동상의 유속은 1.0 mL/min이었으며, 용매 A는 0.1% acetic acid 수용액을, 용매 B는 acetonitrile을 이용하여 gradient elution system으로 분석하였고, gradient elution profile은 0분-A85%, 60분-A70%, 65분-A60%, 66분-A85%, 75분-A85%로 하였다. 분석시료의 injection volume은 20 μL로 설정하여 분석하였다.

분석법 검증

본 연구에 적용된 당 및 이소플라본 분석법을 검증하기 위하여 accuracy, linearity, selectivity 및 sensitivity를 검토하였다. 분석법의 accuracy를 검증하기 위하여 표준인증물질을 검체와 동일한 방법으로 추출 및 분석하여 비교하였으며, 당 분석의 경우 standard reference material-3233(SRM-3233; breakfast cereal)을 이용하였고 이소플라본 분석은 SRM-3234(soy flour)를 이용하였다. Linearity를 검증하기 위하여 당 분석의 경우 10~400 mg/kg의 농도 범위에 대한 검량선의 결정계수를 측정하였으며, 이소플라본은 0.625~20 mg/kg 범위에 대한 결정계수를 측정하였다. Selectivity를 평가하기 위하여 크로마토그램을 통해 각 피크의 분리 양상을 확인하였으며, 피크 해상도(peak resolution), 이론단수(number of theoretical plate) 및 피크 대칭성(peak symmetry)을 평가하였다(Dolan, 2015; Barth, 2018). 또한, 각 성분의 signal/noise 비율(s/n ratio)을 측정하였는데, s/n 비율이 3일 때의 농도를 limit of detection(LOD)으로 설정하였으며, 10일 때의 농도를 limit of quantification(LOQ)으로 설정하여 각 성분의 sensitivity를 검토하였다(Jang 등, 2022).

통계처리

당 및 이소플라본의 함량 평가는 3 반복으로 수행되었으며, 처리 간 평균, 표준편차 및 변이계수는 Microsoft Office Excel(Microsoft, Redmond, WA, USA)을 통해 계산하였고, Duncan’s multiple range test는 SAS 9.4(Statistical Analysis System, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 통해 수행되었다. 주성분분석(principal component analysis)의 경우 Microsoft Excel 2013 add in multibase 2015 package(Numerical Dynamics, Tokyo, Japan)를 통해 수행되었으며, Heatmapper Program(University of Alberta, Edmonton, Canada)을 통해 군집분석(cluster analysis)을 포함하는 heatmap을 작성하였다.

당 및 이소플라본 분석법 검증

당 및 이소플라본 분석법의 sensitivity, selectivity 및 linearity를 검토한 결과를 Table 1에 나타내었다. Fructose, galactose, glucose, sucrose, maltose, raffinose 및 stachyose의 LOD는 1.12~9.87 μg/mL였으며, LOQ는 3.70~32.57 μg/mL였다. 이소플라본의 경우 LOD 및 LOQ는 각각 0.07~0.23 μg/mL 및 0.23~0.76 μg/mL였다. 각 성분의 표준용액과 대표 콩 발효식품 시료의 크로마토그램을 비교, 확인하여 분리 양상을 검토하였는데(Fig. 1, 2), 모두 충분한 수준으로 분리되는 것을 확인하였으며, 피크 해상도의 경우에도 당 및 이소플라본이 각각 1.5~13.7 및 1.6~15.9로 우수하였다. 당 표준용액 검량선의 R2는 모두 0.998** 이상이었으며, 이소플라본 표준용액도 모두 0.999**로 충분한 linearity를 확인하였다. 또한 표준인증물질을 분석하여 각 분석법의 accuracy를 평가한 결과 당의 회수율은 97.5~105.8%였으며, 이소플라본은 92.5~102.1%로 모두 표준함량 범위에 위치하였고, 각 분석성분의 상대표준편차는 5% 이하로 우수한 accuracy를 나타내었다(Table 2). 따라서 본 연구의 분석법에 추가적인 개선은 필요치 않음을 확인하였다.

Table 1 . Comparison of the sensitivity, selectivity, and linearity of the HPLC method

ConstituentSensitivitySelectivityLinearity
LOD1)LOQ2)N3)S4)Rs5)Calibration curveR2
(μg/mL)
SugarFructose8.9829.638,0810.97y=6,604.194x-8,696.9390.998
Galactose9.8732.575,0310.933.6y=4,825.880x-6,112.9880.998
Glucose9.0229.777,8110.961.5y=6,777.024x-9,409.0020.998
Sucrose26.621,3241.0113.7y=14,689.545x-422.8700.998
Maltose1.896.2444,1310.992.8y=16,131.693x-966.8620.998
Raffinose1.354.4693,7600.916.2y=19,163.129x-1,059.1830.998
Stachyose1.123.7168,3670.925.6y=19,543.495x-1,129.6480.998
Isoflavone6)DA0.080.2716,5761.08y=6,547.224x+21.6600.999
GL0.080.2818,4081.093.2y=6,593.239x+9.8690.999
GE0.070.2325,3531.0715.9y=9,829.146x+0.3410.999
MDA0.210.6926,7420.923.7y=2,252.890x-4.0080.999
MGL0.230.7636,5431.052.2y=2,023.232x+9.7170.999
ADA0.130.4352,8081.1412.3y=3,959.301x+17.8420.999
AGL0.130.4358,5761.064y=4,783.733x+0.3850.999
MGE0.20.6647,9231.11.6y=2,582.132x+0.2530.999
DAE0.130.4244,1941.027.5y=5,907.286x+11.0690.999
GLE0.140.4654,1200.994.8y=5,727.288x+9.8370.999
AGE0.10.3277,7601.13.1y=6,685.214x+0.3660.999
GEE0.140.4657,7320.9715.6y=7,647.972x+0.9200.999

1)Limit of detection. 2)Limit of quantitation. 3)Number of theoretical plate. 4)Peak symmetry. 5)Peak resolution.

6)DA: daidzin, GL: glycitin, GE: genistin, MDA: 6′′-O-malonyldaidzin, MGL: 6′′-O-malonylglycitin, ADA: 6′′-O-acetyldaidzin, AGL: 6′′-O-acetylglycitin, MGE: 6′′-O-malonylgenistin, DAE: daidzein, GLE: glycitein, AGE: 6′′-O-acetylgenistin, GEE: genistein.



Table 2 . Recovery and relative standard deviation values of isoflavone and sugar contents in standard reference materials

ConstituentReference valueAnalysis valueRecovery (%)RSD1) (%)
(mg/kg)
Isoflavone (SRM-3234)AglyconeDaidzein14.0±3.02)14.3±0.5102.13.47
Genistein15.5±0.315.5±0.1100.30.36
GlycosideDaidzin1,680.0±5301,581±4894.13.06
Genistin2,080.0±5201,924±1392.50.66
Glycitin245.0±46231±394.31.22
Sugar (SRM-3233)MonosaccharideFructose8.1±3.97.9±0.097.50.05
Glucose10.4±3.611.0±0.0105.80.13
DisaccharideSucrose134.2±7.5131.8±1.598.21.13
Maltose4.6±0.94.5±0.097.80.31
Total sugars158.0±15.0155.2±1.498.20.88

1)Relative standard deviation.

2)Refers to the reference standard value suggested by the National Institute of Standards & Technology.



Fig. 1. HPLC/ELSD chromatograms of standard solution (400 μg/mL) and representative fermented soybean foods. Peak 1: fructose, 2: galactose, 3: glucose, 4: sucrose, 5: maltose, 6: raffinose, 7: stachyose.

Fig. 2. HPLC/DAD chromatograms of standard solution (10 μg/mL) and representative fermented soybean foods. Peak 1: daidzin, 2: glycitin, 3: genistin, 4: 6′′-O-malonyldaidzin, 5: 6′′-O-malonylglycitin, 6: 6′′-O-acetyldaidzin, 7: 6′-O-acetylglycitin, 8: 6′′-O-malonylgenistin, 9: daidzein, 10: glycitein, 11: 6′′-O-acetylgenistin, 12: genistein.

당 함량 평가

검증된 분석법을 이용하여 한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 함량을 평가하였으며, 그 결과를 Table 3에 나타내었다. 한국 콩 전통 발효식품의 제조 지역명을 A~G로 명시하였다. 전통 된장의 총당 함량은 지역에 따라 5.78~45.43 mg/g 수준이었으며, 평균 함량은 19.03±14.36 mg/g이었다. 모든 지역의 전통 된장에서 maltose가 검출되었으며 A 지역의 glucose 함량은 25.51±2.43 mg/g이었는데, 다른 지역의 된장의 경우 glucose가 함유되지 않았거나 함량이 낮았음을(E 지역 3.99±0.03 mg/g; F지역 7.90±0.62 mg/g) 고려할 때, A 지역 전통 된장만이 특이하게 glucose를 많이 함유하는 양상을 나타내었다. 또한, A 지역 전통 된장의 경우 유일하게 raffinose를 함유하였으며, stachyose는 모든 검체에서 검출되지 않았다. C 지역 및 D 지역의 전통 된장에서는 galactose 및 glucose가 함유되지 않았으며, 전통 된장 중 통계적으로 가장 작은 양의 당을 함유하고 있었다. 과거 선행연구에 따르면 제주 지역에서 제조된 전통 된장에 함유된 유리당은 제조업체에 따라 4.21~20.47 mg/g으로 확인되어 본 연구에서 확인된 전통 된장의 당 함량과 유사한 수준이었음을 알 수 있었다(Oh 등, 2009). 또한, Oh 등(2009)은 검체 간 당 함량의 차이가 발생한 것에 대하여 제조업체에 따라 당의 발효, 대사 및 당화효소 활성에 영향을 미치는 미생물의 생육조건 차이에 의한 것이라고 보고하였다(Oh 등, 2009). 또한, Kaneko 등(1994)은 한국 각 지역의 가정에서 만들어지는 된장의 당 함량이 7±2 mg/g 수준이라고 보고한 바 있는데, 본 연구에서 확인된 전통 된장의 당 함량 범위 내 수준임을 알 수 있었다. 다만, Oh 등(2009)의 연구에서는 fructose, glucose, sucrose 및 maltose만을 분석하였으며, Kaneko 등(1994)은 fructose, glucose 및 maltose만을 분석하였기 때문에 본 연구의 결과와 직접적으로 총당의 함량만을 상대 비교하기는 어려울 것이다.

Table 3 . Sugar contents of traditional Korean fermented soybean foods manufactured in each province (mg/g)

Fermented soy foodProvince1)FructoseGalactoseGlucoseSucroseMaltoseRaffinoseStachyoseTotal sugars
Soy pasteA3.22±0.005.81±0.0625.51±2.434.74±0.053.19±0.002.95±0.00ND45.43±2.33a2)
B2.89±0.007.66±0.06NDND2.87±0.01NDND13.42±0.05d
C2.88±0.01ND3)NDND2.93±0.01NDND5.81±0.00e
D2.83±0.01NDNDND2.95±0.00NDND5.78±0.02e
E2.98±0.014.11±0.053.99±0.034.53±0.062.88±0.01NDND18.49±0.14c
F3.65±0.0015.95±0.497.90±0.62ND2.96±0.00NDND30.45±0.14b
G3.24±0.017.62±0.11NDND2.94±0.01NDND13.80±0.11d
Mean3.10±0.295.88±5.485.34±9.391.32±2.262.96±0.110.42±1.12ND19.03±14.36b
Soy sauceA3.50±0.026.10±0.994.34±0.11NDNDNDND13.94±1.12c
B3.17±0.006.85±0.04NDNDNDNDND10.01±0.05d
C2.89±0.005.36±0.01NDNDNDNDND8.25±0.00d
D2.83±0.014.26±0.02NDNDNDNDND7.09±0.01d
E2.74±0.015.18±0.03NDNDNDNDND7.92±0.04d
F5.06±0.0716.41±0.389.96±0.38NDNDNDND31.44±0.69a
G3.07±0.0012.06±2.945.12±0.74NDNDNDND20.26±3.68b
Mean3.32±0.818.03±4.492.78±3.88NDNDNDND14.13±8.91b
Red pepper pasteA32.58±2.51ND95.43±3.37ND23.28±0.79NDND151.30±0.08e
B25.96±0.34ND197.82±2.81ND43.50±0.37NDND267.28±3.53a
C21.64±0.37ND37.06±2.61ND27.99±0.68NDND86.69±1.56f
D37.26±0.44ND200.08±0.25ND33.60±0.53NDND270.94±0.72a
E26.43±0.30ND109.46±0.70ND43.62±0.11NDND179.52±0.29d
F26.60±1.43ND186.40±1.29ND18.32±0.97NDND231.32±3.70b
G28.60±0.00ND143.01±3.60ND26.26±0.48NDND197.87±3.13c
Mean28.44±5.08ND138.47±61.39ND30.94±9.78NDND197.85±66.01a

1)Each letter (A-G) means a different province.

2)The same letters (a-f, a′,b′) do not differ significantly, based on Duncan’s multiple range test at P<0.05.

3)Not detected.



제조 지역에 따른 전통 간장의 총당 함량 범위는 7.09~31.44 mg/g이었는데, 모든 전통 간장에서 올리고당은 검출되지 않았으며 오직 단당류만 검출되었다는 부분에서 전통 된장 및 고추장과 차이를 나타내었다. F 지역 전통 간장의 경우 galactose 함량이 16.41±0.38 mg/g으로 전통 콩 발효식품 중 가장 많은 함량을 나타내었으며, fructose 및 glucose도 타지역의 전통 간장과 비교하여 통계적으로 가장 높은 함량을 나타내었다. Ogawa 등(2019)에 따르면 glucose는 콩 발효식품의 단맛, galactose는 감칠맛과 고도의 정의 상관이 있다고 보고한 바 있으며, 이는 당 함량이 간장의 품질을 결정하는 데 중요한 요인으로 작용할 수 있음을 의미하였다. Kwon 등(2014)의 연구에 따르면 전통적인 방법으로 조제된 간장의 당 함량은 발효 시간에 따라 46.08~47.25 mg/mL로 본 연구의 결과보다 높은 수준이었으며, 천마 및 버섯을 첨가할 시 당 함량이 74.32~93.20 mg/mL 수준까지 증가한다고 보고한 바 있다. 한편, 말레이시아 간장(단맛 간장, 짠맛 간장, 맑은 간장 및 진한 간장)에 함유된 당 함량은 0.00~64.52 g/100 mL로 간장의 종류에 따라 넓은 함량 범위를 나타내었으며(Syifaa 등, 2016), 일본 간장인 타마리(Tamari)의 경우 1.7 g/100 g으로 한국 전통 간장의 당 함량과 유사한 수준이었다(USDA-ARS, 2019).

전통 고추장에 함유된 총당 함량은 86.69~270.94 mg/g으로 평균 197.85±66.01 mg/g 수준이었다. 전통 고추장의 경우 다른 콩 발효식품에 비해 비교적 많은 당을 함유하였는데, 이는 전통 고추장을 제조하는 과정에서 첨가되는 엿당(malt)에 의한 것으로 다른 콩 발효식품과 다르게 maltose가 18 mg/g 이상으로 다량 검출되었으며, 상당량의 glucose도 검출되었다(NAQS, 2020). Park과 Park(1979)의 연구에 따르면 5가지 다른 부재료를 이용하여 제조한 고추장에 함유된 총당 함량은 23.1~25.2%로 본 연구의 전통 고추장 중 B 지역(267.28±3.53) 및 F 지역(231.32±3.70)의 고추장과 유사한 수준이었다.

한국 콩 발효식품의 당 조성을 검토한 결과, 간장은 단당류만을 함유하였으며 된장의 경우 지역별로 48.94~90.28%가 단당류이고 고추장은 67.71~92.08%가 단당류였다. 일반적으로 원료 콩에 함유된 당 중 대부분이 올리고당(sucrose, raffinose 및 stachyose)임을 고려할 때, 발효 과정 중 미생물에 의해 많은 양의 올리고당이 단당류로 전환되었음을 알 수 있으며, 발효과정에서 당은 박테리아의 기질로 이용되기 때문에 콩과 비교하여 전체 당 함량이 감소하였음을 추측할 수 있다(Hou 등, 2009; Song 등, 2021).

이소플라본 함량 평가

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 이소플라본 함량을 Table 4에 나타내었다. 한국 전통 된장에 함유된 총 이소플라본 함량의 범위는 461.78~887.59 μg/g으로 평균 572.33 ±142.88 μg/g을 함유하였다. 콩 발효식품 중 전통 된장에서만 6′′-O-malonyldaidzin이 검출되었으며, F 지역 전통 된장을 제외하면 glycitin이 검출되지 않았다. 한편, F지역 전통 된장은 genistin이 50.67±0.27 μg/g으로 타지역과 비교하여 특이적으로 많은 양이 함유되었으며, daidzein 함량은 401.37±0.14 μg/g으로 가장 낮았던 C 지역과 비교하여 약 1.8배 높은 양상을 나타내었다. 선행 연구와 비교했을 때 재래식 된장의 이소플라본 함량은 686 μg/g이었으며 시판되는 된장은 873 μg/g으로 보고되어(Lee 등, 2002), 본 연구의 지역별 전통 된장의 이소플라본 함량은 선행연구의 함량과 유사한 수준이었다. 일본 미소된장의 이소플라본 함량은 콩 품종에 따라 54.3~61.0 mg/100 g으로 한국 전통 된장과 유사한 수준이었으나, Tohoku-126 품종으로 제조한 미소된장은 137 mg/100 g으로 원료로 사용된 콩의 품종에 따라 제조된 미소된장의 이소플라본 함량에 차이가 발생함을 알 수 있다(Yamabe 등, 2007).

Table 4 . Isoflavone contents of traditional Korean fermented soybean foods manufactured in each province (µg/g)

Fermented soy foodDistrict2)DA1)GLGEMDAMGLADAAGLMGEDAEGLEAGEGEETotal isoflavones
Soy pasteA0.78±0.033)ND4)0.64±0.003.67±0.01NDNDNDND227.18±2.2338.71±0.271.74±0.00241.53±0.04558.24±2.57b
B0.64±0.00ND0.36±0.013.21±0.06NDNDNDND250.62±1.6637.86±0.410.39±0.01257.59±1.40550.66±3.53b
C0.72±0.00NDND2.09±0.06NDNDNDND220.98±0.7232.94±0.250.56±0.01204.49±0.65461.78±1.58f
D0.63±0.00ND0.86±0.012.73±0.00NDNDNDND240.45±0.1235.56±0.060.82±0.00252.45±1.00533.51±0.82c
E0.87±0.00ND0.20±0.008.36±0.07NDNDNDND233.19±0.8035.18±0.400.78±0.00217.84±1.23496.41±2.34e
F12.59±0.110.95±0.0150.67±0.273.27±0.03NDNDNDND401.37±0.1436.35±0.221.65±0.00380.74±0.70887.59±1.40a
G0.25±0.00ND0.37±0.002.27±0.02NDNDNDND233.76±3.6944.05±0.011.91±0.01235.55±3.57518.15±7.26d
Mean2.35±4.340.14±0.347.59±18.263.65±2.06NDNDNDND364.51±59.9837.24±3.411.12±0.60255.74±55.91572.33±142.88a
Soy sauceA0.25±0.00NDNDNDNDNDNDND3.54±0.040.55±0.000.34±0.011.08±0.015.75±0.06cd
B0.32±0.00NDNDNDNDNDNDND2.88±0.000.83±0.010.71±0.011.04±0.025.78±0.02c
C0.35±0.01NDNDNDNDNDNDND3.09±0.040.54±0.020.59±0.001.00±0.025.55±0.03de
D0.33±0.00NDNDNDNDNDNDND4.35±0.110.76±0.010.24±0.001.75±0.007.41±0.10b
E0.15±0.01NDNDNDNDNDNDND2.46±0.020.36±0.010.15±0.010.76±.0003.88±0.001f
F0.19±0.00NDNDNDNDNDNDND5.75±0.140.52±0.012.27±0.030.61±0.019.32±0.16a
G0.20±0.00NDNDNDNDNDNDND3.23±0.080.61±0.010.79±0.030.60±0.015.44±0.05e
Mean0.25±0.07NDNDNDNDNDNDND3.61±1.070.60±0.150.72±0.690.98±0.386.16±1.73c
Red pepper pasteA4.07±0.031.14±0.0111.88±0.08NDNDNDNDND67.00±0.2010.26±0.034.01±0.0152.80±0.03151.17±0.25b
B1.14±0.010.50±.0152.62±0.00NDNDNDNDND13.00±0.132.32±0.052.60±0.0113.29±0.0635.47±0.18d
C0.66±0.010.47±0.003.08±0.00NDNDNDNDND41.87±0.226.77±0.063.85±0.0138.51±0.0195.20±0.32e
D4.75±0.001.03±0.017.52±0.04NDNDNDNDND24.96±0.244.23±0.043.02±0.0019.666±0.0365.17±0.29f
E7.61±0.012.03±0.0210.64±0.02NDNDNDNDND41.30±0.775.18±0.002.98±0.1134.54±0.01104.26±0.66d
F0.70±0.010.23±0.012.24±0.00NDNDNDNDND66.14±0.167.25±0.014.10±0.0366.45±0.01147.12±0.19c
G1.66±0.011.09±0.016.61±0.04NDNDNDNDND80.58±0.1512.63±0.035.65±0.0475.67±0.35183.88±0.37a
Mean2.94±2.530.93±0.586.37±3.76NDNDNDNDND47.83±23.506.95±3.413.74±0.9842.99±22.30111.75±52.16b

1)DA: daidzin, GL: glycitin, GE: genistin, MDA: 6′′-O-malonyldaidzin, MGL: 6′′-O-malonylglycitin, ADA: 6′′-O-acetyldaidzin, AGL: 6′′-O-acetylglycitin, MGE: 6′′-O-malonylgenistin, DAE: daidzein, GLE: glycitein, AGE: 6′′-O-acetylgenistin, GEE: genistein.

2)Each letter (A~G) means a different province.

3)The same letters (a~f, a’~c’) do not differ significantly, based on Duncan’s multiple range test at P<0.05.

4)Not detected.



전통 간장 및 고추장에 함유된 이소플라본의 경우 각각 3.88~9.32 μg/g 및 35.47~183.88 μg/g으로 전통 된장과 비교하여 상대적으로 그 함량이 낮았다. 지역별 전통 간장 중 총 이소플라본 함량이 가장 높은 지역은 F 지역이었으며, 이는 전통 된장과 동일한 결과였다. Choi 등(2011)의 연구에 따르면 발아되지 않은 콩으로 제조된 간장의 총 이소플라본 함량은 447.4±28.4 mg%였으며, 발아된 콩으로 제조할 경우 발아 조건에 따라 621.6±47.9 mg%(차광조건) 및 605.9±35.8 mg%(광조건)라고 보고하여 발아의 유무 및 조건에 따라 이소플라본 함량이 변화됨을 알 수 있으나, 이 결과는 본 연구에서 지역 간 차이의 범주 내에 포함되는 수준이었다. 전통 고추장의 경우 G 지역이 183.88±0.37 μg/g으로 가장 높은 이소플라본 함량이었으며, 가장 낮은 지역은 B 지역으로 35.47±0.18 μg/g 수준이었다. Kim(1999)은 국내에 시판된 고추장에 함유된 이소플라본을 분석한 결과 0.0~17.6 μg/g 수준이라고 보고하여 본 연구에서 평가된 전통 고추장보다 상대적으로 낮은 함량임을 확인하였다.

한편, 전통 된장의 전체 이소플라본 중 비당체의 함량은 458.41~818.46 μg/g으로 약 92% 이상이었고 간장의 경우 73.7~97.4%, 고추장은 75.0~86.0%가 비당체였으며, 일반적으로 알려진 콩의 비당체 비율(약 2.5%)과 비교하여 매우 높은 수준이었다(Sun 등, 2011). 이소플라본 비당체는 배당체보다 체내에 빠르고 많은 양이 흡수될 수 있는데, 특히 genistein은 다른 이소플라본 isomer보다 우수한 생체이용률을 나타내어 이용 가치가 높다고 보고된 바 있다(Izumi 등, 2000; Larkin 등, 2008). Lee 등(2018)은 전통적인 방법으로 조제된 된장이 삶은 콩에 비해 총 이소플라본 함량은 낮으나 경구 투여된 쥐의 혈장에서 검출된 이소플라본 대사산물을 분석하였을 때 두 그룹 간 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 이는 된장에 함유된 비당체 이소플라본의 높은 생체이용률에 의한 것이라고 보고하였다.

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본의 분포 특성

한국 전통 콩 발효식품인 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당 및 이소플라본 함량을 대상으로 주성분 분석을 수행하였다(Fig. 3). Loading plot에서 총당, 총 단당류 및 총 올리고당 함량과 같은 주요 당 함량은 PC1에서 양(+)의 값을, PC2는 음(-)의 값을 나타내었다. 반면, galactose의 경우 PC1은 음의 값, PC2는 양의 값을 나타내어 총당, 총 단당류 및 총 올리고당 함량과 부의 상관을 나타내었다. 한편 분석된 모든 이소플라본은 PC2 값이 음의 값을 나타내었는데, 6′′-O-acetylgenistin, glycitin 및 daidzin은 PC1 값이 양의 값을 나타내었고, 그 외 이소플라본 성분들의 PC1 값은 음을 나타내었다. 또한, 본 연구에서 사용된 시료에서는 glycitin 및 6′′-O-acetylgenistin 함량이 총당 함량과 밀접한 상관성이 있음을 확인할 수 있었다. Score plot에서는 당 함량 및 이소플라본 함량에 의해 전통 된장, 간장 및 고추장이 사분면 내에서 명확하게 그룹을 형성하여 구분되는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 전통 된장 중 F 지역 시료의 경우 loading plot의 성분별 위치를 고려해볼 때 총 이소플라본 및 daidzein 함량이 다른 콩 발효식품과 비교하여 월등히 높은 함량을 나타내고 있음을 알 수 있다. 전통 된장의 총 이소플라본 함량은 전통 간장 및 고추장보다 높기 때문에 PC1 및 PC2 모두 음의 값을 나타내는 위치에 그룹을 형성하였으며, 전통 고추장은 당 함량이 다른 콩 발효식품보다 높아 PC1 값이 양의 값을 나타내는 위치에 그룹을 형성하였다. 전통 간장의 경우 PC2 값이 양의 값을 나타내어 다른 콩 발효식품보다 상대적으로 당 및 이소플라본 함량이 낮았으며, galactose 함량이 높고 그룹의 분포 범위가 좁아 지역 간 함량의 편차가 낮음을 확인할 수 있다.

Fig. 3. Principal component analysis (PCA) of sugar and isoflavone contents in traditional Korean fermented soybean foods. A: loading plot, B: score plot.

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 함량 분포를 보다 가시화하기 위하여 군집(cluster) 분석을 포함하는 heatmap을 나타내었다(Fig. 4). 그 결과, 주성분 분석의 결과와 마찬가지로 전통 된장, 간장 및 고추장이 명확하게 그룹이 구분되는 것을 확인하였다. 또한, 성분별 함량의 고저에 의해서도 군집으로 구분이 되었는데, glycitin, 6′′-O-acetylgenistin, maltose, fructose, glucose 및 총당 함량이 상대적으로 높은 콩 발효식품들이 하나의 군집을 이루고 있었으며, 이들은 전통 고추장에 의해 형성된 그룹 Ⅰ이었다. 6′′-O-malonyldaidzin, glycitein, genistein, daidzein, total isoflavone, sucrose 및 raffinose 함량이 상대적으로 높은 군집은 전통 된장에 의해 Ⅱ 그룹이 형성되었으며, 마지막으로 galactose를 포함한 그 외 성분들이 그룹 Ⅲ을 형성하였는데, 이들은 주로 전통 간장에서 기인한 그룹으로 볼 수 있다.

Fig. 4. Heatmap including cluster analysis according to sugar and isoflavone contents in traditional Korean fermented soybean foods.

이상으로 본 연구에서 한국 전통 방식으로 제조된 콩 발효식품(된장, 간장 및 고추장)에 함유된 당 및 이소플라본 함량 및 분포 특성을 검토하여 국민 식생활 건강 증진의 기초 자료를 제공하고자 하였다.

전통 제조 방법으로 가공된 지역별 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당과 이소플라본 함량에 대한 정보는 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 각 지역(강원, 경남, 경북, 전남, 전북, 충남 및 충북)의 한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 함량을 평가하였다. 전통 된장의 총당 함량의 범위는 5.78~45.43 mg/g이었으며, 전통 간장은 7.09~31.44 mg/g이었고, 전통 고추장은 86.69~270.94 mg/g이었다. 한국 전통 된장에 함유된 총 이소플라본 함량의 범위는 461.78~887.59 μg/g이었으며, 전통 간장 및 고추장에 함유된 이소플라본의 경우 각각 3.88~9.32 μg/g 및 35.47~183.88 μg/g이었다. 주성분 분석을 수행한 결과, 전통 된장, 간장 및 고추장은 당 함량 및 이소플라본 함량에 의해 명확하게 그룹이 구분되었다. 또한, 콩 발효식품에 함유된 glycitin과 6′′-O-acetylgenistin은 정의 상관관계를 나타내었으며, galactose 및 다른 당은 부의 상관관계를 나타내었다. 마지막으로 군집 분석을 포함하는 heatmap을 통해 한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본의 함량 특성을 가시화하여 검토하였다.

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Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52(1): 72-81

Published online January 31, 2023 https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.1.72

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 함량

전진수․장영현․정명근

강원대학교 생약자원개발학과

Received: November 1, 2022; Revised: November 30, 2022; Accepted: December 5, 2022

Sugar and Isoflavone Contents of Traditional Korean Soybean Fermented Foods

Jinsoo Jeon , Younghyeon Jang , and Myoung-Gun Choung

Department of Herbal Medicine Resource, Kangwon National University

Correspondence to:Myoung-Gun Choung, Department of Herbal Medicine Resource, Kangwon National University, 346, Hwangjo-gil, Dogye-eup, Samcheok, Gangwon 25949, Korea, E-mail: cmg7004@kangwon.ac.kr

Received: November 1, 2022; Revised: November 30, 2022; Accepted: December 5, 2022

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

Information on sugar and isoflavone contents of the traditional Korean soy paste, soy sauce, and red pepper paste in the various Korean districts is limited. Therefore, we determined the sugar and isoflavone contents of traditional Korean soybean fermented foods in each province: Gangwon, Gyeongnam, Gyeongbuk, Jeonnam, Jeonbuk, Chungnam, and Chungbuk. The range of total sugar contents of soy paste was 5.78∼45.43 mg/g, soy sauces 7.09∼31.44 mg/g, and red pepper pastes 86.69∼270.94 mg/g. Total isoflavone contents of soy paste ranged from 461.78 to 887.59 μg/g, soy sauce from 3.88 to 9.32 μg/g, and red pepper paste from 35.47 to 183.88 μg/g. Thus, results of the principal component analysis revealed that traditional soy paste, soy sauce, and red pepper paste were divided by sugar and isoflavone contents. Also, the glycitin contents in soybean fermented food showed a positive correlation to 6′′-O-ace-tylgenistin, and galactose contents was negatively correlated to other sugars. The characteristics of sugar and isoflavone contents in traditional Korean soybean fermented foods were also visualized and reviewed through a heatmap with cluster analysis.

Keywords: soybean fermented food, sugar, isoflavone

서 론

식물성 단백질의 공급원으로 널리 이용되고 있는 콩은 지질, 비타민, 미네랄 및 탄수화물과 같은 일반영양성분뿐만 아니라 saponin, flavonoid, peptide 및 isoflavone 등 다양한 생리활성물질이 풍부하게 함유된 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2006; Wang 등, 2008; Sanjukta와 Rai, 2016). 일반적으로 콩은 식용유, 마가린 및 콩자반과 같이 발효를 거치지 않거나 된장(soy paste), 간장(soy sauce), 고추장(red pepper paste), 치즈, 피클 및 요구르트와 같이 발효를 거쳐 식자재로 이용해왔는데(Sanjukta와 Rai, 2016), 국내에서 많이 소비되는 콩 발효식품 중 하나인 된장은 동아시아 지역뿐만 아니라 전 세계적으로 인기가 높은 콩 발효식품으로 쌀 위주의 식단에 부족할 수 있는 아미노산을 보충할 수 있고 지방산, 미네랄, 비타민 및 유기산이 풍부하여 영양학적으로 우수한 발효식품으로 알려져 있다(Namgung 등, 2010; Chun 등, 2020; Jang 등, 2022). 간장의 경우 미생물 발효 대사산물의 독특한 향과 풍미를 가지며, 특유의 감칠맛과 짠맛이 강하여 아시아 국가들이 전통적으로 많이 이용하고 있는 조미료이다(Wei 등, 2013; Jang 등, 2022). 고추장은 메주 분말과 소금, 쌀가루 및 고춧가루를 이용하여 반죽 형태로 만든 전통 발효식품으로, 콜레스테롤 및 동맥경화와 관련된 질병을 완화하는 효과가 있다고 알려져 있다(Shin 등, 2016; Jang 등, 2022).

발효는 부패하기 쉬운 식재료를 장기간 보존하기 위해 고대부터 이용되어 온 방법이다(Sanjukta와 Rai, 2016). 그러나 과학기술이 발전됨에 따라 미생물에 의한 가수분해가 발효식품의 맛과 생리활성에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌는데, 특히 콩의 경우 올리고당류(sucrose, raffinose 및 stachyose)에서 유래된 glucose 및 galactose는 콩 발효식품의 단맛, 쓴맛, 신맛 및 감칠맛에 중대한 역할을 하는 것으로 보고된 바 있다(Ogawa 등, 2019). 또한, 콩 발효식품에 함유된 다양한 대사물질이 항산화 및 항종양 활성과 혈당 및 콜레스테롤 수치를 감소시킨다는 연구의 결과가 보고되는 등 콩 발효식품의 생리활성에 관한 연구가 지속적으로 보고되어 콩 발효식품의 우수성이 널리 알려져 왔다(Fan 등, 2009; Chen 등, 2012; Yang 등, 2013; Lee 등, 2014; Wu 등, 2015; 2017; Cao 등, 2019; Liu 등, 2020). 콩의 주요 저장 단백질인 β-conglycinin(7S) 및 glycinin(11S)은 발효과정에서 peptide 수준으로 가수분해되어 생체 내에서 흡수가 더 빠르고 효율적이며 항당뇨, 항고혈압 및 항암 활성 등 우수한 생리활성을 나타낸다고 알려져 있다(Chatterjee 등, 2018). 또한 콩에 함유된 이소플라본 배당체(glucoside)가 미생물에 의해 가수분해되면 daidzein, glycitein 및 genistein과 같은 비당체(aglycone)로 전환되어 생체이용률이 개선되고 더 우수한 생리활성을 나타낸다고 보고된 바 있다(Chatterjee 등, 2018).

콩 발효식품에 함유된 주요 물질들은 발효 시간 혹은 제조 방법에 따라 그 함량이 결정되지만, 한국 전통 제조 방법으로 조제된 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당과 이소플라본 함량에 대한 정보는 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구는 국내에서 지역별 전통식품인증을 받은 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당 및 이소플라본 함량을 정량적으로 평가하였으며, 콩 발효식품의 함량 특성에 대해 검토하고자 하였다.

재료 및 방법

실험재료

본 연구에 사용된 국내 지역별 전통 된장, 간장 및 고추장 시료는 농촌진흥청 국립농업과학원으로부터 제공받은 것으로, 국내 7개 지역(강원, 경남, 경북, 전남, 전북, 충남 및 충북)에서 전통식품 품질인증을 받은 지역별 각각 4~7개 업체의 제품을 동량 혼합하고 균질화한 composite 시료를 사용하였다.

성분 함량분석에 사용된 HPLC 이동상 용매 및 추출 용매(초순수 증류수, acetonitrile, 에탄올 및 메탄올)는 J.T. Baker Co.(Phillipsburg, NJ, USA)에서 구매하였고, acetic acid는 대정화금(Siheung, Korea)에서 구입하였다. 본 연구에 사용된 표준시약 중 fructose, galactose, glucose, sucrose, maltose, raffinose 및 stachyose는 Sigma-Aldrich Co.(St. Louis, MO, USA)에서 구입하였으며, 6′′-O-malonyldaidzin, 6′′-O-malonylglycitin, 6′′-O-malonylgenistin, 6′′-O-acetyldaidzin, 6′′-O-acetylglycitin, 6′′-O-acetylgenistin, daidzin, glycitin, genistin, daidzein, glycitein 및 genistein은 Carbosynth Company(Compton, Berkshire, UK)에서 구입하였다.

콩 전통 발효식품 함유 당 및 이소플라본 추출 및 전처리

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 추출은 교반 추출법을 이용하였다(Sun 등, 2011; Jeon 등, 2020). 즉, 균질화된 검체 1~5 g을 칭량한 후 70% 에탄올 40 mL를 가하여 24시간 교반 추출하였다. 이후 추출액을 Whatman No. 6(Whatman Inc., Maidstone, UK) 여과지로 여과하였는데, 당 분석의 경우 본 여액을 초순수 증류수로 1~10배 희석한 후 0.45 μm 실린지 필터(Polytetrafluoroethylene hydrophilic, Whatman Inc.)로 여과하여 분석용 검체로 사용하였다. 이소플라본 분석의 경우, 여액 20 mL를 회전감압농축기(N-1001S-W, Tokyo Rikakikai Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 40°C 조건에서 완전히 농축한 후 80% 메탄올 5 mL로 회수하고 0.45 μm 실린지 필터(polytetrafluoroethylene hydrophobic, Whatman Inc.)로 여과한 것을 분석용 검체로 사용하였다.

당 분석

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당을 분석하기 위하여 High Performance Liquid Chromatograpy/Evaporative Light Scattering Detector(HPLC/ELSD)를 이용하였다(Jeon 등, 2020). HPLC system은 Agilent 1200 series(Agilent, Wilmington, DE, USA)였으며, ELSD는 sedex 75 ELSD(Sedere, Alfortvile, France)를 사용하였다. ELSD drift tube의 온도는 45°C, 질소가스의 압력은 1.0 bar, gain은 7로 설정하여 분석하였다. Column은 Showa Denko사의 HILICpak VG-50 4E(4.6×250 mm, 5 μm, Tokyo, Japan)였으며, column oven의 온도는 30°C로 유지하였고, 이동상의 유속은 분당 1.5 mL로 설정하였다. 이동상으로 사용된 용매 중 A용매는 acetonitrile, B용매는 초순수 증류수였으며, gradient elution profile은 0분-A95%, 30분-A90%, 55분-A50%, 56분-A95%, 60분-A95%로 설정하였고 injection volume은 20 μL였다.

이소플라본 분석

High Performance Liquid Chromatograpy/Diode Array Detector(HPLC/DAD)를 이용하여 한국 전통 콩 발효식품 함유 이소플라본 함량을 분석하였다(Sun 등, 2011). 본 분석에 사용된 장비는 Agilent사의 1200 series였으며, 측정파장을 260 nm로 설정하여 분석하였다. Column은 Venusil C18 Plus(250 mm×4.6 mm, 5 μm, Agela Technologies, Torrance, CA, USA)를 사용하였으며, column 온도는 30°C로 유지하였다. 이동상의 유속은 1.0 mL/min이었으며, 용매 A는 0.1% acetic acid 수용액을, 용매 B는 acetonitrile을 이용하여 gradient elution system으로 분석하였고, gradient elution profile은 0분-A85%, 60분-A70%, 65분-A60%, 66분-A85%, 75분-A85%로 하였다. 분석시료의 injection volume은 20 μL로 설정하여 분석하였다.

분석법 검증

본 연구에 적용된 당 및 이소플라본 분석법을 검증하기 위하여 accuracy, linearity, selectivity 및 sensitivity를 검토하였다. 분석법의 accuracy를 검증하기 위하여 표준인증물질을 검체와 동일한 방법으로 추출 및 분석하여 비교하였으며, 당 분석의 경우 standard reference material-3233(SRM-3233; breakfast cereal)을 이용하였고 이소플라본 분석은 SRM-3234(soy flour)를 이용하였다. Linearity를 검증하기 위하여 당 분석의 경우 10~400 mg/kg의 농도 범위에 대한 검량선의 결정계수를 측정하였으며, 이소플라본은 0.625~20 mg/kg 범위에 대한 결정계수를 측정하였다. Selectivity를 평가하기 위하여 크로마토그램을 통해 각 피크의 분리 양상을 확인하였으며, 피크 해상도(peak resolution), 이론단수(number of theoretical plate) 및 피크 대칭성(peak symmetry)을 평가하였다(Dolan, 2015; Barth, 2018). 또한, 각 성분의 signal/noise 비율(s/n ratio)을 측정하였는데, s/n 비율이 3일 때의 농도를 limit of detection(LOD)으로 설정하였으며, 10일 때의 농도를 limit of quantification(LOQ)으로 설정하여 각 성분의 sensitivity를 검토하였다(Jang 등, 2022).

통계처리

당 및 이소플라본의 함량 평가는 3 반복으로 수행되었으며, 처리 간 평균, 표준편차 및 변이계수는 Microsoft Office Excel(Microsoft, Redmond, WA, USA)을 통해 계산하였고, Duncan’s multiple range test는 SAS 9.4(Statistical Analysis System, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) 프로그램을 통해 수행되었다. 주성분분석(principal component analysis)의 경우 Microsoft Excel 2013 add in multibase 2015 package(Numerical Dynamics, Tokyo, Japan)를 통해 수행되었으며, Heatmapper Program(University of Alberta, Edmonton, Canada)을 통해 군집분석(cluster analysis)을 포함하는 heatmap을 작성하였다.

결과 및 고찰

당 및 이소플라본 분석법 검증

당 및 이소플라본 분석법의 sensitivity, selectivity 및 linearity를 검토한 결과를 Table 1에 나타내었다. Fructose, galactose, glucose, sucrose, maltose, raffinose 및 stachyose의 LOD는 1.12~9.87 μg/mL였으며, LOQ는 3.70~32.57 μg/mL였다. 이소플라본의 경우 LOD 및 LOQ는 각각 0.07~0.23 μg/mL 및 0.23~0.76 μg/mL였다. 각 성분의 표준용액과 대표 콩 발효식품 시료의 크로마토그램을 비교, 확인하여 분리 양상을 검토하였는데(Fig. 1, 2), 모두 충분한 수준으로 분리되는 것을 확인하였으며, 피크 해상도의 경우에도 당 및 이소플라본이 각각 1.5~13.7 및 1.6~15.9로 우수하였다. 당 표준용액 검량선의 R2는 모두 0.998** 이상이었으며, 이소플라본 표준용액도 모두 0.999**로 충분한 linearity를 확인하였다. 또한 표준인증물질을 분석하여 각 분석법의 accuracy를 평가한 결과 당의 회수율은 97.5~105.8%였으며, 이소플라본은 92.5~102.1%로 모두 표준함량 범위에 위치하였고, 각 분석성분의 상대표준편차는 5% 이하로 우수한 accuracy를 나타내었다(Table 2). 따라서 본 연구의 분석법에 추가적인 개선은 필요치 않음을 확인하였다.

Table 1 . Comparison of the sensitivity, selectivity, and linearity of the HPLC method.

ConstituentSensitivitySelectivityLinearity
LOD1)LOQ2)N3)S4)Rs5)Calibration curveR2
(μg/mL)
SugarFructose8.9829.638,0810.97y=6,604.194x-8,696.9390.998
Galactose9.8732.575,0310.933.6y=4,825.880x-6,112.9880.998
Glucose9.0229.777,8110.961.5y=6,777.024x-9,409.0020.998
Sucrose26.621,3241.0113.7y=14,689.545x-422.8700.998
Maltose1.896.2444,1310.992.8y=16,131.693x-966.8620.998
Raffinose1.354.4693,7600.916.2y=19,163.129x-1,059.1830.998
Stachyose1.123.7168,3670.925.6y=19,543.495x-1,129.6480.998
Isoflavone6)DA0.080.2716,5761.08y=6,547.224x+21.6600.999
GL0.080.2818,4081.093.2y=6,593.239x+9.8690.999
GE0.070.2325,3531.0715.9y=9,829.146x+0.3410.999
MDA0.210.6926,7420.923.7y=2,252.890x-4.0080.999
MGL0.230.7636,5431.052.2y=2,023.232x+9.7170.999
ADA0.130.4352,8081.1412.3y=3,959.301x+17.8420.999
AGL0.130.4358,5761.064y=4,783.733x+0.3850.999
MGE0.20.6647,9231.11.6y=2,582.132x+0.2530.999
DAE0.130.4244,1941.027.5y=5,907.286x+11.0690.999
GLE0.140.4654,1200.994.8y=5,727.288x+9.8370.999
AGE0.10.3277,7601.13.1y=6,685.214x+0.3660.999
GEE0.140.4657,7320.9715.6y=7,647.972x+0.9200.999

1)Limit of detection. 2)Limit of quantitation. 3)Number of theoretical plate. 4)Peak symmetry. 5)Peak resolution..

6)DA: daidzin, GL: glycitin, GE: genistin, MDA: 6′′-O-malonyldaidzin, MGL: 6′′-O-malonylglycitin, ADA: 6′′-O-acetyldaidzin, AGL: 6′′-O-acetylglycitin, MGE: 6′′-O-malonylgenistin, DAE: daidzein, GLE: glycitein, AGE: 6′′-O-acetylgenistin, GEE: genistein..



Table 2 . Recovery and relative standard deviation values of isoflavone and sugar contents in standard reference materials.

ConstituentReference valueAnalysis valueRecovery (%)RSD1) (%)
(mg/kg)
Isoflavone (SRM-3234)AglyconeDaidzein14.0±3.02)14.3±0.5102.13.47
Genistein15.5±0.315.5±0.1100.30.36
GlycosideDaidzin1,680.0±5301,581±4894.13.06
Genistin2,080.0±5201,924±1392.50.66
Glycitin245.0±46231±394.31.22
Sugar (SRM-3233)MonosaccharideFructose8.1±3.97.9±0.097.50.05
Glucose10.4±3.611.0±0.0105.80.13
DisaccharideSucrose134.2±7.5131.8±1.598.21.13
Maltose4.6±0.94.5±0.097.80.31
Total sugars158.0±15.0155.2±1.498.20.88

1)Relative standard deviation..

2)Refers to the reference standard value suggested by the National Institute of Standards & Technology..



Fig 1. HPLC/ELSD chromatograms of standard solution (400 μg/mL) and representative fermented soybean foods. Peak 1: fructose, 2: galactose, 3: glucose, 4: sucrose, 5: maltose, 6: raffinose, 7: stachyose.

Fig 2. HPLC/DAD chromatograms of standard solution (10 μg/mL) and representative fermented soybean foods. Peak 1: daidzin, 2: glycitin, 3: genistin, 4: 6′′-O-malonyldaidzin, 5: 6′′-O-malonylglycitin, 6: 6′′-O-acetyldaidzin, 7: 6′-O-acetylglycitin, 8: 6′′-O-malonylgenistin, 9: daidzein, 10: glycitein, 11: 6′′-O-acetylgenistin, 12: genistein.

당 함량 평가

검증된 분석법을 이용하여 한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 함량을 평가하였으며, 그 결과를 Table 3에 나타내었다. 한국 콩 전통 발효식품의 제조 지역명을 A~G로 명시하였다. 전통 된장의 총당 함량은 지역에 따라 5.78~45.43 mg/g 수준이었으며, 평균 함량은 19.03±14.36 mg/g이었다. 모든 지역의 전통 된장에서 maltose가 검출되었으며 A 지역의 glucose 함량은 25.51±2.43 mg/g이었는데, 다른 지역의 된장의 경우 glucose가 함유되지 않았거나 함량이 낮았음을(E 지역 3.99±0.03 mg/g; F지역 7.90±0.62 mg/g) 고려할 때, A 지역 전통 된장만이 특이하게 glucose를 많이 함유하는 양상을 나타내었다. 또한, A 지역 전통 된장의 경우 유일하게 raffinose를 함유하였으며, stachyose는 모든 검체에서 검출되지 않았다. C 지역 및 D 지역의 전통 된장에서는 galactose 및 glucose가 함유되지 않았으며, 전통 된장 중 통계적으로 가장 작은 양의 당을 함유하고 있었다. 과거 선행연구에 따르면 제주 지역에서 제조된 전통 된장에 함유된 유리당은 제조업체에 따라 4.21~20.47 mg/g으로 확인되어 본 연구에서 확인된 전통 된장의 당 함량과 유사한 수준이었음을 알 수 있었다(Oh 등, 2009). 또한, Oh 등(2009)은 검체 간 당 함량의 차이가 발생한 것에 대하여 제조업체에 따라 당의 발효, 대사 및 당화효소 활성에 영향을 미치는 미생물의 생육조건 차이에 의한 것이라고 보고하였다(Oh 등, 2009). 또한, Kaneko 등(1994)은 한국 각 지역의 가정에서 만들어지는 된장의 당 함량이 7±2 mg/g 수준이라고 보고한 바 있는데, 본 연구에서 확인된 전통 된장의 당 함량 범위 내 수준임을 알 수 있었다. 다만, Oh 등(2009)의 연구에서는 fructose, glucose, sucrose 및 maltose만을 분석하였으며, Kaneko 등(1994)은 fructose, glucose 및 maltose만을 분석하였기 때문에 본 연구의 결과와 직접적으로 총당의 함량만을 상대 비교하기는 어려울 것이다.

Table 3 . Sugar contents of traditional Korean fermented soybean foods manufactured in each province (mg/g).

Fermented soy foodProvince1)FructoseGalactoseGlucoseSucroseMaltoseRaffinoseStachyoseTotal sugars
Soy pasteA3.22±0.005.81±0.0625.51±2.434.74±0.053.19±0.002.95±0.00ND45.43±2.33a2)
B2.89±0.007.66±0.06NDND2.87±0.01NDND13.42±0.05d
C2.88±0.01ND3)NDND2.93±0.01NDND5.81±0.00e
D2.83±0.01NDNDND2.95±0.00NDND5.78±0.02e
E2.98±0.014.11±0.053.99±0.034.53±0.062.88±0.01NDND18.49±0.14c
F3.65±0.0015.95±0.497.90±0.62ND2.96±0.00NDND30.45±0.14b
G3.24±0.017.62±0.11NDND2.94±0.01NDND13.80±0.11d
Mean3.10±0.295.88±5.485.34±9.391.32±2.262.96±0.110.42±1.12ND19.03±14.36b
Soy sauceA3.50±0.026.10±0.994.34±0.11NDNDNDND13.94±1.12c
B3.17±0.006.85±0.04NDNDNDNDND10.01±0.05d
C2.89±0.005.36±0.01NDNDNDNDND8.25±0.00d
D2.83±0.014.26±0.02NDNDNDNDND7.09±0.01d
E2.74±0.015.18±0.03NDNDNDNDND7.92±0.04d
F5.06±0.0716.41±0.389.96±0.38NDNDNDND31.44±0.69a
G3.07±0.0012.06±2.945.12±0.74NDNDNDND20.26±3.68b
Mean3.32±0.818.03±4.492.78±3.88NDNDNDND14.13±8.91b
Red pepper pasteA32.58±2.51ND95.43±3.37ND23.28±0.79NDND151.30±0.08e
B25.96±0.34ND197.82±2.81ND43.50±0.37NDND267.28±3.53a
C21.64±0.37ND37.06±2.61ND27.99±0.68NDND86.69±1.56f
D37.26±0.44ND200.08±0.25ND33.60±0.53NDND270.94±0.72a
E26.43±0.30ND109.46±0.70ND43.62±0.11NDND179.52±0.29d
F26.60±1.43ND186.40±1.29ND18.32±0.97NDND231.32±3.70b
G28.60±0.00ND143.01±3.60ND26.26±0.48NDND197.87±3.13c
Mean28.44±5.08ND138.47±61.39ND30.94±9.78NDND197.85±66.01a

1)Each letter (A-G) means a different province..

2)The same letters (a-f, a′,b′) do not differ significantly, based on Duncan’s multiple range test at P<0.05..

3)Not detected..



제조 지역에 따른 전통 간장의 총당 함량 범위는 7.09~31.44 mg/g이었는데, 모든 전통 간장에서 올리고당은 검출되지 않았으며 오직 단당류만 검출되었다는 부분에서 전통 된장 및 고추장과 차이를 나타내었다. F 지역 전통 간장의 경우 galactose 함량이 16.41±0.38 mg/g으로 전통 콩 발효식품 중 가장 많은 함량을 나타내었으며, fructose 및 glucose도 타지역의 전통 간장과 비교하여 통계적으로 가장 높은 함량을 나타내었다. Ogawa 등(2019)에 따르면 glucose는 콩 발효식품의 단맛, galactose는 감칠맛과 고도의 정의 상관이 있다고 보고한 바 있으며, 이는 당 함량이 간장의 품질을 결정하는 데 중요한 요인으로 작용할 수 있음을 의미하였다. Kwon 등(2014)의 연구에 따르면 전통적인 방법으로 조제된 간장의 당 함량은 발효 시간에 따라 46.08~47.25 mg/mL로 본 연구의 결과보다 높은 수준이었으며, 천마 및 버섯을 첨가할 시 당 함량이 74.32~93.20 mg/mL 수준까지 증가한다고 보고한 바 있다. 한편, 말레이시아 간장(단맛 간장, 짠맛 간장, 맑은 간장 및 진한 간장)에 함유된 당 함량은 0.00~64.52 g/100 mL로 간장의 종류에 따라 넓은 함량 범위를 나타내었으며(Syifaa 등, 2016), 일본 간장인 타마리(Tamari)의 경우 1.7 g/100 g으로 한국 전통 간장의 당 함량과 유사한 수준이었다(USDA-ARS, 2019).

전통 고추장에 함유된 총당 함량은 86.69~270.94 mg/g으로 평균 197.85±66.01 mg/g 수준이었다. 전통 고추장의 경우 다른 콩 발효식품에 비해 비교적 많은 당을 함유하였는데, 이는 전통 고추장을 제조하는 과정에서 첨가되는 엿당(malt)에 의한 것으로 다른 콩 발효식품과 다르게 maltose가 18 mg/g 이상으로 다량 검출되었으며, 상당량의 glucose도 검출되었다(NAQS, 2020). Park과 Park(1979)의 연구에 따르면 5가지 다른 부재료를 이용하여 제조한 고추장에 함유된 총당 함량은 23.1~25.2%로 본 연구의 전통 고추장 중 B 지역(267.28±3.53) 및 F 지역(231.32±3.70)의 고추장과 유사한 수준이었다.

한국 콩 발효식품의 당 조성을 검토한 결과, 간장은 단당류만을 함유하였으며 된장의 경우 지역별로 48.94~90.28%가 단당류이고 고추장은 67.71~92.08%가 단당류였다. 일반적으로 원료 콩에 함유된 당 중 대부분이 올리고당(sucrose, raffinose 및 stachyose)임을 고려할 때, 발효 과정 중 미생물에 의해 많은 양의 올리고당이 단당류로 전환되었음을 알 수 있으며, 발효과정에서 당은 박테리아의 기질로 이용되기 때문에 콩과 비교하여 전체 당 함량이 감소하였음을 추측할 수 있다(Hou 등, 2009; Song 등, 2021).

이소플라본 함량 평가

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 이소플라본 함량을 Table 4에 나타내었다. 한국 전통 된장에 함유된 총 이소플라본 함량의 범위는 461.78~887.59 μg/g으로 평균 572.33 ±142.88 μg/g을 함유하였다. 콩 발효식품 중 전통 된장에서만 6′′-O-malonyldaidzin이 검출되었으며, F 지역 전통 된장을 제외하면 glycitin이 검출되지 않았다. 한편, F지역 전통 된장은 genistin이 50.67±0.27 μg/g으로 타지역과 비교하여 특이적으로 많은 양이 함유되었으며, daidzein 함량은 401.37±0.14 μg/g으로 가장 낮았던 C 지역과 비교하여 약 1.8배 높은 양상을 나타내었다. 선행 연구와 비교했을 때 재래식 된장의 이소플라본 함량은 686 μg/g이었으며 시판되는 된장은 873 μg/g으로 보고되어(Lee 등, 2002), 본 연구의 지역별 전통 된장의 이소플라본 함량은 선행연구의 함량과 유사한 수준이었다. 일본 미소된장의 이소플라본 함량은 콩 품종에 따라 54.3~61.0 mg/100 g으로 한국 전통 된장과 유사한 수준이었으나, Tohoku-126 품종으로 제조한 미소된장은 137 mg/100 g으로 원료로 사용된 콩의 품종에 따라 제조된 미소된장의 이소플라본 함량에 차이가 발생함을 알 수 있다(Yamabe 등, 2007).

Table 4 . Isoflavone contents of traditional Korean fermented soybean foods manufactured in each province (µg/g).

Fermented soy foodDistrict2)DA1)GLGEMDAMGLADAAGLMGEDAEGLEAGEGEETotal isoflavones
Soy pasteA0.78±0.033)ND4)0.64±0.003.67±0.01NDNDNDND227.18±2.2338.71±0.271.74±0.00241.53±0.04558.24±2.57b
B0.64±0.00ND0.36±0.013.21±0.06NDNDNDND250.62±1.6637.86±0.410.39±0.01257.59±1.40550.66±3.53b
C0.72±0.00NDND2.09±0.06NDNDNDND220.98±0.7232.94±0.250.56±0.01204.49±0.65461.78±1.58f
D0.63±0.00ND0.86±0.012.73±0.00NDNDNDND240.45±0.1235.56±0.060.82±0.00252.45±1.00533.51±0.82c
E0.87±0.00ND0.20±0.008.36±0.07NDNDNDND233.19±0.8035.18±0.400.78±0.00217.84±1.23496.41±2.34e
F12.59±0.110.95±0.0150.67±0.273.27±0.03NDNDNDND401.37±0.1436.35±0.221.65±0.00380.74±0.70887.59±1.40a
G0.25±0.00ND0.37±0.002.27±0.02NDNDNDND233.76±3.6944.05±0.011.91±0.01235.55±3.57518.15±7.26d
Mean2.35±4.340.14±0.347.59±18.263.65±2.06NDNDNDND364.51±59.9837.24±3.411.12±0.60255.74±55.91572.33±142.88a
Soy sauceA0.25±0.00NDNDNDNDNDNDND3.54±0.040.55±0.000.34±0.011.08±0.015.75±0.06cd
B0.32±0.00NDNDNDNDNDNDND2.88±0.000.83±0.010.71±0.011.04±0.025.78±0.02c
C0.35±0.01NDNDNDNDNDNDND3.09±0.040.54±0.020.59±0.001.00±0.025.55±0.03de
D0.33±0.00NDNDNDNDNDNDND4.35±0.110.76±0.010.24±0.001.75±0.007.41±0.10b
E0.15±0.01NDNDNDNDNDNDND2.46±0.020.36±0.010.15±0.010.76±.0003.88±0.001f
F0.19±0.00NDNDNDNDNDNDND5.75±0.140.52±0.012.27±0.030.61±0.019.32±0.16a
G0.20±0.00NDNDNDNDNDNDND3.23±0.080.61±0.010.79±0.030.60±0.015.44±0.05e
Mean0.25±0.07NDNDNDNDNDNDND3.61±1.070.60±0.150.72±0.690.98±0.386.16±1.73c
Red pepper pasteA4.07±0.031.14±0.0111.88±0.08NDNDNDNDND67.00±0.2010.26±0.034.01±0.0152.80±0.03151.17±0.25b
B1.14±0.010.50±.0152.62±0.00NDNDNDNDND13.00±0.132.32±0.052.60±0.0113.29±0.0635.47±0.18d
C0.66±0.010.47±0.003.08±0.00NDNDNDNDND41.87±0.226.77±0.063.85±0.0138.51±0.0195.20±0.32e
D4.75±0.001.03±0.017.52±0.04NDNDNDNDND24.96±0.244.23±0.043.02±0.0019.666±0.0365.17±0.29f
E7.61±0.012.03±0.0210.64±0.02NDNDNDNDND41.30±0.775.18±0.002.98±0.1134.54±0.01104.26±0.66d
F0.70±0.010.23±0.012.24±0.00NDNDNDNDND66.14±0.167.25±0.014.10±0.0366.45±0.01147.12±0.19c
G1.66±0.011.09±0.016.61±0.04NDNDNDNDND80.58±0.1512.63±0.035.65±0.0475.67±0.35183.88±0.37a
Mean2.94±2.530.93±0.586.37±3.76NDNDNDNDND47.83±23.506.95±3.413.74±0.9842.99±22.30111.75±52.16b

1)DA: daidzin, GL: glycitin, GE: genistin, MDA: 6′′-O-malonyldaidzin, MGL: 6′′-O-malonylglycitin, ADA: 6′′-O-acetyldaidzin, AGL: 6′′-O-acetylglycitin, MGE: 6′′-O-malonylgenistin, DAE: daidzein, GLE: glycitein, AGE: 6′′-O-acetylgenistin, GEE: genistein..

2)Each letter (A~G) means a different province..

3)The same letters (a~f, a’~c’) do not differ significantly, based on Duncan’s multiple range test at P<0.05..

4)Not detected..



전통 간장 및 고추장에 함유된 이소플라본의 경우 각각 3.88~9.32 μg/g 및 35.47~183.88 μg/g으로 전통 된장과 비교하여 상대적으로 그 함량이 낮았다. 지역별 전통 간장 중 총 이소플라본 함량이 가장 높은 지역은 F 지역이었으며, 이는 전통 된장과 동일한 결과였다. Choi 등(2011)의 연구에 따르면 발아되지 않은 콩으로 제조된 간장의 총 이소플라본 함량은 447.4±28.4 mg%였으며, 발아된 콩으로 제조할 경우 발아 조건에 따라 621.6±47.9 mg%(차광조건) 및 605.9±35.8 mg%(광조건)라고 보고하여 발아의 유무 및 조건에 따라 이소플라본 함량이 변화됨을 알 수 있으나, 이 결과는 본 연구에서 지역 간 차이의 범주 내에 포함되는 수준이었다. 전통 고추장의 경우 G 지역이 183.88±0.37 μg/g으로 가장 높은 이소플라본 함량이었으며, 가장 낮은 지역은 B 지역으로 35.47±0.18 μg/g 수준이었다. Kim(1999)은 국내에 시판된 고추장에 함유된 이소플라본을 분석한 결과 0.0~17.6 μg/g 수준이라고 보고하여 본 연구에서 평가된 전통 고추장보다 상대적으로 낮은 함량임을 확인하였다.

한편, 전통 된장의 전체 이소플라본 중 비당체의 함량은 458.41~818.46 μg/g으로 약 92% 이상이었고 간장의 경우 73.7~97.4%, 고추장은 75.0~86.0%가 비당체였으며, 일반적으로 알려진 콩의 비당체 비율(약 2.5%)과 비교하여 매우 높은 수준이었다(Sun 등, 2011). 이소플라본 비당체는 배당체보다 체내에 빠르고 많은 양이 흡수될 수 있는데, 특히 genistein은 다른 이소플라본 isomer보다 우수한 생체이용률을 나타내어 이용 가치가 높다고 보고된 바 있다(Izumi 등, 2000; Larkin 등, 2008). Lee 등(2018)은 전통적인 방법으로 조제된 된장이 삶은 콩에 비해 총 이소플라본 함량은 낮으나 경구 투여된 쥐의 혈장에서 검출된 이소플라본 대사산물을 분석하였을 때 두 그룹 간 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 이는 된장에 함유된 비당체 이소플라본의 높은 생체이용률에 의한 것이라고 보고하였다.

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본의 분포 특성

한국 전통 콩 발효식품인 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당 및 이소플라본 함량을 대상으로 주성분 분석을 수행하였다(Fig. 3). Loading plot에서 총당, 총 단당류 및 총 올리고당 함량과 같은 주요 당 함량은 PC1에서 양(+)의 값을, PC2는 음(-)의 값을 나타내었다. 반면, galactose의 경우 PC1은 음의 값, PC2는 양의 값을 나타내어 총당, 총 단당류 및 총 올리고당 함량과 부의 상관을 나타내었다. 한편 분석된 모든 이소플라본은 PC2 값이 음의 값을 나타내었는데, 6′′-O-acetylgenistin, glycitin 및 daidzin은 PC1 값이 양의 값을 나타내었고, 그 외 이소플라본 성분들의 PC1 값은 음을 나타내었다. 또한, 본 연구에서 사용된 시료에서는 glycitin 및 6′′-O-acetylgenistin 함량이 총당 함량과 밀접한 상관성이 있음을 확인할 수 있었다. Score plot에서는 당 함량 및 이소플라본 함량에 의해 전통 된장, 간장 및 고추장이 사분면 내에서 명확하게 그룹을 형성하여 구분되는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 전통 된장 중 F 지역 시료의 경우 loading plot의 성분별 위치를 고려해볼 때 총 이소플라본 및 daidzein 함량이 다른 콩 발효식품과 비교하여 월등히 높은 함량을 나타내고 있음을 알 수 있다. 전통 된장의 총 이소플라본 함량은 전통 간장 및 고추장보다 높기 때문에 PC1 및 PC2 모두 음의 값을 나타내는 위치에 그룹을 형성하였으며, 전통 고추장은 당 함량이 다른 콩 발효식품보다 높아 PC1 값이 양의 값을 나타내는 위치에 그룹을 형성하였다. 전통 간장의 경우 PC2 값이 양의 값을 나타내어 다른 콩 발효식품보다 상대적으로 당 및 이소플라본 함량이 낮았으며, galactose 함량이 높고 그룹의 분포 범위가 좁아 지역 간 함량의 편차가 낮음을 확인할 수 있다.

Fig 3. Principal component analysis (PCA) of sugar and isoflavone contents in traditional Korean fermented soybean foods. A: loading plot, B: score plot.

한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 함량 분포를 보다 가시화하기 위하여 군집(cluster) 분석을 포함하는 heatmap을 나타내었다(Fig. 4). 그 결과, 주성분 분석의 결과와 마찬가지로 전통 된장, 간장 및 고추장이 명확하게 그룹이 구분되는 것을 확인하였다. 또한, 성분별 함량의 고저에 의해서도 군집으로 구분이 되었는데, glycitin, 6′′-O-acetylgenistin, maltose, fructose, glucose 및 총당 함량이 상대적으로 높은 콩 발효식품들이 하나의 군집을 이루고 있었으며, 이들은 전통 고추장에 의해 형성된 그룹 Ⅰ이었다. 6′′-O-malonyldaidzin, glycitein, genistein, daidzein, total isoflavone, sucrose 및 raffinose 함량이 상대적으로 높은 군집은 전통 된장에 의해 Ⅱ 그룹이 형성되었으며, 마지막으로 galactose를 포함한 그 외 성분들이 그룹 Ⅲ을 형성하였는데, 이들은 주로 전통 간장에서 기인한 그룹으로 볼 수 있다.

Fig 4. Heatmap including cluster analysis according to sugar and isoflavone contents in traditional Korean fermented soybean foods.

이상으로 본 연구에서 한국 전통 방식으로 제조된 콩 발효식품(된장, 간장 및 고추장)에 함유된 당 및 이소플라본 함량 및 분포 특성을 검토하여 국민 식생활 건강 증진의 기초 자료를 제공하고자 하였다.

요 약

전통 제조 방법으로 가공된 지역별 된장, 간장 및 고추장에 함유된 당과 이소플라본 함량에 대한 정보는 제한적인 실정이다. 따라서 본 연구에서는 각 지역(강원, 경남, 경북, 전남, 전북, 충남 및 충북)의 한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본 함량을 평가하였다. 전통 된장의 총당 함량의 범위는 5.78~45.43 mg/g이었으며, 전통 간장은 7.09~31.44 mg/g이었고, 전통 고추장은 86.69~270.94 mg/g이었다. 한국 전통 된장에 함유된 총 이소플라본 함량의 범위는 461.78~887.59 μg/g이었으며, 전통 간장 및 고추장에 함유된 이소플라본의 경우 각각 3.88~9.32 μg/g 및 35.47~183.88 μg/g이었다. 주성분 분석을 수행한 결과, 전통 된장, 간장 및 고추장은 당 함량 및 이소플라본 함량에 의해 명확하게 그룹이 구분되었다. 또한, 콩 발효식품에 함유된 glycitin과 6′′-O-acetylgenistin은 정의 상관관계를 나타내었으며, galactose 및 다른 당은 부의 상관관계를 나타내었다. 마지막으로 군집 분석을 포함하는 heatmap을 통해 한국 전통 콩 발효식품에 함유된 당 및 이소플라본의 함량 특성을 가시화하여 검토하였다.

Fig 1.

Fig 1.HPLC/ELSD chromatograms of standard solution (400 μg/mL) and representative fermented soybean foods. Peak 1: fructose, 2: galactose, 3: glucose, 4: sucrose, 5: maltose, 6: raffinose, 7: stachyose.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 72-81https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.1.72

Fig 2.

Fig 2.HPLC/DAD chromatograms of standard solution (10 μg/mL) and representative fermented soybean foods. Peak 1: daidzin, 2: glycitin, 3: genistin, 4: 6′′-O-malonyldaidzin, 5: 6′′-O-malonylglycitin, 6: 6′′-O-acetyldaidzin, 7: 6′-O-acetylglycitin, 8: 6′′-O-malonylgenistin, 9: daidzein, 10: glycitein, 11: 6′′-O-acetylgenistin, 12: genistein.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 72-81https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.1.72

Fig 3.

Fig 3.Principal component analysis (PCA) of sugar and isoflavone contents in traditional Korean fermented soybean foods. A: loading plot, B: score plot.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 72-81https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.1.72

Fig 4.

Fig 4.Heatmap including cluster analysis according to sugar and isoflavone contents in traditional Korean fermented soybean foods.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2023; 52: 72-81https://doi.org/10.3746/jkfn.2023.52.1.72

Table 1 . Comparison of the sensitivity, selectivity, and linearity of the HPLC method.

ConstituentSensitivitySelectivityLinearity
LOD1)LOQ2)N3)S4)Rs5)Calibration curveR2
(μg/mL)
SugarFructose8.9829.638,0810.97y=6,604.194x-8,696.9390.998
Galactose9.8732.575,0310.933.6y=4,825.880x-6,112.9880.998
Glucose9.0229.777,8110.961.5y=6,777.024x-9,409.0020.998
Sucrose26.621,3241.0113.7y=14,689.545x-422.8700.998
Maltose1.896.2444,1310.992.8y=16,131.693x-966.8620.998
Raffinose1.354.4693,7600.916.2y=19,163.129x-1,059.1830.998
Stachyose1.123.7168,3670.925.6y=19,543.495x-1,129.6480.998
Isoflavone6)DA0.080.2716,5761.08y=6,547.224x+21.6600.999
GL0.080.2818,4081.093.2y=6,593.239x+9.8690.999
GE0.070.2325,3531.0715.9y=9,829.146x+0.3410.999
MDA0.210.6926,7420.923.7y=2,252.890x-4.0080.999
MGL0.230.7636,5431.052.2y=2,023.232x+9.7170.999
ADA0.130.4352,8081.1412.3y=3,959.301x+17.8420.999
AGL0.130.4358,5761.064y=4,783.733x+0.3850.999
MGE0.20.6647,9231.11.6y=2,582.132x+0.2530.999
DAE0.130.4244,1941.027.5y=5,907.286x+11.0690.999
GLE0.140.4654,1200.994.8y=5,727.288x+9.8370.999
AGE0.10.3277,7601.13.1y=6,685.214x+0.3660.999
GEE0.140.4657,7320.9715.6y=7,647.972x+0.9200.999

1)Limit of detection. 2)Limit of quantitation. 3)Number of theoretical plate. 4)Peak symmetry. 5)Peak resolution..

6)DA: daidzin, GL: glycitin, GE: genistin, MDA: 6′′-O-malonyldaidzin, MGL: 6′′-O-malonylglycitin, ADA: 6′′-O-acetyldaidzin, AGL: 6′′-O-acetylglycitin, MGE: 6′′-O-malonylgenistin, DAE: daidzein, GLE: glycitein, AGE: 6′′-O-acetylgenistin, GEE: genistein..


Table 2 . Recovery and relative standard deviation values of isoflavone and sugar contents in standard reference materials.

ConstituentReference valueAnalysis valueRecovery (%)RSD1) (%)
(mg/kg)
Isoflavone (SRM-3234)AglyconeDaidzein14.0±3.02)14.3±0.5102.13.47
Genistein15.5±0.315.5±0.1100.30.36
GlycosideDaidzin1,680.0±5301,581±4894.13.06
Genistin2,080.0±5201,924±1392.50.66
Glycitin245.0±46231±394.31.22
Sugar (SRM-3233)MonosaccharideFructose8.1±3.97.9±0.097.50.05
Glucose10.4±3.611.0±0.0105.80.13
DisaccharideSucrose134.2±7.5131.8±1.598.21.13
Maltose4.6±0.94.5±0.097.80.31
Total sugars158.0±15.0155.2±1.498.20.88

1)Relative standard deviation..

2)Refers to the reference standard value suggested by the National Institute of Standards & Technology..


Table 3 . Sugar contents of traditional Korean fermented soybean foods manufactured in each province (mg/g).

Fermented soy foodProvince1)FructoseGalactoseGlucoseSucroseMaltoseRaffinoseStachyoseTotal sugars
Soy pasteA3.22±0.005.81±0.0625.51±2.434.74±0.053.19±0.002.95±0.00ND45.43±2.33a2)
B2.89±0.007.66±0.06NDND2.87±0.01NDND13.42±0.05d
C2.88±0.01ND3)NDND2.93±0.01NDND5.81±0.00e
D2.83±0.01NDNDND2.95±0.00NDND5.78±0.02e
E2.98±0.014.11±0.053.99±0.034.53±0.062.88±0.01NDND18.49±0.14c
F3.65±0.0015.95±0.497.90±0.62ND2.96±0.00NDND30.45±0.14b
G3.24±0.017.62±0.11NDND2.94±0.01NDND13.80±0.11d
Mean3.10±0.295.88±5.485.34±9.391.32±2.262.96±0.110.42±1.12ND19.03±14.36b
Soy sauceA3.50±0.026.10±0.994.34±0.11NDNDNDND13.94±1.12c
B3.17±0.006.85±0.04NDNDNDNDND10.01±0.05d
C2.89±0.005.36±0.01NDNDNDNDND8.25±0.00d
D2.83±0.014.26±0.02NDNDNDNDND7.09±0.01d
E2.74±0.015.18±0.03NDNDNDNDND7.92±0.04d
F5.06±0.0716.41±0.389.96±0.38NDNDNDND31.44±0.69a
G3.07±0.0012.06±2.945.12±0.74NDNDNDND20.26±3.68b
Mean3.32±0.818.03±4.492.78±3.88NDNDNDND14.13±8.91b
Red pepper pasteA32.58±2.51ND95.43±3.37ND23.28±0.79NDND151.30±0.08e
B25.96±0.34ND197.82±2.81ND43.50±0.37NDND267.28±3.53a
C21.64±0.37ND37.06±2.61ND27.99±0.68NDND86.69±1.56f
D37.26±0.44ND200.08±0.25ND33.60±0.53NDND270.94±0.72a
E26.43±0.30ND109.46±0.70ND43.62±0.11NDND179.52±0.29d
F26.60±1.43ND186.40±1.29ND18.32±0.97NDND231.32±3.70b
G28.60±0.00ND143.01±3.60ND26.26±0.48NDND197.87±3.13c
Mean28.44±5.08ND138.47±61.39ND30.94±9.78NDND197.85±66.01a

1)Each letter (A-G) means a different province..

2)The same letters (a-f, a′,b′) do not differ significantly, based on Duncan’s multiple range test at P<0.05..

3)Not detected..


Table 4 . Isoflavone contents of traditional Korean fermented soybean foods manufactured in each province (µg/g).

Fermented soy foodDistrict2)DA1)GLGEMDAMGLADAAGLMGEDAEGLEAGEGEETotal isoflavones
Soy pasteA0.78±0.033)ND4)0.64±0.003.67±0.01NDNDNDND227.18±2.2338.71±0.271.74±0.00241.53±0.04558.24±2.57b
B0.64±0.00ND0.36±0.013.21±0.06NDNDNDND250.62±1.6637.86±0.410.39±0.01257.59±1.40550.66±3.53b
C0.72±0.00NDND2.09±0.06NDNDNDND220.98±0.7232.94±0.250.56±0.01204.49±0.65461.78±1.58f
D0.63±0.00ND0.86±0.012.73±0.00NDNDNDND240.45±0.1235.56±0.060.82±0.00252.45±1.00533.51±0.82c
E0.87±0.00ND0.20±0.008.36±0.07NDNDNDND233.19±0.8035.18±0.400.78±0.00217.84±1.23496.41±2.34e
F12.59±0.110.95±0.0150.67±0.273.27±0.03NDNDNDND401.37±0.1436.35±0.221.65±0.00380.74±0.70887.59±1.40a
G0.25±0.00ND0.37±0.002.27±0.02NDNDNDND233.76±3.6944.05±0.011.91±0.01235.55±3.57518.15±7.26d
Mean2.35±4.340.14±0.347.59±18.263.65±2.06NDNDNDND364.51±59.9837.24±3.411.12±0.60255.74±55.91572.33±142.88a
Soy sauceA0.25±0.00NDNDNDNDNDNDND3.54±0.040.55±0.000.34±0.011.08±0.015.75±0.06cd
B0.32±0.00NDNDNDNDNDNDND2.88±0.000.83±0.010.71±0.011.04±0.025.78±0.02c
C0.35±0.01NDNDNDNDNDNDND3.09±0.040.54±0.020.59±0.001.00±0.025.55±0.03de
D0.33±0.00NDNDNDNDNDNDND4.35±0.110.76±0.010.24±0.001.75±0.007.41±0.10b
E0.15±0.01NDNDNDNDNDNDND2.46±0.020.36±0.010.15±0.010.76±.0003.88±0.001f
F0.19±0.00NDNDNDNDNDNDND5.75±0.140.52±0.012.27±0.030.61±0.019.32±0.16a
G0.20±0.00NDNDNDNDNDNDND3.23±0.080.61±0.010.79±0.030.60±0.015.44±0.05e
Mean0.25±0.07NDNDNDNDNDNDND3.61±1.070.60±0.150.72±0.690.98±0.386.16±1.73c
Red pepper pasteA4.07±0.031.14±0.0111.88±0.08NDNDNDNDND67.00±0.2010.26±0.034.01±0.0152.80±0.03151.17±0.25b
B1.14±0.010.50±.0152.62±0.00NDNDNDNDND13.00±0.132.32±0.052.60±0.0113.29±0.0635.47±0.18d
C0.66±0.010.47±0.003.08±0.00NDNDNDNDND41.87±0.226.77±0.063.85±0.0138.51±0.0195.20±0.32e
D4.75±0.001.03±0.017.52±0.04NDNDNDNDND24.96±0.244.23±0.043.02±0.0019.666±0.0365.17±0.29f
E7.61±0.012.03±0.0210.64±0.02NDNDNDNDND41.30±0.775.18±0.002.98±0.1134.54±0.01104.26±0.66d
F0.70±0.010.23±0.012.24±0.00NDNDNDNDND66.14±0.167.25±0.014.10±0.0366.45±0.01147.12±0.19c
G1.66±0.011.09±0.016.61±0.04NDNDNDNDND80.58±0.1512.63±0.035.65±0.0475.67±0.35183.88±0.37a
Mean2.94±2.530.93±0.586.37±3.76NDNDNDNDND47.83±23.506.95±3.413.74±0.9842.99±22.30111.75±52.16b

1)DA: daidzin, GL: glycitin, GE: genistin, MDA: 6′′-O-malonyldaidzin, MGL: 6′′-O-malonylglycitin, ADA: 6′′-O-acetyldaidzin, AGL: 6′′-O-acetylglycitin, MGE: 6′′-O-malonylgenistin, DAE: daidzein, GLE: glycitein, AGE: 6′′-O-acetylgenistin, GEE: genistein..

2)Each letter (A~G) means a different province..

3)The same letters (a~f, a’~c’) do not differ significantly, based on Duncan’s multiple range test at P<0.05..

4)Not detected..


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