메주는 대한민국의 전통발효식품인 간장, 된장, 고추장 등 장류의 원료로 이용되는 대두 발효식품이다(Shin 등, 2018). 식품공전에 따르면 메주는 한식메주와 개량메주로 나뉜다. 전통메주는 주원료를 대두로 하여 수침, 자숙 및 성형 후 자연상태에서 발효시킨 것이다. 개량메주는 증자한 대두에 황국균을 인위적으로 접종하여 발효시킨 밀가루와 혼합해 제조한 것이다(Jeong 등, 2010). 메주는 염수에 담가 간장 덧의 발효 및 숙성이 진행되며, 숙성이 끝난 간장 덧은 후발효 및 여과와 달임 과정을 거친 후 간장으로 완성된다(Moon 등, 2018). 즉, 식품과학사전에 따르면 간장 덧은 메주가 염수에 담가져 숙성과 발효가 진행되는 상태의 용액을 말한다.

간장은 소금에 의한 짠맛 이외에도 발효과정을 통해 구수한 맛을 내는 아미노산이 생성되고, 단맛, 신맛, 감칠맛 등은 유리당, 유기산 및 펩타이드에 의해 제공된다(Choi 등, 2006). 간장은 미각, 향기에 의한 식욕 증진 외에도 항암, 면역 증진, 항산화 및 콜레스테롤 저하 등의 효능을 가지고 펩타이드, 아이소플라본 등의 생리작용이 입증되었다(Jeong 등, 2023; Lee 등, 2002). 이러한 간장의 우수성을 알리고자 간장에 관한 연구가 현재 활발히 이루어지고 있다. 국내에서 간장과 관련하여 한국 전통 재래식 간장과 개량식 간장의 이화학적 품질 특성 및 항산화 활성 비교(Jang 등, 2023), 장기 숙성 한식간장의 숙성 기간별 품질 특성 비교(Choi 등, 2019), 재래식 조선간장과 시판 양조간장의 이화학적 특성 연구(Kim 등, 1996) 등 간장의 이화학적 품질 특성 및 항산화 활성 등에 관한 연구가 진행되었다. 반면, 간장 덧과 관련된 연구는 재래 간장 덧의 숙성온도가 간장의 성분 및 식미 특성에 미치는 영향(Chung 등, 2000), 한국 재래식 간장 덧 발효 시 대두 자숙 폐액 첨가가 젖산발효 촉진에 미치는 영향(Choi 등, 1998) 등의 연구가 발표되었으나, 전반적으로 간장에 관한 연구에 비해 간장 덧과 관련된 연구는 매우 부족한 실정이다. 간장의 이화학적 특성과 효소활성에 관한 연구는 비교적 많이 진행되었으나, 간장 덧을 직접 제조하여 간장 덧이 숙성됨에 따라 변화하는 이화학적 특성과 효소활성에 관해 연구한 사례는 확인할 수 없었다. 또한 이화학적 특성과 효소활성은 간장 품질에 관해 중요한 지표이므로 간장 덧의 이화학적 및 효소활성에 관한 연구가 필요하다.

본 연구에서는 동일한 조건에서 한식메주와 개량메주로 제조된 간장 덧의 발효 기간에 따른 이화학적 특성 및 효소활성에 대한 특성을 조사하고자 하였다. 한식메주와 개량메주를 같은 방법으로 동일한 장소에 발효시켜, 0일 차, 15일 차, 30일 차, 60일 차에 실험을 진행하여 발효 기간에 따라 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성이 어떻게 변화하는지 확인하고자 하였고, 60일 발효 종료 시점에 한식메주와 개량메주로 만들어진 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성의 차이를 확인하고자 하였다.

실험 재료 및 간장 제조

본 연구에서는 시판 중인 한식메주와 개량메주를 구매하여 사용하였다. 한식메주는 식품공전에서 한식메주로 분류될 수 있도록 전통식으로 만든 메주(순창마른메주, 담예찬(주))를 업체에서 직접 구매하였다. 개량메주는 대두를 찐 후 선별된 종균을 접종하여 발효시켜 만든 메주로, 개량메주 전문 판매업체에서 직접 구매하였다(순창메주, 순창장류 주식회사). 메주를 구입한 후 항아리에 메주 10 kg과 숯, 고추를 20% 염수 30 L에 넣고 60일간 발효를 진행하였으며, 0일 차, 15일 차, 30일 차, 60일 차에 샘플링을 실행하였다(Fig. 1). 간장 덧 샘플은 샘플링 후 분석을 위하여 냉장 상태(4°C)로 보관하였다. 샘플 정보는 Table 1에서 찾아볼 수 있다.

Table 1 . Samples included in this study.

Sample name.	Day0.	Day15.	Day30.	Day60.
Traditional meju. Commercialized meju.	T0. C0.	T15. C15.	T30. C30.	T60. C60.

Fig 1. Manufacturing soy sauce mash.

이화학 특성

색도, 수분 함량, 산가, 염도(%), pH, °Brix, 적정산도, 아미노태 질소, 환원당, 총당, 알코올 함량을 측정하였다. 실험은 이전 연구인 Hwang 등(2024), Kim 등(2018), Park 등(2015a, 2015b), Choi 등(2013)의 연구에 보고된 측정 방법을 참조하여 측정하였다. 분석에 사용된 모든 화학물질은 Merck에서 구입하였다. 모든 실험은 3회 반복하여 측정하였다.

간장 덧의 원물을 사용해 색도, 수분함량 및 산가를 측정하였다. 색도의 측정은 높이 10 mm, 직경 35 mm인 페트리디쉬에 간장 원물 약 8 mL를 기포가 생기지 않도록 넣어 측정하였다. 색차계(Color Reader CR-10 Plus, Konica Minolta)를 이용해 L^*값, a^*값, b^*값을 측정하였다. L^*값은 명도를, a^*값은 적색을, b^*값은 황색을 나타낸다(Park 등, 2018). 수분함량의 측정은 sample plate(DH-WBA0005, Daihan Scientific Co.)에 간장 덧을 2 g 칭량 후 수분함량분석기(WBA-110M, Daihan Scientific Co.)에 넣어 수분함량을 측정하였다. 산가 측정은 간장 덧 1.5 g을 비커에 취하고 EtOH와 ether를 각각 순서대로 10 mL, 20 mL 넣고 혼합하였다. 지시약으로 1% 페놀프탈레인 용액을 50 μL를 가하였다. 뷰렛을 이용해 0.1 N KOH-EtOH로 엷은 홍색이 30초 동안 지속될 때까지 적정하였다. 염도는 간장 덧을 1%(w/v)로 희석하여 균질화한 후 25 mL를 취해 지시약으로 10% K₂CrO₄ 1 mL를 첨가하였다. 지시약으로 1% 페놀프탈레인 용액을 사용하였으며, 뷰렛을 이용해 0.1 N AgNO₃를 시료 용액에 가하며 적갈색이 될 때까지 적정하였다.

10%(w/v)로 희석한 간장 덧 용액을 사용하여 pH, 가용성 수분함량, 적정산도, 아미노태 질소, 환원당, 알코올 함량을 측정하였다. 간장 덧을 3차 증류수로 희석하여 Whatman No. 2 filter paper(Whatman International Ltd.)로 여과하여 분석에 사용되었다. pH 값은 pH meter(Lab 850, Schott)를 사용해 측정되었다. 가용성 수분함량은 당도계(RHB-32ATC, Daihan Scientific Co.)를 이용하였고, 200 μL를 측정 프리즘에 넣어 측정하였다. 적정산도는 0.1 N NaOH를 첨가하여 pH가 약 8.3이 될 때까지 적정하였고 소비된 0.1 N NaOH mL 수로 표시하였다. 아미노태 질소는 적정산도 측정을 마친 시료에 35% 포름알데하이드 용액을 가한 후 0.1 N NaOH로 pH가 4~8.35가 될 때까지 적정하였다. 환원당 측정은 10% 시료 용액 1 mL에 DNS 시약 3 mL를 가한 뒤 water bath(Maxturdy-30, Daihan Scientific Co.) 100°C에 5분간 가열하였다. 얼음을 이용해 냉각 후 증류수 21 mL를 첨가하였다. Spectrophotometer(Mega-800, Scinco) 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. Glucose를 표준물질로 하여 작성한 standard curve를 이용하여 환원당의 함량을 mg/g으로 나타내었다. 알코올의 측정은 10% 시료 용액 1 mL에 1 M CrO₃을 10 mL 첨가하고 상온에 15분 동안 방치하였다. 혼합용액 1 mL와 증류수 2 mL를 섞고 spectrophotometer(Mega-800) 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 에탄올을 표준물질로 하여 작성한 표준곡선을 이용하여 알코올 함량을 %로 나타내었다.

총당의 측정은 1% 시료 용액 1 mL에 5% phenol 1 mL와 conc-H₂SO₄을 5 mL 첨가한 뒤, 상온에 30분 동안 방치한 후 spectrophotometer(Mega-800) 490 nm에서 흡광도를 측정하였다. Glucose를 표준물질로 하여 작성한 표준곡선을 이용하여 총당 함량을 mg/g으로 나타내었다.

효소활성

α-amylase 활성의 측정은 10% 시료 용액 1 mL에 pH를 7.0으로 맞춘 1% soluble starch solution 2 mL를 넣고 water bath(MaCturdy-30, Daihan Scientific Co.) 40°C에 30분 방치하였다. 0.1 N HCl을 첨가하고 30분 동안 상온에 방치하였다. Iodine solution 1 mL를 넣고 spectrophotometer(Mega-800) 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. β-amylase 활성의 측정은 10% 시료 용액 1 mL에 pH를 4.8로 맞춘 0.5% soluble starch solution 1 mL를 넣고 30°C로 설정한 water bath(MaCturdy-30)에 30분 방치하였다. DNS 시약 1 mL를 넣고 끓는 물에 5분간 방치하였다. 얼음을 이용해 냉각 후 spectrophotometer(Mega-800) 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 1분 동안 생성되는 maltose 양을 기준으로 1 unit으로 계산하였다. Maltose를 표준물질로 하여 작성한 표준곡선을 이용하여 β-amylase의 활성을 unit/g으로 나타내었다. Acidic/neutral protease 활성의 측정은 37°C에 10% 시료 용액 1 mL를 10분 동안 예열하고, 0.6% casein 용액(acidic: pH 3, neutral: pH 7) 3 mL를 첨가하였다. 37°C로 맞춘 water bath(MaCturdy-30)에 10분 동안 방치하였다. 그리고 0.4 M trichloroacetic acid를 5 mL 첨가하여 37°C로 설정한 water bath(MaCturdy-30)에 20분 동안 방치시켰다. 그 후 5분 동안 1,646×g로 원심분리(Combi 508, Hanil Scientific lnc.) 하였다. 상등액 2 mL에 0.4 M Na₂CO₃ 5 mL와 3배 희석된 1 N Folin’s reagent 1 mL를 첨가하였다. 상온에 30분 동안 발색시킨 뒤 spectrophotometer(Mega-800) 660 nm에서 흡광도를 측정하였다. 1분 동안 생성되는 tyrosine의 양을 기준으로 1 unit으로 계산하였다. Tyrosine을 표준물질로 하여 작성한 표준곡선을 이용하여 protease의 활성을 unit/g으로 나타내었다.

자료의 통계 처리

실험 결과는 XLSTAT 2023(Lumivero)으로 통계분석을 진행하였다. 측정값은 평균값으로 제시했으며, 발효 기간에 따른 한식메주로 제조된 간장 덧과 개량메주로 제조된 간장 덧의 유의성은 일원 배치 분산분석(One-way analysis of variance)으로, 한식메주로 제조된 간장 덧과 개량메주로 제조된 간장 덧 간의 유의성은 t-test를 실시하여 유의수준 α=0.05에서 간장 덧 시료 간의 유의적 차이를 확인하였다. 또한 메주종류의 차이와 발효 기간의 차이에 따른 이화학적 특성 및 효소활성 간의 연관관계를 확인하기 위하여 주성분 분석이 시행되었다.

한식메주로 발효된 간장 덧의 이화학적 및 효소활성 특성

한식메주로 제조된 간장 덧의 이화학적 및 효소활성 특성을 측정한 결과는 Table 2A에 나타내었다. α-amylase를 제외한 모든 이화학적 및 효소활성 특성은 발효 기간에 따라 유의적 차이를 나타내는 것으로 나타났다(P<0.05). 색도 중 L^*값은 39.90~59.30의 범위를 나타냈고 발효 기간이 지날수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 이전 연구에 따르면 전통메주로 담근 간장의 L^*값은 39.84~40.50을 나타냈으며 발효 기간이 지나며 L^*값이 낮아졌다고 보고되었다(Jeon 등, 2002). a^*값은 -0.13~7.03의 범위를 나타냈고 발효 기간이 지날수록 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다. b^*값은 -1.07~11.70의 범위로 나타났다. 간장의 갈색화는 Maillard reaction에 의한 melanoidin이 생성되며 진행되는 것으로 알려져 있으며(Lertsiri 등, 2001), 간장의 색도는 제품의 관능적 품질에 미치는 영향이 큰 것으로 보고되었다(Kim, 2004). 수분 함량의 측정값은 75.02~83.85%로 발효 기간이 지날수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며, 전통간장의 수분함량이 71.7~72.5%로 나타난 것과 비교하였을 때 높은 수준으로 나타났다(Shin 등, 2010). 산가는 9.73~23.82 KOH/g의 범위로 나타났으며 15일 차까지 감소하다가 그 이후에는 증가하는 경향을 보였다. 염도는 18.80~20.01%로 나타났으며 발효 기간이 지나며 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 이는 숙성 기간이 지날수록 수분의 증발로 인해 염도가 증가한다고 보고된 바와 일치한다(Son 등, 1998). 이전 연구인 재래식 간장의 염도를 측정한 결과인 11.6~25.4%와 비슷한 수준으로 나타났다(Surh, 2022). pH는 6.06~7.69의 범위로 측정되었으며 발효 기간이 증가할수록 유의적으로 낮아지는 경향을 보였다. 이전 연구에서 숙성 기간에 따른 간장의 pH 저하는 발효과정 중 증식하는 젖산균 등에서 생산되는 유기산의 증가에 의한 것으로 나타났다(Jeon 등, 2002). 또한 Jeon 등(2002)의 연구에서 전통메주로 제조된 간장의 pH 측정값을 비교하였을 때 높은 수준으로 나타났다. 당도는 19.33~30.00°Brix로 나타났으며 30일 차까지 증가하는 경향을 보이다가 그 이후에는 감소하는 경향을 보였다. 이전 연구에서 전통간장의 당도가 31.00~40.16°Brix로 나타난 것과 비교하여 조금 낮은 수준이다(Jang 등, 2023). 적정산도는 0.03~5.20 mL의 분포를 보였으며, pH와 반대의 경향으로 발효 기간이 지날수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 아미노태 질소의 함량은 메주의 단백질 성분이 분해되어 감칠맛, 단맛, 쓴맛 등을 내는 아미노산 성분으로 분해된 정도를 나타낸다(Choi 등, 2013). 아미노태 질소는 숙성도를 결정하는 중요한 성분이며, 고유의 조미료적인 성질을 부여함과 동시에 영양학적 가치를 부여한다(Cho 등, 2007). 본 연구에서 9.03~402.46 mg/%의 범위로 나타났고, 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보이며 0일 차와 15일 차 사이에 급격한 증가를 나타내었다. 이러한 결과는 초기 간장 덧의 pH가 protease 작용에 의해 단백질 분해가 많았기 때문으로 사료된다(Son 등, 1998). 환원당은 알데하이드 또는 케톤을 형성하는 당의 일종으로 포도당, 과당, 엿당 등이 있으며, 환원당은 숙성 중에 유입된 미생물에 의해 생성된 amylase가 메주의 전분질을 분해하여 생성된다(Jeon 등, 2002). 0.12~0.45 mg/g의 범위로 나타났으며 15일 차에 감소하는 경향을 보였으나 그 이후에는 증가하는 경향을 보였다. 총당은 0.13~1.62 mg/g의 범위로 나타났으며 30일 차까지 감소하다가 그 이후에 증가하는 경향을 보였다. 알코올은 0.08~0.38%의 범위로 나타났으며 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 30일 차와 60일 차 사이에 큰 감소를 나타냈다.

Table 2 . The change of physiochemical characteristics of soy sauce mash made from traditional meju and soy sauce mash made from commercial meju during 60 days.

(a) Traditional meju.

Sample	Color			Moisture (%)	Acid value (KOH/g)	Salinity (%)	pH	Brix (°Bx)	TA (mL)	NH2-N (mg/%)	Reducing sugar (mg/g)	Alcohol (%)	Total sugar (mg/g)
	L*	a*	b*
T0	59.30 a	-0.13 c	-1.07 d	83.85 a	10.97 c	18.80 c	7.69 a	19.33 d	0.03 d	9.03 d	0.13 c	0.38 a	0.52 b
T15	52.50 b	1.50 c	9.37 b	80.87 b	9.73 c	18.88 bc	6.21 bc	22.00 c	2.04 c	139.74 c	0.12 c	0.38 a	0.17 c
T30	48.60 b	4.67 b	11.70 a	78.41 c	18.95 b	19.42 b	6.26 b	30.00 a	3.33 b	229.31 b	0.16 b	0.35 a	0.13 c
T60	39.90 c	7.03 a	6.97 c	75.02 d	23.82 a	20.01 a	6.06 c	26.00 b	5.20 a	402.46 a	0.45 a	0.08 b	1.62 a
p-value1)	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05

¹⁾Means in a column that do not share same alphabetical letter represent significant differences at α=0.05..

²⁾TA: titratable acidity..

(b) Commercial meju.

Sample	Color			Moisture (%)	Acid value (KOH/g)	Salinity (%)	pH	Brix (°Bx)	TA (mL)	NH2-N (mg/%)	Reducing sugar (mg/g)	Alcohol (%)	Total sugar (mg/g)
	L*	a*	b*
C0	59.77a	-0.13c	-0.93c	82.03a	8.35b	21.61a	7.18a	22.00c	0.04 d	6.46 d	0.12c	0.39a	0.63b
C15	53.77b	2.77b	12.17a	80.87a	11.60b	18.10c	6.02b	22.67c	2.38c	174.46c	0.12c	0.38a	0.17c
C30	50.40c	5.33a	13.23a	76.83b	20.95a	19.73b	6.05b	32.00a	4.13b	319.16b	0.22b	0.35a	0.13c
C60	42.57 d	3.43b	4.10b	72.67c	24.81a	20.20b	5.87c	26.00b	6.57a	407.14a	0.54a	0.13b	1.81a
p-value1)	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05

¹⁾Means in a column that do not share same alphabetical letter represent significant differences at α=0.05.

²⁾TA: titrarable acidity..

한식메주로 발효한 간장 덧의 효소활성 변화에 관한 결과는 Table 3A에서 찾아볼 수 있다. α-amylase는 유의적인 차이를 보이지 않았고 21.73~29.97 unit/g의 범위로 나타났다. 숙성기간이 지나며 증가와 감소를 반복하였다. β-amylase는 2.67~7.68 unit/g의 범위로 나타났으며, 측정값이 다소 작은 것은 대두에 전분질이 없다는 사실과 연관된다고 사료된다(Yoo와 Kim, 1998). 콩 발효 식품에서 주로 발견되는 Bacillus속이 생산하는 protease는 간장 내 단백질을 분해하여 펩타이드 등의 함량을 증가시켜 풍미를 증진한다(Park 등, 2015a). Protease 활성은 간장에 있는 다양한 미생물의 생장과 높은 상관성이 있으며(Chung 등, 2006), 숙성도를 판단하는 중요한 성분이자 영양학적 가치를 부여한다(Kwon 등, 2014). Acidic protease는 13.86~40.27 unit/g의 범위로 나타났으며 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며, 30일 차와 60일 차 사이에 크게 증가하였다. Neutral protease는 0.22~26.26 unit/g의 범위로 나타났으며 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며, 30일 차와 60일 차 사이에 크게 증가하였다. 전통간장을 발효시킨 연구에서 protease 활성의 측정값이 발효하는 동안 증가하였다고 보고된 바와 비슷한 결과로 나타났다(Choi 등, 2013).

Table 3 . Changes in the enzymatic activity characteristics of soy sauce mash made from traditional meju and commercial meju over a 60-day period.

(a) Traditional meju.

Sample.	α-amylase (unit/g).	β-amylase (unit/g).	Acidic protease (unit/g).	Neutral protease (unit/g).
T0. T15. T30. T60.	29.15a. 29.97a. 21.73b. 25.88ab.	5.18b. 4.99b. 7.68a. 2.67c.	13.86c. 14.67b. 15.04b. 40.27a.	0.22b. 1.32b. 2.67b. 26.26a.
P-value1).	0.068.	<0.05.	<0.05.	<0.05.

¹⁾Means in a column that do not share same letter represent significant differences at α=0.05..

(b) Commercial meju.

Sample.	α-amylase (unit/g).	β-amylase (unit/g).	Acidic protease (unit/g).	Neutral protease (unit/g).
C0. C15. C30. C60.	29.51b. 30.02a. 29.70ab. 23.50c.	5.90b. 4.86c. 7.78a. 2.63d.	13.62c. 14.77bc. 15.43b. 48.46a.	0.19b. 0.99b. 2.40b. 42.85a.
P-value1).	<0.05.	<0.05.	<0.05.	<0.05.

¹⁾Means in a column that do not share same letter represent significant differences at α=0.05..

개량메주로 발효된 간장 덧의 이화학적 및 효소활성 특성

개량메주로 제조된 간장 덧의 이화학적 및 효소활성 특성을 측정한 결과는 Table 2B에 나타내었다. 모든 이화학적 및 효소활성 특성은 발효 기간이 지남에 따라 유의적 차이를 가지는 것으로 나타났다(P<0.05). L^*값은 42.57~59.77의 범위로 나타났으며 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. a^*값은 -0.13~5.33의 범위로 나타났고, b^*값은 -0.93~13.23으로 나타났다. a^*값과 b^*값 모두 30일 차까지 증가하는 경향을 보이다가 그 후에는 감소하는 경향을 보였다. 이는 개량식 메주로 담근 간장 연구에서 숙성기간이 지남에 따라 a^*값과 b^*값이 증가하다가 감소하는 비슷한 양상을 나타내었다(Jeon 등, 2002). 수분함량의 경우 개량메주로 제조된 간장 덧은 72.67~82.03%로 발효 기간이 지날수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며, 이전 개량간장 연구의 70.42~77.97%와 비교하였을 때 비슷하거나 조금 높은 수준을 보였다(Kim 등, 2017). 산가는 8.35~24.81 KOH/g으로 나타났으며 발효 기간이 지나며 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다. 염도는 18.10~21.61%로 나타났으며 15일 차까지 감소하다가 그 이후에는 증가하는 경향을 보였다. 이전 연구에서 개량식 간장은 16.91~23.99%의 범위로 측정된 것과 비슷한 수준으로 나타났다(Kim 등, 2017). pH는 5.87~7.18로 나타났고 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 이전 연구의 개량식 메주로 담근 간장의 pH는 5.27~6.08로 나타난 것과 비교하였을 때 비슷하거나 높은 수준으로 나타났다(Jeon 등, 2002). 당도는 22.00~32.00°Brix의 범위로 나타났으며 30일 차까지 증가하다가 그 이후부터 감소하는 경향을 보였다. Jang 등(2023)의 연구에 따르면 개량간장의 당도가 26.70~40.63%의 측정값을 나타낸 것과 비교하였을 때 비슷한 수준으로 나타났다. 적정산도는 0.04~6.57 mL로 나타났으며 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보이며 pH와는 반대의 양상을 보였다. 아미노태 질소는 6.46~407.14 mg/%의 범위를 나타냈으며 발효 기간이 지남에 따라 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며, 0일 차와 15일 차 사이에 급격한 증가를 나타내었다. 이는 초기 장 담금액의 pH가 protease 작용에 의해 단백질 분해가 많았기 때문으로 생각된다(Son 등, 1998). 환원당은 0.12~0.54 mg/g의 범위로 나타났고 발효 기간이 지나며 15일 차부터 증가하는 경향을 보였다. 환원당의 증가는 미생물이 분비한 amylase가 전분질을 당류로 전환시키는 것과 관련된다(Joo 등, 1997). 0일 차와 15일 차 사이의 일시적인 환원당의 감소는 숙성기간 동안 일어나는 젖산 발효나 알코올 발효에 환원당이 기질로 사용되었기 때문으로 사료된다(Jeon 등, 2002). 총당은 0.13~1.81 mg/g의 범위로 나타났고 30일 차까지 감소하다가 그 이후부터 증가하는 경향을 보였다. 알코올은 0.13~0.39%의 범위로 나타났다. 발효 기간이 지나며 유의적으로 감소하는 경향을 보였으며 30일 차와 60일 차 사이에 크게 감소하였다.

개량메주로 발효한 간장 덧의 효소활성 변화에 관한 결과는 Table 3B에서 찾아볼 수 있다. α-amylase는 23.50~30.02 unit/g을 나타냈으며 30일 차까지 비슷한 수준을 보이다가 60일 차에 다소 감소하는 경향을 보였다. β-amylase는 2.63~7.78 unit/g으로 나타났고 감소와 증가를 반복하였다. Acidic protease는 13.62~48.46 unit/g을 나타냈으며 발효 기간이 지나며 증가하는 경향을 보였다. Neutral protease는 0.19~42.85 unit/g의 범위로 나타났고 30일 차까지 경미한 증가를 보이다가 60일 차에 급격한 증가를 보였다.

한식메주로 발효된 간장 덧과 개량메주로 발효된 간장 덧의 60일 차 차이 비교

한식메주로 제조된 간장 덧과 개량메주로 제조된 간장 덧의 60일 차의 차이를 비교하여 Fig. 2와 Fig. 3에 제시하였다. 색도의 경우 a^*값과 b^*값에서 유의적인 차이가 나타났고(P<0.05), 모두 한식메주로 제조된 간장 덧에서 높게 나타났다. L^*값은 유의적 차이를 보이지 않았지만 전체적으로 개량메주로 제조된 간장 덧의 측정값이 높게 나타났다. 수분함량의 경우 한식메주로 제조된 간장 덧에서 높게 나타나며 유의적인 차이를 보였다(P<0.001). 간장의 수분함량 차이는 발효 기간, 제조 방법, 재료 등에 따른 차이로 보고되었다(Jang 등, 2023). 산가는 개량메주로 제조된 간장 덧에서 더 높은 측정치를 보였다. 염도는 개량메주로 제조된 간장 덧에서 더 높게 나타났다. 이전 연구에서 개량메주로 담근 간장의 염도가 재래메주로 담근 간장의 염도보다 높게 나타났다고 보고된 바와 일치하였다(Son 등, 1998). pH의 경우 유의적으로 한식메주로 제조된 간장 덧이 더 높은 값을 보였다(P<0.001). 개량메주로 제조된 간장 덧은 국균의 대사 작용으로 생산된 유기산량이 많아 pH가 낮고, 한식메주로 제조된 간장 덧은 당질이 미량으로 젖산균의 생육이 억제되며 호기성 세균의 증식으로 젖산균의 생육이 억제되어 pH가 비교적 높게 나타난 것으로 사료된다(Son 등, 1998). 본 연구 결과와 마찬가지로 이전 연구에서도 개량메주로 담근 간장의 pH보다 전통메주로 담근 간장의 pH가 더 높다고 보고되었다(Jeon 등, 2002). 당도는 한식메주로 제조된 간장 덧과 개량메주로 제조된 간장 덧의 측정치가 같게 나타났다. 적정산도는 개량메주로 제조된 간장 덧이 한식메주로 제조된 간장 덧보다 높은 수준을 보이며 유의적인 차이가 나타났다(P<0.001). 아미노태 질소는 개량메주로 제조된 간장 덧이 더 높은 수준을 보였다. 일반적으로 개량식 간장이 재래식 간장보다 질소성분이 높은 것으로 보고된 바와 비슷한 경향을 보였다(Son 등, 1998). 황국균에 의해 생성된 단백질 가수분해 효소들의 작용으로 작은 펩타이드로 분해되었기 때문에 상업 메주로 제조된 간장 덧의 아미노태 질소 함량이 늘어난 것으로 사료된다(Park 등, 2015b). 환원당은 개량메주로 제조된 간장 덧에서 높게 측정되었으며 유의적인 차이를 보였다(P<0.001). 이는 이전연구와 마찬가지로 개량메주로 담근 간장이 전통메주로 담근 간장보다 환원당의 함량이 높게 나왔다는 결과와 비슷한 양상을 보였다(Jeon 등, 2002). 알코올은 개량메주로 제조된 간장 덧에서 높게 측정되었다. 총당은 개량메주로 제조된 간장 덧에서 유의적으로 높은 수준으로 나타났다(P<0.001). α-amylase는 한식메주로 제조된 간장 덧에서 유의적으로 높게 측정되었다(P<0.001). β-amylase는 한식메주로 제조된 간장 덧에서 높게 나타났다. Acidic protease는 개량메주로 제조된 간장 덧에서 유의적으로 높게 측정되었다(P<0.001). Neutral protease도 개량메주로 제조된 간장 덧에서 높은 수준으로 나타났는데(P<0.05), Jeng(2000)에 따르면 protease는 Aspergillus oryzae를 주 발효균으로 할 때 생산량이 월등하다고 보고되었다. 개량메주에 A. oryzae가 접종되었기 때문에 개량메주로 제조된 간장 덧에서 protease 활성이 유의적으로 높게 나타난 것으로 사료된다.

Fig 2. Comparison of the physicochemical characteristics of soy sauce mash made from traditional meju and commercial meju at day 60 of fermentation. ^*Significant difference at α=0.05 in independent t-test. (A) L^*, (B) a^*, (C) b^*, (D) moisture, (E) acid value, (F) salinity, (G) pH, (H) brix, (I) titratable acidity (TA), (J) NH₂-N, (K) reducing sugar, (L) alcohol, and (M) total sugar.

Fig 3. Comparison of the enzymatic activity characteristics of soy sauce mash made from traditional meju and commercial meju at day 60 of fermentation. ^*Significant difference at α=0.05 in independent t-test. ^**Significant difference at α=0.01 in independent t-test. (A) α-amylase, (B) β-amylase, (C) acidic protease, and (D) neutral protease.

한식메주로 발효된 간장 덧과 개량메주로 발효된 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성 특성에 대한 주성분 분석

메주의 종류와 숙성기간이 간장 덧 차이에 미치는 영향을 종합적으로 확인하기 위하여 주성분 분석을 하였다(Fig. 4). 주성분 분석 결과는 전체 데이터에 대한 84.61%의 설명력을 나타내었다. 메주의 종류와 발효 기간에 따라 세분하여 그 중앙값을 토대로 주성분 분석을 시행한 결과, 각 발효 기간별로 다양한 이화학적 특성 및 효소활성 특성을 나타내었다. 0일 차 한식메주와 개량메주로 발효된 간장 덧은 비교적 L^*값, 수분 함량, pH와 양의 상관관계로 나타났다. 15일 차에는 알코올과 양의 상관관계를 나타냈으며, 30일 차에는 b^*값, 당도와 양의 상관관계를 보였고, 60일 차에는 환원당, neutral protease와 양의 상관관계를 보였다.

Fig 4. Principal component analysis of physicochemical characteristics and enzymatic activity characteristics of soy sauce mash made from traditional meju and commercial meju.

한식메주와 개량메주의 종류 차이가 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성 특성에서 더 뚜렷하게 나타날 것이라고 예상하였다. 하지만 주성분 분석 결과, 발효 기간에 따른 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성 특성에서 더 뚜렷한 것으로 확인되었고, 상대적으로 메주 종류 차이에 따른 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성 특성은 미비하였다. 이를 바탕으로 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성 특성은 한식메주와 개량메주의 메주 종류 차이보다 발효 기간의 이화학적 특성 및 효소활성 특성의 차이가 더 크게 나타나는 것을 확인하였다.

본 연구는 한식메주로 제조된 간장 덧과 개량메주로 제조된 간장 덧의 이화학적 특성 및 효소활성을 측정하였다. 이화학적 특성은 색도와 수분함량, 산가, 염도 pH, 적정산도, 아미노태 질소 함량, 환원당 및 총당, 알코올 함량을 분석하였으며, 효소활성으로는 α-/β-amylase activity와 acidic/neutral protease activity를 측정하였다. 한식메주로 제조된 간장 덧은 발효 기간이 지남에 따라 α-amylase를 제외한 모든 이화학적 및 효소활성 특성은 유의적 차이를 나타내었다(P<0.05). 개량메주로 제조된 간장 덧은 발효 기간이 지남에 따라 모든 이화학적 및 효소활성 특성은 유의적 차이를 나타내었다(P<0.05). 간장 덧을 발효 기간과 메주의 종류별로 분류하여 주성분 분석으로 확인한 결과, 간장 덧 시료는 발효 기간에 따라 서로 다른 이화학적 및 효소활성 특성과 상관관계를 가졌으며, 60일 차까지 간장 덧의 품질에는 메주의 종류 차이는 미미했으며, 발효 기간에 따른 차이는 보다 뚜렷하게 나타났다. 이러한 연구 결과를 통해 적합한 간장 덧의 발효 기간과 한식메주로 제조된 간장 덧과 개량메주로 제조된 간장 덧의 품질 특성 차이에 대한 기초자료를 제공하고자 한다. 또한 간장 덧 발효 기간의 이화학적 및 효소활성의 변화를 통해 더 나은 품질의 간장을 생산할 방안을 제공하고자 한다.

본 연구는 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 지원(NRF-2020R1C1C1011279)을 받아 수행된 연구로 이에 감사드립니다.