청국장
[soyworld science park 콩 자료실에서 옮김]
청국장의 특성
청국장은 쉽게 만들어 먹을 수 있는 단백질 발효식품으로, 단백질의 이용을 쉽게하여 영양 가치가 높으며, 소화가 잘 될 뿐만 아니라, 단 시간에 제조하여 쉽게 먹을 수 있다. 기호를 돋구기 위하여 마늘, 고춧가루와 함께 소금을 넣어 저장성을 가지며, 강력한 단백질분해효소로 오래 두면 여러 가지 아미노태질소가 암모니아태질소로 변하므로 단기간 발효가 중요하며, 가을, 및 겨울철에 수시로 만들어 먹을 수 있는 건강 기능성을 가지면서도 과학적으로 제조된 전통식품이라 할 수 있다. 청국장의 점질물은 바실러스 서브틸리스으로부터 생산된 펩티도다당류가 주요 물질이다. 청국장의 점질물은 PGA, 폴리글루타민산(polyglutamic acid, fructan+polyglutamate)로 과당와 글루타민산의 혼합물이다. 청국장의 풍미는 뷰틸산, 바레릭산, 테트라메틸피라진 및 암모니아와 같이 휘발성 향이다. 청국장의 생리활성 성분으로는 콩으로부터 유래된 이소플라본, 피틴산, 사포닌, 트립신 저해제, 토코페롤, 불포화지방산, 식이섬유소, 올리고당 등의 각종 생리활성물질과 항산화 물질, 혈전용해효소를 다량 함유하고 있다. 청국장의 기능성에는 항암활성 뿐만 아니라 소화를 돕는 정장 작용, 몸 속의 독을 제거하므로써 피부를 곱게 하는 작용, 콜레스테롤 제거 작용, 당뇨병의 예방과 치료 효과, 골다공증의 예방, 심장병이나 돌연사의 예방, 고혈압방지효과, 혈전용해능, 항돌연변이성, 항산화성 등 만병통치약 이라 해도 과언이 아닐 만큼 다양한 기능성을 가지고 있다는 것으로 보고 있다
암예방효과 및 항암효과
품종과 재배 년도가 다른 콩으로 제조된 청국장의 항돌연변이 효과를 비교하여 청국장의 기능성에 원료콩의 종류가 미치는 영향을 살펴보았다. 아메즈(Ames) 실험계에서 청국장의 항돌연변이효과는 콩의 품종에 따라 큰 차이를 보였는데, 묵은 콩으로 제조한 청국장 중에서는 중립종인 만리콩(조단 백질 41%, 조지방 20%)으로 제조한 청국장이 소립종인 단백콩(조단백질 48.5%, 조지방 17%)으로 제조한 청국장보다 항돌연변이 효과가 높았다(표 9). 또한 햇콩으로 제조한 청국장에서도 중립종인 만리콩과 진품콩 그리고 대립종인 황금콩으로 제조된 청국장이 높은 항돌연변이효과를 나타내었다. 묵은 콩으로 제조한 청국장의 경우 된장보다 낮은 항돌연변이효과를 보였으나 햇콩으로 제조한 청국장의 경우는 된장과 비슷한 활성을 보여 묵은 콩으로 제조한 청국장보다 햇콩으로 제조한 청국장이 돌연변이 억제효과가 뛰어난 것으로 나타났다(고현숙, 1998 ; 고현숙 등, 1999). 균주(Starter)를 달리하여 제조한 청국장의 메탄올추출물로 아메즈 실험계(Ames test)를 실시하여 아플라톡신 B₁에 대한 항돌연변이 효과를 비교한 결과는 표 10과 같다. 균주(Starter)를 첨가하지 않고 증자대두 만으로 제조한 전통식 청국장은 2.5mg/plate에서도 21%의 낮은 항돌연변이 효과를 보였으나 볏짚을 첨가하여 제조한 전통식 청국장은 1.25mg/plate에서도 29%의 항돌연변이 효과를 나타내었다(권은영, 2002 ; 박건영 등, 2001). 또한 2.5mg/plate의 농도에서는 아플라톡신 B₁에 의한 살모넬라 티피뮤리움 TA100 균주의 복귀돌연변이를 50% 억제하였다. 점질능이 우수한 바실 러스 리체니포미스 CN-115를 사용하여 제조한 청국장은 1.25mg/plate와 2.5mg/plate에서 각각 43%와 63%의 돌연변이 유발억제효과를 나타내어 균주를 달리하여 제조한 청국장 중 가장 높은 항돌연변이 효과를 보였다(권은영, 2002 ; 박건영 등, 2001). 기능성 청국장의 항돌연변이 효과를 전통식과 개량식으로 제조된 청국장과 된장, 낫또(Natto)와 비교해 본 결과는 표 9-11과 같다. 된장과 기능성 청국장 메탄올 추출물이 첨가농도 2.5mg/plate 에서 각각 43%, 31% 정도로 아플라톡신 B₁의 돌연변이성을 저해한 반면 첨가농도 5mg/plate에 서는 각각 65%, 63% 정도로 유사한 항돌연변이 효과를 관찰할 수 있었다. AGS 인체 위암세포를 이용하여 기능성 청국장, 전통식과 개량식으로 제조된 청국장, 된장 및 낫토의 메탄올 추출물의 in vitro 항암효과를 검토한 결과 기능성 청국장이 MTT 실험에서 AGS 인체 위암세포의 생존을 억제하여 각각 44%, 67%의 생존 저해효과를 나타내었고 된장의 암세포의 생존 저해효과와는 차이 를 보이지 않았다. 이상의 결과로부터 기능성 청국장은 이미 항암효과가 검증된 된장과 비교하였을 때 항돌연변이 및 in vitro 항암효과가 유사하게 우수함을 알 수 있었다(권은영, 2002). 종양세포만 이식한 대조군은 종양의 무게가 7.1g이었으나 전통식청국장 투여군은 종양의 무게가 5.0g으로 감소하여 30%의 종양생성억제효과를 나타내었다. 개량식청국장 투여군은 전통식 청국장 보다 높은 35%의 종양형성억제효과를 보였고, 기능성청국장 투여군은 종양의 무게가 3.1g으로 56%의 종양형성억제효과를 보여 된장보다는 낮았으나 청국장 중에서는 가장 높은 고형암성장저지 효과를 나타내었다 Yac-1 세포에 대한 세포파괴 활성이 전통식청국장 투여군은 40%, 개량식청국장과 기능성청국장을 투여한 군은 각각 44%와 64%로 기능성청국장 투여군이 청국장투여군 중에서는 NK cell의 면역활성 이 가장 높았다. 또한 청국장 투여군들은 모두 된장(83%)보다는 낮으나 나토(37%)보다는 높은 세포파괴활성을 보였다
혈전용해효과
길 등(1998)은 청국장의 제조 방법에 따른 혈전용해 효소 생성의 변화를 검토하기 위하여 다양한 조건에서 청국장을 제조하였으며, 종균의 접종량은 5%로 하였다. 대두에 종균을 접종한 후 배양 온도를 25℃에서 50℃로 다양하게 변화시켜 효소의 생성을 측정하였다(표 9-13). 배양온도를 35℃로 유지하였을 경우에 효소생성이 최대였으며, 이것은 액체배양의 경우의 최적 배양온도인 40℃에 비하여 다소 낮았으며, 청국장 제조시 배양시간은 24시간에 최고치를 보였으며, 배양시간 36시간 이후부터는 효소생성이 감소하였다고 하였다. 유 등(1998)은 청국장에서 분리한 바실러스 서브틸리스 균주에서 분비하는 혈전용해효소의 효과 (표 15)를 보았는데, 선발 균주 5종 중 혈전용해효소를 생성하는 K-54주가 189%로 가장 높았으며, J-10주는 151%, K-63주는 162%, K-72주는 159%로 K-54주의 활성이 가장 높았다. K-54주에서 정제한 혈전용해 효소는 Ala-Gly-Ser-Val-Pro-Try-Gly-Ser이었으며, 세린계단백분해효소 저해 제에 강력한 활성 저해를 보여 세린계단백분해효소임을 확인하였다. 또한, 이 등(1998)은 청국장에서 분리한 체내혈액의 응고기작에 의해 생성된 단백질인 피브린 (fibrin)을 분해할수 있는 효소를 분비하는 바실러스 서브틸리스 KCK-7(Bacillus subtilis KCK-7) 을 이용하여 혈전용해효소의 생성을 위한 최적 배지조건을 조사하였다. 최적 배지조건은 펩톤 0.5%, 소고기추출물 0.3%, 셀로비오즈 0.5%, 가용성 전분 5%, 콩가루 2%, Na2HPO4 0.02%으로서 본 배지를 효소생산용 배지로 이용할 때 배양 48시간에 효소생성이 가장 높은 것으로 나타났다.
항고혈압효과
양 등(2003)은 찐콩과 청국장 섭취가 자발성 고혈압 흰쥐의 혈압변화에 미치는 영향을 조사하였는데, 대조군의 혈압은 가령에 따라 증가하여 실험 최종일의 혈압이 초기 혈압보다 8% 가량 증가되었으나, 찐콩 섭취군에서는 실험기간 동안 혈압이 상승되지 않고 초기 혈압등이 유지하였으며 4주 이후에는 대조군에 비해 유의적으로 낮은 혈압치를 보였다. 청국장 섭취군 에서는 혈압이 감소하기 시작하여 실험4주에 대조군과 찐콩군에 비해 유의적으로 감소하였으며 해당식이를 섭취한 6주 후의 혈압은 대조군에 비해 찐콩과 청국장군에서 모두 낮았다. 이는 콩의 혈압상승억제효과는 찐콩과 청국장 으로 섭취할 때 나타나며, 특히 발효된 청국장으로 섭취하는 경우 찐콩에 비해 단기적인 혈압 강하효과가 우수한 것으로 나타난 것은 청국장으로 발효되는 과정 중에 생성 또는 분해되는 물질 들에 의한 혈압강하효과가 일어났다고 사료된다(양정례 등, 2003). Lee(1996)의 연구에서는 청국장의 항동맥경화 효과 중 하나로 혈압상승 억제효과를 보았는데, 원료인 대두 등의 식물성 단백질로부터 시험관 내에서 ACE활성을 저해하는 펩티드를 분리 하였다. 또한 유 등(1996)은 대두 가수분해물인 UF-peptide 첨가 식이가 자발성 고혈압 흰쥐(spontaneously hypertensive rat, SHR)의 수축기 혈압에 미치는 영향을 관찰하였는데 그 결과, 5주 이후에 유의적으로 혈압이 강하되었음을 보고하여 이는 흉부 내 동맥에서의 국소 ACE 활성저하와 관련 있다고 하였다.
기타 생리기능성
생체내 콜레스테롤은 간세포에서 아세틸-코에이(acetyl-CoA)를 전구체로 하여 복잡한 단계를 거쳐 생합성되는데 콜레스테롤 합성량은 초기단계에서 3-하이드록시 메틸 글루타릴 코에이 (3-hyroxyl methyl glutaryl-CoA, HMG-CoA)가 메발로네이트(mevalonate)로 전환되는 반응을 촉매하는 효소인 3-하이드록시 메틸 글루타릴 코에이 환원효소(HMG-CoA reductase)의 활성에 의해 조절된다. 송과 권(2002)에 의하면 콩 및 청국장 식이로 7주간 사육한 고혈압 흰쥐의 경우, 그림 8과 같이 3-하이드록시 메틸 글루타릴 코에이 전환효소(HMG-CoA reductase)의 활성이 각각 46.1, 6.2 umole/min/mg microsomal protein 으로 대조군의 110.4에 비해 유의적으로 활성이 저하하였으며 청국장군에서 가장 낮은 활성을 보였다. 김 등(1995)은 우리나라 청국장과 유사한 낫토와 증자대두의 동결건조분말을 실험식이에 50%씩 첨가하여 4주간 사육한 동물실험 결과, 카제인을 급여한 대조군에 비하여 증자대두나 낫토를 급여한 군에서 혈청 중 총콜레스테롤 농도가 유의하게 낮았다고 하였다(표 9-16). 이 결과는 고콜 레스테롤 식이를 투여한 쥐에서 대두단백질이 혈청 콜레스테롤 농도를 감소시킨다는 여러 연구 결과와 일치하며(Mol et al, 1982 ; Sirtori et al, 1979), 식물성 단백질과 동물성 단백질의 체내 지질대사가 서로 다른 것은 단백질의 조성, 아미노산의 비율, 특히 아르기닌/리신(arginine/lysine) 의 비율 때문이라고 고찰하였다. 양(2000)의 보고에 의하면 실험관 내에서 여러 콩발효식품의 물 및 메탄올 추출물의 LDL 산화 억제능을 본 결과는 그림 9-9와 같다. TBARS 와 공명이중결합(conjugated dienes)의 단위 시간당 생성 감소량을 측정하였는데, 전통 된장의 메탄올 추출물이 가장 높으며, 콩메탄올 추출물, 전통 청국장 메탄올 추출물, 전통 된장의 물 추출물, 전통 청국장 물 추출물 순으로 효과가 나타났다. 콩과 콩제품에서 LDL 산화억제효과를 비교한 결과 청국장과 된장에서 그 효과가 가장 높게 나타 났으며, 콩 및 청국장의 섭취가 in vivo에서 LDL과 적혈구의 지질과산화에 미치는 영향을 알아보기 위하여 공명이중결합(conjugated dienes)법으로 측청한 결과 청국장의 섭취는 LDL 및 적혈구에서의 과산화를 효과적으로 억제하였다(송영선과 권태완, 2002)
