비지 막걸리 개발과 생성된 유산균의 프로바이오틱스 효능 평가

Development of biji-makgeolli and probiotic properties of isolated lactic acid bacteria from biji-makgeolli

(비지 막걸리의 제조와 생성된 유산균의 프로바이오틱스 효능 평가)

 

김지숙

생활과학과 식품영양학 전공

 

 

논문 내용

 

 콩 부산물인 비지는 수분 함량이 높고 장기간 저장이 어려워 대부분 폐기되고 이는 환경오염으로도 이어진다. 비지 활용방안으로 식품에 일정량 첨가한 후 관능적, 영양학적 기능을 증진시키거나, 발효 기질로 사용하여 새로운 식품을 개발하기도 한다. 비지가 장기간 보관이 어렵고 쉽게 부패한다는 점은 비지에 존재하는 성분이 발효에 적합한 환경을 제공한다고 볼 수 있다. 비지는 발효될 경우 과일 향이 나고 항산화 기능성을 보이는 등 기존 식품에서 새로운 기능성을 증진한다. 이에 본 연구는 비지 발효의 이점을 활용하여 1. 한국 전통 발효 곡주인 막걸리에 비지를 첨가하여 비지 발효가 막걸리 품질특성에 미치는 영향을 살펴보고, 2. 비지 막걸리에서 생성된 유산균을 분리하여 프로바이오틱스로써 효능을 평가하였다.

 첫 번째 연구에서 비지가 막걸리로서의 품질특성을 나타내는지를 알아보기 위해 비지의 비율을 5%(RB5), 15%(RB15), 50%(RB50)로 조정하였고, 대조군으로는 100% 쌀막걸리를 준비하였다. 비지 막걸리의 품질특성을 분석하기 위해 비지 막걸리의 pH, 총산도, 알코올, 항당뇨, 항산화(ABTS+ 검사법 사용)를 쌀막걸리와 비교 분석하였다. 7일 동안 발효한 후 측정한 결과 비지 첨가는 막걸리의 pH는 대조군: 3.3보다 RB50: 3.4로 더 높았다. 알콜 함량은 대조군: 19%, RO10: 18%, RO30: 17%, RB50: 16%로 비지 첨가량 증가에 따라 낮아졌다. 당도는 대조군과 유사한 RB50(0.9 mg/ml)을 제외하고 비지 첨가는 막걸리의 당도를 감소시켰다. 항당뇨 효과의 경우 비지 첨가량이 증가할수록 α-glucosidase inhibitory activity가 높게 나타났으며, 대조군: 1.42% < RB5: 9.63% < RB15: 17.43% < RB50: 31.06%의 결과를 보였다. 항산화력 역시 항당뇨 효과와 유사한 경향 보였는데, 비지 첨가량이 가장 많은 RB50: 42.97%가 가장 높은 ABTS+값을 보였으며, RB15: 42.05%, RB5: 38.43%, 대조군: 23.11% 순으로 ABTS+값이 낮아졌다. 두 번째 연구에서는 비지 막걸리에서 생성된 유산균을 분리하여 프로바이오틱스 특성의 효과를 분석하였다. 이를 위해 쌀막걸리(C)와 비지 50% 첨가 막걸리(RO)에서 집락 주위에 노란색으로 생성하는 유산균 분리물을 선택하였고 CW(대조군 흰색, 집락균), RW(50% 비지 막걸리, 흰색 집락균), RM(50% 비지 막걸리, 좁쌀모양균) 세 종류의 유산균을 분리했다. 이에 내산, 내담즘염 측정 및 HT-29 세포 부착성에 대한 유산균 기초 실험과 콜레스테롤, 항산화 효과 및 E. coli 와 Staphylococcus aureus의 항생제 효과 실험을 실시했다. 16SrRNA 유전자 상세 분석을 통해 쌀막걸리의 경우 Pediococcus pentosaceus(CW)를 확인한 반면, 비지 막걸리의 경우 Pediococcus pentosaceus(RW)와 Lactobacillus coryniformis(RM)를 확인하였다. 모든 분리 균주는 24시간 동안 pH 3 및 0.3% 담즙염에 노출된 후 3시간 동안 내산성과 내담즙산이 있는 것으로 나타났다. in vitro 접착성을 갖는 HT-29 세포실험 결과, 비지를 첨가한 균 (106CFU/ml)이 쌀막걸리 균 (105CFU/ml)보다 높은 접착력을 나타냈다. 항산화(DPPH) 값도 비지 막걸리에서 분리한 균이 쌀막걸리에서 분리한 균보다 더 높은 것으로 나타났다. 항당뇨 활성 함량은 DPPH와 유사한 경향을 보였다. 항산화 물질이 높을수록 RO군의 콜레스테롤 활성도가 높아지며, 항균 활성은 비지 막걸리의 Lactobacillus coryniformis (RM)에서만 그람음성균인 E. coli와 그람양성균인 S. aureus 모두에서 항균 활성을 보였다. 또한 실험군의 RW와 RM은 CW보다 염증 발현인자 감소 효과가 더 높게 나타났다.

 종합적으로, 비지는 막걸리 발효를 통한 막걸리의 품질 증진과 함께 프로바이오틱스 유산균 생성 및 항염 및 항산화 등의 기능을 향상하는 소재로 적합하다고 판단된다.

 

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저자 인터뷰

 

전공선택 계기

 어릴 때부터 ‘질문 박사’가 별명이었던 만큼 궁금한 게 있으면 그 궁금증이 해결될까지 묻던 기억이 있습니다. 그중에서도 식품 조리와 그 과정 중 발생하는 물리적 변화의 궁금증은 제 흥미를 이끌었고 자연스레 식품영양학과에 진학하게 되었습니다. 그러나 입학 후 기대와 달랐던 전공 수업은 제게 잠깐의 즐거움을 줬을 뿐이고 이내 여느 학부생처럼 20대에만 느낄 수 있는 생활을 즐기다 보니 어느덧 취업 시기가 다가왔습니다. 졸업 후 무엇을 할지 고민 중, 운 좋게 보건환경연구원 인턴으로 선발되어 실험연구를 시작하게 되었고, 학생 때와 달리 식품과 관련한 다양한 실험을 하는 것에 큰 흥미를 느꼈습니다. 실험이라는 게 익숙해지면 누구나 다 할 수 있는 단순조작의 반복일 수도 있지만, 그 이론을 상세하게 분석하고 이해하는 과정에서 “아! 오! 이러한 원리로 이루어지는구나!” 하며 무척 신기해하는 나를 발견했습니다. 더불어 여유 있는 연구사 선생님들의 워라밸 있는 삶이 나와 잘 맞을 것이라는 생각에 석사과정에 진학했습니다. 석사과정이 끝날쯤 지금 내가 배운 것들이 모두 확실한지 스스로 질문했을 때 확신이 없던 물음의 답은 박사과정으로 이어졌고, 피땀, 눈물, 콧물 쏙 빼고 견뎌내 졸업하게 되었습니다.

 

논문 주제 선정이유와 논문을 통해 독자들에게 전달하고자 하는 내용

 보통 지도교수 연구실에서 진행하고 있는 연구과제나 혹은 아무것도 모르지만 일단 해보라며 주시는 주제 등이 내 논문 주제로 될 수 있다는 것에 대학원생이라면 많이 공감할 겁니다. 그러나 저는 교수님을 설득하여 원하던 연구를 진행했습니다. 앞서 말한 것처럼 조리과정 중 나타나는 변화에 대한 흥미를 느껴 식품영양학을 공부했고 식품 발효 중 나타나는 변화는 정말 신기하고도 놀랍다는 생각을 많이 해 술 연구를 진행했습니다. 무엇보다 술을 참 좋아하기도 합니다. 술은 세계 어디에나 있는, 인간과 항시 존재하는 친근한 식품이고 발효를 통해 만들어져 내가 좋아하는 술을 직접 만들어 보고 싶다가 그 첫 시작이었습니다. 제가 연구하고 논문으로 결실 맺은 술이 막걸리라 평소에 막걸리에 대한 선호도가 높지 않으면 마시기 어려울 텐데, 평소 막걸리를 좋아하신다면 유산균이 가득한 상큼한 과일의 풍미가 나는 건강기능성 막걸리를 맛보실 수 있을 겁니다.

 

논문을 쓰는 과정에서 어려움

 논문을 쓰는 대학원생이라면 모두 공감하실 텐데 논문을 쓰기 위한 주제선정, 가설검증을 위한 일련의 실험, 결과에 따르는 고찰, 게다가 논문을 영어로 쓴다면 그야말로 ‘대환장 파티’가 시작됩니다. 저는 식품영양학 연구를 했기에 모든 연구자가 다 같다고는 할 수 없지만, 실험결과가 나오지 않아 첫 단계로 다시 돌아가고 방법을 아무리 수정하고 형식을 바꿔봐도 결과가 나오지 않아 문득 “아... 이 실험 좀 걸리겠는데?”하는 틀린 예감이 역시나 틀리지 않을 때. 또, 원하는 논문이 아무리 찾아도 나타나지 않고 그 시간이 하루 이상 넘어갈 때. 무엇보다 주제 관련한 선행연구를 샅샅이 찾고 내 주제가 창의적인 것 같은 혼자만의 즐거운 상상을 하다가 글이 완성될 즈음 유사한 주제 논문을 발견했을 때. “역시 사람들은 다 비슷비슷한 생각을 한다”나 “연구는 스피드 게임과 같다”라는 생각이 드는 등 항상 어려운 순간이 찾아왔습니다. 무엇보다 바빠서 끼니를 거르고 가족도 자주 만나지 못했을 때가 제일 힘들었던 것 같습니다. 그렇기에 정말 답답하고 힘든 날은 잠시 멈추고 운동하거나 산책을 하는 재정돈의 시간을 갖는 것이 대학원 생활을 하면서 중요하다고 생각합니다.

 

 

논문쓰기를 앞둔 후배들에게 조언

 “지도교수를 괴롭혀라, 그래야 나를 봐준다”, “예의를 갖춰라, 그리고 항상 중심에는 내가 있어라”라는 말이 꼭 해드리고 싶습니다.

 “지도교수님을 괴롭혀라”라는 말은 원하고자 하는 주제와 연구가 있다면 공부하고 정리해서 교수님께 질문하고 “나는 이 연구가 하고 싶어요!”라는 의사 표현하는 것을 말합니다. 연구실을 둘러보세요. 학생은 나만 있는 게 아닙니다. 여러 학생 중에 나만 특별하게 보시는 경우는 아마 없을 것입니다. 스스로 빛을 내어 교수님의 눈에 띄어야 합니다. “예의를 갖춰라”는 지도교수님을 포함한 연구실에 있는 선후배에게 예의를 꼭 갖추지만, 본인에게 오는 인간적인 모욕과 말도 안 되는 갑질은 “이건 아니다”라며 정확하게 표현을 해야 하고 그 상황에서 발생하는 문제를 잘 해결해야 합니다. 나라는 존재는 귀한 부모님의 자식이며 소중한 존재라는 걸 잊지 마세요. 대학원생은 ‘학생’과 ‘직장인’ 그 애매한 선에 있다고 생각하지만 사람 사는 건 다 똑같다고 생각합니다. 옳고 그름을 판단할 때 누구에 의해 흔들리지 않고 내가 ‘중심’이 된다면 논문을 쓸 때 온전히 논문에만 집중하고 골머리 아픈 일은 적을 것입니다. 또, 식상하지만 논문 많이 읽고 내가 투고하고자 하는 학회지의 형식에 맞는 글로 작성하는 것도 도움이 많이 될겁다. 무엇보다 자신과의 싸움에서 꼭 이기길 바랍니다!

 

인터뷰·정리: 김연광 기자 dusrhkd99@korea.ac.kr