Fermentation Characteristics and Increased Functionality of Doenjang Prepared with Bamboo Salt

죽염 된장의 발효 특성 및 기능성 증진 효과

The aim of this study is carried out to evaluate the fermentation characteristics and increased functionality when doenjang was prepared with bamboo salts. Grain type mejus were fermented with mixed starter cultures of Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis, and Lactococcus lactis. These mejus were mixed with different kinds of salts-purified salt (PD), sea salt (SD), one-time baked bamboo salt ($1{\times}BD$), three-time baked bamboo salt ($3{\times}BD$), and nine-time baked bamboo salt ($9{\times}BD$)- when doenjangs were prepared. For doenjang fermentation period of 8 weeks at $37^{\circ}C$, the fermentation characteristics of all the groups were compared. The amino type nitrogen content and enzyme activities (protease and ${\alpha}$-amylase) in the samples were significantly increased. In DPPH radical scavenging activities and hydroxyl radical scavenging activities, $9{\times}BD$ (47% and 69%) showed the highest scavenging activities compared to PD (40% and 49%), SD (42% and 57%), $1{\times}BD$ (42% and 64%) and $3{\times}BD$ (45% and 65%) (P<0.05). The anticancer effects of doenjang in HT-29 cancer cells indicated all the groups, especially doenjang prepared with bamboo salts were higher than the others (P<0.05). Apoptosis related genes of Bax and Bcl-2, as well as inflammation related genes of iNOS and COX-2 were regulated by the treatment of doenjangs in HT-29 cancer cells. SD, $1{\times}BD$, $3{\times}BD$, and $9{\times}BD$ increased the expression level of Bax and decreased the expression level of Bcl-2, iNOS, and COX-2. These results suggest that sea salt and bamboo salt especially bamboo salt could improve fermentation characteristics and functionality of doenjang and play an important role in regulating apoptosis and inflammation related genes in cancer cells.

된장 발효 시에 정제염, 천일염 및 죽염을 사용하여 된장을 8주간 $37^{\circ}C$에서 발효시키면서 발효의 특성 및 관능평가, 항산화, HT-29 암세포의 성장 억제효과와 apoptosis 및 염증관련 유전자 발현 정도를 측정하였다. 발효가 진행되면서 소금의 종류에 관계없이 pH는 전체적으로 감소하는 경향을 나타내었으며, 아미노태 질소는 증가하는 경향을 나타내었다. Protease와 ${\alpha}$-amylase 활성은 발효의 진행에 따라 증가하였다. 정제염으로 사용한 된장에서는 천일염과 죽염으로 제조한 된장보다 아미노태 질소 함량과 효소 활성에서 낮은 결과를 나타내었다. 관능평가를 실시한 결과 정제염 된장이 맛, 기호도에서 그 선호도가 가장 낮았으며, 죽염 된장 중에서 9회 죽염 된장의 관능평가가 맛, 기호성 등에서 가장 높은 점수를 획득하였다. DPPH radical 소거효과와 hydroxy radical 소거효과는 1.0 mg/mL에서 정제염 된장에서는 40%, 49%, 천일염 된장에서는 42%, 57%, 1회 죽염 된장은 42%, 64%, 3회 죽염 된장은 45%, 65%, 9회 죽염 된장이 47%, 69%의 소거효과를 나타내었다. HT-29 암세포 성장 억제효과는 모든 된장 처리군에서 암세포 성장 억제효과가 나타났으며, apoptosis 및 염증 관련 유전자의 발현정도를 분석 결과에서도 모든 된장군에서 iNOS, COX-2, Bcl-2 유전자 발현이 현저히 감소하고, Bax 유전자의 발현은 증가하여서 암 세포의 apoptosis 유도 활성 및 염증 억제를 시키는 것으로 나타났다. 정제염으로 제조한 된장, 천일염으로 제조한 된장, 죽염으로 제조한 된장의 순으로 apoptosis 유도 활성 및 염증 억제 효과가 높았다. 이상의 결과로 된장 제조 시에 정제염보다는 천일염이나 죽염을 이용하고, 특히 굽는 횟수가 증가한 죽염을 사용하여 된장을 발효시킨다면, 된장의 발효 우수성 및 기능성 증가를 갖는 된장 제조가 가능할 것으로 나타났다.