Metabolites profiling of Gochujang Using Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) and Principal Component Analysis (PCA)

Abstract

Profiling of metabolites was applied to discriminate Gochujang samples, fermented by different types of microorganisms throughout 8 month fermentation periods. Three different types of Gochujang, including traditional one and two koji-type ones inoculated with Aspergillus oryzae or Aspergillus sojae, were compared for the analysis of profiling of metabolites. Diverse metabolites, including amino acids, fatty acids, organic acids, sugars, and sugar alcohols were investigated using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and principal component analysis (PCA). A total of 20 amino acids, 7 saturated fatty acids, 3 unsaturated fatty acids, 4 organic acids, 6 sugars, and 3 sugar alcohols were found in Gochujang during fermentation. Some amino acids, such as sarcosine and alloisoleucine were detected only in koji Gochujangs. In addition, ome sugar alcohols, such as erythritol, glucitol, and xylitol, were detected, which had never been found on other studies. In PCA, amino acids discriminated Gochujang by fermentation times, and fatty acids discriminate the samples by fermentation methods. However, organic acids, sugars, and sugar alcohols did not show obvious discrimination of samples. However, a koji Gochujang sample, fermented by Asp. oryzae for 6 months, was significantly discriminated from others by organic acids, sugars, and sugar alcohols. Histidine, tyrosine, phenylalanine, leucine, glycine, alanine, asparagine, cis-oleic acid, cis-linoeic acid, malic acid, ribose, glucose, and erythritol were the major factors that allowed the discrimination of Gochujang with different fermentation times and methods.;본 연구에서는 발효 시간 및 방법에 따른 고추장 내 대사체의 생성 특성을 규명하고자 하였다. 이를 위하여 gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) 의 기기 분석과 principal component analysis (PCA) 의 통계적 분석을 사용하여 전통적인 방법으로 제조된 고추장 및 Asp. oryzae, Asp. sojae 를 접종한 두 가지의 고오지 고추장 내 발효 대사체들을 프로파일링 하였으며, 이를 비교 분석하였다. 총 20 개의 아미노산, 7 개의 포화 지방산, 3 개의 불포화 지방산, 4 개의 유기산, 6 개의 당 및 3 개의 당알코올이 동정되었다. 대부분의 대사체 종류는 발효 방법에 관계 없이 동일하였으나, 아미노산 중 sarcosine과 alloisoleucine은 상업적 고추장에서만 소량 발견되었다. PCA 분석을 거친 결과, 아미노산에 의해서는 주로 발효 기간별 고추장들이 구별되었으며, 지방산에 의해서도 대체로 발효 기간에 따라 고추장이 구별되는 경향을 보였다. 유기산과 당, 당알코올 등의 수용성 대사체에 의해서는 이러한 경향이 약하게 나타났으나, Asp. oryzae를 접종시켜 6 개월 간 발효시킨 고오지 고추장은 다른 시료들과 비교적 큰 차이를 보였다. 이러한 PCA에 기여하는 주요 대사체는 histidine, tyrosine, phenylalanine, leucine, glycine, alanine, asparagine, cis-oleic acid, cis-linoeic acid, malic acid, ribose, glucose, erythritol 등이었다.