라즈베리와 표고버섯 분말을 첨가한 소고기 떡갈비의 항산화 활성

본 실험에 사용된 한우 우둔 부위 (Ihomemeat, Korea), 라즈베리 분말 (Momcooking, Korea), 표고버섯 분말 (Incha, Korea)는 지역 유통점에서 구매하여 사용하였다. 원료육은 지방과 결체조직을 제거하여 3 mm plate를 장착한 grinder (PA-82, Mainca, Spain)를 사용하여 분쇄하였다. 분쇄한 원료육 (100%)을 기준으로 NPS (0.8%), 간장 (1%), 설탕 (3%), 물엿 (3%), 인산염 (0.1%), 후추 (0.15%), ISP (0.5%), 참기름 (1%), 양파 분말 (2%), 마늘 분말 (1%)을 함께 혼합하여 떡갈비 유화물을 제조하였다. 제조한 유화물에 라즈베리 분말과 표고버섯 분말을 첨가하여 대조구 (라즈베리 0%, 표고버섯 0%), RL1 (라즈베리 0.5%, 표고버섯 0.5%), RL2 (라즈베리 1%, 표고버섯 1%), RL3 (라즈베리 1.5%, 표고버섯 1.5%)로 구분하였다. 제조한 떡갈비는 80℃ chamber (10.10ESI/SK, Alto Shaam, USA)에서 30분 가열 후 4℃에서 냉각 및 보관하여 실험에 사용하였다.

가열수율은 측정된 가열 전 무게와 가열 후 무게로 계산하여 %로 산출하였다.

제조된 떡갈비의 표면을 colorimeter (CR-10, Minolta, Japan)를 이용하여 명도 (lightness)를 나타내는 CIE L^* 값과 적색도 (redness)를 나타내는 CIE a^* 값, 황색도 (yellowness)를 나타내는 CIE b^* 값을 측정하였다. 이때의 표준색은 CIE L^* 값은 +97.83, CIE a^* 값이 —0.43, CIE b^* 값이 +1.98인 백색 표준판을 사용하였다.

관능적 품질평가는 시료에 대한 지시, 용어, 평가기준 등이 숙달된 10명의 패널요원을 선발하여 실시하였다. 관능평가는 각 처리구에 따라 제조된 떡갈비를 2×2×2 cm³ (가로×세로×높이)로 절단하고, 색, 풍미, 조직감, 다즙성, 이미․이취, 전체적인 기호도에 대하여 각각 1점 (매우 열악함)에서 5점 (매우 좋음)까지의 범위에서 평가하고, 그 평균치를 구하여 비교하였다.

항산화 활성을 측정을 위해 시료 3 g과 증류수 15 mL를 혼합하여 ultra turrax (HMZ-20DN, Pooglim Tech, Korea)로 20초 동안 7,000 rpm에서 균질하여 원심분리기 (Supra R22, Korea)로 10분 동안 4℃, 3,000×g에서 원심분리하였다. 원심분리한 추출물은 filter paper (Whatman No. 1, GE Healthcare, USA)로 여과하여 상등액을 실험에 사용하였다.

총 페놀 함량은 Folin-Ciocalteu 방법 (Singleton and Rossi, 1965)을 응용하여 측정하였다. 추출액 40 μL와 2 N Folin-Ciocalteu 용액 80 μL를 혼합하여 3분 동안 반응시킨 후 20% Na₂CO₃를 800 μL를 추가하고 빛을 차단하여 37℃ 암실에서 30분간 반응시켰다. 반응 후 Multi-mode microplate reader (SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. Garlic acid를 표준물질로 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석 후 얻은 검량선으로 총 페놀함량을 산출하였다.

총 플라보이드 함량은 Woisky와 Salatino (1998)의 방법을 응용하여 측정하였다. 추출액 100 μL에 diethylene glycol 1 mL와 1 N NaOH 100 μL를 혼합한 다음 빛을 차단하여 37℃암실에서 1시간 반응시켰다. 반응 후 Multi-mode microplate reader를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. Naringin을 표준물질로 사용하여 시료와 동일한 방법으로 분석 후 얻은 검량선으로 총 플라보노이드 함량을 산출하였다.

Free radical 소거능은 메탄올에 용해한 0.2 mM 2,2 diphenyl-1 carboxylic acid 1 mL와 추출물 1 mL를 혼합하고, 암실에서 실온으로 30분간 반응시켰다. 이후 Multi-mode microplate reader를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하여 다음과 같은 식을 통하여 백분율로 나타내었다.

환원력은 Benzie와 Strain (1996)의 방법을 응용하여 측정하였다. FRAP 시약은 사용하기 전에 0.3 M sodium acetate buffer와 40 mM HCl에 녹인 10 mM TPTZ, 20 mM FeCl₃를 10:1:1의 비율로 섞어 37℃에서 15분 반응시켜 준비하였다. 제조된 FRAP 시약 3 mL와 시료 추출물 1 mL를 혼합하여 빛을 차단한 37℃ 암실에서 15분간 반응시킨 후 Multi-mode microplate reader를 이용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다.

실험의 결과는 최소한 3회 이상의 반복실험을 실시하여 평가되었다. 이후 통계처리 프로그램 SAS (version 9.3 for Window, SAS Institue Inc., USA)를 이용하여 결과를 평균값과 표준편차로 나타내었으며, one way ANOVA, Duncan's multiple range test로 각각의 특성에 대해 유의적인 차이가 있는지를 검증하였다.

Table 1은 라즈베리와 표고버섯 첨가량에 따른 소고기 떡갈비의 가열수율과 색도를 분석한 결과이다. 가열 수율은 RL2와 RL3가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타냈으며 (p<0.05), 처리구들 간에는 라즈베리와 표고버섯의 첨가량이 증가할수록 가열수율 또한 유의적으로 증가하는 경향을 보였다 (p<0.05). Rosli 등 (2011)의 옥수수 수염 분말을 첨가한 소고기 패티 연구에서도 옥수수 수염 분말의 첨가량이 증가할수록 가열수율 또한 증가했다고 보고하여 본 연구의 결과와 유사하였다. 육제품에서 가열수율은 단백질 매트릭스의 수분을 유지하고, 지방과 결합하는 능력에 의해서 결정되는데 (Younis and Ahmad, 2018), Al-Juhaimi 등 (2018)은 섬유질에 의해 수분 흡수력과 지방 흡수력이 높아져 단백질 매트릭스를 강화해 가열수율에도 영향을 미친다고 보고하여 본 실험에서도 첨가된 라즈베리와 표고버섯 분말의 섬유질에 의해 가열수율이 증진된 것이라고 판단된다.

명도는 가열 전에는 대조구가 RL3보다 유의적으로 높은 값을 나타냈지만 (p<0.05), 가열 후에는 처리구들이 대조구보다 유의적으로 높은 값을 보였다 (p<0.05). Park 등 (2006)은 표고버섯을 추출할 때 높은 온도일수록 명도가 높아지며, 80℃에서는 추출물의 명도가 85.34까지 높아진다고 보고하여 본 연구에서도 표고버섯 분말을 첨가한 처리구들이 80℃에서 가열되어 명도가 증가한 것으로 판단된다. 적색도는 가열 전과 후 모두 RL3가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (p<0.05). 이는 첨가된 라즈베리 분말이 동결건조 방법을 사용하여 제조되어 적색도가 33.20으로 높은 수치를 나타내며, 가열에 의한 Maillard 반응으로 인해 가열 후 색도에서도 처리구가 높은 값을 보인 것으로 사료된다 (Si et al., 2016). 황색도는 가열 전에는 대조구와 처리구들 간에 차이를 보이지 않았지만, 가열 후에 RL3가 대조구보다 유의적으로 높은 값을 보였다 (p<0.05). Mattar 등 (2018)의 표고버섯 분말을 첨가한 햄버거 패티 연구에서도 표고버섯 분말을 첨가할수록 황색도 값이 높아진다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.

라즈베리와 표고버섯 첨가량에 따른 소고기 떡갈비의 관능평가 결과는 Table 2에 나타내었다. 색 (color)은 RL2가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타냈다 (p<0.05). 조직감 (texture)은 RL2와 RL3가 대조구보다 유의적으로 높은 값을 보였으며 (p<0.05), 다즙성 (juiciness)은 RL3가 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (p<0.05). 전체적인 기호도 (overall acceptability)는 RL2가 대조구와 RL1에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다 (p<0.05). 이는 라즈베리와 표고버섯 분말 첨가 함량에 기인한 것으로 판단되는데, Liu 등 (2020)은 라즈베리가 해동되면서 당도는 높아지고 쓴맛은 감소하게 된다고 보고하였다. 또한 Chun 등 (2005)은 돈육 패티에 표고버섯 분말을 첨가할수록 다즙성과 조직감 선호도가 증가한다고 보고하여 본 연구에서도 라즈베리와 표고버섯 분말의 첨가가 조직감, 다즙성, 전체적인 기호도에 긍정적인 영향을 미친 것으로 사료된다. RL2가 색, 조직감, 전체적인 기호도에서 가장 높은 평가를 받아 소고기 떡갈비를 제조할 때 라즈베리와 표고버섯을 각각 1%씩 첨가하는 것이 관능적으로 가장 우수한 비율일 것으로 판단된다.

폴리페놀은 다양한 식물이 함유하고 있는 2차 대사산물로 분자 내 —OH기를 가지고 있어 전자를 공여하여 활성산소에 의한 산화를 억제하는 기능을 하며, 플라보노이드와 같은 다양한 폴리페놀 화합물을 포함하고 있다 (Di Carlo et al., 1999). Total polyphenol contents 측정 결과는 Fig. 1에 나타내었다. RL2와 RL3가 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (p<0.05). 이는 라즈베리가 폴리페놀 중 프로안토시아니딘 (proanthocyanidin)과 엘라기타닌 (ellagitannins)을 풍부하게 함유하고 있는 것으로 보고되었으며 (Kähkönen et al., 2012), 표고버섯은 고온에서 장시간 가열될 경우 폴리페놀 함량이 증가한다고 보고되어 이와 같은 결과를 나타낸 것으로 사료된다 (Choi et al., 2006).

Fig. 1. Total polyphenol contents of beef tteokgalbi formulated with various levels of raspberry and shiitake mushroom powder. ¹⁾ GAE, garlic acid equivalents. ^a,b Mean in the same row with different letters are significantly different (p<0.05). Control: raspberry 0%, shiitake mushroom 0%; RL1: raspberry 0.5%, shiitake mushroom 0.5%; RL2: raspberry 1%, shiitake mushroom 1%; RL3: raspberry 1.5%, shiitake mushroom 1.5%.

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Fig. 2는 Total flavonoid contents 측정한 결과이다. RL2와 RL3가 대조구와 RL1에 비해 유의적으로 높은 값을 보였다 (p<0.05). 표고버섯은 폴리페놀을 다량 함유하고 있지만 비플라보노이드 계열의 폴리페놀이 더 많은 것으로 보고되어 플라보노이드 함량에는 큰 영향을 미치지 않은 것으로 사료된다 (Han et al., 2015). 하지만 라즈베리의 경우, 플라보노이드 함량도 풍부하며, 특히 냉동 상태에서는 그 함량이 증가하는데 본 실험에 사용된 라즈베리 또한 동결건조를 통해 분말화 되어 총 플라보노이드 함량에 영향을 크게 미친 것으로 사료된다 (Mullen et al., 2002). 따라서 플라보노이드 함량은 첨가된 표고버섯보다는 라즈베리에 의해 RL2와 RL3가 높은 값을 나타낸 것으로 판단되며, 라즈베리와 표고버섯을 첨가하여 떡갈비를 제조할 경우 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높은 떡갈비를 제조할 수 있을 것으로 사료된다.

Fig. 2. Total flavonoid contents of beef tteokgalbi formulated with various levels of raspberry and shiitake mushroom powder. ¹⁾ NE, naringin acid equivalents. ^a,b Mean in the same row with different letters are significantly different (p<0.05). Control: raspberry 0%, shiitake mushroom 0%; RL1: raspberry 0.5%, shiitake mushroom 0.5%; RL2: raspberry 1%, shiitake mushroom 1%; RL3: raspberry 1.5%, shiitake mushroom 1.5%.

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DPPH는 시료의 free radical 소거 능력을 측정하고, FRAP은 시료의 환원력을 측정하며, 두 가지 방법들은 항산화 활성 측정 방법 중 가장 보편적이며 재현성이 높은 측정 방법이고, 총 폴리페놀 함량에 영향을 받기도 한다 (Thaipong et al., 2006). Fig. 3은 DPPH free radical scavenging activity 측정 결과이다. 처리구들이 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (p<0.05). Zhang 등 (2009)은 표고버섯을 동결건조를 제외한 다른 건조방법을 사용하게 될 경우 폴리페놀 함량이 감소하여 DPPH radical 소거능 또한 감소한다고 보고하였고, Novaković 등 (2011)은 라즈베리에 함유된 캠퍼롤 (kaempferol), 미리세틴 (myricetin), 퀘르세틴 (quercetin)과 같은 플라보노이드와 엘라기타닌 (ellagitannins)과 같은 폴리페놀의 DPPH radical 소거능이 높게 나왔다고 보고하여 본 실험에서도 열풍건조된 표고버섯 분말보다는 동결건조된 라즈베리 분말의 첨가가 영향을 더 크게 미친 것으로 사료된다.

Fig. 3. DPPH free radical scavenging activity of beef tteokgalbi formulated with various levels of raspberry and shiitake mushroom powder. ^a,b Mean in the same row with different letters are significantly different (p<0.05). Control: raspberry 0%, shiitake mushroom 0%; RL1: raspberry 0.5%, shiitake mushroom 0.5%; RL2: raspberry 1%, shiitake mushroom 1%; RL3: raspberry 1.5%, shiitake mushroom 1.5%.

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Ferric reducing antioxidant power 측정 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 라즈베리와 표고버섯의 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하였다 (p<0.05). Shah와 Modi (2015)의 버섯을 이용한 항산화 활성 측정 연구에 의하면 표고버섯의 항산화 활성을 측정했을 때, DPPH와 FRAP 두 가지 방법 다 높은 항산화 활성 능력을 보여주었지만, DPPH보다 FRAP에서 첨가량에 의한 항산화 활성 능력 차이가 더 두드러지게 나타났다고 보고하였다. 또한 Deighton 등 (2000)은 라즈베리의 환원력은 총 폴리페놀 함량과 밀접한 상관관계가 있다고 보고하여 본 연구에서도 라즈베리가 첨가량의 증가에 따른 총 폴리페놀 함량이 증가하여 훤원력에도 영향을 미친 것으로 사료된다. 따라서 라즈베리와 표고버섯을 첨가하여 떡갈비를 제조할 경우 높은 폴리페놀 함량에 의해 높은 항산화 활성 능력을 가진 떡갈비를 제조할 수 있을 것으로 판단된다.

Fig. 4. Ferric reducing antioxidant power (FRAP) of beef tteokgalbi formulated with various levels of raspberry and shiitake mushroom powder. ^a-d Mean in the same row with different letters are significantly different (p<0.05). Control: raspberry 0%, shiitake mushroom 0%; RL1: raspberry 0.5%, shiitake mushroom 0.5%; RL2: raspberry 1%, shiitake mushroom 1%; RL3: raspberry 1.5%, shiitake mushroom 1.5%.

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