건조숙성 우육 등심에서 분리한 크러스트의 물리적 특성 및 식품 소재화 가능성 분석

본 실험에 사용된 재료는 도축 후 24시간이 지난 우육 등심 (Musculus longissimus dorsi)을 이용하였으며, 우육 등심을 4 cm × 15 cm × 4 cm으로 자른 후 건조숙성고 (DA-45, Korea alesso, Korea)를 이용하여 4℃에서 4주간 건조숙성하였다. 건조숙성이 완료된 우육 등심의 표면에서 약 3-7mm 정도 두께의 크러스트를 분리한 뒤, 건조숙성육과 크러스트를 각각 냉장고 (CA-H17DZ, LG, Korea)를 이용하여 -18℃에서 24시간 냉동하였으며, 이후 동결건조기 (FD12008, Ilshin Bio Base, Korea)를 이용하여 -121℃ 조건으로 24시간 동결건조하였다. 동결건조가 완료된 시료는 hand blender (MQ5135, Braun, Germany)를 이용하여 약 15 mesh 크기로 분쇄하여 실험에 이용하였다.

일반성분 정량은 AOAC법 (1990)에 따라 조단백질함량은 Kjeldahl법, 조지방함량은 Soxhlet법, 수분함량은 105℃ 상압건조법, 조회분함량은 직접회화법으로 분석하였다.

Colorimeter (CR-10, Minolta, Japan)를 사용하여 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, a^* -값이 -0.43, b^* -값이 +1.98인 백색 표준판을 사용하였다.

유화활성지수와 유화안정지수는 측정하고자 하는 시료의 0.5% 단백질 용액을 0.01 M phosphate buffer를 이용하여 제조한 뒤, 0.5% 단백질 용액 13.5 mL와 콩기름 4.5 mL를 ultra-turrax (HMZ-20DN, Pooglim tech, Korea)를 이용하여 10,000 rpm으로 2분간 균질하였다. 균질 후 분리된 유화물 아래층에서 250 μL 채취한 뒤 0.1% sodium dodecyl sulfate용액 50mL에 투입하고 vortex mixer (SVM-10, SciLab, Korea)를 이용하여 1분간 원심분리하였다. 분리된 상등액을 spectrophotometer (Optizen 2120UV, Mecasys, Korea)를 이용하여 500 nm 조건에서 최초 (A0), 15분 후 (A15) 흡광도를 측정한 뒤, 다음 계산식에 따라 유화활성지수와 유화안정지수를 계산하였다.

T: 혼탁도 계수 (2.303)

A0: 최초 측정 흡광도

Dilution factor: 최종 단백질 희석배수

C: mL당 단백질량

Oil volume: 콩기름 첨가량

A0: 최초 측정 흡광도

A15: 15분 뒤 측정 흡광도

t: 측정 시간 간격 (min)

시료 1 g과 증류수 10 mL를 코니칼 튜브에 투입한 뒤, 2분간 vortex mixer (SVM-10, SciLab, Korea)를 이용하여 혼합하였다. 혼합물을 원심분리기 (Supra R22, Hanil, Korea)를 이용하여 15℃, 3,000 × g 조건에서 20분간 원심분리하였으며, 원심분리된 상등액을 제거한 뒤, 침전물의 건조 전 무게를 측정하였다 (A). 침전물을 상압가열건조기 (C-F03, Chaeil, Korea)에서 105℃ 조건에서 24시간 건조한 뒤, 건조 후 무게를 측정하였으며 (B), 다음 계산식에 따라서 수분흡수능을 계산하였다.

유분흡수능을 측정하고자 하는 시료의 단백질 함량을 기준으로 하여, 총 단백질량이 1 g이 되도록 계산한뒤, 시료를 채취하였다 (W0). 채취한 시료와 콩기름 10 mL (V1)를 vortex mixer (SVM-10, SciLab, Korea)를 이용하여 30초간 혼합한 뒤, 30분간 상온에서 방치하였다. 혼합물을 원심분리기 (Supra R22, Hanil, Korea)에 상온 (25℃), 3,000 × g 조건에서 20분간 원심분리하였으며, 분리된 상등액의 양을 측정하여 (V2) 다음 계산 방법에 따라 유분흡수능을 측정하였다.

시료10 g과 tris-HCl 용액 (pH 3, 4)과 증류수 100mL를 각각 vortex mixer (SVM-10, SciLab, Korea) 를 이용하여 1분간 혼합한 뒤, 상온 (25℃)에서 1시간 방치하였다. 침전물을 제외하고 분리된 용액을 제거한 뒤 침전물의 무게를 측정한 후, 다음 계산식에 따라 팽윤수율을 측정하였다.

모든 실험은 3회 이상 반복하여 실시하였고, 실험 결과는 통계분석 프로그램 SAS (Ver 9.3, SAS Institute, USA)를 이용하여 각 처리구들 간의 분석 값에 대하여 GLM (General Linear Model) procedure를 통하여 분석하였으며, 처리구간의 유의성 비교는 t-test를 통하여 검정하였다(^*: p<0.05, ^**: p<0.01, ^***: p<0.001).

동결건조 건조숙성육과 크러스트의 일반성분 측정 결과는 Table 1에 나타내었다. 일반성분에서 수분함량은 크러스트가 건조숙성육에 비해서 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며 (p<0.001), 지방 함량 또한 크러스트가 유의적으로 높은 함량을 가진 것으로 확인되었다 (p<0.05). 이와 반대로 단백질 함량은 크러스트가 건조숙성육에 비해서 유의적으로 낮은 함량을 나타내었으며 (p<0.05), 회분 함량 또한 낮은 함량을 나타내었다 (p<0.001). 식육에서 지방은 풍미와 맛에 긍정적인 영향을 주는 요인으로 (Dransfield, 2008), 크러스트의 지방 함량이 생육과 건식숙성육에 비해 높은 함량을 가지고 있어, 천연 향미증진제로써 크러스트는 건조숙성육에 비해 풍미가 우수한 특성을 나타낼 것으로 판단된다. Mikami et al. (2021)은 식육의 건조 시 수분 증발로 인하여 지방함량이 상대적으로 증가한다고 하여 본 연구결과와 유사하였으며, 지방함량이 높은 소재는 높은 지방산 함량으로 인해 풍미가 짙다고 알려져 있다 (Dransfield, 2008).

동결건조 건조숙성육과 크러스트의 색도를 측정한 결과는 Table 2에 나타내었다. 색도 측정 결과 명도, 적색도, 황색도 모두 크러스트가 유의적으로 낮은 값을 나타내었다 (p<0.001). 본 연구에서 분말화 한 크러스트는 가식부위의 건조숙성육에 비해 낮은 수분 함량을 가지고 있는 것으로 나타났으나, 이는 동결건조 과정을 거친 분말에 대한 수분 함량으로써, 동결건조하지 않은 크러스트는 가식부위에 비해서 수분함량이 현저히 낮은 것으로 알려져 있다. 이렇듯 동일한 축종 및 식육 부위에서 수분함량이 상대적으로 낮은 경우, 상대적으로 낮은 명도를 나타내게 된다 (Park and Kim, 2021). 또한 건조 정도가 상대적으로 높을 경우 암적색을 띄게 되는데, 이때 선홍색을 띄는 생육에 비해서 적색도와 황색도가 감소하게 된다 (Park et al., 2019). 따라서 크러스트는 건조숙성육 가식 부위에 비해 수분 증발이 상대적으로 높게 일어났기 때문에, 적색도와 황색도 모두 낮은 결과를 나타낸 것으로 사료된다. 따라서 본 연구에서 분석한 크러스트는 향미증진 소재로써 이용할 때 시중 건조숙성육과 유사한 암적색의 색도를 띄도록 보조할 수 있을 것으로 생각된다.

동결건조 건조숙성육과 크러스트의 유화활성지수와 유화안정지수를 측정한 결과는 Table 3에 나타내었다. 유화활성지수 측정 결과 크러스트가 건식숙성육에 비해 유의적으로 낮은 값을 나타내었으나 (p<0.01), 유화안정지수는 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (p<0.01). 본 연구에서 분석한 크러스트는 풍미중진제로써의 성격을 지니고 있으며, 건조숙성육과 같은 식육과 유사한 풍미를 지닌 풍미증진제의 활용처는 소스, 양념, 식육가공품에 이용될 수 있다 (Mcgee, 2004). 이들 제품은 혼합하는 원료들의 수분 및 유분 용해력과 유화력이 품질에 큰 영향을 미친다. 유화활성지수는 원료의 초기 유화력을 나타내는 지표로써 (Pearce and Kinsella, 1978), 초기 유화력이 높은 원료는 수분 및 유분에 대한 최초 균질 시 안정적으로 분산될 수 있으며, 이러한 유화활성을 높이기 위해서 유화제를 이용하기도 한다 (Talukder and Sharma, 2010). 따라서 크러스트를 풍미증진제로써 이용하기 위해서는 보조 첨가물로써 유화제를 소량 사용하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. 그러나 초기 유화 후 유화안정지수는 건조숙성육 가식부위에 비해 낮은 수준을 나타냈으므로, 식육가공품에 이용하고자 할 때에는 혼합 및 유화공정 시 ISP, 식이섬유 등 유화력을 증진시킬 수 있는 부재료를 소량 첨가하면 제조하는 제품의 물리적 안정성을 증진시킬 수 있을 것으로 생각된다.

동결건조 건조숙성육과 크러스트의 수분, 유분 흡수능은 Table 4에 나타내었다. 건조숙성육에 비해 크러스트의 지방결합력은 유의적으로 낮은 값을 나타내었으나 (p<0.001), 수분 흡수능은 차이를 보이지 않았다. 일반성분 분석에서 크러스트는 건조숙성과정 중 수분 증발로 인하여 수분 함량이 낮아진 반면 지방함량은 높은 것으로 나타났는데, 지방함량이 높은 소재의 경우 지방함량이 낮은 소재에 비해서 유분 흡수능은 상대적으로 낮은 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 크러스트의 유분 흡수능이 건조숙성육에 비해서 낮은 값을 나타낸 것으로 사료된다. 그러나 Shevkani et al. (2014)은 식물 추출 분말에서 탈지공정을 실시해도 유분 흡수능에 유의미한 영향을 미치지 않았다고 하여 본 연구와 상반되는 결과를 보고한 바 있으나, 이러한 차이는 소재 자체의 지방함량 차이에 의한 것으로 사료된다. Ozimek et al. (1981)은 소재의 유화 안정성을 높이기 위하여 식염을 첨가한 바 있는데, 단백질 소재에 대한 식염의 첨가는 유분 흡수능 및 유화력을 향상시킬 수 있다고 하였다. 따라서 크러스트를 풍미 증진제로써 이용하기 위해서는 유분 흡수력 및 유화력을 증진시킬 수 있는 부재료를 이용하거나, 유분 함량이 낮은 소스 또는 양념에 이용하는 것이 크러스트의 낮은 유분 흡수능을 보완할 수 있는 활용방안이라 생각된다.

동결건조 건조숙성육과 크러스트의 팽윤수율은 Table 5에 나타내었다. pH에 따른 팽윤수율은 건조숙성육과 크러스트 모두 pH 3, 4 조건에서 pH 7에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었으며 (p<0.05), 건조숙성육과 크러스트간의 비교에서는 pH 4 조건에서 유의미한 차이를 보이지 않았다. 이렇듯 크러스트는 pH 4 내외에서 우수한 팽윤력을 나타낸 것과 달리, 중성 pH 조건에서는 2배 이상 낮은 팽윤력을 나타냈으므로, 크러스트를 식품 첨가물로써 적절히 활용하기 위해서는 최적의 pH 조건을 구성해주어야 할 것으로 생각된다. 이와 같이 pH 3-4의 산가를 가지고 있는 식품으로는 소스류가 있는데, 특히 일정량의 식초 또는 우스터 소스 (Worcestershire sauce)가 첨가되는 브라운 소스는 낮은 pH가 특징이다 (Lonnecker et al., 2010; Park et al., 2020). 특히 국내외 스테이크 소스의 평균 pH는 3.40-3.99로 조사된 바 있으며 (Cho and Kang, 2015), 이에 따라 스테이크 소스 등 육류 소스로써 가공적성이 우수할 것으로 생각된다.