감귤 껍질 분말 첨가가 돈육 유화형 소시지의 품질 특성에 미치는 영향

돈육 유화형 소시지 제조에 사용된 돈육은 도축 후 24시간 경과한 돈육 후지(Hongjumeat, Korea)를 4℃에서 냉장 보관한 것을 사용하였다. 돈육은 과도한 지방과 결체조직을 제거하여 원료육으로 사용하였으며, 돼지 등지방과 함께 3 mm plate를 장착한 grinder(PA-82, Mainca, Spain)로 분쇄하였다. 주재료는 분쇄 원료육(60%)과 등지방(20%), 그리고 얼음물(20%)을 사용하였다. 부재료는 설탕(1%), 소금(1.2%)을 bowl cutter(K-30, Talsa, Spain)로 혼합하였다. 유화물에 감귤 껍질 분말(Sandeul medicinal herbs, Korea)을 각각 1%, 2%, 3%씩 첨가하여 돈장에 충전한 후 chamber(10.10 ESI/SK, Alto Shaam, USA)로 75℃에서 가열하였고, 이때 중심 온도가 75℃에서 3분간 유지되도록 하였다. 제조한 소시지는 실온(25℃)에서 30분간 방랭한 후 4℃에서 5주 동안 냉장 보관하며 실험에 사용하였다.

pH는 시료 5 g에 증류수 20 mL를 넣고 ultra-turrax(HMZ-20DN, Poonglim Tech, Korea)를 사용하여 10,000 rpm에서 1분간 균질하였다. 균질액은 유리전극 pH meter(Model S220, Mettler Toledo, Switzerland)를 사용하여 pH를 측정하였다. pH meter는 pH 4.01, pH 7.0, pH 10.0 buffer solution(Suntex Instruments Co, Ltd, Taiwan)을 사용하여 보정하였다.

가열수율은 가열 전 유화물의 무게와 가열 후 소시지의 무게를 측정하여 백분율로 값을 산출하였다.

색도는 소시지의 단면을 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. 표준색은 CIE L^*과 CIE a^*, 그리고 CIE b^* 값이 각각 +97.83과 -0.43, 그리고 +1.98인 백색 표준판을 사용하여 보정하였다. 측정한 CIE a^* 값과 CIE b^* 값은 아래의 계산식으로 색각(Hue angle, h°)과 채도(Chroma, C^*) 값을 산출하였다.

항산화 활성 측정은 시료 3 g에 증류수 15 mL를 넣고 homogenizer(AM-5, Nissei, Japan)를 사용하여 10,000 rpm에서 1분간 균질하였다. 균질액은 filter paper(Whatman No.1, Whatman, UK)로 50 mL conical tube에 상등액을 추출하였다. 이후 상등액 100 μL와 0.2 mM DPPH 용액 200 μL를 혼합 후 실온에서 30분간 암실에서 반응하였다. 반응물은 multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정한 후 백분율로 산출하였다.

환원력 측정은 시료 3 g에 증류수 15 mL를 넣고 homogenizer(AM-5, Nissei, Japan)를 사용하여 10,000 rpm에서 1분간 균질하였다. 균질액은 filter paper(Whatman No.1, Whatman, UK)로 상등액을 추출하였다. 상등액 100 μL와 FRAP 용액 300μL를 혼합 후 37℃에서 15분간 암실에서 반응하였다. 실험에 사용한 FRAP 용액은 0.3 M sodium acetate buffer 와 40 mM HCl에 녹인 10 mM TPTZ, 그리고 20 mM FeCl₃를 10 : 1 : 1의 비율로 섞어 37℃에서 15분 동안 반응시켜 제조하였다. 반응물은 multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였고, trolox를 표준물질로 한 표준곡선에 흡광도를 대입하여 값을 산출하였다.

지방산패도는 시료 10 g에 증류수 25 mL를 넣고 homogenizer(AM-5, Nissei, Japan)를 사용하여 10.000 rpm에서 1분간 균질하였다. 균질액은 0.3% BHT 0.2 mL와 증류수 25 mL를 mass-up 하여 총 부피를 100 mL로 하였다. 이후 filter paper(Whatman No.1, Whatman, UK)로 상등액을 추출하여 상등액과 0.02 M thio-barbituric acid를 1 : 1 비율로 혼합하고, water bath (JSWB-30T, JSR, Korea)를 사용하여 100°C에서 10분간 반응하였다. 반응물은 multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 532 nm에서 흡광도를 측정하였고, 1,1,3,3-tetra-ethoxypropane을 표준물질로 한 표준곡선에 흡광도를 대입하여 mg malondialdehyde(MDA)/kg 값으로 산출하였다.

실험은 최소 3회 이상 반복실험을 실시하여 분석하였다. 실험 결과는 통계처리 프로그램 SAS(version 9.4 for Window, SAS Institue Inc., USA)를 사용하여 결과를 평균값과 표준편차를 산출하였다. 또한, 분산분석(one way ANOVA)과 Duncan's multiple range test로 p<0.05 수준에서 유의성을 검증하였다.

감귤 껍질 분말을 첨가한 돈육 유화형 소시지의 pH는 Table 1에 나타내었다. pH는 감귤 껍질 분말 첨가량과 저장 기간이 증가할수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05). Lee 등(2004)은 흑돼지 소시지 제조 시 유자 껍질 분말 첨가량과 저장 기간이 증가할수록 pH가 유의적으로 감소하여 본 연구 결과와 유사하였다. 이는 감귤 껍질 분말의 pH가 약 3.85의 낮은 값을 나타내어 돈육 유화형 소시지 pH에 영향을 준 것으로 판단된다. 감귤 껍질은 구연산과 아스코르브산 등의 유기산을 다량 함유하고 있어 산성을 띤다(Choi et al., 2023). 식육가공품의 냉장 저장 중 pH는 미생물 증식으로 인한 염기성 물질 또는 젖산의 생산으로 증가하거나 감소하는데, 본 연구에서 저장 기간 증가로 인한 pH의 감소는 젖산 축적에 의한 것으로 판단된다(Lee et al., 2020). 식육 내 무기호흡 미생물은 포도당을 섭취하고 대사산물로 젖산을 생성하여 식육의 pH를 감소시킨다(Huang et al., 2022). 따라서 감귤 껍질 분말의 첨가는 돈육 유화형 소시지의 최종 pH 감소에 영향을 미치며, 미생물 생장을 억제하여 육제품의 저장 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.

감귤 껍질 분말을 첨가한 돈육 유화형 소시지의 가열수율은 Fig 1에 나타내었다. 가열수율은 원료가 제품으로 전환되는 정도를 평가하는 식육 제조업체의 중요한 생산지표이다(Zhang et al., 2023). 대조구와 처리구간에는 유의적인 차이를 보이지 않았으나, 감귤 껍질 분말 첨가량이 증가할수록 수치적으로 높은 값을 나타내었다. Lee 등(2020)은 육제품 제조 시 식이섬유를 첨가하면 보수력과 유화안정성이 증진되어 가열수율 증가에 영향을 준다고 보고하였으며, Younis 등(2021)은 버팔로 소시지 제조 시 라임 껍질 분말의 첨가량이 증가할수록 높은 가열수율 값을 보여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다. 식이섬유는 단백질 매트릭스를 유지하고, 수분, 지방과의 결합을 형성한다(Mahmoud et al., 2017). 이는 식이섬유 중 하나인 펙틴이 고기 유화물의 겔 안정성을 유지하고, 가열수율을 증진시키기 때문이다(Powell et al., 2019).

Fig. 1. Cooking yield of emulsion-type pork sausage formulated with various levels of citrus peel powder.

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감귤 껍질 분말을 첨가한 돈육 유화형 소시지의 색도는 Table 2에 나타내었다. 감귤 껍질 분말 첨가량이 증가할수록 명도는 감소하는 경향을 보였으며, 적색도와 황색도는 증가하였다. Sharaf-Eddin 등(2020)의 연구에서도 어육 유화물 제조 시 감귤 껍질 분말 첨가량이 증가할수록 명도는 유의적으로 감소하고, 적색도와 황색도는 유의적으로 증가하여 본 연구 결과와 유사하였다. 본 연구에 사용한 감귤 껍질 분말은 명도가 69.33±0.60 적색도가 12.43±0.21, 그리고 황색도가 32.57±0.4로 최종 육제품의 색도에 영향을 준 것으로 판단된다. 이는 감귤 껍질 내 적색을 띠는 안토시아닌과 주황색을 띠는 카로틴, 황색을 띠는 루테인 등 카로티노이드 색소 물질에 의한 것으로 사료된다(Nabi et al., 2023). 육가공품의 색도는 소비자 선호도에 영향을 주는 중요한 지표 중 하나로, 소시지에서는 특히 적색도와 황색도 증가를 위한 연구가 많이 진행되고 있다(Kim et al., 2022). Fernández-Ginés 등(2003)은 감귤 섬유를 첨가한 소시지의 적색도와 황색도가 증가함에 따라 색상 관능특성에서 대조구보다 높은 선호도를 받았다고 보고하였다. 색각은 감귤 껍질 2%와 3% 처리구가 대조구와 1% 처리구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 채도는 감귤 껍질 첨가량이 증가할수록 유의적으로 높은 값을 보였다(p<0.05). 색각과 채도는 각각 육제품의 황색도, 적색도에 주로 영향을 받아 황색도, 적색도가 증가할수록 색각과 채도가 증가한다(Jouki and Khazaei, 2012). 따라서, 감귤 껍질 첨가에 의한 적색도와 황색도의 증가는 최종 육제품의 시각적 선호도를 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

감귤 껍질 분말을 첨가한 돈육 유화형 소시지의 DPPH 결과는 Table 3에 나타내었다. DPPH는 안정적인 자유 라디칼로, 항산화제의 전자 또는 수소 전자를 제공받아 환원되어 라디칼이 제거되고, 517 nm에서 흡광도가 감소하여 라디칼 소거 활성의 척도로 사용된다(Joo and Choi, 2014). DPPH는 감귤 껍질 분말 처리구가 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었고(p<0.05), 감귤 껍질 분말 처리구에서 첨가량이 증가할수록 DPPH 값이 증가하였다. Sayari 등(2015)은 칠면조 소시지 제조 시 자몽 껍질 추출물 첨가량이 증가할수록 항산화 활성이 증가하여 본 연구결과와 유사하였다. 감귤 껍질에는 플라보노이드와 카로티노이드, 쿠마린, 페닐프로파노이드, 탄게레틴, 그리고 노빌레틴 등의 페놀화합물을 함유하고 있다(Nieto et al., 2021). DPPH는 페놀화합물의 방향족 고리인 hydroxyl기가 phenoxyl radical을 형성하여 라디칼을 제거해, 페놀화합물 함량이 증가할수록 라디칼 소거능이 증가한다(Choi et al., 2021). 따라서 본 연구도 감귤 껍질 내 포함된 페놀화합물에 의하여 항산화 활성이 높게 나타나는 것으로 판단된다.

감귤 껍질 분말을 첨가한 돈육 유화형 소시지의 FRAP 결과는 Table 4에 나타내었다. FRAP은 철 3가 양이온(Fe³⁺)이 자유 라디칼과 수소를 공여하고 안정화되어 후 철 2가 양이온(Fe²⁺)으로 환원되는 정도를 측정하는 방법이다(Kang and Kim, 2022). FRAP은 감귤 껍질 분말 처리구가 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었고(p<0.05), 감귤 껍질 분말 처리구에서 첨가량이 증가할수록 FRAP 값이 증가하였다. Kim과 Lim (2020)은 감귤 껍질이 높은 FRAP 값을 나타낸다고 하였다. 감귤 껍질의 페놀화합물은 플라보노이드보다 항산화 활성에 밀접한 관계를 나타낸다(Ghafar et al., 2010). 이러한 페놀화합물은 금속 이온 결합과 수소 이온 또는 전자 공여 등의 방법으로 자유 라디칼을 소거하거나 안정화하여 항산화 효능을 일으킨다(Panahi et al., 2022). 따라서 감귤 껍질 분말은 항산화 활성 능력을 지닌 천연 항산화제로써 육제품의 합성 항산화제 대체제로 사용하기에 적합할 것으로 판단된다.

감귤 껍질 분말을 첨가한 돈육 유화형 소시지의 TBARS 결과는 Table 5에 나타내었다. TBARS는 육제품의 지방산패에 의하여 생성된 MDA의 양을 측정하여 지방 산패도를 수치화하는 방법으로 제품의 신선도를 평가하는 지표이다(Jeong et al., 2021). TBARS는 감귤 껍질 분말 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였지만, 저장 기간이 증가할수록 TBARS는 증가하였다. Ben Hsouna 등(2017)은 다진 소고기에서 레몬 추출 오일 첨가량이 증가할수록 TBARS 값이 감소하고, 저장 기간이 증가할수록 TBARS 값이 증가하여 본 논문과 유사한 결과를 나타내었다. 이는 지방산패가 자유 라디칼의 지속적인 자가촉매 반응으로 발생하고, 이때 높은 자유 라디칼 소거능을 가진 원료를 육제품에 첨가할 시 지방산패를 억제할 수 있기 때문이다(Lee et al., 2021). 감귤류에 함유된 항산화 물질인 헤스페리딘이 육제품의 자유 라디칼 제거와 지질 산화 억제에 긍정적인 영향을 미친다(Simitzis et al., 2021). 또한, 저장 기간 증가에 따른 TBARS 값의 증가는 지질 분해와 미생물 성장에 따른 지방 산패 증가에 의한 것으로 사료된다(Reddy et al., 2023). 따라서 감귤 껍질 분말 첨가는 최종 육제품의 지방산패를 억제하여 높은 항산화능을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.