시금치 분말을 첨가한 유화형 소시지의 항산화 활성과 품질 특성

돈육 후지는 사후 24시간이 경과한 것을 사용하였으며, 시금치 분말(Spinach powder, Jungwoodang, Korea)을 이용하였다. 지방과 결체조직을 제거한 돈육과 껍질을 제거한 등지방은 각각 8 mm plate 를 장착한 grinder 로 분쇄하였다. 소시지 유화물은 bowl cutter(K-30, Talsa, Spain)를 이용하여 원료육(60%)과 등지방(20%), 빙수(20%)를 세절하면서 전체 중량에 대하여 NPS(1.2%), sugar(1%), 복합향신료(0.6%), 시금치 분말(1%, 2%와 3%)을 첨가하였다. 제조한 유화물을 충진기(EM-12, Mainca, Spain)를 이용하여 콜라겐 케이싱(approximate diameter: 25 mm)에 충진하였다. 충진한 유화물은 80℃ 항온수조(JSWB-30T, JSR, Korea)에서 30분간 가열하고, 냉각 후 진공포장하여 4℃에서 보관하면서 실험에 사용하였다. 유화형 모델의 처리구는 시금치 분말을 1%, 2%, 3%씩 첨가하였으며, 대조구는 시금치 분말을 첨가하지 않고 제조하였다.

시금치 분말 첨가 소시지의 가열감량은 가열 전 무게 및 가열 후 무게를 측정하여 가열감량을 계산하여 %로 산출하였다.

색도 측정 실험은 가열 전후의 안쪽 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. 이 때의 표준색은 CIE L^* 값이 +97.83, CIE a^* 값이 ‒0.43, CIE b^* 값이 +1.98인 백색 표준판을 사용하였다.

관능적 품질평가는 10명의 패널요원을 선발하여 시료에 대한 충분한 지식과 용어, 평가기준 등을 숙지시킨 후 실시하였다. 관능평가는 각 처리구에 따라 가열한 시료를 길이 20 mm로 절단하고, 색, 풍미, 조직감, 다즙성, 이취, 전체적인 기호도에 대하여 각각 10점 만점으로 평가하고, 그 평균치를 구하여 비교하였다. 각 항목별 10점은 가장 우수함(10 = extremely good or desirable)으로 나타내고, 1점은 가장 열악한 품질 상태(1 = extremely bad or undesirable)로 나타내었다.

항산화 활성 측정에 사용된 샘플준비는 시료 3 g과 증류수 15 mL를 넣고 ultra-turrax를 이용하여 7,000 rpm에서 20초간 균질하였다. 혼합물을 centrifuge(Supra R22, Hanil, Korea)를 이용하여 4℃, 3,000×g 조건에서 10분간 원심분리 하였다. 추출액은 filter paper(Whatman No. 1, GE Healthcare, USA)에 여과하여 상등액을 실험에 이용하였다. 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) 라디칼 소거능은 Choe 등(2014)의 방법을 변형하여 측정하였다. 추출물(1 mL)과 DPPH 용액(1 mL)을 혼합하고, 어두운 곳에서 실온으로 30분간 반응시켰다. Multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 517 nm에서 흡광도를 측정하였다. 실험을 통해 얻은 결과를 다음과 같은 식을 통하여 백분율로 나타내었다.

시금치 분말 첨가 소시지의 환원력은 Dudonne 등(2009)과 Luqman 등(2012)의 방법을 이용하여 측정하였다. 0.3 M sodium acetate buffer와 40 mM HCl 에 녹인 10 mM TPTZ, 20 mM FeCl3 을 10:1:1의 비율로 섞어 37℃에서 15분 동안 반응시켜 준비하였다. 추출물(1 mL)과 FRAP 시약(3 mL)를 혼합하고, 빛을 차단하여 37℃에서 15분간 반응시켰다. Multi-mode microplate reader (SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 이용하여 593 nm에서 흡광도를 측정하였다.

총 페놀 함량은 Folin–Ciocalteu 방법(Singleton and Rossi, 1965)을 응용하여 측정하였다. 시금치 분말을 첨가한 소시지의 상등액에 2 N Folin-Ciocalteu 용액 80 μL를 가하여 3분 동안 반응시켰다. 혼합물에 20% Na₂CO₃ 를 800 μL넣고 빛을 차단하여 37℃에서 30분간 반응시켰다. Multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 760 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준 물질로 gallic acid를 사용하였으며, 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 페놀함량을 산출하였다.

총 플라보노이드 함량은 Woisky와 Salatino(1998)의 방법을 이용하여 특정하였다. 각각의 상등액(100 μL)에 diethylene glycol 1 mL와 1 N NaOH 100 μL를 혼합한 다음 빛을 차단하고 37℃에서 1시간 반응시켰다. Multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, USA)를 사용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 표준 물질로 naringin를 사용하였으며, 시료와 동일한 방법으로 분석하여 얻은 검량선으로부터 총 플라보노이드 함량을 산출하였다.

본 연구에서 실시한 모든 실험의 결과는 최소한 3회 이상의 반복실험을 실시하여 평가하였다. 이후 통계처리 프로그램 SAS(version 9.3 for window, SAS Institue, USA)를 이용하여 결과를 평균값과 표준편차로 나타내었으며, 분산분석(ANOVA), 던컨시험(Duncan’s multiple range test)으로 각각의 특성에 대해 유의적인 차이가 있는지를 검증하였다.

시금치 분말을 첨가한 유화형 소시지의 가열감량과 색도 측정 결과를 Table 1에 나타내었다. 가열감량 측정결과, 시금치 분말 1% 처리구는 대조구보다 유의적으로 낮은 가열감량을 보였지만(p<0.05), 시금치 3% 첨가 처리구는 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 육제품에 첨가되는 식이섬유는 육단백질의 보수성을 향상시켜 감량을 줄여주어 가열 수율이 향상된다고 알려져 있다(Choi et al., 2010). 하지만 시금치는 가열처리 과정에서 수용성 식이섬유가 가수분해되기도 하며, 불용성 식이섬유의 분자구조가 끊어진다고 하여 식이섬유의 감소와 증가가 일어난다고 하였다(Lee and Kim, 1994). 따라서 시금치 분말을 첨가한 소시지의 가열과정에서 식이섬유 함량이 달라졌기 때문에 본 연구와 같은 결과를 나타내었다고 사료된다.

색도측정 결과, 가열 전⋅후의 CIE L^*값은 시금치 분말 첨가량이 높아질수록 유의적으로 낮아지는 결과를 보였다(p<0.05). 가열 전 CIE a^*값은 대조구보다 시금치 첨가 처리구들에서 유의적으로 낮은 수치를 나타내었으며(p<0.05), 특히 시금치 분말 3% 처리구에서 유의적으로 가장 낮은 값을 나타내었다(p<0.05). 가열 후 CIE a^*값은 시금치 분말 첨가량이 늘어날수록 유의적으로 줄어들었다(p<0.05). 가열 전⋅후의 CIE b^*값은 시금치 분말을 첨가한 처리구들이 대조구보다 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). Choi 등(2003)은 녹차분말을 첨가하여 소시지를 제조하였을 때 소시지의 적색도와 명도를 감소시키고, 황색도를 증가시켰다고 하여 본 실험의 결과와 일치하였다. 이러한 결과는 시금치의 chlorophyll 계통의 녹색색소가 가열에 의하여 pheophytin으로 변하면서 가열, 산, 금속이온에 의하여 노란색을 띈다고 하였으며(Deman, 1980), 육색 고정제인 nitrite 를 시금치 분말이 어느 정도 소거하여 CIE L^*, CIE a^* 값은 낮아지는 것으로 생각된다.

Table 2에 시금치 분말을 첨가한 유화형 소시지의 관능평가를 나타내었다. 색도는 시금치 분말을 3% 첨가한 처리구가 대조구와 1% 첨가 처리구보다 유의적으로 높은 평가를 받았으며(p<0.05), 풍미에서는 대조구보다 시금치 2% 첨가 처리구에서 유의적으로 높은 평가를 받았다(p<0.05). 조직감과 다즙성, 전체적인 기호도 항목에서는 유의적인 차이를 보이지 않았으며, 시금치 분말을 3% 첨가한 처리구에서 대조구보다 이취를 유의적으로 저감시켰다고 평가되었다(p<0.05). 시금치 가루는 관능적 특성인 색깔에 좋은 영향을 미친다고 하여 본 연구와 일치하였고(Joo et al., 2006), 솔잎분말을 첨가한 소시지 연구에서도 솔잎의 향이 돼지고기의 누린내를 억제하는데 큰 효과가 있다고 하였다(Kwon et al., 2012). 관능평가 결과, 시금치 분말을 3% 첨가한 처리구가 높은 점수를 받은 항목이 많으며, 특히 시금치 분말의 향기성분으로 인하여 풍미가 증진되고, 육제품의 이취 저감효과를 기대할 수 있을 것이라고 생각된다.

DPPH는 옅은 보라색을 띄는 비교적 안정한 free radical로서 항산화제 방향족 아민류 등에 환원되어 색이 탈색되어 노란색으로 변한다(Bondet et al., 1997). 이것은 다양한 천연소재로부터 항산화 물질의 전자 공여능을 측정하는데 많이 이용되고 있다. 이러한 전자 공여능은 활성 라디칼에 전자를 공여하여 인체 내에서 활성 라디칼에 의한 노화를 억제하는 역할을 한다고 알려져 있다(Song et al., 2018). Fig. 1은 시금치 분말을 첨가한 유화형 소시지의 DPPH radical 소거능 결과를 나타내었다. 시금치 분말을 첨가하지 않은 대조구가 34.01%의 소거능을 보였고, 시금치 분말을 첨가한 처리구들에서 51.58-60.08%의 소거능을 나타내어 유의적으로 높았다(p<0.05). Song 등(2018)의 연구에서 시금치의 농도가 증가할수록 유의적으로 소거효과가 증가했다는 연구와 일치하였으며, 이러한 시금치의 소거능력이 소시지에도 영향을 미친 것이라고 판단된다.

Fig. 1. DPPH radical scavenging activity of pork emulsion sausage formulated with various spinach powder levels. DPPH: 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl ^a-c Means on bars with different letters are significantly different (p<0.05).

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항산화 활성의 여러가지 기작 중에서 활성산소 및 유리기에 전자를 공여하는 능력을 환원력이라고 하며, 체내의 산화반응을 억제시켜 방어하는 능력에 대한 지표로 알려져 있다(Zhu et al., 2002). Ferric reducing antioxidant power(FRAP)는 2가 철을 3가 철로 환원시켜 푸른색을 띄게 되고, 이것을 593 nm에서 측정하는데 흡광도 수치는 그 자체가 증가할수록 높은 환원력을 나타낸다(Song et al., 2018). 시금치 분말을 첨가한 유화형 소시지의 환원력 측정 결과를 Fig. 2에 나타내었다. 시금치 분말을 첨가하지 않은 대조구는 0.406으로 측정되었으며, 시금치 분말 3% 첨가 처리구에서 0.489로 측정되어 유의적으로 높은 환원력을 보였다(p<0.05). 당근, 시금치, 오디즙을 첨가한 겔의 연구에서 시금치를 첨가한 겔에서 높은 환원력을 나타내었다고 하여 본 연구와 일치하였다(Cha et al., 2011). 시금치 분말을 첨가하지 않은 소시지에 비하여 높은 환원력을 나타내어 항산화 식품으로서 가치가 있다고 생각된다.

Fig. 2. Ferric reducing antioxidant power (FRAP) of pork emulsion sausage formulated with various spinach powder levels. ^a,b Means on bars with different letters are significantly different (p<0.05).

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식물성 식품 속에 함유되어 있는 많은 생리활성 물질 중 가장 많은 양을 차지하는 페놀류는 높은 항균활성, 항암, 항노화 활성뿐만 아니라. 항알러지, 혈당 저하 등의 효과가 있다고 밝혀졌다(Stevenson et al., 1993; Duval et al., 1999). 플라보노이드는 식물에 의해 합성된 폴리페놀의 가장 큰 부류이며, 효과적인 free radical scavenger 로서 항산화 효과를 가진다(Beecher, 2003; Jang et al., 2012). 총 페놀함량 측정 결과를 Fig. 3에 나타내었다. 측정 결과, 시금치를 첨가한 처리구들과 대조구 사이에 유의적인 차이는 보이지 않았지만, 시금치 분말을 첨가할수록 증가하는 경향을 보였다. Na 등(2010)의 연구에서 시금치에는 페놀성 물질이 102.32-186.45 mg% 정도 함유되어 있어 본 연구와 일치하였다. 따라서 시금치에 함유된 페놀성 물질로 인하여 항산화 활성이 증가된 것으로 생각된다.

Fig. 3. Total polyphenol contents of pork emulsion sausage formulated with various spinach powder levels. ¹⁾ GAE, gallic acid equivalents.

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플라보노이드류는 flaconols, flavones, catechins, isoflavones 등으로 화학구조에 따라 분류되어지며, 물과 에탄올에 대한 용해도가 다르다. 과산화 지질 생성억제 등의 생화학적 활성은 구조적 차이에 의해 일어나는 것으로 알려져 있다(Middleton and Kandaswami, 1994). Fig. 4는 시금치 분말을 첨가한 소시지의 총 플라보노이드 함량 측정 결과를 나타내었다. 대조구와 시금치 분말을 1% 첨가한 처리구보다 2%, 3% 처리구에서 유의적으로 높은 함량을 나타내었으며(p<0.05), 특히 시금치 분말을 3% 첨가한 소시지의 플라보노이드 함량이 유의적으로 가장 높았다(p<0.05). 일반 시금치에는 70.09 μg/g의 플라보노이드를 함유하고 있다고 한 Lee 등(2015)의 연구와 일치하였으며, 시금치를 분말을 첨가한 소시지에서도 높은 플라보노이드가 측정되었다고 사료된다.

Fig. 4. Total flavonoid contents of pork emulsion sausage formulated with various spinach powder levels ¹⁾ NE, naringin acid equivalents. ^a-c Means on bars with different letters are significantly different (p<0.05).

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