아질산염 대체제로써 방울토마토 페이스트가 등심햄의 품질 특성에 미치는 영향

본 실험에서 쓰인 방울토마토 페이스트는 지역 상권(Hanaromart, Korea)에서 구매한 방울토마토(Solanum lycopersicum var. cerasiforme)로 제조하였다. 세척 후 꼭지를 제거한 방울토마토를 hand blender(HR2652, Philips, Netherlands)로 갈아 준 뒤 1 mm 표준망체(Standard sieve, Chunggyesanggongsa, Korea)를 이용하여 과육을 분리하였다. 이후 분리된 과육의 수분 함량이 65% 수준이 될 때까지 가열하여 방울토마토 페이스트(수분: 65.46%, 단백질: 2.53%, 지방: 0.2%, 회분: 6.16%)를 완성하였고 이를 염지액에 첨가하였다.

등심햄의 제조에 쓰인 원료육으로 도축 후 24시간이 경과된 돼지고기 등심을 이용하였다. 등심은 과도한 결체조직을 제거한 뒤 동일한 무게와 크기(100 g)로 잘라 준비하였다. 염지에 쓰인 염지액(방울토마토 페이스트 함량 각각 1%, 3%, 5%)은 Table 1에 나타낸 바와 같으며, 주사법을 사용하여 중량 대비 25%의 염지액을 주입하였다. 이후 염지의 촉진을 위해 처리구별로 진공 포장 후 텀블러(BVBJ-40, Thematec, Korea)를 사용하여 22 rpm의 조건으로 1시간 30분간 텀블링을 진행한 뒤 4℃에서 24시간동안 냉장 보관 후 중심온도가 75℃에 도달할 때까지 chamber(10.10ESI/SK, Alto Shaam, WI, USA)에서 80℃의 조건으로 가열하였다. 가열이 완료된 등심햄을 25℃에서 1시간 동안 방냉 후 4℃에 보관하며 실험을 진행하였다.

가열 전 등심햄의 pH는 시료(4 g)를 채취하여 증류수(16 mL)를 계량한 후 ultra-turrax(HMZ-20DN, Poonglim Tech, Korea)를 이용하여 6,991 × g로 1분간 균질하였다. 균질한 시료를 유리전극 pH meter(Model S220, Mettler-Toledo, Switzerland)를 사용하여 측정하였다.

돈육 등심햄의 가열 후 표면 색도는 비색계(CR-10, Minolta, Japan)를 사용하여 CIE L^*(명도, lightness), CIE a^*(적색도, redness), CIE b^*(황색도, yellowness)를 측정하였고 표준색은 백색 표준판(CIE L^*: +97.83, CIE a^*: -0.43, CIE b^*: +1.98)을 사용하였다. 측정된 CIE a^*값과 b^*값을 이용하여 Hue angle과 Chroma 값을 산출하였다.

제품의 가열 시 무게 변화를 측정하기 위해 육제품의 가열 전 무게와 가열 후의 무게를 측정하였다. 이때 가열된 제품은 25℃에서 1시간 이상 방냉 과정을 거친 후 진행하였으며, 측정값은 아래 계산식에 대입하여 가열수율을 계산하였다.

시료의 전단력 측정에는 물성 측정기(TA-1, Lloyd, FL, USA)를 이용하였다. 가열 후 방냉된 시료를 2.0 × 2.0 × 1.5 cm(가로 × 세로 × 높이)의 크기로 잘라 상온에서 측정하였으며, 분석조건은 head speed 2.0 mm/s, distance 2.0 mm, force 5 g으로 설정하였고, 측정치는 kg으로 표기하였다.

등심햄의 염용성 단백질 함량은 다음과 같이 측정하였다. 총 단백질은 1.1 M potassium iodide in 0.1 M potassium phosphate buffer 20 mL에 시료를 2 g씩 넣고, 근장 단백질은 0.025 M potassium phosphate buffer 20 mL에 시료를 2 g 씩 넣는다. 각각의 시료는 homogenizer(AM-5, Nihonseiki, Japan)를 이용하여 10,923 × g의 속도로 2분간 균질하고 2℃로 맞춘 암실에서 16시간 동안 보관하였다. 이후 원심분리기(Supra R22, Hanil, Korea)를 이용하여 4℃에서 3,932 × g로 15분 동안 원심분리한 상층액을 뷰렛 용액과 1:4의 배율로 30분간 반응시킨 후 multi-mode microplate reader(SpectraMax iD3, Molecular Devices, CA, USA)를 이용하여 540 nm 파장으로 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 BSA(Bovine serum albumine) 표준곡선을 통해 총 단백질량과 근장 단백질량으로 환산한 뒤 아래 식을 통해 염용성 단백질 함량을 산출하였다.

SDS-PAGE는 Lee 등(2020)의 방법을 사용하여 실시하였다. 각 시료 2.5 g과 3 mM phosphate buffer 10 mL를 정량하여 homogenizer(Nihonseiki)에서 3분간 10,923 × g의 속도로 균질하였다. 균질된 시료는 원심분리기(CF-10 DAIHAN Scientific, Korea)을 이용하여 3분간 10,923 × g의 속도로 원심분리하여 상등액을 얻었다. 각각의 상등액을 3 mM phosphate buffer, 5 × sample buffer와 혼합하여 전기영동에 필요한 시료로 준비 한 뒤 냉동 보관하며, 실험에 사용하였다. 각각의 시료를 겔 상부의 각 방에 15 µL 적정한 뒤 전압을 120 v로 설정한 power supplier(PowerPacTM HC, BIO-RAD, CA, USA)를 이용하여 120분간 전기영동을 실시하였다. 겔을 떼어낸 뒤 fixing solution을 이용하여 16시간 이상 고정 후 20분간 coomassie brilliant blue 용액을 이용하여 단백질을 염색했다. 충분히 염색된 겔의 잔류 염료를 1시간 동안 destaining solution으로 제거한 후, storage solution에서 저장하며 스캔하였다.

각 처리구를 Ø2.5 × 2.0 cm(직경 × 높이)의 크기로 절단한 후 색, 풍미, 조직감, 다즙성, 이취, 전체적인 기호도에 대하여 평가하였으며 관능평가의 대상으로는 시료에 대한 충분한 지식과 평가 기준을 숙지한 15명의 패널을 선정하였다. 각 항목별 10점을 만점으로 하였으며, 10점은 ‘관능적으로 가장 우수함’, 1점은 ‘관능적으로 가장 열악함’으로 나타내었다. 연구심의에 따른 시료의 평가기준은(권한 번호: KNU 2020-40) 공주대학교 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board)에 의해 실시하였다.

모든 실험은 최소 3회 이상의 반복실험을 통해 결과를 도출했으며, 실험 결과는 통계처리 프로그램(SAS ver 9.3, SAS Institute, NC, USA)을 이용하여 통계분석을 하였다. 각각의 시료들의 특성에 대한 유의적인 차이는 ANOVA, Duncan’s multiple range test(p<0.05)로 검증하였다.

방울토마토 페이스트를 첨가한 등심햄의 pH와 색도는 Table 2에 나타내었다. 방울토마토 페이스트를 첨가한 처리구의 pH는 대조구의 pH에 비해 유의적으로 낮은 값을 나타내었으며(p<0.05), 방울토마토 페이스트 5% 첨가 처리구가 1%, 3% 첨가 처리구에 비해 유의적으로 낮은 값을 보였다(p<0.05). 방울토마토 내 주된 유기산은 구연산과 말산이며 이와 같은 유기산의 영향으로 제품의 pH가 감소한 것으로 사료된다(Sangwanangkul et al., 2017). Ha 등(2015)은 레드와인 내 유기산에 의해 등심햄의 pH가 감소하였다고 발표하였으며, Kim 등(2017)은 시금치 발효 추출물에 다량으로 함유된 유기산이 젖산을 생성하여 등심햄의 pH에 영향을 미쳤다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.

돈육 등심햄의 명도는 방울토마토 페이스트의 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 감소하였으며 황색도는 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 적색도는 페이스트 함량이 증가함에 따라 유의적으로 증가하였으나(p<0.05), 3% 첨가 처리구와 대조구간 유의적인 차이가 없었다(p>0.05). Hue angle의 경우 대조구와 3% 첨가 처리구간 유의적인 차이를 보이지 않았으며(p>0.05), 방울토마토 페이스트의 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.05). Chroma 값은 방울토마토 페이스트를 첨가한 처리구가 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었으며(p<0.05), 방울토마토 페이스트의 함량이 증가함에 유의적으로 증가하는 경향을 나타내었다(p<0.05). 돈육 등심햄의 색도는 방울토마토 페이스트의 붉은색에 영향을 받아 이와 같은 결과를 나타낸 것으로 사료된다. Carotenoid계 색소인 lycopene은 붉은색을 띠며 염지 과정 간 흡수된 lyocopene에 의해 명도가 감소하고 적색도와 황색도가 증가한 것으로 사료된다(Kim et al., 2017). Hue angle은 색 공간 내에서 측정 색의 위치를 나타내는 좌표와 같은 역할을 한다고 알려져 있다(Lee et al., 2006). 따라서 대조구와 비슷한 3% 첨가 처리구의 적색도, Hue angle간 값의 차이를 보이지 않아 등심햄의 제조 시 방울토마토 페이스트가 아질산염을 대체하여 육색 고정제로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Fig. 1은 방울토마토 페이스트를 첨가한 돈육 등심햄의 가열수율을 나타낸 것이다. 방울토마토 페이스트 3% 첨가 처리구와 5% 첨가 처리구가 대조구와 1% 첨가 처리구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 육가공품은 가열수율은 가열 간 단백질의 비가역적 변이, pH, 염용성 단백질의 추출 등 다양한 요인에 영향을 받는다(Huff-Lonergan and Lonergan, 2005). 방울토마토 페이스트 처리 시 pH는 감소하였으나, 방울토마토 페이스트의 첨가로 인해 염용성 단백질의 함량이 증가한 것으로 사료된다. 방울토마토는 높은 함량의 고형분을 가지고 있으며, 대부분이 식이섬유로 이루어져 있기 때문에 가열수율이 증진된 것으로 사료된다. Jeong 등(2020)은 함초분말 내 식이섬유의 수분 결합능력과 염용성 단백질 함량의 증가로 인해 돈육 등심햄의 가열감량이 감소되었다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.

Fig. 1. Cooking yield of cured pork loin formulated with various levels of cherry tomato-paste. ^a,bMeans with different letters are significantly different (p<0.05).

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방울토마토 페이스트를 첨가한 돈육 등심햄의 전단력은 Fig. 2에 나타낸 바와 같다. 전단력은 방울토마토 페이스트의 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 감소하는 경향을 나타내었으며(p<0.05), 대조구와 1% 첨가 처리구 간의 유의적인 차이는 보이지 않았다(p>0.05). 방울토마토 페이스트 내 유기산은 구연산과 말산이 주를 이루며 이와 같은 산 성분에 의한 연육 작용으로 제품의 전단력이 감소한 것으로 사료된다. He 등(2015)은 구연산에 침지한 오리 가슴살의 전단력이 감소하였다고 보고하였으며, Wang과 Tang(2018)은 말산 처리한 소 반건양근의 연도가 증진되었다고 보고하였다. 방울토마토 페이스트의 가열수율이 증가함에 따라 상대적으로 등심 내 수분 함량이 증가하면서 전단력이 감소한 것으로 사료된다(Kim et al., 2019).

Fig. 2. Shear force of cured pork loin ham formulated with various levels of cherry tomato-paste. ^a-cMeans with different letters are significantly different (p<0.05).

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Fig. 3은 방울토마토 페이스트 첨가량에 따른 돈육 등심햄의 염용성 단백질 함량을 나타낸 것이다. 방울토마토 페이스트를 첨가한 처리구의 염용성 단백질 함량은 56.42~57.30% 수준을 보이며 대조구에 비해 유의적으로 많은 양의 단백질이 용해된 것을 확인하였다(p<0.05). 이는 0.68% 수준을 나타내는 방울토마토 페이스트의 염 농도와 방울토마토 페이스트 내 함유된 무기질에 영향을 받은 것으로 사료된다. Lee 등(2019)은 방울토마토가 다른 과채류에 비해 마그네슘, 인, 칼슘 등이 함량이 높다고 발표하였으며, 이에 따라 페이스트 내 무기질 이온이 단백질의 용해에 영향을 미친 것으로 사료된다. Jeong 등(2020)은 함초 분말 내 칼슘, 칼륨과 같은 무기질의 이온이 단백질 용해도에 영향을 주었다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.

Fig. 3. Myofibrillar protein rate(%) of cured pork loin formulated with various levels of cherry tomato-paste. ^a,bMeans with different letters are significantly different (p<0.05).

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방울토마토 페이스트 첨가량에 따른 돈육 등심햄의 SDS-PAGE 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 단백질 밴드의 밀도 감소는 육류 단백질의 분해를 뜻한다(Rawdkuen and Benjakul, 2012). 대조구와 1% 첨가 처리구간 단백질 밴드의 밀도 차이는 명확하지 않으나 방울토마토 페이스트 함량이 증가함에 따라 밀도가 현저하게 저하되는 것을 확인하였다. 이는 방울토마토 페이스트에 함유되어 있는 구연산, 말산 등의 유기산에 의한 단백질이 분해된 결과로 사료된다. Berge 등(2001)은 젖산을 주입한 소고기의 α-액틴이 β-액틴을 포함한 주요 단백질이 분해되었다고 보고하였다. 또한 He 등(2015)은 구연산의 처리가 오리 가슴살 내 β-액틴의 분해를 유도하였다고 보고하여 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.

Fig. 4. SDS-PAGE of cured pork loin formulated with various levels of cherry tomato-paste. MW: molecular weight; STD: protein standard.

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Table 3은 방울토마토 페이스트를 첨가한 돈육 등심햄의 관능평가를 나타낸 것이다. 방울토마토 페이스트 3% 첨가 처리구가 다즙성을 제외한 모든 항목에서 대조구에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 다즙성의 경우 대조구와 방울토마토 페이스트 첨가 처리구간 유의적인 차이를 보이지 않았으며(p>0.05), 색과 풍미는 3% 첨가 처리구와 5% 첨가 처리구 간 유의적인 차이를 나타내지 않았다(p>0.05). 방울토마토 페이스트의 붉은색의 발현으로 색도 항목에서 대조구에 비해 유의적으로 높은 평가를 받은 것으로 사료된다(p<0.05). 또한 방울토마토에 함유된 감칠맛 성분인 L-글루탐산은 방울토마토에 함유된 유리 아미노산의 50% 이상을 차지한다(Kim and Ahn, 2014). 이로 인해 방울토마토 페이스트를 첨가한 처리구의 풍미와 전체적 기호도가 대조구에 비해 높은 것으로 사료된다. 이와 같은 결과를 미루어 보아 돈육 등심햄의 제조 시 3% 이상의 방울토마토 페이스트 첨가는 등심햄의 관능적 특성에 긍정적인 영향을 주며 아질산염을 부분적으로 대체 가능할 것으로 판단된다.