CO₂가스 실신이 돼지 소장의 색도와 이화학적 특성에 미치는 영향

본 연구에 사용된 공시축은 충남지역의 양돈농장에서 사육된 돼지를 20수 구입하였으며, 충남지역 거점도축장에서 전기실신(ES)과 CO₂ 실신(CS) 방법으로 각 10수씩 실신시킨 후 도축하였다. 실신방법별로 실신시킨 돼지는 현수하여 경동맥 절단 후 2분간 방혈한 후 도축하였으며, 적출된 소장은 약100 cm씩 채취하여 세척후 냉장 보관 후 실험에 사용하였다. 소장의 색도, 두께 및 전단력 측정을 위해 신선한 소장과 가열한 소장을 실험에 사용하였다. 이때, 돼지 소장은 폴리에틸렌 포장지에 넣고80℃의 항온수조에서 30분간 가열하고 식힌 후 실험에 사용하였다.

pH는 신선한 소장 3 g에 증류수 27 mL를 가하여 균질기(PT-MR2100, Kinematica AG, Switzerland)를 이용하여 12,000 rpm에서 60초 동안 균질하였다. 이후, 균질액을 pH meter(FP 20, Mettler Toledo, Switzerland)를 이용하여 pH를 측정하였다.

돼지 소장의 표면 색도는 시료를 상온에서 30분간 자연적으로 발색(blooming)시킨 후 색차계(CR-400, Minolta, Japan)를 이용하여 L^*(lightness, 명도), a^*(redness, 적색도), b^*(yellowness, 황색도), C^*(채도, C^*=[a^*2 + b^*2]^1/2) 및 hue-angle(색상각, h°=tan^-1[b^*/a^*])을 측정하였다. 색차계 보정에 사용된 백색 표준판의 값은 CIE L^* + 95.01, CIE a^* — 0.71, CIE b^* + 3.96이다.

돼지 소장의 두께는 디지털 켈리퍼스(IP54 plus, Terma, China)를 이용하여 측정하였다. 시료는 흰색 플라스틱판에 펼친 후 소장의 시작 지점부터 5 cm를 첫지점으로 하여 이후 5∼7 cm 간격으로 9군데를 선정하여 두께를 측정한 후 평균값을 사용하였다.

전단력은 Warner-Bratzler shear blade가 장착된 물성기(5543, Instron Corp., USA)를 이용하여 시료를 완전히 절단하는 값을 측정하였다. 시료는 가열 전후의 소장을 길이 5 cm로 자르고 그 중심부를 수직으로 절단하는 힘을 측정하였다. 시료당 9회 측정하여 평균 수치를 결과값(kgf)으로 사용하였다. 이때, 측정조건은 load cell이 50 kg, cross-head speed는 400 mm/min으로 설정하였다.

본 연구의 결과는 각 처리구별로 돼지 10두에 대한 측정 평균값과 표준편차로 나타내었다. 통계분석은 SAS Enterprise 7.1(Statistics Analutical System Institute Inc., USA)를 이용하여 Student’t-test로 분석하였으며, 처리구 평균간의 유의수준은 95%(p<0.05) 수준 이하에서 인정되었다.

실신방법에 따른 돼지 소장의 형태를 시각적으로 관찰한 결과 가열전 소장은 CO₂실신(CS) 돼지 소장의 색상이 검붉은 색을 띄었으며 전기실신(ES)보다 어두운 것으로 관찰되었다(Fig. 1). 가열한 소장에서는 붉은색은 비슷하게 보이지만, CS 처리구가 ES 처리구보다 다소 어두운 표면색을 나타내었다.

Fig. 1. Appearance of electrical or carbon dioxide (CO₂) stunning on small intestines from pork.

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실신방법에 따른 돼지 소장의 pH와 표면 색도는 Table 1과 같다. 실신방법에 따른 돼지 소장의 pH는 ES 처리구(6.98)가 CS 처리구(6.55)에 비해 유의적으로 높은 값을 나타내었다(p<0.001). Marcon 등(2019)은 돼지 등심육은 pH가 전기실신 시 CO₂보다 더 낮게 나타난다고 하였으며, Rees 등(2003)은 전기실신에 의해 유도된 사후대사의 가속화의 영향으로 pH가 낮아진다고 하였다. 한편으로 Zybert(2022)는 기절방법에 관한 육질 분석 결과에 대한 메타분석 결과에서 기절방법은 최종 pH에 영향을 미치지 않는다고 보고하였다. 그러나 Velarde 등(2023)은 CO₂의 높은 용해성으로 인해 실신과정 중 소장 조직에 산성화와 혈관 손상이 발생할 수 있다고 하였다. 국립축산과학원(2012)의 연구에서 소장의 pH는 6.45 정도로 나타내어 본 연구에서 CS 처리구와 유사한 수치를 보였다. 따라서 본 연구에서 CO₂ 가스로 실신된 소장의 pH는 CO₂의 영향으로 전기실신보다 낮은 pH를 보였지만, CO₂ 실신을 적용하여도 일반적인 pH 수치를 크게 벗어나지는 않는 것으로 생각된다.

실신방법에 따른 돼지 소장의 색도는 가열 전에는 ES 처리구가 CS 처리구보다 명도(L^*)가 높고(p<0.001), 적색도(a^*)는 유의적으로 낮지만(p<0.01), 황색도(b^*)는 유의적 차이가 없었다. 채도는 CS 처리구가 ES 처리구보다 유의적으로 높았으며(p<0.001), 색상각에 유의적 차이는 없었다. 가열 후에는 명도와 색상각에 유의적 차이가 없었으며, 적색도(p<0.05), 황색도(p<0.05), 채도(p<0.001)에서 CS처리구가 ES 처리구보다 유의적으로 높았다. Channone 등(2002)은 전기실신이 돼지 등심의 L^*값에 영향을 미친다고 보고하였으며, Warner 등(1997)은 전기실신법이 가스실신법에 비해 더 높은 L^*값을 나타낸다고 보고하였다. Claudia Terlouw 등(2021)과 Zybert(2022)는 CO₂ 실신은 초기 pH 감소 속도를 증가시키고, 이는 근육대사에 영향을 미쳐 육색과 물성에 변화를 줄 수 있으며, 특히 초기 근육 대사 속도가 빠르면 어두운 적색을 띄는 경향을 보인다고 하였다. Zybert(2022)는 CO₂ 실신과정에서 근육의 수분 유지 능력(Drip loss)이 높아지고, 명도(L^*)는 낮아진다고 보고하였다. Alam 등(2022)은 CO₂ 농도가 높을수록 헤모글로빈과 미오글로빈의 적색도를 높이고 황색도를 낮추며 CO₂ 실신법으로 도축할 경우 육류와 내장의 변색(특히 어두운 적색)을 초래한다고 보고하였으며, Velarde 등(2023)은 CO₂에 의해 소장 색상의 변색을 유발하여 품질에 영향을 미칠 수 있다고 하였다.

따라서 본 연구에서도 가스실신법에 사용한 CO₂의 영향으로 전기실신보다 낮은 pH와 높은 적색도(a^*)와 황색도(b^*)를 나타낸 것으로 판단된다. 가열 전․후의 색도 변화는 명도와 황색도가 높아지고, 적색도가 낮아지며 색상각은 가열 전보다 가열 후에 CS가 보다 ES 낮아졌다. 결과적으로 실신방법에 따른 가열전 소장의 색도 차이는 가열에 의해 줄어드는 결과를 보였다.

실신방법에 따른 돼지 소장의 두께는 Fig. 2에 나타내었다. 돼지 소장의 두께는 전기실신의 경우 가열 전 2.09 mm에서 가열 후 2.38 mm 로 나타났으며, CO₂ 실신은 가열 전 0.98 mm에서 가열 후 1.49 mm로, 가열전․후 모두 전기실신이 두꺼운 것으로 나타났다(p<0.001). Dransfeld(1994)는 전기실신이 동물의 칼파인 활성을 낮춘다고 보고하였다. Alam 등(2022)과 Zybert(2022)는 CO₂의 높은 용해성과 조직 산성화가 소장벽의 구조적 약화를 유발시킬 수 있다고 보고하였다. 닭의 실신에서 CO₂적용은 전기실신보다 소장의 두께를 얇게 하였다(Alam et al., 2024). 따라서 실신방법에 따른 소장 두께 차이는 CO₂ 가스로 실신 시 돼지 체내로 흡수되는 CO₂에 의한 영향으로 판단된다. 가열 전후를 비교하였을 때 신선 소장에 비해 가열소장의 두께가 두꺼웠는데 이는 열에 의한 단백질 변성에 의한 것으로 판단된다.

Fig. 2. Effect of electrical or carbon dioxide (CO₂) stunning on thickness of small intestines from pork. Asterisks indicate the significance of student t-test between stunning condition. ^***p<0.001.

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실신방법별 돼지 소장의 전단력(Fig. 3)은 전기실신이 CO₂ 실신보다 높은 값을 나타내었는데(p<0.001), 각각 전기실신이 신선 15.63 kgf, 가열 7.89 kgf, CO₂ 실신은 신선 11.18 kgf, 가열 6.01 kgf로 나타났다. 이는 소장 두께에 따른 차이와 동일한 결과이다. 실신과정 중 흡입된 CO₂ 가스는 체내에 높은 수준으로 머무르며 콜라겐의 삼중 나선 중 결합이 약한 곳에 균열을 만들어 최종적으론 전단력을 낮추는데 영향을 미친다고 알려졌다(Bruce et al.; 1996; Offer et al., 1984). 결과적으로 실신방법별 전단력 또한 CO₂의 영향에 의한 소장벽의 구조적 약화에 영향을 받으며, 가열 전후의 전단력은 소장 내 단백질의 열변성과 구조변화에 기인한 것으로 판단된다.

Fig. 3. Effect of electrical or carbon dioxide (CO₂) stunning on shear force of small intestines from pork. Asterisks indicate the significance of student t-test between stunning condition. ^***p<0.001.

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