한우와 재래소 우둔육 수화물의 보수력과 품질 특성에 관한 연구

거세 한우(Korean native cattle)와 거세 칡소(Korean native brindle cattle)는 도축후 24시간이 경과된 30개월령 2등급 우둔육을 충북 천안 소재의 식육전문유통업체로부터 구매하여 실험에 사용하였으며, 거세 흑우(Korean native blackrcattle)는 국립축산과학원 시험도축장에서 도축 및 발골된 30개월령 2등급 우둔육을 실험에 사용하였다. 원료육의 수분, 단백질, 지방 함량은 각각 한우 우둔육 70.82%, 20.40%, 4.97%, 칡소 우둔육 71.74%, 21.05%, 6.44% , 흑우 우둔육 71.53%, 18.89%, 1.78%이다. 우둔육은 과도한 결체조직 및 지방을 제거하고 8 mm plate를 장착한 분쇄기(M-12S, Fujeekorea, Korea)로 분쇄하였으며, 우육 수화물은 우둔육 85%와 얼음물 15%를 전체중량으로 하여 1.50% 소금을 첨가한 후 3분간 혼합하고, 2℃냉장실에서 18시간 동안 숙성하였다. 이후 시료를 약 100 g씩 분할하고 직경 90 mm × 높이 10 mm로 성형하여 분석에 사용하였다.

분쇄 우육 및 우육 수화물의 pH는 시료 3 g에 증류수 27 mL를 가하여 균질기(PT-MR 2100, Kinematica AG, Switzerland)를 이용하여 8,000 rpm으로 1분간 균질하여 pH mater(FP 20, Mettler Toledo, Switzerland)로 측정하였다.

우육 수화물의 표면 색도는 시료를 30분간 발색시킨 후 표면을 색차계(CR-400, Minolta, Japan)를 이용하여 L*(lightness, 명도), a*(redness, 적색도), b*(yellowness, 황색도) 값을 측정하였다. 색차계 보정에 사용된 백색 표준판은 CIE L* 값이 +95.01, CIE a* 값이 –0.71, CIE b* 값이 +3.96인 것을 사용하였다.

보수력은 원료육과 가열 전 우육 수화물을 Park 등(2001)의 방법을 응용하여 원심분리법으로 측정하였다. 시료 0.5 g을 2 mL filter tube(0.2 um, P25661, Millipore, Japan)에 넣고, 원심분리기(Avanti(R) J-E, Beckman coulter, USA)를 이용하여 12,000 rpm에서 15분 동안 원심분리를 실시하였다. 시료에서 유리된 수분함량을 측정하고, 전체 시료의 수분함량에 대한 잔류 수분함량의 비율을 계산하였다.

우육 수화물의 가열은 전기오븐(ML32BW1, LG Electronics Co. Ltd., Korea)을 이용하여 건식조건으로 180°C에서 12분간 가열하고, 상온에서 1시간 동안 방냉하였다. 이때, 가열감량은 시료의 가열 전 ․ 후 무게 차이에 대한 비율을 산출하였다.

시료의 전단력은 Warner-Bratzler shear blade가 장착된 물성기(5543, Instron Corp., USA)를 이용하여 시료를 완전히 절단한 값을 측정하였다. 시료를 가로 1 × 세로 3 × 높이 1 cm³ 크기로 절단하여, 시료당 4회 측정하여 평균수치를 결과값으로 사용하였다. 이때, 측정조건은 load cell이 50 kg, cross- head speed는 400 mm/min으로 설정하였다.

본 실험은 우육 수화물을 3회 제조하여 수행한 결과를 평균값과 표준편차로 나타내었다. 통계분석은 SAS Enterprise 7.1(Statistics Analutical System Institute Inc., USA)를 이용하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시하였고, 처리구 평균간의 유의성 검정(p<0.05)은 Duncan의 방법을 활용하였다.

한우, 칡소 및 흑우 우육 수화물의 pH는 Table 1에 나타내었다. pH는 가열 전·후 모두에서 흑우 처리구가 유의적으로 가장 높고(p<0.05), 한우 처리구가 칡소 처리구보다 유의적으로 낮았다(p<0.05). 본 연구에 사용된 원료육의 pH는 각각 한우가 5.32, 칡소가 5.29, 흑우가 5.48이었다. Hoa 등(2023)의 연구에서 칡소 우둔육(5.78)은 한우 우둔육(5.70)보다 pH가 높지만 유의차가 없다고 보고한 바 있다. 식육의 pH는 품종, 유전적 특성, 지육처리 방법에 따라서 달라질 수 있으며, 육색, 보수력 및 식육가공품의 최종 품질에 영향을 미치는 요인이라고 알려졌다(Choi et al., 2016). 특히, pH가 등전점인 5.0에서 멀어질수록 식육 내에 수분이 머무를 수 있는 공간이 넓어져 보수력이 향상된다고 알려졌다(Hamm, 1982).

결과적으로 우육 수화물의 pH는 원료육의 품종에 따라서 최종 pH에 차이가 발생한 것으로 판단되며, 추후 우육가공품의 제조 시에도 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.

한우, 칡소 및 흑우 우육 수화물의 가열 전 명도(CIE L*), 적색도(CIE a*), 황색도(CIE b*)는 칡소 처리구가 가장 높았으며, 흑우 처리구가 유의적으로 가장 낮았다(p<0.05). 가열 후 색도는 한우 처리구가 칡소와 흑우 처리구보다 명도와 황색도가 유의적으로 높았으며(p<0.05), 적색도는 모든 처리구에서 유의적 차이를 나타내지 않았다(p>0.05; Table 1). 식육의 색도는 소비자의 구매의사 결정에 중요한 지표로 적색도가 높을수록 긍정적으로 평가를 받으며, 식육의 적색도는 미오글로빈 함량에 영향을 받고 연령, 품종, 근육의 부위에 따라 다르게 나타날 수 있다(Choi et al., 2016; Dugan et al., 1999). 식육의 보수력이 낮으면 삼출된 표면 수분에 의해 광산란이 발생함에 따라서 명도가 높게 나타날 수 있으며, 육색소인 미오글로빈 함량은 가열에 의한 열변성으로 응고되어 회색으로 변할 수 있다(Jang et al., 2011; Joo et al., 1995). 따라서, 가열 전 색도는 원료의 보수력 및 마이오글로빈 함량의 영향을 받은 것으로 사료되며, 가열 후 색도는 가열에 의한 마이오글로빈의 변성에 따른 결과로 판단된다.

한우, 칡소 및 흑우 우육 수화물의 보수력은 Fig. 1과 같다. 재래소 품종별 원료육의 보수력은 흑우가 한우보다 유의적으로 높았으며(p<0.05), 칡소 우둔육이 한우 우둔육보다 약간 높은 수치를 보였지만 유의적 차이는 없었다(p>0.05). 우육 수화물의 보수력은 칡소와 흑우 수화물이 한우 수화물보다 유의적으로 높은 것으로 나타났다(p<0.05). 식육의 보수력은 최종 제품의 수분함량, 가열감량 및 조직감을 결정하는 중요한 요인으로 원료의 축종, 품종과 부위, 염농도, pH 및 단백질 용해성에 따라서 차이를 나타낼 수 있다(Choi et al., 2015). 특히, 소금에 의해 추출되는 염용성 단백질은 패티나 소시지와 같은 식육가공품의 보수력을 향상시킬 수 있다(Choi et al., 2015). 식육의 보수력은 정전기력이나 삼투압에 의해 물과 결합된 근원섬유가 팽윤되며, 나트륨 이온은 근원섬유단백질의 아미노산과 물의 결합 매개체 역할을 수행하여 보수력에 영향을 미치는 것으로 알려졌다(Moon, 2002; Puolanne and Halonen, 2010). 본 연구에서 한우, 칡소, 흑우 우둔육의 수분 함량은 각각 70.82%, 71.74%, 71.53%로 유사하였다. 결과적으로 재래소 품종에 따른 원료육의 보수력 차이가 있지만, 소금 첨가에 따라서 최종제품의 보수력은 변화할 수 있었다. 따라서, 본 연구의 결과 칡소와 흑우 우육 수화물이 한우보다 보수력이 높은 것은 기본적으로 원료의 차이에 따른 것으로 판단되며, 높은 pH 혹은 가염에 의한 염용성 단백질 추출량의 차이에 따른 것으로 추측된다. 향후 재래소 품종에 따라 나트륨 이온과 결합력이 보수력에 미치는 영향에 관한 추가적인 연구가 이루어질 필요가 있다.

Fig. 1. Comparison of water holding capacity of hydrated beef with Korea cattle. All values are mean±SD. ^a,b Means sharing the same letters within a row are not significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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한우, 칡소 및 흑우를 활용한 우육 수화물의 가열감량은 Fig. 2에 나타내었다. 우육 수화물의 가열감량은 칡소가 한우에 비해 유의적으로 낮았으며(p<0.05), 흑우와 한우는 유의적 차이는 없었다(p>0.05). 이러한 차이는 우육 수화물의 보수력 차이에 의한 영향으로 판단된다. Choi 등(2015)과 Hwang 등(2020)은 식육패티 제조 시 원료육의 보수력이 높을수록 가열에 의한 수분삼출이 적다고 보고하였다. 가열감량의 감소는 최종제품의 생산 수율 증가에 긍정적인 영향을 미치며, 제품 생산성 증진에 영향을 미칠 수 있다. 식육가공품의 가열감량은 원료의 보수력, 유화력, 소금 첨가량 등에 영향을 받으며, 분리대두단백질, 인삼염, 식이섬유 등 보수력을 증가시킬 수 있는 식품첨가물을 활용하여 최종제품의 가열감량을 감소시킬 수 있다. Choi 등(2016)의 연구에서 홀스타인과 한우의 가열감량을 비교한 결과, 모든 부위에서 한우의 가열감량이 낮다고 보고하였으며, Lee와 Yoo(2022)는 소고기 패티 제조 시 돼지감자분말을 첨가할 경우, 대조구에 비해 가열감량이 21.99%에서 10.40%까지 감소한다고 보고하였다. 본 연구의 결과 재래소 우육 수화물 제조 시 수분과 소금을 첨가할 경우, 가열감량은 11.88∼15.03%으로 나타났다. 따라서 식육가공 시 칡소와 흑우를 원료로 활용할 경우 생산수율이 우수한 품질의 육제품 생산이 가능할 것으로 판단되며, 한우를 포함한 재래소의 사용은 육제품의 생산성 증진을 위한 방안으로 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

Fig. 2. Comparison of cooking loss of hydrated beef with Korea cattle. All values are mean±SD. ^a,b Means sharing the same letters within a row are not significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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한우, 칡소 및 흑우를 활용한 우육 수화물의 전단력은 Fig. 3에 나타내었다. 칡소 수화물의 전단력은 한우와 흑우 수화물보다 유의적으로 낮았으며(p<0.05), 한우와 흑우 수화물은 차이를 나타나지 않았다(p>0.05). 식육가공품의 연도는 소비자들이 최종 구매의사를 결정하는 중요한 요인 중 하나이다. 식육의 전단력은 근섬유 특성, 결체조직 및 일반성분 함량에 영향을 받으며, 품종, 개체, 근육간에서도 차이가 날 수 있다(Choi et al., 2016). 식육가공품의 물리적 특성은 가열에 의해 근원섬유 단백질이 수축과 응고되어 변화가 이루어진다(Youssef et al., 2011). Palka와 Doun(1999)은 근육의 가열에 따라서 근절길이는 50∼121°C에서 지속적으로 감소하며, 근섬유직경은 60∼121°C에서 감소하며, 이에 따라서 경도가 증가하고 탄력성과 응집성이 약화된다고 보고하였다. Jin과 Yang(2012)은 돈육 패 티에 카라기난을 첨가하면 수분함량이 증가되어 패티의 전단력을 낮출 수 있다고 보고하였다. 따라서, 가열 후 수분함량이 높거나 원료의 근절길이가 길면 재래소 우육 수화물의 전단력이 상대적으로 낮아질 것으로 판단되며, 관능적 특성이 우수한 육제품 제조에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Fig. 3. Comparison of shear force of hydrated beef with Korea cattle. All values are mean±SD. ^a,b Means sharing the same letters within a row are not significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

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재래소 우육과 우육 수화물의 보수력과 품질특성의 상관관계는 Fig. 4에 나타내었다. 재래소 우육의 보수력은 원료의 pH(r=0.68)와 양의 상관성이 있고 가열 후 명도(r=-0.73)와 황색도(r=-0.63)와는 음의 상관성이 있었다(p<0.05). 우육 수화물은 가열 후 명도(r=-0.71), 적색도(r=-0.83) 및 가열감량(r=-0.68)과 음의 상관성이 유의미하게 나타났다(p<0.05). 본 연구에서 나타난 우육 수화물의 보수력과 품질특성의 상관관계는 재래소 우육을 식육가공품의 원료로 사용하는데 있어 보수력이 pH와 색도에 일정한 영향을 미칠 수 있으나, 소금 첨가에 따라서 최종제품의 가열감량과 전단력과 같은 품질특성은 변화할 수 있음을 시사한다.

Fig. 4. Coefficients of correlation between water holding capacity and measurements of beef. Asterisks indicate significance (*, p<0.05).

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