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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.48 No.6 pp.311-318
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2014.48.6.311

Extractions and Quality Characteristics of the Complex Extract from IQF Oyster Crassostrea gigas

Jin-Yeong Kang1, Jae-Ung Yun2, So-Jeong Lee1, Su-Tae Kang3, Seon-Geun Kim1, Kwang-Soo Oh1*
1Department of Seafood Science and Technology Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Tongyeong 650-160, Korea
2Pesticide and Veterinary Drug Residues Division, National Institute of Food and Drug Safety Evaluation, Cheongju 363-700, Korea
3Department of Food and Nutrition, Chosun University, Gwangju 501-759, Korea
Corresponding Author : Kwang-Soo Oh Tel: +82-55-772-9144 Fax: +82-55-772-9149ohks@gnu.ac.kr
October 14, 2014 November 12, 2014 November 24, 2014

Abstract

To develop the effective use of the long term stored individually quick frozen (IQF) oyster Crassostrea gigas, the extraction conditions and food quality characteristics of the taste-active extract from these IQF oysters were investigated. Regarding the chemical compositions, the moisture and volatile basic nitrogen (VBN) contents in the eighteen-months stored IQF oysters (18M-IQFO) with poor quality were 77.9% and 17.9 mg/100 g. In fatty acid composition of total lipid separated from 18M-IQFO, the major fatty acids were 14:0, 16:0, 16:1n-9, 18:1n-9, 18:3n-3, 20:5n-3 and 22:6n-3. During eighteen-month frozen storage, the moisture content and remaining ratio of polyunsaturated fatty acid slightly decreased, but VBN content slightly increased. Three kinds of taste-active extracts, including hot-water extract (HE), scrap enzymatic hydrolysate (EH) and complex extract (CE) from 18M-IQFO were prepared, and examined for quality characteristics of these extracts. The crude protein and amino-N contents in these extracts were 5.5, 8.6 and 6.6%, and 281.7, 366.0 and 343.0 mg/100 g, respectively. And extraction yields in the extracts (Brix 20°) were 811, 359 and 1,170 mL/kg, respectively. The present complex extraction method was superior to the traditional hot-water extraction method in the aspect of yield, amino-nitrogen contents and organoleptic qualities except the odor.


개체동결 굴(Crassostrea gigas) 복합엑스분의 추출 및 품질특성

강 진영1, 윤 재웅2, 이 소정1, 강 수태3, 김 선근1, 오 광수1*
1경상대학교 해양식품공학과(농업생명과학연구원)
2식품의약품안전평가원 잔류물질과
3조선대학교 식품영양학과

초록

상품가치를 상실한 장기저장 개체동결 굴로부터 굴소스의 주소재용 엑스분을 추출하기 위한 열수, 잔사 효소분해 및 복합추출조건을 검토하였고, 이들 엑스분들의 품질특성에 대하여 살펴보았다. 추출원료로 사 용한 동결저장 18개월째의 개체동결 굴은 부분적으로 프리저번이 일어나 상품가치를 상실한 제품으로 정상 개체동결 굴에 비해 수분 함량은 감소한 반면, VBN 함량은 다소 증가하였다. 특히 TBA 값은 2배 이상 증가하여 지질산화가 장기저장 개체동결 굴의 가장 큰 품질저하 요인이었다. 장기저장 개체동결 굴에서 추출한 열수추출, 잔사효소분해 및 이들을 혼합한 복합엑스분(Brix 20°)의 조단백질 및 아미노 질소 함량은 각각 5.5, 8.5 및 6.6%, 281.7, 366.0 및 343.0 mg/100 g으로 잔사효소분해엑스분의 함 량이 가장 많았다. 또한 수율은 개체동결 굴 1 kg 당 811, 359 및 1,170 mL로 복합엑스분의 경우 열수 추출엑스분에 비해 약 44%의 추출수율이 증가하였다. 본 복합엑스분은 기존 열수추출엑스분에 비해 이 화학적 성분조성 뿐만 아니라 관능적 품질도 전혀 손색이 없었으며, 굴소스의 주소재로 충분히 사용가 능하였다.


    National Research Foundation of Korea
    No. 0074813

    I.서론

    현재 우리나라 연간 굴 생산량은 각부(殼附) 굴 기준으로 20여만 톤 내외에 이르고 있으며, 이 생산 량의 50% 이상이 굴통조림이나 건굴 또는 개체동결 품(IQF)의 형태로 가공되어 해외에 수출되어져 왔다. 우리나라의 굴 수출금액은 2000년 1억 3천만 달러 로 수산물 수출품목 중 2위를 차지할 만큼 대표적인 품목이었으나, 이후 수출 물량의 감소에 따라 2003 년부터 감소하기 시작하여 2005년 수출량은 50% 이상 급감하였고 현재도 감소 추세에 있다. 지난 10 년간 우리나라의 굴 제품별 수출량은 개체동결 굴이 50~55%로 가장 많고, 통조림이 20~30%, 생굴 및 냉장품이 15~20%, 그리고 건굴이 5~10%로서, 굴 통조림의 경우 중국산 제품의 세계시장 잠식으로 인 해 가장 많이 감소하였다. 또한, 최근 들어 일본이 자국 내 굴 소비량 감소 및 국내산 굴의 세균 검출 등 을 이유로 국내산 굴을 예전같이 수입하지 않고 있으 며, 중국산 굴 가공품들이 미국 등 세계시장을 급속히 잠식하고 있다. 또한, Norovirus 검출과 FDA 권고사 항 미이행에 따른 일시적 수출 중단 등의 대외적 요인 에 의해 생굴이나 굴 가공품의 잉여생산량과 재고량 이 증가할 것으로 판단됨에 따라 이들의 고부가가치 창출을 위한 효율적 활용이 절실히 요구된다. 특히, 개체동결 굴의 경우도 통조림과 마찬가지로 수출부진 에 따라 재고가 늘어나고 있으며, 1~2년 이상 장기간 동결저장 중인 개체동결 굴은 대부분 승화, 변색, 지 질산화 등 상품 가치를 거의 상실한 상태이므로 이를 활용할 수 있는 방안이 필요하다. 지금까지 굴의 식품 학적 성분특성과 이용, 그리고 굴 가공부산물의 효율 적 이용에 대하여 국내외에서 다양한 연구가 수행되 어 왔으나, 상품 가치를 상실한 개체동결 굴의 효율적 활용과 고부가가치를 창출할 수 있는 기술 개발에 관 한 연구는 아직 수행되어져 있지 않다. 한편, 국내외 에서 진미조미소재 및 건강식품소재로서 각광을 받고 있는 굴소스의 원료로 과거 굴 통조림이나 건굴 제 조 시 부산물로 얻어지는 굴 자숙수가 주로 사용되 었으나, 최근 국제경쟁력을 상실한 국내 굴 통조림 산업이 축소됨에 따라 굴소스의 주소재가 거의 고갈 되어 있는 실정이다.

    따라서 본 연구에서는 상품가치를 상실한 장기저 장 개체동결 굴로부터 굴소스 원료로 사용할 수 있는 정미성 엑스분을 추출하기 위한 열수, 효소분해 및 복합추출조건을 검토하였고, 이 엑스분들의 품질특성 에 대하여 살펴보았다.

    II.재료 및 방법

    2.1.재료

    재료로 사용한 개체동결 굴, Crassostrea gigas는 동결저장 기간이 18개월 이상 경과하여 freeze burn 발생 등 상품가치를 상실한 제품(Park, 2000) 과 동결저장 1개월째의 정상품을 각각 경남 통영시 소재 대흥물산(주)에서 구입하여 -20°C 동결고에 저장하여두고 실험에 사용하였다.

    2.2.개체동결 굴 복합엑스분의 조제

    개체동결 굴 복합엑스분의 조제는 전보(Kim et al., 2013)와 같이 원료 개체동결 굴에 원료 중량의 10배량의 물을 가하여 열수 중에서 8시간 동안 추출 한 후 광목으로 만든 여과포를 이용하여 잔사를 분 리하였다. 이 여과 추출액을 방냉한 후 원심분리 (5,000×g)하여 미세잔사를 제거하고, 고형물 농도 를 Brix 20°로 조정한 것을 열수추출엑스분(hotwater extract)으로 하였다. 열수추출 후 분리한 잔 사에 대해 3배량의 물을 가하고 Flavourzyme (Novo Nordisk Co., Denmark)을 가하여 45-50°C 에서 교반하면서 4시간 동안 효소분해시킨 후 95°C 에서 5분간 열처리하여 Flavourzyme을 불활성화시 켰다. 다음 방냉 및 원심분리한 후 고형물의 농도를 Brix 20°로 조정한 엑스분을 잔사효소분해엑스분 (scrap enzyme hydrolysate)으로 사용하였다. 그리 고, 이들 열수추출엑스분과 잔사효소분해엑스분을 혼합한 것을 복합엑스분(complex extract)으로 하여 이들 엑스분의 성분조성과 품질특성에 대하여 살펴 보았다(Fig. 1). 수산물 엑스분을 추출하는 일반적인 방법인 열수추출법은 추출물의 풍미는 우수하나 수 율과 맛의 강도가 떨어지는 단점이 있는 반면, 효소 분해법은 수율과 맛의 강도가 우수한 대신 떫은맛의 생성 등 풍미가 다소 저하되는 단점을 지니고 있다 (Hamada, 1992; Ren et al., 1997).

    2.3.실험 방법

    2.3.1.일반성분, pH, 염도 및 점도

    일반성분의 조성은 상법(KSFSN, 2000a)에 따라 수 분 함량은 상압가열건조법, 조단백질 함량은 semimicro Kjeldahl 법, 조지방 함량은 Soxhlet 법, 조회 분 함량은 건식회화법으로 측정하였다. pH는 시료를 균질화한 다음 pH meter (Accumet Basic, Fisher Sci. Co., USA)로 측정하였고, 염도(salinity)는 염도 계(460CP, Istek Co., Korea)로 측정하였다. 점도 (viscosity)는 상온에서 Spindle No. 3 accessory를 장착한 점도계(Brookfield DV-Ⅱ-Viscometer, Brookfield Eng. Inc., USA)로 측정하였다.

    2.3.2.휘발성염기질소, 아미노질소 및 TBA 값

    휘발성염기질소(volatile basic nitrogen, VBN) 는 Conway unit를 사용하는 미량확산법(KSFSN, 2000b)으로 측정하였고, 아미노질소(NH2-N) 함량 은 Formol 적정법(Ohara, 1982)으로 측정하였다. TBA 값은 시료 5 g을 정평한 후 Tarladgis et al. (1960)의 수증기증류법으로 측정하였다.

    2.3.3.색 조

    색조는 직시색차계(ZE-2000, Nippon Denshoku Ltd., Japan)로 시료 엑스분의 색조에 대한 L 값 (명도), a 값(적색도), b 값(황색도) 및 ΔE 값(색차) 을 측정하였다. 이 때 표준백판(standard plate)의 L, a 및 b 값은 각각 99.98, 0.01 및 0.01이었다.

    2.3.4.지방산 조성

    Bligh & Dyer의 방법(1959)에 따라 시료의 총 지방질을 추출하고, AOAS Official Method (AOCS, 1990)에 따라 검화 및 methylester화 시 킨 다음, iso-octane을 가해 지방산을 분리시켜 Supelcowax-320 capillary column (Supelco Japan Ltd., Japan)이 장착된 GC (GC-17A, Shimadzu Co., Japan)로 분석하였다. 이때 GC 의 분석조건은 전보(Kim et al ., 1994)와 같고, 각 지방산의 동정은 표준품과의 머무름시간 비교 및 equivalent chain length 법에 의해 동정하였 다(Ackman, 1989).

    2.3.5.추출수율 및 관능검사

    추출수율은 원료 1 kg으로 조제한 Brix 20°의 열 수추출, 잔사효소분해 및 복합엑스분의 양을 측정하 여 원료에 대한 회수량(mL/kg)으로 나타내었다.

    동결 굴과 굴 엑스분의 맛, 색조, 냄새 및 외관 등 의 관능적 특성에 익숙하도록 훈련된 7인의 panel을 구성하여 원료 개체동결 굴 외관에 대한 냄새, 색조 및 외관상태, 그리고 조제한 굴 엑스분의 색조, 맛, 냄새 및 종합적 기호도에 대한 관능적 특성을 5단계 평점법(5점, 매우 좋음; 4점, 좋음; 3점, 보통; 2점, 나쁨; 1점, 매우 나쁨)으로 평가하였다. 관능검사의 결과는 SPSS system (Statistical Package, SPSS Inc. USA)을 이용하여 ANOVA test 및 Duncan's multiple range test로 P<0.05 수준에서 시료간의 유의성을 검정하였다(Kim & Goo, 2001).

    III.결과 및 고찰

    3.1.개체동결 굴의 성분조성

    3.1.1.일반성분 및 선도

    동결저장기간이 18개월이 경과하여 부분적으로 지 질산화, 변색, 수분 승화 등 freeze burn이 일어나 상품가치를 상실한 추출원료용 개체동결 굴과 동결 저장 1개월째의 정상 개체동결 굴의 일반성분, pH, 아미노질소 및 VBN 함량, TBA 값을 분석 비교한 결과를 Table 1과 2에 나타내었다. 수분 함량은 정 상 개체동결 굴이 80.2%인데 비하여 추출원료용 개 체동결 굴은 77.9%로 수분 함량이 약간 감소하였으 나, 그 외 조단백질 함량은 12.0-12.6%, 조회분 1.0-1.1%, 조지방 함량이 0.3-0.4%로 거의 비슷하 였다. 한편, 추출원료용 개체동결 굴의 pH, 아미노 질소, VBN 함량 및 TBA 값은 정상 개체동결 굴에 비해 동결저장 18개월 동안 상당히 증가한 것으로 나타났다. 즉 pH, 아미노질소, VBN 함량 및 TBA 값이 각각 6.19-6.32, 311.7-337.0 mg/100 g, 11.9-17.9 mg/100 g, 0.119-0.203 O.D.로 증가하 였는데, 이는 개체동결 굴의 저장 상태에 따라 동결 저장 중 육성분의 부분적 분해, 지방질 산화, 그리 고 선도저하에 따라 생성된 저급염기성 물질에 기인 한 것으로 추정된다. 특히, TBA 값이 동결저장 18 개월 동안 약 2배 이상 증가하여 지질산화가 가장 큰 품질저하 요인이며, 이들 저급 카르보닐화합물이 유지산패취와 갈변물질 생성에 주요인임을 알 수 있 었다. Table 2

    3.1.2.색조 및 관능검사

    추출원료용 개체동결 굴과 정상 개체동결 굴의 표 면 색조를 직시색차계로 측정한 결과와 외관상태에 대해 관능검사한 결과를 Table 3에 나타내었다. 정 상 및 개체동결 굴의 명도는 각각 57.5 및 57.7, 적 색도는 0.5 및 1.2, 황색도는 8.8 및 12.3, 색차는 40.3 및 43.4로서 적색도 및 황색도의 증가가 현저 하였고, 주로 수분승화가 일어난 부위나 내장부위의 색조변화가 현저하였다. 한편, 시료 개체동결 굴의 냄새, 색깔 및 외관에 대해 관능검사한 결과, 정상 개체동결 굴을 5점 기준으로 하였을 때 추출원료 개 체동결 굴의 냄새는 3.6점, 색깔은 1.9점, 외관은 2.7점으로 관능적으로도 상당한 차이를 보였고, 상 품가치를 거의 상실한 상태이었다.

    3.1.3.지방산 조성

    추출원료용 개체동결 굴과 정상 개체동결 굴 지질 의 지방산 조성을 분석한 결과를 Table 4에 나타내 었다. 주요 구성지방산은 14:0, 16:0, 16:1n-9, 18:1n-9, 18:3n-3, 20:5n-3 및 22:6n-3으로 다른 수산물의 경우와 마찬가지로 고도불포화지방산의 조 성비가 높아 저장 중 이들의 산화분해로 인한 품질 저하가 문제가 될 것으로 보인다. 동결저장 18개월 동안 대체로 포화산 및 모노엔산의 조성비는 대체로 약간씩 증가한데 비하여 상대적으로 20:5n-3과 22:6n-3 같은 n-3계열의 고도불포화지방산의 조성 비는 감소하는 경향을 나타내었고, 잔존율(20:5n- 3+22:6n-3/16:0) 역시 1.1에서 0.9로 장기간의 동 결저장 중 감소한 것으로 나타났다. 고도불포화지방 산은 수산물의 가공저장 중 쉽게 분해되며 다른 유 리아미노산과 반응하여 냄새에 영향을 미치는 heterocyclic compounds를 생성하는 것으로 알려져 있다(Ho et al., 1989).

    3.2.개체동결 굴 엑스분의 품질특성

    3.2.1.일반성분

    열수추출, 잔사효소분해 및 이들을 혼합한 복합엑 스분의 일반성분 조성은 Table 5와 같다. 고형물 양 을 Brix 20°로 조정한 각 엑스분의 수분과 조회분 의 함량은 각각 79.3-80.6% 및 1.0-1.2%로 엑스분 간의 차이가 거의 없었으나, 조단백질 함량은 각각 5.5, 8.5 및 7.1%로 잔사효소분해엑스분이 가장 높 은 함량을 나타내었다. 본 개체동결 굴 엑스분들은 굴 자숙수나 시판 굴 농축엑스분에 비해 NaCl 함량 이 훨씬 낮기 때문에 식미가 좋으며, 다용도로 활용 할 수 있을 것으로 기대되었다.

    3.2.2.pH, 염도, 점도, 아미노질소 및 휘발성염기질소

    열수추출, 잔사 효소분해 및 복합 엑스분의 pH, 염도, 점도, 아미노질소 및 VBN 함량을 측정한 결 과는 Table 6과 같다. 열수추출엑스분의 경우 각각 5.8, 2.3%, 15.7 cps, 281.7 및 19.6 mg/100 g이 었고, 잔사효소분해엑스분은 6.4, 1.9%, 13.6 cps, 366.0 및 22.9 mg/100 g, 복합엑스분은 각각 6.1, 2.2%, 14.4 cps, 343.0 mg/100 g 및 21.0 mg/100 g 으로 잔사효소분해엑스분이 아미노질소 함량이 가 장 많았으며, 이를 열수추출엑스분에 첨가함으로써 엑스분 중 아미노산의 수율과 맛의 강도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. VBN 함량은 열수추출엑스분 이 잔사효소분해엑스분에 비해 다소 적어 어패류 냄 새 억제 면에서 약간 효과적이었으며, 점도의 경우 는 열수추출엑스분이 가장 높아 열수추출 중 진주담 치 결체조직에서 콜라겐이 다소 많이 용출됨을 알 수 있었다. 또한, 염도는 1.9-2.3%로 본 개체동결 굴 추출엑스분들은 기존의 굴 자숙수나 굴 농축엑스 분에 비해 NaCl 함량이 훨씬 낮기 때문에 식미가 좋으며 다용도 활용이 가능할 것으로 기대되었다.

    3.2.3.색 조

    열수추출, 잔사 효소분해 및 복합 엑스분의 색조 를 직시색차계로 측정한 결과는 Table 7과 같다. 열 수추출, 잔사효소분해 및 복합엑스분의 명도는 각각 23.8, 38.6 및 30.0, 적색도는 -0.9, 3.5 및 2.5, 황색도는 5.2, 19.5 및 12.0, 색차는 73.1, 61.3 및 67.8로 잔사효소분해 및 복합엑스분은 열수추출엑스 분에 비해 색조가 밝고 적색도와 황색도가 진해지는 것으로 나타났다.

    3.2.4.추출수율 및 관능검사

    Brix 20°의 열수추출, 잔사효소분해 및 복합엑스 분의 추출수율 및 관능검사 결과는 Table 8과 같다. 추출수율은 개체동결 굴 1 kg당 추출수율은 각각 811, 359 및 1,170 mL로서 복합엑스분의 경우 기존 열수추출엑스분에 비해 약 44%의 수율이 증가하였 다. 각 엑스분의 색깔, 맛, 냄새 및 종합적 기호도 를 관능검사한 결과, 색조는 잔사효소분해엑스분을 첨가함으로써 열수추출엑스분에 비해 좀 더 나은 평 점을 얻었으며, 맛의 경우는 잔사효소분해 엑스분을 첨가할 경우 평점이 약간 저하하는 것으로 나타났는 데 이는 효소분해시 생성되는 쓴맛의 소수성 아미노 산의 영향 때문으로 보인다. 한편, 냄새는 각 엑스 분 모두 약간 낮은 평점을 얻어 본 개체동결 굴 추 출엑스분들은 meat flavor 계열의 조향을 통한 풍 미개선이 일부 필요할 것으로 판단되었다. 복합엑스 분의 종합적 기호도는 열수추출엑스분과 5% 수준에 서 유의차가 없이 비슷한 평점을 받아 잔사효소분해 엑스분을 첨가하여도 관능적 기호도의 저하가 거의 없음을 확인하였다.

    Figure

    JALS-48-311_F1.gif

    Flowchart for the complex extract processing from IQF oyster

    Table

    Proximate composition of sample IQF oysters (g/100 g)

    1A: 1 month stored IQF oyster with good quality, B: 18 month stored IQF oyster with poor quality.
    a,bMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

    pH, NH2-N, volatile basic nitrogen (VBN) contents and TBA values of sample IQF oysters

    1Refer to the comment in Table 1.
    a,bMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

    Color values and sensory evaluation of sample IQF oysters

    1Refer to the comment in Table 1.
    25 scale score; 5, very good; 4, good; 3, acceptable; 2, poor; 1, very poor. Means(n=7) within each rank followed by the same letter are not statistically different (P<0.05)
    a,bMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

    Fatty acid composition of sample IQF oysters (area%)

    1Refer to the comment in Table 1.
    2Remaining ratio of polyunsaturated fatty acid : 20:5n-3+22:6n-3 / 16:0.

    Proximate composition of various IQF oyster extracts (g/100 g)

    1Refer to the comment in Fig. 1.
    a-cMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

    pH, salinity, viscosity, NH2-N and volatile basic nitrogen (VBN) contents of various IQF oyster extracts

    1Refer to the comment in Fig. 1.
    a-cMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

    Color values of various IQF oyster extracts

    1Refer to the comment in Fig. 1.
    a-cMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

    Extraction yield and sensory evaluation of various IQF oyster extracts

    1Refer to the comment in Fig. 1.
    25 scale score; 5, very good; 4, good; 3, acceptable; 2, poor; 1, very poor.
    a,bMeans with different superscript in the same column significantly differ at P<0.05.

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