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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.50 No.4 pp.91-98
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2016.50.4.91

The Effects of Phosphate on the Quality Properties of the Surimi-like Materials from Beef Heart

Jin-Kyu Seo1, Hyeon-Woong Yum1, Jong-Hun Lee2, Jae-Young Lim2, Yeoung-Min Noh2, Han-Sul Yang1*
1Division of Applied Life Science(BK21 plus)·Institute of Agriculture & Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
2Departmant of Animal Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
Corresponding author: Han-Sul Yang +82-55-772-1948, +82-55-772-1949, hsyang@gnu.ac.kr
February 5, 2016 June 14, 2016 June 20, 2016

Abstract

This aim of the present study was to evaluate the effects of phosphate on the quality properties of the surimi-like materials. Surimi-like materials as a control was prepared with beef heart by three times of washing treatment. Three types of surimi-like materials were manufactured by different conditions(T1: 2% salt, T2: 1.95% salt+0.05% phosphate, T3: 1.90% salt+0.10% phosphate). The moisture content was significantly lower in T1 than the control, and T3 sample had the highest crude protein content(P<0.05). The cooking loss was significantly lower in T2 than the control, and T2 sample had the highest water-holding capacity(P<0.05). The lightness and whiteness values were significantly lower in the treatment samples compared to the control sample; whereas redness values was higher than the control(P<0.05). Beef heart surimi-like materials added with salt and phosphate had higher in texture properties in the control, and T3 sample had the highest hardness, cohesiveness, gumminess and chewiness values(P<0.05). Therefore, the addition of phosphate could increase the protein content and gel properties as well as water-holding capacity of surimi-like materials from beef heart.


인산염의 첨가가 우육 심장을 활용하여 제조한 수리미 유사물의 품질특성에 미치는 영향

서 진규1, 염 현웅1, 이 종훈2, 임 재영2, 노 영민2, 양 한술1*
1경상대학교 응용생명과학부(BK21+) · 농업생명과학연구원,
2경상대학교 축산학과

초록

본 연구는 우육 심장근의 수리미 유사물로의 활용 가능성 구명과 인삼염의 첨가가 우육 심장 수리미 유사물의 품질특성에 미치는 영향에 대해 알아보고자 실시하였다. 공시재료로 우육 심장근 수리미 유사 물을 사용하였으며 무처리구(C), 소금 2% 처리구(T1), 소금 1.95% + 인산염 0.05% 처리구(T2) 그리고 소금 1.90% + 인산염 0.10% 처리구(T3)로 나누어 실험을 하였다. 수분함량 결과 대조구에 비해 처리구 에서 낮게 나타났으며 T1에서 가장 낮은 수분함량 값을 나타내었다(P<0.05). 조단백질 함량은 T3가 가 장 높게 나타났으며 T1에서 가장 낮게 나타났다(P<0.05). pH는 대조구에 비해 T1에서 낮게 나타났으며 인산염 첨가수준에 따라 증가하였다(P<0.05). 가열감량은 대조구에서 가장 높게 나타났으며 T2에서 가 장 낮은 값을 나타내었다(P<0.05). 보수력 또한 대조구에서 가장 낮게 나타났으며 T2 처리구에서 가장 높게 나타났다(P<0.05). 명도의 경우 대조구에서 높게 나타나며 처리구에서 낮게 나타났다(P<0.05). 적 색도는 대조구에 비해 처리구에서 높게 나타났으며 T3에서 가장 높게 나타났다(P<0.05). 황색도는 T1 과 T2 처리구에서 낮게 나타났다(P<0.05). 또한 백색도는 대조구에서 높게 나타났으며 소금 및 인산염 첨가시 낮게 나타났다(P<0.05). 경도, 응집성, 검성 및 씹힘성은 T1에서 낮게 나타났으며 소금과 인산 염 0.1% 첨가구인 T3에서 높게 나타났다(P<0.05). 따라서 우육 심장 수리미 유사물에 인산염의 첨가는 단백질 함량을 높이고 보수력을 증가시켜 조직감을 개선시키는 것으로 판단된다. 그러나 명도 및 백색 도가 낮아 수세방법의 개선에 대한 연구가 요구된다.


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    No. 113027033

    서론

    수리미(surimi)란 어육 염용성 단백질의 추출 및 동결 농축물로서 가열시 높은 겔 특성 및 수분 보유 력 등의 기능성 특성을 지니며(Lanier, 1986), 제조 후 전 세계적으로 게맛살이나 어묵의 형태로 가공 및 판매된다. 이러한 수리미는 순수 어육단백질만을 이용하며, 수세를 통해 지질, 혈액, 효소 및 근장단 백질 등을 제거시킨 것으로 다양한 식품을 가공하기 위한 중간소재로 이용된다. 그러나 수산자원의 고갈 과 더불어 최근 수리미 원료로 많이 이용되는 일시 다획성 적색육인 전갱이류는 가공적성이 낮고 다량 의 지방을 함유하고 있어 수리미 소재로의 활용성이 낮다. 따라서 가공적성이 높은 축육 및 축육 부산물 을 이용하여 수리미 및 수리미 유사물(surimi-like materials)로 활용에 관심이 고조되고 있다(Jin et al., 2006).

    수리미 및 수리미 유사물의 품질은 수분함량, 단 백질 함량, 백색도, 겔 강도 등에 의해 결정된다 (NFI, 1991). 이러한 수리미 내 근원섬유단백질 함 량은 겔 형성에 직접적인 영향을 미치며(Benjakul et al., 2003), 육가공 공정 중 가열에 따른 조직감 형성에 기여한다(Xiong, 1997). 수리미 제조에 있어 사용되는 소금 함량은 1~3% 정도이며, 겔화된 조직 에서 단백질 용해성을 가능케 하는 농도이다(Kim & Park, 2008). 근원섬유단백질의 기능적 특성은 단 백질간의 상호작용에 통해 점성을 가진 겔을 형성하 여 수분을 유지하고 지방 표면을 감싸 유화력을 높 인다. 이러한 특징들은 육가공품 내 연도, 다즙성 및 풍미를 향상시킨다(Lonescu et al., 2008).

    축육 중 살코기 함량이 높은 돈육 뒷다리부위 및 닭가슴살 등 비선호부위는 선호도가 낮아 재고 처리 에 어려움이 있다. 특히 산업적 활용도가 떨어지는 노폐계육(Jin et al., 2007a)이나 기계발골육(Smyth & Oneill, 1997) 및 축육 부산물인 돼지 심장(Ha & Woo, 1997)을 활용하여 축육으로부터 육단백질을 회수하는데 그 원리를 적용하기 시작하였다. 축육을 이용한 수리미에 관한 연구로는 비선호부위인 돈육 뒷다리와 닭가슴살은 단백질 함량이 높아 어육 수리 미의 대체 원료로서 이용될 수 있다(Jung et al., 2004). 또한 Lonescu et al.(2008)은 소 심장으로 부터 획득한 근원섬유단백질의 기능적 특성을 보고 하는 등 축육 부산물을 활용한 식품소재로의 활용성 이 증가되고 있다(Srinivasan et al., 1996).

    인산염(phosphates)은 생선이나 해산물뿐만 아 니라 육가공에서도 식육 내 보수력을 증가시켜 냉 동 후 해동에 따른 해동감량을 줄이는 등 다양한 기능적 특성을 개선시키기 위해 광범위하게 사용되 어 진다(Chang & Regenstein, 1997). 또한 장기 간 보존을 위해 사용되는 냉동은 근원섬유단백질을 변성시켜 기능적 특성을 약화시키므로 보수성을 떨 어뜨리고 지질산화의 원인이 되기도 한다(Richards et al., 1998). 이렇듯 냉동 중 단백질 변성 및 지 질산화로부터 단백질을 보호하기 위해 일반적으로 인산염이 수리미 제조에 사용된다(Sultanbawa & Li-Chan, 2001).

    따라서 본 연구는 축육부산물 중 연구가 전무한 우육 심장근의 수리미 유사물로의 활용 가능성 구명 과 2% 소금 첨가구에서 인삼염의 대체 첨가가 우육 심장 수리미 유사물의 품질특성에 미치는 영향에 대 해 알아보고자 실시하였다.

    재료 및 방법

    1.재료 및 실험설계

    실험에 사용된 재료는 도축장에서 도축 직후 적 출된 소 심장을 무작위로 구입하여 실험에 사용하 였다. 소 심장은 껍질, 지방 및 결체조직 등을 제 거하고, 2cm 정도로 절단한 후 분쇄기를 이용하여 3mm 직경으로 2회에 걸쳐 분쇄하였다. 분쇄된 심 장의 5배 중량의 증류수를 넣고 균질기(AM-7, Nihouseiki Kaisha LTD, Tokyo, Japan)에 넣고 8,000rpm으로 30초간 균질한 후 2mm 금속체에 거 른 후 치즈천으로 다시 한 번 걸렀다. 균질액은 원 심분리기(Labocene 1736R, Gyrozen Co., LTD, Daejeon, Korea)로 2000×g에서 15분간 원심분리 하여 상층을 버리고 하층을 회수하였다. 다시 회수 된 회수물은 5배의 증류수를 넣고 균질 후 원심분리 등, 동일한 방법으로 3회 반복하였다. 최종 하층의 침전물(수분함량 85%)을 회수 한 후 Table 1과 같 이 수리미 유사물을 제조 하였다. 처리구들은 비투 과성 PVDC(Polyvinylidene chloride) 케이싱(지름 1.8cm)에 충전하여 80°C에서 30분간 탕침 가열한 후 품질분석에 이용하였다.

    2.조사항목 및 방법

    2.1.일반성분

    수분함량은 AOAC(2000)에 의한 102°C 상압건조 법으로 측정하였다. 단백질 함량은 micro kjeldahl 방법으로 측정하였으며, 조지방 함량은 Folch et al.(1957)의 방법을 이용하여 측정하였다.

    2.2.pH

    시료 3g을 증류수 27mL와 함께 균질기(IKAlabortechnik T25-B, Snd. Bhd., Selangor, Malaysia)로 14,000rpm 에서 1분간 균질하여 pH-meter(Mettlerr Toledo Co, MP 230, Greifensee, Switzerland)로 측정하였다.

    2.3.가열감량 및 보수력

    가열감량 및 보수력은 Jin et al.(2007)의 방법을 약간 변형하여 측정하였다. 가열감량은 flying pan 을 170°C까지 가열한 후, 5분간 가열하면서 1분마다 뒤집어 주면서 가열 후의 중량을 측정하여 가열 전 중량에 대한 백분율(%)로 나타내었다. 보수력은 시 료 1g를 1.5ml 튜브에 넣고 70°C의 항온 수조에서 30분간 가열한 다음 냉각하여 1,000rpm에서 10분 간 원심분리한 후 무게를 측정하여[(시료무게-유리 수분무게)/시료무게×100] 계산하였다.

    2.4.육색

    육색은 Chromameter(CR-400, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 동일한 시료를 9회 반복 측정하였으며, 백색도(W)는 L*-3b*로 계산하였다. 이때 표준색판은 L*=89.2, a*=0.921, b*=0.783으로 하였다.

    2.5.조직감

    조직감은 Instron 3343(US/MX50, A&D Co., MA, USA)을 이용하여 시료를 직경 3×3×2cm3의 크기로 자른 후 adapter No. 5의 구형 plunger를 이용하여 측정하였다. 이 때 분석 조건은 table speed: 200mm/min, sample speed: 60m/s, load cell: 10kg로 하였다. 조직감은 경도 (hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 검성(gumminess), 씹힘성(chewiness) 및 부착성 (adhesiveness)을 조사하였다.

    3.통계분석

    이상의 실험은 분석 당 3회 측정 하였으며 전체적 인 실험을 3회 반복하였다. 얻어진 결과는 SAS (statistical analysis system, Cary, NC, USA, 2014)의 GLM(General linear model) 방법으로 분 석하였으며, 처리 평균 간의 유의성 검증(p<0.05)은 Duncan의 Multiple range test가 이용되었다.

    결과 및 고찰

    1.일반성분

    인산염의 첨가가 우육 심장을 이용한 수리미 유사 물의 일반성분 분석 결과는 Table 2와 같다. 수분함 량 측정 결과, 대조구에 비해 소금과 인산염을 첨가 한 처리구에서 유의적으로 낮게 나타났으며 2% 소 금만을 첨가한 T1에서 가장 낮은 수분함량 값을 나 타내었다(p<0.05). 조단백질 함량은 T3 처리구가 가 장 높게 나타났으며 T1 처리구가 가장 낮게 나타났 다(p<0.05). 조지방 함량은 모든 처리구들간에 유의 적인 차이가 없었으며(p>0.05) 1% 이하의 값을 나 타내었다.

    단백질 함량은 명태 및 일반적으로 제조되는 수리 미의 겔 특성에 가장 큰 영향을 미치며(Luo et al., 2004), 단백질 함량이 높고 수분 및 조지방 함량이 낮은 것이 수리미의 품질이 우수한 것으로 판단된다 (Jin et al., 2006). 또한 일반적으로 수리미 제조를 위해 수세하였을 경우, 원재료의 지방함량을 감소시 킨다. Jin et al.(2007)b은 돈육 및 계육을 활용한 수리미 제조시 약 1% 이하의 지방함량을 보고하였 다. 따라서 소금만을 첨가한 T1에서 낮은 수분함량 을 보이나, 인산염 첨가한 T3에서 높은 단백질 함량 을 보여 인산염 첨가가 우육 심장 수리미 유사물의 단백질 함량을 높일 것으로 판단된다.

    2.pH, 가열감량 및 보수력

    인산염의 첨가가 우육 심장을 이용한 수리미 유사 물의 pH, 가열감량 및 보수력측정 결과는 Table 3 과 같다. pH는 대조구에 비해 소금 첨가구인 T1에 서 가장 낮게 나타났으며, 인산염 첨가수준에 따라 증가하였다(p<0.05). 본 연구에서 pH의 수준은 6.11~6.68 수준을 나타내었는데, 축육 중 양고기 (Antonomanolaki et al., 1999)을 이용한 수리미 유사물질의 pH는 6.05~7.06이었다는 결과와 같 은 경향을 나타내었다. 또한 Kang et al.(2007)은 돼지 심장 및 골격근을 활용한 수리미 유사물질 제조에서 처리구들간의 pH차이는 나타나지 않았 는데 이는 제조시 첨가되는 소금에 의한 것으로 판단된다. 본 연구에서의 우육 심장 자체의 낮은 pH(6.20~6.23, data no shown)를 보이나 수세를 통해 6.68로 pH가 증가된다(Yang & Froning, 1992). 또한 대조구에 비해 처리구에서 낮은 pH를 보인 것은 첨가된 소금 자체의 pH가 낮기 때문인 것으로 판단되며, 인산염의 첨가를 통한 pH가 상승 한 것이라 판단된다. 따라서 인산염의 높은 pH는 단백질 용해성뿐만 아니라 보수력을 개선시킬 것으 로 판단된다.

    가열감량 결과, 대조구에서 가장 높게 나타났으 며, 소금 1.95%와 인산염 0.05% 첨가구인 T2에서 가장 낮은 값을 나타내었다(p<0.05). 보수력 또한 대조구에서 가장 낮게 나타났으며, T2 처리구에서 가장 높게 나타났다(p<0.05). 돼지 심장 수리미 유사물질의 보수력은 67% 정도로 식육의 골격근 (74~84%)을 활용한 수리미 유사물질보다 낮은데 이러한 결과는 골격근에 비해 심근이 소금과 인산 염 등 첨가물과의 충분한 분해가 이루어지지 않았 기 때문이다(Kang et al., 2007). 수리미 겔에서 의 보수력은 단백질-수분 상호결합에 의존하며 수 분과의 결합력은 단백질 유화물과 관련되어 있다 (Lakshmanan et al., 2007). 또한 식육을 포함한 단백질 구조의 변화를 통해 수분을 더 많이 결합할 수 있는 것과 같다(Xiong, 2005). Julavittayanukul et al.(2006)은 인산염의 첨가 및 인산염의 종류에 따른 가열처리한 bigeye snapper 수리미의 보수력 의 차이가 발생하며, 인산염의 음이온에 의한 이온 강도가 증가된 것으로 단백질과의 결합력을 높여 보 수력이 높게 나타난 것으로 판단된다.

    3.육색

    인산염의 첨가가 우육 심장을 이용한 수리미 유사 물의 육색측정 결과는 Table 4과 같다. 명도의 경우 대조구에서 높게 나타나며 소금 및 인산염 첨가시 낮은 값을 나타내었다(p<0.05). 적색도는 대조구에 비해 처리구에서 높게 나타났으며 T3 구에서 가장 높은 값을 나타내었다(p<0.05). 황색도는 T1과 T2 처리구에서 낮게 나타났다(p<0.05). 또한 백색도는 대조구에서 높게 나타났으며 소금 및 인산염 첨가시 낮게 나타났다(p<0.05). 특히 소금만을 첨가한 T1에 비해 인산염 첨가구인 T2와 T3 처리구에서 낮은 백 색도 값을 나타내었다.

    일반적으로 수리미는 중간식품소재로 이용되기에 색이 밝고 백색에 가까울수록 품질이 좋은 것으로 판단된다. 이는 원료로 사용되는 근육단백질의 특 징에 따라 다른데, 적색육 어류보다 백색육 어류를 활용한 수리미가 백색도가 높다. 축육 중 백색육인 닭고기 가슴살을 활용한 수리미 유사물질이 적색육 인 돼지 뒷다리나 양고기에 비해 육색 측면에서 우 수하다(Jin et al., 2006). 또한 Reppond & Babbitt(1997)은 어육 수리미에서 수분 함량이 높을 수록 명도가 증가하고 적색도는 감소한다고 보고하 였는데, Julavittayanukul et al.(2006)의 인산염의 첨가 및 인산염의 종류에 따른 가열 전 및 가열처리 한 bigeye snapper 수리미의 백색도가 증가된다는 보고와 일치하였다. 그러나 본 연구에서는 소금 및 인산염 처리구에서 명도가 감소되고 적색도가 증가 되는데, 이러한 결과는 인산염은 단백질용해물의 확 산을 통하여 백색도를 억제시킨다는 보고와 일치하 였다(Grantham, 1981). 또한 Kang et al.(2007)은 돼지 심장을 활용한 수리미 유사물질이 골격근보다 낮은 명도 및 높은 황색도를 보이는데 근장단백질에 포함된 heme색소와 효소가 충분히 수세되지 않고 남아 있기 때문이라 보고하였다.

    4.조직감

    인산염의 첨가가 우육 심장을 이용한 수리미 유 사물의 조직감측정 결과는 Table 5과 같다. 탄력 성(springiness)과 부착성(adhesiveness)은 처리 구간에 유의적인 차이가 나타나지 않았으나, 경도 (hardness), 응집성(cohesiveness), 검성(gumminess) 및 씹힘성(chewiness)은 소금만을 첨가한 T1 처리 구에서 낮게 나타났으며 소금과 인산염 0.1% 첨가 구인 T3에서 높게 나타났다(p<0.05). 일반적으로 Jung et al.(2004)은 어육, 닭가슴살 및 돼지 뒷다 리육을 이용하여 수리미 유사물질의 단백질 겔 특성 과 최적화에서 원료육에 따른 젤 특성의 차이를 보 인다. Kang et al.(2007)은 돼지 심장의 경우 골 격근을 활용한 수리미 유사물질보다 약한 겔 특성 을 지닌다. 이는 품종과 근섬유 형태 및 근원섬유 단백질의 함량 등에 따라 단백질 기능성이 다르게 나타난다(Samejima et al., 1992). 단백질 함량 즉 염용성단백질 함량이 높을수록 단백질 겔의 강 도가 높아진다(Antonomanolaki et al., 1999).

    Julavittayanukul et al.(2006)은 인산염의 첨가 는 수리미 겔 형성에 영향을 주어 조직을 단단하게 만든다. 따라서 본 연구에서 처리구 T4가 단백질 함 량이 높게 나타나 조직감이 더 우수한 것으로 판단 된다. 본 연구는 축육 부산물인 우육 심장을 이용한 수리미 유사물의 소금 및 인산염 첨가수준에 따른 품질특성을 알아보고자 실시하였다. 대조구에 비해 처리구에서 이화학적 특성 중 단백질 함량, 보수력 및 조직감은 개선되었으나 색도는 개선되지 않았다.

    그러므로 수세법의 개선이 요구된다.

    감사의 글

    본 연구는 농림축산식품부의 농림수산식품기술 평가원의 연구개발과제(Project No. 113027033) 지원에 의해 이루어진 것입니다.

    Figure

    Table

    Formulation (%) of surimi-like materials from beef heart

    1)Control: without sodium chloride and polyphosphate, T1: surimi-like materials added with sodium chloride at 2% level, T2: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.95% and polyphosphate at 0.05% level, T3: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.90% and polyphosphate at 0.10% level.

    Proximate composition (%) of surimi-like materials from beef heart

    A-CMeans±SD with different superscript within a column differ significantly(p<0.05).
    1)Control: without sodium chloride and polyphosphate, T1: surimi-like materials added with sodium chloride at 2% level, T2: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.95% and polyphosphate at 0.05% level, T3: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.90% and polyphosphate at 0.10% level.

    pH, cooking loss and water-holding capacity of surimi-like materials from beef heart

    A-DMeans±SD with different superscript within a column differ significantly(p<0.05).
    1)Control: without sodium chloride and polyphosphate, T1: surimi-like materials added with sodium chloride at 2% level, T2: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.95% and polyphosphate at 0.05% level, T3: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.90% and polyphosphate at 0.10% level.

    CIE color values of surimi-like materials from beef heart

    A-CMeans±SD with different superscript within a column differ significantly(p<0.05).
    1)Control: without sodium chloride and polyphosphate, T1: surimi-like materials added with sodium chloride at 2% level, T2: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.95% and polyphosphate at 0.05% level, T3: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.90% and polyphosphate at 0.10% level.

    Texture profile analysis of surimi-like materials from beef heart

    A-BMeans±SD with different superscript within a column differ significantly(p<0.05).
    1)Control: without sodium chloride and polyphosphate, T1: surimi-like materials added with sodium chloride at 2% level, T2: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.95% and polyphosphate at 0.05% level, T3: surimi-like materials added with sodium chloride at 1.90% and polyphosphate at 0.10% level.

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