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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.50 No.6 pp.95-105
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2016.50.6.95

Microbial and Quality Properties of Beef and Pork by-products Treated with Ozone Water

Hyeon-Woong Yum1,2, Jin-Kyu Seo1,2, Suk Kim2,3, Hong-Hee Chang2,4, Han-Sul Yang1,2*
1Division of Applied Life Science(BK21 plus), Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
2Institute of Agriculture and Life Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
3Department of Veterinary Medicine, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
4Department of Animal Science, Gyeongsang National University, Jinju, 52828, Korea
Corresponding author : Han-Sul Yang +82-55-772-1948+82-55-772-1949hsyang@gnu.ac.kr
June 30, 2016 August 2, 2016 September 20, 2016

Abstract

This aim of the present study was to evaluate the effects of soaked ozone water on the microbial and quality properties of beef and pork by-products. The control was without treatment of by-products, T1: treated with soaked normal-water for 30 min, T2: treated with 1.0 ppm soaked ozone water for 10 min, T3: treated with 1.0 ppm soaked ozone water for 20 min, and T4: treated with 1.0 ppm soaked ozone water for 30 min. Physicochemical(color, pH, cooking loss, volatile basic nitrogen, thiobarbituric acid reactive substances) and microbiological characteristics(total plate count and E. coli coliform) of by-products were analyzed. Soaked ozone water treatment effectively reduced pH, lipid oxidation and microbial growth, and maintained similar characteristics of color, cooking loss and protein oxidation compared with the control. Therefore, soaked ozone water may be a promising method in maintaining quality characteristics of animal by-products as well as extending shelf-life during cold storage.


오존수 침수처리가 소와 돼지 부산물의 미생물학적 안전성 및 품질특성에 미치는 영향

염 현웅1,2, 서 진규1,2, 김 석2,3, 장 홍희2,4, 양 한술1,2*
1경상대학교 응용생명과학부(BK21 Plus)
2경상대학교 부속 농업생명과학연구원
3경상대학교 수의학과
4경상대학교 축산학과

초록

본 연구는 오존수 침수처리가 소와 돼지 부산물의 미생물학적 안전성 및 품질특성에 미치는 영향에 대해 알아보고자 실시하였다. 미생물학적 안전성 및 품질평가를 위하여 총균 및 대장균수, 육색, 가열 감량, 지방산패도를 측정하였으며, 처리구 설정은 처리하지 않은 대조구(Control)와 일반수돗물(10°C)로 30분간 침수처리한 처리구 1(T1), 오존수(1.0ppm, 10°C)에 10분간 침수처리한 처리구 2(T2), 오존수에 20분간 침수처리한 처리구 3(T3) 및 오존수에 30분간 침수처리한 처리구 4(T4)로 분류하였다. 소 및 돼지의 간, 소창의 가열감량은 모든 처리구에서 유의적인 차이가 없었으며(p>0.05), 간보다는 소창에서 높은 가열감량을 보였다. 육색은 소의 간과 소창에서는 오존수 20 또는 30분 침수 처리시 황색도 값을 감소시키나, 명도 및 적색도 값에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다(p>0.05). 지방산패도 측정 결과, 돼지 소창의 경우 일반수돗물 및 오존수 침지 처리시 대조구에 비해 낮은 지방산패도 값을 나타내었으 며 오존수 침지 처리시 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05). 소 간의 경우 대조구에 비해 모든 처리구에 서 유의적으로 높은 지방산패도 값을 보였으며 일반수돗물로 침지한 T1에 비해 오존수 침지시 낮은 지 방산패도 값을 나타내었다. 총균 및 대장균수는 저장기간이 증가할수록 모든 처리구에서 유의적으로 증 가하며(p<0.05), 대조구 및 T1에 비해 오존수 침지처리구에서 유의적으로 낮은 총균 및 대장균수를 나 타내었다(p<0.05). 이상의 결과를 통해 오존수 침지처리는 축육부산물의 품질특성 저하 없이 미생물로 부터 안전성 확보가 가능할 것으로 판단된다.


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    No. 115056-02-1-SB020

    서론

    (사)한국육류유통수출입협회(Korean Meat Trade Association, 2011)보고에 따르면 우리나라 한해 소 852,795 및 돼지 10,835,000두가 도축되며 이와 더 불어 소 340천톤 및 돼지 559천톤의 부산물이 생산 된다. 이러한 식육부산물의 종류로는 1차부산물인 머리, 족, 혈, 원피, 지방 및 내장(간, 심장, 폐, 지 라, 신장, 소장, 대장 등)과 2차부산물인 꼬리, 서 골, 잡뼈 등이 있다.

    식육부산물의 소비는 문화, 종교 및 다른 요인에 의해 좌우되는데, 이란, 이집트, 스페인, 남아프리카 및 아시아 등에서 식육부산물이 소비되나(Toldra et al., 2012), 동물의 종류와 부산물이 제한적으로 이 용된다. 우리나라는 전통적으로 식육부산물의 식품 적 가치를 높게 평가하여 왔으며, 특히 일부 식육부 산물은 정육부위보다 오히려 높은 가격에 거래되는 시장구조를 갖는데 이러한 구조는 단순한 영양공급 원이라기 보다는 보양 또는 보신식품의 개념으로 섭 취하는데 기인한다.

    무엇보다도 세계적으로 식육소비의 증가로 인해 생산되는 식육부산물의 생산량 또한 증가되나 소비 는 감소하는 추세이다(Ockerman & Basu, 2004). 그러나 식육부산물과 같은 풍부한 이용 자원의 생 산은 식육산업에서는 좋은 기회이자 경제적 이윤 증가에 이용될 수 있을 것이다. 몇몇 식육부산물을 이용한 연구로는 식육부산물의 물리화학적 및 영양 학적 가치 연구(Seong et al., 2014), 부산물 특히 간, 혈액을 이용한 육가공제품 생산(Nollet & Toldra, 2011; Silva et al., 2013) 등이 보고되었다. 그러 나 여전히 식육부산물의 품질 및 함량에 관한 연구 는 부족한 실정이다. 특히 부산물에 따라 미네랄과 비타민 등 우수한 영양학적 특성(Kim, 2011)을 지 니나 heme 화합물, 철분 및 고도불포화지방산 (Bragagnolo, 2011) 등이 많이 함유되어 과산화되 기 쉬우며, 글라이코겐 함량이 높고 지방함량이 낮 기 때문에 부패되기 쉽다. 또한 부산물 가공처리시 설의 부족 등 위생적 처리가 이루어지지 못하는 실 정이다.

    오존을 물에 용해시킨 오존수는 산소원자 3개가 결합한 형태로 산소의 동소체이다. 또한 강력한 산화 력에 의한 항균효과를 지닌다(Zeyep et al., 2007). 이와 관련된 연구로는 Restaino et al.(1995)의 오존 은 병원성 미생물에 효과적이며 특히 Listeria monocytogenes에 가장 효과적이라 보고된 이후 2000년 8월 미 FDA는 공기 또는 수분 상태로 식품 에 직접 첨가, 저장 및 가공 중 오존의 사용을 승인 하였으며(Khadre et al., 2001), 지금까지 식재료의 청정화에 널리 활용되고 있다(Kim et al., 2000). 따라서 본 연구는 일반적인 도축장에서 행하여지는 기존 부산물 처리방법과 동일한 침수처리와 처리시 간에 따라 소 및 돼지 부산물의 품질특성 측정 지표 라 할 수 있는 총균, 대장균, 육색, pH, 가열감량, 휘 발성염기태질소(volatile basic nitrogen, VBN), 지방 산패도(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)를 측정하여 오존수 침수처리가 식육부산물 의 미생물학적 안전성 및 품질특성에 미치는 영향 에 대해 알아보고자 실시하였다.

    재료 및 방법

    1.재료 및 실험설계

    실험에 사용된 부산물은 한우 거세우(생체중 650 ~700kg) 3마리와 3원교잡종(Landrace × Yorkshire × Duroc) 돼지 3마리에서 생산된 식육부산물을 경남 김해시 소재 부경축산물공판장에서 구입하였 다. 일반적으로 식육부산물은 침수조에서 1차 침수 세척이 완료된 후 물이 제거된 부산물만이 유통되 며, 이를 가져와 2차 침수 및 세척을 실시한다. 따 라서 1차 침수세척이 완료된 대조구(control)와 기 존 수돗물(10℃)로 30분간 침수처리한 처리구 1(T1), 오존수(1.0ppm, 10℃)에 10분간 침수처리한 처리 구 2(T2), 오존수에 20분간 침수처리한 처리구 3(T3) 및 오존수에 30분간 침수처리한 처리구 4(T4)로 설정하였다. 이때 침수구의 온도는 10℃ 로 설정하였으며, 오존농도는 1.0ppm이하의 저농 도의 오존수를 이용하였다. 실험에 사용된 오존수 생성장치는 공업적으로 널리 이용되고 있는 무성 방전법으로 오존을 발생시켰으며, 발생시킨 오존은 약 30L의 물이 담긴 수조로 보내진다. 이때 물에 대한 오존의 용해도를 높이기 위하여 오존이 산기 장치(Angel Aqua, DY102-F, Korea)를 거쳐 수중 으로 배출되도록 설계하였다. 용존 오존농도는 휴 대용 용존 오존 측정기(Eutech, C105, Singapore) 로 측정하였다. 침수가 끝난 각 부산물 시료는 냉 장(4℃)보관하여 1일차에 이화학적 특성을 분석하 였으며, 1일 및 7일차에 총균 및 대장균을 측정하 였다.

    2.조사항목 및 방법

    2.1.색, pH 및 가열감량

    색은 Chromameter(CR-400, Minolta Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 동일한 시료를 9회 반복 측정하 였으며, 이때 표준색판은 L*=89.2, a*=0.921, b*= 0.783 으로 하였다. pH 측정은 시료 3g을 증류수 27mL와 함께 균질기(IKAlabortechnik T25-B, Snd. Bhd., Malaysia)로 14,000rpm에서 1분간 균질하여 pHmeter( Mettlerr Toledo Co, MP 230, Switzerland)

    로 측정하였다. 가열감량은 부산물을 일정한 크기 (4×3×3)로 절단한 후 무게를 측정하고, 90℃에서 15분간 가열한 다음 냉각시켜 감량된 무게를 측정하 였다.

    2.2.휘발성염기태질소(VBN) 및 지방산패도(TBARS)

    VBN(volatile basic nitrogen)은 Short(1954)의 방법을 응용하여 세절육 3g에 증류수 27mL를 가하 여 14,000rpm에서 30초간 균질한 후 균질액을 여 과지(Whatman No. 1)로 여과하여 conway unit 접 착부에 glycerine을 바르고 외실에 여과액 1mL를 넣고 내실에는 0.01N H3BO3 1mL와 지시약(0.066% methyl red+0.066% bromocresol green)을 3방울 가하여 뚜껑을 닫은 후 50% K2CO3 1mL를 외실에 신속히 주입 후 즉시 밀폐시킨 다음 용기를 수평으 로 교반하여 여과액과 50% K2CO3을 잘 혼합시킨 후 37℃에서 120분간 배양하였다. 배양 후 0.02 N H2SO4로 내실의 붕산용액을 측정하여 mg%로 나타 내었다. VBN(mg%)= 0.28 × (a-b) × F × 100/0.1 [a: 본시험 적정치(mL), b: 공시험 적정치(mL), F: 0.02 N H2SO4 Factor].

    각 부산물의 지방산패도(TBARS) 측정은 Sinnhuber & Yu(1977) 방법을 이용하였다. 0.4g의 샘플을 30mL 뚜껑이 있는 pyrex tube(PYREX®, USA)에 담은 후 항산화제(A: 0.3g butylated hydroxyl anisole+ 5.4g propylene glycol, B: 0.3g butylated hydroxyl toluene+4.0g tween 20)를 3방울을 떨어뜨리고 3mL TBA(thiobarbituric acid) 용액과 17mL TCAHCl 용액(trichloroacetic acid + 0.6 N HCl)을 첨가한다. 잘 혼합시킨 후 100℃ water base에서 30분간 탕침 가열하였다. 가열 후 15분간 냉각시 켜 상층액 5mL를 10mL grass tube에 옮겨 담은 후 2mL 클로로포름 용액을 첨가하여 2,000 × g에서 15분간 원심 분리하였다. 원심분리가 끝난 시료는 532nm에서 흡광도를 측정하였다. 지방산패도(mg malonaldehyde/kg 시료)=[(시료의 흡광도-공시료 의 흡광도)×46]/[시료무게(g) × 5].

    2.3.미생물검사

    미생물검사는 일반세균과 대장균수를 petrifilm 배양지법(총균: Aerobic Count Plate Petrifilm, 3M Health Care, USA, 대장균: Coliform Count Plate Petrifilm, 3M Health Care, USA)을 사용하 여 각각 측정하였다. 시료 10g을 1% peptone 수 90mL에 넣고 Bagmixer(Interscience, German)로 균질시킨 다음 1mL를 채취하여 준비된 9mL peptone수에 넣어 희석한 후, 희석액을 희석비율 1mL씩 일반세균용 및 대장균용 petrifilm 배양지에 각각 접종하여 37.1℃에서 24일 배양 후 콜로니를 계수하였다.

    3.통계분석

    이상의 실험에서 얻어진 결과는 SAS(statistical analysis system, Cary, NC, USA, 2014)의 GLM (General linear model) 방법으로 분석하였으며, 처 리 평균 간의 비교를 위해 Duncan의 Multiple range test가 이용되었다.

    결과 및 고찰

    1.색, pH 및 가열감량

    부산물의 색 측정 결과(Table 1), 소의 간과 소창 에서는 오존수 침수처리에 따른 명도와 적색도 값엔 차이가 없으나, 20분 및 30분 오존수 침수처리구에 서 낮은 황색도 값을 나타내었다. 돼지의 간과 소창 에서는 오존수 침수 처리시 명도 값이 감소하는 경 향을 보이나 모든 처리구에서 유의적인 차이는 없었 다(p>0.05). 적색도는 돼지 간에서는 일반물 침지 처리구에서 유의적으로 높게 나타났으며, 소창은 20 분 오존수 침수처리구인 T3를 제외한 T1, T2 및 T4 에서 대조구보다 낮은 값을 나타내었다(p<0.05). Seong et al.(2014)은 부산물의 종류에 따라 색의 차이를 보이며 양에서 가장 낮은 명도 값을 나타낸 다. 일반적으로 적내장으로 알려진 심장, 폐가 다른 백내장에 비해 더 붉은 색을 가진다. 일반적으로 소 고기를 오존 침수처리시 색을 밝게 또한 적색도를 낮게 만든다. 이는 oxymyoglobin의 감소에 의한 것 으로 식육의 선명도를 떨어뜨리는 것으로 육색소인 myoglobin의 산화를 촉진시켜 metmyoglobin을 생 성시키기 때문이다(Stivarius et al., 2002). 그러나 Coll Cá rdenas et al.(2011)의 보고에 의하면 소고 기를 장시간인 24시간 동안의 오존수(0 or 4℃) 처 리보다는 단시간인 3시간 오존수(0 or 4℃) 처리시 육색 변화에 영향이 없는 것으로 나타났다. 특히 부 산물은 화학적 조성 즉 지방함량, 육색소 함량, 수 분 및 근육형태 등에 영향을 받을 것으로 판단된다. 따라서 일반적으로 식용으로 이용되는 근육 즉 식육 과 부산물간의 조직특성에 차이는 있으나 본 연구 결과 오존수 침수처리에 따른 부산물의 표면 색에 큰 차이가 없는 것으로 미루어 오존수 침수처리시 식육부산물의 색 변화에 크게 영향하지 못하는 것으 로 판단된다.

    pH 및 가열감량 측정 결과를 Table 2에 나타내었 다. pH 측정 결과, 소 및 돼지 모두 간의 경우 20 분 및 30분 오존수 침수 처리구인 T3 및 T4에서 낮 은 pH 값을 보이며, 소창의 경우 T3 및 T4에서 높 은 pH 값을 나타내었다. 즉 오존수 침수처리시 간 의 pH를 감소시키며, 소창의 pH를 증가시킨다. 식 육의 경우 저장기간이 증가할수록 pH가 증가되는 데, 이는 저장 중 유리아미노산의 생성과 단백질 완 충물질의 변화와 전해질 해리의 감소로 인해 나타난 다(Ko & Yang, 2001; Shin et al., 2006). 또한 저장 중 미생물의 성장에 의해 pH가 증가되는데 본 연구 결과, 소창보다는 오존수 침수처리시 간의 pH 에 변화에 영향하는 것은 침수처리를 통한 오존 라 디칼 분자의 접촉시간이 길어져 강한 산화력을 가진 오존수가 식육부산물의 미생물 생육을 억제시킨 것 으로 판단된다. 가열감량 측정 결과, 모든 처리구에 서 차이가 없으며(p>0.05), 간보다는 소창에서 높은 가열감량 값을 나타내었다. 이러한 결과는 소창에 포함된 많은 량의 지방이 가열을 통해 빠져 나온 것 으로 판단된다.

    2.휘발성염기태질소(VBN) 및 지방산패도(TBARS)

    VBN 및 지방산패도 측정 결과를 Table 3에 나타 내었다. 일반적으로 식육을 저장하면 VBN과 TBARS 함량이 증가한다. 저장 기간에 따른 VBN의 함량 변 화는 식육내 효소와 미생물에 의하여 근육 단백질이 아미노산으로 분해되고 이 아미노산이 저분자의 무 기질소 화합물로 분해되어 VBN 함량이 증가된다 (Lee & Seong, 1996). 지방산패도인 TBARS는 지 방산이 분해되어 생긴 peroxide, hydroperoxide 복 합체가 산화에 의해 carbonyl compounds 중의 하 나인 malonaldehyde가 생성되어 산패취를 형성한 다(Swain, 1977). VBN 측정 결과, 모든 처리구에 서 간 및 소창 모두에서 처리구간 차이가 없었다 (p>0.05). 또한 돼지 및 소 모두 간에서 소창에 비 해 높은 VBN 함량을 보였다. 이러한 결과는 근육의 형태에 따른 차이라 판단되는데 결체조직 함량이 높 은 소창은 저분자 무기질소 화합물로의 분해되지 않 아 낮은 VBN 함량을 보인 것으로 판단된다.Table 4

    지방산패도 결과, 돼지 간에서 대조구에 비해 처 리구에서 높은 TBARS 값을 보이며, 오존수 침수처 리시 높은 TBARS 값을 나타내었다(p<0.05). 또한 소 간의 경우 30분간 오존수 침수처리구(T4)에서 수돗물 침수처리구(T1)보다 높은 TBARS 값을 나타 내었다. 따라서 간은 오존수 침수처리시 지방산패 도가 증가되는 것으로 판단되는데 이는 소창에 비 해 간에 Fe를 포함한 다량의 무기물 함량과 높은 다가불포화지방산 함량에 기인한 것으로 판단된다. 그러나 소창은 간의 TBARS 결과와 다른 결과를 보 이는바, 돼지 소창의 경우 처리구들간 차이가 없으 며(p>0.05), 소 소창은 대조구에 비해 처리구에서 낮은 TBARS 값을 나타내었다. 또한 수돗물 침지처 리에 비해 오존수 침수처리시 TBARS 값이 낮게 나 타났다(p<0.05). 이러한 결과는 Sheldon & Brown (1986)의 보고한 바와 같이 가금류를 오존수와 수 돗물 처리시 오존수 처리가 수돗물 처리구에 비해 TBARS 값을 낮추며, Kim & Shin(2011)은 오존수 처리가 냉장 쇠고기의 TBARS 값을 감소시킴을 확 인하였다. Table 5

    3.총균 및 대장균

    저장기간에 따른 총균 변화를 Table 4에 나타내 었다. 소와 돼지의 간 및 소창에서 저장기간이 지날 수록 총균수가 증가하였다. 또한 대조구와 T1과는 차이가 없으나 대조구에 비해 오존수 침수처리구에 서 유의적으로 낮은 총균수를 나타내었다(p<0.05). Oh et al.(2007)은 생선회의 오존수 세척시 총균수 를 감소시키며, Coll Cá rdenas et al.(2011)은 가 스 형태의 오존 처리시 미생물을 억제시킴을 보고하 였다. 또한 Feng et al.(2012)은 폴리페놀과 함께 오존수로 세척한 감성돔의 지방산화 및 미생물 성장 을 억제됨을 보고하였다. 이러한 결과는 산화력을 가진 오존수가 식육부산물의 미생물 생육을 억제시 킨 것으로 판단된다.

    대장균 측정 결과, 소 및 돼지의 간과 소창에서 저장기간이 경과할수록 대장균수가 증가하였다. 대 조구와 일반물 침수처리구인 T1과는 유의적인 차이 가 나타나지 않았으나, 오존수 침수처리구에서 유의 적으로 낮은 대장균수를 보였다(p<0.05). Stivarius et al.(2002)은 오존을 처리할지라도 저장기간 중 총균수는 증가되나 대장균수는 감소됨을 확인하였 다. 따라서 이러한 결과는 오존이 가지는 강한 산화 력이 총균수보단 대장균수에 크게 영향한 것으로 판 단된다.

    감사의 글

    본 연구는 농림축산식품부 농림수산식품기술평가원 의 연구개발과제(Project No. 115056-02-1-SB020) 지원에 의해 이루어진 것입니다.

    Figure

    Table

    Effect of soaked ozone water on surface color(CIE value) of by-products

    A-BBMeans with different superscript capital letters in a row within each treatment differ significantly(p<0.05).
    SEM: standard error of means(n=3).
    1)Control: non-treatment; T1: treated by water; T2: treated by ozonated water during 10 min; T3: treated by ozonated water during 20 min; T4: treated by ozonated water during 30 min.

    Effect of soaked ozone water on pH value and cooking loss of by-products

    A-BBMeans with different superscript capital letters in a row within each treatment differ significantly(p<0.05).
    SEM: standard error of means(n=3).
    1)Control: non-treatment; T1: treated by water; T2: treated by ozonated water during 10 min; T3: treated by ozonated water during 20 min; T4: treated by ozonated water during 30 min.

    Effect of soaked ozone water on VBN and TBARS of by-products

    A-BBMeans with different superscript capital letters in a row within each treatment differ significantly(p<0.05).
    SEM: standard error of means(n=3).
    1)Control: non-treatment; T1: treated by water; T2: treated by ozonated water during 10 min; T3: treated by ozonated water during 20 min; T4: treated by ozonated water during 30 min.

    Effect of soaked ozone water on total plate count(Log CFU/cm2) of by-products

    A-BBMeans with different superscript capital letters in a row within each treatment differ significantly(p<0.05).
    a-bMeans with different superscript small letters in a column within at storage time differ significantly(p<0.05).
    SEM: standard error of means(n=3).
    1)Control: non-treatment; T1: treated by water; T2: treated by ozonated water during 10 min; T3: treated by ozonated water during 20 min; T4: treated by ozonated water during 30 min.

    Effect of soaked ozone water on E.coli coliform(log CFU/cm2) of by-products

    A-BBMeans with different superscript capital letters in a row within each treatment differ significantly (p<0.05).
    a-bMeans with different superscript small letters in a column within at storage time differ significantly (p<0.05).
    SEM: standard error of means(n=3).
    1)Control: non-treatment; T1: treated by water; T2: treated by ozonated water during 10 min; T3: treated by ozonated water during 20 min; T4: treated by ozonated water during 30 min.

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