1. Introduction
2. Materials and Methods
2.1. 공시재료
2.2. pH 측정
2.3. 색도 측정
2.4. 가열감량 측정
2.5. 보수력 측정
2.6. 전단력 측정
2.7. 지방산패도 측정
2.8. 휘발성 염기태 질소 화합물 측정
2.9. 미생물 측정
2.10. 통계처리
3. Results and Discussion
3.1. pH
3.2. 색도
3.3. 가열감량
3.4. 보수력
3.5. 전단력
3.6. 지방산패도
3.7. 휘발성 염기태 질소
3.8. 미생물
4. Conclusions
1. Introduction
육류는 오랜 기간 인류의 중요한 단백질 공급원으로 자리 잡아왔으며, 현대 식품산업에서도 가공육 제품의 소비가 지속적으로 증가하고 있다[1]. 최근에는 건강을 고려한 저염·저지방 제품과 식감 및 풍미 개선을 위한 기술이 적극적으로 연구되고 있으며, 이에 따라 다양한 가공기술이 개발되고 있다[2]. 특히, 육류의 연화 및 조직감 개선을 위한 효소 처리 기술이 주목받고 있으며, Transglutaminase (TG), 프로테아제, 리파아제 등의 효소가 육가공품에 활용되고 있다[3].
효소 처리 숙성육은 단백질 분해를 통해 조직감을 개선하고 풍미를 강화하는 특징이 있으며, 이로 인해 소비자 선호도가 높아지고 있다[4]. 최근 연구에서는 효소 처리에 따른 물리·화학적 특성 변화 및 저장 중 품질 유지 효과가 보고되었으며[5], 일부 업체에서는 효소 숙성육을 프리미엄 제품으로 마케팅하여 시장성을 확보하고 있다[6].
육류 가공에 사용되는 효소는 크게 단백질 가수분해 효소, 결합력 강화 효소, 지질 분해 효소 등으로 분류된다. 단백질 가수분해 효소인 프로테아제(protease)는 육류의 연화 효과를 나타내며, 파파인(papain), 브로멜라인(bromelain), 피신(ficin) 등이 대표적이다[7]. 이들 효소는 근육 단백질을 가수분해하여 육질을 부드럽게 하고 저작성을 개선하는 역할을 한다[8].
한편, TG는 단백질 간의 공유결합을 형성하여 육가공품의 결착력을 향상시키는 역할을 한다[9]. TG는 특히 저염 조건에서 육단백질의 기능성을 유지하는 데 유용하며, 인산염과의 조합을 통해 보수력과 가열수율을 증진시키는 효과가 있다[10]. 이 외에도 지질 분해 효소(lipase)는 육류의 풍미를 개선하는 데 사용되며, 특히 건조육 제품에서 지방산 조성을 변화시켜 독특한 맛을 형성하는 데 기여한다[11].
효소 처리는 육류 가공에서 여러 이점을 제공하지만, 동시에 단점도 존재한다. 장점으로는 첫째, 단백질 가수분해를 통해 육질을 부드럽게 하고 씹힘성을 개선할 수 있으며[12], 둘째, 단백질 네트워크 강화를 통한 결착력 증진이 가능하다[13]. 셋째, 저장 중 풍미 개선과 산화 억제 효과가 보고된 바 있으며[14], 넷째, 특정 효소를 활용하여 저염 가공육의 품질을 유지할 수 있다[15]. 그러나 단점으로는 효소의 작용이 과도할 경우 지나친 연화가 발생하여 육질이 물러질 수 있으며[16], 저장 중 단백질 분해로 인해 이취가 발생할 가능성이 있다[17]. 또한, 효소 처리에 따른 품질 변화가 일정하지 않아 공정 최적화가 필요하며, 소비자 인식 부족으로 인해 시장 확산이 제한적일 수 있다[17].
TG는 육류 가공 산업에서 육제품의 조직감을 향상시키고, 보수력(water-holding capacity, WHC) 증진 및 가열감량(cooking loss) 감소 등의 효과를 나타내는 것으로 보고되고 있다[9, 18]. 기존 연구들은 주로 TG의 단백질 구조 변형과 초기 품질 특성 개선 효과에 초점을 맞추어 왔으며[4, 12], TG 처리가 장기 저장 중 지방산패(oxidative stability) 및 미생물 품질(microbial quality)에 미치는 영향에 대한 연구는 제한적이다.
따라서 본 연구는 TG 처리가 저장 기간 동안 지방산패 및 미생물 증식에 미치는 영향을 규명하고, 효소적 교차결합(enzymatic cross-linking)에 따른 품질 저하 가능성을 평가하는 것을 목표로 한다. 이를 통해 본 연구는 기존 연구와 차별화된 TG 적용 제품의 장기 저장 안정성 평가 및 산화·미생물 제어 방안을 제안함으로써, 육류 가공 산업에서의 실용적 적용 가능성을 제시하고자 한다.
2. Materials and Methods
2.1. 공시재료
본 실험에 사용된 원료육은 A등급 돼지 목심(Landrace × Yorkshire × Duroc 교잡종)으로, 도축 후 24시간 이내의 원료육을 경기도 안성에 위치한 소매점에서 구매하여 외부 지방 및 결체 조직을 제거한 후 사용하였다. 시료는 4°C 냉장 보관하였으며, 실험 전까지 모든 시료는 동일한 조건에서 처리되었다. 본 실험에 사용된 효소는 Ajinomoto사(Ajinomoto Food Ingredients, Chicago, IL, USA)의 TG (Activa TI)를 1% 수준으로 첨가하여 사용하였다. 처리 방식은 TG와 증류수를 1:10 비율로 혼합한 후, 이를 육류 표면에 균일하게 도포하는 방법을 적용하였다. 숙성 조건은 도포 후 4°C에서 overnight (12시간) 동안 숙성하였다. 실험군은 효소 처리 숙성육(enzyme o meat, EO)과 기존 숙성육(enzyme xmeat, EX)으로 구분하였으며, 모든 시료는 동일한 냉장 조건(4°C 이하)에서 저장하였다. 저장 기간은 0, 4, 7, 11, 14, 18일로 설정하고, 각 저장 기간에 따라 품질 변화를 평가하였다.
2.2. pH 측정
pH는 시료 10 g에 증류수 90 mL를 가하여 혼합한 후 pH-meter기(CH/S220-Bio, Mettler-toledo, Swizerland)를 이용하여 임의 부위를 5회 반복 측정하고, 그 평균값을 구하였다.
2.3. 색도 측정
색도는 색차계(CR-10 Plus, Minolta, Japan)를 사용하여 Hunter value를(L, 명도; a, 적색도; b, 황색도)를 측정하였다. 각 시료는 진공포장 후 4°C에서 저장하며, 저장 기간별로 시료를 절단하여 측정하였다.
2.4. 가열감량 측정
시료 1 g을 정밀저울을 이용하여 계량한 후, 마이크로파를 이용해 30초간 가열하였다. 가열 후 유리된 기름과 수분을 여과지로 흡수시킨 후 시료의 무게를 측정하였으며, 가열감량(%)은 다음의 공식을 이용하여 계산하였다.
가열감량(%) = (가열 전 시료 무게(g) – 가열 후 시료 무게(g)) / 가열 전 시료 무게(g) × 100
2.5. 보수력 측정
보수력은 Jauregui 등[19]의 방법을 일부 변형하여 측정하였다. 여과지(Whatman filter paper No.3)로 약 1 g의 시료를 감싼 후, 원심분리기(Cef-D50.6, DAIHAN-Scientific, Korea)에서 3,000 rpm으로 15분간 원심분리하였다. 보수력은 다음의 공식을 이용하여 계산하였다.
보수력(%) = 100 – {(원심분리 전 시료 무게(g) – 원심분리 후 시료 무게(g)) / 원심분리 전 시료 무게(g)} × 100
2.6. 전단력 측정
시료의 전단력은 V-blade가 장착된 텍스처 분석기(Brookfield CT3, Brookfield Ametek, USA)를 이용하여 측정하였다. 시료를 가로 10 mm × 세로 30 mm × 높이 5 mm 크기로 성형하고, 설정 값을 Test speed 0.5 mm/s, distance 13 mm로 하였으며, 각 시료 당 4회 측정 후 평균값을 산출하였다[20].
2.7. 지방산패도 측정
지방산패도(thiobarbituric acid reactive substances, TBARS)는 Sinnhuber와 Yu [21]의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 2 g에 Thiobarbituric Acid (TBA) 용액을 첨가하여 혼합 후 100°C 항온수조에서 30분간 가열하였다. 이후 상층액의 흡광도를 532 nm에서 측정하였으며, Malondialdehyde (MDA) mg/kg 값을 환산하였다.
MDA mg/kg = (흡광도 × 9.48) / sample weight (g)
2.8. 휘발성 염기태 질소 화합물 측정
휘발성 염기태 질소 화합물 측정(volatile basic nitrogen, VBN)은 식품공전[22]에 기초하여 Conway 미량 확산법을 변형하여 수행하였다. 각 시료 10 g을 90 mL의 증류수와 함께 균질화한 후, 여과지를 이용하여 여과한 상등액 1 mL를 내실에 넣고, 외실에는 0.01 N 붕산 용액 1 mL를 첨가하였다. 반응을 유도하기 위해 내실에 포화 K₂CO₃ 용액 1mL를 추가하고 밀봉하여 37°C에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 0.01 N H₂SO₄ 표준용액을 이용하여 적정하였으며, 적정에 사용된 황산의 양을 바탕으로 VBN 값을 mg% 단위로 계산하였다.
2.9. 미생물 측정
미생물은 총균수, 대장균군수를 측정하였다. 미생물 분석을 위해 각 시료 10 g을 멸균 증류수 90 mL에 희석하여 10배 단계 희석법을 적용하였다[15]. 이후 총균수와 대장균군은 각각 PCA (plate count agar, Difco, USA) 배지와 VRB (violet red bile agar, Difco, USA) 배지에 희석 시료를 접종하여, 37°C에서 48시간 동안 배양하였으며, 배양 후 적자색 집락(colony)이 나타난 플레이트를 계수하여 CFU/g 단위로 결과를 산출하였다.
2.10. 통계처리
실험 데이터는 SPSS 22.0 (IBM, USA) 소프트웨어를 이용하여 이원배치 분산분석(two-way ANOVA)을 적용하여 처리하였다. 독립변수로는 시료(treatment: EO, EX)와 저장 기간(storage days: 0, 4, 7, 11, 14, 18일)를 설정하였다. Two-way ANOVA를 통해 시료 간 차이(treatment effect), 저장 기간 동안의 변화(storage effect), 그리고 두 요인 간의 상호작용 효과(interaction effect)를 분석하였다. 유의한 차이가 나타난 경우, Duncan의 다중검정법(Duncan’s multiple range test, p < 0.05)을 이용하여 사후검정을 실시하였다.
3. Results and Discussion
3.1. pH
pH 측정 결과는 Table 1에 나타내었으며, 저장 기간에 따라 두 실험군(EO, EX)에서 유사한 경향을 보였다. 저장 4일차에서 pH가 증가한 후, 저장 기간이 길어질수록 감소하는 경향을 보였으며, 11일차를 제외하고 EO가 EX보다 높은 pH 값을 나타내었다.
Table 1.
Changes in pH of enzyme-treated aged meat during refrigerated storage (4°C)
TRT1) | Storage days | |||||
0 | 4 | 7 | 11 | 14 | 18 | |
EO | 5.57 ± 0.01fA | 6.24 ± 0.01aA | 6.19 ± 0.01bA | 5.76 ± 0.01eA | 5.93 ± 0.01cA | 5.80 ± 0.02dA |
EX | 5.47 ± 0.01fB | 6.17 ± 0.01aB | 6.04 ± 0.01bB | 5.77 ± 0.01cA | 5.75 ± 0.01dB | 5.72 ± 0.01eB |
육류 저장 중 pH 변화는 단백질 분해 및 미생물 활동과 밀접한 관련이 있다[18]. 일반적으로 저장 초기에는 단백질 분해에 의해 pH가 증가하지만, 이후 저장 기간이 길어짐에 따라 미생물의 발효 및 유기산 생성으로 인해 감소하는 경향을 보인다[23]. 특히, TG 처리는 단백질 간 교차결합을 형성하여 pH를 안정적으로 유지하는 효과가 있으며, 이는 육가공품의 저장성을 향상시키는 중요한 요인이다[24]. 본 연구에서 EO의 pH가 EX보다 높은 이유는 TG 처리로 인해 단백질 변성이 억제되고, 미생물 성장에 의한 유기산 생성이 상대적으로 감소했기 때문으로 판단된다.
3.2. 색도
저장 기간에 따른 색도 변화는 Table 2에 나타내었다. EO의 명도는 EX보다 낮은 경향을 보였으며, 저장 기간이 경과함에 따라 감소하였다. 적색도는 7일차까지 두 실험군에서 유사한 경향을 보였으나, 11일부터 EX는 증가하고 EO는 감소하는 패턴을 나타내었다. 황색도의 경우 11일차 이후 EX가 EO보다 높은 값을 나타내었다. 색차(ΔE, color difference)는 EX를 기준으로 EO와의 차이를 계산한 값으로, 저장 0일차에서 ΔE 값은 1.25로 비교적 낮았으나, 저장 14일차 이후 ΔE 값이 3.80 이상으로 증가하여 육안으로도 색 차이를 인지할 수 있는 수준으로 나타났다(표 없음).
Table 2.
Changes in color (L*, a*, b*) of enzyme-treated aged meat during refrigerated storage (4°C)
Parameters1) | TRT2) | Storage days | |||||
0 | 4 | 7 | 11 | 14 | 18 | ||
L* | EO | 44.4 ± 1.93aA | 43.2 ± 4.85aA | 41.7 ± 1.67aA | 43.5 ± 2.27aA | 40.5 ± 1.29aA | 40.3 ± 2.05aB |
EX | 44.3a ± 0.8bA | 45.5 ± 0.43aA | 43.1 ± 1.32bA | 43.6 ± 0.78aBA | 42.9 ± 1.75bA | 44.3 ± 1.28aBA | |
a* | EO | 10.5 ± 4.20aA | 7.83 ± 1.10aA | 10.6 ± 1.40aA | 8.71 ± 0.7aB | 8.38 ± 0.91aB | 10.9 ± 2.57aA |
EX | 10.4 ± 1.31aBA | 7.38 ± 0.52cA | 8.83 ± 0.75bcA | 12.5 ± 1.42aA | 11.5 ± 1.43aA | 11.8 ± 1.25aA | |
b* | EO | 10.9 ± 2.54aA | 5.48 ± 1.25cA | 7.06 ± 0.40bcA | 7.12 ± 0.52bcB | 6.97 ± 0.45bcB | 8.10 ± 0.99bA |
EX | 9.19 ± 0.82aA | 5.79 ± 0.99bA | 5.99 ± 1.19bB | 9.29 ± 1.09aA | 9.21 ± 1.97aA | 9.06 ± 0.68aA |
2) TRT: As shown in Table 1.
육류의 색도 변화는 미오글로빈(myoglobin)의 산화 및 저장 조건에 의해 영향을 받는다[25]. 일반적으로 육류는 저장 중 산화가 진행되면서 metmyoglobin이 형성되어 적색도가 감소하고, 황색도가 증가하는 경향을 보인다[26]. EO의 낮은 명도는 TG 처리로 인해 단백질 네트워크가 강화되면서 수분 유출이 감소하고, 표면 반사율이 감소했기 때문으로 해석된다[27]. 적색도 감소는 TG에 의한 미오글로빈 안정화 효과가 시간이 지남에 따라 감소했기 때문이며, 황색도 증가 경향은 지방산 산화로 인해 형성된 과산화물에 의해 영향을 받은 것으로 판단된다[28].
본 연구에서 TG로 인한 색도 변화는 TG 처리로 인한 육류의 단백질-지방 상호작용으로 설명할 수 있다. TG는 단백질 간 교차결합을 유도하여 근섬유 구조를 변화시키고, 이 과정에서 지방구(lipid globule)와 단백질 간의 결합이 강화될 수 있다[18]. 이러한 변화는 육류 내 지방의 산화 및 분포에 영향을 미쳐, 저장 기간 동안 황색도(b)가 증가하는 원인이 될 수 있다. 또한 적색도(a) 감소는 heme iron의 노출과 산화에 기인할 가능성이 크다. TG 처리에 의해 단백질 네트워크가 재구성되면서, myoglobin이 단백질 매트릭스 내에서 안정적으로 유지되지 못하고 heme iron이 외부로 노출될 가능성이 있다[9]. 노출된 heme iron은 산소 및 지질과의 반응성이 증가하여 myoglobin 산화를 촉진하며, 결과적으로 metmyoglobin의 생성이 증가하여 적색도가 감소하는 것으로 판단된다[24].
3.3. 가열감량
가열감량 결과는 Table 3에 나타내었다. 0일차를 제외한 모든 저장 기간에서 EX가 EO보다 높은 가열감량을 나타내었다. 저장 초기(4일차)에서 EO의 가열감량이 가장 낮았으며, 이후 증가하는 경향을 보였다.
가열감량은 육류 단백질의 수분 유지력과 관련이 있으며, 가열 시 단백질 변성에 의해 유리되는 수분 및 지방의 양에 따라 결정된다[16]. 본 연구에서 EO의 가열감량이 EX보다 낮았던 것은 TG 처리가 육단백질 간 결합력을 증가시켜 수분 손실을 억제한 결과로 해석된다[13]. 또한, TG가 육류의 보수력을 증가시켜 가열 중 수분 보유 능력을 향상시키는 것이 보고된 바 있으며[9], 본 연구 결과와 일치하는 경향을 보였다.
3.4. 보수력
보수력 결과는 Table 3에 나타내었다. EO의 보수력은 4일차까지 증가한 후 7일차에 감소하였으며, 이후 다시 증가하는 패턴을 보였다. 반면, EX는 7일차까지 증가한 후 감소하는 경향을 나타내었다.
육류의 보수력은 근육 단백질의 변성 및 수분 결합력과 관련이 있으며, pH, 단백질 구조 및 저장 기간에 따라 영향을 받는다[4]. 본 연구에서 EO가 EX보다 보수력이 높은 이유는 TG 처리로 인해 단백질 간 교차결합이 형성되면서 수분 유지력이 증가했기 때문으로 판단된다[27]. 일반적으로 보수력 증가는 육제품의 품질 유지에 중요한 요소이며, TG의 효과는 육단백질의 겔 네트워크 형성을 강화하여 저장 중에도 일정 수준 유지되는 것으로 보고된 바 있다[8].
3.5. 전단력
전단력 측정 결과는 Table 3에 나타내었다. EO의 전단력은 저장 7일차까지 증가하다가 이후 감소하는 경향을 보였으며, EX는 11일차부터 증가하여 EO와 차이가 줄어들었다.
Table 3.
Cooking loss (%), water holding capacity (%), and shear force (g) of enzyme-treated aged meat during refrigerated storage (4°C)
Parameters | TRT1) | Storage days | |||||
0 | 4 | 7 | 11 | 14 | 18 | ||
Cooking loss (%) | EO | 53.5 ± 7.30aA | 33.2 ± 4.22bA | 33.4 ± 2.88bA | 33.4 ± 2.50bA | 36.0 ± 6.09bA | 37.2 ± 0.71bB |
EX | 52.4 ± 3.78aA | 37.9 ± 2.83bcA | 40.3 ± 3.20bcA | 33.6 ± 3.82cA | 38.9 ± 2.47bcA | 41.2 ± 5.25bA | |
Water holding capacity (%) | EO | 73.1 ± 1.29aB | 79.7 ± 1.73bcA | 77.1 ± 1.92bA | 81.8 ± 1.27cdA | 83.8 ± 2.69dA | 83.7 ± 1.63dA |
EX | 79.4 ± 0.68aA | 79.6 ± 1.17aA | 81.3 ± 2.99aA | 80.7 ± 0.87aA | 79.0 ± 0.75aB | 79.3 ± 1.35aB | |
Shear force (g) | EO | 1167.3 ± 259.2abA | 1220.3 ± 407.3abA | 1644.3 ± 141.4aA | 1006.3 ± 86.5bA | 1216.3 ± 174.9bA | 1157.4 ± 400.7cB |
EX | 1129.4 ± 75.4aA | 887.6 ± 151.8aA | 780.1 ± 217.9aB | 1122.1 ± 48.9aA | 1105.3 ± 88.4aB | 1420.2 ± 446.1aA |
1) TRT: As shown in Table 1.
전단력은 육류 조직의 강도를 나타내는 중요한 물리적 특성으로, 단백질 결합력과 밀접한 관련이 있다[12]. 본 연구에서 EO의 전단력이 저장 7일차까지 증가한 것은 TG가 단백질 간의 결합을 강화하면서 조직의 강도를 증가시켰기 때문으로 해석된다[16]. 그러나 저장 후반부에서 EO의 전단력이 감소한 것은 저장 기간이 길어짐에 따라 단백질 분해가 진행되었기 때문으로 판단된다[14].
3.6. 지방산패도
지방산패도(TBARS) 측정 결과는 Table 4에 나타내었다. EO와 EX는 저장 7일차까지 TBARS 값이 감소한 후, 14일차까지 증가하는 경향을 보였다. 전체 저장 기간 동안 EO는 EX보다 높은 TBARS 값을 나타냈다.
지방산패는 저장 중 지질 산화(lipid oxidation) 과정에 의해 발생하며, 이는 육제품의 품질 저하 및 이취(off-flavor) 형성의 주요 원인이다[29]. 일반적으로 저장 초기에는 항산화 성분이 작용하여 지질 산화가 억제되지만, 저장이 길어질수록 산화가 진행되어 TBARS 값이 증가하는 경향을 보인다[30].
EO가 EX보다 높은 TBARS 값을 나타낸 것은 TG 처리가 단백질 간 결합을 강화하여 수분 보유력을 증가시키는 반면, 지질의 노출도를 증가시켜 산화에 더 취약한 환경을 제공했기 때문으로 판단된다[27]. 또한, EO는 단백질 교차결합 형성이 활발하게 이루어지면서 철 이온(Fe²⁺)과 같은 pro-oxidant 물질이 단백질 구조 내에 고정되어 산화 반응을 촉진했을 가능성이 있다[28]. 따라서 TG 적용 제품의 지방산패도를 억제하기 위해 항산화제(예: 비타민 E, 녹차 추출물)와의 병용 처리가 필요할 것으로 사료된다[31].
추가적으로, 일반적인 TBARS 값은 저장 기간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 보이지만, 본 연구에서는 EO와 EX 모두에서 저장 후반부로 갈수록 감소하는 양상을 나타냈다. 이는 (1) MDA의 휘발성에 따른 감소 가능성, (2) 단백질-지질 상호작용에 따른 자유 라디칼 결합 효과, (3) 저장 중 1차 산화 생성물에서 2차 산화 생성물로의 전환 가능성 등에 의해 영향을 받았을 것으로 판단된다[32]. 따라서, 향후 연구에서는 과산화물가 및 non-TBARS 휘발성 알데하이드 분석을 병행하여 보다 명확한 지질 산화 메커니즘을 규명할 필요가 있다고 판단된다.
3.7. 휘발성 염기태 질소
VBN 측정 결과는 Table 4에 나타내었다. EO와 EX 모두 7일차까지 VBN 값이 증가한 후, 11일차에서 감소하고 18일차에서 급격히 증가하는 경향을 보였다.
Table 4.
Lipid oxidation (TBARS, MDA mg/kg) and volatile basic nitrogen (VBN, mg%) of enzyme-treated aged meat during refrigerated storage (4°C)
Parameters | TRT1) | Storage days | |||||
0 | 4 | 7 | 11 | 14 | 18 | ||
TBARS (MDA mg/kg) | EO | 1.00 ± 0.01aA | 0.71 ± 0.08bA | 0.49 ± 0.04cA | 0.53 ± 0.02cA | 0.73 ± 0.06bA | 0.61 ± 0.12bcA |
EX | 1.00 ± 0.01aA | 0.44 ± 0.07cB | 0.52 ± 0.06cA | 0.45 ± 0.08cA | 0.71 ± 0.03bA | 0.68 ± 0.05bA | |
VBN (mg%) | EO | 0.56 ± 0.01dA | 0.84 ± 0.24cB | 1.03 ± 0.08bA | 0.98 ± 0.01bA | 1.07 ± 0.08bA | 2.15 ± 0.21aA |
EX | 0.37 ± 0.08cB | 0.93 ± 0.32bA | 0.98 ± 0.01bbA | 0.79 ± 0.08bB | 0.89 ± 0.08bB | 2.29 ± 0.29aA |
1) TRT: As shown in Table 1.
VBN은 육류 저장 중 단백질 분해 및 아미노산의 탈아미노화 반응으로 인해 형성되는 암모니아(NH₃), 트리메틸아민(TMA), 휘발성 아민류를 포함하는 지표로, 부패도 평가에 중요한 역할을 한다[33]. 본 연구에서 EO와 EX 모두 저장 후반기에 VBN 값이 급격히 증가한 것은 미생물 활동 및 단백질 분해 효소 작용에 의해 단백질이 아미노산으로 가수분해되고, 이후 탈아미노화 반응을 통해 휘발성 염기 화합물이 축적되었기 때문으로 판단된다[34]. 특히 EO에서 7일차까지 VBN 증가율이 높았던 이유는 TG가 단백질 간의 교차결합을 유도하여 미생물 성장 초기에 단백질 분해 효소의 접근성을 제한했기 때문으로 해석된다[9]. 그러나 저장 후반부(14–18일차)에는 미생물 활성 증가와 함께 단백질 분해 속도가 가속화되면서 EO에서도 VBN 값이 급격히 상승한 것으로 보인다[35]. 결과적으로, EO는 저장 초기에 상대적으로 안정적인 품질을 유지할 수 있으나, 장기 저장 시 부패 가능성이 높아져 미생물 제어 및 산화 방지 대책이 필요할 것으로 사료된다.
3.8. 미생물
본 연구에서는 육류 저장 중 부패 수준을 평가하기 위해 총균수와 대장균군수만을 고려하였으며, 육류에서 문제가 될 수 있는 Pseudomonas 속, 젖산균, 황색포도상구균 등과 같은 세균군을 포함하지 않았다. 총균수와 대장균군수 측정 결과는 Table 5에 나타내었다. EO의 총균수는 4일차를 제외한 모든 저장 기간 동안 증가하는 경향을 보였으며, 11일차에서 가장 높은 값(5.93 Log CFU/g)을 나타내었다. EX는 7일차까지 증가 후 11일차에 감소하는 경향을 보였으며, 이후 다시 증가하였다. 대장균군 측정 결과, EO는 7일차 및 14일차에서 증가하였으나, 11일차와 18일차에서 감소하는 경향을 보였다. 반면, EX는 저장 후반부(18일차)에서 가장 높은 값을 기록하였다.
Table 5.
Microbial counts of enzyme-treated aged meat during refrigerated storage (4°C)
Parameters1) | TRT2) | Storage days | |||||
0 | 4 | 7 | 11 | 14 | 18 | ||
TPC (log CFU/g) | EO | 2.86 ± 0.04eA | 2.12 ± 0.01fB | 3.60 ± 0.06dB | 5.93 ± 0.22aA | 4.32 ± 0.25cB | 4.61 ± 0.16bB |
EX | 2.81 ± 0.14fA | 3.81 ± 0.11dA | 4.35 ± 0.36cA | 3.01 ± 0.72eB | 4.87 ± 0.11bA | 5.25 ± 0.29aA | |
VRB (log CFU/g) | EO | < 2dA | < 2dB | 3.26 ± 0.31bA | 2.03 ± 0.06cdA | 3.52 ± 0.09aA | 2.28 ± 0.27cB |
EX | < 2cA | 2.22 ± 0.38bA | 2.06 ± 0.10bcB | 2.10 ± 0.17bcA | 2.12 ± 0.20bcB | 3.10 ± 0.21aA |
2) TRT: As shown in Table 1.
총균수 증가는 저장 중 미생물 성장에 따른 자연적인 변화로, 일반적으로 육류 제품의 신선도를 평가하는 주요 지표로 사용된다[36]. 일반적으로 6–7 Log CFU/g 이상이 되면 부패로 간주되며[37], 본 연구에서는 18일차까지 대부분의 시료가 이 기준을 초과하지 않아 상대적으로 저장성이 유지된 것으로 해석된다. EO의 총균수가 11일차에서 증가한 이유는 TG 처리로 인해 초기 미생물 성장이 억제되었지만, 시간이 지나면서 미생물 성장 환경이 최적화되었기 때문으로 판단된다[27]. 또한, TG 처리 제품에서는 특정 미생물이 단백질 교차결합 구조를 분해하면서 급격한 성장 패턴을 보일 수 있음이 보고된 바 있다[14].
대장균군의 증가는 오염 여부 및 식품 안전성 평가에 중요한 미생물학적 지표로 사용된다[35]. 본 연구에서 EO와 EX의 대장균군 변화 패턴이 다르게 나타난 것은 TG 처리에 따른 단백질 네트워크 변화가 미생물 성장 환경에 영향을 미쳤기 때문으로 해석된다[12]. 일반적으로 TG 처리는 미생물 성장 초기에 단백질 구조를 강화하여 대장균군의 증식을 억제하는 역할을 할 수 있으나, 저장 후반부에서는 단백질 분해로 인해 새로운 미생물 성장 환경이 조성될 가능성이 높다[14]. 특히, EX의 경우 18일차에 대장균군 수가 급격히 증가한 것은 단백질 분해 및 pH 감소로 인해 미생물 생육 조건이 최적화되었기 때문으로 보인다[36].
본 연구에서, TG 처리 제품(EO)은 초기에는 미생물 성장을 억제하는 효과를 보였으나, 장기 저장 시 추가적인 미생물 제어 기술이 필요할 것으로 판단된다. 따라서, TG 처리 시 제품의 저장성을 증가시키기 위해서는 항균제(예: 락틱산, 초산) 또는 저온 저장 조건을 강화할 필요가 있을 것으로 판단된다[38]. 추가적으로, 향후 연구에서는 보다 정밀한 부패 미생물 평가를 위해 다양한 부패 관련 세균군을 포함한 실험을 설계할 예정이다.
4. Conclusions
본 연구는 TG를 활용한 효소 처리 숙성육(EO)과 기존 숙성육(EX)의 저장 기간 동안 품질 변화를 비교하여 육제품의 품질 유지 및 저장성 향상에 미치는 영향을 평가하기 위해 수행되었다. pH는 저장 초기 증가 후 감소하는 경향을 보였으며, EO가 EX보다 높은 값을 유지하였다. 색도 측정 결과, EO는 EX보다 명도가 낮고 저장 후반부에서 적색도가 감소하는 경향을 나타내었다. EO의 가열감량은 EX보다 낮았고, 보수력 또한 저장 후반부에서 EO가 더 높은 값을 나타내어 TG 처리가 육제품의 물리적 특성 개선에 효과적임을 시사하였다. 전단력 분석 결과, EO는 저장 7일차까지 전단력이 증가하였으나 이후 감소하였다. 지방산패도(TBARS)는 EO에서 높은 값을 나타내었다. 휘발성 염기태 질소(VBN)와 총균수 분석 결과, 저장 후반부에서 EO와 EX 모두 증가하였으나 EO는 초기 저장 기간 동안 상대적으로 안정적인 품질을 유지하였다. 대장균군 분석에서는 EO가 저장 중반까지 낮은 값을 유지하였으나, 저장 후반부에서 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과를 종합할 때, TG 처리는 육제품의 보수력 및 조직감을 향상시키고 초기 저장성을 유지하는 데 효과적이지만, 장기 저장 시 산화 안정성 및 미생물 제어를 위한 추가적인 가공 기술이 필요함을 시사한다. 따라서, TG 처리는 보수력 향상 및 조직감 개선을 원하는 육제품에는 유용하지만, 장기 유통(냉장 2주 이상) 상황에서는 산화 및 미생물 제어가 필수적으로 요구된다. 이를 보완하기 위해 산화 방지를 위한 항산화제(예: 비타민 E, 녹차 추출물) 병행 처리 또는 미생물 제어를 위한 진공포장(vacuum packaging) 및 가스치환포장(modified atmosphere packaging, MAP) 적용과 같은 포장 기술을 병행할 필요가 있을 것으로 판단된다.