나트륨 섭취 경감을 위해 패각칼슘과 트랜스글루타미나아제를 첨가한 닭고기 패티의 품질 및 저장 특성

패티 제조에 사용된 닭 가슴살과 닭 다리살 그리고 닭 껍질은 ㈜올계(Jecheon, Korea)의 제품을 사용하였다. 6개의 처리구는 다른 수준의 소금(한주소금, 울산, 대한민국), 패각칼슘분말(액티칼 FOD, ㈜이에스기술연구소, 군포, 대한민국) (SCP), 트랜스글루타미나아제(TG-GS, MTFI, 신베이시, 대만) (TG) 첨가량으로 설계되었다(Con, 소금 2%; T1, 소금 0.75% + SCP 0.2%; T2, 소금 0.75% + SCP 0.2% + TG 0.2%; T3, 소금 0.5% + SCP 0.4%; T4, 소금 0.5% + SCP 0.4% + TG 0.2%). 실험에 사용한 처리구들의 배합비는 Table 1에 나타냈다. 닭고기 패티 제조는 먼저 닭 다리 살과 닭 가슴살을 분쇄기(M-12S, 후지, 화성, 대한민국)를 사용하여 닭고기 분쇄육을 만들었다. 이후, 닭 껍질, 탈지 대두분말(증안리 약초마을, 양평, 대한민국), 정제수를 2 : 1 : 4 비율로 섞은 후 블렌더(HMF-4010SS, 한일, 서울, 대한민국)를 사용하여 스킨 에멀전을 만들었다. 그 후 닭고기 분쇄육, 스킨 에멀전, 소금, SCP, TG를 Table 1에 나타낸 대로 첨가한 후 3분동안 혼합하였다. 최종적으로 처리구당 90 g의 닭고기 패티를 제조하고 4°C에서 보관하였다.

AOAC(2007)의 방법에 따라 단백질, 지방, 수분, 회분 함량을 측정하였다. 단백질은 Kjeldahl을 이용하여 분석하였으며, 수분함량은 105°C 상압가열 건조법으로 측정하였다. 지방 함량은 Folch법으로 측정하였으며, 회분함량 측정은 550°C 건식회화법을 사용하였다.

시료 10 g에 증류수 90 mL를 첨가하고 homogenizer(Bihon Seiki, Ace, 오사카, 일본)으로 10,000 rpm에서 30초간 균질한 후 pH meter(Orion Star™ A211, Thermo Scientific, 월섬, 미국)를 이용하여 측정하였다.

Laakkonen et al.(1970)의 방법을 수정하여 보수력을 측정하였다. 0.5 g의 시료를 튜브에 담아 80°C 항온수조(SW-90 MW, ㈜상우과학, 부천, 대한민국)에 20분동안 가열한 후 10분간 방냉한 뒤 2,000 rpm에서 10분간 원심분리하였다. 보수력의 계산식은 다음과 같다.

시료를 70°C 항온수조에서 30분간 가열한 뒤 가열 전후 중량차를 이용하여 백분율(%)로 나타냈다. 가열감량의 계산식은 다음과 같다.

Spectro colorimeter(CM-26d, Konica Minolta, 도쿄, 일본)을 이용하여 측정하였으며 D65 광원을 이용하였다. 닭고기 패티의 육색은 L*(명도), a*(적색도), b*(황색도)로 나타냈다.

70°C 항온수저에서 30분동안 시료를 가열한 후 10분동안 방냉한 뒤 1.0 cm × 1.0 cm × 1.0 cm(길이 × 너비 × 높이)로 절단한 후 rheometer(Model Compac-100, Sun Scientific Co., LTD, 도쿄, 일본)을 이용하여 측정하였다. 측정에 이용된 probe는 3.14 cm² 면적이었으며, load cell의 무게는 10 kg, cross-head의 속도는 200 mm/min이었다. 경도, 탄력성, 응집성, 씹음성은 Bourne(1978)의 방법에 따라 계산하였다.

시료를 70°C 항온수저에서 40분동안 가열 후 1 cm × 1 cm × 1 cm 큐브 형태로 절단하여 실시하였다. 관능평가를 위해 훈련된 7명의 평가자가 총 5개의 요인(풍미, 조직감, 육즙, 경도, 전체기호도)를 5점 척도법을 사용해 평가했다. 각 요인의 기준은 다음과 같다: 풍미, 1점 나쁘다-5점 좋다; 다즙성, 1점 건조하다-5점 다즙하다; 조직감, 1점 부스러진다-5점 질기다; 경도, 1점 무르다-5점 딱딱하다; 전체기호도, 1점 나쁘다-5점 좋다.

Witte et al.(1970)의 방법을 사용하여 TBARS를 측정하였다. 시료 10 g, 70% perchloric acid(삼전화학, 평택, 대한민국)를 희석해서 만든 cold 10% perchloric acid 15 mL, 증류수 20 mL를 Homogenizer 10,000 rpm에서 30초간 균질하였다. 균질액은 Whatman No. 2 필터페이퍼를 사용해서 여과한 뒤 여과액 5 mL와 2-thiobarbituric acid(Sigma Aldrich, 다름슈타트, 독일) 5 mL를 혼합한 후 냉암소에서 16시간 방치했다. 16시간 경과 후 Spectrophotometer(mobi, ㈜마이크로디지탈, 성남, 대한민국)을 사용하여 529 nm에서 흡광도를 측정하였다. 실험에 사용된 말론데알데하이드로 측정 표준곡선은 x − 0.0011(r = 0.999), y = 0.1975, x = TBARS 값, y = 흡광도로 계산하였다.

Park et al.(2022) 에서 사용된 방법을 참조하여 연속 희석법을 이용해 총 미생물 수를 측정하였다. 시료 10 g에 0.1% peptone (Bactotm Peptone solution, Becton, Dickinson and Company, 뉴저지, 미국) 용액 90 mL을 가하여 stomacher bag으로 30초간 균질을 하였다. 이후 연속 희석시킨 시료를 plate count agar(Difcotm Plate Count Agar, Becton, Dickinson and Company, 뉴저지, 미국) 배지에 접종하여 37°C에서 48시간 배양시켰다. 배양 종료 후 colony counter로 측정하였다. 총미생물수의 단위는 log CFU/g으로 표시하였다.

Pearson(1968)의 방법을 참조하여 휘발성 염기태질소를 측정하였다. Homogenizer에 시료 5 g에 증류수 45 mL를 가한 뒤 10,000 rpm으로 30초 균질하였다. 균질액을 Whatman No. 2 필터페이퍼를 사용하여 여과하였다. 여과액 3 mL를 conway unit 외실에 넣고 내실에는 0.01 M로 적정한 붕산(Sigma Aldrich, Darmstadt, Germany) 1 mL와 지시약(0.066% methyl red + 0.066% bromocresol green)을 3방울 가한 뒤 50% K2CO3(Samchun Chemicals, Pyeongtaek, Korea) 1 mL를 외실에 주입한 후 37°C에서 120분간 배양하였다. 배양 후 0.01 M 황산으로 내실의 붕산용액을 적정하였다. VBN은 100 g 시료당 mg(mg%)으로 환산하여 표시하였다.

모든 통계처리는 SPSS 28.0을 사용하였다. 처리구간 유의적 차이(P<0.05)를 비교하기 위해 일원배치 분산분석과 Duncan 사후검정을 실시하였다.

소금, SCP, TG 첨가에 따른 닭고기 패티의 일반성분 변화는 Table 2에 나타냈다. 소금 2%를 첨가한 CON 처리구가 소금 0.75%와 SCP 0.2%를 첨가한 T1 처리구와 소금 0.5%와 SCP 0.4%를 첨가한 T3 처리구보다 낮은 수분함량을 나타냈고(P<0.05), 또한 소금 2%를 첨가한 CON 처리구가 나머지 처리구들보다 높은 회분함량을 나타냈다(P<0.05).

액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트 사이의 공간에 식육 전체 수분의 약 90%가 존재한다(Kang et al., 2018). 또한 pH가 식육의 등전점인 pH 5.0에 가까워질수록 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트 사이의 공간이 좁아지며 식육의 수분함량이 줄어들고, 반대로 pH 5.0과 멀어질수록 식육의 수분함량은 증가한다(Kang et al., 2018). SCP의 주 성분은 산화칼슘(CaO)으로, 산화칼슘은 물에 용해되었을 때 pH는 12.5로 굉장히 높은 염기성을 띈다(Ropp, 2012). 닭고기 패티의 pH는 높은 염기성을 띄는 SCP를 첨가할수록 증가하였다(Table 3). 그러므로 산화칼슘의 첨가가 닭고기 패티의 pH를 증가시켜 액틴 필라멘트와 마이오신 필라멘트 사이의 공간을 넓혀 더 많은 수분을 함유할 수 있게 해주었다고 사료된다. 또한 소금은 99% 이상이 회분으로 이루어져 있다(U.S. Department of Agriculture, 2019). 그러므로 CON 처리구는 다른 처리구에 비해 많은 양의 소금을 첨가했으므로 높은 회분함량을 나타냈다고 사료된다.

소금, SCP, TG 첨가에 따른 닭고기 패티의 pH, 보수력 그리고 가열감량의 변화는 Table 3에 나타냈다. SCP를 첨가할수록 pH가 상승했으며(P<0.05), 같은 양의 SCP를 첨가했을 때 TG를 추가로 첨가한 처리구가 TG를 첨가하지 않은 처리구보다 높은 pH를 나타냈다(P<0.05). 그리고 소금을 2% 첨가한 CON 처리구가 나머지 처리구보다 낮은 가열감량을 나타냈다(P<0.05). 닭고기 패티의 보수력 결과에 대해서는 모든 처리구가 차이를 보이지 않았다.

위에서 언급했던것처럼 SCP의 주 성분인 산화칼슘이 용해되었을 때 높은 pH를 띈다(Ropp, 2012). 그러므로 SCP를 첨가할수록 닭고기 패티의 pH가 상승하였다. 또한 TG는 글루타민 잔기의 탈아민화를 촉매해 암모니아를 방출하여 육제품의 알칼리화에 기여할 수도 있다(Ribeiro et al., 2021). pH는 등전점에 가까워질수록 물 분자를 끌어당기려는 힘인 순전하가 감소되기 때문에 물 분자와의 수소결합이나 소수성 결합이 약해진다(Kang et al., 2018). 그러므로 일반적으로 pH가 낮을수록 보수력이 감소한다(Kang et al., 2018). 소금은 일반적으로 염용성단백질인 근원섬유 단백질을 용해시켜 육제품 표면에 끈적한 삼출물을 형성하여 육제품 조리 시 고기 입자들을 묶어 자유수를 포획하는 열 응고 단백질 매트릭스를 형성한다(Desmond, 2006). 또한 고기를 분쇄하거나 유화시킨 육제품에서 용해된 염용성단백질은 지방구 주위에 단백질 필름을 형성해 육제품 조리시 지방 손실을 줄인다(Desmond, 2006; Kang et al., 2018). CON 처리구가 pH가 가장 낮지만 가열감량이 낮은 이유는 다른 처리구에 비해 많은 양의 소금의 첨가가 수분 및 지방의 손실을 줄여주었기 때문이라고 사료된다. 보수력의 결과 또한 일반적으로 pH가 높을수록 보수력 또한 높아야겠지만, pH를 올려주는 SCP 첨가량이 높아질수록 감소하는 소금함량으로 인해 모든 처리구에서 차이가 나타나지 않았다고 사료된다.

소금, SCP, TG 첨가에 따른 닭고기 패티의 육색의 변화 Table 4에 나타냈다. 소금과 SCP, 그리고 TG의 첨가량이 변해도 닭고기 패티에서 가열 전과 후 명도, 적색도, 황색도의 차이가 나타나지 않았다(Table 4).

육제품의 시각적인 외관은 제품의 품질 대한 소비자들의 기대와 밀접하게 관련되어 있으며 특히 제품의 구매 시점에서 소비자의 선택에 영향을 미친다(Font-i-Furnols and Guerrero, 2014). 그 중 식품의 색상은 소비자들에게 첫번째로 고려되는 품질 요소 중 하나이다(Pereira et al., 2009; Nisha et al., 2011; Pathare et al., 2013). 소금과 SCP, 그리고 TG의 첨가는 닭고기 패티의 육색에 영향을 미치지 않았다.

소금, SCP, TG 첨가에 따른 닭고기 패티의 조직특성 변화는 Table 5에 나타냈다. 소금 0.5%와 SCP 0.4% 첨가한 T3 처리구가 나머지 처리구보다 낮은 경도와 씹음성을 나타냈다(P<0.05).

소금은 육제품 제조시 물과 함께 분산되어 고기 조직 및 고기 내부에 침투하여 염용성 단백질을 용해 및 추출한다. 용해시킨 염용성 단백질을 통해 표면에 끈적한 삼출물을 형성하여 육제품 조리 시 고기 입자들을 묶어 열 응고 단백질 매트릭스를 형성하고, 이를 통해 육제품의 조직감을 상승시킨다(Desmond, 2006; Kang et al., 2018; Desmond and Vasilopoulos, 2019). TG는 펩타이드 또는 단백질 결합 글루타민의 γ-카르복시아미드와 1차 아민 사이의 아실 전달 반응을 촉진하여, 단백질 분자에 작용하면 ϵ-(γ-Glu)Lys 가교결합을 형성한다(Kuraishi et al., 2001). 이는 육류단백질도 해당이 되는데, 육제품에 TG를 첨가하면 마이오신B, 마이오신, 그리고 액틴을 폴리머화 할 수 있으며, 열로 유도된 마이오신 B로 만든 겔과 생 소시지에 TG를 첨가했을 때 그렇지 않았을 때보다 더 세밀한 네트워크 구조를 형성해 네트워크 구조를 강화시켜 육제품의 물성을 개선시켰다(NUMATA et al., 1989; Hammer, 1998; Kuraishi et al., 2001). 이 같은 이유로 소금과 TG 모두 육제품의 조직감을 개선시켜준다. 우리의 조직특성 결과를 통해 닭고기 패티에 소금을 0.5% 이하로 첨가가 조직감을 개선시킬 수 있을 정도의 충분한 양의 염용성 단백질을 용해시키지 못하여 경도와 씹음성을 감소시킨 이유일 수도 있다. 하지만 소금 0.5%를 첨가한 닭고기 패티에 TG 0.2%를 추가로 첨가 시, 소금 2%를 첨가한 닭고기 패티와 조직특성에서 차이를 나타내지 않았으므로, TG의 첨가가 낮은함량의 소금을 첨가한 닭고기 패티의 조직감을 개선시킬수 있다고 사료된다.

소금, SCP, TG 첨가에 따른 닭고기 패티의 관능평가 변화는 Table 6에 나타냈다. 소금 2%를 첨가한 CON 처리구가 소금 0.5%를 첨가한 T3, T4 처리구보다 높은 다즙성을 평가받았다(P<0.05). 그리고 나머지 요인들에 대해서는 모든 처리구가 차이를 보이지 않았다.

관능평가는 식품 혹은 식품 섭취로 인한 반응을 측정하여 식품에 대한 소비자의 감각 경험을 추정하는 중요한 지표이다(Sirangelo, 2019; Mihafu et al., 2020). 본 연구에서 닭고기 패티에 칼슘을 첨가한 처리구들은 pH가 증가해 식육의 등전점과 멀어져 2% 소금만을 첨가한 CON 처리구보다 닭고기 패티의 수분 함량이 증가한 경향을 보였지만, 닭고기 패티 조리시 CON 처리구와 비교할 때 소금을 CON 처리구보다 적게 첨가한 처리구들의 가열감량이 높았다(Tables 2 and 3). 이로 인해 소금을 적게 첨가한 처리구가 다즙성에 대해 낮은 평가를 받았다고 사료된다.

소금, SCP, TG 첨가에 따른 닭고기 패티의 TBARS, TMC, VBN 변화는 Fig. 1에 나타냈다. 저장 3일차에 소금 0.5%, SCP 0.4% 그리고 TG 0.2%를 첨가한 T4 처리구는 나머지 처리구보다 낮은 TBARS 값을 나타냈고, 소금 0.75%와 SCP 0.2%를 첨가한 T1과 T2 처리구는 나머지 처리구보다 높은 총미생물수를 나타냈다(P<0.05). 저장 7일차에서는 소금 2%를 첨가한 CON 처리구가 나머지 처리구들보다 낮은 VBN을 보였다.

Fig. 1. TBARS (a), total microbial count (b), and volatile basic nitrogen (c) of chicken patties with different amounts of salt, SCP and TG. CON, salt 2%; T1, salt 0.75% + SCP 0.2%; T2, salt 0.75% + SCP 0.2% + TG 0.2%; T3, salt 0.5% + SCP 0.4%; T4, salt 0.5% + SCP 0.4% + TG 0.2%. ^{a, b} Values with different superscripts indicate a significant difference, as determined by their means ± standard deviations (P<0.05).

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소금이 육제품의 지방산화에 미치는 영향에 대해서 많은 연구들이 소금이 산화제의 지질 기질 접근 촉진하여 세포막 완전성 파괴, 헴 단백질 같은 철 함유 분자로부터 철 이온의 유리, 항산화 효소의 활성 억제 등의 메커니즘으로 산화를 촉진한다고 주장하지만 한편으로는 소금이 지방산화에 영향을 미치지 않는다는 주장도 존재한다(Rhee, 1999; Mariutti and Bragagnolo, 2017). pH에 따른 닭고기 분쇄육의 TBARS 값을 측정한 연구에서 pH가 낮을수록 닭고기 분쇄육의 지방산패가 촉진되었다(Chen and Waimaleongora Ek, 1981; Kanner et al., 1991; Lee et al., 1997; Hernández et al., 2002). 소금 0.5%, SCP 0.4%, TG 0.2%를 첨가한 T4 처리구가 모든 처리구 중 가장 높은 pH를 나타내서 저장 3일차에서 다른 처리구보다 낮은 TBARS값을 나타냈다고 사료된다.

소금은 또한 육제품의 수분활성도를 낮춰 박테리아 성장을 억제한다. 또한 박테리아 성장의 최적 pH는 6.5−7.5이다(Daw and Hicks, 2001). 소금 0.75%와 SCP 0.2%를 첨가한 T1과 T2 처리구는 소금 2%를 첨가한 CON 처리구보다 적은 소금을 첨가했으며, pH 또한 박테리아 성장에 최적의 pH 환경에 속하거나 근접한다. 이러한 이유로 저장 3일차에 T1과 T2 처리구가 나머지 처리구보다 높은 총 미생물 수를 나타냈다고 사료된다. VBN은 미생물의 대사 산물로서 일반적으로 식품의 미생물 수가 증가할수록 VBN 또한 증가한다(He et al., 2013). 저장 기간동안 처리구들의 TMC와 VBN의 결과는 비슷한 경향을 보였다(Fig. 1).