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ISSN : 1225-2964(Print)
ISSN : 2287-3317(Online)
Annals of Animal Resource Sciences Vol.24 No.2 pp.123-129
DOI : http://dx.doi.org/10.12718/AARS.2013.24.2.123

한우고기 등심 및 우둔의 숙성 중 수용성 풍미 전구물질의 변화

강선문, 강근호, 성필남, 김영춘, 박범영, 조수현*
농촌진흥청 국립축산과학원 축산물이용과

Changes of Water-soluble Flavor Precursors in Loin and Top Round from Hanwoo (Korean Cattle) Beef during Aging

Soohyun Cho*, Sun Moon Kang, Geunho Kang, Pilnam Seong, Youngchun Kim, Beomyoung Park
Animal Products Research and Development Division, National Institute of Animal Science, R.D.A.

Abstract

The objective of this research was to evaluate the changes of water-soluble flavor precursors in loin and topround from Hanwoo (Korean cattle) beef during aging at 2℃ for 14 days. The glycogen, glucose and lactatecontents were not significantly influenced by beef parts and aging. Among nucleotide-related compounds,inosine 5'-phosphate (IMP) and inosine contents were significantly (p<0.05) lower in loin compared with topround but hypoxanthine content was not significantly different between beef parts. Moreover, during aging,IMP content significantly (p<0.05) decreased while inosine and hypoxanthine contents significantly (p<0.05)increased. It is concluded that aging highly affected the nucleotide-related compounds among water-solubleflavor precursors in loin and top round from Hanwoo.

0001-01-0024-0002-5.pdf237.9KB

Ⅰ. 서론

 현대 소비자들의 well-being 지향과 경제력 증가는 고기에 대한 소비 의식을 양적 가치 추구에서 질적 가치 추구로 바꾸었다. 즉, 소비자들은 고기의 값이 비싸다 할지라도 품질이 높다면 구매한다는 것이다(Stezer 등, 2008). 일반적으로 고기의 품질은 색깔, 가공적성, 영양성, 기호성, 건강 기능성 등에 의해 결정되며, 이들 중에서 기호성과 건강 기능성은 최근 소비자들이 고기를 구매시 가장 중요하게 여기는 항목들이다. 고기의 기호성은 주로 풍미, 조직감(연도), 다즙성을 측정함으로써 평가된다(Savell 등, 1987). 특히 풍미는 소비자 기호도에 미치는 영향이 다즙성보다 더 크며(Bryhni 등, 2002), 가축의 품종 및 급여 사료의 종류(Koutsidis 등, 2008a), 도축 전 스트레스(Wiklund 등, 1996), 도축 후 도체의 처리 조건(Dwivedi, 1975), 숙성(Tikk 등, 2006) 등에 의해 영향을 받는다.

 도축 후 숙성 과정은 고기 자체내 함유되어 있는 효소들의 작용을 통해 단백질, 탄수화물, 핵산 등의 육 성분들을 분해시킴으로써 아미노산, 펩타이드, 비단백태 질소 화합물, 단당류 및 인산 화합물 등과 같은 저분자 수용성 풍미 전구물질들을 생성시켜 고기의 풍미를 증진시킨다(Lawrie, 1979). 이에 대한 사례들로써 Koutsidis 등(2003)과 Mullen 등(2000)의 연구들에서 쇠고기의 숙성 중 여러 종류의 단당류와 유리아미노산이 증가되었다고 보고되었으며, Daszkiewicz 등(2003)과 Miller 등(1997)의 연구들에서는 숙성에 의해 쇠고기 풍미의 기호도와 강도가 증가되었다고 보고된 바 있다.

 한우고기는 다른 종류의 고기와 수입 쇠고기보다 가격이 아주 높음에도 불구하고, 국내 소비자들 사이에서 고품질육으로 인식되어 구매되고 있다. 이러한 이유는 국내 소비자들이 한우고기의 풍미가 더 우수하다는 절대적인 신뢰를 가지고 있을 뿐만 아니라(Kim 등, 1993), 실제 연구자들에 의한 관능검사를 통해서도 한우고기의 풍미와 기호도가 수입 쇠고기보다 우수하다고 밝혀져 있기 때문이다(Yang 등, 2007). 현재까지 한우고기의 풍미에 관한 연구는 관능적 기호도 구명 외에도 대부분 SPME-GC/MS를 이용하여 향기와 관련된 휘발성 성분들을 구명하는 것에 초점을 맞춰 진행되어 왔다(Cho 등, 2011; Ji 등, 2010). 하지만 실질적으로 한우고기에서 풍미의 근원이 되는 전구물질에 관해서는 거의 보고된 바 없어 이에 관한 연구가 필요하다고 사료된다.

 따라서 본 연구는 한우고기의 여러 부위들 중 대표적인 소비자 선호 부위인 등심과 비선호 부위인 우둔에서 숙성중 풍미와 관련된 수용성 전구물질들의 변화 양상을 조사하고자 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 공시재료의 처리

 강원도 평창 소재 A시험장에서 공시한 한우 암소 10두를 도축하여 1℃에서 하루 동안 예냉한 후 발골하였다. 본 실험을 위한 시료는 좌측의 반도체로부터 등심(Loin)과 우둔(Top round)을 채취하여 등지방, 결체조직 및 혈액을 깨끗이 제거하고, 약 3 ㎝ 두께로 절단하였다. 준비된 시료들은 FoodSaver pouch(Rollpack Co., Ltd., Pyeongtaek, Korea)로 진공포장한 다음 2℃에서 14일 동안 숙성하였다. 숙성이 완료된 시료들은 액체 질소로 급속 냉동시켜 분쇄기(JL-1000 Super Grinder, JL Electronics Co., Hwaseong, Korea)로 분말로 만든 후 실험 직전까지 -60℃에 보관하였다.

2. Glycogen 함량 측정

 Glycogen 함량은 Dreiling 등(1987)의 iodine method에 의해 실시하였다. 시료 1.5 g과 얼음에 냉각시킨 9%(w/v) perchloric acid(PCA) 용액 10 mL를 Ultra-Turrax(T25 Digital, Ika Werke GmbH & Co., Staufen, Baden-Wüttenberg, Germany)로 15,000 rpm에서 30초 동안 균질한 후 2℃/15,000 g(SCR20BA Himac Centrifuge, Hitachi Koki Co., Ltd., Tokyo, Kanto, Japan)에서 1분 동안 원심분리하였다. 분리된 상등액은 Whatman filter paper No. 41로 여과하였으며, 침전물에 잔류되어 있는 glycogen을 추출해내기 위해 5% PCA 5 mL를 첨가한 다음 동일한 과정들을 2회 반복하였다. 이후 여액 0.4 mL와 iodine color reagent(0.24%(w/v) iodine-2.36%(w/v) potassium iodide in saturated CaCl2) 용액 2.6 mL를 혼합한 다음 460 nm(ProteomeLab DU-800 UV/Visible spectrophotometer, Beckman Coulter, Inc., Fullerton, CA, USA)에서 흡광도를 측정하였다. 최종 결과는 흡광도와 bovine liver glycogen의 standard curve를 이용하여 시료 1 g당 ㎎으로 산출하였다.

3. Glucose 함량 측정

 Glucose 함량은 Kunst 등(1984)의 방법을 적용한 glucose(Hexokinase) assay kit(GAHK-20, Sigma, St. Louis, MO, USA)을 이용하여 실시하였다. 시료 3 g과 3 N PCA용액 15 mL를 Polytron(PT-MR2100, Kinematica AG, Luzern, Switzerland)로 균질하여 2℃/15,000 g(Avanti J-20XP Centrifuge, Beckman Coulter, Inc., Palo Alto, CA, USA)에서 15분 동안 원심분리한 후 Whatman filter paper No. 1으로 여과하였다. 이후 여액 50 μL를 glucose assay reagent(1.5 mM β-NAD-1 mM ATP-1 U/mL hexokinase-1 U/mL glucose-6-phosphate dehydrogenase) 용액 1 mL와 혼합하여 37℃ water bath에서 30분 동안 incubation한 다음 340 nm에서 흡광도를 측정하였다. 최종 결과는 흡광도와 glucose의 분자량(180.2 g/mol), NADH의 millimolar extinction coefficient(6.22 mM-1-1)를 이용하여 시료 1 g당 μmol로 산출하였다.

4. Lactate 함량 측정

 Lactate 함량은 Gutmann과 Wahlefeld(1974)의 방법에 의해 실시하였다. 시료 2 g과 9%(w/v) PCA 용액 20 mL의 균질액을 2℃/15,000 g에서 20분 동안 원심분리한 후 Whatman filter paper No. 41로 여과하였다. 여액 200 μL에 증류수 0.35 mL, 0.6 M hydrazine-glycine buffer(pH 9.5)-5.6 mM EDTA 용액 1.4 mL, 50 mM β-NAD 용액 150 μL를 첨가하여 5분간 방치하고, 5 kU/mL L-lactic dehydrogenase(From rabbit muscle, L2500, Sigma, St. Louis, MO, USA) 용액 100 μL를 첨가하여 37℃ water bath에서 30분 동안 incubation한 다음 340 nm에서 흡광도를 측정하였다. 최종 결과는 흡광도와 lactate의 분자량(90.1 g/mol), NADH의 millimolar extinction coefficient(6.22 mM-1cm-1)를 이용하여 시료 1 g당 ㎎으로 산출하였다.

5. 핵산 관련 물질 함량 측정

 Inosine 5'-monophosphate(IMP), inosine 및 hypoxanthine 함량은 Hong 등(2004)의 방법을 약간 수정하여 실시하였다. 시료 5 g과 0.6 M PCA 용액 20 mL의 균질물을 2℃/15,000 g에서 15분 동안 원심분리하여 Whatman filter paper No. 1으로 여과한 후 침전물에 PCA 용액 10 mL를 첨가하여 다시 추출하였다. 준비된 여액은 얼음에 냉각시키고, pH indicator로 0.1%(w/v) methyl red 용액 200μL를 첨가한 후 5 N KOH 용액으로 pH 6.0이 되도록 조절하였다. 적정이 완료된 시료는 0.6 M PCA 용액(pH 6.0)으로 최종 부피가 100 mL가 되도록 조절한 후 2℃/3,000 g(Avanti J-E Centrifuge, Beckman Coulter, Inc., Palo Alto, CA, USA)에서 10분 동안 potassium chlorate(KClO4)를 침전시켰다. 이후 상층액의 일부를 취하여 0.45 μm syringe filter로 여과한 후 Synergi Hydro-RP column(250×4.60 ㎜×4 ㎛, 00G-4375-E0, Phenomenex Inc., Torrance, CA, USA)이 장착된 HPLC(Agilent 1100, Agilent Technologies, Palo Alto, USA)로 분석하였다. 이때 분석 조건은 mobile phase: 30 mM triethylamine(pH 6.0), flow rate: 1.0 mL/min, column temperature: 40℃, detector: UV/Vis detector(254 nm)이었다.

6. 통계분석

 본 실험을 통해 얻은 결과들은 SPSS(2009) program의 t-test에 의해 분석하였으며, 평균들간의 유의성 차이는 5% 수준에서 검증하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

1. Glycogen 함량의 변화

 한우고기 등심 및 우둔에서 숙성 중 glycogen 함량의 변화에 대한 결과는 Fig. 1과 같다. Glycogen은 가축의 근육에서 ATP 합성을 위한 저장 에너지원으로써 도축 후 24시간 동안 근육 내에서 발생되는 효소적 분해 작용을 통해 단당류로 전환된다(Badwell, 1965). 이때 분해되지 않고 남은 glycogen이 가열시 maillard 반응물을 생성하여 고기의 풍미에 영향을 미치게 된다(Pethick 등, 1995). 본 실험을 실시한 결과, 숙성 14일 동안 등심과 우둔의 glycogen 함량들간에 큰 차이를 보이지 않았으며(p>0.05), 각각의 부위에서 숙성기간에 따른 glycogen 함량은 큰 변화를 보이지 않았다(p>0.05). 본 실험결과와 동일하게 Ferguson 등(2008)도 쇠고기와 동일한 반추동물 고기인 양고기에서 등심과 우둔의 glycogen 함량을 비교한 결과, 두 부위들간에 차이가 없었다고 보고하였다. 또한 Koutsidis 등(2008b)도 쇠고기에서 숙성 과정(4℃/21일) 동안 glycogen 함량의 변화가 없었다고 동일하게 보고하였다. 이러한 이유는 도축 후 24시간째부터 쇠고기 내에서 glycogen 분해와 관련된 phosphory-lase와 그 외 glycolytic enzyme들이 불활성화되기 때문이다(Pearson과 Young, 1989). 따라서 숙성에 따른 glycogen의 변화가 없었으므로 가열한 한우고기의 풍미에서 glycogen의 영향은 크지 않을 것으로 사료된다.

Fig. 1. Change of glycogen content in loin and top round from Hanwoo (Korean cattle) beef during aging at 2℃ for 14 days. Values are means±S.D..

2. Glucose 함량의 변화

 한우고기 등심 및 우둔에서 숙성 중 glucose 함량의 변화에 대한 결과는 Fig. 2와 같다. Glucose는 쇠고기에서 단맛(Sweetness)을 일으킬 뿐만 아니라(MacLeod, 1994), 가열육에서는 maillard 반응에 관여하여 특유의 풍미를 생성한다(Hornstein과 Crowe, 1960). 본 실험에서 숙성기간 동안 등심과 우둔의 glucose 함량은 큰 차이를 보이지 않았으며, 각 부위들에서 숙성기간에 따른 glucose 함량은 감소하는 경향을 보였으나, 이 역시 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 쇠고기의 부위에 따른 glucose 함량에 관해서는 보고된 바 없지만, 본 실험결과에서 고기 내 glucose의 저장 형태인 glycogen의 함량에서 차이가 없었던 것을 미루어 봤을 때, 이러한 이유로 인해 glucose 함량 역시도 큰 차이가 없었던 것으로 판단된다.

Fig. 2. Change of glucose content in loin and top round from Hanwoo (Korean cattle) beef during aging at 2℃ for 14 days. Values are means±S.D..

3. Lactate 함량의 변화

 한우고기 등심 및 우둔에서 숙성 중 lactate 함량의 변화에 대한 결과는 Fig. 3과 같다. Lactate는 도축 후 발생되는 혐기적 해당 대사에 의해 생성되어 고기의 pH를 저하시키고(Greaser, 1986), 고기에서는 신맛을 일으킨다(Mottram, 1991). 본 실험에서 숙성기간 동안 한우고기 등심 및 우둔 스테이크의 lactate 함량은 유의적인 차이를 보이지 않았으며(p>0.05), 두 부위들에서 숙성기간에 따른 차이 역시 나타나지 않았다(p>0.05). 부위에 따른 쇠고기의 lactate 함량은 아직까지 명확하게 보고되지는 않았다. 하지만 Lee 등(2010)의 부위에 따른 한우고기에 관한 연구에서 등심과 우둔의 pH들간에 차이가 없었다고 한 것을 미루어 봤을 때, 둘간의 lactate 함량은 차이가 없는 것으로 판단된다. 또한 본 실험결과는 돼지고기의 4℃/15일 숙성 중 lactate 함량이 차이가 없었다는 Meinert 등(2009)의 보고와 동일하였다. 따라서 가열한 한우고기 등심 및 우둔에서 숙성에 따른 신맛의 차이는 없을 것으로 사료되며, 고기 내 lactate 함량에 따른 신맛의 정도가 크게 차이가 없었다는 Meinert 등(2007)의 보고도 본 실험결과를 뒷받침해 준다.

Fig. 3. Change of lactate content in loin and top round from Hanwoo (Korean cattle) beef during aging at 2℃ for 14 days. Values are means±S.D..

4. 핵산 관련 물질 함량의 변화

 한우고기 등심 및 우둔에서 숙성 중 핵산 관련 물질 함량의 변화에 대한 결과는 Fig. 4와 같다. 핵산 관련 물질인 inosine 5'-monophosphate(IMP), inosine, hypoxanthine은 도축 후 고기 내 ATP의 분해 과정 동안 생성되며(Batlle 등, 2001), 고기에서는 감칠맛(umami)에 관여한다(MacLeod, 1994). 부위에 따른 핵산 관련 물질들의 함량을 보면, IMP 및 inosine 함량들이 숙성기간 동안 등심이 우둔에 비해 낮게 나타났으나(p<0.05), hypoxanthine 함량은 두 부위들간에 큰 차이를 보이지 않았다(p>0.05). 각각의 부위들에서 숙성기간에 따른 차이를 보면, IMP 함량은 숙성기간 동안 감소한 반면(p<0.05), inosine 및 hypoxanthine 함량들은 숙성기간 동안 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 이러한 이유는 IMP의 효소적 분해 작용으로 인해 inosine과 hypoxanthine이 생성되었기 때문이다(Lee와 Newbold, 1963). 본 실험결과와 동일하게 Cho 등(2008)도 한우고기등심의 IMP 및 inosine 함량들이 우둔보다 낮았다고 보고하였다. 또한 쇠고기의 4℃ 숙성기간 동안 IMP 함량이 감소했다는 Watanabe 등(1989)의 보고와 동일한 결과였다. 따라서 한우고기 등심 및 우둔 스테이크의 풍미에 대한 핵산 관련 물질들의 영향은 숙성기간이 증가함에 따라 현저하게 증가할 것으로 사료된다.

Fig. 4. Change of nucleotide-related compounds contents in loin and top round from Hanwoo (Korean cattle) beef during aging at 2℃ for 14 days. Values are means ±S.D.. a-b Different letters indicate significant differences between beef parts within the same aging time (p<0.05). A-B Different letters indicate significant differences between aging times within the same beef part (p<0.05).

사사

 본 연구는 2011-2013 농촌진흥청 국립축산과학원 박사후연수과정지원사업에 의해 이루어졌으며, 이에 감사드립니다.

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