κ-카라기난과 메틸셀룰로스를 결착제로 사용한 식물성 패티의 냉장저장 중 품질특성

Supromax 5050® (Solae do Brasil Indústria e comércio de Alimentos Ltda., Esteio, Brasil), Supromax 5010® (Solae do Brasil Indústria e comércio de Alimentos Ltda., Esteio, Brasil) 두 종류의 TSP를 식물성 패티 제조의 주재료로 사 용하였다. 결착제로는 κ-carrageenan (ES food Co., Ltd., Gunpo, Korea), methyl-cellulose (A11. Any Addy®, Incheon, Korea)를 사용하였으며 부재료로 분리대두단백(isolated soy protein, Avention, Incheon, Korea), 카놀라유(Chungjungone, Daesang Co., Seoul, Korea), 소금(CJ Cheiljedang Co., Ltd., Busan, Korea), 생수(Jeju province development Co., Jeju, Korea)을 사용하였다.

Kim (2019)의 방법과 ㈜대상에서 제공받은 제조방법을 일부 수정하여 식물성 패티를 제조하였으며 배합비는 Table 1에 나타내었다. Supuromax 5050®와 Supuromax 5010®를 1:2 (w/w)의 비율로 혼합하고 혼합된 중량의 5배 의 물을 넣어 2시간 동안 수화시키고, 탈수기(WS-6600, Hanil Electric, Seoul, Korea)를 사용하여 수화된 TSP를 3 분간 탈수한 뒤 믹서기(SMX-C4545WS, Shinil Co., Ltd., Hwasung, Korea)로 탈수한 TSP를 30초간 분쇄하였다. 분 쇄된 TSP와 분말 재료를 반죽기(KMC550, Kenwood Co., Havant, UK)에 넣어 3단계에서 1분 30초 동안 혼합한 뒤 물과 카놀라유를 넣어 1분 30초간 혼합하였다. 반죽은 약 18 g으로 계량한 뒤 사각 틀(3.5 cm×3.5 cm×5 cm, w×d×h) 에 넣어 3.5 cm×3.5 cm×1.5 cm로 성형하였다. 제조한 식물 성 패티는 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 비닐 팩에 담아 밀봉하여 냉장 4°C에서 4주간 보관하여 만든 직후 0일 차 와 1주일 간격으로 꺼내 실험을 진행하였다.

저장 전 시료의 중량을 측정하고, 저장 후 시료의 무게 를 측정한 후 다음 식으로 중량손실을 계산하였다.

보수력(water holding capatity, WHC)은 Kim et al. (2018)의 방법을 참고하여 건조된 거즈를 넣어 둔 원심 분 리관에 2 g의 시료(W₁)를 정확히 넣고, 4°C로 조절된 자동 저온 원심분리기(1580R, Gyrozen Co., Ltd., Daejeon, Korea)를 이용하여 3,000 rpm에서 10분간 원심분리한 후, 시료의 무게(W₂)를 측정하였다. 보수력은 다음의 공식으로 계산하였다.

식물성 패티의 열처리 전 무게와 심부 온도 71°C가 되 도록 가열한 식물성 패티의 무게를 측정하여 다음 식을 이 용하여 가열감량을 측정하였다.

색차계(Chroma meter CR-400, Konica Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 반죽과 열처리된 시료의 표면을 L값 (명도, Lightness), a값(적색도, Redness), b값(황색도, Yellowness)을 3회 반복 측정하였으며, 표준 백색판의 값 은 L=96.69, a=0.09, b=1.89이었다.

pH는 시료 5 g과 증류수 45 mL를 filter bag에 넣고 Stomacher (Bagmixer 400VW, Interscience fr., Saint Nom, France)를 사용하여 3분간 균질화한 여액을 pH meter (Docu-pH meter, Sartorius, Gottingen, Germany)로 3회 반 복 측정하였다.

식물성 패티의 물성 검사는 Texture Analyzer (TAXT Express–Enhanced, Stable Microsystems Ltd., Godalming, England)을 이용하여 경도(Hardness), 씹힘성(Chewiness), 탄 력성(Springiness), 응집성(Cohesiveness), 복원성(Resilience) 을 측정하였다. Kim et al. (2015)의 실험 방법을 참고하여 probe는 SMS P/50, 측정 조건은 test mode compression, pre-test speed 1.0 mm/s, test speed 5.0 mm/s, post-test speed 2.0 mm/s, distance 5.0 mm, time 1.0 s, trigger force 10 g으로 측정하였다.

냉장 저장 중 식물성 패티의 단백질 부패 정도를 측정하 기 위한 휘발성 염기태 질소(volatile basic nitrogen, VBN) 함량은 Conway법을 이용한 미량확산법으로 측정하였다 (Short, 1954). Filter bag에 시료 5 g과 증류수 45 mL를 넣 고 Speed 3에서 3분간 Stomacher (Interscience fr.)로 균질 화하여 Whatman filter No. 2으로 여과하였다. 여과액 1 mL를 conway 외실 왼쪽에 넣고, 내실에는 0.01 N H₂SO₄ 1mL를 넣고, conway dish 외실 오른쪽에 K₂CO₃ 포화용 액 1 mL를 넣은 후 glycerin을 뚜껑에 바른 뒤 conway dish를 밀폐한다. Conway dish의 내실과 외실의 용액이 섞 이지 않도록 외실의 용액을 잘 혼합한 뒤 37°C의 incubator에서 1시간 동안 반응시켰다. 반응시킨 conway dish 내실의 0.01 N H₂SO₄에 brunswik 시약 50 μL를 넣은 뒤 0.01 N의 NaOH 용액으로 적정하였다. 공시험(blank test)은 증류수를 사용하여 진행한 뒤 다음 식에 따라 계산 하였다.

저장 과정 중 식물성 패티의 일반세균수와 대장균군을 알아보고자 시료를 5 g씩 계량하여 45 mL의 생리식염수와 함께 filter bag에 넣고 Speed 3에서 3분간 Stomacher (Interscience fr.)로 균질화하였다. 균질화한 시료의 여액을 10배씩 단계적으로 희석하여 멸균한 Plate Count Agar (PCA, BD Difco Laboratories, Sparks, MD, USA)와 Desoxycholate Lactose Agar (DLA, BD Difco Laboratories) 에 각각 0.1 mL씩 도말하였다. PCA 평판배지와 DLA 평 판배지는 35°C Incubator (HB-101M, Hanbaek Scientific Co., Ltd., Bucheon, Korea)에서 48시간 배양한 후 평판 배지에 형성된 15-300개 사이의 군락 수를 계수하고 희 석배수를 곱하여 미생물의 집락 형성능(CFU/g)으로 표기 하였다.

전주대학교 한식조리학과 재학생 40명을 대상으로 관능 평가를 진행하였다. 시료는 오븐(EON-C326, SK Magic Co., Ltd., Hwasung, Korea)에서 180°C에서 15분간 가열하 여 조리적용을 목적으로 시료와 함께 식물성 재료로 만들 어진 A1 steak sauce (Kraft Heinz Food Company, Co., Seoul, Korea)를 함께 제공하였다. 관능평가는 7점 척도법 의 기호도 평가로 시료 번호는 난수표에서 무작위 3개의 숫자를 선정하였으며, 플라스틱 1회용 용기에 각 조건 별 로 시료 1개씩, 상온의 물과 함께 제공하였다. 검사 전 패 널들에게 실험의 목적과 평가 방법 및 주의사항에 대하여 설명하였다. 본 연구는 전주대학교 기관생명윤리위원회 (Jeonju University Institutional Review Board)의 승인을 받 아 수행되었다(IRB No.: jjIRB-2017-0910).

SPSS Version 24.0 package program (SPSS INC., Chicago, IL, USA)을 이용하여 실험 결과의 평균과 표준 편차를 구하였다. 분산분석(One way ANOVA)과 p<0.05 수준에서 Duncan 다중범위검정(Duncan's multiple range test)법을 사용하여 각 시료 간의 유의성을 검증하였다.

보수력은 육제품의 품질에 중요한 척도로, Table 2는 냉 장저장 중 식물성 패티의 보수력 변화를 나타낸 것이다. 시간의 경과에 따라 저장 1주 때까지의 보수력은 증가하였 다가 2주부터 보수력은 감소하는 추세를 보였다. 패티의 제조에 사용된 소금이 단백질의 용해도를 증가시켜 패티가 고체화됨으로서 수분의 유출이 차단되었다가, 이후 단백질 이 분해되어 수분 유출이 증가되어 보수력이 감소된 것으 로 생각된다(Kim, 2019). 또한 식육 제품의 보수력은 수소 이온농도와 관계가 있는데 높은 pH는 보수력을 증가시킨 다는 연구결과가 있다(Choi et al., 2006; Jin et al., 2011). 본 실험에서 저장 기간에 따른 보수력의 감소는 pH의 증 가에 의한 것으로 판단된다.

결착제의 첨가 비율에 따라서는 control보다 methylcellulose가 첨가된 시료들의 보수력이 높았는데, methylcellulose가 최대 40배의 수분 보유능력과 노화에 대한 저 항성을 가지기 때문으로 생각된다(Glicksman, 1963). 본 연 구 결과는 여러 종류의 결착제를 이용하여 만든 돈육 패티 의 보수력을 측정해보았을 때, carrageenan 첨가 시료보다 밀 식이섬유 첨가 시료의 보수력이 유의적으로 높았다는 Choi et al. (2015)의 결과와 일치하는 경향이었다. Cellulose 와 같은 식이섬유는 섬유구조가 다양하여 높은 팽윤 능력 과 보수력을 가지는데, 이 영향으로 methyl-cellulose가 첨 가된 패티의 보수력이 높은 것으로 판단된다(Lee et al., 1997).

κ-Carrageenan과 methyl-cellulose의 첨가 비율을 달리하 여 제조한 식물성 패티의 저장 기간 중 가열감량은 Table 3과 같다. 식물성 패티의 가열감량은 저장 1주까지 감소 하였다가 이후엔 증가하는 경향을 보였는데, 앞의 보수력 과 상반된 경향을 보여준다. 식육은 보수력이 높을 때 가 열하여도 수분을 보유할 수 있는 능력이 상대적으로 증가 하여 가열감량이 낮아지기 때문에(Jung, 2009), 가열감량의 감소는 보수력과 연관 지을 수 있다. 본 연구에서 methylcellulose가 첨가된 시료가 대조구(control)와 비교했을 때 유의적으로 낮은 가열감량을 보였는데, Lee et al. (1996)의 실험에서 cellulose의 함량을 달리하여 제조한 돈육 패티의 cellulose 함량이 높을수록 가열감량과 수축률이 감소되었 다는 결과와 유사했다.

냉장저장 중 결착제의 첨가 비율을 달리하여 제조한 식 물성 패티의 중량손실은 Table 4와 같다. 저장 기간이 경 과 할수록 식물성 패티의 중량손실은 증가하는 경향을 보 였다. 보수력의 감소는 육즙손실 증가에 영향을 미치는데 (Jin et al., 2002) 저장기간 중 식물성 패티의 보수력 감소 가 중량손실 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. M 2.0의 중량손실은 1.04-2.04%, control은 1.27-2.32%로 시료에 첨 가된 methyl-cellulose의 함량이 높아질수록 중량손실이 낮 아졌으나 유의적 차이는 보이지 않았다.

냉장저장 기간 중 식물성 패티의 색도 변화는 Table 5에 나타내었다. 명도를 나타내는 L*값은 저장 기간에 큰 영향 없이 증감을 반복하였다. 결착제의 첨가 비율에 따른 L*값 은 control 명도가 가장 높았고 methyl-cellulose가 첨가된 시료가 상대적으로 낮은 값을 보였다. Carrageenan이 첨가 된 식품을 저장 할 경우 carrageenan이 식품의 백탁을 증 가시켜 명도가 증가하였다는 보고(Choi & Oh, 2009)와 유 사한 결과를 나타냈다. 시간의 경과에 따라 a*값은 유의적 으로 증가하였으며, 결착제의 첨가 비율에 따른 a*값은 L* 값과 비슷한 경향을 보였다. Kim et al. (1997)는 미강 식 이섬유의 함량이 증가할수록 생국수의 적색도가 증가한다 는 연구결과를 보고하였는데, 본 연구와 유사한 결과를 나 타내었다. 저장 기간은 식물성 패티의 b*값에 큰 영향을 미치지 않았다. 두부와 TSP의 주원료가 콩 단백질인 점에 서 두부를 냉장 저장하였을 때 명도와 황색도의 경향이 뚜 렷하지 않다는 연구결과(Park et al., 2010)와 유사한 결과 를 보여주었다.

κ-Carrageenan과 methyl-cellulose를 넣어 냉장저장 한 식 물성 패티의 pH 변화는 Table 6과 같다. 모든 시료의 pH 는 시간의 경과에 따라 낮아지는 경향을 확인할 수 있었다. 식품의 pH값은 미생물에 의한 젖산의 축적, 염기성 물질의 형성, 첨가물의 종류나 원재료, 배합비, 저장 조건 등에 따 라 변화하는데(Winger & Fennema, 1976), 대두에 존재하 는 citric acid, tartaric acid, malic acid 등의 유기산(Moon et al., 2011)과 palmitic acid, stearic acid, arachidic acid 등의 지방산이(Lee et al., 2014) 식물성 패티의 pH에 영향 을 미친 것으로 생각된다. Methyl-cellulose가 첨가된 식물 성 패티의 시료의 pH가 control보다 유의적으로 높았는데, 미강 식이섬유의 첨가가 많아질수록 식육 제품의 pH가 증 가한다는 연구(Choi et al., 2008)와 유사한 결과를 보였다.

냉장에서 4주 동안 저장한 식물성 패티의 물리적 조직감 을 측정한 결과는 Table 7과 같다. 경도(Hardness)와 씹힘 성(Chewiness)은 주차가 거듭되고 methyl-cellulose의 함량 이 증가할수록 유의적으로 증가하는 경향을 보였다. 이는 1-3%의 밀 식이섬유를 첨가한 치킨 너겟에서, 첨가량이 높 아질수록 치킨 너겟의 경도와 씹힘성의 값이 증가한다는 Kim & Kim (2016)의 연구와 유사한 경향을 보였다. 저장 기간 중 탄성(Springiness)은 methyl-cellulose가 첨가된 시 료에서 높게 나타났으며, 응집력(Cohesiveness)과 복원성 (Resilience)은 별다른 경향을 보이지 않았고 시료 간의 차 이도 나타나지 않았다. Yeom et al. (2016)의 연구에서 현 미 식이섬유를 달리하여 브라우니를 제조하였는데, 현미 식이섬유의 첨가율이 높아질수록 탄력성은 증가하였고 복 원성과 응집성은 유의적 차이 없이 비슷한 수준이었다고 보고하여 본 실험과 유사한 결과를 나타내었다.

냉장저장 중 식물성 패티의 휘발성 염기태 질소 함량은 Table 8과 같다. 저장 기간이 지날수록 모든 처리구의 휘발 성 염기태 질소 함량이 높아짐을 볼 수 있었으며, methylcellulose 함량에 따른 시료의 차이는 확인할 수 없었다. 이 는 κ-carrageenan과 methyl-cellulose가 식물성 패티의 단백 질 부패 정도에 관여하지 않음으로 판단된다. 우리나라 식 품공전에서 30-40 mg/100g을 초과하면 부패육으로 판정하 고 있는데(Korean Food Standards Codex, 2020), 냉장저장 2주 차에는 모든 시료가 35.88-37.33 mg/100g으로 부패가 시작되는 수치를 보였으며, 3주차에는 모든 시료가 허용치 밖의 수치를 보였다.

저장 기간 중 미생물의 변화는 Table 9에 나타내었다. 저장 1주 차의 일반 세균은 10²-10³ CFU/g의 수준이었으 나 2주 차부터 10⁶-10⁸ CFU/g의 증가를 보였다. 대장균은 저장 0일 차에 검출되지 않았으나 이후 1주 차에 104 CFU/g, 이후엔 10⁷-10⁸ CFU/g 수준까지 증가하였다. 대장 균군은 분변 오염의 지표군으로 검출될 경우 식품이 비위 생적인 환경에서 처리된 것으로 판단할 수 있다(Kang et al., 2003). κ-Carrageenan과 methyl-cellulose의 함량에 따라 뚜렷한 경향이 없는 것으로 보아, 미생물의 억제에는 영향 을 미치지 않는 것으로 생각된다. 또한 실험실 내 작업 환 경과 제조과정에서 오염이나, 살균공정을 거치지 않은 채 시료가 제조, 저장되어 초기오염도를 줄이고 가열, 살균공 정을 추가하여 안정성을 확보해야 할 것으로 생각된다.

기호도 평가는 7점 척도법으로 외관(Appearance), 외부 색(Surface color), 내부 색(Inside color), 콩 향(Bean flavor), 부드러움(Tenderness), 탄력성(Springiness), 다즙성(Juiciness), 조밀도(Compactness), 맛(Taste), 전반적인 기호도(Overall acceptability)를 조사하여 Table 10에 나타내었다. 외관의 기호도 항목에서는 M 1.0이 4.21로 가장 높은 선호도를 보였으나, 결착제 비율에 상관없이 3.92-4.21 범위의 점수 를 나타내어 각 시료 간 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 외부 색, 내부 색, 콩 향 항목에서도 유의적인 차이가 나 타나지 않았으며, 결착제의 종류는 기호도에 영향을 미치 지 않는 것을 알 수 있다. 식감에 있어서 부드러움과 다즙 성 항목은 유의적 차이가 없었으나, 탄력성과 견고함 항목 에서는 M 1.0, M 1.5, M 2.0에서 높은 선호도를 보였다. 전반적인 기호도에서도 탄력성과 견고함 항목과 비슷한 결 과를 보였다. Choi et al. (2008)은 소시지에 미강 식이섬 유를 첨가하여 기호도 평가를 진행하였는데, 1%, 2% 첨가 군이 전반적인 기호도에서 높은 점수를 받았다는 보고가 있다. 본 관능평가의 결과 M 1.5 여러 관능 특성과 전체 적인 기호도에서 좋은 것으로 보여, 식물성 패티의 결착제 로 적합하다고 생각한다.