재수화 반복횟수를 달리한 해삼 병조림의 저장기간에 따른 품질변화 특성

본 실험에 사용된 해삼은 강원도 양양해역에서 채취한 생 해삼(Stichopus japonicus)의 내장을 제거하고 이물질을 세척한 후 열풍건조를 통해 건해삼 상태로 만든 것을, (주) 해미삼(Haemisham company limited, Gangneung, Korea) 에서 제공받아 연구에 사용하였다. 건해삼의 형태 및 모 양은 직선형인 것으로 선정하였으며, 평균크기는 길이 47.68±0.16 mm, 부피 4.49±0.06 mL, 무게 6.42±0.05 g인 것 을 선별하여 사용하였다. 레토르트 병조림에 사용한 병은 레 토르트 가열처리가 가능한 병(Mason jar, TMs Ball Corporation, Muncie, IN, USA)으로, 지름 70mm, 높이 130.75mm, 내부 충진물 부피 480 mL인 원기둥 형태의 유리병을 사용 하였다.

건해삼의 재수화는 전통적인 재수화 방법(Fukunaga et al., 2004; Jung & Yoo, 2014; Geng et al., 2015)을 일부 변형하여 진행하였다. 건해삼을 400 mL의 증류수가 담긴 600 mL 비커에 넣고, 20°C 항온수조에서 24시간 수침시켰 다. 24시간 경과 후 해삼을 꺼내어 미리 준비한, 약한 불 에서 끓고 있는 물에 넣고 30분 동안 가열시켰다. 이 후 비가식 부위인 석회질의 입 부분과 복근을 제거한 뒤 증류 수로 세척했다. 수침과 가열에 의한 반복 조작을 각각 1회 (R1), 2회(R2), 3회(R3), 5회(R5)로 조작하여, 재수화 반복 횟수에 따른 레토르트 가열처리 이후 해삼의 크기와 조직 감 변화를 분석하였다.

해삼의 크기는 건해삼, 재수화 반복횟수에 따른 재수화 해삼, 레토르트 가열처리 직후 및 저장기간 동안 길이, 무 게 및 부피를 측정하였다. 해삼의 길이는 소수점 두 번째 자리까지 측정 가능한 버니어 캘리퍼스(530-101; Mitutoyo America Corporation, Aurora, IL, USA)를 이용하여 측정 하였으며, 무게는 오차 0.01인 전자저울을 이용하여 측정 하였다. 부피는 메스실린더에 물을 채워 넣고 내부에 해삼 을 투입하였을 때, 증가하는 메스실린더 눈금의 차이로 측정 하였다(Jung & Yoo, 2014). 건해삼의 재수화율(rehydration ratio, RR)은 수분을 흡수한 해삼의 무게변화에 따라 식 (1)로 계산하여 나타내었다(Zhang et al., 2016).

위 식에서 m_f는 재수화 또는 레토르트 가열처리 후 해삼 무게, m₀는 건해삼 무게를 의미한다.

해삼의 조직감은 재수화과정을 거친 직후와 레토르트 가 열처리 직후 및 저장기간 동안 조직감 측정기(CT3 texture analyzer, Brookfield, Middleboro, MA, USA)를 이용하여 측정하였다. 조직감 측정을 위하여 직경이 38.1 mm인 원기 둥 형태의 probe (TA4/1000)를 이용하였으며, 모든 측정은 texture profile analysis (TPA)로 측정하였다. 측정조건은 20% deformation, trigger load 10 g, test speed 0.5 mm/s로, 경도(hardness)와 씹힘성(chewiness)을 측정하였으며, 3회 반복 측정하여 반복 측정 값의 평균과 표준편차로 나타내 었다.

레토르트 가열살균은 레토르트 살균기(STERI-ACE PRS- 10-1, Kyunghan, Gyeongsan, Korea)를 이용하여 121.1°C, 0.15MPa 조건에서 진행하였으며, 미생물학적 안전성을 위 해 입 부분과 복근을 제거하지 않은 해삼 몸통부위에 무선 온도센서(Tracksense^®pro, Ellab, Trollesmindealle, Hillerød, Denmark)를 설치하여 최대한 가혹한 조건에서 가열처리 하였다. 가열처리 동안 재수화된 해삼이 포함된 병조림의 내부 냉점위치를 추정하였으며, 총 가열살균 시간(total thermal processing time, TTT)은 냉점위치에서 변화하는 온도를 15초 간격으로 측정하여 식 (2)을 이용하여 F₀-value 가 미생물학적으로 안전한 6분을 만족하는 공정시간을 도출 하였다. 총 가열살균 시간은 살균온도 도달시간(come-up time)을 포함하며, 냉각 시의 유효 살균온도는 95°C 이상을 기준으로 하였다. 실험에 사용한 F₀-value는 Clostridium botulinum을 대상균으로 하여 지표온도 121.1°C, z값 10°C를 사용하여 계산하였다(Kim et al., 2016).

위 식에서 t₀는 가열처리 시작 시간, t_f는 가열처리 마지 막 시간, T_f는 임의의 가열처리 온도, T_ref는 가열 기준온도, z는 해당 미생물의 z값을 의미한다.

레토르트 가열처리 후 해삼 병조림을 25°C 항온기에 넣 어 4주동안 저장실험을 진행하였다. 0주(레토르트 가열처 리 직후)부터 4주까지 매 주마다 25°C 항온기에서 병조림 을 꺼내어, 해삼의 크기와 조직감을 측정하였다. 모든 결과 값은 3회 반복 측정하였으며, 평균과 표준편차로 나타내었 다. 저장 실험기간(4주)은 미생물학적 안전성을 검증하는 연구가 아닌 내용물인 살균된 해삼의 크기와 조직감의 변 화를 조사하는 목적에 따라, 4주 이상의 경우 평형상태에 도달하여 그 변화가 미미하므로 유의미한 변화를 관찰할 수 있는 4주를 저장실험 기간으로 설정하였다.

본 연구의 모든 결과는 Excel program (Excel 2013, Microsoft Co., Redmond, WA, USA)을 이용하여 평균과 표 준편차로 나타내었으며, 결과의 유의성을 검증하기 위하여 통계분석 프로그램(SPSS Statistics ver. 23, SPSS Inc., Armonk, NY, USA)을 이용하여 일원분산분석(one-way ANOVA) Duncan 사후검정을 실시하였다(p<0.05).

건해삼의 재수화 반복횟수 및 레토르트 가열처리 직후의 해삼의 길이, 부피, 무게를 Table 1에 나타내었다. 재수화 반복횟수가 증가할수록 길이, 부피, 무게 모두 유의적으로 증가하는 결과를 보였다. 이는 가열시간을 달리한 반복 재 수화 연구 Jung & Yoo (2014)의 결과와도 일치한다. 레토 르트 가열처리 이후에서는 R1, R2, R3 실험군에서 길이, 부피, 무게 모두 유의적으로 증가하였으나, R5 실험군에서 는 유의적인 증가를 보이지 않았다. 최대 팽윤도는 재수화 과정을 반복할 시 더 이상 크기의 변화가 없는 재수화 반 복횟수 지점을 의미하기 때문에, 재수화 반복 이후 가혹한 가열처리에도 크기의 변화가 없는 5회 재수화 반복 이후를 최대 팽윤도라 판단하였다. Jung & Yoo (2010)와 Geng et al. (2015)의 연구에서도 재수화 반복 시 크기의 변화가 없 는 지점을 최대 팽윤도라 판단하였고, 그 때의 재수화 반 복횟수는 4회였으며, 전처리 수침 24시간을 포함하기 때문 에 본 연구에서의 반복횟수 5회에 해당하는 재수화 시간과 일치하는 결과를 보였다. 최대 팽윤이라 가정되는 R5군에 서 해삼의 크기 변화율은 초기 건해삼 대비 길이 2.03배, 부피 7.97배, 무게 5.94배 증가하였다. 한편 재수화 반복횟 수를 거듭할수록 해삼의 크기 증가폭은 줄어드는 결과를 보였는데, 이는 재수화 과정 초기일수록 수분흡수가 급격 하게 일어난다는 Fukunaga et al. (2004)의 연구결과와도 일치한다.

건해삼의 재수화 반복횟수 및 레토르트 가열처리 직후의 해삼의 재수화율을 Table 2에 나타내었다. 재수화 반복횟 수가 증가할수록 재수화율은 증가하였으며, 레토르트 가열 처리 이후에도 재수화율은 증가하였다. 재수화 과정이 반 복될수록 최대 팽윤도에 점점 가까워지기 때문에, 재수화 이후 레토르트 가열처리 시 재수화율의 변화율은 R1에서 R5까지 각각 1.86배, 1.55배, 1.24배, 1.04배로 감소하였다. 재수화 반복횟수를 2회 또는 3회로 하는 전통적인 재수화 방법을 적용할 경우, 본 연구에서는 각각 평균 재수화율이 2.53, 4.55로 나타나 최대 팽윤상태에 미치지 못하였다. Geng et al. (2015)의 연구에서도 전처리 수침시간 포함하 여 본 연구결과와 같은 5회 반복 재수화 과정에서 최대 재수화율을 보였으며, 11.35의 수치는 해삼 종의 차이로 판단된다.

건해삼의 재수화 반복횟수 및 레토르트 가열처리 직후의 해삼의 경도와 씹힘성을 Table 3에 나타내었다. 재수화 반 복횟수가 증가할수록 경도와 씹힘성은 유의적으로 감소하 는 결과를 보였다. 이는 해삼의 재수화 과정에서 회분, 글 리코사미노글리칸(glycosaminoglycan) 및 콜라겐의 용출을 보이기 때문에(Fukunaga et al., 2004) 빈 공간이 형성되고, 81.13°C 이상에서 콜라겐의 변성이 발생하기 때문에(Xin et al., 2005) 단백질간 상호작용의 감소가 발생하여 조직감이 점차적으로 감소한다(Geng et al., 2015)는 연구결과로 해 석된다. 레토르트 가열처리 직후에도 R5군을 제외한 모든 실험군에서 경도와 씹힘성이 유의적으로 낮게 측정되었다. 이는 해삼의 재수화 과정을 포함한 81.13°C 이상에서의 열 처리 시 콜라겐의 변성이 일어나지만(Xin et al., 2005), 그 변성은 점차적으로 일어나기 때문에 해삼의 조직감 변화에 가열온도보다 가열시간의 영향이 크다는 Dong et al. (2011)의 연구결과로 해석된다. 경도와 씹힘성이 동일한 경 향을 보이는 이유는 Caine et al. (2003)에서 hardness × cohesiveness × springiness로 측정되는 씹힘성은 경도를 포 함하기 때문이라 언급한 바 있으며, 또한 씹힘성의 표준편 차가 경도의 표준편차보다 더 큰 이유이기도 하다. R5군에 서 재수화 5회 반복 이후와 레토르트 가열처리 이후의 조 직감에서 유의적 차이를 보이지 않은 결과는 해삼의 크기 변화율에서 재수화 5회 반복이 건해삼의 최대 팽윤이라는 결과와 일치한다.

재수화된 해삼이 담겨있는 병조림 레토르트 가열처리 시 냉점의 위치는 병 지름 중심, 병 높이 130.75 mm 중 하단 34.05 mm 부근 해삼조직 내부로 측정되었다. 냉점에서의 F₀-value가 6분을 만족하는 총 가열시간은 살균온도 도달시 간 2분을 포함하여, 24분으로 산출되었다. 열전달 기작이 전도가 아닌 대류이기 때문에 형상의 기하학적 중심보다 낮은 위치에서 냉점이 측정되었다.

병조림 해삼의 레토르트 가열처리 직후 및 4주 간의 저 장기간에 따른 길이, 부피, 무게 변화를 Fig. 1에 나타내었 다. 재수화 반복횟수에 따라 레토르트 직후 길이, 부피, 무 게 모두에서 유의적인 차이를 보였다. Fukunaga et al. (2004)의 연구에서 해삼의 최대 팽윤 전, 재수화 과정의 반 복은 최대 팽윤상태까지 수분을 흡수한다는 언급과 일치한 다. 반면, 저장 1주 이후는 모든 실험군에서 크기가 일정 해지는 결과를 보였는데, 콜라겐의 변성은 점차적으로 일 어나기 때문에 가혹한 열처리 조건에서도 최적 가열시간일 수록 변성되지 않은 콜라겐이 증가하고 지속적인 수분 흡수 가 가능하다는 Dong et al. (2011)의 연구결과로 해석 가능 하다. 한편 저장 1주부터 4주까지의 기간에 따라서는 길이, 부피, 무게 모두에서 유의적인 차이를 보이지 않았다. 이는 재수화 반복횟수에 관계없이 레토르트 가열처리 시 저장기 간 중 자동수화가 이루어져 1주 이후부터 모든 실험군이 동일해짐을 의미한다. 재수화 반복횟수를 5회 진행할 경우, 레토르트 가열 후 저장기간에 따른 변화는 유의적인 크기 변화를 보이지 않았으며, 이를 통해 재수화 반복횟수 5회 가 최대 팽윤도임을 알 수 있다.

Fig. 1. Changes in the length (A), volume (B), and weight (C) of retorted sea cucumber in glass jar during 4 weeks of storage. ^aValues followed by a different letter are significantly different at p<0.05 level.

Download Original Figure

병조림 해삼의 레토르트 가열처리 직후 및 4주 간의 저 장기간에 따른 재수화율을 Fig. 2에 나타내었다. 재수화율 은 무게변화를 통해 산출되기 때문에, Fig. 1의 무게결과와 유사한 경향을 보였다. 재수화 반복횟수가 많을수록 레토 르트 가열처리 직후 높은 재수화율을 보였으나(R1: 2.81, R2: 3.87, R3: 5.56, R5: 6.16), 1주 이후 4주까지는 유의적 으로 차이가 없는 값(R1: 6.54, R2: 6.19, R3: 6.49, R5: 6.24)을 보였으며, 재수화 반복횟수에 따른 경향은 보이지 않았다. 최대 팽윤된 레토르트 해삼 병조림의 해삼 평균 무게는 41.05±8.89 g으로 건해삼 평균 무게인 6.42±0.05 g 대비 평균 재수화율은 6.39로 산출되었다.

Fig. 2. Average rehydration ratio of retorted sea cucumber in glass jar during 4 weeks of storage. ^aValues followed by a different letter are significantly different at p<0.05 level.

Download Original Figure

재수화된 해삼이 담긴 병조림의 레토르트 가열처리 직후 및 4주 간의 저장기간에 따른 경도와 씹힘성의 변화를 Fig. 3에 나타내었다. 재수화 반복횟수가 많을수록 레토르 트 가열처리 직후 경도와 씹힘성 모두에서 유의적으로 낮 은 조직감을 보였으나, 저장 1주 이후 재수화 반복횟수에 관계없이 일정해지는 경향을 보였다. 앞서 언급한 것처럼 경도와 씹힘성의 감소는 단백질 변성과 해삼 구성성분의 용 출 때문이며(Xin et al., 2005; Geng et al., 2015; Fukunaga et al., 2016), 저장 1주 이후 최대 팽윤상태에 도달하기 때문 에 더 이상의 변화는 보이지 않았다. 저장 1주 이후 재수 화 반복횟수와 관계없이 모든 실험군에서 일정한 경향을 보인 것으로 미루어, 거듭된 재수화 반복횟수는 무의미하 며, 재수화 중 해삼 구성성분의 용출은 회분, 글리코사미노 글리칸, 콜라겐 순서대로 일어나기 때문에(Fukunaga et al., 2016) 레토르트 해삼제품 제조 시 무의미한 재수화 반복횟 수는 영양면에서도 손실을 야기한다. 재수화 반복횟수가 적은 R1과 R2군은 저장기간에 따라 조직감이 유의적으로 감소하였는데, 이는 Fig. 1, Fig. 2와 같이 저장 중 자동 재수화가 일어났기 때문이다.

Fig. 3. Changes in the hardness (A), and chewiness (B) of retorted sea cucumber in glass jar during 4 weeks of storage. ^aValues followed by a different letter are significantly different at p<0.05 level.

Download Original Figure