서 론
소금은 소듐(sodium, Na)과 염소(Cl)로 구성되어져 있는 짠맛을 가진 물질로서 음식의 맛을 내는데 있어서 필수적 인 조미료이다(Na & Ha, 2009). 또한 소금의 주성분인 소 듐은 인체의 생리적 기능을 유지하기 위한 필수불가결한 물질이기도 하며, 세포 외액의 삼투압 조절, 산염기의 균형, 신경전달, 신장 기능, 심장박동, 근세포 수축 등을 조절하 는 기능을 한다(Man, 2007). 소금은 식품에서는 맛의 조절, 쓴맛의 감소, 단맛의 상승 등의 관능적 기호도를 향상시키 고, 수분활성도를 낮추어 미생물의 생육을 억제하고, 식품에 물성을 부여하는 등의 중요한 역할을 한다(Hutton, 2002;Keast & Breslin, 2003;Dotsch et al., 2009;Corbion, 2018). 하지만 소금의 과다 섭취는 혈압 증가, 심혈관계 질환 유발, 골밀도 감소, 비만 유발, 위암 등의 질병의 원인으로 지목 되고 있다(Weinsiner, 1976;McNeely et al., 2008;Brown et al., 2009). WHO에서 권고하는 하루 소듐 섭취량은 2,000 mg/day이하이며(WHO, 2012), 체내에서 요구하는 생 리학적 소듐의 양도 180-230 mg/day이다. 그러나 대부분의 나라에서는 WHO의 권장량을 넘게 소듐을 섭취하고 있으 며, 우리나라도 2017년 국민건강영양조사결과 3,669 mg/ day로 10년전에 비해 30% 정도 감소하였으나(KCDC, 2017) 여전히 권장량의 1.5배가 넘는 양을 섭취하고 있다. 국내의 소듐 섭취가 높은 이유는 채소류의 섭취가 높은 곡·채식 문화권으로 인하여 다량의 소금을 사용하는 김치 류, 장류, 젓갈류, 장아찌류 등의 소비가 높기 때문이다. 그 리고 최근에는 식생활의 변화, 핵가족화, 여성의 사회 진출 등으로 외식 및 가공식품의 소비가 증가한 것도 원인 중 하나이기도 하다(Brown et al., 2009;Lee, 2015;Yoon, 2015;Kim, 2016).
이러한 소듐의 섭취량을 줄이기 위해서 새로운 소재의 개발, 대체염(salt-replacer), 향미증진제(flavor enhancer), 짠 맛증진제(salt enhancer) 등의 다양한 연구가 진행되고 있다 (Lee et al., 1981;Shin & Lee, 2010;Schindler et al., 2011;Kim & Shin, 2017).
콩은 세계적으로 가장 많이 생산되는 작물 중 하나로서 단백질이 35%정도 함유되어 있는 중요한 식물성 단백질원 이다. 콩 단백질을 구성하고 있는 아미노산 중 25%는 글루 탐산(glutamic acid)이며, 이 외에도 아스파르트산(aspartic acid), 글리신(glycine), 알라닌(alanine) 등의 정미성 아미노 산이 함유되어 있다(Jeong et al., 2006). 이러한 이유로 콩 단백질이 분해되어 아미노산이나 펩타이드의 형태가 되면 감칠맛을 갖게 되어 세계적으로 콩을 이용하여 제조한 다 양한 조미료가 활용되고 있으며, 우리나라에서도 콩을 발 효시켜 단백질을 분해한 간장과 된장을 예부터 사용하여 왔다(Kim, 2005;Kim, 2013).
본 연구에서는 다양한 증미소재로서 사용되고 있는 콩의 대두분리단백질을 가수분해한 대두분리효소가수분해물 (enzymatically hydrolyzed isolated soy protein, eHISP)을 묘사분석을 통해 관능적 특성을 검토하고 짠맛 증진물질로 서 활용하기 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.
재료 및 방법
실험에 사용된 생수(Kwang Dong Pharm. Co., Jeju, Korea)는 시중 대형마트에서 구입하여 사용하였으며, NaCl (Samchun Pure Chemical Co., Pyeongtaek, Korea), monosodium L-glutamate monohydrate (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), maltodextrin (MD-1520, Eden Town F&B Co., Incheon, Korea), Yeast Extract (ICFOOD Co., Daejeon, Korea)는 식품첨가물용을 구입하여 사용하였다. 분리 대두단백효소가수분해물(eHISP)은 분리대두단백질 (Suihua Jinlong Vegetable il Co. Ltd., Heilongjiang, China) 을 사용하였으며, 이를 증류수에 넣고 고속균질기(HG- 15A, Daihan Scientific Co., Wonju, Korea)를 이용하여 10% 농도로 분산시킨 후 회분식 아임계수 장치에 넣어 2MPa, 230°C 조건에서 가수분해 시켰다(Hwang et al., 2015). 제조된 가수분해물은 고압멸균기에 넣어 121°C에 서 30분간 살균처리를 진행 후 Bacillus subtilis TP-6와 Aspergillus oryzae 유래 Flavorzyme (Novozyme, Bagsyaerd, Denmark)을 사용하여 효소 가수분해를 진행하였다. 이 중 Bacillus subtilis TP-6 효소는 10% 밀 글루텐 현탁액에 yeast extract와 탄소원으로 포도당(glucose)과 자일로오스 (xylose)를 각각 1% 첨가 후 24시간 배양하였고 이를 다시 밀 글루텐 배지에 배양하여 효소원으로 사용하였다. 발효 과정은 100 MPa, 50°C의 처리 조건에서 분리대두단백 가 수분해물과 효소를 넣어 24시간 동안 발효를 진행하였으며, 발효가 끝난 후 연속식 원심분리기(Tubular centrifuge AV10675G, Tomoe Engineering Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 12,000 rpm에서 20분간 원심분리하여 상등액을 회수하였다. 회수된 상등액은 활성탄(No. 2524, Shinki Chemical Co. Ltd., Yangsan, Korea)을 사용하여 탈색을 시킨 후 0.45 μm PTFE 막여과기(Sartourius, Gottingen, Germany) 로 여과하였다. 여과된 물질은 동결건조기에서 5일간 건조 후 분쇄하였으며, 분말화된 상태로 ㈜바이오벤(Bucheon, Korea)에서 제공받아 사용하였다.
전주대학교 한식조리학과에 재학중인 남녀학생 중 훈련 된 패널을 대상으로 하여 NaCl (Samchun Pure Chemical Co., Pyeongtaek, Korea)을 25 mmol/L에서 80 mmol/L까지 5 mmole 농도 간격으로 제조하여 12개의 시료를 순위검사 법(ranking test)으로 평가하는 훈련을 6개월 동안 진행한 후 정답율이 80% 이상인 패널 15명을 선발하여 eHISP의 농도별 짠맛 강도 평가를 실시하였다. 시료는 난수표에서 선택된 세 자리수의 난수를 부착하여 제공하였으며, 시료 와 시료 사이에 입을 헹굴 수 있도록 가온한 생수와 식빵 을 제공하였다. 평가를 시작하기 전과 시료를 맛 본 후 입 안을 헹구도록 하였으며, 하나의 시료를 비교 평가한 후 5 분 정도의 휴식 시간을 두어 혀의 둔화 현상을 최소화하도 록 하였다. 묘사분석과 향미프로필 패널은 짠맛 순위 검사 훈련을 받은 패널들 중 짠맛과 단맛, 쓴맛, 감칠맛에 대한 감지검사에서 5가지의 맛을 모두 느낀 패널을 대상으로 기 본 맛에 대한 순위 평가 훈련을 진행하였으며, 임의로 설 정한 농도 간격 간에 차이를 인지할 수 있는 패널 12명을 최종적으로 선발하였다.
정량적 묘사분석 언어개발을 위한 시료는 생수에 eHISP 를 각각 1.0%, 2.0% (w/v)으로 제조하여 70 mL 종이컵(소주 컵)에 15 mL씩 정량을 담아 색, 향, 짠맛, 단맛, 신맛, 쓴맛, 기타 맛에 대한 언어 개발 및 평가시표에 따른 해당 기준 물질들의 강도를 측정하고 패널들이 스스로 인지하도록 하였다. 평가 항목 중 색의 경우 DIC Color Guide (3.2 version, DIC Co., Japan)를 활용하여 관련된 색상을 기준으 로 하여 강도를 평가하였다. 모든 시료는 1회용 멸균 스포 이드(Sterile Disposable Transfer Pipette 1.5 mL, Office Ahn, Gwangju, Korea)를 사용하여 1 mL 정량을 먹을 수 있도록 하였으며, 같이 제공되는 식빵과 물을 이용하여 입을 헹구 도록 하였다. 또한 한 가지 시료의 평가가 끝난 후에는 30 초 이상 휴식을 취하도록 하였고, 평가는 1주일에 1시간 30 분씩 2회로 진행되었으며, 10회 이상 반복하여 진행하였다.
eHISP의 활성탄 처리 전, 후 시료의 관능적 특성 차이를 알아보기 위하여 묘사분석 방법 중 향미프로필 방법을 활 용하였으며, 색과 향, 맛에 대한 관능적 특성을 스펙트럼 묘사분석 방법으로 표현하였다. 평가의 이해를 돕기 위한 기준시료(R)는 eHISP와 비슷한 조성을 가진 model broth 를 사용하였다. 이의 제조는 monosodium L-glutamate monohydrate 1.9 g/L, maltodextrin 6.38 g/L, yeast extract 2.1 g/L로 구성하였으며, NaCl 함량은 50 mmol/L 농도로 제조하였다. 시료는 생수에 eHISP를 1.0%, 2.0% (w/v) 농 도로 제조하여 70 mL 종이컵(소주컵)에 15 mL씩 제공하여 스포이드로 1 mL 정량을 스푼에 떨어뜨려 섭취한 후 평가 하도록 하였다.
결과 및 고찰
묘사분석 패널을 대상으로 eHISP의 특성에 대한 관능적 언어를 개발한 결과를 Table 1에 나타내었다. 개발된 언어 중 외관의 경우 진한 노란색 계열의 색으로 개발되었고, 개발된 언어의 강도는 DIC 239-306까지로 평가되었으며, 평가시료에 대하여 8점의 강도로 평가하였다. 향의 경우에 는 재래식 된장의 향, 조선간장의 향, 옥수수 수염차 향, 구수한 향의 4가지 언어와 기준 물질에 대하여 각각 6점, 7점, 4점, 5점의 강도가 개발되었다. 짠맛에 대해서는 조선 간장의 짠맛 9점, 재래식 된장의 짠맛 6점, 된장국의 짠맛 7점, 맥반석 달걀의 짠맛 6점, 마른 오징어 짠맛 4점으로 총 5가지 언어와 이에 따른 강도가 개발되었다. 단맛의 경 우 맥반석 달걀의 단맛 6점, 물의 단맛 4점, 된장국의 단 맛 7점, 미소 단맛 6점, 조미 오징어 단맛 4점, 가쓰오 부 시 단맛 5점, 진미채 단맛 5점으로 7개의 언어 및 강도가 개발되었다. 신맛에서는 삶은 콩의 신맛 5점, 국간장의 신 맛 7점, 된장국의 신맛 8점, 미소국의 신맛 6점으로 4가지 의 언어와 강도, 쓴맛의 경우 볶은 콩의 쓴맛 8점, 우엉차 의 쓴맛 9점, 볶은 멸치의 쓴맛 10점, 삶은 고사리의 쓴맛 8점, 항태채의 쓴맛 6점으로 5가지 언어 및 강도가 개발되 었다. 구수한 맛에 대해서는 가쓰오부시의 구수한 맛 6점, 누룽지 구수한 맛 8점, 볶은 콩의 구수한 맛 8점으로 3개 의 언어와 강도가 개발되었으며, 감칠 맛의 경우에는 미소 감칠맛 7점, 재래식된장 감칠맛 9점, 된장국의 감칠맛 10 점, 가쓰오부시의 감칠맛 8점을 총 4가지 언어 및 강도가 개발되었다.
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eHISP 시료의 경우 관능적 특성 평가 시 특유의 색과 향이 평가에 영향을 미칠 수 있기 때문에 활성탄 처리를 통하여 탈색 및 탈취를 진행하였다. 이후 활성탄 처리 전· 후의 시료는 eHISP 농도를 1%, 2%로 첨가한 시료를 개 발된 34개의 관능적 언어에 대한 인지 강도를 평가하였으 며, 이에 따른 향미 프로필 결과를 Table 2에 나타내었다. 전반적인 외관, 향/이취, 짠맛, 단맛, 신맛, 구수한 맛, 쓴 맛, 감칠맛에 대한 강도 및 기호도 결과는 스펙트럼 묘사 분석 방법을 활용하여 Fig. 1, Fig. 2에 나타내었다. eHISP 의 향미프로필 결과 신맛을 제외한 모든 항목에서 활성탄 처리구가 활성탄 미처리구보다 관능적 특성이 낮게 나타났 으며, 이러한 경향은 활성탄 처리로 냄새 등이 감소하면서 맛에 대한 감도가 낮아진 것이 어느 정도 영향을 미친 것 으로 생각된다. Kim (2011)에 의하면 냄새는 맛과 상호작 용을 일으킨다고 알려져 있으며, 맛의 감도를 높이기 위해 서 냄새 성분을 첨가하였을 때 맛의 강도를 높일 수 있다 고 하였는데, 본 연구에서도 활성탄 처리로 냄새 성분이 제거됨에 따라서 일부의 맛을 약하게 느끼게 된 것으로 판 단된다. 신맛의 경우 eHISP 첨가량이 증가할수록 관능적 특성이 강하게 평가되었으며, 활성탄 미처리구가 처리구보 다 더 높은 점수를 나타내었다. 이는 분리대두 단백질이 효소에 의해 가수분해 되어 생성된 펩타이드 중 하나인 아 스파르트산(aspartic acid)의 영향일 것으로 생각된다. 일반 적으로 아스파르트산은 감칠맛 외에 신맛을 내는 정미성분 으로 대두단백질에는 글루탐산 다음으로 많은 양의 아스파 르트산을 함유하고 있어 이의 영향을 받은 것으로 판단된 다(Choi & Rho, 2013). 또한 신맛이 높게 평가된 또 다른 이유는 색의 영향 때문인 것으로 생각되는데, 신맛의 경우 노란색 계약의 색이 신맛을 나타내는 색 중의 하나로 노란 색이 진해질수록 신맛을 강하게 느낀다는 연구결과가 있으 며, eHISP 첨가량이 증가할수록 노란빛의 색이 진해져 신 맛을 상대적으로 강하게 인지한 것으로 판단된다(Kim, 2008;Lee & Park, 2013;Cha, 2015). eHISP 시료의 전반 적인 기호도에 대해서는 활성탄 처리구의 점수가 높게 나 타났으며, 첨가량에 따라서는 eHISP 농도가 진해질수록 기 호도가 낮아지는 경향을 나타내었다. 이는 eHISP 시료 제 조 과정 중 분리대두단백질의 가수분해가 진행되면서 생성 된 이취와 쓴맛을 내는 저분자 펩타이드가 증가(Han & Hwang, 1992)하기 때문에 eHISP의 첨가량이 증가할수록 이취나 쓴맛이 증가하여 기호도가 낮아지는 것으로 판단 된다.
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정량적 묘사분석에서 개발된 34개의 언어의 관능적 특성 간의 상관성 및 시료와 관능적 특성간 상관성을 분석하기 위하여 각 시료의 특성강도의 평균값에 대한 주성분분석 (PCA)을 실시하였다. 주성분분석은 독립변수에 대한 값을 하나의 주성분으로 함축시켜 독립변수와의 상관관계를 분 석하여 나타낸 것으로, eHISP의 주성분분석결과를 Table 3 과 Fig. 3에 나타내었다. 활성탄 처리 전·후의 시료와 34 개의 관능적 특성 언어 사이의 상관관계 및 유사성을 분석 한 결과 첫 번째 주성분인 F1은 56.35%, 두 번째 주성분 인 F2는 35.05%의 총 분산 값을 나타내어 총 91.40%의 설명력을 보였다. F1의 경우 색, 재래식 된장의 향, 짠맛, 감칠맛, 메주향, 볶은 콩의 향, 쓴맛, 우엉차의 쓴맛 등과 양의 상관관계를 나타내었으며, 특히 메주 향이 매우 높은 상관관계를 나타내었다. 이는 eHISP 시료 제조시 사용한 효소의 영향으로 Aspergillus oryzae 유래 효소와 Bacillus subtilis에서 분리한 프로테아제(protease)가 전통 장류의 독 특한 맛과 향을 나타내는 것으로 알려져 있으며(Kim et al., 2011;Kim & Kwon, 2014), 실험에 사용한 분리대두 단백도 이의 영향을 받아 메주향이 높은 상관관계를 나타 낸 것으로 생각된다. F1과 음의 상관관계를 나타낸 특성 에는 국간장 및 삶은 콩·미소된장국의 신맛, 된장국의 짠 맛·단맛·감칠맛, 조선간장의 짠맛, 맥반석 달걀의 짠맛 등이 있었다. F2에 대해서는 색, 볶은 콩을 제외한 향/이취 전체, 재래식된장·된장국의 짠맛, 구수한 맛 전체, 우엉차 쓴맛, 재래식된장의 감칠맛 등이 양의 값에 존재하였다. 활 성탄 처리 전·후에 대해서는 1사분면에 위치하여 색, 향, 일부의 짠맛·쓴맛과 상관관계를 가지는 것으로 나타났으 며, 이에 따른 관능적 특성 중 색, 조선간장의 향, 메주의 향, 옥수수 수염차 향, 재래식 된장의 향·짠맛·감칠맛, 우엉차 쓴맛과 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 활성탄 처리 후 시료의 경우 2사분면에 위치하여 구수한 맛, 일부의 짠맛·신맛·감칠맛과 함께 음의 값을 나타내 고 있으며, 관능적 특성 중에는 된장국의 짠맛·감칠맛· 국간장의 신맛, 미소된장국의 신맛, 구수한 맛 전체 항목에 대해 높은 상관관계를 가지는 것으로 나타났다. 이 결과를 통하여 활성탄 처리 전·후에 따른 eHISP 시료의 관능적 특성에 대한 차이를 알 수 있었고, 그 중에서도 활성탄 처 리 후 시료의 경우 색·향과 음의 상관관계를 나타내어 이미와 이취 등이 줄어 들었음을 알 수 있었다. 주성분 분 석 결과에서 시료와 관능적 특성간의 거리를 비교했을 때 향/이취에 대한 거리가 색에 대한 거리보다 가까운 것으로 나타나 eHISP 시료와 향이 높은 상관관계를 가지는 것으 로 나타났다. 음식에 간장의 향을 첨가하였을 때 짠맛에 대한 관능평가를 진행한 연구결과에 의하면 간장 향이 강 할수록 짠맛도 강하게 느끼고, 반대로 맛이 강해지면 관련 된 향을 소비자들이 더 강하게 인지한다고 하였다(Lee, 2013). Lee et al. (1994)의 연구 결과에 의하면 간장의 관 능적 특성 중에서 짠맛은 풍미나 단 냄새, 구수한 냄새 등 과 양의 상관관계를 가진다고 하였는데 eHISP 제조에 사 용된 분리대두단백의 경우 가수분해시 생성된 다양한 향기 성분 중 구수한 향을 내는 pyrazine류와 단냄새를 내는 methylacetate와 ethylacetate가 생성되며(Joo, 1999), 이 들 의 향이 짠맛 증진에 많은 영향을 주었을 것으로 판단된다.
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요 약
정량적 묘사분석을 통해 eHISP와 관련되 관능적 묘사언 어 34개를 개발하였으며, eHISP의 관능적 특성, 색, 향미, 이취의 연관성과 관능적 특성간의 상관관계를 알아보았다. 정량적 묘사분석(QDA)를 통해 개발된 eHISP의 관능적 묘 사언어는 색 1개, 향 5개, 짠맛 5개, 단맛 7개, 신맛 4개, 쓴맛 5개, 구수한 맛 3개, 감칠맛 4개의 언어가 개발되었 다. 활성탄 처리 전후의 시료에 대한 향미프로필을 진행한 결과 신맛을 제외한 모든 항목에서 활성탄 미처리구의 강 도가 높게 평가되었고, eHISP의 첨가농도가 증가할수록 강 도는 높게 평가되었다. 이를 도식화하여 구체적 상관관계 를 주성분분석을 통해 알아보았으며, 그 결과 F1 56.35%, F2 35.05%으로 총 91.40%의 설명력을 나타내었다. 활성탄 미처리구의 경우 1사분면에 위치하여 색, 향, 일부의 짠맛· 쓴맛과 상관관계를 가지며, 그 중 메주향과 높은 상관관계 를 나타내었다. 활성탄 처리구는 2사분면에 위치하여 구수 한 맛, 일부의 짠맛·신맛·감칠맛과 상관관계를 가지며, 그 중 누룽지의 구수한맛과 높은 상관관계를 나타내었다.
