KR101745325B1 - 플라즈마 처리수를 이용한 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 육제품 - Google Patents

플라즈마 처리수를 이용한 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 육제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물에 플라즈마를 처리한 플라즈마 처리수와 육류를 혼합한 혼합물을 가열하여 제조하는 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 합성 아질산염 무첨가 육제품에 관한 것이다.

Description

플라즈마 처리수를 이용한 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 육제품{Method for producing meat product without adding synthetic nitrite using plasma-treated water and meat product produced by the same method}
본 발명은 물에 플라즈마를 처리한 플라즈마 처리수와 육류를 혼합한 혼합물을 가열하여 제조하는 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 합성 아질산염 무첨가 육제품에 관한 것이다.
전세계 어디에서나 안전하고 영양적이며 관능적 품질 또한 우수한 식품의 공급이 지속적으로 요구되고 있다. 또한, 현대 소비자들의 소비 경향 중 하나는 자연주의이며 이에 대한 만족을 위해 식품 가공 산업에서는 화학적 합성 식품 첨가물의 사용을 줄이고 있으며, 화학적 합성 식품 첨가물을 대체할 수 있는 천연 첨가물의 개발을 위한 다양한 연구들이 진행되고 있다.
식육가공 산업에 있어 염지 육제품 제조 시 이용되는 식품 첨가물 중 아질산염은 소시지, 햄, 베이컨 등의 염지 육가공품 내 아질산 이온(NO2 -) 공급에 따른 다양한 활성으로 인해 그 이용이 필수적인 첨가물이다. 염지 육제품 내에서 아질산 이온은 우선 보존제로서 여러 호기성 및 혐기성 미생물의 증식을 억제하고, 특히 클로스트리디움 보툴리늄(Clostridium botulinum) 균을 불활성화시킬 수 있으며, 장시간의 열처리에 의해서도 불활성화되지 않고 독성 물질의 생성 및 부패를 일으키는 바실러스 세레우스(Bacillus cereus), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 클로스트리디움 퍼프린젠스(Clostridium perfringens)의 증식을 억제할 수 있다. 또한, 항산화제로서 염지 육가공품 제조 시 발생하는 지방 산패를 억제하여 산패취의 발생을 줄이며, 육 내 미오글로빈(myoglobin)이 일산화질소와 결합하여 니트로실미오글로빈(nitrosylmyoglobin)을 생성하여 염지 육색 발현에 관여하고, 질소 함유 휘발성 성분 발생에 따른 염지 육제품의 독특하고 매력적인 풍미 발현에 관여한다. 따라서, 염지 육제품 제조 시 아질산 이온은 없어서는 안 되는 물질이며, 전 세계적으로 사용되고 있는 실정이다. 하지만 아질산 이온 공급을 위해 일반적으로 이용되고 있는 화학적 합성 아질산염(NaNO2 또는 KNO2)의 경우 합성 아질산염 이용에 따른 염지 육가공품 내 나트륨의 증가 및 화학적 합성 첨가제라는 점으로 인해 소비자들이 아질산염이 이용된 염지 육가공품에 대한 기피 현상이 증가하고 있어, 소비자의 요구를 만족시키고 육가공 산업의 지속적인 발전을 위해 합성 아질산염을 대체할 수 있는 천연 첨가물의 개발이 시급한 실정이다.
화학적 합성 아질산염을 이용하지 않고 천연 염지 육제품 제조를 위한 방법으로 현재 가장 많이 활용되고 있는 것은 질산염을 포함하고 있는 식물 추출물에 종균(starter)을 접종하여 질산 이온(NO3 -)을 환원시켜 얻은 아질산 이온(NO2 -)을 이용하는 방법이 있다. 현재 국내뿐 아니라 여러 나라에서 이러한 방법을 이용하고 있는데, 특히 셀러리 추출물이 첨가된 자연주의 제품들로 출시되고 있으며, 이러한 제품들에 대한 소비자 선호도 또한 증가하고 있는 추세이다. 그러나 질산염을 함유하고 있는 천연 식물 추출물 생산을 위한 추출공정과 이를 아질산 이온으로 환원시키기 위한 종균 및 환원공정에서 비용이 추가되고 있으며, 이로 인해 천연 식물 추출물이 첨가된 육제품의 생산비 증가는 피할 수 없다. 또한, 현재 염지 육제품 제조 시 요구되는 아질산 이온의 함량을 충족하는 천연 식물 추출물의 생산 공정 및 환원기술이 국내에 확보되어 있지 않아 국내에서 이용되는 식물 추출물이나 종균 등은 대부분 수입에 의존하고 있다. 따라서 염지 육제품 제조 시 비용을 절감할 수 있고, 효과적으로 아질산염을 대체할 수 있는 순수 국내 기술을 개발하여 국내 육가공 식품 산업의 발전 및 경제성 확보를 도모할 필요가 있다.
한국등록특허 제1229379호에는 합성 아질산나트륨을 첨가하지 않고 질산염을 포함하고 있는 채소 분말과 질산염 환원균을 이용하여 육색고정 및 풍미를 갖는 육제품의 제조방법이 개시되어 있고, 한국공개특허 제2013-0136051호에는 육가공 시 드라이아이스를 첨가하여 질산염 또는 아질산염을 첨가하지 않고도 지방 산화를 억제하여 신선도를 유지할 수 있는 육가공 제품의 제조방법이 개시되어 있으나, 본원 발명과 같이 합성 아질산염을 대체하여 증류수에 플라즈마를 처리한 플라즈마 처리수를 이용하여 육제품을 제조하는 구성은 개시되어 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 합성 아질산염을 첨가하지 않고 아질산 이온을 생성시켜 동일한 육색 고정 효과와 풍미를 나타내어 기호도가 우수한 육제품을 제조하기 위해, 물에 플라즈마를 처리한 플라즈마 처리수를 육제품 제조 시 사용되는 물을 대체하여 건강에 유익할 뿐만 아니라 기호도가 우수한 육제품의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 물에 플라즈마를 처리한 플라즈마 처리수와 육류를 혼합한 혼합물을 가열하여 제조하는 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 합성 아질산염 무첨가 육제품을 제공한다.
본 발명의 방법으로 제조된 육제품은 셀러리 분말 또는 합성 아질산염을 첨가하지 않고도 염지 육색이 발현되면서, 합성 아질산염을 첨가한 육제품과 비교하여 관능평가에서 유의적인 차이가 없는 것으로 확인되어, 본 발명의 플라즈마 처리수를 이용하여 육제품을 제조할 경우 셀러리 분말이나 화학적 합성 아질산염을 대체할 수 있다. 따라서, 육가공 식품 산업에서 플라즈마 기술을 이용한 물을 활용할 경우 화학적 합성 아질산염을 배제할 수 있을 뿐 아니라 셀러리 분말과 같은 천연 첨가물 제조, 환원 및 첨가 공정 또한 배제할 수 있어 소시지 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명은 천연 아질산염 대체품 생산 산업에 있어서 경쟁력 확보 및 소비자 친화적인 방법으로 육제품 생산 공정 개선의 결과를 낳을 수 있을 것으로 사료된다.
도 1의 (a)는 유전장벽 방전을 위한 전극구조이다. 1: 제 1전극, 2: 유전장벽층, 3: 제 2전극, 4: 전력부
도 1의 (b)는 처리하고자 하는 증류수의 저장용기 개략도이다. 5: 저장용기
도 2는 플라즈마 처리수의 250~450 nm에서 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3의 (a)는 플라즈마 처리수의 아질산 이온, 질산 이온 및 아질산 농도를 확인한 결과이다.
도 3의 (b)는 플라즈마 처리수의 아질산 이온을 측정한 결과이다.
도 4는 플라즈마 처리수를 이용하여 제조한 유화형 소시지를 보여준다. T1: 음성 대조구, T2: 플라즈마 처리수 첨가구, T3: 샐러리 분말 첨가구, T4: 합성 아질산염 첨가구
도 5는 플라즈마 처리수를 이용하여 제조한 햄 단면을 보여준다. T5: 플라즈마 처리수 무첨가, T6: 플라즈마 처리수 첨가
도 6은 플라즈마 처리수를 이용해 제조한 소시지의 표면 육색을 나타낸 것이다. (a) 일반물 첨가군, (b) 합성 아질산염 100 ppm 첨가군, (c) 플라즈마 처리수 첨가군
도 7은 유화형 소시지 급여에 따른 염증성 사이토카인 TNF-α 생성량을 비교한 그래프이다. 소시지 A: 합성 아질산염 첨가 소시지, 소시지 B: 플라즈마 처리수 첨가 소시지
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 물에 플라즈마를 처리한 플라즈마 처리수와 육류를 혼합한 혼합물을 가열하여 제조하는 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 육제품의 제조방법에서, 상기 플라즈마 처리는 공기 중의 질소를 플라즈마 처리를 통해 아질산 이온으로 생성시키기 위해서는 밀폐되지 않고 공기가 노출된 상태에서 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 플라즈마 처리는 당업계에 공지된 플라즈마 기술들이 적용될 수 있어 플라즈마 발생장치는 특별히 한정되지 않으며, 유전장벽 방전뿐만 아니라 대기 중의 공기(air)를 방전 기체로 사용하거나 일정 비율의 질소, 산소 혼합기체를 사용하는 코로나 방전, 마이크로파 방전 및 아크 방전 등의 여러 형태의 플라즈마를 이용할 수 있다. 즉, 일산화질소와 이산화질소를 생성하는 모든 플라즈마는 아질산 이온과 질산 이온을 포함하는 플라즈마 처리수 생성이 가능하다. 또한, 플라즈마 발생을 위한 전원부는 사인파, 구형파, 펄스파 등 여러 웨이브폼을 가질 수 있으며 구동 주파수와 입력 전압에 따라 플라즈마 처리수 생성 효율이 다르게 나타날 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용된 플라즈마 장치는 특정의 바람직한 실시예에 대해서 이루어졌으며, 이상에서와 같이 사용된 플라즈마 장치에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 플라즈마 발생장치의 구조, 전극의 모양 및 구동 조건을 이용하여 실시할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 육제품의 제조방법에서, 상기 처리는 바람직하게는 160~240 W 범위의 유전장벽 방전으로 10~300분 동안 처리할 수 있으며, 바람직하게는 200 W의 유전장벽 방전으로 60분 동안 처리 또는 300 rpm으로 교반하면서 200 W의 유전장벽 방전으로 2시간 동안 처리할 수 있다. 상기 플라즈마 처리 조건은 실시예에 한정되며 운전 전력과 처리 시간은 다양하게 실시될 수 있다. 다시 말해, 플라즈마 발생 장치는 다양한 전기적 특성 및 플라즈마 특성을 갖기 때문에 이런 특성에 따라서 구동 전력, 처리 시간 등은 다를 수 있으며 이에 따라 플라즈마 처리수의 이온 농도 역시 결정된다.
상기와 같은 플라즈마 처리에 의해 생성된 플라즈마 처리수 내의 아질산 이온의 농도는 10~400 ppm으로 음용에 적합하고 아질산 이온이 충분히 생성되어 육제품 제조에 적합한 플라즈마 처리수로 제조할 수 있었다. 본 발명의 실시예에서 80 mL의 증류수를 1시간 처리 시 최대 아질산 이온 87 ppm, 질산 이온 약 200 ppm까지 생성할 수 있었으며, 또한, 1%의 피로인산나트륨(sodium pyrophosphate)을 첨가한 100 mL 증류수를 300 rpm으로 교반하면서 200 W 범위의 유전장벽 방전으로 2시간 처리 시 최대 아질산 이온 782 ppm까지 생성할 수 있었다. 플라즈마가 생성하는 질산화합물의 분압, 처리수의 온도, 처리 시간, pH 등에 따라 생성율과 최대 생성량은 달라질 수 있다.
또한, 본 발명의 육제품의 제조방법에서, 상기 물은 증류수일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 육제품의 제조방법에서, 상기 육류는 돈육, 계육, 우육, 오리육, 양육, 염소육, 칠면조육, 말육 또는 구육일 수 있으며, 바람직하게는 돈육일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 육제품의 제조방법에서, 상기 혼합물에 지방, 염화나트륨, 피로인산나트륨, 아스코르브산, 옥수수 전분, 대두단백, 난분, L-글루타민산나트륨, 당(카라기난, 백설탕), 콜라겐, 감미료(아스파탐 등), 보존료(소르빈산, 소르빈산칼륨, 소르빈산칼슘 등) 및 다양한 향신료(마늘 분말, 양파분말, 후추분말 등)로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 부재료를 추가로 더 첨가할 수 있다. 구체적으로 소시지를 제조할 경우, 혼합물은 플라즈마 처리수 160~240 g, 육류 500~700 g, 지방 160~240 g, 염화나트륨 10~14 g, 피로인산나트륨 1.5~2.5 g 및 아스코르브산 0.4~0.6 g을 혼합할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 플라즈마 처리수 200 g, 육류 600 g, 지방 200 g, 염화나트륨 12 g, 피로인산나트륨 2 g 및 아스코르브산 0.5 g을 혼합할 수 있다. 또한, 다른 실시예의 소시지를 제조할 경우, 혼합물은 육류 40~60 g, 지방 16~24 g, 염화나트륨 1.2~1.8 g, 아스코르브산 0.02~0.06 g, 설탕 0.8~1.2 g, 흑후추 분말 0.2~0.4 g, 밀 전분 4~6 g, 대두단백 1.6~2.4 g 및 플라즈마 처리수 16~24 g을 혼합할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 육류 50 g, 지방 20 g, 염화나트륨 1.5 g, 아스코르브산 0.04 g, 설탕 1 g, 흑후추 분말 0.3 g, 밀 전분 5 g, 대두단백 2 g 및 플라즈마 처리수 20 g을 혼합할 수 있다. 또한, 햄을 제조할 경우, 혼합물은 육류 66~76 g, 염화나트륨 0.8~1.2 g, 아스코르브산 0.04~0.06 g, 소고기 분말 0.8~1.2 g, 설탕 0.8~1.2 g, 계란흰자 분말 1.7~2.5 g, 플라즈마 처리수 16~24 g 및 물 2.8~3.6 g을 혼합할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 육류 71.43 g, 염화나트륨 1.07 g, 아스코르브산 0.05 g, 소고기 분말 1.07 g, 설탕 1 g, 계란흰자 분말 2.14 g, 플라즈마 처리수 20 g 및 물 3.24 g을 혼합할 수 있다. 본 발명의 상기 배합비는 최종 육제품의 상품성과 소비자 기호도를 고려하여 변경될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 합성 아질산염 무첨가 육제품을 제공한다. 상기 육제품은 염지 육제품이며, 더욱 바람직하게는 소시지, 햄, 베이컨, 캔햄 또는 건조저장육류일 수 있는데, 상기 소시지는 유화형 또는 조분쇄형 소시지일 수 있고, 상기 햄은 등심햄, 안심햄, 숄더햄, 본인햄, 본레스햄, 로인햄, 프레스햄 또는 피크닉햄일 수 있으나, 아질산 이온을 이용한 염지 육제품이라면 본 발명 방법의 사용이 제한되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예를 들어 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 플라즈마 처리수 준비
(1) 플라즈마 장치
본 발명에서 사용된 유전장벽 방전은 전극구조가 단순하고 낮은 방전전압으로 높은 효율로 플라즈마 처리수 생성이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 도 1에서 제시한 구조는 대표적인 유전장벽 방전 발생장치의 구조이며 제 1, 2 전극 사이에 유전층이 존재하게 된다. 여기서 전극의 두께는 중요하지 않으므로 초박형, 초대형으로 제작이 가능하며, 전극의 부식이나 손실에 대한 염려가 없기 때문에 산업적으로도 안정적으로 사용될 수 있다. 또한 플라즈마 발생장치와 처리하고자 하는 증류수와 거리는 플라즈마에 큰 영향을 미치지 않기 때문에 대용량을 안정적으로 처리할 수 있다.
종래의 기술로 사용되던 여러 플라즈마 발생 장치는 증류수 내에 플라즈마를 생성시키거나 증류수를 한쪽 전극부로 사용하여 플라즈마와 직접적인 접촉이 이뤄지는 구조가 대부분이다. 이러한 경우 공간적, 시간적으로 불균일하고 불규칙적인 스트리머 발생으로 인하여 플라즈마 처리수의 특성이 때마다 달라지는 단점이 있으며, 전극으로 사용되는 금속 성분이 처리수로 유입되는 경우가 있어 식품살균 목적이나 음용으로 적합하지 않다. 또한 플라즈마로 생성되는 전류의 흐름에 의해 장치뿐만 아니라 처리수의 온도도 높아지며, 높은 방전 전류로 인하여 대용량 처리가 어렵다.
본 발명의 플라즈마 처리는 유전장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD)을 이용한 것으로, 상기 플라즈마는 주파수 1~100 kHz의 양극성(bipolar) 전압으로 구동되어 전력 50~200 W에서 발생시킬 수 있다.
(2) 플라즈마 처리수 제조 및 특성
본 발명에서는 플라즈마 처리수 생성에 용이하도록 제작된 유전장벽 방전 발생장치를 이용하여 증류수 80 mL를 200 W에서 처리하였다. 플라즈마 장치와 증류수 저장용기는 대기 중에 노출한 상태로 진행하였으며, 특별한 냉각장치가 없이 상온에서 실시하였다. 증류수에 해리되어 있는 아질산 이온과 질산 이온의 측정법에는 이온교환 크로마토그래피(Ion exchange chromatography), 디아조화법(diazotization), 이온전극법 등 다양한 분석방법이 있는데, 본 발명에서는 플라즈마 처리된 증류수 80 mL의 아질산 이온 및 질산 이온의 농도를 광원(ISU-UV-VIS, Oceanoptics), 분광기(MAYA2000 Pro, Oceanoptics), 석영 큐벳(CV-Q-10, Oceanoptics)을 이용한 흡광광도법(Absorption photometry)과 이온 크로마토그래피(Ion chromatography)를 통해 정확히 평가하였다.
대기중의 공기를 방전기체로 사용하거나 질소와 산소의 혼합기체를 이용한 방전의 경우 플라즈마로부터 발생하는 질소산화물 및 관련 활성종들이 수중에 용해되어 하이드록실 라디칼(OH radical), 오존, 아질산 및 질산이 생성되며 처리수의 pH가 낮아진다. 다음 화학반응식들을 통해 아질산과 질산이 생성된다.
[반응식 1]
2NO + O2 → 2NO2
[반응식 2]
NO + NO2 + H20 → 2NO2 - + 2H+
[반응식 3]
2NO2 + H2O → NO2 - + NO3 - + 2H+
[반응식 4]
3NO2 + H20 → 2HNO3 + NO
[반응식 5]
NO2 + NO3 + H20 → 2HNO3
플라즈마 처리된 증류수에 용해되어 있는 아질산은 pKa 값이 3.37로 pH 3.37의 용액에서 50%가 해리되어 아질산 이온이 생성되며 pH 5.5 이상의 용액에서는 99% 해리되어 아질산 이온으로 대부분 해리된다(반응식 6).
[반응식 6]
HONO + H2O ↔ H3O+ + NO2 -
보통 질소, 산소 기체로 발생된 플라즈마로 처리된 증류수는 강한 산성인 질산에 의해 pH가 2~4 범위로 나타나며, 이 영역에서는 아질산 이온과 아질산이 일정 비율로 함께 존재한다.
도 2는 듀테륨 램프와 텅스텐 램프를 광원으로 사용하고 광 경로의 길이가 10 mm의 석영 큐벳과 검출기를 통해 250~450 nm에서 처리수의 흡광도를 측정한 결과이다. 아질산 이온과 질산 이온의 흡수스펙트럼은 용해되어 있는 용액에 따라 피크 파장의 위치가 조금씩 다르지만 본 발명에서는 알려진 증류수 기준의 파장 별 흡수계수(absorption coefficient)를 사용하여 평가하였다. 질산 이온과 아질산 이온은 200 nm 근처에 흡수 스펙트럼이 존재하며 각각 300 nm와 350 nm 정도에 흡수 스펙트럼이 존재한다. 200 nm에서 나타나는 흡수 스펙트럼의 피크는 이온의 구분이 힘들뿐만 아니라 큰 흡수계수(absorption coefficient) 때문에 본 발명에서 측정하고자 하는 이온 농도의 범위를 측정하기 힘들다. 이에 작은 에너지 전이에 따른 300 nm와 350 nm에서 측정된 흡수 스펙트럼을 이미 알려진 흡수계수와 비교를 하여 농도를 계산하였다(도 2). 도 2에 나타나듯이 유전장벽 방전을 이용해 60분 동안 처리한 처리수는 아질산 이온과 아질산이 각각 1.08 mM이 생성된 것을 확인할 수 있으며 이때 pH는 3.3이였다.
도 3은 플라즈마 처리 시간에 따른 처리수의 아질산 농도를 나타낸 것인데, 플라즈마 처리 시간이 증가함에 따라 처리수의 아질산 이온과 질산 이온, 그리고 아질산의 농도가 증가하는 것을 확인하였다(도 3의 (a)). 도 3의 (b)와 같이 플라즈마 10분 처리한 처리수의 경우 아질산 이온이 약 10 ppm 생성되었으며, 60분 처리한 경우 약 5배인 50 ppm 가까이 생성되었다. 그래프에 나타나듯이 시간에 일차 비례하며 계속 증가하는 것이 아니라 시간이 지날수록 아질산 이온은 일정 농도로 포화되는 것을 예상할 수 있다.
그리고 도시하진 않았지만, 플라즈마 처리수의 아질산 이온의 농도는 처리수의 pH를 높여 초기 처리수에 존재하는 아질산을 아질산 이온으로 산화시킬 경우(반응식 6) 초기의 pH가 약 3.3일 때 최대 2배까지 아질산 이온 농도를 높일 수 있으며, 초기 pH에 따라 그 정도는 달라질 수 있다. 상기 방법을 이용했을 경우 실험적으로 1시간 처리된 처리수에서 최대 87 ppm까지 얻을 수 있었다.
또한, 도시하지 않았지만 플라즈마 처리수의 아질산 이온의 농도는 교반(stirring)하면서 플라즈마를 오랜 시간 처리할 경우 아질산 이온 농도를 높일 수 있는데, 구체적으로 1%의 피로인산나트륨(sodium pyrophosphate)을 첨가한 100 mL 증류수를 300 rpm으로 교반하면서 200 W의 플라즈마로 2시간 동안 처리할 경우 처리수에서 782 ppm까지 얻을 수 있었다.
제조예 2: 소시지 제조
소시지 제조를 위한 돈육 후지, 등지방, 냉수 등의 첨가물 배합비는 표 1에 나타내었다. 우선 돈육, 등지방, 냉수 및 첨가물을 사일런트 커터(silent cutter)를 이용하여 혼합물의 온도가 10℃가 넘지 않는 범위에서 일정시간 혼합 및 유화시켰다. 제조된 유화물을 저밀도 폴리에틸렌/나이론 진공포장백(oxygen permeability of 22.5 mL/m2/24h atm at 60% RH/25℃, water vapor permeability of 4.7 g/m2/24h at 100% RH/25℃)을 이용하여 진공 포장 후 심부 온도가 72℃가 될 때까지 열탕에서 가열하였다. 가열 후 냉수를 이용하여 냉각하고 육색의 측정 및 관능평가를 실시하였다. 하기 표 1에서, 플라즈마 처리수는 350 ppm의 아질산 이온이 포함된 것을 의미한다.
소시지 제조 배합비(g)

재료		 음성 대조군
(일반물 사용)		 양성 대조군
(합성아질산염 100
ppm 첨가)		 처리군
(플라즈마 처리수 사용)
간 돼지고기 후지 600 600 600
돼지 등지방 200 200 200
냉수 200 200 -
플라즈마 처리수 - - 200
염화나트륨 12 12 12
피로인산나트륨 2 2 2
아스코르브산 0.5 0.5 0.5
아질산 나트륨 - 0.1 -
제조예 3: 유화형 소시지 제조
유화형 소시지 제조를 위한 돈육 후지, 등지방, 냉수 등과 첨가물 배합비는 표 2에 나타내었다. 아질산 이온을 첨가하지 않은 소시지를 음성 대조구(control)로, 합성 아질산염 및 아질산 이온 공급을 위한 천연 첨가물인 셀러리 분말(celery powder)을 첨가한 소시지를 양성 대조구로 하였으며, 본 발명을 위해 플라즈마 처리수를 첨가한 소시지를 실험구로 제조하였다. 합성 아질산염, 셀러리 분말 및 플라즈마 처리수는 소시지 제조용 육반죽(meat batter)에 아질산 이온 농도가 0.007 g kg-1(70 ppm)이 되도록 첨가하였다. 소시지 제조는 우선 돈육, 등지방, 냉수 및 첨가물들을 사일런트 커터(silent cutter)를 이용하여 혼합물의 온도가 10℃가 넘지 않는 범위에서 일정시간 혼합 및 유화시켜 육반죽을 제조하였으며, 이를 4℃ 냉장고에서 24시간 저장하였다. 저장 후 육반죽을 콜라겐 케이싱(collagen casing)에 충진하여 심부온도가 72℃ 이상이 되도록 가열하여 소시지를 제조하였다(도 4). 제조된 소시지는 진공포장 후 85℃ 온수에서 2분간 2차 살균 후 10℃ 냉수를 이용하여 냉각하였으며 이를 4℃ 냉장고에서 4주간 저장하며 소시지의 품질 특성 및 변화를 측정하였다. 하기 표 2에서, 플라즈마 처리수는 350 ppm의 아질산 이온이 포함된 것을 의미한다.
유화형 소시지 제조 배합비(g)
재료 T1
(음성대조구)		 T2(플라즈마 처리수 첨가구) T3(셀러리 분말 첨가구) T4(합성 아질산염 첨가구)
간 돼지고기 후지 50.0 50.0 50.0 50.0
돼지 등지방 20.0 20.0 20.0 20.0
염화나트륨 1.5 1.5 1.5 1.5
아질산 나트륨 - - - 0.01
셀러리 분말 - - 2.3 -
L-아스코르브산 - 0.04 0.04 0.04
피로인산나트륨 0.2 - 0.2 0.2
설탕 1.0 1.0 1.0 1.0
흑후추 분말 0.3 0.3 0.3 0.3
밀 전분 5.0 5.0 5.0 5.0
대두단백 분말 2.0 2.0 2.0 2.0
플라즈마 처리수 - 20.0 - -
냉수 20.0 - 20.0 20.0
제조예 4: 햄 제조
햄 제조 시 플라즈마 처리수를 이용하여 염지액을 제조하고 이를 인젝터로 주입하여 제조할 경우 소시지와 동일하게 발색 등 아질산염 고유의 역할을 하는지 확인하기 위해 실험을 실시하였다. 햄 제조를 위한 첨가물 배합비는 표 3에 나타내었다. 합성 아질산염을 첨가한 햄을 대조구(control)로 하였으며, 플라즈마 처리수를 첨가한 햄을 실험구로 제조하였다. 합성 아질산염 및 플라즈마 처리수는 햄 제조 과정 중에 아질산 이온 농도가 0.007 g kg-1(70 ppm)이 되도록 첨가하였다. 햄 제조는 원료육에 인젝터를 이용해 염지액을 원료육 중량 대비 40%가 되도록 주사하고, 48시간 동안 냉장 텀블링 과정을 거친 다음 케이팅에 충전하였다. 그 후, 심부 온도가 78℃까지 되도록 가열하여 훈연한 후, 심부 온도 20℃까지 냉각하여 햄을 제조하였다(도 5). 하기 표 3에서, 플라즈마 처리수는 350 ppm의 아질산 이온이 포함된 것을 의미한다.
햄 제조 배합비(%)
재료 대조구(T5) 실험구(T6)
돼지 알등심 71.43 71.43
염화나트륨 1.07 1.07
아질산나트륨 0.01 -
피로인산나트륨 0.22 -
L-아스코르브산 0.05 0.05
소고기 분말-D 1.07 1.07
설탕 1.00 1.00
계란 흰자 분말 2.14 2.14
플라즈마 처리수 20.00
냉수 23.01 3.24
합계 100 100
통계분석
각 처리당 시료로부터 얻은 측정값을 SAS program(ver. 9.3, SAS Institute Inc.)을 이용 일원분산분석(One-way Analysis of Variance)하여 측정값의 차이를 비교하였다. 측정값 간의 유의성은 Tukey(1953)의 honestly significant difference 검정을 이용 5% 수준에서 평가하였으며, 측정값의 평균값을 나타내었다.
실시예 1: 소시지 표면 육색 측정
제조예 2의 방법으로 제조된 소시지의 표면색은 색도계(Spectrophotometer, CM-3500d, Minolta, Tokyo, Tapna)를 이용하여 소시지 표면을 3 반복 측정하여 평균값을 나타내었으며, 표면색을 명도(Lightness), 적색도(Redness) 및 황색도(Yellowness)로 나타내었다. 측정 결과, 플라즈마 처리수를 이용하여 제조된 소시지(처리군)에서 염지 육색이 발현됨이 확인되었다(도 6). 표면 색 측정결과에서는 모든 처리구에서 명도(L*) 및 황색도(b*)의 유의적인 차이는 확인되지 않았다(표 4). 하지만 적색도(a*) 결과에서 음성 대조군, 양성 대조군 및 처리수 이용 처리군의 수치가 각각 2.0, 10.4 및 7.8로 나타나 처리수를 이용하여 제조된 소시지의 적색도가 양성 대조군에 비하여 낮았지만 음성 대조군과 비교 시 유의적으로 높음을 확인할 수 있었다.
소시지의 표면 육색 측정 결과
색도 음성 대조군 양성 대조군 처리군
L* 67.9 67.0 67.5
a* 2.0c 10.4a 7.8b
B* 10.4 9.0 9.6
같은 행에서 다른 윗첨자는 유의차가 있음(p<0.05)
실시예 2: 관능평가
제조예 2의 소시지 관능적 특성의 차이를 소비자 기호도를 기준으로 조사하였으며 식품가공, 분석 및 관능검사에 경험이 있는 관능검사요원 10명을 선발하여 실시하였다. 평가항목은 색, 향, 맛, 산패취, 조직감, 그리고 종합적 기호도를 9점 척도법을 사용하여 1점이 매우 좋지 않음, 9점이 매우 좋음으로 하였으며, 이취의 경우 1점이 이취가 없음, 9점이 매우 심함으로 검사하였다.
관능평가 결과, 조직감을 제외한 모든 항목에서 모든 처리구 간에 유의적인 차이가 있음이 확인되었다(표 5). 음성 대조군의 경우 양성 대조군 및 처리군에 비해 유의적으로 색, 향, 맛 및 종합적 기호도가 낮았으며 이취는 높았다. 플라즈마 처리수를 이용하여 제조한 소시지(처리군)의 경우는 아질산염 첨가구인 양성 대조군과 모든 항목에서 유의적인 차이를 보이지 않았다.
소시지의 관능평가
항목 음성 대조군 양성 대조군 처리군
색 1.9b 7.7a 6.8a
향 2.4b 6.4a 6.5a
맛 2.8b 8.0a 7.2a
산패취 7.5a 1.8b 1.8b
조직감 5.4 5.3 5.4
종합적 기호도 2.9b 7.0a 6.8a
같은 행에서 다른 윗첨자는 유의차가 있음(p<0.05)
실시예 3: 육반죽의 일반 호기성 미생물
제조예 3의 육반죽의 일반 호기성 미생물 측정을 위해, 육반죽을 멸균된 식염수(0.85% NaCl)를 이용하여 희석하여 총균수 한천(total plate count agar)에 도말 후 37℃ 인큐베이터에서 48시간 배양시간을 거쳐 집락(log CFU/g)을 계수하였다.
육반죽의 일반 호기성 미생물을 측정한 결과, 음성 대조구(T1), 플라즈마 처리수 첨가구(T2), 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4)에서 각각 2.71 log CFU/g, 2.75 log CFU/g, 2.80 log CFU/g 및 2.71 log CFU/g으로 나타나 실험구들 간에 유의적인 차이가 없음이 확인되었다(표 6).
육반죽의 일반 호기성 미생물 측정 결과(log CFU/g)
처리구 총 호기성 미생물
T1 2.71
T2 2.75
T3 2.80
T4 2.71
SEM1 0.029
1 평균의 표준오차(n=20)
실시예 4: 육반죽의 pH 및 가열감량
제조예 3의 육반죽 pH 측정은 육반죽과 증류수를 1:9로 균질 후 여과지를 이용하여 여과한 용액을 pH 미터(SevenEasy, Mettler-Toledo, Korea)를 이용하여 측정하였으며, 가열감량 측정은 육반죽을 진공포장 후 가열하여 가열 전과 후의 무게를 비교 측정하였다.
육반죽의 pH는 음성 대조구(T1), 플라즈마 처리수 첨가구(T2), 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4) 간에 유의적인 차이가 없음을 확인하였다. 하지만 가열감량 측정결과, 음성 대조구(T1)와 비교하여 플라즈마 처리수 첨가구(T2), 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4) 모두 유의적으로 가열감량이 낮은 것으로 나타났다. 따라서 아질산 이온 첨가를 위해 플라즈마 처리수를 이용할 경우 합성 아질산염 및 셀러리 분말을 이용하는 경우와 비교하여 효과가 다르지 않음을 확인되었다(표 7).
유화형 소시지 육반죽의 pH 및 가열감량
처리구 pH 가열 감량(%)
T1 6.41 3.44a
T2 6.43 2.27b
T3 6.44 2.48b
T4 6.41 2.12b
SEM1 0.021 0.156
1 평균의 표준오차(n=20)
a,b 각각의 열 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 5: 유화형 소시지의 일반 호기성 미생물
제조예 3의 유화형 소시지의 일반 호기성 미생물 측정을 위해 소시지에 멸균된 식염수(0.85% NaCl)를 이용하여 균질 및 희석하여 총균수 한천(total plate count agar)에 도말한 후 37℃ 인큐베이터에서 48시간 배양시간을 거쳐 집락(log CFU/g)을 계수하였다.
소시지의 4주간 냉장 저장 중 일반 호기성 미생물 측정결과, 모든 실험구에서 저장 2주까지 일반 호기성 미생물이 검출한계 미만으로 나타났다. 저장 기간 3주 후 모든 실험구에서 일반 호기성 미생물이 2 log CFU/g 이상 수준으로 증가함이 나타났지만 모든 실험구간에 유의적인 차이는 없었다. 하지만 저장 기간 4주차에서는 모든 실험구에서 일반 호기성 미생물이 증식하였지만 플라즈마 처리수 첨가구(T2), 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4)에서 일반 호기성 미생물의 증식이 음성 대조구(T1)에 비해 억제됨이 확인되었으며, 플라즈마 처리수 이용시 일반 호기성 미생물 증식 억제 효과가 합성 아질산염 및 셀러리 분말을 이용하는 경우와 다르지 않음이 확인되었다(표 8).
유화형 소시지의 일반 호기성 미생물 측정 결과(log CFU/g)
처리구 저장(주) SEM2
0 1 2 3 4
T1 NDc3 NDc NDc 2.33b 3.46ax 0.052
T2 NDc NDc NDc 2.09b 3.18ay 0.016
T3 NDc NDc NDc 2.12b 3.29ay 0.051
T4 NDc NDc NDc 2.19b 3.21ay 0.011
SEM1 - - - 0.070 0.046
1 평균의 표준오차(n=20), 2(n=25)
3 생균이 101 CFU/g 이하 검출한계에서 검출되지 않음
a-c 각각의 행 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
x,y 각각의 열 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 6: 유화형 소시지의 색도
제조예 3의 제조된 유화형 소시지의 표면색은 색차계(Spectrophotometer, CM-3500d, Minolta, Tokyo, Tapna)를 이용하여 소시지 표면을 무작위 하게 3 반복 측정하여 평균값을 이용하였으며, 표면색을 명도(Lightness), 적색도(Redness) 및 황색도(Yellowness)로 나타내었다.
소시지 제조 직후 명도 값 측정 결과, 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4)에서 유의적으로 명도 값이 음성 대조구(T1)에 비해 낮음이 나타났으며, 플라즈마 처리수 첨가구(T2)의 경우는 다른 실험구들과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 하지만 저장 4주 후 플라즈마 처리수 첨가구(T2)의 명도 값이 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4)에 비해 유의적으로 높고 음성 대조구(T1)와는 유의적으로 차이가 없음이 나타났다.
소시지의 제조 후 아질산 이온에 따른 소시지의 발색 작용에 있어 가장 중요한 색 지표는 적색도이다. 본 실험에서 소시지의 적색도 값 측정 결과, 소시지 제조 직후 및 모든 저장 주차에서 플라즈마 처리수 첨가구(T2)의 경우 합성 아질산염 첨가구(T4)에 비해 유의적으로 낮았지만 음성 대조구(T1)보다 유의적으로 높고 셀러리 분말 첨가구(T3)와는 유의적인 차이가 없음이 나타났다. 따라서 소시지 제조시 아질산 이온 공급을 위하여 플라즈마 처리수를 이용할 경우 합성 아질산염과 비교하여 발색 효과가 낮기는 하지만 셀러리 분말을 이용하는 경우와는 효과가 다르지 않음을 알 수 있었다. 황색도 측정 결과 적색도 결과와 반대로 플라즈마 처리수 첨가구(T2), 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산염 첨가구(T4)에서 음성 대조구(T1)에 비해 황색도가 낮게 나타났다(표 9).
유화형 소시지의 색도 측정 결과
처리구 저장(주) SEM2
0 17 2 3 4
L 값
T1 75.92bx 76.52abx 77.98aw 77.28abx 77.95ax 0.418
T2 75.14bxy 75.98abx 76.26ax 76.29axy 76.94ax 0.219
T3 73.60y 74.03y 73.02z 74.16z 74.21y 0.311
T4 73.41by 74.64abxy 74.61aby 75.26ay 74.63aby 0.347
SEM1 0.374 0.425 0.323 0.233 0.235
a 값
T1 1.06abz 0.95bz 1.09abz 1.21az 1.22az 0.049
T2 5.48y 5.58y 5.49y 5.31y 5.35y 0.092
T3 5.40y 5.29y 5.36y 5.33y 5.28y 0.093
T4 5.85x 6.00x 6.00x 5.77x 5.85x 0.051
SEM 0.049 0.074 0.084 0.088 0.071
b 값
T1 16.94ax 16.42abx 16.33abx 16.00bx 15.91bx 0.184
T2 12.41y 12.31z 11.88z 11.98z 12.07z 0.167
T3 13.09y 13.41y 13.30y 13.11y 13.20y 0.199
T4 12.91y 12.71yz 12.89y 12.29z 12.40z 0.150
SEM 0.223 0.178 0.200 0.156 0.093
1 평균의 표준오차(n=20), 2(n=25)
a,b 각각의 행 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
x-z 각각의 열 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 7: 유화형 소시지의 조직감
제조예 3의 제조된 유화형 소시지의 조직감 분석은 일정하게 정형된 소시지를 조직감 분석기(Model A-XT2, Stable micro systems, Surrey, UK)에 70 mm 프로브를 장착 후 two bite test를 통해 소시지를 70% 압착 및 2 mm/s의 실험 속도 조건으로 수행되었으며, 소시지의 조직감 특성으로서 경도(hardness), 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 씹힘성(chewiness), 검성(gumminess) 및 회복성(resilience)을 측정하였다.
소시지의 조직감 측정 결과, 소시지 경도의 경우 제조 직후 합성 아질산염 첨가구(T4)에서 음성 대조구(T1)에 비해 유의적으로 낮았으며, 플라즈마 처리수 첨가구(T2)의 경우 다른 실험구들과 유의적으로 다르지 않은 것으로 나타났다. 하지만 저장 기간이 증가함에 따라 실험구들 간에 유의적인 차이가 나지 않고 저장 3 및 4주차에서는 모든 실험구 사이에 경도 값의 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 소시지의 검성 및 씹힙성은 실험구들 간에 일부 유의적인 차이가 있었지만 그 경향이 일정치 않았다. 소시지의 탄력성, 응집성 및 회복성은 소시지 제조 직후 및 저장 후에도 실험구들 간에 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 따라서 소시지 제조시 아질산 이온 첨가 여부 및 플라즈마 처리수의 이용은 소시지의 조직감에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다(표 10).
유화형 소시지의 조직감 측정 결과
항목 처리구 저장(일) SEM2
0 7 14 21 28
경도 T1 13.56x 16.46x 15.95x 14.79 16.55 0.674
T2 11.81xy 13.70xy 13.29y 13.52 13.98 0.707
T3 11.27bxy 12.53abxy 14.01axy 11.85ab 13.57ab 0.567
T4 10.70by 12.04aby 15.53ax 13.25ab 13.90ab 0.788
SEM1 0.507 0.927 0.435 0.727 0.730
탄력성 T1 0.87 0.88 0.88 0.86 0.90 0.020
T2 0.89 0.89 0.84 0.88 0.90 0.020
T3 0.74 0.23 0.88 0.90 0.89 0.062
T4 0.90 0.89 0.87 0.89 0.91 0.013
SEM 0.063 0.032 0.016 0.027 0.001
응집성 T1 0.32 0.36 0.30 0.30 0.30 0.030
T2 0.30 0.30 0.32 0.29 0.26 0.024
T3 0.31 0.31 0.28 0.27 0.25 0.069
T4 0.31 0.33 0.30 0.29 0.28 0.014
SEM 0.017 0.027 0.012 0.022 0.022
검성 T1 4.36 5.93x 4.79 4.39x 4.99x 0.443
T2 3.79 4.06xy 3.19 3.89xy 3.57y 0.245
T3 4.73 3.87y 3.89 3.17y 3.40y 0.761
T4 3.50b 3.85aby 4.61a 3.82abxy 3.88aby 0.176
SEM 0.089 0.421 0.218 0.200 0.170
씹힘성 T1 3.80 5.23x 4.24 3.76 4.49x 0.448
T2 3.56 3.60xy 3.52 3.43 3.18y 0.240
T3 3.07 3.14y 3.42 2.84 3.03y 0.202
T4 3.16b 3.41aby 3.99a 3.39ab 3.51aby 0.137
SEM 0.365 0.367 0.222 0.237 0.157
회복성 T1 0.12 0.14 0.11 0.11 0.11 0.014
T2 0.12 0.11 0.12 0.10 0.10 0.009
T3 0.19 0.11 0.10 0.10 0.09 0.038
T4 0.12 0.12 0.11 0.11 0.10 0.007
SEM 0.043 0.013 0.008 0.009 0.008
1 평균의 표준오차(n=20), 2(n=25)
a,b 각각의 행 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
x,y 각각의 열 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 8: 유화형 소시지의 잔류 아질산 이온 함량
제조예 3의 제조된 유화형 소시지의 잔류 아질산 이온 정량 분석은 분광광도계(DU®530, Bechman Instruments Inc., USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 소시지 내 잔류 아질산 이온 함량 측정결과, 아질산 이온을 첨가하지 않은 음성 대조구(T1)에서도 소량의 아질산 이온이 검출됨이 확인되었다. 이는 소시지 제조 시 첨가된 식물유래 첨가물(후추 분말)에 일부 아질산 이온이 포함되어 있음에 따른 결과로 보여진다. 플라즈마 처리수, 셀러리 분말 및 합성 아질산염을 첨가하여 제조된 소시지의 잔류 아질산 이온 측정 결과, 모든 실험구에서 우리나라 식품공전에 규정되어 있는 잔류 아질산 이온 허용함량인 70 ppm 이하로 아질산 이온이 잔류함이 확인되었으며, 소지지 제조 직후 플라즈마 처리수 첨가구(T2)에서 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산 이온 첨가구(T4)에 비해 잔류 아질산 이온 함량이 낮은 것으로 나타났다. 모든 저장 주차에서도 동일하게 플라즈마 처리수 첨가구(T2)에서 셀러리 분말 첨가구(T3) 및 합성 아질산 이온 첨가구(T4)에 비해 잔류 아질산 이온 함량이 낮았다.
소시지 제조시 필수적으로 이용되고 있는 아질산 이온은 소시지의 풍미 증진, 발색 및 클로스트리디움 보툴리눔(Clostridium botulinum) 균과 같은 위해 미생물의 억제와 같은 다양한 장점이 있는 반면, 섭취 시 발암물질인 니트로사민(nitrosamin)을 생성할 수 있다는 단점이 있어 아질산 이온 이용에 따른 소비자의 인식이 좋지 않은 실정이다. 따라서 아질산 이온 첨가를 위해 플라즈마 처리수 이용시 잔류 아질산 이온이 셀러리 분말 및 합성 아질산염을 이용하는 것보다 낮아 소비자 인식에 긍정적으로 작용할 수 있을 것으로 생각된다(표 11).
유화형 소시지 내 잔류 아질산 이온 측정 결과(ppm)
처리구 저장(주) SEM2
0 1 2 3 4
T1 3.20ay 2.09aby 2.41ay 0.83by 0.67bz 0.459
T2 28.37ax 24.25bx 19.82cx 16.97dx 15.39dy 0.579
T3 33.91aw 30.74bw 27.26cw 22.04dw 19.34ex 0.401
T4 34.86aw 31.06bw 26.63cw 22.67dw 21.56dw 0.557
SEM1 0.623 0.525 0.475 0.411 0.461
1 평균의 표준오차(n=20), 2(n=25)
a-e 각각의 행 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
w-z 각각의 열 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 9: 유화형 소시지의 과산화 물가
제조예 3의 제조된 소시지의 지방산패도 평가를 위해 소시지의 과산화 물가를 측정하였다. 소시지의 과산화 물가 측정 결과, 소시지 제조 직후 실험구들 간에 과산화 물가의 유의적인 차이는 나타나지 않았다. 저장 기간이 증가함에 따라 저장 1, 2 및 3주차에서 아질산 이온을 첨가한 실험구들의 과산화 물가 값이 음성 대조구(T1)에 비해 유의적으로 낮음이 확인되었다. 하지만 저장 4주차에는 실험구들 간에 과산화 물가 값이 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 아질산 이온을 첨가한 실험구들간의 비교에서는 모든 저장 주차에서 플라즈마 처리수, 셀러리 분말 및 합성 아질산염을 첨가하여 제조된 소시지의 과산화 물가는 서로 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 아질산 이온 첨가를 위해 플라즈마 처리수를 이용할 경우 합성 아질산염 및 셀러리 분말을 이용하는 경우와 비교하여 지방 산패 억제 효과가 다르지 않음이 확인되었다(표 12).
유화형 소시지의 과산화 물가(meq/kg) 측정 결과
처리구 저장(주) SEM2
0 1 2 3 4
T1 1.37d 2.34cx 4.36bx 4.94ax 4.18b 0.136
T2 1.34b 1.57by 3.68ay 4.20ay 3.67a 0.167
T3 1.33c 1.45cy 3.47by 4.12ay 3.57ab 0.194
T4 1.32b 1.40by 3.43ay 4.12ay 3.56a 0.220
SEM1 0.149 0.156 0.183 0.203 0.211
1 평균의 표준오차(n=20), 2(n=25)
a-d 각각의 행 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
x,y 각각의 열 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 10: 유화형 소시지의 관능평가
제조예 3의 제조된 유화형 소시지의 관능적 특성의 차이를 소비자 기호도를 기준으로 조사하였으며 식품가공, 분석 및 관능검사에 경험이 있는 관능검사요원 10명을 선발하여 실시하였다. 평가항목은 색, 향, 맛, 다즙성, 탄성, 이취 그리고 종합적 기호도를 9점 척도법을 사용하여 1점이 매우 좋지 않음, 9점이 매우 좋음으로 하였으며, 이취의 경우 1점이 이취가 없음, 9점이 매우 심함으로 검사하였다.
소시지의 관능평가 결과, 색의 경우 음성 대조구(T1)가 다른 실험구들에 비해 유의적으로 가장 낮았으며 아질산 이온을 첨가한 실험구들 간에는 유의적인 차이가 없었다. 소시지의 향 및 맛의 측정 결과 셀러리 분말 첨가구(T3)의 경우 음성 대조구(T1)와 유의적인 차이가 없는 반면, 플라즈마 처리수 첨가구(T2) 및 합성 아질산염 첨가구(T4)는 음성 대조구(T1)에 비해 유의적으로 높은 점수를 받았다. 다즙성 측정 결과에서는 합성 아질산염 첨가구(T4)만 음성 대조구(T1)와 비교하여 유의적으로 높은 점수를 받았고, 소시지의 탄성 및 이취는 실험구들 간에 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 소시지의 관능적 특성의 종합적 기호도 측정 결과 플라즈마 처리수 첨가구(T2)가 음성 대조구(T1) 및 셀러리 분말 첨가구(T3)에 비해 유의적으로 높았으며, 합성 아질산염 첨가구(T4)와는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 아질산 이온 첨가를 위해 플라즈마 처리수를 이용할 경우 셀러리 분말을 이용하는 것보다 관능적 특성에 미치는 영향이 우수하였으며 합성 아질산염을 이용하는 경우와 동등한 효과가 있음이 확인되었다(표 13).
유화형 소시지의 관능평가 결과
관능평가 T1 T2 T3 T4 SEM1
색 3.78b 6.33a 6.17a 6.33a 0.349
향 4.56b 5.89a 5.39ab 6.17a 0.303
맛 4.56b 6.22a 4.56b 6.17a 0.366
다즙성 4.61b 5.00ab 4.72ab 5.44a 0.528
탄성 4.94 5.56 4.94 5.33 0.387
이취 2.17 2.17 2.67 1.83 0.331
종합적 기호도 4.61b 6.22a 4.22b 6.06a 0.357
1 평균의 표준오차(n=40)
a,b 각각의 행 내의 동일한 윗첨자는 유의차가 없음을 의미함(p<0.05)
실시예 3 내지 10의 결과, 유화형 소시지 제조 시 아질산 이온 첨가에 의해 소시지의 품질이 개선됨이 확인되었으며, 아질산 이온 첨가를 위해 플라즈마 처리수를 이용할 경우 현재 산업에서 이용되고 있는 셀러리 분말을 이용하는 것보다 소시지 품질 개선 효과가 우수하며, 합성 아질산염과 비교시 소시지 품질 개선 효과가 다르지 않음이 확인되었다. 또한 플라즈마 처리수를 이용하여 소시지를 제조 시 잔류 아질산 이온 함량이 셀러리 분말 및 합성 아질산염을 이용하는 것보다 낮음이 확인되었다. 따라서 플라즈마 처리수는 아질산 이온 공급원으로서 셀러리 분말 및 합성 아질산염의 이용을 배제할 수 있어 소시지 제조 비용 절감 효과를 기대할 수 있을 뿐 아니라 소시지의 우수한 품질을 기대할 수 있어 육제품 산업에 있어 경제적이며 소비자 친화적인 방법으로서 경쟁력을 갖는 기술이 될 것으로 생각된다.
실시예 11: 유화형 소시지의 유전독성학적 안전성 평가
제조예 3의 플라즈마 처리수를 이용하여 제조한 유화형 소시지의 유전독성학적 안전성 평가를 위해 에임스 시험(Ames test)을 이용하여 측정하였다. 시험에 사용된 균주는 살모넬라 타이피무리움 LT2(S. Typhimurium LT2)를 친주로 하는 살모넬라 타이피무리움 TA98 및 TA100(S. Typhimurium TA98, TA100)이었고, 이들 균주는 사용에 앞서 필요시 균주의 유전자형 확인을 위해 히스티딘(histidine) 요구성 여부, UV에 대한 민감도(uvrB 돌연변이), rfa 돌연변이의 유지여부 및 R-factor에 의한 암피실린(ampicillin) 또는 테트라사이클린(tetracycline) 내성 등의 유전형질을 확인한 후 시험에 사용하였다.
본 실험에 사용된 균주는 Molecular Toxicology Inc.(Boone, NC, USA)에서 구입하여 형질을 확인한 후 한국화학연구소 안전성 평가연구소에서 계대 배양 중인 것을 시험에 사용하였다. 유전형질이 확인된 균주는 영양 배지 No. 2(Oxoid Ltd., Hampshire, England, UK)에 접종하여 37℃에서 200 rpm으로 약 10시간 진탕배양(Vision Scientific Co., Korea)한 후 시험에 사용하였다.
대사활성을 위한 간 균질액(S9 fraction)은 Sprague-Dawley 렛트의 간으로부터 분리한 것으로 Oriental Yeast Co.(Tokyo, Japan)에서 구입하였으며, 5%(v/v)의 S9 혼합물을 제조하여 사용하였다. S9 혼합물은 0.5 mL/plate로 처리했으며, 그의 활성은 2-아미노안트라센(2-AA, Sigma, St Louis MO, USA)의 돌연변이 유발로 확인하였다. 음성대조물질로는 시험물질의 조제에 사용한 70% 에탄올을 사용하였으며, 양성대조물질로는 4-나이트로-퀴놀린-1-산화물(4-NQO), 아지드화나트륨(SA) 및 2-AA를 Sigma사(St Louis MO, USA)로부터 구입하여 이용하였다.
시험물질의 처리는 대사활성계 적용(+S) 및 미적용(-S)하여 direct plate incorporation 방법으로 하였으며, 각 농도군 당 2개 플레이트를 사용하였다. 시험물질 0.1 mL와 S9 혼합물(또는 멸균증류수) 0.5 mL에 배양액 0.1 mL를 top agar에 혼합하여 최소 글루코스 한천 플레이트(minimal glucose agar plate)에 부어 고화시킨 다음, 37℃에서 48시간 배양한 후 복귀 돌연변이 집락수를 계수하였다. 시험 결과는 복귀돌연변이 집락수의 평균과 표준편차로 나타내었으며, 돌연변이 유발성의 판정은 복귀변이 집락수가 용매 대조군의 2배 이상이면서 용량의존성을 갖는 경우를 양성으로 하였다.
대조군, 셀러리 분말 첨가군, 합성 아질산염 첨가군 및 플라즈마 처리수 첨가군의 살모넬라 타이피무리움 TA98 및 TA100(S. Typhimurium TA98, TA100)에 대한 복귀돌연변이 집락수를 조사한 결과를 표 14에 제시하였다. 실험에 사용된 두 균주의 생균수는 1.8 × 109/mL 수준이었으며, 예비시험 결과에 따라 모든 시료는 3,000 ㎍/plate를 최고농도로 설정하여 복귀돌연변이 시험을 수행하였다. 대사활성 도입 및 부재 시 모두, 모든 시험 균주에서 시험 적용 농도인 188~3,000 ㎍/plate의 범위에서 복귀돌연변이 집락수가 용매대조군과 비교하였을 때 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 일반적으로 돌연변이원성의 판정은 음성대조군 복귀변이 집락수의 2배 경우를 양성으로 하므로, 플라즈마 처리수 첨가에 대한 시험적용 농도에서 복귀변이를 유발하지 않는 것으로 보아 플라즈마에 의한 돌연변이원성은 없는 것으로 확인되었다.
유화형 소시지의 유전독성학적 안전성 평가
시료 Dose
(㎍/plate)		 플레이트 당 복귀돌연변이(His+) 집락수
TA98(-S9) TA98(+S9) TA100(-S9) TA100(+S9)
T1 188 15±5a 30±1 102±47 150±28
375 19±1 27±5 123±10 178±15
750 25±1 27±2 118±1 178±6
1,500 29±5 44±3 136±4 137±10
3,000 38±4 56±1 182±32 182±23
T2 188 10±1 31±8 144±53 214±16
375 12±2 33±5 163±13 185±18
750 24±0 33±6 139±25 206±6
1,500 17±8 26±7 164±33 221±13
3,000 24±1 46±11 259±47 329±38
T3 188 23±4 30±2 101±15 116±8
375 15±3 29±1 104±18 130±1
750 22±0 33±1 87±11 136±8
1,500 26±5 34±2 92±5 163±3
3,000 21±3 37±3 103±3 151±20
T4 188 10±1 24±8 157±7 176±15
375 18±3 28±4 131±3 140±29
750 20±2 25±4 111±21 138±3
1,500 22±1 28±3 134±24 177±9
3,000 27±8 37±12 261±3 266±51
음성대조물질 70% 에탄올 26±5 37±4 207±19 220±4
양성대조물질 4-NQO 637±56
2-AA 1102±73
SA 886±47
2-AA 1965±71
4-NQO: 4-나이트로퀴놀린-1-산화물(4-Nitroquinoline-1-oxide), 2-AA: 2-아미노안트라센(2-Aminoanthracene), SA: 아지드화나트륨(Sodium azide)
실시예 12: 쥐를 이용한 급성 독성 시험
제조예 3의 제조한 유화형 소시지의 급성 독성 시험을 위해 실험동물로 암컷 8주령의 Balb/c 마우스를 사용하여 동물입수(Oriental, Japan) 후 약 1주일간의 순화기간을 거쳐 건강한 동물만을 실험에 사용하였다. 실험동물은 온도 25±1℃, 습도 55±5%, 조도 300~500 Lux로 12시간 자동 점·소등 장치가 설치되어 있는 환경에서 사육하였으며, 삼양사의 마우스용 고형사료와 수돗물을 자유 공급하였다.
국립보건안전연구원 독성시험 표준작업지침서에 따라 순화기간 중에 마우스의 체중을 측정하여 평균 체중에 가까운 개체들을 이용하였으며, 각 처리군 당 동물 수는 5마리로 하였다. 처리군은 일반사료 급여군(대조군), 합성 아질산염 급여군(T4) 및 플라즈마 처리수 급여군(T2)으로 3그룹으로 나누어 진행하였다. 소시지는 사료 무게와 동일하게 측정하여 자유 급여하였다. 시료 급여 후 3시간 간격으로 마우스의 상태 변화를 관찰하였으며, 시료 급여 24시간 후의 체중, 음수 및 사료 무게를 측정하였다.
시험 종료 후 마우스를 마취 후 탈혈하여 치사시킨 후 외관 및 내부 장기의 이상 유무를 육안으로 상세히 관찰하였다. 내부장기에 대하여 장기의 형태, 크기 색조, 경도 및 기타 병변 등의 육안적 소견을 관찰 기록하였다.
안정화시키지 않은 마우스의 페이어판(Peyer's Patches) 수와 장길이의 측정 결과, 안정화시킨 마우스의 페이어판(Peyer's Patches) 수와 유사한 것을 확인할 수 있었다(표 15). 다른 특이 소견은 관찰되지 않았다.
소시지 및 일반사료 급이한 마우스의 장길이 및 페이어판(peyer's patches)
실험군 장길이(cm) Peyer's patches
대조군 49.8 8.8
T4 49.5 8.4
T2 49.9 8.8
일반사료 및 소시지 급이한 마우스의 염증반응을 살펴보기 위해 TNF-α ELISA 실험을 진행하였다. 각 실험군 마우스의 안와 채혈을 통해 얻은 혈액을 별도 튜브에 옮겨 닮고 원심분리기(gyrozen)를 이용하여 2,000 rpm에서 3분 동안 cell down을 시킨 다음, 상층액을 취하여 새로운 튜브에 옮기고 실험에 사용하기 전까지 -80℃에 보관하여 사용하였다.
TNF-α 포획 항체를 작업 농도(800 pg/mL)에 맞게 희석한 후, 각 100 ㎕씩 각 웰에 첨가 후 밀봉하여 실험에서 12시간 방치하였다. 그 후, 상층액을 버리고 세척 완충액(washing buffer)을 이용하여 세척을 3회 반복한 다음 시약 희석액(약 250 ㎕/well)을 이용하여 실온에서 약 1시간 동안 블로킹(blocking) 하였다. 그 다음 표준물질 및 시료를 각 웰에 로딩한 후, 2시간 동안 반응시킨 후 세척을 한 다음 검출 항체를 100 ㎕ 첨가 후 실온에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응액을 세척한 다음 스트렙타아비딘-HRP를 각 웰에 100 ㎕씩 로딩 후 밀봉하여 실온에서 30분간 반응 후 3회 세척을 진행하였다. 그 후 기질 용액으로 TMB/E 용액(Millipore, Lot: 2329041)을 사용하여 각 웰에 100 ㎕씩 첨가하여 밀봉한 후, 암실에서 20분간 반응시켰다. 반응 종료 후, 2N H2SO4를 50 ㎕ 첨가한 다음 마이크로플레이트 리더(Molecular devices)를 이용하여 450 및 570 nm에서 흡광도 값을 측정하여 계산하였다.
실험 결과, 일반사료 및 소시지 급여군 모두 10 ng/mL 이하의 값이 측정되어 양성대조군의 LPS와 비교해보았을 때, 소시지 급이에 의한 마우스의 염증반응이 관찰되지 않은 것으로 확인되었다(도 7).
실시예 13: 햄 관능평가
제조예 4의 제조된 햄의 관능적 특성의 차이를 소비자 기호도를 기준으로 조사하였으며 식품가공, 분석 및 관능검사에 경험이 있는 관능검사요원 10명을 선발하여 실시하였다. 평가항목은 외관, 색, 향, 맛, 다즙성, 씹힘성, 이취 그리고 종합적 기호도를 9점 척도법을 사용하여 1점이 매우 좋지 않음, 9점이 매우 좋음으로 하였으며, 이취의 경우 1점이 이취가 없음, 9점이 매우 심함으로 검사하였다.
햄의 관능평가 결과 모든 항목에서 합성 아질산염 첨가군(T5)과 플라즈마 처리수 첨가군(T6) 간의 유의적인 차이가 없었다. 따라서 햄 제조 시 아질산 이온 첨가를 위해 플라즈마 처리수를 이용할 경우 관능적 특성이 합성 아질산염을 이용하는 경우와 동등한 효과가 있음이 확인되었다(표 16).
햄의 관능평가
항목 대조구(T5) 실험구(T6) SEM1
외관 5.00 6.20 0.556
색 5.30 5.80 0.481
향 5.10 5.50 0.468
맛 4.90 5.10 0.433
다즙성 4.90 4.70 0.619
씹힘성 5.00 5.00 0.447
이취 2.80 2.40 0.578
종합적 기호도 5.20 5.40 0.447
1 평균의 표준오차(n=10)
1 : 제 1전극 2 : 유전장벽층
3 : 제 2전극 4 : 전력부
5 : 저장용기

Claims (10)

  1. 피로인산나트륨을 첨가한 물에 160~240 W 범위의 플라즈마를 10~300분 동안 처리한 플라즈마 처리수와 육류에 지방, 염화나트륨, 피로인산나트륨, 아스코르브산, 옥수수 전분, 대두단백, 난분, L-글루타민산나트륨, 당, 콜라겐, 감미료, 보존료 및 향신료로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 부재료를 혼합한 혼합물을 가열하여 제조하는 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법으로서,
    상기 플라즈마는 유전장벽 방전, 코로나 방전, 마이크로파 방전 또는 아크 방전 플라즈마이며,
    상기 플라즈마 처리에 의해 생성된 플라즈마 처리수 내의 아질산 이온 농도는 10~400 ppm이며,
    상기 육류는 돈육, 계육, 우육, 오리육, 양육, 염소육, 칠면조육, 말육 또는 구육인 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 물은 증류수인 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제5항의 방법으로 제조된 합성 아질산염 무첨가 육제품.
  10. 제9항에 있어서, 상기 육제품은 소시지, 햄, 베이컨 또는 캔햄인 것을 특징으로 하는 합성 아질산염 무첨가 육제품.
KR1020150027737A 2014-03-19 2015-02-27 플라즈마 처리수를 이용한 합성 아질산염 무첨가 육제품의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 육제품 KR101745325B1 (ko)

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