KR20080069462A

KR20080069462A - 풍미가 개선된 진주조개육 엑기스의 제조방법

Info

Publication number: KR20080069462A
Application number: KR1020070007220A
Authority: KR
Inventors: 오광수; 강정구; 강진영; 김정균; 쑤 지민; 남기호; 황석민
Original assignee: 경상대학교산학협력단; 강정구; 쑤 지민
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2008-07-28

Abstract

본 발명은 풍미가 개선된 진주조개육 엑기스의 제조방법에 관한 것으로, 진주조개육의 성분을 조사하고 진주조개육의 추출방법에 따른 성분 및 관능특성을 조사한 다음 가장 최적으로 선정된 진주조개육 효소분해 엑기스를 대상으로 풍미개선을 위한 당-아미노산 반응의 최적 반응기질을 선정한 후 마이얄 반응의 동적 모니터링을 통한 최적 반응조건을 조사함으로써 마땅한 이용방안이 없어 거의 대부분 폐기되고 있는 진주조개육으로부터 각종 조미소재 및 인스턴트식품용 풍미소재로 활용 가능한 유용 엑기스를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

진주조개육, 풍미개선, 당-아미노 반응, 마이얄 반응, 엑기스, 효소분해, 조향

Description

풍미가 개선된 진주조개육 엑기스의 제조방법{Method of preparing a pearl oyster muscle extract with enhancing flavor}

도 1은 당-아미노 반응을 위한 스테인레스 반응조를 보여주는 사진도이다.

도 2는 진주조개육 엑기스의 풍미를 개선시키기 위한 중심합성계획을 나타낸다.

도 3은 열수고음, 중탕고음 및 효소분해법을 각각 이용하여 진주조개육 엑기스를 제조하는 공정을 나타내는 흐름도이다.

도 4는 열수고음, 중탕고음 및 효소분해법을 각각 이용하여 제조한 진주조개육 엑기스를 나타내는 사진도이다. 이때 A는 효소분해 엑기스, B는 중탕고음 엑기스, C는 열수고음 엑기스를 나타낸다.

도 5는 추출방법에 따른 진주조개육 엑기스의 수율을 나타내는 그래프이다.

도 6은 추출방법에 따른 진주조개육 엑기스의 ACE 억제활성을 나타내는 그래프이다.

도 7은 120℃에서 마이얄 반응시 반응시간과 반응액의 pH가 진주조개육 엑기스-포도당-글리신-시스틴 당-아미노 반응액의 구수한 향 발현에 미치는 영향에 대한 반응표면분석 결과를 나타낸 그래프이다.

도 8은 120℃에서 마이얄 반응시 반응시간과 반응액의 pH가 진주조개육 엑기 스-포도당-글리신-시스틴 당-아미노 반응액의 어패취차폐 발현에 미치는 영향에 대한 반응표면분석 결과를 나타낸 그래프이다.

도 9는 120℃에서 마이얄 반응시 반응시간과 반응액의 pH가 진주조개육 엑기스-포도당-글리신-시스틴 당-아미노 반응액의 삶은 쇠고기향 발현에 미치는 영향에 대한 반응표면분석 결과를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 풍미가 개선된 진주조개육 엑기스의 제조방법에 관한 것으로, 2단효소분해법으로 추출하여 제조한 진주조개육 엑기스에 포도당과 글리신 및 시스틴 혼합액을 첨가하여 당-아미노 반응을 시켜 풍미가 개선된 진주조개육 엑기스를 제조하는 방법에 관한 것이다.

우리나라의 생활수준이 향상되고, 식품의 안전성과 기능 영양적인 면에 대한 소비자들의 인식이 높아짐에 따라 가공식품의 고유한 맛을 향상시키고, 가공식품에 기능성을 부여하기 위해 다양한 기능특성을 지닌 천연 엑기스 소재(extracts)의 이용도가 날로 높아지고 있다. 이러한 천연 엑기스 소재는 서구에서 보편화된 육류 가수분해물(meat extract)에서 그 원류를 찾을 수 있으나, 최근 들어서는 원료의 다양성, 다양한 풍미 및 영양기능성분이 많이 함유되어 있는 어패류가 천연 엑기스 소재의 주원료로서 널리 이용되고 있다. 근래 들어서는 생합성 발효조미료의 안전성 문제 및 미각의 다양화?고급화에 수반하여 다양한 풍미를 지닌 천연소재를 원료 로 한 과립·분말상의 조미료, 농축엑기스 같은 풍미계 천연조미료의 수요가 늘고 있는 추세에 있다.

이러한 수산물의 엑기스 소재에 관한 대부분의 연구보고는 수산물로부터 엑기스를 추출하는 일반적인 방법에 관한 총설이 대부분이다. 한편, 천연 엑기스 소재의 개발 및 실용화에 관한 연구는 대개 기업체에서 연구되어 회사의 노하우로 되어 있으므로 실제 상용화 방안에 대한 구체적인 연구 보고는 거의 없다고 할 수 있는데, 이에 관련한 일부 연구로는 알칼리 처리에 의한 멸치 추출액의 제조(Park, J.Y. et al., 1998. Korean J. Food Sci . Technol., 20 : 433~440), 어패류의 정미성분 및 조미료 소재 개발에 관한 연구(김영명 외, 1988. 어패류를 이용한 조미료 소재 개발에 관한 연구. 한국식품개발연구원 연구보고; Koo, J.K. et al., 1985. Korean J. Food Sci . Technol ., 17 : 283~288), 다시마 효소처리 고등어육을 이용한 조미소재의 제조(Lee, K.H. et al., 1997. Korean J. Food Sci . Technol ., 29 : 77~81), 굴을 이용한 천연 조미소재의 개발 및 풍미발현(Oh, K.S. et al., 1998. J. Ins. Marine. Industry., 10 : 9~17; Oh, K.S. et al., 1998. J. Ins. Marine. Industry., 10 : 19~23), 연안산 패류을 이용한 조미소재의 가공(Moon, J.H. et al., 2002. J. Ins. Marine. Industry., 15 : 7~16) 등이 보고되고 있다.

어패류 중 굴, 홍합 및 바지락과 같은 패류, 오징어나 게, 새우와 같은 연체류 및 갑각류 등의 무척추 수산물을 조리할 때 생성되는 특유의 맛과 향기는 다소 차이가 있으나 기호 특성상 아주 바람직한 성분이기 때문에 지금까지 세계 각지에서 식품의 풍미계 조미소재로서 널리 이용되어져 왔다. 그러나 근래 들어서 이들은 자원의 부족과 높은 가격으로 인해 조미소재 원료로의 사용이 불가능해졌으므로, 주로 이들의 가공부산물을 조미소재 원료로 사용하고 있으며 효율적인 유효소재들의 추출기술 개발 및 조향 기술의 개발이 요구되고 있다.

식품의 품질을 좌우하는 중요한 식품 고유의 특성인 식품의 풍미(flavor) 및 조향에 관한 연구는 그동안 주로 유럽과 미국을 중심으로 축산식품에 한해 활발히 진행되어 왔으며, 특히 특정식품에 포함되어 있는 어떤 물질이 주요성분이며, 또한 어느 정도 함유되어 있는가 하는 정성 및 정량적인 분석에 치중되어 왔다. 그러나 최근 들어 분석 장비 및 이를 이용한 기술의 발달에 힘입어 식품 풍미 성분 중의 하나인 향미에 대한 관심이 높아지고 있으며, 다양한 소비자의 기호를 충족시키기 위한 새로운 식품을 개발하기 위해서는 식품의 색, 향미의 개선 등 풍미 증진에 대한 기술개발이 요구되고 있다. 한편, 수산식품의 경우, 수산물 활용에 가장 큰 장애요소인 어취의 차폐(masking) 및 조향을 위한 향미 증진기술은 일부 국내에서 연구되어지고 있으나, 실용화시에는 대부분의 경우 향신료나 한약재 등을 첨가함으로서 이취(off-flavor)를 차폐시키고 있다.

식품의 향미증진을 위한 Process flavor란 식품 중의 전구물질로부터 어떤 형태의 가공기술을 통해 생산된 향미를 일컫는 것으로, 그 주요 가공기술로는 열처리 및 효소작용을 들 수 있으며, 특히 가열에 의해 생산된 향을 reaction flavor라고 한다. 제 2차 세계대전 이후 유럽에서 고기(meat)의 대체품을 개발하려는 연구가 진행되었고, 그 결과로 reaction flavoring 기술이 발달하게 되었는데, 이 reaction flavoring 기술의 주요 근간이 되는 반응이 마이얄(Maillard) 반응이다. 마이얄 반응은 식품의 가열 및 저장 중에 광범위하게 일어나며, 환원당과 아미노산의 반응을 통해 많은 향미물질과 멜라노이딘(melanoidin)이라는 색소 물질을 생성시키는 반응으로, 먼저 환원당과 아미노산의 반응에 의해 N-치환된 글리코실라민(N-substituted glycosylamine)이 형성되고, 아마도리 전위(Amadori rearrangement) 및 일련의 반응 과정을 거쳐 여러 종류의 퍼푸랄(furfural), 디카르보닐(dicarbonyl), 알데하이드(aldehyde), 하이드로겐 설파이드(hydrogen sulfide)와 같은 중간반응물이 생성된다. 계속해서 이들이 전구물질이 되어 피라진(pyrazine), 피리딘(pyridine), 피롤(pyrrole), 티아졸(thiazole), 티오펜(thiophene) 및 옥사졸(oxazole)과 같은 고기(meat) 계열의 향기성분이 생성된다. Reaction flavoring 기술은 현재 향료업계에서 쇠고기향이나 구수한(savory) 향을 생산하는데 많이 이용되고 있으며, 또한 식생활패턴의 변화에 따른 간편 편의(ready-to-eat) 식품의 수요증가는 고기향이나 구수한(savory) 향에 대한 수요 및 이에 관련한 다양한 반응처리 기술의 개발 필요성을 증가시키고 있다.

쇠고기향은 아미노산, 펩타이드(peptide), 단백질, 핵산, 지방, 당 및 티아민(thiamin) 등의 전구물질을 가열할 때 생성되는데, 마이얄 반응과 스트렉커(Strecker) 분해, 마이얄 반응 중간생성물과 하이드로겐 설파이드, 암모니아 및 티올과의 반응, 티아민(thiamin)의 열분해, 아미노산 및 당의 열분해, 지방산화, 그리고 리보누클레오티드(ribonucleotide)의 분해가 쇠고기향의 생성에 관여하는 중요한 반응들로 알려져 있다(Nagodawithana, T.W. 1995. Savory flavors. Esteekay Associate, Inc., Milwaukee : 164~224). 특히, 함황아미노산인 시스테 인(cysteine)은 가열시 스트렉커 분해에 반응성이 강한 2-머켑토-아세트알데히드, 아세트알데하이드 및 하이드로겐 설파이드를 생성하고 이러한 화합물이 쇠고기향의 발현에 중요한 전구물질로 반응을 한다. 국내에서는 이 reaction flavoring 기술을 이용한 고기향 개발 및 마이얄 반응 전구물질에 식물성 단백질 가수분해물(HVP) 및 효모추출물을 첨가하여 고기향의 개발을 시도한 바 있다(Yoon, S.H. et al., 1994. Korean J. Food Sci . Technol., 26 : 781~786).

그러나, 서구를 중심으로 개발되고 있는 고기향(meat flavor) 계열의 향미소재는 현재 산업적 생산이 가능한 수준에까지 다다르고 있는데, 우리나라 수산가공식품도 향미개선 및 부가가치가 높은 핵심 풍미소재 제품을 개발한다는 측면에서 수산식품의 flavor technology에 관한 연구는 필히 진행되어야 할 것으로 본다.

한편, 최근 들어 이러한 reaction flavoring의 최적화를 위해 반응표면분석법이 많이 사용되고 있는데, 이전에 주로 사용된 실험방법은 독립변수 (independent variables) 중에서 한 변수만을 변화시키고 나머지 모든 변수를 고정시킨 상태에서 그 효과를 관찰하는 one-factor-at-time-method가 주로 사용되었으나, 식품과 같이 다양한 독립변수들의 상호작용으로 결과가 나타나는 경우 시간과 경비를 절감시키고 요인별 상호작용을 관찰할 수 있는 반응표면분석법이 많이 사용되고 있다(Moupuet, C. et al., 1992. J. Food Sci ., 57 : 1395~1400).

진주조개(Pinctada fucata martensii)는 수심 5~10 m 정도의 암초에 착생하며, 주로 우리나라 거제도 및 일본 남부지방에 소규모로 자연 서식하는 것으로 알 려져 있으며, 생식선에 구멍을 뚫고 핵과 외투막을 4~9 mm²으로 자른 절편을 넣어 양식하는 경우 보석 진주를 얻을 수 있다. 통영 인근 해역에서는 보석 진주를 채취할 목적으로 진주조개의 대량양식을 시도하여 원주를 얻는데 성공한 바 있으며, 최근 우리나라의 지역개발 특성화 사업의 하나로 선정되어 앞으로 그 생산량이 더욱 증가할 추세에 있다. 이에 따라 원주를 추출할 때 부산물로 다량 얻어지는 진주조개 육은 이물질과 점질물이 많고 일정한 형태의 유지가 어려워 원료 육의 형상 유지가 요구되는 조미제품이나 통조림과 같은 제품으로의 이용에 제한을 받아, 일부만이 사료로 이용될 뿐, 대부분이 분쇄되어 폐기되고 있는 실정이다. 진주조개를 이용한 보석 진주 산업의 시장규모는 국내시장이 1,200 억원 정도로 방대한 반면에 부산물로 얻어지는 진주조개 육의 경우 마땅한 이용방안이 없어 일부 패주를 제외한 나머지 부분은 폐기되고 있으므로 이의 효율적 이용이 절실하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 진주 양식산업의 가공 부산물인 진주조개(Pearl Oyster, Pinctada fucata) 육을 이용하여 각종 조미소재 및 인스턴트식품용 풍미 소재로 활용할 수 있는 유용 엑기스를 추출한 후, 풍미개선을 위한 최적화 반응을 통해 진주조개 엑기스의 풍미를 개선시킴으로서, 기호성 및 기능성이 뛰어난 진주조개육 엑기스 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 진주조개육의 성분을 조사하고 진주조개육의 추출방 법에 따른 성분 및 관능특성을 조사한 다음 가장 최적으로 선정된 진주조개육 효소분해 엑기스를 대상으로 풍미개선을 위한 당-아미노산 반응의 최적 반응기질을 선정한 후 마이얄 반응의 동적 모니터링을 통한 최적 반응조건을 조사함으로써 달성하였다.

이하 본 발명의 구성을 설명한다.

본 발명은 진주조개육의 성분을 조사하는 단계; 진주조개육의 추출방법에 따른 성분 및 관능특성을 조사하는 단계; 진주조개육 엑기스의 풍미개선을 위한 당-아미노산 반응의 최적 반응기질을 선정하는 단계; 진주조개육 엑기스의 풍미개선을 위한 마이얄 반응의 동적 모니터링을 통한 최적 반응조건을 조사하는 단계로 구성된다.

본 발명에서 진주조개육 엑기스는 다음의 2단효소분해법으로 제조되는 것이 기호성 및 경제성 면에서 바람직하다.

진주조개육에 대해 2~3배량의 물을 가하고, 90~100℃에서 3~10분간 자숙하여 자가소화효소를 불활성화시킨다. 알칼라제(Alcalase)를 가하여 교반하면서 50~60℃에서 3~5시간 동안 1차 효소분해시킨다. 그리고 다시 90~100℃에서 3~10분간 열처리하여 알칼라제를 불활성화시킨 다음, 플라보자임(Flavourzyme)과 같은 엑소펩티다제(Exopeptidase)을 가하여 40~50℃에서 교반하면서 3~5시간 동안 가수분해시킨 후 90~100℃에서 3~10분간 열처리하여 엑소펩티다제를 불활성화시킨다. 다음 잔사 를 분리하고 방냉한 뒤 원심분리하여 잔사를 제거한 후 농축하여 엑기스를 얻는다.

본 발명에서는 상기 진주조개육 효소분해 엑기스를 대상으로 풍미개선을 위한 당-아미노산 반응의 최적 반응기질을 선정한 후 마이얄 반응의 동적 모니터링을 통한 최적 반응조건을 조사함으로써, 진주조개육 엑기스(Brix 20°): 0.4M 포도당: 0.4M 글리신: 0.4M 시스틴을 4:2:1:1로 혼합하여 pH를 6.9~7.6으로 유지하면서 온도 120~150℃에서 140~150분간 반응시켜 제조한 풍미가 현저하게 개선된 진주조개육 엑기스를 제공할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 각 실험은 다음과 같이 수행할 수 있다.

1) 일반성분: 일반성분의 조성은 상법(The Korean society of food science and nutrition. 2000. Handbook of experiments in food science and nutrition. Hyoil Publish Co., Seoul : 96~127)에 따라 수분 함량은 상압가열건조법, 조단백질함량은 semimicro Kjeldahl법, 조지방 함량은 Soxhlet법, 조회분 함량은 건식회화법으로 측정한다.

2) pH, 산도 및 염도: pH는 시료를 균질화한 다음 pH 미터기(Accumet Basic, Fisher Sci. Co., USA)로 이용하여 측정하고, 산도(酸度, acidity)는 pH를 측정한 시료 100 mL에 0.1N NaOH 용액을 적가하여 pH가 8.3이 될 때까지 소요된 용액의 mL수로 나타내고, 염도(鹽度, salinity)는 염도계(460CP, Istek Co., Korea)로 측정한다.

3) 휘발성염기질소, 아미노질소 및 TBA값: 휘발성염기질소(Volatile Basic Nitrogen, VBN)는 콘웨이 유닛(Conway unit)을 사용하는 미량확산법으로 측정하고, 아미노질소(NH2-N) 함량은 포르몰(Formol) 적정법으로 측정한다. TBA값 (Thiobarbituric acid value)은 시료 5g를 정평한 후 Tarladgis 등(Tarladgis, Z.G. et al., 1960. J. Am. Oils Chem . Soc., 37 : 44~48)의 수증기증류법으로 측정한다.

4) 수율, 색조 및 당도: 각 엑기스의 수율(yield)은 진주조개 육 1 kg으로부터 얻어지는 Brix 2.0° 엑기스의 양으로 나타낸다. 색조는 직시색차계(Color meter ZE-2000, Nippon Denshoku Ltd., Japan)를 사용하여 시료 엑기스의 투과 색조에 대한 L값 (명도), a값 (적색도), b값 (황색도) 및 ΔE값 (색차)을 측정한다. 이때 표준백판(standard plate)의 L, a 및 b값은 각각 99.98, 0.01 및 0.01이다. 시료 엑기스의 고형물 함량(solid content)은 굴절계(Refractometers)(2E, Atago, Japan)로 측정한다.

5) 안지오텐신-Ⅰ전환효소의 저해능: 안지오텐신-Ⅰ전환효소(ACE)의 저해능은 호리우치 등(Horiuchi, M. et al., 1982. J. Chromatogr. 233 : 123~130)의 방법으로 측정한다. ACE 저해능을 측정하기 위하여 소정 농도의 엑기스 시료 15 μL에 정제 ACE (Sigma제, 60 mU/mL) 50 μL를 가한 후 전배양(preincubation, 37℃, 5분) 시킨다. 여기에 붕산완충액(pH 8.3, 400 mM NaCl 함유)에 용해한 5 mM의 히푸릴-히스티딜-류신(hippuryl-histidyl-leucine) 용액 125 μL를 가하여 다시 반응 (37℃, 30분)시킨 후 10% 트리플루오로아세트산(trifluoroacetic acid, TFA) 20 μL를 조르박스 300에스비 씨8 컬럼(Zorbax 300SB C8 column, Hewlett Packard Co., 4.6 × 150 mm)이 장착된 역상 HPLC(LC-10AVP, Shimadzu Co., Japan)에 주입한 다 음 하기 표 1과 같은 조건에 따라 분석한다. ACE 저해능은 ACE의 활성을 50% 저해하는데 요구되는 저해제의 양인 IC₅₀으로 나타낸다.

ACE 저해능을 조사하기 위한 HPLC 조건

항목	조건
기기	HPLC (Shimadzu Co., LC-10Avp, Japan)
컬럼	Zorbax 300SB C₈ column (Hewlett Packard Co., 4.6 ×150 mm)
검출기	UV 228 nm
이동상	DW / 0.1% Trifluoroacetic acid, 70% CH₃CN / 0.1% Trifluoroacetic acid
유속	1 mL/min.
시료주입량	20 μL
컬럼 온도	30℃
시료 온도	30℃

6) 정미성분

유리아미노산: 유리아미노산 및 관련화합물은 5'-설포살리실산(5'-sulfosalicylic acid) 및 에테르(ether)로써 제단백 및 탈지처리한 시료 엑기스를 감압건고한 다음, 리튬 완충액(pH 2.20, 0.20 M)으로 정용한 후 아미노산 자동분석기(Biochrom 20, Pharmacia Biotech., England)로 분석한다.

TMAO (trimethyamine oxide) 및 TMA (trimethyamine): 분액여두에 제단백 및 탈지처리한 시료 엑기스 5 mL에 중성 포르말린 용액 1 mL, 톨루엔 10 mL 및 50% K₂CO₃ 용액 3 mL를 넣고 격렬하게 80 회 정도 흔든 다음 무수 Na₂SO₄를 넣어둔 시험관에 톨루엔층만을 옮겨 탈수시키고, 이를 다시 다른 시험관에 취해 0.02% 톨루엔-피크린산(toluene-picric acid) 용액을 5 mL 가해 혼합한 후 410 nm에서 흡광도를 측정하여 TMA 함량을 구한다. 한편, 시료 엑기스 5 mL, 5% TCA 용액 5 mL와 10% TiCl₃ 용액 0.5 mL를 25 mL 정용플라스크에 넣어 2시간 방치 후 물로 정용하고, 410 nm에서 흡광도를 측정하여 (TMAO＋TMA) 함량을 구한다. 여기에서 앞서 구한 TMA 함량을 빼어 TMAO 함량으로 한다.

총 크레아티닌(Total creatinine): 제단백 및 탈지처리한 시료 엑기스 8 mL를 취하여 시험관에 넣고 1.0 N H₂SO₄ 용액을 1 mL 첨가한 후 마개를 하여 121℃에서 30분간 분해시켰다. 냉각 후 m-니트로페놀 한방울, 0.1 N NaOH 용액 1 mL를 넣고, 실온에서 1시간 방치한 후 520 nm에서 UV 분광광도계(Unicam Heλios, Unicam Ltd., England)로써 흡광도를 측정하여 검량곡선으로부터 총 크레아티닌의 함량을 구한다.

베타인(Betaine): Dowex 50w×20(H^＋-form) 양이온 교환수지를 이용한 컬럼 크로마토그래프 및 암모늄 레이넥케이트(ammonium reineckate)염과의 반응을 이용한 비색법으로 정량한다.

무기성분 : 무기성분 중 양이온은 시료 엑기스를 회분 도가니에 일정량 취해 500~550℃에서 5~6시간 건식회화 시킨 후 여과지(ashless filter paper)로 여과하여 일정량으로 정용한 다음, ICP(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer, Atomscan 25, TJA Co., USA)로 Na, Mg, K, Ca, Cu, Fe, Zn, S 및 P의 함량을 분석한다.

본 발명에서 진주조개육 엑기스의 풍미개선을 위한 풍미개선(reaction flavoring) 실험은 다음과 같이 수행한다.

즉, 중심합성계획에 의해 반응시간 및 반응액의 pH를 독립변수로 한 마이얄 반응과 표면반응분석법을 이용하여 진주조개 엑기스의 풍미개선을 시도하고, 이의 최적화를 위한 반응조건을 구명한다. 풍미개선 반응액은 2단 효소분해법으로 제조한 효소분해 엑기스를 사용한다.

마이얄 반응: 진주조개육의 효소분해 엑기스에 일정량의 포도당(glucose) 등의 당류, 글리신, 시스틴 등의 아미노산을 첨가한 후 pH를 조정하고, 도 1과 같은 반응조 (Hoke SS-DOT)에 넣어 일정온도에서 일정시간 가열하여 생성되는 풍미, 즉 모델반응계에 대한 관능적 평가를 통하여 마이얄 반응의 최적화 조건을 구명한다.

마이얄 반응의 최적화를 위한 반응표면분석: 진주조개육 효소분해 엑기스의 풍미를 개선시키기 위하여, 중심합성계획에 의해 반응시간 및 반응액의 pH를 독립변수로 설정하여 마이얄 반응을 진행시킨다. 실험영역은 －2, －1, 0, +1, +2의 5단계로 부호화하고, 이러한 독립변수와 부호를 이용하여 반응표면 실험계획을 중심합성계획에 따라 작성한다. 본 발명에서는 반응표면분석법(Response surface methodology, RSM)을 이용하여 최적 반응조건의 예측하고자 각 독립변수에 따른 반응액의 관능적 특성을 모니터링 한다. 반응온도는 삶은 쇠고기향 발현에 매우 중요한 인자로서 마이얄 반응에 필수적이다. 그러나, 이러한 반응온도는 180℃에서 15분 이내(이보다 낮은 온도에서는 더 장시간)로 제한되어 있는데, 이는 IOFI (Intemational Organization of Flavor Industries)에서 제시한 식품향신료(reaction flavor) 제조에 대한 지침이다. 일반적으로 고기를 가열할 때 헤테로사이클릭 아민(heterocyclic amine)과 같은 발암성 물질이 생성될 수도 있기 때문에 마이얄반응을 적용한 식품조미료에서도 생성될 가능성이 존재한다고 볼 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기와 같은 식품위생학적 안전성을 고려하여 반응온도를 180℃보다 훨씬 낮은 온도 120℃로 고정해두고 실험을 수행한다.

반응조건에 대한 실험계획은 Fractional factorial design을 사용하며, 반응표면 회귀분석을 위해 SAS(Statistical analysis system) 프로그램을 사용한다. 실험계획은 하기 표 2와 같이 마이얄 반응에서 중요한 독립변수로 고려되는 인자 즉, 반응시간(30, 60, 90, 120, 150분), 반응액의 pH(5, 6, 7, 8, 9)를 －2, －1, 0, +1, +2의 5단계로 부호화한다. 즉, 표 2에 나타낸 독립변수(Xi)는 중심합성계획에 따라 도 2와 같이 10구간(요인실험점 4, 중심점 2, 축점 4)으로 설정하여 실험을 진행한다. 또한, 이들 독립변수에 영향을 받는 종속변수(Yn) 즉, 반응액의 관능적 특성인자로서는 구수한 냄새(baked potato odor, Y1), 어패취 차폐(masking of shellfish odor, Y2), 삶은 쇠고기향(Boiled meat odor, Y3)으로 하며, 각 조건별로 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용한다(panels n=12).

마이얄 반응을 위한 중심합성계획을 위한 독립변수 레벨(level)

Xi	독립변수	레벨(Level)
Xi	독립변수	-2	-1	0	+1	+2
X₁	반응시간 (min.)	30	60	90	120	150
X₂	반응액의 pH	5	6	7	8	9

본 발명에서 관능 검사는 하기와 같이 수행한다.

패류 엑기스의 맛, 냄새 및 색조 등 관능적 특성에 익숙하도록 훈련된 12인의 관능검사원(panel)을 구성하여 엑기스의 풍미 및 마이얄 반응의 반응변수(Reaction variable)에 대한 몇 가지 관능적 특성 즉, 구수한 맛과 냄새, 어패취 차폐, 삶은 쇠고기 향에 대하여 5단계 평점법 또는 9단계 평점법으로 측정 평가한다(온도 45~50℃).

관능검사의 결과는 SPSS 시스템(Statistical Package, SPSS Inc. USA)을 이용하여 아노바 테스트(ANOVA test) 및 던컨의 다중 범위검정(Duncan‘s multiple range test)으로 p<0.05 수준에서 시료 간의 유의성을 검정한다.

이하, 본 발명의 구성을 실시 예를 들어 상세히 설명하지만, 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 원료 진주조개육의 성분 조사

본 실험에 사용한 진주조개(Pinctada fucata) 육은 2004년 11월 경남 통영시 도산면 소재의 대덕진주(주)에서 당일 채취한 활패로부터 탈핵 및 탈각하여 얻은 신선한 진주조개 육을 구입하여 3% 식염수 및 민물로 각각 세척, 점질물과 이물질을 제거한 다음 플라스틱 필름주머니에 밀봉 동결저장하여 두고 엑기스 추출용 원료로 사용하였다.

실험에 사용한 원료 진주조개 육의 일반성분, pH, 염도 및 휘발성염기질소 (VBN)의 함량을 하기 표 3과 표 4에 나타내었다. 원료 진주조개 육의 수분함량은 83.2%로 일반 어패류에 비해 다소 많았으며, 조단백질 함량은 11.3%, 조지방 함량은 0.8%로 다소 적었다. 그리고 조회분의 함량은 1.4%, 탄수화물의 함량은 3.0%이었다. 이러한 진주조개 육의 일반성분의 조성은 채취시기에 따라 다소의 차이가 있을 것으로 보인다. 한편, 진주조개육의 pH는 6.4 부근으로 나타났고, 염도는 1.2%, 그리고 VBN의 함량은 16.2 mg/100 g으로서 선도가 비교적 양호하였다.

진주조개육의 일반성분(g/100 g)

	수분	조단백	조회분	조지질	탄수화물
함량	83.2±0.7	11.3±0.2	1.7±0.1	0.8±0.2	3.0±1.1

진주조개육의 pH, 휘발성염기질소 및 염분 함량

	pH	VBN (mg/100 g)	염분 (g/100 g)
함량	6.4±0.1	16.2±0.2	1.2±0.1

실험에 사용한 원료 진주조개 육의 유리아미노산 조성을 아미노산 자동분석계로 분석한 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 함질소엑기스 중 가장 중요한 정미성분인 유리아미노산의 총량은 508.8 mg/100mL로서, 타우린(150.9 mg/100 g), 우레아(112.4 mg/100 g), 글루탐산(55.6 mg/100 g), 글리신(45.1 mg/100 g) 및 알라닌(27.9 mg/100 g) 등이 주요 유리아미노산이었으나, 일반 어패류에 비해 그 함량이 상당히 적었다. 일반적으로 유리아미노산류는 수산물의 가장 중요한 정미발현성분, 즉 'taste-active components'로 알려져 있는데(金東勳. 1985. 食品化學. 探求堂, 서울 : 30~32), 이중 글루탐산, 글리신 및 알라닌 등은 주요 정미성(呈味性) 아미노산으로 밝혀져 있다(Hayashi, T. et al., 1981. J. Food Sci., 46 : 479~483). 따라서 정미력의 척도가 되는 유리아미노산의 함량이나 그 조성으로 보아 진주조개 육은 타 패류에 비해 정미성이 그다지 좋지 못할 것으로 보이며, 이를 천연 조미소재로 활용할 경우 정미력이 강한 타 수산물 엑기스의 혼용이 필요할 것으로 판단되었다.

진주조개육의 유리아미노산 함량(mg/100 g)

유리아미노산	함량
타우린	150.9
우레아	112.4
트레오닌	20.4
세린	3.9
아스파라긴	19.3
글루탐산	55.6
α-아미노아디핀산 (α-aminoadipic Acid)	1.9
프롤린	7.9
글리신	45.1
알라닌	27.9
발린	5.0
시스틴	2.3
메티오닌	2.6
이솔류신	3.4
류신	2.9
티로신	3.4
β-알라닌	6.3
페닐알라닌	2.3
에탄올아민	4.6
염화암모늄	16.8
라이신	12.7
히스티딘	1.2
아르기닌	10.0
합계	508.8

진주조개 육의 무기질 조성을 ICP로써 측정한 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 진주조개 육에는 Na, P, K, Ca 및 Zn과 같은 무기이온의 조성이 높았으나, 타 어패류에 비해 그 함량이 비교적 적었다(Seo, S.B. et al., 1995. Chemical composition of marine products in korea. National Fisheries Research and Development Agency Republic of Korea). 무기이온 성분 중 Na, K, P, Cl 등은 유리아미노산류, IMP와 더불어 수산물의 정미발현에 크게 기여하는 정미발현성분으로 알려져 있다(Hayashi, T. et al., 1978. Nippon Suisan Gakkaishi 44 : 1357~1362). 한편, 진주조개육에는 Zn(53.9 mg/100 g)이나 S(33.5 mg/100 g)와 같은 성분이 비교적 많이 함유되어 점이 다소 특이하였다.

진주조개육의 무기질 조성(mg/100 g)

무기질	함량
Na	524.1±32.0
Mg	23.1±49.0
Ca	62.8±0.9
Fe	23.1±5.6
Cu	0.8±0.1
Zn	53.9±9.3
S	33.5±2.7
K	67.5±4.0
P	192.4±24.2

실시예 2: 진주조개육 엑기스의 제조

본 발명에서 진주조개육 엑기스는 열수고음, 중탕고음 및 효소분해의 세 가지 방법으로 제조하였다.

먼저, 열수고음 엑기스(Hot-water extract)는 원료 진주조개 육에 원료 중량의 약 10배량의 물을 가하여 열수(熱水) 중에서 8시간 동안 고음한 후 광목으로 만든 여과포를 이용하여 잔사를 분리하였다. 이 여과 추출액을 방냉한 후 원심분리하여 잔사를 제거하고, 고형물의 농도를 Brix 2.0°으로 조정한 것을 진주조개 열수고음 엑기스라 하였다.

중탕고음 엑기스(Hydro-cooked extract)는 원료 진주조개 육에 원료 중량의 3배량의 물을 가하여 중탕기(대한정공, 한약추출기 DHM-23E)로써 110℃, 2시간 동안 가압추출하였다. 다음 광목으로 만든 여과포를 이용하여 잔사를 분리하고, 방냉한 뒤 원심분리하여 잔사를 제거한 후 Brix 2.0° 조정한 것을 중탕고음 엑기스라 하였다. 이때 가수량(加水量)은 원료에 대해 3배량으로 하였다.

효소분해 엑기스(Enzymatic hydrolysate)는 2단 효소분해법(2 step enzyme hydrolysis)으로 제조하였다. 먼저, 초퍼(chopper)로써 시료 진주조개 육을 세절한 후 시료 중량에 대해 2배량의 물을 가하고, 95℃에서 5분간 자숙하여 자가소화효소를 불활성화시켰다. 그 다음 시료액의 pH를 조정하고 알칼라제(Alcalase) 0.6L 효소(Novo Nordisk Co., Denmark)를 가하여 교반하면서 55℃에서 4시간 동안 1차 효소분해시켰다. 그리고 다시 95℃에서 5분간 열처리하여 알칼라제를 불활성화시킨 다음, 다시 pH를 조정하고 플라보자임(Flavourzyme, Novo Nordisk Co., Denmark)을 가하여 45℃에서 교반하면서 4시간 동안 가수분해시킨 후 95℃에서 5분간 열처리하여 플라보자임을 불활성화시켰다. 다음 여과포를 이용하여 잔사를 분리, 방냉한 뒤 원심분리하여 잔사를 제거한 후 Brix 2.0° 조정한 엑기스를 효소분해 엑기스로 하였으며, 이때 사용한 단백질분해효소의 특성은 하기 표 7과 같았다. 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 진주조개 엑기스의 가공공정도는 도 3과 같으며 제조된 각 엑기스는 도 4와 같았다.

효소분해 엑기스의 조제에 사용된 노보사(덴마크) 단백질분해효소의 특성

효　 소	상표명	최적 반응 온도 (℃)	최적 반응 pH	제조 회사명
1차효소분해 효소	알칼라제 0.6L (Alcalase 0.6L)	50~60	8.0~8.5	노보 노디스크사 (Novo Nordisk Co., Denmark )
2차효소분해 효소	플라보자임 (Flavourzyme)	45~55	6.0~7.0	노보 노디스크사 (Novo Nordisk Co., Denmark )

실시예 3: 진주조개육의 추출방법에 따른 성분 및 관능특성 조사

1) 일반성분

진주조개 육을 원료로 하여 도 3과 같은 공정에 따라 열수고음, 중탕고음 및 2단효소분해법으로 제조한 진주조개 엑기스 3종의 일반성분 조성은 하기 표 8과 같았다. 고형물의 양을 Brix 2°로 조정한 진주조개 엑기스의 수분함량은 97.9~98.0%이었으며, 엑기스의 가장 중요한 성분인 아미노산의 양을 알 수 있는 조단백질 함량은 효소분해 엑기스가 1.3%로서 중탕고음 (0.5%)과 열수고음 (0.7%)에 비하여 2배 이상의 높은 함량을 나타내었다. 한편, 조회분의 함량은 각 엑기스 모두 0.2% 내외로 추출방법에 따른 함량 차이는 없었다.

진주조개육 엑기스의 일반성분(g/100 mL)

엑기스	수분	조단백	조회분
열수고음	97.9±0.1	0.7±0.0	0.2±0.0
중탕고음	98.0±0.0	0.5±0.0	0.2±0.0
2단효소분해	97.5±0.0	1.3±0.2	0.2±0.0

2) pH, 염도 및 산도

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 pH, 염도 및 산도를 측정한 결과를 하기 표 9에 나타내었다. 진주조개 엑기스의 pH는 6.15~6.30의 범위로서 큰 차이는 없었으나 효소분해 엑기스의 pH가 타 엑기스에 비해 비교적 낮았는데, 이는 효소 가수분해 중 진주조개 육 중의 유기산이 다량 용출되어 pH가 타 엑기스에 비해 낮아진 것으로 보이며, 중탕고음과 열수고음 엑기스의 경우는 열수 혹은 고온가압에서의 추출 중 일부 단백질이나 유리아미노산들이 분해되어 생성된 NH₃, TMA 및 DMA 등 휘발성염기질소의 영향으로 인해 pH가 약간 높아진 것으로 추정되었다.

엑기스 중에 용출된 유기산의 함량을 간접적으로 알 수 있는 산도 역시 효소분해 엑기스가 0.98 mL로 가장 높아 추출 중 유기산류의 용출이 가장 많이 일어나는 것을 확인하였다.

진주조개육 엑기스의 pH, 염도 및 산도

엑기스	pH	염도 (g/100 mL)	산도 (mL)
열수고음	6.30±0.2	0.17±0.01	0.46±0.09
중탕고음	6.29±0.0	0.17±0.04	0.32±0.04
효소분해	6.15±0.1	0.15±0.02	0.98±0.08

3) 휘발성 염기질소 및 아미노질소

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 휘발성 염기질소 및 아미노질소의 함량을 측정한 결과는 하기 표 10과 같았다. 진주조개 엑기스의 휘발성염기질소량은 열수고음 엑기스가 4.9 mg/100 mL으로 타 엑기스에 비해 많아 장시간의 추출로 인해 육질의 열분해가 일어나 암모니아나 트리메틸아민 등이 많이 생성되었음을 알 수 있었다. 중탕고음 엑기스는 3.1 mg/100 mL으로 열수고음 엑기스에 비해 휘발성염기질소량의 생성이 적었으며, 효소분해 엑기스의 경우는 2.1 mg/100 mL으로 추출 중 선도의 저하나 육질의 분해에 따른 저급아민 물질의 생성이 가장 적어 엑기스 추출법 중 이취의 생성억제 면에서 가장 유효한 추출법으로 추정되었다.

진주조개 엑기스의 유리아미노산 함량을 간접적으로 알 수 있는 아미노질소의 함량은 35.0~74.5 mg/100 mL로서 효소분해 엑기스의 아미노질소량이 타 엑기스에 비해 2배 이상 많았으며, 다음이 열수고음, 중탕고음 엑기스 순이었다. 따라서 진주조개 육질에서 유래한 유리 아미노산의 회수 면에서도 역시 2단 효소분해 추출법이 가장 유효한 추출법으로 생각되었다.

진주조개육 엑기스의 VBN 및 유리아미노산 함량

엑기스	VBN (g/100 mL)	유리아미노산 함량 (g/100 mL)
열수고음	4.9±0.7	43.2±0.06
중탕고음	3.1±0.6	35.0±0.28
효소분해	2.1±0.6	74.5±0.04

4) 수율

고형물의 양을 Brix 2.0°으로 조정하여 얻은 진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 수율을 도 5에 나타내었다. 진주조개 육 1 kg에서 얻어지는 Brix 2.0° 엑기스의 수율은 열수고음이 2.65 L, 중탕고음이 1.80 L, 효소분해 엑기스가 6.58 L로서 2단 효소분해 추출법이 경제적인 면에서 열수고음이나 중탕고음 추출법에 비해 월등히 유효한 것으로 나타났다.

5) 안지오텐신-I 전환효소(ACE)의 저해능

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스와 같은 단백질 가수분해물이 갖는 기능특성 중 인체내 혈압상승 원인 중의 하나인 ACE의 저해능을 측정한 결과는 도 6과 같았다. ACE의 활성을 50% 저해하는데 요구되는 저해제의 양인 IC₅₀이 효소분해 엑기스는 1.39 mg/mL, 중탕고음 4.17 mg/mL, 열수고음 7.95 mg/mL로써 효소분해 엑기스의 경우가 ACE 저해능이 가장 우수하였으며, 열수고음 엑기스는 가장 낮았다.

따라서 진주조개 엑기스는 추출방법이 ACE 저해능에 큰 영향을 미치며, 열수나 중탕고음 보다는 보다 다양한 peptide가 생성되는 효소분해 쪽이 ACE 저해능이 우수한 것으로 생각되었다.

6) 색조

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 색조를 직시색차계로써 측정한 결과를 표 11에 나타내었다. 열수고음과 중탕고음 엑기스는 명도 (L값), 적색도 (a값), 황색도 (b값) 및 색차 (ΔE값, color difference) 값에 있어 양자 간에 큰 차이를 보이지 않고 있으나, 효소분해 엑기스의 경우는 타 엑기스에 비해 명도 및 황색도가 높아 약간 밝고 진한 황색을 띠고 있으며, 직시색차계에 의한 색차 값으로 보아도 타 엑기스와 색조의 차이가 있는 것으로 나타났다.

진주조개육 엑기스의 색조

엑기스	색조
엑기스	L	a	b	ΔE
열수고음	24.37±0.15	2.26±0.78	1.96±0.18	72.53±0.08
중탕고음	27.79±0.18	2.24±0.11	1.91±0.09	69.11±0.07
효소분해	44.92±1.45	2.59±1.03	12.62±0.09	56.24±0.10

7) 유리아미노산

고형물의 농도를 Brix 2.0°으로 조정한 진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 유리아미노산 조성을 아미노산 자동분석계로써 분석한 결과를 하기 표 12에 나타내었다. 함질소엑기스 중 가장 중요한 정미성분이며, 수산식품의 풍미발현에 정미발현성분으로 작용하는 유리아미노산의 총량은 열수고음 엑기스가이 660.6 mg/100 mL, 중탕고음 엑기스가 470.2 mg/100 mL, 효소분해 엑기스가 1,150.4 mg/100 mL으로 효소분해 엑기스가 타 엑기스에 비해 함량이 월등히 많았다. 효소분해 엑기스의 주요 유리아미노산은 타우린, 우레아, 아스파라긴, 글루탐산, 발린, 류신, 라이신 및 아르기닌 등이었으며, 이외의 아미노산도 대체로 고루 함유되어 있었다. 이를 일반 어패류의 유리아미노산 조성(Seo, S.B. et al., 1995. Chemical composition of marine products in korea. National Fisheries Research and Development Agency Republic of Korea)과 비교해 볼 때 타우린의 함량이 비교적 적은 반면 우레아의 함량이 월등히 많은 점이 특징적이었고, 정미성 아미노산인 아스파르트산(aspartic acid), 글루탐산, 글리신, 알라닌 등의 함량도 비교적 적었다. 열수고음 및 중탕고음 엑기스의 주요 유리아미노산은 타우린, 우레아, 글루탐산, 글리신 및 아르기닌 등으로 효소분해 엑기스에 비해 함량뿐만이 아니라 조성면에서도 다소의 차이를 보였다. 따라서 진주조개 엑기스는 엑기스의 추출방법에 따라 유리아미노산의 생성에 차이가 생김을 알 수 있었고, 이러한 유리아미노산 함량 차이는 엑기스 맛의 강도와 맛의 발현 및 조화, 그리고 기능특성의 차이에 크게 영향을 미칠 것으로 보인다.

최근 식품성분이 갖는 여러 가지 생체조절기능 중 단백질 가수분해물이 혈압 상승 원인중의 하나인 안지오텐신-I 전환효소(ACE)의 작용을 저해한다는 것이 알려져 있으며(Suzuki, T. et al., 1983. Angiotensin-Ⅰconverting enzyme inhibiting activity in foods. Nippon Nogeikagaku Kaishi, 57 : 1143~1146), 이 ACE 저해능은 유리아미노산과 펩티드의 조성과 종류에 따라서 다소의 차이가 있다는 것이 밝혀져 있다(Kim, T.J. et al., 1996. J. Kor . Soc . Food Sci. Nutr., 25 : 871~877; Kim, S.B. et al., 1993. J. Korean Fish. Soc., 26 : 321~329). 따라서 이러한 진주조개 엑기스에 존재하는 유리아미노산 및 펩티드류는 진주조개 엑기스의 특유한 맛의 발현 이외에도 영양·기능특성 면에 큰 영향을 미칠 것으로 기대되었다.

진주조개육 엑기스의 유리아미노산 함량(mg/100 mL)

유리아미노산	엑기스
유리아미노산	열수고음	중탕고음	효소분해
타우린	82.5	62.6	134.2
우레아	299.5	194.3	138.2
트레오닌	20.4	15.5	33.7
세린	4.5	3.9	40.2
아스파라긴	20.9	10.0	151.5
글루탐산	65.3	48.0	98.1
프롤린	11.4	9.2	20.4
글리신	41.4	34.4	36.4
알라닌	30.4	25.0	2.1
발린	6.7	6.3	62.8
시스틴	2.1	2.0	4.1
메티오닌	3.8	3.8	39.7
이솔류신	4.6	3.7	48.3
류신	7.8	6.2	71.4
티로신	5.5	3.9	46.3
페닐알라닌	4.0	3.3	48.1
라이신	11.0	7.9	58.8
히스티딘	2.3	1.7	21.5
아르기닌	36.6	28.5	94.4
합계	660.7	470.2	1,150.2

8) 유기염기성분

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 TMAO(trimethylamine oxide), TMA(trimethylamine), 총 크레아티닌 및 베타인 등 4급 암모니움 염기성분을 분석한 결과는 표 13에 나타내었다. 신선한 수산물의 시원한 감미(甘味)에 관여하고 수산생물의 삼투압을 조절에 관계하는 성분인 TMAO는 3.0~3.9 mg/100 mL으로 소량 함유되어 있었으며, 이의 환원물질인 동시에 수산물의 선도 저하 취 및 비린내 등의 원인물질인 TMA의 함량 역시 0.4~0.7 mg/100 mL로 소량 함유되어 있었다. 또한, 수산물의 떫은맛에 관여하는 성분인 총 크레아티닌 함량 역시 1.3~1.6 mg/100 mL으로 소량 함유되어 있었고, 추출방법에 따른 함량 차이도 거의 없었다. TMAO, TMA 및 총 크레아티닌 등 4급 암모니움 염기성분은 수산물의 정미발현에 보조적 역할을 하나, 본 진주조개 엑기스의 경우 이들은 맛의 조화에 일부 보조적인 역할을 할 것으로 보이나, 함량이 소량이므로 정미성에 미치는 영향은 그다지 크지 않을 것으로 생각되었다.

한편 연체류, 두족류 및 패류와 같은 수산무척추동물의 상쾌한 맛의 주성분인 베타인의 함량은 23.0~68.3 mg/100 mL으로 열수추출이나 중탕고음 엑기스에 비해 효소분해 엑기스의 함량이 월등히 많았으며, 타 정미성분과 함량을 비교해 볼 때 진주조개 엑기스의 풍미에 어느 정도 영향을 미치는 정미성분일 것으로 예측되었다.

진주조개육 엑기스의 유기염기성분 함량(mg/100 mL)

항목	엑기스
항목	열수고음	중탕고음	효소분해
TMAO	3.3±0.1	3.0±0.5	3.9±0.7
TMA	0.5±0.2	0.7±0.4	0.4±0.1
총 크레아티닌	1.4±0.4	1.3±0.5	1.6±0.2
베타인	23.0±9.4	32.7±7.0	68.3±11.4

9) 무기이온

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 무기이온 성분을 ICP로써 분석한 결과를 표 14에 나타내었다. 시료 엑기스에는 양이온으로서 Na(87.5~131.9 mg/100 mL), Mg(15.2~35.9 mg/100 mL) 및 Ca(107.6~135.4 mg/100 mL)가 양적으로 많았으며, 그외 Fe, Zn, S, K, P 등도 미량 함유되어 있었는데, 추출방법에 따라 다소의 함량 차이를 보이고 있었다. 진주조개 엑기스의 무기이온 조성을 다른 수산물 엑기스와 비교해 볼 때 Ca 이온의 함량이 많은 반면, K 및 P 이온의 함량이 적은 점이 특징적이었고, 열수나 중탕고음 등 가열처리하여 추출하는 경우 S 이온이 많이 생성되는 것으로 나타났다. 한편, 무기성분 중 Na, P, Cl 이온은 다양한 맛을 느끼는데 필수성분이라는 점과 일반적으로 무기이온 성분들이 유리아미노산, IMP와 더불어 수산물의 정미발현성분이라는 점 등을 고려해 볼 때, 이들 무기성분들은 함량이 많지는 않지만 진주조개 엑기스의 정미발현에 어느 정도 기여할 것으로 추정되었다.

진주조개육 엑기스의 무기이온 함량(mg/100 mL)

무기이온	엑기스
무기이온	열수고음	중탕고음	효소분해
Na	121.1±3.7	131.9±0.7	87.5±2.5
Mg	15.2±2.1	16.6±6.0	35.9±3.1
Ca	125.4±23.5	135.4±32.9	107.6±13.8
Fe	4.1±0.4	3.8±2.4	5.2±0.4
Cu	0.2±0.0	0.2±0.0	0.2±0.0
Zn	3.6±0.0	2.2±1.7	2.4±0.4
S	26.4±1.1	24.5±0.9	14.9±0.2
K	13.5±2.6	16.1±4.2	4.6±1.0
P	16.4±3.1	7.8±0.1	12.8±1.8

10) 진주조개 엑기스의 관능특성

진주조개 열수고음, 중탕고음 및 효소분해 엑기스의 색조, 냄새, 맛 및 종합

적 기호에 대해 관능검사 한 결과를 표 15에 나타내었다. 여러 가지 관능적 요소 중 먼저 색조 면에서는 열수고음 및 중탕고음 엑기스가 효소분해 엑기스에 비해 다소 높은 평점을 받았으나 95% 수준에서 유의차가 없었으며, 냄새, 맛 및 종합적 기호도 면에서는 효소분해 엑기스가 타 엑기스간에 비해 다소 높은 평점을 받았다. 전반적으로 보아 효소분해 엑기스가 관능적으로 다소 우수하였으며, 다음이 열수고음, 중탕고음 엑기스 순이었으나 이 양자 간에는 95% 수준에서 관능적으로 유의차가 없었다.

진주조개육 엑기스의 관능특성

항목¹	엑기스
항목¹	열수고음	중탕고음	효소분해
색	3.61±0.6^a2	3.56±0.5^a	3.49±0.7^a
냄새	3.09±0.6^a	2.69±0.4^b	3.15±0.6^a
맛	3.26±0.4^a	3.21±0.5^a	3.43±0.2^b
종합적 기호도	2.96±0.5^a	2.94±0.4^a	3.36±0.4^b
1) 관능검사요원은 9명으로 함(n=9). 2) 5단계 평점법: 5, 매우 좋음; 4, 좋음; 3, 보통; 2, 나쁨; 1, 매우 나쁨. 3) 각 열내에서 같은 문자는 유의적으로 다르지 않음을 의미함(p＜0.05).

따라서, 진주조개 육으로부터 천연 조미소재로 활용할 수 있는 유효 엑기스 소재를 제조하려면 여러 가지 추출법 중에서 2단효소분해법으로 추출하는 것이 관능적인 면이나 경제적인 면에서 적합할 것으로 판단되었다.

실시예 4: 진주조개육 엑기스의 풍미개선을 위한 당-아미노산 반응의 최적 반응기질 선정

풍미개선(Reaction flavoring)용 진주조개 엑기스는 상기의 이화학적 실험 및 관능검사결과를 고려하여 고형물의 양을 Brix 20°로 조정한 효소분해 엑기스를 제조하여 사용하였다.

진주조개 효소분해 엑기스의 풍미를 개선시키기 위한 마이얄 반응액의 기질을 선정하기 위하여, 일반적인 마이얄 반응에 이용되는 당, 아미노산 등 전구물질들을 탐색하였다. 먼저 0.1M 포도당 용액을 기본 베이스(base)로 하여 각 아미노산의 조합을 변화시켜가면서 마이얄 반응을 시킨 후 발생하는 삶은 쇠고기향(boiled meat odor)과 은은한 향(sweet odor)의 특성을 관능적으로 평가하였다. 이때 첨가하는 아미노산으로는 삶은 쇠고기향의 발현에 중요한 역할을 하는 함황아미노산, 시료 진주조개 엑기스의 아미노산 조성과 정미성, 마이얄 반응에 기여 정도 등을 고려하여 메티오닌, 시스틴, 트레오닌, 알라닌, 라이신 및 글리신 등을 선정하였다.

하기 표 16에서와 같이 이들을 포도당 용액과 단일 또는 복합적으로 혼합하여 마이얄 반응을 시킨 후 발생하는 향기의 특성을 검토한 결과, 포도당 + 글리신 + 시스틴의 복합기질이 삶은 쇠고기향과 은은한 향의 발현에 가장 근접하였고 그 강도 또한 강하였으므로, 이 복합기질을 진주조개 엑기스의 풍미를 개선시키기 위한 반응전구물질로 결정하였다.

한편, 본 마이얄 반응에 적합한 당류를 선정하기 위하여 0.1 M 포도당, 0.1 M 리보스 및 0.1 M 자일로즈 용액을 각각 0.1 M 글리신＋0.1 M 시스틴 용액과 혼합하여 복합기질을 조제한 다음 하기 표 16과 같은 조건으로 마이얄 반응을 진행시킨 결과 서로 유사한 향을 발생하였고 반응에 사용한 당의 종류에 따른 차이는 거의 없는 것으로 나타나, 3 가지 당류 중 가격이 가장 저렴한 포도당을 복합기질의 전구물질로 결정하였다.

120℃에서 마이얄 반응을 수행하는 동안 생성된 당-아미노산 향기 특성

당-아미노산 용액¹	반응 시간 (hrs)
	4		8		12		16
	삶은 쇠고기향	은은한 향	삶은 쇠고기향	은은한 향	삶은 쇠고기향	은은한 향	삶은 쇠고기향	은은한 향
메티오닌+트레오닌
메티오닌+알라닌
메티오닌+라이신		++²		++		+		+
메티오닌+시스틴					+
메티오닌+글리신
트레오닌+알라닌				+
트레오닌+라이신		+		++		++
트레오닌+시스틴	+	+	+	++	+	+
트레오닌+글리신
알라닌+라이신		++		+
알라닌+시스틴	+	+	+	++		+
알라닌+글리신
라이신+시스틴		+			++			+
라이신+글리신	+	+
글리신+시스틴	+	+	++	+	+++	++	++	++
[주] 1) 0.1 M 포도당(glucose) 10 mL + 0.1 M 아미노산 5 mL + 0.1 M 아미노산 5 mL 2) 냄새 강도 부호 (+: 약함, +++: 중간, +++++:강함)

실시예 5: 진주조개육 엑기스의 풍미개선을 위한 마이얄 반응의 동적 모니터링을 통한 최적 반응조건 조사

진주조개 엑기스의 풍미개선을 위한 마이얄 반응의 최적화 조건을 구명하고자 도 1와 같은 고온고압 반응기(Stainless steel reactor, Hoke SS-DOT)를 이용하여 마이얄 반응을 실시하였다. 이때 사용한 진주조개 효소분해 엑기스와 반응 전구물질을 혼합한 반응액의 조성은 하기 표 17과 같았다. 이 PE-Glu-G-C(Pearl oyster extract-glucose-glycine-cystine) 반응계를 반응시간과 반응액의 pH 등 독립변수를 달리하여 다양한 조건에서 마이얄 반응시킨 다음 반응생성물의 3가지 종속변수 즉, 구수한 향(baked potato odor), 어패취차폐(masking of shellfish odor) 및 삶은 쇠고기향(boiled meat odor)의 발현에 대한 관능평가 결과를 바탕으로 이들의 동적변화를 3차원 반응표면으로 도 7 내지 도 9에 나타내었다. 반응온도의 경우는 풍미개선(reaction flavoring)에서 매우 중요한 독립변수가 되나, 식품위생학적 안전성을 고려하여 반응제한 온도인 180℃보다 훨씬 낮은 120℃로 고정해두고 마이얄 반응을 실시하였다. PE-Glu-G-C(Pearl oyster extract-glucose-glycine-cystine) 반응계를 120 ℃에서 마이얄 반응시킨 다음 반응생성물의 3가지 종속변수, 즉 구수한 향, 어패취차폐 및 삶은 쇠고기향의 발현에 대한 관능평가한 결과, 구수한 향, 어패취차폐 면에서 반응액의 pH를 중성부근으로 조정하는 것이 가장 좋았으며, 다른 반응변수에 비해 pH의 영향을 가장 많이 받는 것으로 나타났다. 또한, 반응시간이 길어짐에 따라 관능평점이 높게 나타났다. 삶은 쇠고기향 발현은 반응 시간의 영향을 많이 받았으며, pH의 영향은 다소 적게 받는 것으로 나타났다.

진주조개 효소분해 엑기스(Brix 20°)와 반응 전구물질을 혼합한 반응액의 조성

	진주조개육 엑기스	0.4M 포도당	0.4M 글리신	0.4M 시스틴
조성 비율	4	2	1	1

PE-Glu-G-C 반응계의 마이얄 반응에서 반응시간 및 반응기질 pH의 변화에 따른 종속변수의 회귀식, R² 값 및 유의성을 SAS 프로그램을 이용하여 측정한 결과를 하기 표 18에 나타내었다.

마이얄 반응의 수행을 위한 RSM에 의해 계산된 다항식

반응	다항식	R²	유의성
구수한 향	Y₁ = 6.732857+1.11X₁-0.025X₂-0.412857X₁ ² -0.06X₂X₁-0.197857X₂ ²	0.9118	0.0311
어패취차폐	Y₂ = 6.35+1.1975X₁+0.019167X₂-0.4075X₁ ² 　　 +0.0425X₂X₁-0.055X₂ ²	0.9119	0.0310
삶은 쇠고기향	Y₃ = 6.240714+0.901667X₁-0.01X₂ 　　 -0.076339X₁ ²-0.55089X₂ ²	0.9315	0.0191

PE-Glu-G-C 반응계에서 반응시간 및 반응 기질의 pH가 각각 변화됨에 따른 구수한 향의 발현에 대한 회귀식은 Y₁=6.732857+1.11X₁-0.025X₂ -0.412857X₁ ²-0.06X₂X₁-0.197857X₂ ², 어패취차폐에 대한 회귀식은 Y₂=6.35+1.1975X₁+0.019167X₂-0.4075X₁ ²+0.0425X₂X₁-0.055X₂ ², 삶은 쇠고기향 발현에 대한 회귀식은 Y₃=6.240714+0.901667X₁-0.01X₂-0.076339X₁ ²- 0.55089X₂ ²이었다.

PE-Glu-G-C 반응계의 3가지 종속변수의 관능적 특성에 대한 R₂ 값은 구수한 향 발현은 0.9118, 어패취차폐는 0.9119이었으며, 삶은 쇠고기향 발현의 경우는 0.9315이었다. 또한, 이들은 5% 이하 수준에서 유의성이 인정되었다.

PE-Glu-G-C 반응계의 마이얄 반응에서 3가지 종속변수 즉 구수한 향, 어패취차폐 및 삶은 쇠고기향 발현의 최적화 반응조건을 하기 표 19에 나타내었다. PE-Glu-G-C 반응계의 마이얄 반응생성물이 구수한 향을 발현하는 가장 좋은 반응조건은 반응온도 120℃에서 반응시간 147.6분, pH 7.54, 어패취 차폐 효과가 가장 좋은 반응조건은 반응시간 149.9분, pH 6.98, 그리고 삶은 쇠고기향의 발현에 가장 좋은 반응조건은 반응시간 149.9분, pH 6.97로 나타났다. 따라서 PE-Glu-G-C 반응계를 이용한 풍미개선(reaction flavoring)의 최적화 반응조건은 반응온도 120℃에서 반응시간 140~150분, pH 6.9~7.6으로 설정하였다.

PE-Glu-G-C 반응계의 마이얄 반응에서 구수한 향, 어패취차폐 및 삶은 쇠고기향 발현의 최적화 반응조건

종속변수	온도(℃)	시간(min.)	반응액의 pH	관능평가 최대값^*
구수한 향	120.0	147.6	7.54	7.97 (max)
어패취차폐	120.0	149.9	6.98	7.34 (max)
삶은 쇠고기향	120.0	149.9	6.97	7.71 (max)
[주] *: 9단계 평점법으로 측정한 최대 측정값.

한편, PE-Glu-G-C 반응계를 이용한 마이얄 반응에서 반응온도를 120℃로 고정하였을 경우, 2가지 반응요소, 즉 반응시간과 반응액의 pH가 마이얄 반응생성물의 풍미발현에 미치는 전반적인 영향도를 알아본 결과는 하기 표 20과 같았다. PE-Glu-G-C 반응계에서도 3가지 종속변수에 가장 많은 영향을 주는 인자는 반응시간이었으며, 다음이 반응액의 pH 순이었으나, 삶은 쇠고기향의 발현에 미치는 반응액의 pH 영향은 아주 미미한 것으로 나타났다.

반응시간과 반응액의 pH가 마이얄 반응생성물의 풍미발현에 미치는 전반적인 영향도

반응요소	F-비율(F-ratio)
반응요소	구수한 향	어패취차폐	삶은 쇠고기향
시간	11.30¹	7.73²	7.38²
pH	3.93	2.63	1.04
[주] 1) 1% 이하 수준의 유의성 2) 5% 이하 수준의 유의성

PE-Glu-G-C 반응계를 이용한 마이얄 반응의 최적화 예측반응조건을 실증하기 위하여, 임의의 조건 하에서 마이얄 반응의 종속변수들의 회귀식에 의한 예측치와 동일조건에서 실제 마이얄 반응시켜 얻은 실측치를 비교하여 이들 회귀식의 신뢰성을 검증한 결과를 하기 표 21에 나타내었다. 이때 임의의 조건은 반응온도 120℃, 시간 150분으로 하였으며, 반응액의 pH는 7.0으로 조정하였다. 각 종속변수들에 대한 실측치는 RSM기법에 의해 예측된 값과 매우 유사하게 나타나, 본 마이얄 반응을 이용한 풍미개선(reaction flavoring)의 회귀식에 대한 신뢰성을 검증할 수 있었으며, 반응전에 비해 진주조개육 엑기스의 풍미를 상당히 개선시킬 수 있었다.

최적 마이얄 반응에서 종속변수의 예측치와 실측치 간의 비교

종속변수	예측치¹	실측치²
구수한 향	7.48	7.1±0.9
어패취차폐	7.25	6.9±0.5
삶은 쇠고기향	6.70	6.4±0.8
[주] 1) 종속변수를 위한 예측 다항식을 이용하여 계산됨. 독립변수의 임계값(critical values): 반응온도 120℃, 반응시간 150분, pH 7.0. 2) 3번 측정 후 평균값(9단계 평점법).

이상 상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 풍미가 개선된 진주조개육 엑기스의 제조방법에 관한 것으로, 진주조개육의 성분을 조사하고 진주조개육의 추출방법에 따른 성분 및 관능특성을 조사한 다음 가장 최적으로 선정된 진주조개육 효소분해 엑기스를 대상으로 풍미개선을 위한 당-아미노산 반응의 최적 반응기질을 선정한 후 마이얄 반응의 동적 모니터링을 통한 최적 반응조건을 조사함으로써 마땅한 이용방안이 없어 거의 대부분 폐기되고 있는 진주조개육으로부터 각종 조미소재 및 인스턴트식품용 풍미소재로 활용가능한 유용 엑기스를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

진주조개육 엑기스: 0.4M 포도당: 0.4M 글리신: 0.4M 시스틴을 4:2:1:1로 혼합하여 pH를 6.9~7.6으로 유지하면서 온도 120~150℃에서 140~150분간 반응시키는 것을 특징으로 하는 진주조개육 엑기스의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 진주조개육 엑기스는 진주조개육에 대해 2~3배량의 물을 가하고, 90~100℃에서 3~10분간 자숙하여 자가소화효소를 불활성화시킨 다음 알칼라제(Alcalase)를 가하여 교반하면서 50~60℃에서 3~5시간 동안 1차 효소분해시키고, 다시 90~100℃에서 3~10분간 열처리하여 알칼라제를 불활성화시킨 다음, 엑소펩티다제(Exopeptidase)를 가하여 40~50℃에서 교반하면서 3~5시간 동안 가수분해시킨 후 90~100℃에서 3~10분간 열처리하여 엑소펩티다제를 불활성화시킨 후 잔사를 분리하고 방냉한 뒤 원심분리하여 잔사를 제거한 후 농축하여 제조한 것임을 특징으로 하는 진주조개육 엑기스의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항 기재의 제조방법으로 제조되어 풍미가 개선된 진주조개육 엑기스.