KR20210041514A - 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 방법 - Google Patents

단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 방법 Download PDF

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KR20210041514A
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Abstract

본 발명은 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼에 육류를 침지시켜 반응시키는 단계를 포함하는 육류 연화 방법 및 상기 방법으로 제조된 연화된 육류에 관한 것이다.
본 발명에서는 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼을 제조하여 육류 연화에 적용한 결과, 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼을 처리하여 연화 시킨 돼지고기는 품질이 유지되는 것을 확인하였다. 즉, 본 발명의 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼은 효소의 방출 속도를 조절하여 육류의 품질을 유지하면서 육류를 연화 시킬 수 있는 것을 확인하였다.

Description

단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 방법{Method for tenderizing meat Using Double Emulsion Comprising Proteinase}
본 발명은 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼에 육류를 침지시켜 반응시키는 단계를 포함하는 육류 연화 방법 및 상기 방법으로 제조된 연화된 육류에 관한 것이다.
식품기능은 식품의 영양기능을 1차 기능, 감각에 미치는 감각적인 기능을 2차 기능 등으로 결정하였으나, 과학의 진보에 따라 유해물질의 중화, 항종양 효과, 면역증강, 미네랄의 흡수촉진, 혈압, 콜레스테롤의 감소 등의 생체조절기능을 가진 다양한 식품의 기능을 제 3차 기능으로 정의하였으며, 식품과 의약품을 혼합한 치료적 성격을 가진 특수 식품으로 연구 개발되고 있다.
그 중에서, 노인들의 건강 유지를 위해 균형잡힌 영양소 섭취를 위한 고령자용 식품의 개발이 요구되고 있으며, 현재 국내에서 개발된 고령자용 식품은 치아 보조식, 연하 보조식 정도로, 상기 고령자용 식품은 유동성의 물성, 고형의 음식을 갈거나 다진 형태로 제공되어 음식의 고유한 풍미와 영양소 상실 및 식감을 저하시키고 식욕을 떨어뜨리게 되는 문제가 있다. 이에 식물성 또는 동물성 식재료 세포내로 효소를 함침시켜 식품의 고유한 식감, 형태 등을 유지하면서 저작 또는 연하작용이 용이한 식품가공기술에 대한 연구가 진행되고 있다(일본 등록특허 제4403210호; 일본 등록특허 제5145471호; 일본 공개특허 제2010-051209호). 그러나 상기 일부 선행문헌의 방법은 식품의 내부까지 효소의 함침이 충분히 이루어지지 않거나 균일하게 함침되지 않으며, 장시간의 가열조리 또는 동결 및 해동의 반복에 의해 영양분이 감소하거나 효소의 활성이 저하되어 최종 제조되는 식품의 품질이 저하되는 문제가 있다. 따라서 품질이 유지되면서 육류를 연화시킬 수 있는 기술의 개발이 필요한 상황이다.
한편, 식품에 포함되는 각종 천연추출물, 약물, 비타민, 항산화물질(anti-oxidant), 향료, 색소 등은 빛, 산소, 수분, 온도 등의 외부요인으로부터 손상되기 쉬우며, 가공 및 유통 과정 동안 안정성이 저하되어 활성이 감소하게 된다. 따라서 이러한 물질(active substance)을 외부 환경으로부터 보호하고 안정성을 유지하기 위하여 캡슐화(encapsulation) 기술이 개발되었다.
마이크로캡슐화 기술은 의약품, 공업재료, 농업재료, 향료 및 식품산업에 응용될 수 있으며, 식품분야에서는 식품 첨가물 또는 식품 유용물질을 캡슐화 함으로써 식품소재의 산화방지 및 보존성 향상, 변화하기 쉬운 식품소재의 안정화, 불필요한 냄새의 차단, 액상식품의 고형화, 식품소재의 방출속도 조절, 제조공정 개선 및 물성향상 등의 장점을 가지고 있다.
캡슐화를 사용하여 육류 연화를 위한 단백질 효소의 작용을 지연시키는 연구가 이루어졌으나, 일반적으로 알지네이트 비드 또는 키토산 막을 포함하는 다양한 하이드로콜로이드 물질을 사용한 캡슐화 기술은 기질로의 효소 방출 속도에 대한 제어가 부족한 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는 육류의 품질이 유지되면서 효과적으로 육류를 연화시키는 방법을 개발하기 위해 예의 노력한 결과, 단백질 분해 효소와 같은 친수성 물질을 캡슐화 할뿐만 아니라 효소의 방출 속도를 제어할 수 있는 이중 에멀젼이 육류 연화에 적합한 것을 확인하였으며, 실제로 브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼을 처리하여 연화 시킨 돼지고기는 품질이 유지되는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 방법 및 상기 방법으로 제조된 연화된 육류를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해,
본 발명은 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼에 육류를 침지시켜 반응시키는 단계를 포함하는 육류 연화 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 단백질 분해 효소는 파파인, 트립신, 펩신, 키모트립신, 프로테아제 및 브로멜라인으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 있어서, 상기 이중 에멀젼에 포집된 단백질 분해 효소 농도는 0.5 내지 2% (w/w)일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼은 (a) 단백질 분해 효소가 포함된 내부 수상 및 오일을 혼합하여 효소가 포집된 1차 에멀젼을 제조한 다음, 1차 에멀젼 및 외부 수상을 혼합하여 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)을 제조하는 단계; 및
(b) 육류를 상기 이중 에멀젼에 침지시켜 반응시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 내부 수상에 NaCl, KCl 및 MgCl2 로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 전해질이 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 단백질 분해 효소가 포함된 내부 수상 및 오일은 6:4(w/w) 내지 7:3(w/w) 비율로 혼합할 수 있으며, 1차 에멀젼 및 외부수상은 3:7(w/w) 내지 6:4(w/w) 비율로. 바람직하게는 5:5(w/w) 비율로 혼합할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 오일은 카놀라유, MCT유, 어유, 올리브유, 옥수수유, 코코넛유로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 에멀젼은 NaCl, KCl 및 MgCl2로 구성된 군에서 선택된 전해질이 추가로 포함될 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 침지는 2 내지 24℃에서 12 내지 72시간 동안 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 있어서, 상기 육류는 돼지고기일 수 있다.
또한, 본 발명은 제조된 연화된 육류를 제공한다.
본 발명에서는 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼을 제조하여 육류 연화에 적용한 결과, 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼을 처리하여 연화 시킨 돼지고기는 품질이 유지되는 것을 확인하였다. 즉, 본 발명의 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼은 효소의 방출 속도를 조절하여 육류의 품질을 유지하면서 육류를 연화 시킬 수 있는 것을 확인하였다.
도 1은 전해질 종류 및 위치에 따른 이중 에멀젼(W1/O/W2)의 위상 다이어그램을 나타낸 데이터이다. "W1-phase"는 내부 수상에 전해질을 첨가, "W2-phase"는 외부 수상에 전해질을 첨가, "W1 and W2 phase"는 내부 수상 및 외부 수상 모두 전해질을 첨가한 것을 의미한다.
도 2는 전해질의 종류 및 위치에 따른 이중 에멀젼의 평균 액적 크기(A) 및 제타전위(ζ-전위)를 나타낸 데이터이다. 도면에서 a-d로 표시된 데이터는 전해질 종류에 따라 p<0.05에서 통계적으로 유의한 차이를, A-C로 표시된 데이터는 전해질 위치에 따라 p<0.05에서 통계적으로 유의한 차이를 나타낸다.
도 3은 전해질 종류에 따른 수상 및 오일과의 계면장력을 측정한 데이터로, (A) PGPR이 첨가되지 않은 오일층 (B) PGPR이 첨가된 오일층을 나타낸다.
도 4는 에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼 침전에 대한 데이터이다. 전해질로는 (A) 대조군, (B) NaCl, (C) KCl, (D) MgCl2 및 (E) Na2CO3를 내부 수상에 1%(w/w)로 첨가하였으며, 1차 에멀젼(W1/O)의 첨가 비율은 (a) 10%, (b) 20%, (c) 30%, (d) 40%, (e) 50%로 하여 이중 에멀전을 각각 제조하였다.
도 5는 1차 에멀젼 농도 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼 제조직후(A) 및 저장 60일 후(B) 이중 에멀젼의 포집효율을 확인한 데이터이다. 백분율을 무게 기준으로 표시되었으며, 도면에서 a-e로 표시된 데이터는 전해질 종류에 따라 p<0.05에서 통계적으로 유의한 차이를, A-E로 표시된 데이터는 1차 에멀젼 농도에 따라 p<0.05에서 통계적으로 유의한 차이를 나타낸다.
도 6은 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 7은 단백질 분해 효소인 브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)의 특성을 분석한 데이터로, (A) 입자 크기 사이즈 분포, (B) 제타 전위 및 (C) 광학현미경 관찰 데이터이다 (DE: blank 이중 에멀젼; DE E: 1% (w/w) 브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼).
도 8은 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼를 이용한 육류 연화 방법을 나타낸 모식도이다.
도 9는 단백질 분해 효소인 브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)을 적용하여 연화시킨 돼지고기 등심의 pH, Warner-Bratzlet 전단력 분석 결과를 나타낸 데이터이다 (DW: 증류수; DW E: 1% (w/w) 브로멜라인 수용액; DE: blank 이중 에멀젼; DE E: 1% (w/w) 브로멜라인이 내부 수상에 포집된 이중 에멀젼).
도 10은 단백질 분해 효소인 브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)을 적용하여 연화시킨 돼지고기 등심의 SDS-PAGE 결과를 나타낸 데이터이다 (DW: 증류수; DW E: 1% (w/w) 브로멜라인 수용액; DE: blank 이중 에멀젼; DE E: 1% (w/w) 브로멜라인이 내부 수상에 포집된 이중 에멀젼).
도 11은 리포좀과 본원발명의 이중 에멀젼을 이용한 육류연화정도를 비교한 데이터이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 일관점에서, 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼에 육류를 침지시켜 반응시키는 단계를 포함하는 육류 연화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 용어 '에멀젼'은 서로 혼합되지 않은 두 개의 상이 유화제 및 물리적인 힘을 통해 하나의 상이 다른 상에 분산되어 있는 상태를 말하며, 본 발명에서는 W1/O/W2 (water-in-oil-in-water)형 이중 에멀젼의 W1 층에 단백질 분해 효소인 브로멜라인을 첨가하여 이중 에멀젼을 제조하였다.
구체적으로, 상기 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼은
(a) 단백질 분해 효소가 포함된 내부 수상 및 오일을 혼합하여 효소가 포집된 1차 에멀젼을 제조한 다음, 1차 에멀젼(W1/O) 및 외부 수상을 혼합하여 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)을 제조하는 단계; 및
(b) 육류를 상기 이중 에멀젼에 침지시켜 반응시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 육류 연화에 보다 적합하고 안정한 이중 에멀젼을 확립하기 위해 1차 에멀젼의 혼합비 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼을 제조하였다.
본 발명의 구체적인 다른 일구현예에서, 전해질 종류, 전해질의 내부 및 외부 수상의 위치를 각각 다르게 하여 이중 에멀젼을 제조하였을 때, 외관사진 및 크림화 수치를 관찰하였다. 전해질이 외부 수상에 첨가되었을 때, 전해질 종류에 관계 없이 CI(creaming index)가 50% 이상으로 층 분리가 높게 나타났으나, 전해질이 내부 수상에 첨가되었을 때, NaCl, KCl, MgCl2를 첨가한 이중 에멀젼에서는 층 분리가 나타나지 않았다 (도 1).
또한, 전해질의 종류 및 위치에 따른 이중 에멀젼의 평균 액적 크기 및 제타전위를 측정한 결과, Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼을 제외하고 외부수상에 비해 내부수상에 전해질을 처리한 이중 에멀젼의 제타전위 절대값이 높은 것으로 나타났으며, 내부수상에 MgCl2를 첨가한 경우 낮은 절대값을 보였다 (도 2). 제타전위 절대값이 높은 것은 입자간 반발력이 더 높음을 의미하므로, 내부수상에 전해질을 첨가하였을 때 안정성이 이중 에멀젼의 안정성이 더 높다고 볼 수 있다.
본 발명의 구체적인 다른 일구현예에서, 전해질 종류에 따른 수상과 오일과의 계면장력을 측정하였다. 계면장력은 면적을 증가시키기 위해 필요한 자유에너지의 척도로서 에멀젼 형성에서 중요한 역할을 한다. 계면장력의 값은 Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼이 가장 낮았으며, 전해질을 처리하지 않은 대조군과 KCl을 첨가한 이중 에멀젼이 유의적으로 높은 값을 나타내었다 (도 3).
에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 제타전위와 입자크기는 표 1에 나타내었으며, 전해질의 종류와 관계 없이 1차 에멀젼과 외부수상의 혼합비가 1:1, 즉 1차 에멀젼의 비율이 50%(w/w)였을 경우, 제타전위의 절대값이 가장 높았으며 입자크기 또한 각 전해질 처리구별로 각각 유의적으로 낮은 값을 보이는 것을 확인하였다.
또한, 에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼 침전 정도를 확인한 결과, 대조군과 Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼을 제외하고, 나머지 전해질이 첨가된 이중 에멀젼에서는 1차 에멀젼 비율이 30% 이상인 경우 침전 및 분리가 발생하지 않은 것을 확인하였으며, 대조군과 Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼에서도 1차 에멀젼의 비율이 높을 수록 분리가 덜 일어나는 것을 확인하였다 (도 4).
나아가, 1차 에멀젼 농도 및 전해질 종류에 따른이중 에멀젼 제조직후 제조 직후 및 저장 60일 후 이중 에멀젼의 포집효율을 확인한 결과, 전해질의 종류와 관계 없이 1차 에멀젼의 혼합비율이 50%일 때 포집효율이 가장 높은 것을 확인하였다 (도 5). 제조 직후의 포집 효율 결과에서는 NaCl를 첨가한 이중 에멀젼의 포집 효율이 가장 높았으며, 저장 60일 후는 MgCl2를 첨가한 이중 에멀젼의 포집 효율이 가장 높은 것으로 나타났다.
즉, 전해질을 내부 수상에 첨가하고, 1차 에멀젼과 외부 수상의 혼합 비율을 1 : 1로 하면, 안정성이 높은 이중 에멀젼의 제조가 가능하며, 바람직하게는 전해질로 NaCl을 사용하였을 때, 안정성이 있으며 포집 효율이 높은 이중 에멀젼을 제조할 수 있는 것을 확인하였다.
따라서, 상기와 같이 전해질을 이용하여 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 제조하게되면, 효소의 방출 속도를 조절하여 육류의 품질을 유지하면서 육류를 효과적으로 연화 시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 단백질 분해 효소는 파파인, 트립신, 펩신, 키모트립신, 프로테아제 및 브로멜라인으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 본 발명에서는 바람직하게 브로멜라인을 사용하였다.
본 발명에 있어서, 상기 이중 에멀젼에 포집된 단백질 분해 효소 농도는 0.5 내지 2%(w/w)일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (a) 단계의 단백질 분해 효소가 포함된 내부 수상 및 오일은 6:4(w/w) 내지 7:3(w/w) 비율로 혼합할 수 있으며, 1차 에멀젼 및 외부수상은 3:7(w/w) 내지 6:4(w/w) 비율로, 바람직하게는 5:5(w/w) 비율로 혼합할 수 있다. 또한, 상기 (a) 단계의 오일은 카놀라유, MCT유, 어유, 올리브유, 옥수수유, 코코넛유로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 침지는 2 내지 24℃에서 12 내지 72시간 동안 수행할 수 있으며, 상기 육류는 바람직하게 돼지고기인 것을 특징으로 하나, 이에 제한되지 않고 소고기, 닭고기 등 다양한 고기를 적용할 수 있다.
도 6은 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼의 제조방법을 나타낸 모식도로, 본 발명에서의 구체적인 일구현예에서 2가지의 단계를 걸쳐서 이중 에멀젼을 제조하였다. 먼저 증류수에 1% NaCl 및 1% 단백질 분해 효소를 녹인 후 카놀라 오일과 7:3 비율로 섞어 균질화 하여, 효소 포집한 1차 에멀젼(W1/O)을 제조하였다. 제조된 1차 에멀젼에 외부 수상의 혼합비를 1:1 로 하여 이중 에멀젼을 제조하였다. 대조군으로 증류수(DW), 비교군으로는 증류수에 1%(w/w) 효소를 섞은 처리구(DW E), 이중 에멀젼(DE), 단백질 분해효소를 포집한 이중 에멀젼(DE E)로 준비하였다.
상기 방법으로 제조한 이중 에멀젼의 특성을 분석한 결과, 도 7에 나타난 바와 같이, 전체적으로 브로멜라인을 수상에 포집한 이중 에멀젼이 포집을 하지 않은 이중 에멀젼보다 입자크기가 작은 것으로 나타났으며(도 7A), 제타 전위를 분석한 결과 브로멜라인을 포집한 이중 에멀젼의 크기가 blank 이중 에멀젼보다 감소한 것을 확인하였다 (도 7B). 이는 브로멜라인의 표면 전하가 양전하를 띠기 때문으로 판단되며, 제조된 직후의 이중 에멀젼의 구조 사진은 도 7C에 나타내었다.
본 발명의 구체적인 다른 일구현예에서, 도 8에 나타난 모식도와 같이 브로멜라인이 포함된 이중 에멀젼을 이용하여 돼지고기 등심을 연화시킨 다음, 색도, 보수력, 조리 시 가열감량, 수분함량, pH, 전단력, 단백질 용해도, SDS-PAGE를 측정하였다. 그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 이중 에멀젼을 기반으로 하는 처리구(DE 및 DE E)에 비해 DW, DW E 처리구가 색도 값이 높게 나타났으며, 이는 이중 에멀젼이 고기 표면을 코딩하여 과도한 수분 흡수를 방지하기 때문이다.
연화시킨 돼지고기의 보수력, 가열감량 및 수분함량을 분석한 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, DE E가 다른 처리구와 비교하였을 때, 가열에 의한 손실이 거의 발생하지 않은 것을 확인하였다.
나아가, 연화시킨 돼지고기의 pH 및 전단력(도 9), 단백질(myofibrillar protein)과 근장단백질(sarcoplasmic protein) 용해도 분석(표 4) 및 SDS-PAGE(도 10) 분석을 수행한 결과, 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼을 이용하였을 때, 돼지고기의 연화가 효과적으로 이루어지고 있는 것을 확인하였다.
즉, 본 발명에서는 1% (w/w) 브로멜라인 수용액 처리구(DW E)는 24 시간 이내에 단백질 가수 분해가 빠른 속도로 촉매되어 우수한 연화를 보였으나 품질이 저하된 것을 관찰하였다. 이는 브로멜라인의 넓은 효소 기질 특이성으로 인한 근단백질 외 물질의 분해로 의도하지 않은 품질 저하가 발생한 것으로, 육류의 연화작용과 더불어 원물 대비 품질 유지를 위해서 브로멜라인의 활성 조절이 필요하다.
본 발명의 구체적인 다른 일구현예에서, 이중 에멀젼(W1/O/W2)와 리포좀(W1/O)을 이용한 육류연화정도를 비교하였다.
단백질 분해효소가 포집된 리포좀 및 본 발명의 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼(표 3의 DE E)을 돼지고기에 처리하였을 때, 시간별 경도 감소율을 확인한 결과, 도 11에 나타난 바와 같이, 본 발명의 이중 에멀젼 처리 24시간 후 경도 감소율이 리포좀에 비해 더 높은 것을 확인하였다. 이는 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼이 식재료의 표면 연화도를 증가시키는 것을 의미한다.
반면, 24시간 후에는 리포좀 처리구의 경도 감소율이 높은 것으로 나타났는데, 이는 연화능이 조절되지 않아 경도 감소율이 증가한 것으로, 본 발명의 이중 에멀젼에 비해 리포좀은 효소 방출을 조절하지 못한다는 것을 의미한다. 즉, 연화가 조절되지 않고 진행되면 관능적으로 굉장히 무르고 외관상으로 보기 좋지 못한 상태가 되어 식재료로서 품질이 떨어지는 문제가 발생한다.
또한, 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 처리하였을 때, 24시간 동안 보수력이 감소하였으나, 그 이후로는 감소하지 않을 것을 확인할 수 있으며, 이는 이중 에멀젼에 의해 연화능이 조절되는 것으로 육류품질에 좋은 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
전해질을 이용한 이중 에멀젼 제조
본 발명에서는 육류 연화에 보다 적합하고 안정한 이중 에멀젼을 확립하기 위해 1차 에멀젼의 혼합비 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼을 제조하였다.
구체적으로, 내부 수상 제조를 위해 1% (w/w)의 농도로 NaCl, KCl, MgCl2, Na2CO3, CaCl2를 각각 준비하였으며, 기름상으로 옥수수유에 5% (w/w) PGPR(Polyglycerol polyricinoleate)을 충분히 용해시켜 제조하였다. 이후, 기름상 70% (w/w)에 내부 수상 30% (w/w)을 분산시켜 프로펠러 균질기(Propeller stirrer; Chang shin, 한국)를 이용하여 700 rpm에서 3분 동안 균질한 후, 초고속 균질기(T25 digital IKA Ultra-Turrax®; 독일)를 사용하여 15,000 rpm으로 5분 동안 균질화하여 1차 에멀젼(W1/O)를 제조하였다.
다음으로, 이중 에멀젼 제조를 위해 외부수상을 제조하였다. 증류수에 1% (w/w) Tween® 80을 용해시켰으며 1% (w/w)의 농도로 NaCl, KCl, MgCl2, Na2CO3, CaCl2를 각각 녹인 외부 수상과 전해질을 첨가하지 않은 외부 수상을 각각 준비하였다.
내부로 들어가는 1차 에멀젼 (W1/O)과 외부 수상 사이의 혼합비율에 따른 이중 에멀젼의 안정성 비교를 위해 1차 에멀젼 혼합비를 10, 20, 30, 40, 50% (w/w)로 제조하였다. 준비된 외부 수상에 1차 에멀젼을 분산시키며, 프로펠러 균질기를 이용하여 700 rpm에서 3분 동안 균질한 뒤, 초고속 균질기를 사용하여 10,000 rpm에서 2분 동안 균질하여 이중 에멀젼을 제조하였다.
전해질 첨가 이중 에멀젼의 안정성 및 특성 측정
전해질을 첨가하여 제조된 이중 에멀젼의 안정성및 특성을 측정하기 위해 외관사진 및 크림화 수치를 측정하였으며, 제타전위와 입자크기를 측정하였다. 또한, 계면장력과 포집효율을 측정하였다.
2-1 : 이중 에멀젼의 외관 관찰 및 크림화 수치 측정
외관사진 및 크림화 수치 측정을 위해, 에멀젼 30 mL을 유리병(지름=25 mm, 높이=65 mm)에 넣은 후 일정 위치에서 저장 기간에 따른 이중 에멀젼의 층 분리 현상을 촬영하였다. 에멀젼의 크림화 수치(Creaming index,%)는 하기 수학식 1로 계산하였다.
[수학식 1]
Creaming index(%) = (H/H0)Х100 eq. 1
H: 에멀젼의 총 높이
H0: 유액(serum)층의 높이
도 1에 나타난 바와 같이, 전해질이 외부 수상에 첨가되었을 때, 전해질 종류에 관계 없이 CI(creaming index)가 50% 이상으로 층 분리가 높게 나타났으나, 전해질이 내부 수상에 첨가되었을 때, NaCl, KCl, MgCl2를 첨가한 이중 에멀젼에서는 층 분리가 나타나지 않았다.
2-2 : 액적 크기 및 제타전위 측정
1차 에멀젼(W1/O)와 이중 에멀젼의 평균 입자크기와 분포는 Mastersizer® (Mastersizer 3000E, Malvern, 미국)를 사용하여 레이저 회절 방법으로 측정하였다. 이는 Mie theory에 의해 계산되었으며 연속상과 분산상의 굴절율은 1차 에멀젼의 경우 1.52와 1.33, 이중 에멀젼의 경우 1.52와 1.47로 설정하였다. 에멀젼의 평균 입자크기는 체적평균(d4,3)으로 나타내었다. 제타 전위분석을 입도분석기(Zeta-sizer® Nano ZS 90; Malvern, 영국)를 이용하여 측정하였다.
에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 제타전위와 입자크기는 표 1에 나타내었다.
에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 제타전위와 입자크기
Electrolytes
1차 에멀젼 혼합비율 [%] Control NaCl KCl MgCl2 Na2CO3
Droplet size [mm]
10 29.6 ± 2.17 60.1 ± 0.79 47.3 ± 0.20 58.5 ± 0.85 43.4 ± 0.36
20 32.1 ± 1.86 74.7 ± 0.45 76.5 ± 2.23 65.3 ± 2.16 45.0 ± 5.56
30 35.4 ± 1.39 68.5 ± 1.11 63.4 ± 15.22 59.9 ± 0.93 48.2 ± 1.03
40 34.3 ± 0.85 61.2 ± 0.74 49.2 ± 0.60 52.2 ± 4.16 44.5 ± 0.32
50 31.5 ± 0.38 42.9 ± 4.31 44.0 ± 1.19 40.3 ± 0.21 43.1 ± 0.10
ζ-Potential [mV]
10 -20.8 ± 1.38 -26.0 ± 0.67 -26.6 ± 0.96 -20.7 ± 0.17 -28.6 ± 0.30
20 -29.0 ± 0.85 -26.7 ± 0.06 -26.9 ± 0.72 -20.9 ± 0.38 -31.6 ± 0.96
30 -32.7 ± 1.19 -28.2 ± 0.9 -28.0 ± 0.67 -22.2 ± 0.36 -32.7 ± 0.45
40 -33.2 ± 0.87 -29.4 ± 0.96 -30.1 ± 1.79 -23.2 ± 0.23 -33.4 ± 1.37
50 -37.1 ± 1.91 -30.6 ± 0.95 -31.9 ± 0.76 -25.7 ± 0.51 -33.8 ± 0.61
그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이, Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼을 제외하고 외부수상에 비해 내부수상에 전해질을 처리한 이중 에멀젼의 제타전위 절대값이 높은 것으로 나타났으며, 내부수상에 MgCl2를 첨가한 경우 낮은 절대값을 보였다. 제타전위 절대값이 높은 것은 입자간 반발력이 더 높음을 의미하므로, 내부수상에 전해질을 첨가하였을 때 안정성이 이중 에멀젼의 안정성이 더 높다고 볼 수 있다.
표 1에 나타난 바와 같이, 에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 제타전위와 입자크기를 확인한 결과, 전해질의 종류와 관계 없이 1차 에멀젼과 외부수상의 혼합비가 1:1, 즉 1차 에멀젼의 비율이 50% (w/w)였을 경우, 제타전위의 절대값이 가장 높았으며 입자크기 또한 각 전해질 처리구별로 각각 유의적으로 낮은 값을 보이는 것을 확인하였다.
2-3 : 계면장력 측정
계면장력 측정은 내부 수상과 기름 상 간의 계면 장력을 측정하였으며 측정을 위해 Tensiometer® (Sigma 703D; Sigma-Aldrich, 미국)를 이용하였으며, du Nouy ring method 이론을 이용하여 산출하였다. 링을 수상에 담근 상태에서 수상 계면에 기름을 천천히 떨어뜨린 후, 링을 서서히 올려주며 계면장력을 측정하였다.
그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 계면장력은 면적을 증가시키기 위해 필요한 자유에너지의 척도로서 에멀젼 형성에서 중요한 역할을 한다. 계면장력의 값은 Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼이 가장 낮았으며, 전해질을 처리하지 않은 대조군과 KCl을 첨가한 이중 에멀젼이 유의적으로 높은 값을 나타내었다.
2-4 : 이중 에멀젼 침전정도 관찰
침전정도 관찰은 상기 실시예 6-1의 외관사진 측정과 유사한 방법으로 진행하였으며, 에멀젼의 혼합 비율 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼 침전 정도를 촬영하였다.
그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 대조군과 Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼을 제외하고, 나머지 전해질이 첨가된 이중 에멀젼에서는 1차 에멀젼 비율이 30% 이상인 경우 침전 및 분리가 발생하지 않은 것을 확인하였으며, 대조군과 Na2CO3를 첨가한 이중 에멀젼에서도 1차 에멀젼의 비율이 높을 수록 분리가 덜 일어나는 것을 확인하였다 (도 4).
2-5 : 포집효율 관찰
이중 에멀젼의 포집효율 측정을 위해 rhodamine b (Sigma-Aldrich, 미국)를 이용하여 내부 수상을 200 ppm 농도로 염색하였다. 염색된 내부 수상으로 제조한 이중 에멀젼과 증류수를 1:1로 혼합하여 희석하고 15,000 rpm, 4℃ 에서 90분동안 원심분리하여 크림층과 세럼 층을 분리하였다. 분리된 세럼층을 10 mL 주사기를 이용하여 추출하고 0.45 um 필터로 여과하였다. 유리된 내부 수상의 흡광도를 553 nm 파장에서 측정하였으며 포집효율 (EE%)은 하기의 수학식 2를 이용하여 계산하였다.
[수학식 2]
EE (%) = (1-A/A0)Х100
A0는 내부 수상에 존재하는 염색 농도를 나타내며 A는 외부 수상에 존재하는 유리된 염색 농도를 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이, 1차 에멀젼 농도 및 전해질 종류에 따른 이중 에멀젼 제조직후 제조 직후 및 저장 60일 후 이중 에멀젼의 포집효율을 확인한 결과, 전해질의 종류와 관계 없이 1차 에멀젼의 혼합비율이 50%일 때 포집효율이 가장 높은 것을 확인하였다. 제조 직후의 포집 효율 결과에서는 NaCl를 첨가한 이중 에멀젼의 포집 효율이 가장 높았으며, 저장 60일 후는 MgCl2를 첨가한 이중 에멀젼의 포집 효율이 가장 높은 것으로 나타났다.
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼 제조
브로멜라인이 내부 수상에 포집된 이중 에멀젼은 상기 실시예 1 및 실시예 2에서 확립한 조건으로 제조하였으며, 구체적으로 도 6의 모식도에 나타난 바와 같이 두 단계로 제조되었다.
유중수형 에멀젼(W1/O)을 제조하기 위해, 카놀라오일 및 5% (w/w) PGPR(Polyglycerol polyricinoleate)과 함께 500rpm에서 30분 동안 프로펠러 교반기(Propeller stirrer)로 혼합하여 오일층을 준비하였다. 1% (w/w) NaCl 및 6.667% (w/w) 브로멜라인으로 구성된 내부 수상층(W1)을 준비한 다음, 총 브로멜라인 농도가 1% (w/w)가 되도록 총 이중 에멀젼 부피를 조절하였다. W1/O 에멀젼은 상기에서 준이한 오일층 및 수상층이 7:3 비율이 되도록 700rpm에서 3분 동안 프로펠러 교반기를 이용하여 드롭방식으로 혼합한 다음, 고속균질기(High Speed Homogenizer; T25 digital Ultra-Turrax®High Speed mixer, IKA, 독일)로 5분동안 15,000rpm으로 균질화하여 1차 에멀젼(W1/O)을 제조하였다.
1%(w/w) Tween®이 포함된 이차 수상층(W2)과 상기에서 제조된 1차 에멀젼이 5:5 비율이 되도록 700rpm에서 3분 동안 프로펠러 교반기를 이용하여 혼합한 다음, 고속균질기로 3분 동안 10,000rpm으로 균질화하여 최종적으로 브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)을 제조하였다.
대조군으로 증류수(DW), 비교군으로는 증류수에 1% (w/w) 브로멜라인을 섞은 처리구(DW E), 이중 에멀젼 처리구(DE)를 상기와 같은 방법으로 준비하였다.
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼의 특성 분석
4-1 : 입자 크기 분석
이중 에멀젼의 크기 측정은 Mastersizer(3000E, Marlvern Instrument, 영국)를 사용하였으며, 분석시 증류수에 에멀젼을 분산시켰으며, 기기의 특정 범위를 만족하는 조건으로 분석하였다.
4-2 : 제타 전위 측정
제타 전위의 측정은 시료를 200배 희석하여, Zetasizer Nano ZS®(Malvern Instruments, 영국)를 사용하여 측정하였다.
4-3 : 광학현미경 분석
슬라이드 글라스에 이중 에멀젼을 한두방울 떨어뜨린 후, 커버글라스로 덮어주어 400내지 1000배로하여 광학현미경(CX 31RTSF, Olympus Optical Co, Ltd., 일본)을 사용하여 관찰하였다.
그 결과, 전체적으로 브로멜라인을 수상에 포집한 이중 에멀젼(DE-E이 포집을 하지 않은 이중 에멀젼(DE)보다 입자크기가 작은 것으로 나타났다 (도 7A). 그러나 제타 전위의 절댓값 결과인 도 7B를 보면 브로멜라인을 포집한 이중 에멀젼(DE E)의 크기가 이중 에멀젼(DE)보다 감소하였다. 이는 브로멜라인의 표면 전하가 양전하를 띠기 때문으로 판단되며, 제조된 직후의 이중 에멀젼의 구조 사진은 도 7C에 나타내었다. 모든 처리구에서 안정적인 구형의 이중 에멀젼이 제조되었음을 볼 수 있다.
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼을 이용한 육류 연화 및 특성 분석
5-1 : 육류 연화
사후 48시간 이내의 돼지고기 등심을 소매마켓에서 구매하였으며, 도 8의 모식도와 같이 연화과정을 수행하였다. 구체적으로 3 × 3 × 1 cm3 약 10 g으로 제형된 돼지 고기 등심을 대조구(DW, 40 ㎖)와 처리구(DW E, DE, DE E, 40 ㎖)로 각각 나누어 4 ℃에서 0, 24, 48, 72 시간 동안 침지하였다.
5-2 : 색도 관찰
상기에서 연화시킨 돼지고기의 색도를 관찰하였다.
구체적으로, 돼지고기의 표면은 백색 표준 플레이트((CIE L* = 97.83, CIE a* = 0.43, CIE b* = 1.98)로 보정된 색도계 (CR-400, Konica Minolta Sensing Inc., 일본)로 3회이상 측정하여 명도(lightness, L*), 적색도(redness, a*), 황색도(yellowness, b*) 및 색차값(total color difference, ΔE)을 구하였으며, 색차값은 하기 수학식 3에 대입하여 계산하였다.
[수학식 3]
Figure pat00001
L1, a1, b1: 가열 전 시료의 색도
L2, a2, b2: 가열 후 시료의 색도
색도 분석 결과
Treatment Reaction time (h)
0 24 48 72
CIE L*
DW1) 47.983±0.408 64.932±3.669 65.526±1.064 72.406±1.300Aa
DW E2) 47.983±0.408 61.516±2.190 65.653±1.545 64.938±2.802Ba
DE3) 47.983±0.408 49.710±3.351 56.098±3.124 58.310±2.228Ca
DE E4) 47.983±0.408 54.765±2.388 50.370±0.918 59.110±1.321
CIE a*
DW1) 6.874±0.641 3.943±0.547 5.420±0.973 3.790±0.134
DW E2) 6.874±0.641 5.240±0.792 5.700±0.416 4.713±0.699
DE3) 6.874±0.641 5.929±0.640 4.793±0.886 3.690±0.426
DE E4) 6.874±0.641 4.710±0.424 5.620±0.901 4.835±0.710
CIE b*
DW1) 4.939±0.808 5.852±0.633 6.871±1.140 7.544±0.265
DW E2) 4.939±0.808 6.938±0.225 7.808±0.114 8.305±0.687
DE3) 4.939±0.808 4.901±0.643 6.467±0.253 5.852±0.902
DE E4) 4.939±0.808 5.980±0.258 5.226±1.107 6.550±0.713
Total color difference (ΔE)
DW1) 17.243±3.659 17.763±1.051 24.756±1.296
DW E2) 13.787±2.266 17.943±1.550 17.448±2.770
DE3) 3.450±1.639 8.565±3.101 10.890±2.192
DE E4) 7.218±2.347 3.053±0.651 11.465±1.306
1)DW: 증류수; 2)DW E: 1% (w/w) 브로멜라인 수용액; 3)DE: blank 이중 에멀젼; 4)DE E: 1% (w/w) 브로멜라인이 내부 수상에 포집된 이중 에멀젼.
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼을 돼지고기 등심에 적용하였을 때 색도에 미치는 영향을 측정하였다 (표 2). 모든 처리구에서 0시간에 대조군인 DW보다 높은 CIE L* 를 보였으며 침지하는 시간이 길어질수록 그 값도 증가하는 것을 알 수 있다. 증류수를 기반으로 하는 DW, DW E 처리구가 이중 에멀젼을 기반으로 하는 DE, DE E 처리구보다 증가폭이 켰으며, 이는 이중 에멀젼이 고기 표면을 코팅하여 과도한 수분 흡수를 방지하기 때문이라고 판단된다. 그리고 색차에서는 증류수를 기반하는 처리구인 DW, DW E가 이중 에멀젼이 큰 값을 보이고 그에 비해 이중 에멀젼을 기반하는 처리구인 DE, DE E는 처리 시간에 비해 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다.
5-3 : 보수력, 가열감량 및 수분함량 분석
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼을 돼지고기 등심에 적용하였을 때 보수력, 가열감량 그리고 수분함량에 미치는 영향을 측정하였다
보수력은 시료를 제외한 마른거즈와 용기의 무게를 측정한 후, 시료 1 g과 거즈를 함께 15㎖ 원뿔형 원심분리 튜브에 담고 8,000 rpm, 4 ℃에서 10분간 원심분리하였다. 그 다음, 시료를 제거후의 무게를 측정하였으며, 하기 수학식 4를 이용하여 보수력을 계산하였다.
[수학식 4]
Figure pat00002
가열감량은 고기를 조리시켰을때, 손실된 양을 측정하는 것이며, 실시예 3-1에서 0, 24, 48 및 72 시간 동안 연화시킨 각각의 돼지고기 시료를 가열하기 전에 칭량하였다. 폴리에틸렌 백을 사용하여 시료를 포장하고 진공 밀봉한 다음, 밀봉 된 패키지를 75 ℃에서 30 분 동안 수조에서 조리한 후 실온(25 ℃)에서 30 분 동안 냉각시켰다. 요리 손실 값(Cooking loss, %)은 하기 수학식 5를 이용하여 계산하였다.
[수학식 5]
Figure pat00003
수분함량은 105 ℃ 상압 가열법으로 하여 측정하였으며, 하기 수학식 6을 이용하여 계산하였다.
[수학식 6]
Figure pat00004
보수력, 가열감량 및 수분함량 분석 결과
Treatment Reaction time (h)
0 24 48 72
Water holding capacity (%)
Control 94.833±0.755 92.207±0.854 92.189±0.498 90.425±0.735
DW1) 94.833±0.755 78.071±2.323 76.359±0.739 81.739±0.696
DW E2) 94.833±0.755 75.100±1.111 79.593±2.446 82.455±4.667
DE3) 94.833±0.755 84.804±1.898 86.309±1.487 87.113±0.804
DE E4) 94.833±0.755 84.874±1.635 90.417±2.068 88.867±1.177
Cooking loss (%)
Control 30.898±0.367 29.759±1.408 27.376±1.485 28.530±1.327
DW1) 30.898±0.367 40.749±1.609 44.282±1.538 46.672±1.149
DW E2) 30.898±0.367 49.591±2.214 55.262±1.866 61.971±3.223
DE3) 30.898±0.367 34.272±0.157 36.736±0.449 39.384±0.740
DE E4) 30.898±0.367 33.162±1.945 35.951±0.202 35.935±1.103
Moisture content (%)
Control 71.348±0.071 69.528±2.248 70.722±0.241 71.169±0.142
DW1) 71.348±0.071 74.123±0.048 75.378±0.385 75.744±0.198
DW E2) 71.348±0.071 73.431±0.110 75.702±0.124 76.010±0.152
DE3) 71.348±0.071 72.324±0.148 72.842±0.125 72.925±0.573
DE E4) 71.348±0.071 72.336±0.023 72.821±0.034 72.888±0.162
1)DW: 증류수; 2)DW E: 1% (w/w) 브로멜라인 수용액; 3)DE: blank 이중 에멀젼; 4)DE E: 1% (w/w) 브로멜라인이 내부 수상에 포집된 이중 에멀젼.
대조군을 제외한 모든 처리구에서 보수력이 전체적으로 감소하는 경향이 관찰되었다. 특히 DE E는 컨트롤을 제외한 처리구들 중 모든 처리구에서 가장 높은 보수력 값을 보였으나 유의적인 차이는 보이지 않았다.
가열감량 결과를 보면 모든 처리 시간에서 DW E > DW > DE > DE E 순서 경향을 보였다. DE와 DE E를 제외한 모든 처리구에서 전 반응시간동안 유의적으로 차이를 보였다. DW E가 다른 처리구와 비교하여 가장 높은 가열감량 값을 나타냈다. 즉, DE E가 다른 처리구와 비교하였을 때, 가열에 의한 손실이 거의 발생하지 않았으며, 이는 근 섬유가 이중 에멀젼의 오일을 흡수하여 코팅이 되고 가열 시 손실을 상대적으로 방지시킨 것으로 보인다.
침지 물질에 따른 수분함량은 유의 적인 차이가 없었고 이번 연구에서 모든 처리구에서 침지 후 수분함량이 71.348 ± 0.071% 로 증가했다.
5-4 : pH 및 전단력 분석
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼을 돼지고기 등심에 적용하였을 때 pH 와 전단력에 미치는 영향을 측정하였다.
pH는 시료와 증류수를 1:4로 섞어 15,000 rpm에서 15초간 균질화 한 다음, pH 미터(Orion3-star, Thermo scientific, 미국)를 이용하여 3회 반복 측정하였다.
처리구별 전단력 변화를 관찰하기 위해 0.5 × 0.5 × 2 cm로 규격화한 뒤 측정하였다. Texture analyzer(CT3-1000, Brookfield Engineering Laboratories, Inc., 미국)를 이용하였다. 이때, 압축 방식(compression type)에서 트리거 로드(trigger load) 100 g, 테스트 속도(test speed) 2 mm/s, 타겟 변형(target deformation) 15%로 설정하였다. 각 처리구당 시료는 5회 이상 반복 측정하였다.
그 결과, 도 9에 나타난 바와 같이, pH 범위는 5.74 ~ 5.96으로 0 시간일 때, 대조군의 pH는 5.87으로 확인되었다. pH순서는 48시간까지 DW > DW E > DE > DE E였으며 72시간 처리시간 이후 DE E가 DE 보다 다소 증가한 것을 알 수 있다. 브로멜라인을 넣은 처리구인 DW E, DE E는 72시간을 제외하고 브로멜라인을 함유하지 않은 DW, DE 처리구 보다 작았다. 즉, 브로멜라인에 의하여 단백질이 아미노산으로 분해됨에 따라 효소를 처리한 고기의 pH가 감소하는 것을 확인하였다.
전단력의 경우 DW E의 값이 다른 처리구와 비교하였을 때 전반적으로 현저히 낮은 것으로 확인되었으며, DE E 처리구는 전단력이 서서히 낮아지는 경향을 확인하였다.
5-5 : 단백질 용해도 분석
연화시킨 돼지고기의 근섬유 단백질(myofibrillar protein)과 근장단백질(sarcoplasmic protein) 용해도를 분석하였다.
구체적으로, 단백질 용해도는 Helander (1957)의 방법을 약간 변형하여 측정하였다. 근원섬유단백질 용해도는 총단백질 용해도와 근장단백질 용해도의 차로 계산되어 나타낸다. 총단백질 용해도 측정에서, 샘플 2 g을 1.1 M 요오드화 칼륨이 포함된 차가운 PPB 완충액(0.1 M potassium phosphate buffer; pH 7.4) 20 ㎖와 섞고 호모게나이저를 이용하여 균질화하였다.
근장단백질 용해도 측정에서, 얼음처럼 차가운 0.025 M PPB 완충액(pH 7.4) 20 ㎖와 섞고 호모게나이저를 이용하여 균질화하였다. 그리고 각각의 혼합물을 4 ℃에 하룻밤동안 두고, 6000g, 15분, 4 ℃ 조건으로 원심분리 한 후 와트만 No.1 필터 여과지로 여과하였다.
총단백질과 근장단백질 용해도는 뷰렛 방법에 의하여 단백질 농도를 측정하였으며, 이때, BSA(Bovine Serum Albumin)를 표준물질로 사용하였다 (Gormall et al, The Journal of Biological Chemistry, 177(2):751-766, 1949).
근원섬유 단백질 용해도는 하기 수학식 7을 이용하여 계산하였다.
[수학식 7]
근원섬유 단백질 용해도 (mg/mL) = 총단백질 용해도 (mg/mL) - 근장단백질 용해도 (mg/mL)
용해도 분석 결과
Treatment Reaction time (h)
0 24 48 72
MPS (mg/mL)
Control 159.905±10.098 157.416±11.461 155.264±7.514 161.573±13.702
DW1) 159.905±10.098 158.473±7.315 168.680±10.102 163.901±8.782
DW E2) 159.905±10.098 129.358±13.546 113.901±6.986 103.049±4.056
DE3) 159.905±10.098 155.510±3.510 153.655±4.467 145.269±4.964
DE E4) 159.905±10.098 148.399±4.082 136.180±5.874 124.466±13.721
SPS (mg/mL)
Control 63.781±0.250 66.667±4.188 69.553±2.474 69.264±6.130
DW1) 63.781±0.250 51.659±3.983 51.732±4.488 51.371±5.228
DW E2) 63.781±0.250 91.053±2.489 88.889±2.285 93.867±3.827
DE3) 63.781±0.250 68.939±2.509 61.616±0.661 64.863±n4.289
DE E4) 63.781±0.250 71.645±3.112 73.357±2.670 76.518±n3.081
1)DW: 증류수; 2)DW E: 1% (w/w) 브로멜라인 수용액; 3)DE: blank 이중 에멀젼; 4)DE E: 1% (w/w) 브로멜라인이 내부 수상에 포집된 이중 에멀젼.
DW 및 DE 처리구는 침지 시간이 증가함에 따라 근섬유 단백질 용해도가 감소하는 것으로 확인되었으며, 특히 DW E는 DE E보다 근섬유 단백질 용해도가 급격하게 감소하는 것으로 확인되었다. 그러나 근장단백질 용해도는 브로멜라인으로 처리한 처리구보다 증가하는 것을 볼 수 있었다. 단백질 가수분해 정도가 높을수록 근섬유 단백질 용해도가 낮게 확인되었으며, 이는 단백질 용해도가 전달력에 영향을 미친다는 것을 의미한다.
5-6 : SDS-PAGE 분석
브로멜라인이 포집된 이중 에멀젼을 돼지고기 등심에 적용 하였을 때 SDS-PAGE 미치는 영향을 측정하였다.
먼저, 5% (w/w) SDS 용액(85 ℃), 샘플 버퍼(4% SDS, 20% 글리세롤, 10% β-메르캅토에탄올을 포함하는 0.5M Tris-HCl, pH 6.8), 폴리아크릴아마이드겔(polyacrylamide gel), 염색 용액(0.02% (w/w), 0.02% (w/w) 쿠마시브릴리언트 블루 R-250(coomassie brilliant blue R-250)가 포함된 50% (v/v) 메탄올, 7.5% acetic acid), 탈색 용액 1(40% 메탄올, 7% 아세트산), 탈색 용액 2(5% 메탄올, 7% 아세트산)을 제조하여 준비하였다.
용기에 2 g 시료와 18 ㎖ SDS 용액을 넣고 15,000 rpm으로 15초간 균질시킨후 85 ℃에서 1시간 정치시켰다. 그 후, 8000 × g, 25 ℃에서 5분간 원심 분리하여 상등액 500 ㎕을 수득한 다음, 상기에서 제조한 샘플 버퍼를 동량으로 첨가하여 혼합한 뒤 95 ℃에서 3분간 끓인 후 식혀서 시험용액을 제조하였다.
시험용액과 단백질 표준 마커(Precision Plus Protein Standards, BioRad Lab., 미국)를 겔에 로딩하여 20 Ma, 240 분동안 전기영동을 수행하였다. 그 후, 겔을 취하여 염색용액에 30 내지 2 시간 진탕한 다음, 탈색 용액 1에서 30분간 담구고, 탈색 용액 2에서 하룻밤 동안 탈염시킨 다음, 시험 용액의 분리된 단백질 밴드를 표준 단백질 마커와 비교하였다.
도 10에 나타난 바와 같이, DE E의 경우 48시간부터 저분자 쪽의 패턴이 진해지는 것으로 보아 단백질 가수분해 활성이 시작되는 것으로 판단되며, 72시간 이후에는 MHC 패턴 라인이 연해지고 낮은 분자량 쪽의 진하기가 진해진 것을 확인하였다.
이중 에멀젼(W 1 /O/W 2 )와 리포좀(W 1 /O)을 이용한 육류연화 비교
본 발명에서는 이중 에멀젼이 육류연화에 적합한 것을 확인하기 위해, 본 발명자들이 이전에 확립한 축육연화용 나노 리포좀(대한민국공개특허 제10-2016-0034484호)와 육류연화정도를 비교하였다.
나노 리포좀은 대한민국공개특허 제10-2016-0034484호에 공지된 방법으로 제조하였으며, 본 발명의 이중 에멀젼은 상기 실시예 3의 방법으로 브로멜라인이 포함된 이중 에멀젼(DE E)을 제조하여 시간별 경도 감소율을 확인하였다.
경도 측정을 위해, 물성검사를 수행하였으며, 돼지고기의 물성검사는 방냉한 시료를 가로, 세로, 높이를 1 cm로 성형하여 texture analyzer(CT3-1000, Brookfield Engineering Laboratories, Inc., 미국)를 이용하였다. 측정은 texture profile analysis type, 시료의 변형율은 50%, trigger load는 100 g, 측정 속도는 1 mm/s, 평판형 probe(TA4/1000)를 이용하여, 처리구 당 최소 10회 이상 반복 측정하였다.
그 결과, 도 11에 나타난 바와 같이, 본 발명의 이중 에멀젼 처리 24시간 후 경도 감소율이 리포좀에 비해 더 높은 것을 확인하였다. 이는 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼이 식재료의 표면 연화도를 증가시키는 것을 의미한다.
반면, 24시간 후에는 리포좀 처리구의 경도 감소율이 높은 것으로 나타났는데, 이는 연화능이 조절되지 않아 경도 감소율이 증가한 것으로, 본 발명의 이중 에멀젼에 비해 리포좀은 효소 방출을 조절하지 못한다는 것을 의미한다. 즉, 연화가 조절되지 않고 진행되면 관능적으로 굉장히 무르고 외관상으로 보기 좋지 못한 상태가 되어 식재료로서 품질이 떨어지는 문제가 발생한다.
또한, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼을 처리하였을 때, 24시간 동안 보수력이 감소하였으나, 그 이후로는 감소하지 않을 것을 확인할 수 있으며, 이는 이중 에멀젼에 의해 연화능이 조절되는 것으로 육류품질에 좋은 영향을 미치는 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼에 육류를 침지시켜 반응시키는 단계를 포함하는 육류 연화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단백질 분해 효소는 파파인, 트립신, 펩신, 키모트립신, 프로테아제 및 브로멜라인으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이중 에멀젼에 포집된 단백질 분해 효소 농도는 0.5 내지 2%(w/w)인 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단백질 분해효소가 포집된 이중 에멀젼은
    (a) 단백질 분해 효소가 포함된 내부 수상 및 오일을 혼합하여 효소가 포집된 1차 에멀젼을 제조한 다음, 1차 에멀젼 및 외부 수상을 혼합하여 단백질 분해 효소가 포집된 이중 에멀젼(W1/O/W2)을 제조하는 단계; 및
    (b) 육류를 상기 이중 에멀젼에 침지시켜 반응시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (a) 단계의 내부 수상에 NaCl, KCl 및 MgCl2 로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 전해질이 포함되는 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 (a) 단계의 단백질 분해 효소가 포함된 내부 수상 및 오일은 6:4(w/w) 내지 7:3(w/w) 비율로, 1차 에멀젼 및 외부수상은 3:7(w/w) 내지 6:4(w/w) 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 (a) 단계의 오일은 카놀라유, MCT유, 어유, 올리브유, 옥수수유, 코코넛유로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 침지는 2 내지 24℃에서 12 내지 72시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  9. 제1항에있어서, 상기 육류는 돼지고기인 것을 특징으로 하는 육류 연화 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 연화된 육류.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116076738A (zh) * 2022-11-30 2023-05-09 大连工业大学 一种包埋肽锌螯合物的水包油包水双层乳液及其制备方法

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