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문제 정의
- koji의 첨가는 향기 및 맛의 향상에 있어 우수한 발효촉진제라고 판단되어오징어 내장 발효에 사용하였다(14). 따라서, 본 연구에서는 오징어 내장의 발효 효율성을 증대 시키고, 오징어 내장의 부가가치를 창출하기 위해서 Aspergillus oryzae koji를 적정량 첨가하여 발효한 오징어 내장 발효생성물을 제조하고 오징어 내장 발효생성물의 특성과 생리기능성을 측정하였으며 이를 활용한 조미료를 제조하여 시판중인 천연조미료와 비교분석 하였다.
제안 방법
- 동결상태의 오징어 내장을 4 oC 이하에서 해동시킨 뒤 자연탈수 시키고 blender(Waring, Torrington, CT, USA)로 마쇄한 뒤 내장중량당(w/w) koji 5%, 물 30%를 첨가하고 식염량을 달리 하여(5, 10, 15%) 혼합한 뒤 거즈로 윗부분을 밀봉한 용기를 사용하여 20±3 oC에서 42～63일간 발효하여 실험에 사용하였다.
- 01% trinitrobenzene(TNBS) 1 mL를 넣고 50℃에서 60분간 반응시켰다. 이후 0.1 N HCl 용액 4 mL를 첨가하여 반응을 종결시키고 10초간 교반한 뒤에 340 nm에서 O.D. 값을 측정하여 L-leucine을 이용한 표준곡선에서 농도를 구하였다.
- 휘발성 염기질소량은 microdilution method(16)를 수정하여 측정하였다. 즉, 시료 10 g에 증류수 30 mL을 가하고 30분간 교반한 뒤 20% trichloroacetic acid(TCA) 용액 20 mL을 넣어 단백질을 침전시켰다.
- 45 μm syringe filter(ADVATEC, Tokyo, Japan)로 여과한 뒤 여과액을 증류수로 10배 희석하였다. Conway 외실에 희석액 1 mL과 포화 K2CO3 1 mL, 내실에는 0.01 N H2SO4 용액 1 mL를 각각 넣고 37oC에서 1시간 반응시키고 내실에 brumswisk(0.07% methyl red, 0.03% methylene blue) 지시약을 1～2 방울 첨가한 뒤 0.01 N NaOH로 적정하여 휘발성 염기질소량을 구하였다. 공시험은 시료 대신 20% TCA 용액을 사용하였으며, 시료 중의 휘발성 염기질소량은 다음 식에 의하여 계산하였다.
- Trimethylamine은 microdilution method(16)를 수정하여 측정하였다. 즉, 시료 5 g에 증류수 30 mL을 가하고 30분간교반한 뒤 20% TCA용액 15 mL을 넣어 단백질을 침전시켰다.
- 생균수는 각각의 시료를 10진 희석법을 사용하여 단계희석하고 plate count agar(Difco)를 사용하여 pour plate한 뒤 35±0.5℃에서 48±3시간 배양한 다음 배양된 집락을 계수 하여 총 균수를 측정하였다.
- β-Glucuronidase 저해능은 Kim등의 방법(20)을 다소 수정하여 사용하였다.
- 즉, 농도별로 조정한 시료 50 μL와 0.15 mM DPPH 용액 200 μL을 혼합하여 실온에서 30분간 반응시킨 후 microplate reader(Biotek, Winooski, VT, USA)로 515 nm에서 흡광도를 측정하였으며 DPPH radical 소거능은 다음식에 의하여 계산하였다.
- 상층액을 감압농축기 (BÜCHI)로 농축하여 3차 증류수 25 mL로 정용한 후 amino acid analyzer(L-8800, Hitachi)로 분석하였다(14).
- 분해시킨 시료를 감압농축기(R-114, BÜCHI, Flawil, Swiss)로 농축시킨 후 25 mL로 정용하여 amino acid analyzer(L-8800, Hitachi, Tokyo, Japan)로 분석하였다.
- 아미노질소량은 향미와 깊은 관련이 있기 때문에 중요한 품질 지표로 인식되고 있다. 따라서 아미노질소량이 가장 높았던 식염농도 5%에 14일간 발효한 오징어 내장을 100℃ 에서 10분간 자숙하여 미생물 및 효소활성을 제거하고 이후 연구에 활용하였다.
- 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) radical 소거능은 Blois의 방법(19)을 수정하여 측정하였다. 즉, 농도별로 조정한 시료 50 μL와 0.
- 관능검사는 물 70 mL에 오징어 내장 발효조미료를 30 g 첨가하여 5분간 끓는 물에 조리한 뒤 사용하였으며 식품학을 전공하는 대학원생 및 학부생 중 20대 남자 6인, 여자 4인총 10인의 관능검사요원을 구성하여 맛, 냄새, 색 및 전체적 기호도의 4가지 항목에 한하여 5단계 평점법(5점: 매우 좋다, 4점: 좋다, 3점: 보통이다, 2점: 나쁘다, 1점: 매우 나쁘다) 으로 실시하였다(21). 대조구로는 시판되는 천연조미료 중 소고기조미료, 멸치조미료, 해물복합조미료를 같은 조건으로 조리하여 비교평가 하였으며, 모든 실험은 3회 반복하여 실시하였다.
- 관능검사는 물 70 mL에 오징어 내장 발효조미료를 30 g 첨가하여 5분간 끓는 물에 조리한 뒤 사용하였으며 식품학을 전공하는 대학원생 및 학부생 중 20대 남자 6인, 여자 4인총 10인의 관능검사요원을 구성하여 맛, 냄새, 색 및 전체적 기호도의 4가지 항목에 한하여 5단계 평점법(5점: 매우 좋다, 4점: 좋다, 3점: 보통이다, 2점: 나쁘다, 1점: 매우 나쁘다) 으로 실시하였다(21). 대조구로는 시판되는 천연조미료 중 소고기조미료, 멸치조미료, 해물복합조미료를 같은 조건으로 조리하여 비교평가 하였으며, 모든 실험은 3회 반복하여 실시하였다. 검사결과에 대한 통계적인 유의성 검정은 Statistical Packages for Social Science(SPSS, Chicago, IL, USA)를 이용하여 Duncan's multiple range test로 유의수준 5% 이내로 각 평균값에 대한 유의적 차이를 조사하였다.
- 이후 40 mM p-nitrophenyl-β-D-glucuronide 0.1 mL를 가하여 37oC에서 30분간 반응하였으며, 0.25 M Na2CO3 1.5 mL를 가하여 반응을 종료시킨 후 spectrophotometer(V-530, Jasco, Tokyo, Japan)로 405 nm에서 흡광도를 측정하였으며 β-glucuronidase 저해능은 다음 식에 의하여 계산하였다.
대상 데이터
- L-Leucine trinitrobengene, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, E. coli β-glucuronidase, p-nitrophenyl-β-D-glucuronide는 Sigma(St. Louis, MO, USA)에서, Na2HPO4, NaH2PO4, K2HPO4, KH2PO4, HCl, trichloroacetic acid, K2CO3, H2SO4, methyl red, methylen blue, bromocresol green, formalin, ethanol, NaOH, phenolphetalein 등의 시약은 SHOWA(Tokyo, Japan)에서 구입하여 사용하였으며, plate count agar 등의 배지는 Difco (Detroit, MI, USA)에서 구입하여 사용하였다.
- Aspergillus oryzae koji는 단백질 분해능이 매우 강하여 발효기간을 단축시키기에 알맞은 발효촉진제로써 일반적인 자가분해효소보다 맛을 향상시키는 아미노산을 생성하는 능력이 뛰어나고 상대적으로 쓴맛을 내는 아미노산을 적게 생성시키기 때문에(13) Aspergillus oryzae koji의 첨가는 향기 및 맛의 향상에 있어 우수한 발효촉진제라고 판단되어오징어 내장 발효에 사용하였다(14). 따라서, 본 연구에서는 오징어 내장의 발효 효율성을 증대 시키고, 오징어 내장의 부가가치를 창출하기 위해서 Aspergillus oryzae koji를 적정량 첨가하여 발효한 오징어 내장 발효생성물을 제조하고 오징어 내장 발효생성물의 특성과 생리기능성을 측정하였으며 이를 활용한 조미료를 제조하여 시판중인 천연조미료와 비교분석 하였다.
- 오징어내장은 -20oC이하에서 동결 보관한 동해안산 오징어 내장((주)대원수산, 주문진)을 사용하였다. 발효에 사용한 미생물은 Aspergillus oryzae로 구성된 koji(충무발효, 부산)를 구입하여 사용하였다.
- 오징어내장은 -20oC이하에서 동결 보관한 동해안산 오징어 내장((주)대원수산, 주문진)을 사용하였다. 발효에 사용한 미생물은 Aspergillus oryzae로 구성된 koji(충무발효, 부산)를 구입하여 사용하였다. L-Leucine trinitrobengene, 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl, E.
- 오징어 내장 발효조미료는 오징어 내장 발효생성물 15 g 에 천일염 10 g, 핵산 2.5 g, 포도당 5 g, 고춧가루 2.5 g, 양파 분말 0.5 g, 생강분말 0.25 g, 마늘분말 1 g, 된장분말 1.5 g을 혼합하여 제조하였다(10).
- 오징어 내장 발효생성물로 천연조미료를 제조하여 관능 검사를 실시한 결과는 Table 4와 같다. 오징어 내장 발효조미료의 향미를 비교하기 위하여 시중에서 가장 많이 거래되는 대표적인 조미료 중 쇠고기 복합조미료, 멸치 복합조미료, 해물 복합 조미료를 종류별로 선정하여 연구에 활용하였는데, 가장 높은 점수를 얻은 제품은 쇠고기 복합조미료였으며, 가장 낮은 점수를 얻은 제품은 해물 복합조미료였다. 맛과 향, 색의 평가 면에서는 조제한 조미료가 소고기 복합조미료와 멸치 복합조미료보다는 떨어졌지만, 해물 복합조미료보다 조금 더 나은 평가를 받았다.
데이터처리
- 검사결과에 대한 통계적인 유의성 검정은 Statistical Packages for Social Science(SPSS, Chicago, IL, USA)를 이용하여 Duncan's multiple range test로 유의수준 5% 이내로 각 평균값에 대한 유의적 차이를 조사하였다.
- 검사결과에 대한 통계적인 유의성 검정은 Statistical Packages for Social Science(SPSS, Chicago, IL, USA)를 이용하여 Duncan's multiple range test로 유의수준 5% 이내로 각 평균값에 대한 유의적 차이를 조사하였다. 데이터는 각 실험치의 평균값과 평균오차로 나타내었다.
- 1)Means with the same letter within column are not significantly different according to Duncan's multiple range test (p<0.05).
이론/모형
- 아미노질소의 분석은 Adler-Nissen의 방법(15)을 이용하여 측정하였다. 즉, 증류수를 이용하여 농도별로 희석한 시료 250 μL와 2 mL의 0.
- 일반성분은 AOAC(2002)에 따라 분석하였다(17). 즉, 수분은 상압가열건조법, 조회분은 직접회화법, 조단백은 microKjeldahl법, 조지방은 Soxhlet법, 탄수화물은 가감법을 사용 하였다.
- 일반성분은 AOAC(2002)에 따라 분석하였다(17). 즉, 수분은 상압가열건조법, 조회분은 직접회화법, 조단백은 microKjeldahl법, 조지방은 Soxhlet법, 탄수화물은 가감법을 사용 하였다.
성능/효과
- 아미노질소량은 젓갈의 숙성도 지표로 이용될 뿐만 아니라 향미와 깊은 관련이 있기 때문에 중요한 품질 지표로 인식되고 있으며, 아미노질소량이 최고치를 나타낼 때 관능 검사의 결과 맛이 가장 우수하다고 보고되어 있다(22). 대조 군과 식염첨가군 모두 발효기간이 증가함에 따라 아미노질 소량이 증가하다가 서서히 감소하였다. 대조군은 7일까지 증가하였다가 서서히 감소하였으며, 식염 5% 첨가군은 14일까지 증가하였다가 서서히 감소하였다.
- 2와 같다. 대조군 및 염 첨가군 각각 뚜렷한 차이를 보였으며 VBN의 함량은 발효기간이 증가함에 따라 모두 증가하였는데, 대조군은 아주 급격하게, 식염 5% 첨가군은 비교적 완만하게, 식염 10 및 15% 첨가군은 서서히 증가하였다. Oh 등(26)은 저염 오징어 젓갈의 숙성에 관한 연구에서 염 농도에 따른 VBN의 함량 차이가 크다고 하였는데 본 연구 결과와 일치한다.
- 식염의 첨가량이 낮을수록 VBN이 급격하게 증가하였는데 이는 식염의 첨가량이 낮을수록 발효미생물의 증식이 빠르고 단백질 가수분해효소의 활성이 증가하였기 때문이다(23). VBN은 어육의 선도 판정에 대한 중요한 지표로써 많이 쓰이는데, 본 연구결과 초기 VBN값이 46 mg%로 상당히 높았다. 이러한 결과는 대부분의 내장을 사용하는 젓갈에서 자주 나타나는 현상으로, 수산생물의 위와 창자에는 소화물이 다량 존재할 뿐만 아니라, 섭취한 먹이와 소화정도에 따라 VBN 수치가 달라질 수 있기 때문에 백색 육에 적용된 VBN의 선도판정기준을 내장에 그대로 적용한다는 것은 불합리하다고 보고되어 있다(27).
- TMA는 신선한 육에서는 산화된 형태인 trimethylamine-oxide(TMAO)로 존재하다가 육질이 분해가 되면 TMA로 환원이 되며, TMA는 다시 amine이나 NH3 등 휘발성 물질로 빠른 속도로 분해가 된다. 내장 발효 중 TMA는 대조군과 식염첨가군 모두 발효가 진행될수록 증가하였는데, 대조군이 5.4～22.4 mg%로 가장 급격하게, 식염 15%첨가군이 5.4～8.21 mg%로 가장 완만하게 증가하였다. 발효 초기 TMA값이 상당히 높았는데 Kim 등(23)은 수산발효식품에 관한 연구에서 초기 TMA값이 10 mg% 내외로 TMA 값이 발효 0일에도 높게 나타난 까닭은 원료가 냉동오징어 내장이었고 발효기간 또는 식염 첨가 후 탈수 동안 TMAO 가 많이 분해된 것이라 보고하였으며 본 연구와 유사한 결과를 보였다.
- 3과 같다. 내장 발효 중의 pH는 대조군과 식염 5% 첨가군은 발효가 진행됨에 따라 감소하다가 증가하였으며, 식염 10%첨가군은 감소하다가 일정한 pH를 유지하였다. 한편, 식염 15% 첨가군은 감소하다가 일정한 pH를 유지하였다가 또다시 감소하였다.
- 2×106 CFU/g으로 크게 증가하였다. 대조군 및 식염첨가군 모두 발효 시작 후 발효기간에 따라 총 균수의 양이 달라졌는데 대조군과 염 5% 첨가군은 균수의 변화가 없다가 21일부터 균수가 감소하였고, 염 10% 첨가군은 42일째 부터, 식염 15% 첨가군은 56일째부터 균수가 감소하였다. 대조군과 식염 5% 첨가군이 가장 변화의 폭이 크고 식염첨가량이 증가할수록 총 균수가 감소하는 것으로 보아 식염의 농도가 미생물의 성장에 큰 영향을 미친 것으로 판단된다.
- 대조군 및 식염첨가군 모두 발효 시작 후 발효기간에 따라 총 균수의 양이 달라졌는데 대조군과 염 5% 첨가군은 균수의 변화가 없다가 21일부터 균수가 감소하였고, 염 10% 첨가군은 42일째 부터, 식염 15% 첨가군은 56일째부터 균수가 감소하였다. 대조군과 식염 5% 첨가군이 가장 변화의 폭이 크고 식염첨가량이 증가할수록 총 균수가 감소하는 것으로 보아 식염의 농도가 미생물의 성장에 큰 영향을 미친 것으로 판단된다.
- Crude protein이 35.2±1.3%로 가장 높았으며, crude lipid가 33.1±1.1%이었고, carbohydrate 14.4±1.0%, crude ash 11.3±0.4%였다.
- 6%로 쓴맛을 내는데 큰 영향을 미치지 않았다. 따라서 본 연구 결과에 따라 생성된 오징어 내장 발효생성물은 조미료의 맛 원료로써 사용하기에 적합하다고 판단된다.
- 오징어 내장 발효조미료의 향미를 비교하기 위하여 시중에서 가장 많이 거래되는 대표적인 조미료 중 쇠고기 복합조미료, 멸치 복합조미료, 해물 복합 조미료를 종류별로 선정하여 연구에 활용하였는데, 가장 높은 점수를 얻은 제품은 쇠고기 복합조미료였으며, 가장 낮은 점수를 얻은 제품은 해물 복합조미료였다. 맛과 향, 색의 평가 면에서는 조제한 조미료가 소고기 복합조미료와 멸치 복합조미료보다는 떨어졌지만, 해물 복합조미료보다 조금 더 나은 평가를 받았다. 전체적인 평가 면에서는 오징어 내장 발효생성물로 제조한 조미료는 다른 시판조미료와 큰 차이가 없어 오징어 내장 발효생성물은 천연조미료 등 식품첨가제로써 활용이 가능하다고 판단된다.
- 맛과 향, 색의 평가 면에서는 조제한 조미료가 소고기 복합조미료와 멸치 복합조미료보다는 떨어졌지만, 해물 복합조미료보다 조금 더 나은 평가를 받았다. 전체적인 평가 면에서는 오징어 내장 발효생성물로 제조한 조미료는 다른 시판조미료와 큰 차이가 없어 오징어 내장 발효생성물은 천연조미료 등 식품첨가제로써 활용이 가능하다고 판단된다.
- 본 연구는 오징어 가공부산물인 내장에 koji를 첨가하여 속성 발효한 천연조미료 소재 개발을 목적으로 결과를 요약 하면 다음과 같다. 휘발성 염기질소량과 trimethylamine은대조군이 가장 급격하게 증가하였고, 식염이 많이 첨가될수록 서서히 증가하였다. pH는 대조군이 가장 급격한 변화를보였으며, 식염이 많이 첨가될수록 pH의 변화량이 적었다.
- 휘발성 염기질소량과 trimethylamine은대조군이 가장 급격하게 증가하였고, 식염이 많이 첨가될수록 서서히 증가하였다. pH는 대조군이 가장 급격한 변화를보였으며, 식염이 많이 첨가될수록 pH의 변화량이 적었다. 반면, 산도는 pH 감소와 반비례하여 증가하였다.
- 반면, 산도는 pH 감소와 반비례하여 증가하였다. 아미노질소는 식염 5% 첨가군이 가장 짧은 기간에 최고값을 나타내 었으며, 식염 10, 15% 첨가군은 식염 5% 첨가군과 비슷한 값을 보였으나 발효기간이 길어 적합하지 않았다. 따라서 이상의 결과를 고려할 때, 식염 5% 첨가군이 조미료를 만들기에 가장 적합하다고 판단하였다.
- 아미노질소는 식염 5% 첨가군이 가장 짧은 기간에 최고값을 나타내 었으며, 식염 10, 15% 첨가군은 식염 5% 첨가군과 비슷한 값을 보였으나 발효기간이 길어 적합하지 않았다. 따라서 이상의 결과를 고려할 때, 식염 5% 첨가군이 조미료를 만들기에 가장 적합하다고 판단하였다. 식염 5%의 농도에 14일간 발효시킨 오징어 내장 발효생성물의 일반성분은 조단백이 가장 많았으며, 유리아미노산 조성은 단맛을 내는 아미노산인 alanine과 감칠맛을 내는 아미노산인 glutamic acid의 함량이 가장 많았다.
- 따라서 이상의 결과를 고려할 때, 식염 5% 첨가군이 조미료를 만들기에 가장 적합하다고 판단하였다. 식염 5%의 농도에 14일간 발효시킨 오징어 내장 발효생성물의 일반성분은 조단백이 가장 많았으며, 유리아미노산 조성은 단맛을 내는 아미노산인 alanine과 감칠맛을 내는 아미노산인 glutamic acid의 함량이 가장 많았다. 항산화와 항대장암 활성은 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인하였으나, positive control에 비하여 활성이 떨어졌다.
- 식염 5%의 농도에 14일간 발효시킨 오징어 내장 발효생성물의 일반성분은 조단백이 가장 많았으며, 유리아미노산 조성은 단맛을 내는 아미노산인 alanine과 감칠맛을 내는 아미노산인 glutamic acid의 함량이 가장 많았다. 항산화와 항대장암 활성은 농도 의존적으로 증가하는 것을 확인하였으나, positive control에 비하여 활성이 떨어졌다. 관능검사 결과는 시판 천연조미료와 비교하여 관능적으로 큰 차이가 없었다.
후속연구
- 또한, 화학조미료의 주종을 이루는 합성 glutamic acid를 많이 섭취하였을 때는 두통 경련, 무력증을 유발하며, 장기간 섭취하였을 시 간경변, 지방간, 여성생식기 발육부진, 대사이상, 체중감소 등으로 건강을 해치기 때문에(11) 소비자들은 천연조미료를 선호하고 있다(12). 오징어 가공부산물을 이용하여 천연조미료를 제조하면, 폐기되는 오징어 가공 부산물의 부가가치의 상승과 더불어 수산물자원의 낭비와 환경오염을 줄이는 계기가 될 것이라 판단된다.
- 또한, 식품으로써 건강을 유지하려는 웰빙 및 로하스 시대가 도래함에 따라 생리기능성에 대한 국민들의 관심은 급증하고 있으며, 이에 따라 다양한 소재에서 생리기능성에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 오징어 가공부산물 중 내장 및 내장 유래 지질(7,8)에는 다양한 생리활성을 갖는 물질들이 많이 함유되어 있기 때문에 오징어 내장을 활용하여 생리기능성 소재의 개발도 가능하리라 판단된다.
- 대조구를 제외한 염 첨가군들 중 염 농도가 낮아질수록 아미노질소량이 많아졌는데, 젓갈 숙성과정에서 식염의 첨가량이 낮을수록 단백질 가수분해효소의 활성이 증가하였기 때문에 아미노질소의 생성량이 증가하기 때문이며(25), 식염이 첨가되지 않은 것은 숙성 초기 부패가 빨리 일어났기 때문에 아미노질소량이 매우 작다고 판단 된다. 따라서 연구결과 식염농도 5%의 오징어 내장을 14일간 발효시킨 발효생성물이 아미노질소량이 가장 높아 차후 연구에 활용하는 것이 좋다고 판단된다.
- 관능검사 결과는 시판 천연조미료와 비교하여 관능적으로 큰 차이가 없었다. 이상의 결과를 고려할 때 오징어 내장 발효생성물은 천연조미료 등 식품첨가제 로써 활용이 가능하다고 판단된다.
- 발효식품의 숙성도 지표로 이용될 뿐만 아니라 향미와 깊은 관련이 있기 때문에 중요한 품질 지표로 인식되고 있는 amino-N이 가장 빨리 높게 되었던 식염농도 5% 및 발효 14일째의 시료가 가장 우수한 것으로 판단하였고, 선택된 시료를 동결 건조하여 오징어 내장 발효생성물을 제조, 차후 연구에 사용하였다. 오징어 내장 발효생성물의 일반성분 분석결과는 Table 1과 같다.
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