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문제 정의
- 따라서 본 연구는 최근 섭취량이 증가되고 있는 육류 중에서 소고기의 등심 분쇄육을 시료로 하여 천연항산화제인 pycnogenol, catechin 및 α-tocopherol과 합성항산화제인 BHT를 처리한 후 냉장 저장에 따른 색도 및 pH와 같은 품질 특성, TBA 값 및 지방산 조성을 통한 지질의 과산화 및 SOD와 catalase와 같은 항산화효소의 활성에 미치는 영향을 알아보고자 한다.
- 본 연구의 목적은 천연항산화제인 pycnogenol, catechin 및 α-tocopherol과 합성항산화제인 BHT가 소고기 분쇄육의 냉장에 따라 항산화제로서의 효과 및 SOD 및 catalase와 같은 항산화효소에 미치는 영향에 대해 평가해 보고자 하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 지질의 산화 정도는 Ohkawa의 방법(1979)에 준하여 TBA 측정법에 따라 UV-spectrophotometer(HP8452A Hewlett Packard, USA)를 이용하여 532 nm에서 흡광도를 측정하였다. TBA 값은 최종 nmol 값에 희석배수를 곱하여 MDA ㎎/㎏ sample을 구하였다.
- 각 혼합액은 시료에 가하여 5분 동안 균질화하였다. 대조군은 에틸알코올 첨가한 군과 무첨가군의 두 군으로 한 후 에틸알코올 첨가로 인한 변화가 없음을 검증한 후 무첨가군을 대조군으로 하였다.
- 시료 중량의 5배의 증류수를 가하여 희석한 후 균질기(UltraTurtax T25, Germany)를 이용하여 30초 동안 균질화하고 원심분리(VS-15000 CFN Ⅱ, Korea)한 후, pH meter(Beckman, USA)를 이용하여 상층액의 pH를 측정하였다.
- 시료는 meat chopper(D5810 Scharfen, Germany)로 3회 세절하여 균질화하였으며, 각 항산화제들은 시료가 함유한 지방 함량의 0.01%(w/w)를 취한 후 시료 중량의 0.5%(v/w)에 해당하는 에틸알코올에 용해하여 첨가하였다. 각 혼합액은 시료에 가하여 5분 동안 균질화하였다.
대상 데이터
- 소고기는 도살 후 1일 숙성시킨 한우 황소의 등심부위를 정육점에서 구입하여 항산화제 처리가 되기 전까지 진공포장한 후 냉장 보관하였다.
- 항산화제는 Horphag Research(USA)로부터 pycnogenol을, catechin, α-tocopherol과 BHT는 Sigma사(USA)로부터 구입하여 사용하였으며, 에틸알코올[EtOH, 99.9%(v/v)]은 30%(v/v, D.W) 농도로 희석하여 사용하였다.
데이터처리
- 처리군의 결과와 각 항산화제의 변화 추이를 검정하기 위해 각 처리군의 결과로부터 당일(0일)의 결과를 뺀 변화값에 대하여 평균과 표준편차를 구하였고, 평균 간의 유의성은 분산분석 및 Duncan의 다중범위검정(Duncan's multiple range test)을 이용하여 검정하였다(성내경 2000).
이론/모형
- Bradford M(1976)의 방법에 따라 Bio-Rad kit(Bio-Rad Lab, USA)를 이용하여 UV-spectrophotometer(Hewlett Packard, USA) 595 nm에서 각 시료의 단백질을 비색정량하였다.
- Lowry 등(1951)의 방법에 따라 균질기를 사용하여 균질화하였다. 균질액은 4℃, 4,000 rpm으로 30분간 원심분리하여 상층액(세포질분획)을 취한 후 순수분리를 위해 4℃, 16,000 rpm으로 10분간 다시 원심 분리한 후 상층액을 취하여 단백질정량을 위한 추출액으로 준비하였다.
- Superoxide radical에 의해 환원되는 cytochrome C가 SOD에 의해 억제되는 것을 이용하여 측정하는 McCord와 Fridovich (1969)의 방법에 따라 UV-spectrophotometer를 이용하여 측정하였으며, SOD 활성은 첨가된 cytochrome C의 환원을 50% 저해하는 양을 1 unit으로 계산하였다.
- 수분, 조회분, 조단백 및 조지방은 AOAC 법(1991)에 준하였고, 탄수화물은 수분, 단백질, 지방, 회분의 함량(%)을 합산하여 100%로부터의 차이값으로 구하였다(신효선 1994).
- 지방산은 식품공전(2002)에 준하여 분석하였다. 지방산은 일정량의 시료를 시험관에 넣어 추출용매로 iso-octane를 넣고 교반하여 24시간 방치 후 추출하였다.
- 지질의 산화 정도는 Ohkawa의 방법(1979)에 준하여 TBA 측정법에 따라 UV-spectrophotometer(HP8452A Hewlett Packard, USA)를 이용하여 532 nm에서 흡광도를 측정하였다. TBA 값은 최종 nmol 값에 희석배수를 곱하여 MDA ㎎/㎏ sample을 구하였다.
- 활성도 측정은 식품 내에 존재하는 catalase가 H2O2의 산화를 억제시키는 것을 이용한 Beers & Sizer(2000)의 방법에 따라 UV-spectrophotometer로 240 nm에서 측정하였으며, 1 unit 는 1분당 1 M의 H2O2를 분해시키는 catalase의 양으로 하였다.
성능/효과
- 1. 일반성분의 조성은 수분은 56.62%, 조회분 0.55%, 조단백질 11.71%, 조지방 30.53%, 탄수화물 0.59%이었다.
- 2. 명도는 대조군에 비하여 항산화제 처리군의 변화가 적었고, 특히 catechin 처리군은 변화가 매우 적었다. 적색도는 catechin과 pycnogenol 처리군을 제외한 모든 군에서 감소하였으며, 대조군에 비하여 항산화제 처리군의 변화가 적게 나타났다.
- 3. pH는 처리 당일 5.83～5.87에서 저장 5일째에 5.25～5.30으로 감소한 후 저장 10일째에는 항산화제 처리군에서 5.62～5.70, 대조군은 5.93으로 증가하였으며, 이러한 증가 양상은 저장기간이 길어지면서 나타나는 미생물 증식에 의한 영향으로 생각된다. 항산화제 처리군이 대조군에 비해 pH의 변화가 적었고, 특히 catechin 처리군의 변화가 가장 적었다.
- 4. TBA 값은 저장 5일째 이후 급격히 산화되어 증가하였으며, α-tocopherol 처리군은 대조군보다도 산화가 촉진되었으나, 반면에 catechin 및 pycnogenol 처리군은 저장 중 변화가 매우 적어서 가장 산화를 억제시키는 것으로 나타났다.
- 5. 지방산의 조성은 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 거의 나타내지는 않았지만, 저장기간이 길어질수록 포화지방산은 증가하였다. 단일 불포화지방산과 다가 불포화지방산은 감소하는 경향을 보였으며, 대조군에 비해 항산화제 처리군의 지방산 조성의 변화가 적었고, 특히 catechin>pycnogenol 처리군의 순으로 변화가 적어 산화를 억제시키는 효과가 있는 것으로 보인다.
- 6. SOD 활성은 저장 10일 동안 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 거의 보이지는 않았으나, 모든 군에서 저장기간이 길어짐에 따라 활성이 감소하였으며, 항산화제 처리군의 활성은 비교적 서서히 감소하여 catechin 처리군의 경우 저장 중 가장 높은 활성을 유지하였다.
- 7. Catalase는 저장 10일 동안 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다.
- 그러나 미생물로부터 안전성을 고려한다면 5일까지 저장함이 바람직할 것으로 생각된다. 결과적으로 catechin과 pycnogenol은 고기의 품질 유지와 지질산화의 억제 효과가 탁월하여 고기에 대한 항산화제로써 매우 효과적이었다.
- 본 실험에서는 소고기 분쇄육을 저장하는 동안 항산화제 첨가에 따른 포화지방산, 단일 및 다가 불포화지방산의 조성이 유의적인 변화를 보이지는 않았는데, 이러한 결과는 시료 중 다가 불포화지방산의 조성 비율이 매우 적었기 때문에 변화가 적게 나타난 것으로 생각된다. 그러나 대조군에 비해 항산화제 처리군들이 대체적으로 포화지방산의 증가 및 단일 및 다가 불포화지방산의 감소가 다소 억제되는 경향을 보였다. 특히 catechin 처리군의 경우 포화지방산의 조성 변화가 가장 적게 나타났으며, 이러한 경향은 TBA 값과 같은 경향이었다.
- 그러나 본 실험에서는 합성항산화제인 BHT 처리군의 경우 저장 중 적색도 유지에 거의 효과가 없었으며, catechin 및 pycnogenol 처리군의 경우 적색도는 일정 기간까지 증가하여 더 붉어지는 경향을 보였는데, 그 원인으로 catechin과 pycnogenol의 구조인 polyphenol이 공기 중에 산화하여 ο-hydroquinone이 되어(권용주 2001) 적색도가 증가하여 나타난 결과로 생각된다.
- 단일 불포화지방산과 다가 불포화지방산은 감소하는 경향을 보였으며, 대조군에 비해 항산화제 처리군의 지방산 조성의 변화가 적었고, 특히 catechin>pycnogenol 처리군의 순으로 변화가 적어 산화를 억제시키는 효과가 있는 것으로 보인다.
- 따라서 본 실험에서는 소고기 분쇄육의 저장 중 SOD 활성이 항산화제 첨가에 따라 유의적인 차이를 보이지는 않았으나, catechin>pycnogenol 처리군의 순으로 항산화제 처리군의 SOD의 활성이 대조군에 비하여 높아 항산화제의 처리가 SOD의 활성에 영향을 주고 있음을 관찰하였으며, pycnogenol 처리군의 경우 5일째까지 처리 직후의 활성을 유지하는 것으로 나타났다.
- 또한 생성된 metmyoglobin은 과산화수소와 반응하여 지질산화를 개시하거나 촉매한다(황 등 1980). 따라서 본 실험의 결과 소고기를 분쇄하여 저장할 경우 대조군은 5일 이후의 명도 및 적색도의 변화가 매우 컸으나, 항산화제 처리를 함으로써 7일까지 적색도의 변화를 줄일 수 있음이 확인되었다.
- 본 실험에서는 소고기 분쇄육을 저장하는 동안 항산화제 첨가에 따른 포화지방산, 단일 및 다가 불포화지방산의 조성이 유의적인 변화를 보이지는 않았는데, 이러한 결과는 시료 중 다가 불포화지방산의 조성 비율이 매우 적었기 때문에 변화가 적게 나타난 것으로 생각된다. 그러나 대조군에 비해 항산화제 처리군들이 대체적으로 포화지방산의 증가 및 단일 및 다가 불포화지방산의 감소가 다소 억제되는 경향을 보였다.
- 또한 고기의 저장 중 pH의 저하에 대하여 도살 후 근육은 산소의 공급이 중단되면서 근 세포가 혐기 상태로 되며, 혐기적 해당작용의 결과, 젖산(lactic acid) 또는 피루브산(pyruvic acid)을 생성하게 됨으로써 근육의 pH는 낮아지고, 근육 내에 축적된 ATP가 ATPase에 의하여 분해되는 과정에서 무기인산이 pH를 저하시키며(황 등 1980; Paneras & Bloukas 1988), 또한 Lactobacilli의 작용과 근육조직으로부터의 CO2의 해리가 pH 감소에 영향을 준다는 보고(Bendall JR 1978)도 있다. 본 실험의 결과에서는 저장 5일째까지는 모든 처리군들이 혐기적 해당작용과 미생물에 의한 pH의 감소를 크게 억제하지는 못했지만, 항산화제 처리군이 대조군에 비하여 pH의 유지에 효과가 있었으며, 특히 catechin 처리군의 pH의 변화율이 가장 적어 효과적이었다. 또한 저장 중 pH가 5.
- 본 연구에서는 catechin과 pycnogenol이 고기의 색, pH, 지질 산화의 억제뿐만 아니라 in vivo에서 SOD 및 catalase 활성의 유지에 α-tocopherol과 BHT보다 매우 효과적이었다. 이러한 결과는 소고기 분쇄육에 catechin과 pycnogenol을 처리함으로써 냉장 저장을 10일까지 연장시킬 수 있음을 시사한다.
- 저장 3일째 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 보이며 증가하였고(p<0.01), 항산화제 처리군의 증가 정도가 대조군에 비해 적었다.
- 6 unit/㎎으로 나타나 대조군에 비하여 항산화제 처리군의 활성이 높았으며, 특히 catechin 처리군의 활성이 가장 높게 나타났다. 저장 7일째까지 SOD 활성은 감소하는 경향이었고, catechin 처리군은 대조군보다 비교적 활성이 높게 유지되었으나 유의적인 차이는 없었다. 그러나 저장 10일째에는 유의적인 차이는 없었지만 대조군의 SOD 활성이 오히려 매우 증가하는 경향을 보였는데, 이는 선도가 저하되면서 생성된 미생물 등에 의한 영향인 것으로 생각된다.
- 저장 중 SOD 활성은 pycnogenol 처리군을 제외한 모든 군에서 저장 기간이 길어질수록 활성이 감소하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 처리 당일의 SOD 활성은 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 보이지 않으나, 대조군은 217.
- 97%로 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 저장함에 따라 감소하는 경향이었고, pycnogenol 처리군의 경우는 변화가 거의 없었으나 모든 군에서 변화 정도가 매우 작아 유의적인 차이는 없었다.
- 저장함에 따라 포화지방산의 조성비는 증가하였고, 단일 불포화지방산 및 다가 불포화지방산은 감소하는 경향이었으나, 변화의 정도가 매우 작아 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
- 명도는 대조군에 비하여 항산화제 처리군의 변화가 적었고, 특히 catechin 처리군은 변화가 매우 적었다. 적색도는 catechin과 pycnogenol 처리군을 제외한 모든 군에서 감소하였으며, 대조군에 비하여 항산화제 처리군의 변화가 적게 나타났다. 황색도는 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- 적색도는 저장 초기인 3일째까지 증가하였으나 5일 이후부터는 pycnogenol과 catechin 처리군을 제외한 모든 처리군에서 유의적으로 낮아져서 적색도가 감소하는 양상을 보였다. 처리 당일에는 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이가 없이 대조군의 적색도인 13.
- 저장 중 SOD 활성은 pycnogenol 처리군을 제외한 모든 군에서 저장 기간이 길어질수록 활성이 감소하는 경향을 보였으나 유의적인 차이는 없었다. 처리 당일의 SOD 활성은 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 보이지 않으나, 대조군은 217.69 unit/㎎, 항산화제 처리군은 229.14～253.6 unit/㎎으로 나타나 대조군에 비하여 항산화제 처리군의 활성이 높았으며, 특히 catechin 처리군의 활성이 가장 높게 나타났다. 저장 7일째까지 SOD 활성은 감소하는 경향이었고, catechin 처리군은 대조군보다 비교적 활성이 높게 유지되었으나 유의적인 차이는 없었다.
- 처리 당일의 TBA 값은 항산화제 첨가에 따른 유의적인 차이를 보였으며(p<0.01), 대부분의 항산화제 처리군들은 대조군의 TBA 값인 2.97 ㎎/㎏보다 더 낮은 2.62～2.86 ㎎/㎏을 나타냈으나, α-tocopherol 처리군의 경우는 3.02 ㎎/㎏으로 대조군보다 높게 나타났으며 저장 5일째까지도 높은 수치를 나타냈다.
- 처리 당일의 단일 불포화지방산의 비율은 대조군이 47.78%로 나타났고, 항산화제 처리군은 47.56～47.97%로 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 저장함에 따라 감소하는 경향이었고, pycnogenol 처리군의 경우는 변화가 거의 없었으나 모든 군에서 변화 정도가 매우 작아 유의적인 차이는 없었다.
- 93으로 증가하였으며, 이러한 증가 양상은 저장기간이 길어지면서 나타나는 미생물 증식에 의한 영향으로 생각된다. 항산화제 처리군이 대조군에 비해 pH의 변화가 적었고, 특히 catechin 처리군의 변화가 가장 적었다.
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