[논문]산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계

강선문; 무흘리신; 김거유; 조수현; 박범영; 정석근; 이성기

doi:10.5851/kosfa.2012.32.3.346

[국내논문] 산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계
Relationship of Antioxidant Enzyme Activity, Lipid Oxidation, and Aroma Pattern of Hanwoo (Korean Cattle) Beef under Oxidation-promoted Condition 원문보기

Korean journal for food science of animal resources = 한국축산식품학회지, v.32 no.3, 2012년, pp.346 - 353

강선문 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 무흘리신 (강원대학교 동물식품응용과학과) , 김거유 (강원대학교 동물식품응용과학과) , 조수현 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 박범영 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 정석근 (농촌진흥청 국립축산과학원) , 이성기 (강원대학교 동물식품응용과학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계에 관해 구명하고자 실시하였다. $15^{\circ}C/RH$ 100%와 동일한 이산화탄소의 농도(20%)에서 산소의 농도(0%, 25%, 50% 및 75%)에 따라 8일간 저장하면서 가스의 농도, catalase 및 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성, TBARS, 육색 및 향기패턴을 분석하였다. 가스의 농도는 산소 처리구들에서 저장기간 동안 산소의 감소와 이산화탄소의 증가를 보였으며, 총감소량과 총 증가량은 25%>50%>75% 순으로 높았다. Catalase활성은 저장기간 동안 산소 농도에 따른 차이를 보이지 않았으나, GSH-Px 활성은 저장 중 산소의 농도가 증가함에 따라 급격히 감소하여 8일째에는 0%>25%>50%>75%순으로 높게 나타났다(p<0.05). TBARS 함량은 산소의 농도가 증가함에 따라 빨리 촉진되어 저장 2일째부터 0%<25%<50%<75% 순으로 높게 나타났다(p<0.05). 육색은 산소처리구들의 명도($L^*$)가 무산소 처리구보다 높았다(p<0.05).적색도($a^*$)는 저장 0일째에 0%<25%<50%<75% 순으로 높았으나(p<0.05), 2일째부터는 산소 처리구들이 낮았다(p<0.05). 황색도($b^*$)는 산소 처리구들이 높았으며(p<0.05),저장 0일과 8일째에 0%<25%<50%<75% 순으로 높게 나타났다(p<0.05). 전자코에 의한 향기패턴은 저장 8일째에 무산소 처리구와 산소 처리구들간에 뚜렷하게 분별되었다. 따라서 산소의 농도가 증가함에 따라 한우육의 항산화효소, 지방산화 및 육색의 안정성이 현저하게 저하되었으며, 항산화효소 활성 및 지방산화가 향기패턴의 차이에 영향을 미친다고 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out in order to investigate the relationship of antioxidant enzyme activity, lipid oxidation, and aroma pattern of Hanwoo (Korean cattle) beef for 8 d at $15^{\circ}C/RH$ 100% under 0% $O_2$/20% $CO_2/80%\;N_2$, 25% $O_2$/20% $CO_2/55%\;N_2$, 50% $O_2$/20% $CO_2/30%\;N_2$, and 75% $O_2$/20% $CO_2/5%\;N_2$-conditions. The reduction of $O_2$ and the induction of $CO_2$ were shown in the 25-75% $O_2$-groups during storage and total change rates of $O_2$ and $CO_2$ were followed in order: 25%>50%>75%. Catalase activity was not significantly different among all groups. During storage, glutathione peroxidase activity decreased by increasing the $O_2$ concentration and was followed at 8 d in order: 0%>25%>50%>75% (p<0.05). From 2 d of storage, TBARS content had significant (p25%>50%>75%. The CIE $L^*$ value was higher (p<0.05) in the 25-75% $O_2$-groups, compared with the 0% $O_2$-group. During the first time, the CIE $a^*$ value was higher (p<0.05) in order: 0%<25%<50%<75% but was lower (p<0.05) in the 25-75% $O_2$-groups from 2 d of storage than in the 0% $O_2$-group. The CIE $b^*$ value was higher (p<0.05) in the 25-75% $O_2$-groups than in the 0% $O_2$-group and had significant (p<0.05) differences at 0 and 8 d in order: 0%<25%<50%<75%. Aroma patterns with the electronic nose were clearly discriminated between the 0% $O_2$-groups and the 25-75% $O_2$-groups at 8 d of storage. Therefore, high oxygen reduced stabilities of antioxidant enzymes, lipid oxidation, and color in Hanwoo beef. Furthermore, antioxidant enzyme activities and lipid oxidation could affect aroma patterns.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

, 1987; Nawar, 1985) 이들을 실제 냉장 온도와 대기의 산소 농도보다 높은 조건으로 적용한다면, 저장육에서 지방산화의 원인과 영향에 대해 명확히 밝혀낼 수 있을 것이다. 따라서 본 연구는 상온 및 산소에 의한 산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계를 구명하고자 실시하였다.
본 연구는 산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계에 관해 구명하고자 실시하였다. 15o C/RH 100%와 동일한 이산화탄소의 농도(20%)에서 산소의 농도(0%, 25%, 50% 및 75%)에 따라 8일간 저장하면서 가스의 농도, catalase 및 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성, TBARS, 육색 및 향기패턴을 분석하였다.

제안 방법

본 연구는 산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계에 관해 구명하고자 실시하였다. 15o C/RH 100%와 동일한 이산화탄소의 농도(20%)에서 산소의 농도(0%, 25%, 50% 및 75%)에 따라 8일간 저장하면서 가스의 농도, catalase 및 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성, TBARS, 육색 및 향기패턴을 분석하였다. 가스의 농도는 산소 처리구들에서 저장기간 동안 산소의 감소와 이산화탄소의 증가를 보였으며, 총감소량과 총증가량은 25%>50%>75% 순으로 높았다.
모든 처리구들은 3반복씩 포장하였으며, 포장 완료 직후 4℃에서 4시간 동안 방치한 다음 15 ℃/RH 100%의 항온항습기(VC 2057, Vötsch Industrietechnik, Germany)에 넣어 8일 동안 저장하였다. 또한 저장 0일의 시료는 4℃/4시간의 방치가 끝난 즉시 포장지를 개봉하여 분석하였다.
일반적으로 패턴의 최종적인 분석은 principal component analysis(PCA)와 discriminant factor analysis가 이용된다. 본 실험에서는 산소 농도에 따른 저장 중 향기패턴(Fig. 2)의 분석을 위해 PCA를 이용하였으며, 처리구들의 향기패턴간에 차이 정도를 분별 지수(discrimination index)로 나타내었다. 분별 지수가 양의 수일 경우 처리구들의 향기패턴이 서로 분리되어 차이가 있는 것이지만, 음의 수일 경우 반대로 차이가 없는 것을 의미한다.
5 mL씩 채취하여 전자코(FOX 3000, Alpha MOS, Toulouse, France)의 injector에 주입하였으며, 이때 carrier gas(고순도 air)의 flow rate는 300 mL/ min이었다. 산출된 전자코 sensor의 반응 값은 Alpha soft program(Version 8.01 software, Alpha MOS, France)의 PCA(principal component analysis)로 처리하였으며, 최종적으로 각 처리구들의 향기패턴을 2차원 그래프에 나타냄으로서 분별도를 확인하였다.
Catalase 활성은 Aebi(1983)의 방법에 의해 실시하였다. 여액을 29 mM H₂O₂ 용액(in phosphate butter, pH 7.0)에 첨가한 후 240 nm(UV-mini1240, Shimadzu Corp., Japan)에서 30초 동안 흡광도의 감소량을 측정하였다. Catalase 1 unit은 시료 1g에서 1분 동안 분해시키는 H2O2의 µmol수로 나타내었다.
육색은 포장지를 개봉한 즉시 식품 포장용 선상 저밀도 폴리에틸렌 랩(O2 transmission rate : 3.53 cc/cm2 at 24 h · atm; 3M Co., Korea)으로 시료의 표면을 덮은 후 chroma meter(CR-400, Konica Minolta Sensing, Inc., Japan)로 측정하였다.
, Korea)을 이용하여 산소, 이산화탄소및 질소로 충진하였다. 이산화탄소의 비율을 20%로 고정 시킨 상태에서 산소의 비율을 각각 0%, 25%, 50% 및 75%로 주입하였으며, 나머지 비율은 질소로 채웠다. 이후 oxygen barrier film(Max.
, USA)하였다. 이후 상등액의 흡광도를 532 nm에서 측정하였으며, 최종 결과는 시료 1 kg당 mg malonaldehyde(MA) 로 산출하였다.
포장 내부의 가스 농도는 휴대용 가스 분석기(CheckPoint O2/CO2, PBI Dansensor, Denmark)를 이용하여 측정하였으며, 질소의 농도(%)는 100 − [산소(%) + 이산화탄소(%)]로 산출하였다.

대상 데이터

도축한 지 3일 된 한우 거세우 우둔(M. semitendinosus;1⁺B 등급)을 강원도 춘천 소재 N마트로부터 구입하여 이용하였다. 구입한 시료는 본 실험실의 4℃ 저온실로 운송 하여 등지방, 결체조직 및 혈액을 깨끗이 제거한 후 6 mm 와 4 mm plate의 meat chopper(M-12S, Hankook Fujee Industries Co.

데이터처리

본 실험을 통해 얻은 자료는 SPSS(2009) program의 ANOVA(analysis of variance)에 의해 분석하였으며, 각 평균들간의 유의성 차이는 Duncan’s multiple range test에 의해 5% 수준에서 검증하였다.

이론/모형

1으로 여과한 다음 분석에 이용하였으며, 모든 효소들의 활성은 25℃에서 측정하였다. Catalase 활성은 Aebi(1983)의 방법에 의해 실시하였다. 여액을 29 mM H₂O₂ 용액(in phosphate butter, pH 7.
Catalase와 glutathione peroxidase(GSH-Px) 활성을 분석하기 위해 Renerre 등(1996)의 방법에 의해 육균질물을 제조하였다. 시료 5g과 50 mM phosphate buffer(pH 7.
GSH-Px 활성은 Flohé와 Günzler(1984)의 방법에 의해 실시하였다.
지방산화는 Sinnhuber와 Yu(1977)의 2-thiobarbituric acid reactive substances(TBARS) method에 의해 실시하였다. 시료 0.

성능/효과

Catalase 활성은 저장기간 동안 산소 농도에 따른 차이를 보이지 않았으나, GSH-Px 활성은 저장 중 산소의 농도가 증가함에 따라 급격히 감소하여 8일째에는 0%>25%>50%>75% 순으로 높게 나타났다(p<0.05).
GSH-Px 활성 역시 저장기간 동안 모든 처리구들에서 유의적으로 감소하였으며(p<0.05), 특히 산소의 농도가 높음에 따라 현저하게 감소하여 저장 2일째부터 4일째까지는 50% 및 75% 산소 처리구들이 다른 처리구들에 비해 유의적으로 낮게 나타났다(p<0.05).
TBARS 함량은 산소의 농도가 증가함에 따라 빨리 촉진되어 저장 2일째부터 0%<25% <50%<75% 순으로 높게 나타났다(p<0.05).
가스의 농도는 산소 처리구들에서 저장기간 동안 산소의 감소와 이산화탄소의 증가를 보였으며, 총감소량과 총증가량은 25%>50%>75% 순으로 높았다.
분별 지수가 양의 수일 경우 처리구들의 향기패턴이 서로 분리되어 차이가 있는 것이지만, 음의 수일 경우 반대로 차이가 없는 것을 의미한다. 그 결과, 저장 0일에는 분별 지수가 -76이었으며, 모든 처리구들의 향기패턴이 서로 겸쳐져 산소 농도에 따른 차이가 명확히 없는 것으로 나타났다. 저장 8일에는 분별 지수가 -125로 나타났지만, 무산소 처리구와 산소 처리구들간에 뚜렷하게 분리되어 산소 유무에 따른 차이가 확인되었다.
05). 따라서 산소 농도가 높을수록 저장 초기에는 발색의 차이가 발생하여 더 붉은 색깔을 나타내었으나, 이후에는 변색이 더욱 빨리 촉진되어 저장 말기에는 오히려 25-75% 산소가 0%보다 덜 붉게 나타났다.
전자코에 의한 향기패턴은 저장 8일째에 무산소 처리구와 산소 처리구들간에 뚜렷하게 분별되었다. 따라서 산소의 농도가 증가함에 따라 한우육의 항산화효소, 지방산화 및 육색의 안정성이 현저하게 저하되었으며, 항산화효소 활성 및 지방산화가 향기패턴의 차이에 영향을 미친다고 사료된다.
1%로 산소 처리구들이 현저히 높게 나타났으며, 특히 75%의 경우 무산소 및 25%보다 약 2배 가까이 높은 감소율을 보였다. 따라서 저장기간 동안 한우육의 catalase 및 GSH-Px 활성은 감소하였으며, GSH-Px의 감소율이 현저하게 catalase보다 높았다. 또한 catalase 활성과는 달리 GSH-Px 활성은 산소의 농도가 증가함에 따라 빨리 감소하였다.
또한 75% 산소 처리구가 저장 6일 째까지 25%보다 유의적으로 높았으며(p<0.05), 저장 4일과 6일째에는 50%가 25%보다 높은 수치를 보였다(p0.05).
또한 저장 0일째부터 무산소 처리구보다 유의적으로 높은 TBARS 함량을 보였을 뿐만 아니라(p<0.05), 저장 2일째부터는 25%<50%<75% 순으로 유의적인 차이를 보여 주었다(p<0.05).
명도(L* )는 저장기간 동안 모든 처리구들에서 증가하는 경향을 보였으며, 산소 처리구들이 무산소 처리구에 비해 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).
무산소 처리구에서는 저장기간 동안 큰 변화를 보이지 않았던 반면, 산소 처리구들에서는 모든 저장기간 동안 유의적인 증가를 보였다(p<0.05).
반면에 이산화탄소의 농도는 저장기간 동안 유의적으로 증가하였으나(p<0.05), 총증가량은 각각 13.5%, 12.7% 및 10.4%로서 산소의 농도가 증가함에 따라 낮게 나타났다.
, 2008). 본 실험결과를 미루어 볼때, 처리구들간에 향기패턴의 TBARS 함량과 항산화효소활성의 차이가 이들의 향기패턴 분별에 영향을 미치는 것으로 사료된다. 하지만 무산소 처리구와 산소 처리구들간에만 분별할 수 있었고, 25-75% 산소 처리구들간에는분별할 수 없었다.
9)는 Se을 함유한 selenoprotein enzyme으로서 생체 조직에서 생성된 H2O2와 lipid hydroperoxide를 환원시켜 산화적 손상으로부터 보호해준다(Christopherson, 1969). 본 실험에서 한우육의 catalase 및 GSH-Px 활성은 332 및 1.29 units/g meat로 나타났다. Mei 등(1994) 및 Gheisari와 Motamedi(2010)의 연구들에서 쇠고기의 catalase 활성은 각각 285 및 435 units/g meat, GSH-Px 활성은 1.
05). 뿐만 아니라 저장기간 동안 GSH-Px 활성의 총감소율은 각각 26.6%, 33.3%, 48.1% 및 64.1%로 산소 처리구들이 현저히 높게 나타났으며, 특히 75%의 경우 무산소 및 25%보다 약 2배 가까이 높은 감소율을 보였다. 따라서 저장기간 동안 한우육의 catalase 및 GSH-Px 활성은 감소하였으며, GSH-Px의 감소율이 현저하게 catalase보다 높았다.
저장기간 동안 catalase 활성은 모든 처리구들에서 점차 적으로 감소하였으며, 저장 8일째에는 각각 16.6%, 20.6%, 16.1% 및 21%로 감소된 수준을 보였다. 하지만 처리구들 간에 유의적인 차이를 보이지 않았다(p>0.
05). 특히 저장기간 동안 적색도의 총감소량은 산소의 농도가 높음에 따라 증가하여 각각 38.3%, 64.5%, 67.1% 및 68.6%를 나타내었다. 황색도(b* )는 저장기간 동안 산소 처리구들이 무산소 처리구에 비해 유의적으로 높게 나타났다(p<0.
05). 하지만 25%, 50% 및 75% 산소 처리구들에서는 저장기간이 지남에 따라 산소의 농도가 지속적으로 감소하였으며, 총감소량은 각각 14.8%, 12.3% 및 8.8%로서 산소의 농도가 증가함에 따라 낮게 나타났다. 반면에 이산화탄소의 농도는 저장기간 동안 유의적으로 증가하였으나(p<0.
하지만 본 실험결과에서 산소 처리구들의 TBARS 함량을 O’Grady 등(2000)과 Zakrys 등(2008)의 결과들에서 유사 또는 동일한 농도의 산소 처리구들과 비교해 보면, 본 실험의 수치가 현저하게 높았다.
8%)이 보고되었다. 하지만 본 실험에서는 이들의 연구보다 높은 저장 온도(15℃)와 대기 중 산소(21%)보다 높은 농도의 산소(25-75%)를 저장 조건으로 이용했음에도 불구하고, 항산화효소들의 감소율이 현저하게 낮았다. 이러한 이유는 항산화효소가 온도와 산소보다는 빛에 더 많이 민감하기 때문으로 사료된다.

후속연구

, 2004). 특히, 일반 신선육의 가장 주요한 산화 촉진 요인은 온도와 산소이므로(Kanner et al., 1987; Nawar, 1985) 이들을 실제 냉장 온도와 대기의 산소 농도보다 높은 조건으로 적용한다면, 저장육에서 지방산화의 원인과 영향에 대해 명확히 밝혀낼 수 있을 것이다. 따라서 본 연구는 상온 및 산소에 의한 산화 촉진 조건에서 한우육의 항산화효소 활성, 지방산화 및 향기패턴의 관계를 구명하고자 실시하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	근육식품의 품질에 중요한 요인으로서 지방산화에 큰 영향을 미치는 것은?	산화안정성은 근육식품의 품질에 중요한 요인으로서 지방산화에 큰 영향을 미친다. 저장기간 동안 식육에서는 singlet oxygen, hydrogen peroxide, hydroxyl radical, superoxide, lipid peroxyl radical과 같은 free radical에 의해 지방산화가 일어나며, 이는 온도, 빛, 전이 금속이온, heme 단백질, 효소(lipoxygenase)에 의해 촉진된다(Monahan, 2000).
	식육에서 산화안정성이 낮게 되면 고기 품질 저하가 급속하게 일어나는 까닭은?	저장기간 동안 식육에서는 singlet oxygen, hydrogen peroxide, hydroxyl radical, superoxide, lipid peroxyl radical과 같은 free radical에 의해 지방산화가 일어나며, 이는 온도, 빛, 전이 금속이온, heme 단백질, 효소(lipoxygenase)에 의해 촉진된다(Monahan, 2000). 지방산화는 단순히 불포화지방산의 분해 과정으로만 일어나는 것이 아니라, 변색, 악취, 조직감의 변질, 유해물질의 생성, 영양소의 파괴와 같이 복합적인 현상으로 나타난다(Kanner, 1994). 뿐만 아니라 지방산화로 인한 육색의 변질은 소비자 기호도 및 구매율의 저하와 함께 경제적 손실을 불러온다(Smith et al., 2000).
	저장기간 동안 식육에서 지방산화를 촉진하는 요소는?	산화안정성은 근육식품의 품질에 중요한 요인으로서 지방산화에 큰 영향을 미친다. 저장기간 동안 식육에서는 singlet oxygen, hydrogen peroxide, hydroxyl radical, superoxide, lipid peroxyl radical과 같은 free radical에 의해 지방산화가 일어나며, 이는 온도, 빛, 전이 금속이온, heme 단백질, 효소(lipoxygenase)에 의해 촉진된다(Monahan, 2000). 지방산화는 단순히 불포화지방산의 분해 과정으로만 일어나는 것이 아니라, 변색, 악취, 조직감의 변질, 유해물질의 생성, 영양소의 파괴와 같이 복합적인 현상으로 나타난다(Kanner, 1994).

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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