The influence of aging on the flavor precursors and volatile compounds of top round beef was studied. The concentrations of free amino acids, nucleotides, creatine, dipeptides, and volatile compounds were measured after top round from Hanwoo was aged at $4^{\circ}C$ for 21 days. The amoun...
The influence of aging on the flavor precursors and volatile compounds of top round beef was studied. The concentrations of free amino acids, nucleotides, creatine, dipeptides, and volatile compounds were measured after top round from Hanwoo was aged at $4^{\circ}C$ for 21 days. The amount of free amino acids in top round significantly increased with the increase of aging period. There was no effect of aging on the concentrations of adenosine monophosphate or inosine in top round. The inosine monophosphate content of top round significantly decreased with age, while the hypoxanthine content increased. The concentrations of creatine, carnosine, and anserine in top round were not influenced by aging. In total, 24 volatile compound were identified in aged, cooked top round. Of these, the quantities of aldehydes (propanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, and nonanal), hydrocarbons (pentane and octane), 2-butanone, ethyl acetate, and pyridines (4-ethynyl-pyridine and 4-acetyl-pyridine) significantly increased after aging. We conclude that the flavor of top round can be improved by aging.
The influence of aging on the flavor precursors and volatile compounds of top round beef was studied. The concentrations of free amino acids, nucleotides, creatine, dipeptides, and volatile compounds were measured after top round from Hanwoo was aged at $4^{\circ}C$ for 21 days. The amount of free amino acids in top round significantly increased with the increase of aging period. There was no effect of aging on the concentrations of adenosine monophosphate or inosine in top round. The inosine monophosphate content of top round significantly decreased with age, while the hypoxanthine content increased. The concentrations of creatine, carnosine, and anserine in top round were not influenced by aging. In total, 24 volatile compound were identified in aged, cooked top round. Of these, the quantities of aldehydes (propanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, and nonanal), hydrocarbons (pentane and octane), 2-butanone, ethyl acetate, and pyridines (4-ethynyl-pyridine and 4-acetyl-pyridine) significantly increased after aging. We conclude that the flavor of top round can be improved by aging.
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문제 정의
따라서 본 연구는 숙성에 따른 우둔 내 풍미 전구물질들의 함량 및 가열된 우둔의 휘발성 향기성분을 조사하여 숙성이 우둔의 풍미에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다.
본 연구는 숙성에 따른 우둔의 풍미 전구물질 및 휘발성 향기성분 함량 변화를 알아보기 위해 수행되었다. 본 연구를 위해서 도축 1일 후의 1등급 거세한우(28개월) 우둔을 시중에서 구매하여 진공포장 후 1, 7, 14 및 21일간 저온 숙성(4℃)하였다.
제안 방법
본 연구를 위해서 도축 1일 후의 1등급 거세한우(28개월) 우둔을 시중에서 구매하여 아이스박스에 담아 연구실로 운반하였다(Seoul, Korea). 구매한 우둔은 300 g씩 나누어 진공포장(－650 mmHg) 하였으며, 각기 포장된 우둔을 하나의 시료로 하여 각 숙성 일자별 3개의 우둔 시료를 1, 7, 14 및 21일간 저온 숙성(4℃)하면서 실험을 진행하였다.
즉, 신선 우둔 4 g에 12 mL의 포화 NaCl 용액을 첨가한 후 1,130 × g에서 1분간 균질(T10 basic, Ika Works)하였다. 균질화된 시료 10 mL를 취한 다음 휘발성 향기 성분 분석 전용 vial에 넣은 후 80℃에서 30분간 가열한 후 냉각하여 headspace가 장착된 GC-MSD(GC/MS 680/600, Perkin Elmer, Boston, Massachusetts, USA)를 이용하여 분석하였다. 휘발성 향기 성분 분석을 위해 headspace는 85℃로 유지되었으며, 분석 컬럼은 HP-PLOT Q(30 m × 0.
본 연구는 숙성에 따른 우둔의 풍미 전구물질 및 휘발성 향기성분 함량 변화를 알아보기 위해 수행되었다. 본 연구를 위해서 도축 1일 후의 1등급 거세한우(28개월) 우둔을 시중에서 구매하여 진공포장 후 1, 7, 14 및 21일간 저온 숙성(4℃)하였다. 숙성에 따른 유리아미노산 함량 분석 결과, 총 유리아미노산의 함량 증가와 함께 lysine, arginine 및 tyrosine을 제외한 유리아미노산들이 숙성기간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다(p<0.
시료 분석을 위해 준비된 시료 10 μL를 취하여 high performance liquid chromatography(HPLC, Ultimate 3000, Dionex, USA)를 이용하여 분석하였다.
유리아미노산 분석을 위해 신선 우둔을 동결건조하였으며, 동결 건조된 시료 100 mg을 5% trichloroacetic acid 10 mL에 녹인 후 4℃에서 원심 분리하여 상층액을 분리하였다. 상층액은 0.
준비된 시료 10 μL를 HPLC를 이용하여 분석을 실시하였다.
즉, 신선 우둔 4 g에 12 mL의 포화 NaCl 용액을 첨가한 후 1,130 × g에서 1분간 균질(T10 basic, Ika Works)하였다.
핵산관련물질 분석을 위하여 신선 우둔 5 g에 0.7 M perchloric acid 20 mL 첨가한 다음, 30초 동안 균질(T10, Ika Works)하였다. 3,000 rpm으로 4℃에서 15분간 2회 반복하여 원심분리(Union 32R, Hanil)한 다음 상층액을 7 N potassium hydroxide를 이용하여 pH 5로 조정한 후 메스플라스크에 넣고, 0.
대상 데이터
본 연구를 위해서 도축 1일 후의 1등급 거세한우(28개월) 우둔을 시중에서 구매하여 아이스박스에 담아 연구실로 운반하였다(Seoul, Korea). 구매한 우둔은 300 g씩 나누어 진공포장(－650 mmHg) 하였으며, 각기 포장된 우둔을 하나의 시료로 하여 각 숙성 일자별 3개의 우둔 시료를 1, 7, 14 및 21일간 저온 숙성(4℃)하면서 실험을 진행하였다.
본 연구에 사용된 HPLC 조건은 다음과 같다: column, Atlantis HILIC silica column, 150 × 4.6 mm, 3 μm, Waters, USA; 이동상 A, 0.65 mm ammonium acetate in water : acetonitrile(25:75, pH 5.5); 이동상 B, 4.55 mm ammonium acetate in water : acetonitrile(70:30, pH 5.5); 유속, 1.2 mL/min; 검출기, UV detector(254 nm); 온도, 30℃.
본 연구에 사용한 HPLC 분석 조건은 다음과 같다: Column, Synergi™ 4 μm Hydro-RP 80 Å, 250×4.6 mm; 이동상, 20 mm potassium phosphate, monobasic(pH 5); 유속, 1.0 mL/min; 검출기, UV detector(254 nm); 온도, 30℃.
컬럼 온도는 50℃에서 3분간 유지하고, 240℃까지 분당 5℃씩 승온한 후 9분간 유지하였으며, 주입구의 온도는 210℃로 유지하였다. 운반기체는 헬륨가스(20 mL/min)를 사용하였다. GC/MS 분석으로 얻은 mass spectrum을 GC/MSD의 소프트웨어로 내장된 mass spectrum database(NIST Library, mass spectral search program, version 2.
정량을 위하여 AMP(Adenosine 5'-monophosphate), IMP(Inosine 5'-monophosphate), inosine 및 hypoxanthine(Sigma-Aldrich) 표준물질로 검량선을 작성하여 이용하였다.
2 mL/min; 검출기, UV detector(254 nm); 온도, 30℃. 정량을 위하여 creatine, carnosine 및 anserine(Sigma-Aldrich) 표준물질로 검량선을 작성하여 이용하였다.
데이터처리
GC/MS 분석으로 얻은 mass spectrum을 GC/MSD의 소프트웨어로 내장된 mass spectrum database(NIST Library, mass spectral search program, version 2.0, USA)를 이용하여 분석 및 동정하였으며, 분석 결과는 피크 면적(pa*seconds × 104)으로 나타내었다.
모든 실험은 3회 반복하여 실시하였으며, 결과의 분석은 SAS program(ver. 9.3, SAS Institute Inc.) General linear model procedure에 의해 one-way ANOVA 처리 후 측정결과 간의 유의성 검정을 위해 Duncan의 다중검정 법을 이용하여 통계분석(p<0.05)하였다.
이론/모형
2 μm 친수성 membrane filter(Whatman Ltd, UK)를 통과시킨 후 HPLC로 유리아미노산을 분석하였다. HPLC를 이용한 아미노산 분석은 Waters(Waters, Milford, MA, USA)에서 제공하는 accq-tabTM 시스템을 이용하였으며, 분석법은 제조사의 제시조건을 준수하여 실시하였다.
우육의 숙성조건에 따른 향기 성분 비교를 위하여 headspace법을 이용하였다. 우둔 내 함유된 휘발성 향기 성분 추출을 위하여 Garcia-Esteban 등(2004)의 방법을 변형하였다.
성능/효과
Aldehyde류에서 propanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal 및 nonanal은 숙성 21일 후 2배에서 4배 가량 유의적으로 증가하였다(p<0.05).
05). Hydrocarbon류에서는 methanethiol, 2-butene 및 hexane은 감소하였고, pentane과 octane은 증가하는 것으로 나타났다. 기존 연구에 따르면 본 연구에서 숙성에 의해 함량 증가가 나타난 aldehyde류와 hydrocarbon류는 식육의 저장 및 가열처리에 따른 지방산화로 인해 주로 생성되는 물질로 보고되고 있으며, propanal은 caramel, sweet, cooked 및 spicy 향, hexanal은 green 및 fatty 향, heptanal은 fruity, fatty, sweet 및 oil향, octanal은 fruity 및 green 향, nonanal은 sweet, fatty 및 green 향 그리고 pentane은 약간의 지질 산패취를 발생시킨다고 보고되고 있다(Shahidi & Pegg 1994; Ba 등 2012; Watanabe 등 2015).
Lysine 및 tyrosine의 경우, 숙성 7일 후 숙성 1일차와 비교하여 유의적인 함량 증가가 나타났으나, lysine은 이후로 함량이 감소하여 숙성 1일차와 차이가 없었으며, tyrosine의 함량은 숙성 1일차보다 낮게 나타났다(p<0.05).
개별 유리 아미노산들의 함량 변화를 보면 arginine을 제외한 모든 유리아미노산들이 숙성에 따른 함량 변화를 보였으며, lysine 및 tyrosine을 제외한 alanine, glycine, methionine, proline,serine, threonine, isoleucine, leucine, phenylalanine, valine, glutamic acid 및 histidine의 함량이 숙성 후 유의적으로 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05).
단일 휘발성 향기성분으로서 ethyl acetate가 acetaldehyde 다음으로 가장 많았으며, 숙성 21일 후 유의적으로 2배 이상 증가함이 확인되었다(p<0.05).
Feidt 등(1996)에 따르면 우육은 부위별로 유리아미노산의 함량 변화가 다르며, 이는 부위에 따른 단백질 분해 효소의 활성이 다르기 때문이라고 보고하고 있다. 따라서 본 연구 결과와 기존 연구결과의 차이는 부위 차이에 따른 결과로 유리아미노산의 조성 및 함량 변화가 차이가 있는 것으로 사료된다.
또한 4-ethenyl-pyridine 및 4-acetyl- pyridine은 숙성 21일 후 유의적으로 6배 가량 증가함이 나타났다(p<0.05).
반면, IMP 함량 측정결과, 숙성 1일차 IMP 함량은 215.30 mg/ 100 g이었으나, 숙성 7, 14 및 21일후 IMP 함량이 각각 125.74, 80.89 및 52.50 mg/ 100 g으로 숙성기간이 증가함에 따라 유의적으로 감소함이 나타났다(p<0.05, Table 2).
AMP는 AMP deaminase에 의한 탈 아미노 반응을 거쳐 IMP로 분해되고, IMP는 시간이 지남에 따라 효소적 작용에 의해 inosine 또는 hypoxanthine 분해되며, inosine 또한 최종적으로 hypoxanthine으로 분해된다(Pyun & Hwang 1988). 본 연구에서 우둔을 21일간 숙성한 결과 숙성에 따른 우둔 내 AMP 함량은 차이가 없는 것으로 나타났다. 반면, IMP 함량 측정결과, 숙성 1일차 IMP 함량은 215.
본 연구에서 우둔을 21일간 숙성한 결과 총 유리아미노산의 함량이 숙성 기간이 증가함에 따라 유의적으로 증가함이 나타났다(Table 1). Koutsidis 등(2008)은 우육 등심을 21일간 숙성한 결과, 유리아미노산 함량이 80% 가량 증가하였다고 보고하였으며, 우육의 숙성 중 유리아미노산의 증가는 우육 내 존재하는 단백질 분해 효소들의 작용으로 근원섬유 단백질들이 분해됨에 따른 결과임이 보고되고 있다(Feidt 등 1996).
휘발성 물질은 식육을 가열 시 Maillard reaction, Strecker degradation, 지방 분해 및 산화 그리고 생성물들 간에 상호작용에 의해 생성되며, 이는 다양한 향을 내어 식육의 풍미를 결정하는 중요 요인이다(Mottram DS 1998; Ba 등 2012). 본 연구에서는 숙성한 우둔을 가열한 결과, 휘발성 향기성분으로서 총 24종의 물질이 동정되었으며, aldehyde류 9종, hydrocarbon류 7종, ketone류 4종 그리고 ester 및 sulfur containing compound가 각각 1종, pyridine류 2종이었다(Table 4). Watanabe 등(2015)은 숙성 후 가열된 우육 설도에서 총 69종의 휘발성 향기성분을 동정하였다.
본 연구에서도 기존의 연구 결과와 동일하게 숙성 기간 중 inosine의 유의적인 함량 변화는 없었으나, 숙성 기간이 증가함에 따라 유의적으로 hypoxanthine의 함량이 증가함이 확인되었다(p<0.05).
또한 Koutsidis 등(2008)에 따르면 숙성 기간 중 초기 7일 사이에 IMP 감소량이 가장 높다고 보고하였다. 본 연구에서도 숙성 7일 후 IMP가 40% 가량 감소함이 나타났다. Kim 등(2011)은 우육의 양지를 숙성하면서 핵산관련 물질 함량을 측정한 결과, IMP 함량은 감소하지만, IMP의 분해물인 inosine의 함량 변화는 없고, hypoxanthine의 함량은 증가한다고 보고하였다.
Domínguez 등(2014)에 따르면 가열육에서 생성되는 휘발성 향기성분 중 aldehyde의 양이 가장 많다고 보고하였다. 본 연구에서도 숙성 후 가열한 우둔에서 aldehyde의 양이 가장 많음이 확인되어 기존의 연구 결과와 일치함이 나타났다. 하지만 aldehyde류에서는 가장 많은 양을 차지하는 acetaldehyde의 경우 숙성에 따른 유의적인 함량 변화는 없음이 확인되었다.
하지만 식육의 풍미 측면에서 이들은 쓴맛을 내는 풍미전구물질로도 보고되고 있다(Macleod G 1994). 본 연구의 결과, 우둔 내 creatine, carnosine 및 anserine 함량에 미치는 숙성의 효과는 없는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 기존의 연구결과와 부분적으로 일치하였는데, Koutsidis 등(2008)에 따르면 우육 등심의 숙성 중 creatine 함량 변화는 일정한 경향이 없으며, carnosine의 경우 숙성 14일 후 소량 감소한다고 보고하였다.
기존 연구에 따르면 우육 등심을 21일간 숙성한 결과, 숙성 14일차부터 inosine의 함량 변화는 없는 반면, hypoxanthine의 함량은 숙성기간 증가와 함께 지속적으로 증가함이 확인되었으며, 이는 IMP가 탈 인산화되어 inosine으로 전변되기 보다는 IMP가 hypoxanthine과 ribose 5-phosphate로 가수분해되기 때문이라고 보고하였다(Shin 등 1994; Koutsidis 등 2008). 본 연구의 결과를 통해 감칠맛을 내는 풍미 전구체인 IMP가 숙성 후 우둔의 풍미에 미치는 효과는 적을 것으로 생각된다.
숙성에 따른 유리아미노산 함량 분석 결과, 총 유리아미노산의 함량 증가와 함께 lysine, arginine 및 tyrosine을 제외한 유리아미노산들이 숙성기간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05).
우둔의 creatine 및 dipeptide인 carnosine과 anserine 함량은 숙성에 영향을 받지 않았다. 숙성한 우둔을 가열 후 휘발성 향기 물질의 동정 및 함량 변화를 분석한 결과, 총 24종의 휘발성 향기성분이 동정되었으며, 지방산화 유래 aldehyde류와 hydrocarbon류들이 함량이 숙성 후 증가하는 것이 확인되었으며, Maillard reaction 생성물인 pyridine류 또한 숙성 후 크게 증가하는 것이 나타났다. 따라서 숙성을 통해 우둔의 풍미 개선을 유도할 수 있을 것으로 사료된다.
숙성한 우둔의 핵산관련물질 함량 변화에 있어서는 감칠맛을 내는 주요 물질인 IMP는 숙성기간 증가와 함께 감소하였으며, IMP의 분해산물인 hypoxanthine의 함량은 증가함이 확인되었다(p<0.05).
후속연구
본 연구결과는 기존의 연구결과와 부분적으로 일치하였는데, Koutsidis 등(2008)에 따르면 우육 등심의 숙성 중 creatine 함량 변화는 일정한 경향이 없으며, carnosine의 경우 숙성 14일 후 소량 감소한다고 보고하였다. 하지만 숙성이 식육 내 creatine 및 dipeptide의 함량에 미치는 영향에 관한 연구가 매우 미비하여 이에 대한 추후 연구가 필요할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
식육의 풍미를 내는 물질은 무엇이며 어떻게 풍미를 나타내는가?
식육의 풍미는 연도와 함께 식육의 관능적 품질을 결정하는 매우 중요한 요소이다(Mottram DS 1998). 풍미는 맛과 향의 종합적인 감각으로 유리아미노산, 펩타이드, 당, 무기염류 및 비단백태 질소화합물인 핵산 물질 유래 성분 등의 수용성 물질과 지질 성분이 식육 내 존재하는 풍미 전구물질로서 그 자체로 특정한 맛을 내거나 가열 과정 중 풍미 전구물질 간의 Maillard reaction, Strecker degradation 및 지방산화 등을 통해 생성되는 다양한 향기성분에 의해 식육의 풍미가 결정된다(Macleod 등 1994). 따라서 식육의 풍미 발현에 있어 식육 내 존재하는 풍미 전구물질들의 조성 및 함량이 매우 중요하다.
식육 내 존재하는 풍미 전구물질들의 조성 및 함량에 미치는 영향 요인은 무엇이 있는가?
따라서 식육의 풍미 발현에 있어 식육 내 존재하는 풍미 전구물질들의 조성 및 함량이 매우 중요하다. 식육 내 존재하는 풍미 전구물질들의 조성 및 함량에 미치는 영향 요인은 크게 도축 전 요인과 도축 후 요인으로 나눌 수 있다. 도축 전 요인으로는 축종, 종 및 사료 등이 있으며, 도축 후 요인으로는 숙성이 있다(Tikk 등 2006; Koutsidis 등 2008).
숙성에 따른 우둔의 풍미 전구물질 및 휘발성 향기성분 함량 변화를 연구한 결과는 어떠한가?
본 연구를 위해서 도축 1일 후의 1등급 거세한우(28개월) 우둔을 시중에서 구매하여 진공포장 후 1, 7, 14 및 21일간 저온 숙성(4℃)하였다. 숙성에 따른 유리아미노산 함량 분석 결과, 총 유리아미노산의 함량 증가와 함께 lysine, arginine 및 tyrosine을 제외한 유리아미노산들이 숙성기간이 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05). 숙성한 우둔의 핵산관련물질 함량 변화에 있어서는 감칠맛을 내는 주요 물질인 IMP는 숙성기간 증가와 함께 감소하였으며, IMP의 분해산물인 hypoxanthine의 함량은 증가함이 확인되었다(p<0.05). 우둔의 creatine 및 dipeptide인 carnosine과 anserine 함량은 숙성에 영향을 받지 않았다. 숙성한 우둔을 가열 후 휘발성 향기 물질의 동정 및 함량 변화를 분석한 결과, 총 24종의 휘발성 향기성분이 동정 되었으며, 지방산화 유래 aldehyde류와 hydrocarbon류들이 함량이 숙성 후 증가하는 것이 확인되었으며, Maillard reaction 생성물인 pyridine류 또한 숙성 후 크게 증가하는 것이 나타났다. 따라서 숙성을 통해 우둔의 풍미 개선을 유도할 수 있을 것으로 사료된다.
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