쇠고기의 기호성(食味性)에 영향을 미치는 요인에 관한 연구 Ⅱ

쇠고기의 기호성(食味性)에 영향을 미치는 요인에 관한 연구 Ⅱ

牛肉の食味性に影響を及ぼす要因に関する研究

(Factors involved in beef palatability)

 

飯田文子 
日本獣医生命科学大学大学院獣医生命科学研究科 
（指導教員：西村 敏英） 平成28年

 

 

제4장 장기 숙성이 와규육의 식미성에 미치는 영향

1. 목적

제1장에서는 가열 방법이 소고기의 식미성에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 제2장에서는 쇠고기의 지방 함량이 식미성에 미치는 영향을 규명하였으며, 제3장에서는 숙성 처리가 식미성에 어떤 영향을 미치는지 검토하였다.

도축 후 쇠고기를 저온에서 일정 기간 저장하는 숙성 과정을 거치면, 근육 조직이 부드러워지는 동시에 풍미가 개선된다는 사실은 널리 알려져 있다. 숙성 기간은 육류의 종류나 보존 조건에 따라 달라지며, 특히 적색육이 많은 홀스타인종의 경우 보존 기간이 짧고, 공기 함유 포장을 이용한 웻에이징(wet aging)의 조건에서는 4℃에서 10일에서 2주 정도로 숙성된다. 또한 진공 포장을 활용한 웻에이징의 경우에는 보존 기간을 연장할 수 있다. 저장 조건을 저온 및 일정한 습도로 유지하고, 고기 표면에 송풍을 가하는 드라이에이징(dry aging) 방식으로 저장하면 1개월에서 2개월간의 장기 숙성이 가능해진다. 일본에서는 예로부터 지방 교잡도가 높은 흑모와규의 육질을 드라이에이징 방식으로 숙성하는 경우가 많았다.

도축 직후 수축된 고기도 숙성을 거치면서 부드러워진다는 것이 알려져 있다. 또한 숙성 과정에서는 단백질에 내재된 프로테아제가 자가 소화를 일으켜, 유리 아미노산과 펩타이드가 증가함으로써 맛에 복합성이 더해진다는 점도 밝혀져 있다. 이와 같은 유리 아미노산의 증가는 가열 시 향기 성분의 생성을 증가시켜 향미 개선에도 기여한다. 이러한 현상에 대해서는 과거부터 국내외에서 활발히 연구가 진행되어 왔으며, 많은 지견이 축적되어 있다. 그러나 일본이 자랑하는 흑모와규육의 장기 숙성에 따른 식미성 변화에 관한 연구는 그리 많지 않다.

이에 따라 제3장에서는, 60일간 숙성된 마블링 쇠고기를 대상으로 감칠맛 성분, 파절 특성, 관능적 특성의 변화와 유리 아미노산 증가에 기여하는 아미노펩티다아제(aminopeptidase) 활성을 함께 검토하여, 적절한 숙성 기간을 명확히 하는 것을 그 목적으로 삼았다.

 

방법

(1) 시료

시료로 사용된 지방 교잡 쇠고기는 흑모와규 5두(효고현산 다지마우시, 30개월령)였다. 일본격부협회(일본식육격부협회)에 의한 육질 등급은 A3~A5에 해당하였다. 도축 3일 후, 지육은 2℃로 냉장된 상태로 숙성 설비까지 운송되었다. 지육은 도축 후 60일까지 그대로 숙성되었으며, 처음 30일은 뼈를 아래로 놓은 상태로, 이후 30일은 걸어서 숙성하였다.

구체적인 숙성 조건은 1~4℃, 상대습도 80~90% 범위에서 고기 표면에 송풍을 하며 냉장 숙성하는 방식이었다. 60일간의 숙성 기간 동안, 우측 흉최장근(Longissimus thoracis: ribeye roll)에서 두께 5.0cm의 고기 조각을 숙성 4일, 11일, 20일, 30일, 40일, 50일, 60일째에 각각 절단하여 확보하였다.

구이용 고기는 숙성육에서 절단한 후 24시간 이내에 냉장 상태로 일본여자대학교까지 운반되었다. 분석과 관능평가는 해당 고기가 대학에 도착한 직후에 실시되었다. 한편, 관능평가에서 도축 4일째의 시료는 일부를 즉시 -40℃에서 냉동하고, 평가 전날 2℃에서 24시간 해동한 후 매번 기준 시료로 사용하였다.

 

(2) 화학 성분 분석

1. pH, 수분, 조지방, 조리손실 측정
   육즙의 pH는 pH 미터(IQ Scientific instruments IQ 170, Hach, 미국)를 사용하여 측정하였다. 흉최장근(longissimus thoracis)의 수분 함량은, 분쇄한 고기를 105℃에서 180분간 항온기에서 가열한 후, 가열 전후의 중량 차이를 통해 산출하였다. 수분 측정이 끝난 시료에 대해 Soxhlet 추출법을 사용하여 조지방 함량을 측정하였다. 조지방 함량의 측정은 앞 장과 동일하게, AOAC International의 공식 분석법(Official Methods of Analysis of AOAC International)에 따라 실시하였다. 여기서 제시된 모든 값은 생육 기준으로 환산하여 산출한 것이다. 가열 손실은 조리 전후의 중량 차이를 통해 산출하였다.
2. 5’-IMP의 측정
   앞 장과 마찬가지로 Suzuki 등의 방법에 따라 조제하였다. 즉, 생 쇠고기를 BAMIX(BM0101, Mettlen, 스위스)를 이용하여 간 뒤, 그 10g에 과염소산(1M HClO₄) 25ml를 가하여 1분간 균질화하였다. 이후, 4℃에서 원심분리기(11,500g)로 10분간 원심분리하여 상층액을 여과지(Advantec 5B; Toyo, Tokyo, Japan)로 여과하였다. 여액의 pH는 1M 또는 5M KOH, 또는 1M HCl을 사용하여 6.5~6.8로 조정한 후, 4℃에서 하룻밤 방치하였다. 상층액을 멤브레인 필터(0.45μm, Advantec, Toyo, Tokyo, Japan)를 통해 여과하고, 이를 10배 희석한 뒤 HPLC(Shimadzu SPD-10AV: UV-VIS, Detector LC-10AD, Japan)를 사용하여 5’-IMP를 측정하였다. 컬럼은 Senshu Pak PEGASIL-B ODS (4.6Φ × 250mm, 센슈과학, Tokyo, Japan)를 사용하였으며, 20mM 인산(phosphoric acid)과 22mM 디에틸아미노에탄올(diethyl amino ethanol)을 이동상으로 하여 측정하였다. 유속은 1.0ml/min, 검출 파장은 250nm로 설정하였다.
3. 2.유리 아미노산 측정
   Nishimura 등의 방법에 따라 수행하였다. 즉, 생 쇠고기 시료의 중심부 10g을 증류수 25ml와 함께 단백질분해효소 활성을 억제하기 위해 얼음 속에서 1분간 균질화(호모지나이즈)하였다. 이를 4℃, 11,500g에서 10분간 원심분리하고, 상층액을 채취하였다. 상층액은 여과지(Advantec 5B; Toyo, Tokyo, Japan)로 여과하고, 트리클로로아세트산(trichloroacetic acid, 최종농도 5%)을 사용해 단백질을 제거하였다. 이 상층액을 멤브레인 필터(0.45μm, Advantec; Toyo, Tokyo, Japan)에 통과시킨 후, 아미노산 분석기(JASCO LC-NETⅡ/ADC Analyzer)를 사용하여 유리 아미노산을 측정하였다.

3.aminopeptidase C와 H 활성 측정

 

4)-1 조효소 활성 측정
Nishimura 등의 방법에 따라 실시하였다. 구체적으로는, 가능한 한 큰 근육 및 지방을 제거한 생육을 Bamix(1,200rpm)로 분쇄하고, 10g을 정밀 계량하였다. 차가운 40mM 트리스염산 완충액(pH 7.2) 30ml를 첨가한 후, 얼음 위에서 Bamix(BM0101, Mettlen, Switzerland)로 1분간 교반하고, 4℃에서 11,500g으로 10분간 원심분리하였다. 조단백질의 측정은 Bradford법을 사용하여 protein assay kit(BIO RAD)로 실시하였으며, 표준물질로는 소혈청알부민(bovine serum albumin)을 사용하였다(흡광도 595nm).

효소 활성의 측정은 글루탐산 및 로이신의 β-naphthylamide 유도체(Glu-NA 및 Leu-NA)를 반응기질로 사용하여, 방출된 β-naphthylamine의 양을 측정함으로써 효소 활성을 평가하였다. 구체적으로는, 0.2ml의 조효소액과 0.1ml의 1mM Glu-NA 또는 Leu-NA를 10mM 트리스염산 완충액(pH 7.2)에 넣고 37℃에서 5~60분간 인큐베이션하였다. 이후 0.4ml의 0.23N HCl(에탄올 중)을 첨가하여 반응을 정지시키고, 이어서 0.4ml의 0.06% p-dimethylaminocinnaldehyde(에탄올 중)를 첨가하여 방출된 naphthylamine을 발색시켰다. 실온에서 30분간 방치한 후, 540nm에서 적색 흡광도를 측정하여 β-naphthylamine 양을 정량하였다.

4)-2 정제 효소 활성 측정
4)-1과 동일한 방법으로 조제한 효소액 20ml를 투석 튜브에 넣고, 10배량의 10mM 트리스염산 완충액(pH 7.2) 속에 담가 4℃ 저온실에서 교반기(stirrer)를 사용하여 6시간 동안 투석하였다. 이후, 투석액을 사전에 40mM 트리스염산 완충액으로 평형시킨 DEAE-셀룰로오스 칼럼(지름 2.5cm, 길이 20cm)에 흡착시켰다. 동일한 완충액 250ml로 비흡착 분획을 세척한 후, 0M에서 0.5M NaCl까지의 염농도 구배법을 이용하여 용출하고, 분획기로 10ml씩 수집하였다. 이들 분획에 대해 Glu-NA 및 Leu-NA를 사용하여 aminopeptidase 활성을 측정하였다.

4)-3 미생물의 영향에 대한 검토

4)-3-1 기름 내 숙성에 따른 효소 활성 및 유리 아미노산 변화
도축 8일째에 냉장 배송된 원료육을 50g씩 절단하여 200ml 비이커에 담고, 표면이 잠기도록 시판 샐러드유(니신오일리오 주식회사)를 붓고, 2℃ 항온기에서 각각 14, 20, 30, 40, 50, 60일까지 숙성시켰다. 시료 조제 시에는 기름을 잘 닦아내고, 측면 약 1cm 사각으로 트리밍한 후 사용하였다. 시료육의 효소 활성 및 유리 아미노산 변화에 대한 측정은 각각 앞의 3) 및 4)-1과 동일한 방법으로 실시하였다.

4)-3-2 미생물 측정
시료육은 원료육 도착 직후 절단한 후 즉시 냉동하여 보관하고, 실험 전날 2℃ 항온기에서 24시간 해동하여 사용하였다. 생육 약 10g에 멸균수를 동량 가하여 스토마커로 균질화하고, 여과액을 멸균수로 희석하여 측정 시료로 사용하였다. 측정에는 3M사에서 제조한 PetriFilm을 사용하였으며, 호기성 세균 수 측정용과 곰팡이·효모 측정용을 각각 사용하였다. 호기성 세균 수 측정용은 35℃에서 48시간, 곰팡이·효모용은 20℃에서 5일간 배양한 후, 시료육 1g당 콜로니 수를 산출하였다.

 

(3) 텍스처 측정
관능 평가에 사용한 것과 동일한 시료(3×2×1cm³)에 대해, 파단 특성을 Rheoner-RE33005s(Yamaden Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 각각 10회씩 일정한 속도로 압축하여 파단 측정을 실시하였다. 99% 파단 시점의 응력-변형 곡선으로부터 파단응력, 파단변형률, 초기탄성률 등을 산출하였다. 측정 조건은 하중 200N, 이 모양의 플런저를 사용하였으며, 압축 속도는 1cm/min으로 설정하였다.

 

(4) 관능 평가
관능 평가는 4일, 11일, 20일, 30일, 40일, 50일, 60일의 각각의 숙성 시점에서 필요한 양만큼 시료를 절단하여, 주변을 트리밍한 후 두께 1cm로 슬라이서로 절단하고 상온에서 30분간 방치한 후 평가에 사용하였다. 기준 시료인 4일 숙성 시료는 전날 냉동고에서 꺼낸 후 2℃에서 24시간 해동하였다. 200℃의 핫플레이트(Zojirushi Corporation, Osaka, Japan)에서 표면을 1분간, 뒷면을 1.5분간 가열하여 중심 온도 60±1℃(열전대: AD-5604 AND (China), 적외선 온도계: 굴절률 0.95)로 맞췄다(제1장 및 제2장의 구이 시료 조리 방법 참조). 조리 후 10분간 휴지 시간을 둔 후, 근섬유 방향을 따라 3×2cm 크기로 절단하여 관능 평가용 시료로 사용하였다.

관능 평가는 4일 숙성 시료를 기준으로 하여, 11일, 20일, 30일, 40일, 50일, 60일 숙성 시료 각각에 대해 2점 비교법(two-pair comparison)으로 상온에서 실시하였다. 평가 항목은 ‘부드러움’, ‘다즙성’, ‘소고기의 바람직한 향기 강도(orthonasal aroma)’, ‘감칠맛 강도’의 4가지 항목에 대해, 기준 시료인 4일 숙성 시료를 4.5점으로 설정한 8단계 상대 평가 척도를 사용하여 평가하였다.

가장 높은 점수인 8점은 ‘부드러움’ 항목에서는 매우 부드러운 상태, ‘다즙성’에서는 매우 육즙이 많은 상태, ‘바람직한 향기 강도’에서는 매우 강한 좋은 향, ‘감칠맛 강도’에서는 매우 강한 감칠맛을 의미하였다. 반대로 가장 낮은 점수인 1점은 ‘부드러움’에서는 매우 질긴 상태, ‘다즙성’에서는 매우 건조한 상태, ‘향기 강도’에서는 바람직한 향이 매우 약한 상태, ‘감칠맛’에서는 감칠맛이 매우 약한 상태를 의미하였다.

패널은 학부생 및 대학원생 7명, 실험실 스태프 2명(모두 여성)으로 구성하였다. 이들은 모두 관능 평가에 대한 기초 지식, 강의 및 실습을 이수한 뒤, 소고기를 포함한 다양한 식품의 관능 평가 경험이 있는 참가자들이었다. 본 실험에 앞서 여러 등급의 소고기를 활용하여 연습하고 각 특징을 학습하였다. 패널 훈련에는 다양한 등급의 소고기를 사용하여 부드러움의 범위를 교육하고, 이를 분류 가능하도록 하였다. 또한, 소고기 고유의 향기에 대한 훈련, 평균적인 5’-IMP 및 글루탐산 농도의 차이를 인지하는 훈련도 수행하였다. 감칠맛 평가 시에는 향의 영향을 피하기 위해 노즈클립을 착용하고 평가를 진행하였다.

(5) 통계 분석
통계 분석은 SPSS PASW Statistics 18 for Windows를 사용하여 분산분석(ANOVA)을 실시한 후, **Tukey의 HSD(사후검정)**를 적용하였다.

 

3.결과

본 실험 결과에서는 등급과 숙성일수 간의 상호작용은 나타나지 않았으며, 각각의 등급 차이를 초과하여 숙성에 의한 차이가 뚜렷하게 관찰되었다.

(1) 60일간 장기 숙성(dry aging)한 마블링和牛육의 pH, 수분 함량, 조지방 함량 및 가열 손실의 변화

60일간 드라이 에이징으로 장기 숙성된 마블링 和牛육의 pH, 수분 함량, 조지방 함량 및 가열 손실의 변화는 표 5에 정리되어 있다.

도축 4일째 고기의 pH는 5.84였으며, 이후 도축 11일째부터 60일째까지는 약간의 변화만 있었고, 숙성된 和牛육의 최종 pH는 5.74~5.80 범위였다.

수분 함량은 도축 4일째 고기에서 44.9%, 11일째는 40.7%, 20일째는 39%로 감소하였다. 그러나 30일째에는 43.4%로 회복되었고, 60일째에는 47.6%로 증가하였다.

반면, 조지방 함량은 도축 4일째 고기에서 40.3%, 11일째는 44.9%, 20일째는 43.8%였으나, 30일째에는 37.4%로 감소하였고 이후 큰 변화 없이, 60일째에는 35.8%였다.

가열 손실율은 11일째 고기에서 15.8%, 20일째 고기에서 16.6%로 나타났으며, 이는 40일 및 50일 숙성 고기에 비해 다소 높은 수치였다.

 

 

 

통계적 유의성

• 서로 **다른 알파벳(a, b, ab 등)**은 유의미한 차이를 의미함 (p < 0.05)
• pH, 수분, 지방, 조리손실 모두에서 숙성일수에 따른 유의한 차이 확인됨

 

60일간의 드라이 에이징 동안, pH는 점차 감소하는 경향을 보였고, 수분 함량은 초기에는 감소하다가 30일 이후 다시 증가하는 회복 경향을 나타냈다. 조지방 함량은 11일에 가장 높았으며, 이후 시간이 지남에 따라 감소하였다. 조리손실율은 20일 전후에 가장 높았으나, 30일 이후에는 상대적으로 낮은 수준에서 안정화되었다. 이들 항목은 모두 통계적으로 유의한 차이를 나타냈다(p < 0.05).

 

(2) 60일간 장기 숙성(dry aging)한 쇠고기에서의 감칠맛 성분 변화

1. 5’-이노신산(5’-IMP)의 변화

도축 4일째의 고기에서 5’-IMP 함량은 2 µmol/g이었다. 이후 점차 감소하여, 도축 11일째에는 1.63 µmol/g, 20일째에는 0.56 µmol/g로 확인되었다. 20일째와 40일째 고기의 5’-IMP 함량은 변화가 나타나지 않았으며, 그 이후에는 더욱 감소하였다. (도표 22 참조)

 

 

이 그래프(Fig. 22)는 dry aging 60일 동안의 고도 마블링 쇠고기에서의 5’-IMP 변화를 나타내고 있어. 그래프를 보면:

 

• 4일째: 5’-IMP 농도는 약 2.0 μmol/g으로 가장 높음 (a).
• 11일째: 급격히 감소하여 약 1.6 μmol/g (b).
• 20~40일: 약 0.5~0.6 μmol/g 수준에서 플래토(plateau) 현상 (c).
• 50~60일: 0.3~0.4 μmol/g까지 추가 감소 (d).

→ 통계적으로도 a-b-c-d 구간에서 **유의한 차이(p < 0.05)**가 있음.

 숙성에 따른 감칠맛 해석

• 초기(4~11일): IMP가 주도하는 감칠맛 우세.
• 중기(20~40일): IMP는 낮지만, 글루탐산·글리신 등 자유 아미노산 증가, 고기 향미화합물 형성 → 복합적인 감칠맛 유지.
• 후기(50~60일): IMP 거의 소멸 수준이나, 단백질 분해물에 의한 풍미 강화와 향미 강화로 감칠맛 보완.

5’-IMP는 숙성 초기 감칠맛에 결정적이지만, 숙성이 진행되면서 아미노산, 펩타이드, 향미 화합물이 감칠맛을 이어받음.
→ IMP 감소 = 감칠맛 감소로 단정할 수 없음.

 

 

2) 유리아미노산의 변화

霜降り和牛肉(고도 마블링 와규육)의 유리아미노산(FAA) 중에서 Asn, Glu, Gln, Orn, Arg를 제외한 대부분의 아미노산은 숙성 20일째까지 조금씩 감소하였다. 한편, Thr, Ser, Asn, Glu, Gly, Val, Cys, Met, Ile, Leu, Tyr, Phe, Lys는 숙성 30일째부터 급격하게 증가하였다(Table 6 참조).

또한, Tau, Gln, Orn을 제외한 유리아미노산은 도축 4일째부터 60일째까지 유의미하게 증가하였다. Fig. 23에서 볼 수 있듯이, 霜降り和牛의 유리아미노산 총량은 도축 4일째의 고기에 비해 60일째 고기에서 유의하게 증가하였다. 감칠맛 성분 중 하나인 글루탐산 총량도 4일째에 비해 60일째 고기에서 유의하게 높은 수치를 나타냈다.

 

 

표 6은 고도 마블링 와규육을 60일간 드라이 에이징했을 때 유리아미노산의 변화를 보여준다. 주요 해석은 다음과 같다:

 

• 30일 이후 대부분의 유리아미노산 수치가 급격히 증가함.
• 특히, 감칠맛과 관련된 글루탐산(Glu), 알라닌(Ala), 발린(Val), 류신(Leu), 이소류신(Ile) 등이 뚜렷한 증가를 보임.
• 통계적으로 유의한 변화를 보여주는 항목은 모두 p < 0.05임.

 

• 5’-IMP는 감소했지만, 그 공백을 유리아미노산의 증가가 보완함.
• 특히 30일 이후 급증하는 유리아미노산들은 감칠맛과 복합풍미를 증진시키며, dry aging의 핵심 효과로 해석됨.
• 이는 단일 지표(예: IMP)보다는 종합적인 풍미 물질 조합이 실제 식미에 더 큰 영향을 준다는 것을 보여준다.

 

이 그래프(Fig. 23)는 고도 마블링 와규육을 60일간 드라이 에이징한 동안의

1. 총 유리아미노산(FAA)
2. 글루탐산(Glu, 감칠맛 성분)
   함량 변화를 보여준다.

 

• 총 FAA: 4일차 대비 60일차에 약 2배 이상 증가
  → 드라이에이징이 진행될수록 아미노산 분해가 활발히 일어남.
• 글루탐산 (Glu):
  4일 → 60일 사이에 0.7 → 2.5 µmol/g로 유의하게 증가
  → 감칠맛 기여 성분으로서 장기 숙성 시 확실히 축적됨.

 

• 비록 5’-IMP는 감소했지만, 글루탐산과 다른 FAA의 축적은 숙성 후 감칠맛을 강화.
• 특히 30~60일 사이에 FAA와 Glu 모두 상승 폭이 뚜렷하여, 이 시기를 감칠맛 향상 구간으로 볼 수 있음.
• 숙성의 결과는 풍미 성분의 다양화 및 복합화라고 해석 가능.

(3) 숙성 기간 중 감칠맛 강도의 변화

숙성 기간에 따른 고도 마블링 와규의 감칠맛 강도(산출된 감칠맛 강도, Y)는 5’-이노신산(5’-IMP)과 글루탐산(Glutamic acid)의 함량을 기반으로 아래의 계산식에 따라 산출되었다(Table 7 참조).

 

이 표는 5’-이노신산(IMP)과 글루탐산(Glu)의 함량을 바탕으로 계산된 **숙성 기간 중 고도 마블링 와규의 감칠맛 강도(Umami intensity)**를 나타낸 것이다. 계산식은 Yamaguchi et al. (1971)의 공식을 따르며 다음과 같다:

Umami intensity (Y) = u + 1218uv

• u: 글루탐산 함량(Glu, %)
• v: 5’-IMP 함량(%)

 

• 4일 차: 감칠맛 강도 0.94로 최고치를 보임
• 11일 차: 0.87로 소폭 감소
• 20일 차: 0.25로 급감
• 30일 차: 0.48로 회복
• 40일 차: 0.81로 다시 상승
• 50일 차: 0.35로 감소
• 60일 차: 0.48로 다시 소폭 상승

 

• 초기 감칠맛은 높으나, 숙성이 진행됨에 따라 IMP가 급감해 감칠맛 지수는 전반적으로 낮아짐.
• 그러나 글루탐산이 증가하면서 30~60일 사이 일부 회복됨.
• 감칠맛의 최적 숙성 시점은 글루탐산 증가와 IMP 감소 사이의 균형이 잘 맞는 30~40일 전후로 보임.

도축 4일 차의 쇠고기(霜降り和牛肉)는 숙성 기간 전체를 통틀어 감칠맛 강도(うま味強度)가 가장 높았다. 이 결과는 글루탐산(グルタミン酸) 함량은 낮았으나 5’-IMP 함량이 가장 높았던 데 기인한 것으로 판단된다.

도축 20일 차의 고기는 숙성된 다른 시점의 고기와 비교했을 때 감칠맛 강도가 가장 낮았다. 이는 20일 차 고기에서 5’-IMP가 감소하고 글루탐산도 아직 증가하기 전 단계였기 때문에, 두 성분의 비율이 가장 낮았기 때문으로 보인다.

반면, 40일 차 고기의 감칠맛 강도는 20일 차와 50일 차 고기보다 높은 값을 보였다. 이는 30일 차에서 40일 차 사이에 글루탐산 함량이 급격히 증가하였고, 이 성분의 증가는 감칠맛 강도의 향상에 기여한 것으로 생각된다.

 

(4) aminopeptidase 활성의 측정
4)-1 조효소 활성의 측정

숙성 중에 나타나는 유리아미노산 함량의 증가는, Leu-NA 및 Glu-NA 등에 작용하는 aminopeptidase C와 H의 작용이 기여하는 것으로 보고되어 있다(앞서 Nishimura 등의 연구 참조).

Fig. 24에 나타난 바와 같이, 60일간 숙성된 쇠고기에서의 Glu-NA 분해 활성은 Leu-NA 분해 활성에 비해 낮은 것으로 판단된다. 도축 4일째 고기의 두 효소 활성은 다른 시점에 비해 모두 높은 수치를 보였다.

Leu-NA 분해 활성은 11일째 고기에서 일시적으로 감소하였으나, 이후 50일째까지는 비교적 안정적으로 유지되었다. 그리고 60일째 고기에서는 다시 증가하였다.

한편, Glu-NA 분해 활성도 Leu-NA 분해 활성과 유사하게 11일째에 감소한 뒤, 30일째까지는 안정적으로 유지되었다. 이후 50일째까지는 점차 감소하였고, 60일째에서 다시 증가하는 경향을 보였다.

이러한 두 효소의 활성 변화는, 숙성 과정에서 글루탐산을 포함한 유리아미노산의 증가에 관여하고 있음을 시사하는 결과라고 판단된다.

 

 

이 도표(Fig. 24)는 **霜降り和牛(마블링이 풍부한 와규)**의 건조숙성(dry aging) 중 Leu-NA 및 Glu-NA에 대한 아미노펩티다아제 활성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.

간단히 말해:

• **Leu-NA (Leucine-β-naphthylamide)**는 aminopeptidase C의 활성을 나타내며,
• **Glu-NA (Glutamic acid-β-naphthylamide)**는 aminopeptidase H의 활성을 보여준다.

1. 도축 4일째 고기에서 두 효소 모두 활성이 가장 높다.
   → 도축 직후, 내재 효소 활성이 매우 활발함.
2. 11일차에는 두 효소 활성이 급격히 감소하며,
   이후 Leu-NA는 50일까지 안정, 60일차에 다시 증가한다.
   반면, Glu-NA는 30일까지 유지되다가 50일에 감소, 60일차에 다시 증가.
3. Leu-NA 활성이 Glu-NA보다 항상 높은 수준을 유지하며,
   이는 글루탐산보다 류신 관련 유리아미노산 생성이 활발할 수 있음을 시사.

• 이 효소들은 건조숙성 중 유리아미노산 증가, 특히 감칠맛에 기여하는 글루탐산 및 기타 아미노산 생성에 기여한다.
• 특히 60일째 다시 증가하는 효소 활성은 후반기 숙성에서도 맛 성분 생성이 계속 일어남을 보여줌.

 

(4)-2 정제한 효소 활성의 측정

Glu-NA에 대한 효소 활성이 낮았던 점과 aminopeptidase H가 aminopeptidase C보다 쉽게 불활성화된다는 점에서, 장기 숙성 중 생성되는 유리아미노산에는 aminopeptidase C의 기여가 더 크다고 판단되었다. 이에 따라, 앞 절(4)에서 사용한 효소액을 투석 및 정제하여, 아미노산 생성에 주요한 역할을 하는 aminopeptidase C의 활성을 측정하였다.

 

(4)-2-1 aminopeptidase C의 Leu-NA에 대한 효소 활성

숙성에 따른 aminopeptidase C의 로이신 활성은 Fig. 25에 나타냈다.
Aminopeptidase C의 Leu-NA에 대한 활성은 도축 4일차 고기에서 11일차까지 완만하게 감소했으며, 11일차에서 20일차에 걸쳐 상승하는 경향이 관찰되었다(p < 0.01).
이후 30일차에는 다시 감소하였고, 그 후에는 60일차까지 활성이 정체되었지만, 60일차에서 소폭 상승하는 경향이 나타났다(통계적으로 유의미하지 않음).

 

 

이 그래프(Fig. 25)는 숙성 기간에 따른 aminopeptidase C의 Leu-NA 분해 활성 변화를 나타냅니다.

• 도축 4일차: 비교적 높은 활성 수준으로 시작.
• 11일차: 유의하게 감소함.
• 20일차: 활성이 다시 증가하여 유의한 차이를 보임 (p < 0.01).
• 30~50일차: 다시 활성이 감소하고 일정하게 유지됨.
• 60일차: 소폭 상승했으나 통계적으로 유의하지 않음.

이로부터 알 수 있는 점은, 숙성 초기에는 효소 활성이 감소하지만, 20일 전후에는 일시적으로 활성 증가가 나타나며, 이 시점이 유리아미노산 증가에 기여하는 효소 활성이 높아지는 시기일 수 있다는 것입니다.
즉, 숙성에 따른 감칠맛 향상에는 단백질 분해효소(aminopeptidase C)의 시간대별 활성 변화가 밀접하게 관련되어 있다는 점을 시사합니다.

 

Aminopeptidase C는 고기 숙성 중 감칠맛 형성에 중요한 역할을 하는 단백질 분해효소이다. 이 효소는 단백질 사슬의 N말단에 위치한 아미노산을 하나씩 절단하여 유리아미노산을 생성하는 기능을 한다. 이때 생성된 유리아미노산, 특히 글루탐산(Glu)과 류신(Leu) 등은 고기의 풍미와 감칠맛을 결정하는 데 기여한다.

실험 결과에 따르면, 도축 초기에는 amiopeptidase C의 활성이 높으며 기본적인 단백질 분해가 진행된다. 숙성이 중기(약 20일 전후)에 접어들면서 이 효소의 활성이 다시 상승하고, 이 시기에 감칠맛 관련 유리아미노산이 급격히 증가한다. 숙성 후반기(30~50일 경과)에는 효소 활성이 일정하게 유지되지만 최고점은 지나며, 감칠맛은 축적된 유리아미노산의 농도에 의해 결정되는 경향이 나타난다.

이와 같이 aminopeptidase C는 장기 숙성 중 감칠맛을 높이는 데 있어 핵심적인 역할을 하며, 특히 숙성 20~40일 사이에 그 기여도가 크다고 판단된다.

 

4)-2-2 aminopeptidase C의 Glu-NA에 대한 효소 활성
숙성에 따라 aminopeptidase C의 Glu-NA에 대한 효소 활성은 Fig. 26에 나타나 있다.
이 효소 활성은 숙성 4일차에서 11일차 사이에 유의하게 감소하였고(p < 0.01), 그 후 20일차에는 다시 증가하였다(p < 0.01).
30일차에는 다시 활성 저하가 나타났으며(p < 0.01), 60일차까지는 완만한 상승세가 관찰되었다.

 

 

Fig. 26은 숙성에 따른 aminopeptidase C의 Glu-NA에 대한 효소 활성 변화를 나타낸 것이다. 도축 4일차의 효소 활성은 비교적 높은 수준이었으며, 11일차에 유의하게 감소하였다(p < 0.01). 이후 20일차에는 다시 활성 값이 급격히 증가하였고(p < 0.01), 30일차에는 다시 뚜렷한 감소가 나타났다(p < 0.01). 이후 60일차까지는 완만한 증가 경향이 관찰되었다. 이 결과는 aminopeptidase C의 Glu-NA 분해 활성이 숙성 중 일정하지 않고, 복합적인 시간 경과에 따라 변동함을 시사한다.

 

aminopeptidase C의 Glu-NA 분해 활성은 이 효소가 Glu-NA(글루탐산 유도체)를 분해하여 글루탐산을 유리시키는 능력을 의미한다.
이 효소는 고기의 숙성 과정에서 작용하여 글루탐산을 생성하고, 이는 감칠맛을 형성하는 주요 아미노산이므로, 해당 효소의 활성이 높다는 것은 감칠맛 성분이 많이 생성된다는 것을 의미한다.

실험 결과에 따르면, aminopeptidase C의 Glu-NA 분해 활성은 숙성 4일차에 가장 높았으며, 11일차에 급격히 감소하였다. 이후 20일차에 일시적으로 상승하고, 30일차에는 다시 감소하였으며, 60일차까지는 완만하게 다시 증가하는 경향을 보였다.
이러한 활성의 변화는 효소의 안정성, 저장 조건, 숙성 중의 생화학적 환경 변화 등에 따라 영향을 받는 것으로 추정된다.

요약하면, aminopeptidase C는 고기 숙성 과정에서 감칠맛 성분인 글루탐산의 생성에 중요한 역할을 하며, Glu-NA 분해 활성은 이 작용의 강도를 나타내는 지표이다.

 

4)-3 미생물의 영향에 대한 검토
4)-3-1 기름 속 숙성에 따른 효소 활성과 유리 아미노산의 변화

60일간의 숙성 기간 동안, 효소 및 aminopeptidase C는 지속적으로 작용하고 있는 것으로 확인되었다.
숙성 중 아미노산의 증가는, 숙성 과정에서 작용하는 효소들에 의해 단백질이 분해되어 펩타이드 및 아미노산으로 전환되고, 그 결과 이들이 쇠고기 내에 축적되기 때문인 것으로 해석된다.

이에 따라, 호기성 미생물의 영향을 배제했을 때의 효소 활성을 검토하기 위해, 기름 속에서 숙성시킨 경우의 효소 활성을 분석하였다.

 

Fig. 27 그래프는 숙성 과정에서 BMS No. 5와 BMS No. 7 등급의 쇠고기에서 유리 글루탐산(Glu)의 양이 시간에 따라 어떻게 변화하는지를 보여준다. 두 등급 모두 숙성 50일 시점에서 Glu 양이 유의하게 증가하였으며, 이는 아미노펩티다아제 효소의 작용과 숙성 조건에 의해 감칠맛 성분이 축적되었음을 시사한다. 그래프의 각 데이터 포인트에 붙은 알파벳은 통계적으로 유의한 차이를 나타내며, 서로 다른 알파벳을 가진 값들 간에는 p < 0.01 수준에서 유의미한 차이가 있다는 것을 의미한다.

 

아미노펩티다아제(aminopeptidase) 효소는 고기의 숙성 과정에서 단백질을 분해하여 감칠맛(umami)의 원천이 되는 유리 아미노산, 특히 글루탐산(Glutamic acid) 등을 생성하는 데 중요한 역할을 한다.

1. 아미노펩티다아제 효소의 작용

• 이 효소는 단백질 사슬의 말단에서 아미노산을 하나씩 절단하는 기능을 한다.
• 특히 aminopeptidase C와 H는 각각 Leu-NA(로이신 유도체), Glu-NA(글루탐산 유도체)에 작용하여 해당 아미노산을 유리시키며, 이 아미노산들은 맛 성분으로 기능한다.
• 숙성 중 글루탐산의 증가, 특히 30~60일 사이에 급증하는 현상은 aminopeptidase C의 작용에 의한 결과로 해석된다.

2. 숙성 조건과의 관계

• 드라이에이징(dry aging) 조건: 1~4℃, 80~90% 습도, 공기 순환이 있는 환경에서 장기간 숙성
• 이 조건은 고기의 탈수, 효소 활성의 유지, 풍미 성분 축적에 유리하다.
• 특히 산소 노출을 최소화하면서 미생물의 과도한 증식은 억제하고, 내재된 효소는 안정적으로 작동하도록 조절된다.
• 실험에서는 60일 숙성 동안 aminopeptidase C 활성이 일정 수준 유지되거나 후반에 증가하며, Glu 함량 역시 숙성 후반에 급격히 증가했다.

결론적으로,

• 아미노펩티다아제 효소는 드라이에이징 환경 하에서 안정적으로 작동하며, 이로 인해 단백질이 분해되어 감칠맛 성분인 유리 아미노산이 축적된다.
• 특히 글루탐산의 증가와 숙성 후반기의 효소 활성 증가는 감칠맛 향상에 결정적인 기여를 한다.

→ 따라서 “드라이에이징된 숙성육의 감칠맛”은 단순한 시간의 문제가 아니라, 내재 효소의 작용과 적절한 숙성 조건의 결과라 할 수 있다.

 

 

Fig. 27은 유중숙성(油中熟成) 과정에서 유리 글루탐산(Glutamic acid)의 변화 양상을 나타낸 것이다. 유중숙성 조건에서도 장기 숙성에 따라 글루탐산 함량이 증가한다는 사실이 확인되었다.

이에 따라, 효소 활성을 추가로 검토하였으며, Leu-NA에 대한 효소 활성을 Fig. 28에, Glu-NA에 대한 효소 활성을 Fig. 29에 제시하였다. 이들 그래프 모두, 숙성 20일째 고기에서 효소 활성이 최고치를 보였으며, 이는 이전에 측정한 정제 효소 활성의 경향과 유사한 패턴을 나타냈다.

 

**유중숙성(油中熟成)**이란, 고기를 식용유와 같은 식물성 기름에 완전히 잠기도록 담가 산소 접촉을 차단한 상태에서 저온에서 장기간 숙성하는 방법을 의미한다.

이 숙성 방식은 다음과 같은 특징이 있다:

1. 산소 차단 효과: 기름이 고기 표면을 덮기 때문에 외부 공기(산소)와의 접촉이 차단되어, 산화에 의한 부패나 변색을 억제할 수 있다.
2. 미생물 억제: 공기 중 미생물의 침입이 차단되어, 숙성 과정에서의 미생물 오염을 줄일 수 있음.
3. 지용성 풍미 성분 보존: 기름 속에서 숙성되기 때문에 고기의 풍미 성분이 유출되지 않고 유지되거나 보존되기 쉽다.
4. 단백질 분해효소의 지속적 작용: 산소가 없어도 아미노펩티다아제(예: aminopeptidase C) 같은 효소는 계속 작용하며, 글루탐산 등의 유리 아미노산이 증가함으로써 감칠맛이 향상된다.

즉, 유중숙성은 산소 없이도 고기의 풍미를 증진시키고, 위생적으로 장기 숙성을 가능하게 하는 하나의 조절된 비공기성 숙성법이라 볼 수 있다.

이 방식을 도입한 대표 사례로는 일본의 '히무로돈(氷室豚)' 브랜드가 있으며, 기름 숙성과 저온 제어를 결합한 고급 숙성 시스템을 구축하고 있다.

 

 

이 그래프는 유중숙성(油中熟成)에 따른 Leu-β-NA 분해활성의 변화를 보여준다.

• Leu-β-NA 분해활성은 aminopeptidase C가 **로이신 유도체(Leu-NA)**에 작용하는 정도를 나타낸 것으로, 이는 고기 내 단백질 분해 활성을 간접적으로 보여주는 지표다.
• 두 개의 샘플(BMS No. 5와 No. 7) 모두 숙성 20일째에 최고 활성을 기록하고 있으며, 이는 아미노펩티다아제 효소의 활성이 가장 높아진 시점임을 의미한다.
• 이후 30일에는 급격히 감소하고, 40~60일 사이에는 비교적 낮고 안정적인 수치를 유지한다.
• 문자 알파벳이 다르면 유의적인 차이가 있다는 의미(p < 0.01).

이 결과는 유중숙성 환경에서도 아미노펩티다아제 C가 활발히 작용하며, 특히 숙성 20일 전후에 단백질 분해가 가장 활발하게 일어나 감칠맛 물질(유리 아미노산 등)이 집중적으로 생성될 가능성을 시사한다.

 

 

Fig. 29는 유중숙성(油中熟成, oil-aging) 조건에서 Glu-β-NA 분해활성, 즉 glutamic acid 관련 aminopeptidase C 효소 활성의 변화를 보여준다.

 

유중숙성 중 Glu-β-NA 분해활성은 숙성 20일차에 가장 높은 수치를 나타냈으며, 이는 숙성 과정에서 아미노펩티다아제 C의 일시적인 활성 증가를 반영한다. 이후 30일차와 40일차에는 활성이 급격히 감소하며 활성 유지가 어려운 시기를 보였고, 50~60일차에서는 다소 회복되는 경향을 보였다. 그러나 전체적으로 활성이 일정하게 유지되지는 않았으며, 유중숙성 환경에서도 효소 활성은 변동성이 크고 민감하게 반응함을 시사한다.

이로 미루어 보아, glutamic acid 계열의 감칠맛 물질 축적에는 초기 20일 이내의 숙성 조건이 중요하며, 이후에는 효소 활성이 감소함에 따라 감칠맛 성분의 증가 속도가 둔화될 수 있다. 유중숙성에서도 아미노산 생성에 관여하는 효소들이 완전히 억제되지 않고 활성을 유지한다는 점에서, 기름이 산화 보호 뿐 아니라 효소 작용 유지에도 유리한 환경을 제공한다고 해석할 수 있다.

 

4)-3-2 미생물 측정
앞서 언급한 aminopeptidase 활성이 정점에 도달하는 시점은 다르지만, 유중숙성 실험에서도 숙성 초기에는 활성이 증가하고, 중기에는 감소하며, 후기에 다시 증가하는 경향이 관측되었다. 이 결과로부터, 쇠고기의 장기 숙성 중 발생하는 효소 활성의 변화는 호기성 미생물의 작용에 의한 것이 아닐 가능성이 시사되었다.
또한, 숙성 중 육즙에서의 미생물 수를 측정하였다.
아래에는 거세우(A3) 및 거세우(A5) 쇠고기의 숙성에 따른 효모 수 변화를 측정한 결과를 제시한다.

 

 

Fig. 30 숙성에 따른 효모 수의 변화
거세우 A3 및 A5 등급 쇠고기를 60일간 숙성한 결과, 50일까지는 두 그룹 모두 효모 수의 큰 변화가 없었으며, 대체로 낮은 수준을 유지하였다. 그러나 60일째에 이르러 효모 수가 급격히 증가하였다. A3는 약 3,000 CFU/g, A5는 약 5,500 CFU/g에 도달하였다.
이 결과는, 장기 숙성 말기에 미생물(특히 효모)의 증식이 본격적으로 일어남을 시사하며, 50일 이전까지의 효소 활성이 미생물의 영향이라기보다 고기 자체의 내재 효소(aminopeptidase C 등)의 작용일 가능성을 강하게 뒷받침한다.

 

등급에 관계없이 두 그룹 모두 유사한 경향을 나타냈으며, 숙성이 진행됨에 따라 효모 수가 증가하였다. 특히 숙성 60일째의 고기에서는 효모 수가 크게 증가하였으며, 이로 인해 효모가 장기 숙성에 따른 육질 향상에 기여할 가능성이 시사되었다. 세시마(瀬島) 등의 연구(2011년)에서는 숙성 전용 냉장고 내에 고기의 숙성을 촉진하는 효모균이 자연 발생하고 있다고 보고한 바 있으나, 숙성에 따른 쇠고기 풍미의 변화가 효모에 기인한다는 선행 연구는 아직 없다. 또한 수치상 증가하였다고 하더라도, 미생물의 총 수는 낮은 편에 속한다.

일반 세균, 곰팡이, 효모 모두 거세우 A3 등급보다 A5 등급에서 더 많이 검출되었다. 이는 앞서 언급한 Brochothrix thermosphacta와 같이 호기성 환경에서 지방에 작용하는 미생물이 지방 함량이 많은 A5 등급 고기에서 더 많이 증식했을 가능성을 시사하며, 지방 함량의 차이가 미생물 증식에 영향을 줄 수 있음을 암시한다. 다만 이 점에 대해서는 향후 보다 정밀한 연구가 필요하다.

본 실험에서는, 일반 세균은 숙성 30일까지, 곰팡이는 A5 등급 고기에서만 숙성 20일까지, 효모는 숙성 40일 이후와 비교해볼 때 미미하지만 30일까지는 증가하는 경향을 보였다. 숙성 40일째 고기에서는 일반 세균, 곰팡이, 효모 모두 감소하였는데, 이는 원료육 내부에서 어떠한 생리적 또는 환경적 변화가 발생했을 가능성을 시사한다.

숙성 50일 이후에는 미생물의 변화 경향이 두 갈래로 나뉘었는데, 일반 세균과 곰팡이는 숙성 60일째에 감소한 반면, 효모는 숙성 60일째에 급격히 증가하였다. 일반 세균 수와 효모 수의 관계, 곰팡이 수와 효모 수의 관계는 각각 Fig. 31과 Fig. 32에 나타내었다.

건조염장 햄의 경우, 내재효소와 미생물 효소에 의한 단백질 분해와 지방 분해가 풍미 형성에 결정적인 역할을 한다고 보고되며, 곰팡이가 수분 활성(water activity)을 낮춘 후, 효모가 작용한다는 상호작용이 숙성에 기여한다고 알려져 있다. 본 연구에서도 곰팡이가 먼저 증가한 뒤에 효모가 증가한 양상을 보여, 마찬가지로 곰팡이에 의해 수분 활성이 낮아진 후 효모가 증가했을 가능성이 있다. 또한 일반 세균 역시 곰팡이와 유사한 경향을 나타냈기 때문에, 이 역시 효모의 증가에 일정한 영향을 미쳤을 가능성이 있다.

이와 같은 점들에 대해서는 앞으로 더 많은 후속 연구가 필요하다. 본 실험에서 검출된 곰팡이 및 효모 수는 일반적인 수치보다 적었는데, 이는 고기 내부 시료를 사용해 측정했기 때문으로 판단된다. 대부분의 곰팡이와 효모는 호기성 미생물로서 고기 표면에 주로 생육하며, 측정된 수치는 고기 표면에 있던 미생물이 측정 시 시료에 일부 포함되었을 가능성이 있다. 고기 내부에서 측정된 미생물 수와 표면 미생물 수 간에는 일정한 관련이 있다고 생각되나, 앞으로는 고기 표면에 대한 측정을 통해 곰팡이와 효모가 숙성에 미치는 영향을 보다 구체적으로 규명할 필요가 있음이 시사되었다.

 

 

Fig. 31 분석 – 일반 세균 수와 효모 수의 관계

이 그래프는 숙성 기간 중 **일반 세균 수(왼쪽 Y축, 단위: ×10⁵ CFU/g meat)**와 **효모 수(오른쪽 Y축, 단위: ×10³ CFU/g meat)**의 변화를 A3 및 A5 등급 거세우를 기준으로 비교한 결과를 보여준다.

그래프에 따르면, A5 등급 고기의 일반 세균 수는 전체적으로 A3보다 높게 나타났다. 특히 숙성 30일과 50일에 큰 피크를 보이며 일시적으로 급증했고, 숙성 40일에는 감소하였다. 효모 수 역시 A5에서 더 뚜렷한 증가 경향을 보이며, 숙성 60일에 최고치에 도달하였다.

반면 A3 등급 고기는 전반적으로 일반 세균 수와 효모 수 모두 A5에 비해 낮았으며, 증가 폭도 상대적으로 작았다. 특히 효모 수는 60일 시점에만 다소 상승하는 모습을 보였다.

이러한 결과는 지방 함량이 높은 A5 등급 고기에서 미생물의 생육이 더 활발할 수 있음을 시사하며, 지방이 미생물 특히 효모의 증식에 영향을 미칠 가능성을 보여준다. 또한, 일반 세균 수와 효모 수는 대체로 유사한 시기에 증감하는 경향을 보여, 이들 간에 직접적 또는 간접적인 상호작용이 있을 가능성도 암시된다.

 

 

 

Fig. 32 분석 – 곰팡이 수와 효모 수의 관계

이 그래프는 숙성 기간 동안 **곰팡이 수(왼쪽 Y축, 단위: CFU/g meat)**와 **효모 수(오른쪽 Y축, 단위: ×10³ CFU/g meat)**의 변화를 A3 및 A5 등급 거세우 기준으로 비교한 것이다.

그래프에 따르면, A5 등급 고기의 곰팡이 수는 **숙성 50일에서 급격히 증가하여 최고치(약 400 CFU/g)**에 도달한 뒤, 숙성 60일에 다시 급감하는 양상을 보였다. 반면, A3 등급 고기는 전 기간 동안 곰팡이 수가 매우 낮은 수준에 머물렀다.

효모 수는 A5 고기에서 곰팡이 수가 최고치를 기록한 50일 이후인 60일에 급증하였다. 이로 인해 곰팡이 수의 증가가 효모의 생육에 영향을 주었을 가능성이 시사된다. A3 고기의 경우 곰팡이 및 효모 수 모두 낮았으며, 효모 수만이 60일 시점에 약간 상승하였다.

이러한 결과는 곰팡이가 먼저 고기 표면에서 자라 수분활성(water activity)을 낮추고, 그 후 효모가 증식할 수 있는 환경을 조성하는 메커니즘이 작용하고 있음을 암시한다. 이는 전통적인 건조 발효육(예: 프로슈토, 하몽)에서 보고된 곰팡이-효모의 연계작용과 유사한 구조이다.

또한 지방 함량이 높은 A5 고기에서 곰팡이와 효모가 더 활발히 증식한 점을 통해, 고지방 환경이 특정 미생물의 생육에 유리할 수 있음이 추정되며, 이는 향후 지방과 미생물의 상호작용에 대한 정밀한 연구 필요성을 제기한다.

 

(5) 파단 특성 값

도축 후 60일간 숙성된 쇠고기의 경도 변화를 측정하기 위해 파단 측정을 실시하였으며, Fig. 33에 파단응력(Breaking stress, Bs)과 파단에너지(Breaking energy, Be)를 산출한 결과를 제시하였다.
파단응력(Bs)은 첫 한 입을 베어 물었을 때 느끼는 단단함의 정도를 나타내며, 파단에너지(Be)는 고기를 씹는 동안 필요한 전체 씹는 힘의 에너지량에 해당한다. 쇠고기는 Bs와 Be의 값이 작을수록 더 부드럽게 느껴진다.

실험 결과, 도축 후 30일까지의 숙성 기간 동안에는 Bs와 Be 값 모두에서 큰 변화가 나타나지 않았다. 그러나 도축 40일이 지나면서부터는 이 값들이 점차 감소하는 경향을 보였다. 이 결과를 통해, 쇠고기의 연도(부드러움)는 숙성 30일차까지는 거의 변화가 없고, 이후부터 서서히 연해지기 시작하며, 특히 40일 이후에는 Bs와 Be가 유의하게 낮아져 부드러움이 증가했음을 알 수 있었다.

 

Fig. 33은 고도의 마블링을 가진 와규(霜降り和牛)의 숙성 기간에 따른 파단응력(Bs: Breaking stress)과 파단에너지(Be: Breaking energy)의 변화를 보여준다.
그래프에서 확인할 수 있듯이, 도축 4일차부터 30일차까지 Bs와 Be 값은 거의 일정하거나 약간 증가하는 경향을 보이지만, 이후 40일차부터 급격히 감소하기 시작하여 60일차에는 유의하게 낮은 수치를 나타낸다.

이는 숙성 30일까진 고기의 물리적 경도(질김)가 유지되다가, 40일 이후부터 연도가 본격적으로 개선됨을 의미하며, 감각적으로도 더 부드러운 식감을 제공하게 된다.
특히, 도축 60일차의 고기는 가장 낮은 파단응력과 파단에너지를 보여주며, 씹었을 때 가장 연하고 부담이 적은 조직감을 가졌음을 시사한다.

요약하자면, 숙성 30일까지는 질감 변화가 적고, 40일 이후부터 본격적으로 부드러워지는 숙성 효과가 나타난다.

 

숙성 기간에 따른 기호 특성의 변화를 평가하기 위해, 도축 4일차의 고기를 기준으로 삼고, 도축 11일, 20일, 40일, 50일, 60일차 고기와의 **2점 비교법(two-point comparison)**을 실시하였다.
비교 항목은 다음 네 가지였다:

• 연도(やわらかさ): 얼마나 부드러운지
• 다즙성(多汁性): 얼마나 육즙이 풍부한지
• 풍미(風味): 향과 맛을 포함한 종합적 향미
• 감칠맛의 강도(うま味の強さ)

이 평가는 관능검사 훈련을 받은 평가자들이 도축 4일차 고기와 각 숙성 고기의 품질을 비교하여 상대적인 식미 변화를 수치로 표현하는 방식으로 진행되었다.

 

 

60일간 드라이에이징 숙성을 거친 고급 마블링 쇠고기의 관능적 특성 변화를 분석한 결과, 모든 항목에서 유의한 차이가 관찰되었다(p<0.05).

① 연도 (Tenderness) 항목에서는 도축 4일차(기준값 4.5)에서 40일차 이후에 점차 증가하는 경향이 나타났다. 50일차에서 최고점인 5.21을 기록하였으며, 이는 육질이 더욱 부드러워졌음을 의미한다. 통계적으로 유의한 차이는 없었으나(p=0.054), 숙성에 따른 연도 향상이 시사되었다.

② 다즙성 (Juiciness) 평가에서는 20일차에서 잠시 낮은 수치(3.78)를 기록하였으나, 이후 점진적으로 상승하여 50일차에서 5.28로 최고점을 기록하였다. 60일차에서도 5.25로 높은 수준을 유지하였다. p값은 0.000으로, 숙성에 따라 다즙성이 유의하게 향상되었음이 확인되었다.

③ 풍미 (Flavour) 항목은 숙성 4일차 기준 4.5에서 시작하여, 30일차 이후 5.26, 40일차 5.26, 50일차 5.06으로 상승하였다. 다만 60일차에는 4.79로 소폭 감소하였다. p값 0.011로 유의미한 차이를 보였다.

**④ 감칠맛 강도 (Umami intensity)**는 4일차 4.5에서 출발하여, 30일차에서 최고점인 5.25를 기록하였으며, 40일차에도 5.44로 높은 수치를 보였다. 이후 60일차에는 4.92로 다소 감소하였으나 여전히 기준보다 높았다. p값은 0.000으로 매우 유의한 변화가 있었음을 보여주었다.

---

즉, 전체적으로 30~50일 사이의 숙성 구간에서 부드러움, 육즙, 풍미, 감칠맛 모두가 향상되는 경향을 보였으며, 특히 40~50일 숙성이 관능적 품질 향상에 가장 효과적인 시점임이 시사된다.

 

 

霜강고기의 연도(부드러움) 평가는 숙성 40일차까지는 큰 변화가 없었으며, 그 이후 점차 평가가 높아지는 경향을 보였다. 이 결과는 앞서 제시된 파단 측정값과 일치하였다. 다즙성은 20일차를 제외하면 전반적으로 변화가 없었으며, 20일차의 다즙성 평가가 유의하게 낮았던 것은 이 시기의 수분 함량이 낮았기 때문으로 판단된다.

풍미의 강도와 감칠맛의 강도는 거의 동일한 경향을 나타냈다. 양 항목 모두 30일 및 40일 숙성된 고기가 다른 시점의 고기보다 높은 평가를 받았으며, 이후 50일 및 60일 숙성을 거치면서 점차 낮아지는 경향을 보였다. 특히 40일차 고기의 감칠맛 강도가 높게 나타난 것은, Glu와 IMP 함량으로부터 산출된 감칠맛 강도값이 20일차와 50일차보다 높았던 결과와도 상관이 있었다.

관능 평가 결과, 연도·다즙성·풍미의 강도·감칠맛 강도를 종합적으로 고려할 때, 霜강고기(마블링이 풍부한 와규)의 최적 숙성기간은 40일이라는 사실이 처음으로 확인되었다.

---

고찰

최근 들어 일본의 霜강和牛(마블링 와규)는 점차 해외에서도 수용되고 있다. 이 쇠고기는 뛰어난 부드러움과 다즙성, 감칠맛을 포함한 풍부한 맛으로 인해 선호도가 높은 식품 중 하나로 여겨진다. 그러나 마블링 와규에 대한 장기 숙성 연구는 거의 이루어지지 않았다.

본 연구에서는 도축 후 60일간 드라이에이징을 실시하여, 마블링 와규의 숙성 중 육질 변화를 조사하였다. 그 결과는 기존의 붉은 살코기 숙성과는 다소 다른 경향을 보였다. 일반적인 붉은 살코기는 도축 직후 사후강직으로 인해 매우 단단하며, 도축 3~5주 후부터 점차 부드러워진다고 알려져 있다. 이와 같은 육질 연화는 숙성 중 프로테아제 작용이나 Ca²⁺ 이온에 의한 영향으로 발생한다고 보고되어 있다.

이번에 사용된 마블링 와규는 지방 함량이 높았기 때문에, 도축 후 30일까지는 붉은 살코기 부위의 연화가 잘 감지되지 않았고, 이후 60일까지 서서히 부드러워지는 경향이 관능평가 및 파단 측정을 통해 확인되었다. 이 쇠고기의 조지방 함량은 약 30~40% 수준이며, 근원섬유 내부에 불균일하게 분포되어 있다. 이러한 지방 구조 자체가 와규의 부드러운 식감을 만들어내는 요인으로 작용한다. 즉, 마블링 와규는 숙성을 하지 않아도 기본적으로 부드럽다고 해석할 수 있다. 도축 40일 이후부터 나타난 추가적인 연화는, 주로 붉은 살코기 부위에서 발생한 것으로, 프로테아제나 칼슘 이온의 작용에 따른 것이라 여겨진다.

다즙성의 변화도 붉은 살코기와는 다른 양상을 보였다. 일반 붉은 살코기의 경우 드라이에이징 16~21일 사이에서 다즙성이 가장 높다고 보고되어 있으나, 본 연구에서의 마블링 와규는 20일차를 제외하고 전반적으로 다즙성에 큰 변화가 없었다. 이 차이는 조지방 함량과 마블링 정도의 차이에 기인한다고 판단된다. 마블링 와규의 조지방 내 지방산 조성은 오레인산의 비율이 높으며, 이 오레인산은 융점이 약 20°C로 낮기 때문에 고기의 다즙성 유지에 기여한다. 따라서 고지방의 마블링 와규는 장기 숙성 중에도 다즙성 변화가 적은 것으로 보인다.

감칠맛 강도의 경우도 40일 숙성 시점에서 가장 높았으며, 이는 Glu 및 IMP 등 감칠맛 성분 간의 상승작용 효과 때문으로 해석된다. 대부분의 자유 아미노산은 도축 20일 이내에 소폭 증가하였고, 이후 30일 이후 급격히 증가하였다. 이러한 아미노산의 증가는 숙성 중 aminopeptidase C 및 H의 작용에 따른 결과로 보인다. 두 효소는 60일 숙성 동안 지속적으로 검출되었고, 특히 50일 이후에 다시 활성이 증가한 점은 예기치 못한 결과였다. 이 효소들의 작용 메커니즘은 향후 추가적인 연구 과제로 남는다.

유사한 결과는 붉은 살코기에서도 Parrish, Smith 등의 연구에서 보고된 바 있으며, Nishimura는 11일간 숙성한 홀스타인 쇠고기에서는 아미노산 증가가 크지 않았다고 보고한 바 있다. 반면, 미카미와 야나기하라의 연구에서는 각각 21일, 64일 숙성된 홀스타인 쇠고기에서 자유 아미노산이 증가한 것으로 나타났다.

결론적으로 본 연구에서는 감칠맛 강도와 풍미 강도의 변화가 일치했으며, 연도, 다즙성, 풍미 및 감칠맛의 관능평가 결과를 종합해 볼 때, 30~40일 숙성 기간이 가장 이상적임을 제시하였다. 또한 감칠맛 성분이 풍미 강화 인자로서 중요한 역할을 한다는 기존 보고와 같이, 감칠맛과 풍미 강도는 향미 성분과 밀접한 관련이 있을 가능성이 시사되며, 이 역시 앞으로의 주요 연구 과제가 될 것이다.

 

5. 결론

흑모화우(다지마우시)의 60일 장기 숙성에 따른 육질 변화를 조사하기 위해, A3~A5 등급의 수컷과 암컷 각각 5두(평균 조지방 함량 40%)를 대상으로 관능 평가와 이화학적 측정을 실시하였다. 도축 4일차부터 60일차까지의 일반 성분(수분, 조지방 함량)은 20일차 고기의 수분 함량이 감소한 경우를 제외하면 숙성에 따른 변동은 거의 없었다.

연도(부드러움)에 있어서는 파단 측정을 통해 파단 응력과 파단 에너지 모두 30일차까지는 큰 변화가 없었으며, 이후 60일차에 가까워질수록 값이 낮아지는 경향을 보였다. 이 결과는 관능 평가의 '연도' 결과와 유사한 경향을 보였다. 관능 평가 항목 중 '다즙성'은 20일차 고기를 제외하고는 전체 숙성 기간 동안 큰 변화가 없었다. 20일차 고기의 다즙성이 낮았던 이유는 수분 함량의 감소 때문으로 판단되었다.

또한, 관능 평가의 '풍미'와 '감칠맛의 강도'는 유사한 경향을 보였으며, 30일차와 40일차 고기에서 높은 값을 나타냈다. 감칠맛 성분은 숙성에 따라 감소하는 반면, 글루탐산을 포함한 대부분의 자유 아미노산은 숙성과 함께 증가하였다. 글루탐산 함량 증가에는 aminopeptidase C의 활성이 다소 낮긴 하지만 비활성화되지 않고 유지되었기 때문에, 자유 아미노산이 계속 증가했을 가능성이 시사되었다. 또한, 5’-IMP와 글루탐산 함량으로 계산된 감칠맛 강도 역시 40일차 고기에서 높은 값을 나타냈으며, 관능 평가에서의 감칠맛 강도와 일치하였다.

이상의 결과를 종합하면, 흑모화우의 장기 숙성은 풍미와 감칠맛의 향상을 고려할 때, 40일 숙성이 가장 효과적인 시점임이 확인되었다.

---

6. 요약

마블링이 풍부한 와규(霜降り和牛)를 60일간 숙성하면서 육질 변화를 분석한 결과, 일반적인 붉은 살코기와는 다른 변화를 보였다. 마블링 와규의 부드러움은 숙성 40일차까지는 거의 변하지 않았으며, 그 이후 60일차까지 서서히 연화되었다. 이러한 부드러움의 증가는 관능 평가와 파단 특성 측정 결과와 일치하였다.

관능 평가에 따른 다즙성은 20일차 고기를 제외하면 60일간 큰 변화가 없었다. 관능 평가 결과와 Glu 및 5’-IMP 함량으로부터 계산한 감칠맛 강도는 40일차 고기에서 가장 높은 값을 나타냈다. 이 높은 감칠맛 강도는 Glu와 5’-IMP라는 감칠맛 성분 간의 상승효과에 기인한 것으로 해석되었다.

연도, 다즙성, 감칠맛 강도, 풍미의 강도 결과를 종합적으로 고려하면, 마블링 와규의 가장 적절한 숙성 기간은 40일이라는 결론에 도달할 수 있었다.

 

최종장. 총괄

본 연구에서는 쇠고기의 기호성에 영향을 미치는 요인으로서, 가열 방법, 지방 함량, 그리고 장기 숙성의 효과를 검토하였다.

그 결과, 제1장에서는 지방이 적은 홀스타인 품종의 등심육을 대상으로 한 실험에서, 그릴과 로스트 조리법이 기호성을 가장 잘 끌어올리는 조리법이라는 사실이 밝혀졌다. 가열로 인해 영향을 받는 요인 중 하나는 텍스처(식감)였으며, 텍스처는 고기의 조지방 함량, 지방산 조성, 도축 후 숙성 정도와 관계가 있었다. 동일한 고기라 하더라도 가열 방법에 따라 다즙성이 변화하였고, 이 변화가 기호성에 큰 영향을 미친다는 사실이 확인되었다.

한편, 품종이 다른 흑모화우 고기의 경우, 근간에 지방이 마블링 형태로 분산되어 있고, 해외산 쇠고기보다 올레산 함량이 높아 부드럽고 녹는점이 낮다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 마블링 와규는 도축 직후부터 이미 부드럽고 다즙성이 뛰어나기 때문에, 일반적인 적색육에서 중요한 숙성의 목표인 근육의 연화에는 크게 기여하지 않지만, 풍미 개선에는 매우 중요한 요소임이 확인되었다. 또한, 감칠맛 강도가 높고 풍미가 우수한 조리 방법으로는 구이 조리법이 선호된다는 점도 밝혀졌다.

제2장에서는 쇠고기의 지방 함량이 기호성에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 지방 함량이 약 36%일 때 감칠맛 강도가 가장 높고, 기호성이 최적이 된다는 사실을 확인하였다. 그 이상으로 조지방 함량이 증가하면, 적색육의 비율이 줄어들어 감칠맛 성분의 농도가 상대적으로 희석되기 때문에, 단순히 부드럽기만 한 고기가 되어 쇠고기의 본래 기호성이 저하된다는 점도 확인되었다. 또한, 다즙성에 있어서 수분과 지방의 비율이 교차하는 지점이 35% 부근이며, 이 이상 지방 함량이 높아지면 ‘기름지다’는 인상을 줄 수 있음도 나타났다. 현재 국내에서는 지방 교잡도가 높을수록 높은 등급을 받는 기준이 존재하지만, 이러한 평가 기준을 재검토할 필요성도 제기되었다. 지나치게 많은 지방 교잡은 이상적인 상태라고 볼 수 없었다.

제3장에서는 장기 숙성(dry aging)이 쇠고기의 기호성에 미치는 영향을 검토하였다. 마블링이 많은 흑모화우의 경우, 도축 직후에도 고기가 충분히 부드럽기 때문에 숙성이 불필요하다는 인식이 있을 수 있다. 하지만 본 연구는 흑모화우 육에 있어서도 숙성이 풍미 개선에 필수적이라는 점을 분명히 하였다. 감칠맛 강도를 고려할 때 숙성 기간은 30~40일이 가장 적절하다는 점을 최초로 밝혀낼 수 있었다. 쇠고기의 감칠맛 강도는 입안에서 느끼는 향기와 풍미의 확산에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 두 가지 이상의 감칠맛 성분이 존재할 때 시너지 효과에 의해 강도가 증폭된다. 이때 중요한 것이 핵산과 자유 글루탐산의 균형이다. 핵산은 ATP의 분해로부터 생성되며, 장기 숙성 시에는 IMP가 감소하는 반면, 자유 글루탐산은 숙성이나 조리 중의 효소 작용에 의해 시간이 경과할수록 증가하기 때문이다. 즉, 신선할수록 IMP는 많고, 숙성이 길수록 글루탐산이 증가하기 때문에, 두 성분의 균형에 따라 나타나는 감칠맛의 시너지 효과는 쇠고기 기호성의 정점에 도달하는 시기를 결정하게 된다. 이런 관점에서, 장기 숙성 중 두 감칠맛 성분의 변화는 기호성을 결정하는 데 매우 중요한 요인임이 제시되었다.

이상의 결과를 종합하면, 기호성이 가장 뛰어난 쇠고기는 텍스처, 맛, 풍미가 모두 충족되는 고기이며, 조지방 함량이 약 36%로 적절한 지방 교잡을 갖춘 흑모화우를 40일가량 적절히 숙성한 후, 조리 손실이 적고 고소한 향이 부여되는 구이 방식으로 조리했을 때라는 결론에 도달하였다. 국내의 쇠고기 등급 기준은 지방 교잡이 많을수록 높은 평가를 받는 방식이며, 최근에는 고올레산 함량도 좋은 등급의 기준으로 추가되었지만, 과도한 지방 교잡에 대해서는 재검토가 필요하다는 점도 확인되었다.

본 논문에서 도출된 결과는 일본이 보유한 흑모화우의 특성을 과학적으로 명확히 한 것이며, 이러한 고기의 특성을 살린 조리 및 숙성 방법을 통해 최고의 기호성을 지닌 육류를 제공할 수 있음을 입증한 것이다. 이와 같은 지식을 효과적으로 활용할 경우, 국산 쇠고기의 식재료로서의 가치를 높이고, 타국의 쇠고기와 차별화된 일본이 자랑하는 주요 축산물 수출 품목으로서의 지위를 확립할 수 있다. 또한 앞으로 나아가야 할 육종 방향이나 사양 조건에 대한 시사점을 제공함으로써, 일본 축산업의 발전에도 기여할 수 있으리라 확신한다.

 

１．（飯田文子）学位論文 (3).pdf