숙성 조건이 다른 드라이에이징 쇠고기의 감칠맛 성분

숙성 조건이 다른 드라이에이징 쇠고기의 감칠맛 성분 측정

타가 치히로・무카이 토시스케

소고기에서 숙성 정도와 감칠맛 성분의 변화를 확인하기 위해, 숙성 조건 및 품종・부위가 다른 숙성육에 포함된 감칠맛 성분(글루탐산 및 이노신산)을 측정하였다. 현지 기업이 개발한 숙성고를 사용하여, 조사 1~3의 조건으로 비교를 실시하였다.
조사 1에서는 서로 다른 두 가지 습도 조건(80%, 85%)에서 숙성한 와규 우치모모 부위를 비교하였다.
조사 2에서는 숙성을 시작할 때의 환경이 다른 두 조건, 즉 숙성고 내부에 아무것도 없는 상태에서 숙성을 시작한 경우와 이미 곰팡이가 핀 숙성육 옆에 새로운 고기를 넣고 숙성을 시작한 경우를 비교하였다.
조사 3에서는 품종과 부위가 서로 다른 쇠고기, 즉 홀스타인 등심과 와규 토모즈네 부위를 대상으로 비교하였다.

대부분의 숙성 조건에서, 숙성이 진행됨에 따라 글루탐산은 증가하는 경향을 보였고, 이노신산은 감소하는 경향을 나타냈다. 그리고 숙성 30~40일 경에 두 성분의 농도가 역전되는 현상이 나타났다.
숙성의 지표로 활용되는 유리아미노산 및 K값(핵산 관련 물질 중 이노신과 히포크산틴의 비율)은 숙성 초기에 약 30일간 증가를 지속하다가, 이후에는 일정한 수치를 유지하였다.

조사 1에서는 습도 80%와 85%의 숙성육 간에 숙성 패턴의 차이는 거의 없었다.
조사 2에서도 숙성 중 인접한 숙성육의 곰팡이 존재 유무가 숙성 패턴이나 감칠맛 성분의 변화에 특별한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
조사 3에서는 적색육이 많은 홀스타인 품종의 이노신산 농도가 와규 우치모모 부위에 비해 높았으나, 조사 1 및 2의 와규와 유사한 변화 경향을 보였다.
반면, 토모즈네 부위는 감칠맛 성분의 변화가 거의 없었으며, 부위에 따라 숙성 과정에 차이가 있는 것으로 확인되었다.

키워드: 드라이에이징, 글루탐산, 이노신산, 유리 펩타이드, K값

이 조사는 DryAging Cold（DACS）프로젝트의 일환으로 실시되었다. DACS 프로젝트는 현지 기업과 대학이 공동으로 수행한 프로젝트이며, 그 목적은 대형 장기 저장고의 시제품 개발과 상품 개발에 있다.

도축된 식육은 일반적으로 진공 포장되어 보관되는데, 이러한 방법은 웻 에이징(Wet Aging)이라고 불린다. 이에 비해, 고기를 진공 포장하지 않고, 온도와 습도 등의 환경 조건을 조절할 수 있는 전용 숙성고 내에서 장기간 저장하는 방식은 드라이 에이징(Dry Aging)이라 불린다.

웻 에이징과 드라이 에이징 어느 방식이든, 숙성 과정에서는 단백질 분해 효소가 근섬유 내 단백질을 분해함으로써, 결과적으로 고기가 부드러워지고 감칠맛이 더해진 식육이 된다고 알려져 있다.

숙성의 정도나 감칠맛 성분의 변화에는 육류의 종류나 부위, 숙성 조건 등이 영향을 미치는 것으로 여겨지고 있다. 이에 따라 본 조사에서는 숙성 조건 및 고기의 품종이 서로 다른 숙성육에 포함된 글루탐산 및 이노신산의 경시적 변화를 조사하였다.

■ 재료 및 방법

1. 공시육 및 비교 조건

현지 기업이 개발한 숙성고에서 숙성된 쇠고기를 대상으로 다음 세 가지 조건으로 비교를 실시하였다.

(조사 1)
습도가 서로 다른 2종류의 숙성고에서 숙성시킨 쇠고기의 감칠맛 성분의 경시적 변화를 측정하였다.
샘플은 와규 우치모모(내우둔) 부위를 사용하였다.
숙성 조건은 실내 온도 1℃, 습도는 80% 또는 85%, 풍속은 2m/초로 설정하였으며, 숙성 개시 4일째부터 40일째까지 4일 간격으로 전용 코어러를 사용하여 샘플링을 실시하였다.

(조사 2)
숙성고 내에 아무것도 들어 있지 않은 상태에서 숙성을 시작한 쇠고기와 곰팡이가 생긴 숙성육이 근처에 있는 상태에서 숙성을 시작한 쇠고기를 비교하여, 감칠맛 성분의 경시적 변화를 측정하였다.
샘플은 와규 우치모모 부위를 사용하였으며, 실내 온도 1℃, 습도 85%, 풍속 4m/초에서 숙성을 시작하였다.
37일간 숙성한 후, 숙성 21일차에 곰팡이가 생긴 샘플의 측면에 새로운 와규 우치모모육을 넣고, 44일간 숙성하였다. 샘플은 전용 코어러를 사용하여 약 10일 간격으로 채취하였다.

(조사 3)
와규 토모즈네 및 홀스타인 로스육의 숙성에 따른 감칠맛 성분의 경시적 변화를 측정하였다.
홀스타인 로스육은 실온 1℃, 습도 70%, 풍속 1m/초에서 58일간 저장하였으며, 약 5일 간격으로 전용 코어러를 사용하여 샘플링하였다.
와규 토모즈네육은 실온 1℃, 습도 99%, 풍속 4m/초에서 숙성하였으며, 숙성 개시 4일째부터 58일째까지 샘플링을 실시하였다.

이상의 비교 조사는 샘플링 후 진공 포장하여 분석 시까지 -20℃의 냉동고에 보관하였다.

2. 감칠맛 성분 분석 방법

본 조사는 감칠맛 성분으로서 아미노산 중 글루탐산과 핵산 관련물질 중 이노신산을 분석하였다.
또한, 숙성의 진행 정도를 나타내는 지표로 유리 펩타이드와 K값도 분석하였다.
K값은 핵산 중 ATP가 분해되어 생성된 이노신과 하이포잔틴의 비율로, ATP의 분해가 진행되어 숙성이 이루어졌음을 의미한다.

채취한 샘플은 각각 냉각침출법으로 1.0g을 취해, 초음파 세척기 및 유리섬유 여과지를 이용하여 여과한 후, 여과액을 100mL의 메스플라스크에 모아 분석에 사용하였다.
유리 펩타이드는 로우리(Lowry)법에 따라 나칼라이 테스크 제품 키트를 사용하여 분석하였다.
분석에는 Perkin Elmer 사의 자외선/근적외선 분광광도계 Lambda1050을 사용하였다.
핵산 관련물질은 시마즈제 HPLC를 이용하였으며, 컬럼은 Shodex Asahipak GS-320 HQ를 사용하였다.

습도가 서로 다른 숙성고에서 보관한 와규 우치모모육의 유리 펩타이드 농도 경시적 변화"

이 그래프는 숙성 기간 중 유리 펩타이드의 농도가 어떻게 변화하는지를 나타낸 것이다.
가로축은 숙성 일수를, 세로축은 유리 펩타이드의 농도(mg/g)를 나타낸다.
실선은 습도 80% 조건에서의 경향을, 점선은 습도 85% 조건에서의 경향을 나타내고 있다.

그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 두 조건 모두 숙성 경과에 따라 유리 펩타이드 농도는 증가하는 경향을 보였다. 특히, 습도 85% 조건에서의 유리 펩타이드 농도는 전반적으로 높았으며, 30일 이후에는 농도가 약간 감소한 뒤 다시 증가하는 양상을 보였다.

이는 높은 습도 조건이 단백질 분해를 촉진하여 펩타이드 생성량을 증가시킨다는 가능성을 시사한다. 따라서, 숙성 환경의 습도 조절이 감칠맛 성분 생성에 중요한 영향을 미친다고 해석할 수 있다.

「습도의 숙성고에서 보관한 와규 우치모모육의 K값의 경시적 변화」

그래프는 숙성 기간 중 K값의 변화 경향을 보여준다.
가로축은 숙성 기간(일)을, 세로축은 K값(%)을 나타낸다.
K값은 육류 내 ATP가 분해되며 생성되는 이노신과 히포잔틴의 비율을 의미하며, 숙성이 진행될수록 증가하는 특성이 있다.

실선은 습도 80% 조건, 점선은 습도 85% 조건에서의 경향을 나타낸다.
그래프에서 확인할 수 있듯이, 두 조건 모두 숙성 초기에 급격히 K값이 증가하였으며, 약 30일 전후부터는 증가폭이 둔화되어 일정 수준에서 유지되는 경향을 보였다.

또한, 습도 85% 조건에서의 K값은 전반적으로 80% 조건보다 약간 높게 나타났으며, 이는 높은 습도가 핵산 관련 물질의 분해를 촉진시켜 K값 증가를 유도할 수 있음을 시사한다.

따라서 K값의 변화는 숙성의 진행 정도를 나타내는 지표로 활용될 수 있으며, 본 그래프는 그 경향을 정량적으로 보여주는 자료라 할 수 있다.

「다른 습도 조건에서 보관한 와규 우치모모육의 글루탐산 함량 및 이노신산 함량의 경시적 변화」

이 도표는 각각 습도 80%와 85%의 조건에서 숙성한 와규 우치모모육의 글루탐산과 이노신산 함량의 변화 경향을 시각적으로 나타낸 것이다.

왼쪽 그래프는 습도 80%, 오른쪽 그래프는 습도 85% 조건의 결과이다.
가로축은 숙성기간(일), 세로축은 각각 글루탐산 및 이노신산의 농도(mmol/g)를 나타낸다.

글루탐산은 실선, 이노신산은 점선으로 구분되어 있다.

두 조건 모두에서 공통적으로 나타난 경향은, 이노신산 함량은 숙성 초기부터 지속적으로 감소하고,
글루탐산 함량은 점차적으로 증가하는 양상이다.

특히 습도 85% 조건에서는 글루탐산 농도가 30일을 전후로 이노신산 농도를 역전하는 지점을 보이며, 이는 풍미 성분의 전환이 일어나는 시점을 시사한다.
이노신산은 ATP의 분해에 따라 생성되며 시간이 지남에 따라 히포잔틴으로 전환되어 감소한다.
반면, 글루탐산은 단백질 분해에 의해 점진적으로 증가하여 감칠맛을 부여하는 주요 성분으로 작용하게 된다.

● 요약:

이노신산: 숙성 초기에 풍부하나 시간이 지남에 따라 감소

글루탐산: 숙성과 함께 점진적으로 증가

30~40일 전후: 감칠맛 성분의 주도권이 이노신산에서 글루탐산으로 전환됨

85% 습도 조건에서 이 변화가 보다 뚜렷하게 나타남

결과

(조사 1)
습도가 서로 다른 숙성고(80% 및 85%)에 보관한 숙성육의 유리 펩타이드 함량 및 K값의 경시적 변화에 대해 분석한 결과, 85%의 숙성고에 보관한 숙성육이 전반적으로 유리 펩타이드 농도가 더 높았으며, 숙성 기간을 통틀어 동일한 증가 경향을 나타냈다(그림 1). K값은 약 30일 시점까지 양 샘플 모두 동일한 증가 경향을 보였으며, 약 80% 수준에서 더 이상 큰 변화 없이 정체되었다(그림 2). 숙성에 따라 양 샘플 모두 글루타민산은 증가하고, 이노신산은 감소하는 경향을 나타냈으며, 약 30일째에 글루타민산과 이노신산의 농도가 역전되었다(그림 3). 두 아미노산 농도에는 샘플 간 큰 차이는 보이지 않았고, 경시적 변화는 유사한 양상을 나타냈다.

(조사 2)

숙성을 시작할 당시의 환경조건에 따라, 곰팡이가 자란 숙성육의 유무에 따라 유리 펩타이드 함량의 증가 경향은 동일했다(그림 4). 또한, K값은 양 샘플 모두 약 30% 수준에서 3040일간의 숙성 기간을 거쳐 약 75%까지 상승하였다(그림 5). 글루타민산과 이노신산의 농도는 조사 1과 마찬가지로 글루타민산은 증가하고, 이노신산은 감소하였다(그림 6). 두 값은 3040일 사이에 약 3μmol/g에서 교차하였다.

(조사 3)
숙성이 진행됨에 따라 글루타민산 함량은 모든 샘플에서 증가하였다(그림 7). 그러나 홀스타인 로스 육의 이노신산 감소 양상은 조사 1 및 조사 2에서 사용된 와규의 감소 양상과 유사하였다. 반면, 숙성을 시작할 당시의 이노신산 농도가 매우 높아 전체적으로 높은 농도에서 변화 없이 유지되었으며, 와규 토모즈네 육은 47일간의 숙성 기간 동안 1~5μmol/g 범위에서 거의 변화가 없었다.

숙성 시작 시점의 숙성 환경이 다른 숙성육의 글루타민산 및 이노신산 농도의 경시적 변화

그림 6
숙성시작 시점의 숙성 환경이 다른 숙성육의 글루타민산 함량 및 이노신산 함량의 경시적 변화

왼쪽 그래프는 “비어 있는 숙성고에서 숙성을 시작한 경우”를 나타내며,
오른쪽 그래프는 “곰팡이가 발생한 숙성육이 이미 존재하는 숙성고에서 숙성을 시작한 경우”를 나타낸다.

두 경우 모두 공통적으로, 숙성일수가 증가함에 따라 글루타민산은 점진적으로 증가하고, 이노신산은 점진적으로 감소하는 경향을 보인다.
약 숙성 30~40일경에 두 아미노산 농도가 교차하는 것이 확인된다.

해당 그래프는 "숙성환경의 초기조건(곰팡이의 존재 유무)"이 글루타민산이나 이노신산의 경향에 큰 영향을 미치지 않음을 시사합니다.

그림 7
홀스타인 로스육과 와규 토모즈네육의 글루타민산 함량 및 이노신산 함량의 경시적 변화

왼쪽 그래프는 홀스타인 로스육, 오른쪽 그래프는 와규 토모즈네육의 숙성 기간 중 글루타민산 및 이노신산 함량의 변화 추이를 나타낸다.

홀스타인 로스육의 경우, 이노신산 함량은 숙성 초기에 매우 높은 값을 보였으며, 시간이 지남에 따라 급격히 감소하였다. 반면 글루타민산은 숙성 경과에 따라 점차적으로 증가하는 경향을 보였다.

와규 토모즈네육의 경우, 글루타민산과 이노신산 모두 전체적으로 낮은 농도를 유지하였으며, 숙성 경과에 따른 뚜렷한 변화는 보이지 않았다.

이 그래프는 **품종(홀스타인 vs 와규)**과 **부위(로스 vs 토모즈네)**에 따라 숙성 중의 맛 성분 변화가 현저히 다를 수 있음을 시사합니다.

본 조사의 모든 샘플에 있어서, 숙성에 따라 유리펩타이드량 및 글루타민산 함량은 증가하였다. 사후경직된 근육에서는 단백질의 생합성이 정지되며, 단백질은 엔도펩타이드의 작용에 의해 펩타이드로 분해되고, 그 펩타이드는 엑소펩타이드의 작용에 의해 유리 아미노산으로까지 분해되는 것으로 알려져 있다(神谷ら, 1992). 나가오(長尾ら, 1994)는 육류 내 펩타이드 성분을 포함한 비단백성 질소화합물은 일반적으로 숙성이 진행됨에 따라 증가하며, 이 증가한 펩타이드는 근섬유 내의 피로시네이트에 의해 다시 분해된다고 보고하였다. 또한, 숙성에 따른 유리아미노산량의 변화에 대해서도 많은 보고가 있다(SHIMADA et al, 1992; 長尾ら, 1994). 드라이에이징에 의한 숙성에서도 이러한 증가 경향은 확인되었으며(土居ら, 2014), 본 조사와 일치하였다.

이노신산은 ATP에서 ADP, AMP를 거쳐 분해되어 생성된다. 이노신산은 더 나아가 이노신 및 히포잔틴으로 분해되며, 이노신산 농도는 거의 모든 샘플에서 숙성에 따라 감소 경향을 보였다. 많은 연구에서 숙성에 따라 이노신산이 감소한다고 보고되고 있다(荒川, 1979; SHIMADA et al, 1992; 長尾ら, 1994). 본 조사에서도 거의 모든 샘플에서 유사한 결과를 얻었다. 또한 숙성에 따라 이노신 및 히포잔틴 등 이노신산의 분해물질 농도가 증가하여 결과적으로 K값이 증가하였다. 이는 根岸(1995)의 보고와도 일치한다.

조사 1에서는, 습도의 차이를 둔 두 조건에서 숙성된 우치모모 육의 감칠맛 성분 변화에 큰 차이는 보이지 않았으며, 80%와 85%의 습도 차이에 따른 숙성 정도는 큰 영향이 없다고 할 수 있다. 미국육류협회(USMEF)의 드라이에이징 적정 습도 기준은 80%±5%이며, 본 조사에서도 그 범위 내에서 습도는 큰 영향을 주지 않았다. Perry(2012)는 드라이에이징을 수행함에 있어 습도가 80~85%가 이상적이라고 보고하였다.

조사 2에서는, 곰팡이가 발생한 숙성육 옆에 신선육을 배치한 조건과, 그렇지 않은 조건의 차이를 비교하였으며, 그 결과, 유리펩타이드, K값 등에서 동일한 변화 경향이 나타났다. 이는 곰팡이의 존재 여부가 육질 변화에 큰 영향을 미치지 않음을 시사한다.

조사 3에서는 홀스타인 로스육과 와규 토모즈네육의 감칠맛 성분을 비교하였다. 홀스타인 로스육은 조사 1·2에서 사용한 와규보다 이노신산의 초기 농도가 매우 높고, 숙성에 따른 감소량도 컸다. 반면, 와규 토모즈네육에서는 글루타민산은 다소 증가하였으나 이노신산은 거의 변화가 없었으며, 앞서의 결과와 비교할 때 해당 부위의 지방량 차이에 의한 것으로 판단된다. 니시다(織田ら, 2014)는 흑모와종과 흑毛와규 우치모모를 비교한 연구에서, 진공포장하지 않은 토모즈네육이 높은 유리 아미노산과 이노신산 농도를 보였다고 보고하였다.

본 조사에서는 대부분의 조건에서 숙성 개시 30~40일 사이에 유리펩타이드와 K값이 포화상태에 도달하였다. 이 시점을 초과해 숙성하더라도 단백질 분해가 더 이상 진행되지 않으며, 감칠맛 성분 구성에도 큰 영향은 없을 것으로 보인다. 과숙성 시에는 트리메틸아민 등의 불쾌취가 증가할 가능성도 있다.

본 조사에서의 이노신산은 거의 모든 샘플에서 30~40일 사이에 농도가 반전되었으며, 유리 아미노산과 교차점이 약 3μmol/g 수준이었다. 니시다(織田ら, 2013)도 장기숙성에 따른 글루타민산과 이노신산의 반전현상을 보고하고 있다. 그러나 이러한 반전현상이 실제 맛에 어떤 영향을 미치는지는 명확하지 않다. 고기의 맛에는 다양한 요인이 복합적으로 작용하므로, 글루타민산과 이노신산 외에도 수분 함량 등 다른 요소에 대한 추가 검토가 필요하다.

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