홍어의 저장중 품질변화

경성대학교 산업대학원 식품개발학과 -- 조은정 (지도교수 김희숙)

1. 서론

홍어는 흑산도 근해와 서해안에서 많이 어획되며 예로부터 전라도 지방에서 홍어 육질은 횟감으로나 찜으로 구어 먹기도 하고 내장은 보리국에 넣어먹기도 하였는데 특히 봄철의 홍어회의 맛이 일품이어서 홍탁이란 말이 있을 정도이다.

전라도 지방에서는 가오리나 홍어를 보리국 재료와 홍탁의 회로 이용할 때는 다른 어류들처럼 신선한 것을 이용하지 않고 일부러 쌀겨에 버무려 가마니에 넣어 놓는다거나 독에 넣어 재래식 부엌 따뜻한 곳에서 수일간씩 방치하여 알큰하고 아리한 맛이 날 때를 기다려 이용하며 썩혀 먹는다고들 말한다.
즉 다른 어류에서는 변질하여 폐기할 시기에 홍어는 식용하는데 아직 변패홍어에 의한 식중독보고의 예는 없다.
어류는 육류보다 선도가 빨리 떨어지기 때문에 저온저장 방법중 부분동결법은 수산물의 보장을 위하여 일정기간 동안의 선도유지와 단백질의 변성 억제가 가능하다는 점에서 전면동결 또는 빙장법에 비하여 효과적인 방법으로 보고되고 있다.

보리새우육을 부분동결(-3℃) 조건에서 선도의 변화 단계별 단백질의 변성과 육의 유리아미노산 조성 변화등은 연구 보고된 바가 있다.
또한 담수어중 대표적인 어종에 속하는 뱀장어, 붕어, 미꾸라지, 가물치, 잉어등 어류의 정미성분 및 근육단백질, 아미노산조성 등에 관한 연구는 많이 이루어져 왔으며, 환형동물중의 개불과 복족류중의 군소와 같은 특수 종류에 대하여도 단백질 및 아미노산 조성 연구가 되어 있다.
그리고 어류를 이용한 간장등의 장류, 젓갈류등의 제조시에는 소금, 가수분해효소 및 보존료등을 첨가하여 장기간 보관하면서 우리아미노산의 변화, 휘발성염기물질의 변화 및 정미성분등에 대한 연구들이 보고되었다.
돈육에서는 첨가물 없이 저온 또는 동결상태로 일정기간 저장했을 때의 선도 및 맛의 변화에 대하여 보고된 바가 많으나 어류에서는 젓갈을 제외하고는 일부러 사후선도가 떨어져 변패했다고 보이는 어류를 섭취하는 경우가 드물기 때문에 이러한 형태의 어류에 대해서는 저장중의 선도 변화에 따른 단백질 변성과 유리아미노산 조성 변화에 관하여 검토한 연구는 충분히 이루어져 있지 않다.

과거에는 전라도 지방이나 섬지방에서만 홍어나 가오리 종류를 일정기간 저장 후에 식용하였지만 현재는 나라전체가 1일생활권에 들어 있는 관계로 지역에 관계없이 특이한 전통음식들을 꾸준히 개발하고 과학적으로 규명하려고 노력하고 있는 실정이다.

이와같은 견지에서 전라도 지방의 특이한 식용 형태이며 기호식품인 홍어육의 품질변화 기초 자료를 제공하기 위하여 pH, 일반세균수, 휘발성염기질소, TBA가, ATP관련화합물의 함량, 단백질의 함량, 염용성 단백질 및 수용성 단백질의 전기영동 patten의 변화 및 유리아미노산 조성 등을 1994년 1월 6일부터 1월 25일까지 실험실 상온(11∼13℃)에 저장하면서 날짜 경과에 따른 변화를 비교 검토하였기에 보고한다.


2. 결과 및 고찰

(1) 홍어의 일반성분 pH, VBN, TBA가, 암모니아태 질소 및 일반세균수의 변화

홍어를 11∼13℃에서 20일간 저장하면서 저장기간별 일반성분, pH, VBN, TBA가, 암모니아태 질소 및 일반세균수를 측정한 결과는 Figs. 1∼3에서 보는바와 같다.
홍어육의 일반성분 중 수분량은 저장 첫날에 80.95%, 8일에 84.19%, 20일에 85.6%로 점차 높아졌다.
조단백질 및 순단백질의 함량은 저장기간중에 일률적으로 줄어들었는데, 저장 첫날에 18.69와 14.91%, 10일에 12.80과 10.06%로 20일에는 3.8%, 10일에 2.7%, 20일에 1.1%로 줄어들었다. 홍어육의 pH는 저장 첫날 6.54이였으며 저장 6일째는 8.82로 급격히 상승하며, 저장 8일째는 9.52로 나타난 뒤에 저장 20일째까지 거의 일정하게 유지되었다.

휘발성염기질소량은 저장 첫날 18.9㎎%이던 것이 6일에는 83.8로 급상승되었고 10일에는 상승폭이 가장 심하여 244.3으로 된 후 16일에 311.2로 최고치를 나타내었다가 저장 18일부터는 약간씩 감소하는 추세를 보였다.

홍어육의 TBA가는 첫날 0.36㎎/㎏이던 것이 6일 0.55로 급격히 상승되는 현상을 보인 후 완만하게 상승하여 저장 20일째 0.86을 나타내었다.

암모니아성 질소는 알큰하고 아리한 맛과 냄새의 주성분으로 저장 초기에는 검출되지 않다가 저장 8일에 187.0㎎%, 저장 12일에는 870.8㎎%로 급격히 증가하다가 저장 16일에 1080.4㎎%로 최고치를 보인 후 점차 감소하였다.
그러므로 암모니아성 질소의 양은 본 실험이 일반세균의 변화가 없는 상황에서·VBN 값의 급속한 증가와 TBA가의 감소 현상이 나타나지 않음과 조단백질 및 순단백질 양 감소 원인으로 작용한 것으로 사료된다. 일반세균수는 저장 초기에는 100±10 cells/g 정도였으나 , pH가 상승한 저장 6일 이후에는 거의 나타나지 않았다.

어육의 일반성분들을 조사하여 보고한 결과들로서 최와 한은 개불과 군소육의 즉살시 수분 및 조단백질양을 83.97%, 89.38% 및 10.19%, 6.33%로 보고하였고, 또 최 등9)등도 즉살시의 붕어와 가물치를 실험한 결과 수분은 78.67% 및 80.69%, 조단백질양은 15.02% 및 18.84%, 순단백질의 양은 14.65% 및 16.14%로 보고하였다. 이때의 조단백질과 순단백질 함량의 차이가 2.7%로서 본 실험에서의 저장 10일째의 결과와 비슷하게 보고되었다.

pH 변화를 조사하여 보고한 결과들로서, 이 등은 크릴 간장 제조시에 원료육의 pH는 7.8이었으며 식염 20%를 첨가한 뒤 저장 0일째의 pH는 7.56, 14일째는 7.52, 90일째는 7.60으로 거의 변화가 없다고 보고하였다.
또 이 등은 고등어 생시료의 pH는 6.26이었고 고등어 분말수우프저장시 저장 0일의 pH는 5.94, 저장 50일 및 100일에는 각 5.92와 5.93으로 보고하였다. 변 등은 보리새우육을 -3℃에 저장중에 pH가 조금씩 증가하여 갔으나 저장 10일째에서 다소 감소하다가 다시 상승하는 경향이 보임을 보고하였다.

일반적으로 육에 부착된 미생물들에 의하여 발생되는 단백질의 변화, 특히 혐기적인 조건하에서 생육 가능한 Clostridium균에 의해 일어나는 단백질의 부패는 우선 단백질이 아미노산으로 분해되고, 아미노산은 amine, ammonia H2S, mwrcaptan, indole, sketole 등의 휘발성 물질로 분해되어 최종적으로 강한 부패취를 내게된다.

휘발성 염기질소의 양은 세균의 증식정도와 밀접한 관계가 있어서 세균수가 증가하고 관능적으로 초기부패가 느껴질 때까지는 그 증가폭이 적고 그후에 급속히 변화된다고 하였다.
이 등은 식염을 20% 첨가하여 크릴간장 제조시에 VBN 함량 변화를 저장 0일에 71.0㎎%, 30일 72.8 및 90일에 72.5로 보고하였으며, 구 등도 식염을 20% 첨가하여 상온 (15∼20℃)에서 60일 숙성시킨 밴댕이 및 주둥치 젓갈의 VBN 함량은 각각 258.2㎎%, 241.9㎎%로 보고되었다. 그러나 본 실험의 결과에서는 식염을 첨가하지 않고, 일반세균의 증가가 거의 없는 상황에서 VBN의 함량은 최고 311.2㎎%로 나타나 초기 부패나, 세균에 의한 분해의 최종적 산물이 아니라 특이한 자가분해효소에 의한 것으로 사료된다.

TBA분석법은 저장시 지방의 산패 정도를 알기 위해 가장 많이 이용되는 방법이다. 육내에 함유되어 있는 지방은 광선, 열, 금속이온 등의 영향을 받아 유리기를 생성하게 되고, 유리기는 잔존하는 산소와 결합하여 hydroperoxide를 생성하게 되며, 이 불안정한 물질은 aldehydf, alcohol, ketone 등 2차 반응물질을 생성하게 되어 불쾌취를 발생하게 된다.

저장 중 TBA가의 상승은 저장기간이 경과함에 따라 인지질 함량의 감소와 유리지방산과 triglyceride 함량의 증가 및 가수분해 효소의 활성에 의한 인지질로부터 유리되는 지방산이 주요한 원인으로 작용하고 있다.
Ayfer 등 및 Moerck과 Ball은 저장중 계육의 TBA가가 감소되는 현상도 일어날 수 있으며, 이는 계육의 표면에 존재하는 미생물들이 malonaldehyde를 제거하고 자동산화에 의하여 생성된 dicarbonyl compounds까지도 제거하기 때문이라고 보고하였다.

그러나 본 실험의 결과에서는 저장중 TBA 값의 감소 현상이 나타나지 않았다.

원래 홍어, 가오리 및 상어등 심해에 사는 어류들에는 질소배설물인 urea가 근육중에 축적되어 있는 것으로 알려져 있으며, 사후 강직후 세포내의 urease에 의하여 축적중인 urea가 분해되어 암모니아가 생성되고 그 이유로 pH가 9.5까지 도달하는 것 같다.
진한 ammonia 용액(pH 10.3)은 위의 점막을 급성으로 상하게 하여 세균감염을 일으킬 수 있다는 실험보고가 있으므로 홍어를 너무 오랜기간 숙성시키는 것은 바람직하지 않다고 사료된다.

이러한 결과들을 종합해 볼 때 홍어육은 단백질의 감소, 휘발성염기물질의 증가, pH의 상승 및 암모니아태 질소 증가 등이 미생물의 번식에 의해서 일어나는 것이 아니라 홍어 특유의 자가소화효소에 의해 변화가 이루어 졌다고 생각된다.


(2) ATP관련물질의 변화

홍어육의 저장중 핵산관련물질의 변화를 HPLC로써 분석한 결과는 Fig.4와 같고, 이때 표준품 0.001M용액을 조제하여 5㎕를 주입시 얻은 ATP 관련 화합물들의 chromatogram들은 Fig.5에 나타내었다.
저장 첫날에는 AMP, inosine, IMP, hypoxanthine등의 물질이 검출되었지만, 저장 4일째부터는 nosine과 hypoxanthine만이 검출되다가 저장 14일재부터는 hypoxanthine만 검출되었다. hypoxanthine의 양은 저장 6일에 급격히 늘어 저장 10일까지 증가하다가 저장 12일부터는 감소하였다. 이 ATP 분해생성물은 시료어 채취시 육의 피로도, 처리조건등에 따라 다소의 차이는 있을 것으로 생각된다.

양과 이에 의하면 핵산관련물질을 제거한 것은 감칠맛, 단맛이 떨어지고 쓴맛, 떫은맛이 다소 증가하여 전체적으로 맛이 떨어졌다고 보고하였다.
특히 IMP가 없는 경우 감칠맛과 담맛이 떨어졌고 짠맛, 쓴맛, 떫은 맛은 증가하였으며 맛의 조화성이 부족하다고 하였다. Jones 및 Kassemsam 등은 hypoxanthine은 쓴맛을 나타내는 물질이라도 하였는데 본실험에서는 hypoxanthine의 함량이 저장중에 월등히 증가함을 보아서 쓴맛을 나타내는 아미노산인 leucine, isoleucine 과 함께 홍어육의 맛에 관여 할 것으로 추정된다.
또 IMP와 유리아미노산 사이에는 맛의 상승작용이 있다는 Konosu 등의 보고로 미루어 볼 때 홍어육의 IMP함량은 저장 첫날에만 13.03mmole/g으로 나타났으므로 저장후 섭취시의 맛에는 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다.


(3)염용성 및 수용성 단백질의 변화

홍어육의 구성 단백질 중에서 염용성 및 수용성단백질 함량의 저장 기간중 변화를 Fig.6에 나타내었고, 염용성 및 수용성 단백질을 구성하는 subunit의 전기영동 patten은 Fig.7과 8에서와 같다. 근육단백질은 그 용해성에 따라 염용성단백질, 수용성단백질 및 근기질단백질 등의 3종류로 분류할 수 있다.
그 중 염용성단백질은 근원섬유를 구성하는 단백질로 단백질 (myofibrillar protein) 이라고도 하며 고농도의 염용액에서 추출된다.

Myosin, actin, tropomyosin, α-actinin 및 β-actinin 등으로 되어 있으며 종에 따라 분자량등은 조금씩 차이가 나는 것으로 보고된바 있다.
홍어육의 염용성 단백질의 양은 저장 1일 1.687㎎/㎖로 나타났으며, 저장 6일에는 2.432㎎/㎖, 저장 8일 2.887㎎/㎖로 증가하였다가 저장 10일 0.897㎎/㎖, 저장 16일 0.790㎎/㎖, 저장 20일 0.420㎎/㎖로 점차 감소하였다.
염용성담백질의 subunit를 각 동물종별로 동정하여 문헌상의 자료들과 대조하여 보면, 분자량에 있어서는 다소 차이가 있으나 200,000 dalton에 해당하는 subunit가 myosin heavy chain인 것으로, 토끼의 골격근에서 보고된 분자량 140,000의 C-protein이 홍어육의 염용성단백질에서 검출되었다.

이밖에 45,000 dalton에 해당하는 rjte는 tropomyosin과 tropomin-T인 것으로 각 판단되었다.
그리고 홍어육에서는 분자량 78,000 , 34,000에 해당하는 이스라엘잉어 골격근의 영용성 단백질과 보리새우육의 염용성 단백질의 분자량별 구성 subunit에 보고한 분자량과는 다른 subunit가 검출되었다.

물이나 낮은 이온강도의 염용액으로 추출되는 수용성단백질 즉 수용성단백질의 양은 저장 2일 1.85㎎/㎖이던 것이 저장 10일에는 3.83㎎/㎖, 저장 14일에 4.62㎎/㎖로 최고치를 보인 후 감소하는 경향을 나타내었다.
수용성 단백질은 염용성 사이에 존재하는 단백질로 해당계 효소등 각종 효소와 myoglobin, hemoglobin등 색소단백질 및 세포외 단백질로 되어있다.

포유류 동물간에도 수용성단백질등을 구성하는 효소들의 subunit들이 차이를 보이며 어류와는 더욱 많이 다름이 보고된바 있다.

저장중 tjsejh의 변화단계별로 홍어육 수용성단백질이 subunit의 변화를 8% SDS-PAGE 전기영동법으로 분석한 결과, 저장 1일의 수용성 단백질은 11개의 subunit가 검출되었다.
홍어육의 저장 경과 중 subunit 변화를 보면 저장 6일째에서 분자량 200,000의 새로운 subunit가 출현하여 저장14일까지 증가하다가 감소하였다.

분자량 94,000에 해당하는 subunit는 저장 1일째부터 서서히 감소하여 저장 16일째부터는 검출되지 않았다. 분자량 61,700 및 49,800에 해당하는 subunit는 저장초기부터 그 양이 점차 감소하였다. 또 분자량 45,000 및 36,700에 해당하는 subunit는 저장 6일째부터 출현하였으며, 분자량 41,000에 해당하는 subunit는 저장 초기인 3일까지만 나타났고 분자량 42,000 및 32,000 해당하는 subunit는 저장 1일부터 저장 20일까지 나타났다.
특히 분자량 32,000에 해당하는 것은 저장 8일부터 2개의 subunit로 나뉘어 저장 20일까지 나타났다. 분자량 28,500 및 26,800에 해당하는 subunit는 저장 저기간에 걸쳐 검출되었다.

최 등은 천연산 뱀장어와 양식산 뱀장어의 즉 살시 수용성단백질의 전기영동 결과 각 16개 및 22개의 subunit로 구성되었다고 하였으며, 남은 즉살시 이스라엘 잉어 수용성단백질에 대하여 실험하였는데 3년생인 경우 10개의 subunit로 구성되었다고 보고하였다.

변 등은 즉살시 보리새우의 수용성단백질은 12개의 subunit로 구성되어 있다고 하였으며, 최와 한은 개불의 수용성단백질은 모두 15개의 subunit가 분자량 25,500에서 220,000까지 구성되어 있고, 군 소의 수용성단백질은 10개의 subunit가 33,000에서 166,000에 걸쳐 구성되어 있다고 보고하였다. 본 실험의 결과와 종합하여 비교하여 보면 수용성 단백질의 구성 subunit는 종과 서식환경 및 시기에 다른 효소군 차이에 기인하는 것 같다.

또한 山田과 鈴木 39)은 41종의 어류 수용성 단백질로 박층등전점 전기영동을 행한결과, 대부분의 어종은 종간에 전기영동 형태가 다름을 보고하였고, 山田은 어패육의 수용성 단백질을 열변성시켜 박층등전점 전기영동을 행한 결과, 고온 (60∼80℃)에 서 가열한 단백질의 전기영동상에는 종마다 한 두개의 특징적인 subunit가 남게 됨으로 이들의 등전점을 비교하여 종을 판별할 수 있다고 하였다.


(4)우리아미노산의 변화

홍어육 중의 저장기간에 따른 유리아미조산의 조성변화를 알아보기 위하여 70% ethtl alcohol 로서 추출, 농축하여 아미노산자동분석기로 분석한 결과는 Table 5와 같다.
전체 유리아미노산의 함량은 저장 8일까지 점차 높아져 459.09㎎/100%을 보인 후 점차 감소하였다.

저장 첫날에는 전체 아미노산 함량 중 taurine, threonine, proline, ornithine 및 lysine이 가장 많아 66.8%로 나타났고,
저장 6일에는 5종의 아미노산 함량이 전체 유리아미노산의 69.7%
저장 20일에는 taurine, proline, ornithine 및 lysine의 함량 비율이 79.7%로 증가하였다.
특히 taurine은 저장 첫날에는 전체아미노산 함량의 29.4%, 저장 10일31.4%, 저장 16일 55.0%, 저장 20일 60.3%로 점차 그 점유비율이 놓아졌다.
저장중에는 taurine, asparagine, proline, glycine, alanine, cystine, β-alanine, ornithine, lysine 및 histdine 등의 아미노산은 저장 1일부터 저장 20일의 전기간에 걸쳐 검출되었는데, 저장 8일까지는 함량이 증가하다가 점차 감소하였다.

Threonine, hydroxyproline, citrulline 및 α-aminobutric acid 는 저장 8일까지 증가하다가 감소하여 저장 16일부터는 검출되지 않았다.
Phosphoerine 및 glutamic acid등은 저장 12∼14일까지 함량이 점차 감소하다가 그 이후에는 미량 검출되거나 전혀 검출되지 않았다.
Serine, sarcosine, cystathionine, valine 및 arginine 등의 5성분은 미량 검출되거나 전혀 검출되지 않았다. 그 외에 tyrosine은 저장 8일부터 검출되어 저장 16일까지 감소하다가 그후에는 미량 검출되었거나 전혀 검출되지 않았으며, ammonia는 저장 4일부터 검출되어 저장 18일까지 증가하다가 저장 20일에 감소하였다. 또 isoleucine 및 ieucine은 저장 8일까지 증가하다가 점점 감소하여 저장 16일부터는 검출되지 않거나 미량 검출되었다.

총 유리아미노산 함량은 오 등이 보고한 도다리 340.10㎎/100g, 천연산 넙치 303.03㎎/100g, 양식산 넙치 253.42㎎/100g로 저장 12일까지의 함량들과 비교할 때 비슷하였고, taurine의 양은 양식산 넙치가 116.40㎎/100g, 천연산 넙치 125.72㎎/100g, 도다리 135.38㎎/100g로 홍어육의 저장 8일째보다 많은 양이었다.

흰새우(Penaeus setifrrus)의 육중에 함유되어 있는 유리아미노산의 조성을 분석한 결과 arginine, taurine, proline 및 glycine이 전체 유리아미노산의 93%에 달하였다는 Cobb Ⅲ 등의 보고와 최 등8)이 뱀장어육은 lysine, aspartic acid 및 glutamic acid가 전체 아미노산의 45% 가량을 차지하고 있다는 보고와도 차이가 있었다.

최 등의 붕어의 유리아미노산중 histidine이 전체 유리아미노산의 52.2%를 차지하고 있었으며, 그 외에 taurine이 15.9%, glycine이 10.1%를 차지하고 있었다는 보고와 차이가 있다.
본 실험의 결과에서 함량이 높게 나타난 taurine은 삼투압조절작용이나 생체안정화 작용43)이 있고, 염분농도를 달리하여 사육한 해산 무척추 동물에서는 그 함량이 크게 변하는 것으로 알려져 있다. 본 실험은 홍어육 저장중 일어나는 품질 변화 연구에 기초자료로 제공하고저 하였으며, 본 실험에서 미비한 것은 좀더 이루어져야겠다.


3. 요약

홍어육을 11∼13℃에 저장하면서 홍어가 알큰하고 혀에 아리한 맛을 내고 홍어취를 낼 때 일어나는 품질변화를 실험한 결과는 다음과 같다.

일반성분 중 수분의 양은 저장 기간동안 점차 높아졌으며, 조단백질 및 순단백질의 양은 저장 기간 중에 줄어들었다.
pH는 저장 첫날에 6.54, 저장 6일에 8.82로 급격히 상승하여 저장 20일가지 9.46±0.09mg%이던 것이 저장 14일까지 급속히 상승하다가 저장 16일부터는 감소하였다.
홍어육의 TBA가는 저장 6일까지 급속히 상승하다가 저장기간이 길어질수록 완만 상승하였다. 암모니아태 질소의 양은 저장초기에는 전혀 나타나지 않았으나 저장 10일 이후 급속상승 후 감소하였다.

일반 세균수의 변화는 거의 나타나지 않았다. 핵산관련물질 중에서 hypoxanthine만이 점차 증가하다가 감소하는 경향으로 전기간에 검출되었다.
염용성 단백질의 양은 저장 6일까지 상승하다가 급격히 감소하여 거의 변화가 없었으며, 수용성 단백질의 양은 완만 상승후 감소하였다. 염용성단백질의 구성 subunit 변화는 거의 없었으나 수용성단백질의 경우 수용성 단백질의 변화를 SDS-PAGE 전기영동법으로 분석한 결과, 저장 초기와 저장 중기 및 후기의 구성 subunit 들이 변화하였다. 저장중 새로이 출현한 것으로는 분자량 200,000 , 49,800 및 36,700 dalton의 subunit 들이었으며, 소멸한 subunit 는 분자량 94,000 및 61,700 dalton의 subunit이였다. 저장 전기간중 나타난 subunit은 45,000 , 28,500 및 26,800 dalton의 subunit들이었다.

저장중 유리아미노산의 조성 변화에 있어서 저장 첫째날의 홍어육 중에는 taurine, Threonine, proline, ornithine, lysine등 5종의 아미노산이 총유리아미노산의 66.8%를 차지하였다. 저장 기간중 총유리아미노산 함량은 8일째에 가장 높아 459.09mg/100g 이었으며 10일째에 324.59mg/100g이었고 저장기간이 길어질수록 점차 감소하였다.