식육제품의 가공기술이론 11.1염지

햄/소지지/베이컨의 공정 (아래한글파일 참조)

주요 육가공품의 종류 햄 바베큐류: 등심, 바베큐치킨, 안심, 족발) Pressed ham: 비어슁켄, 치킨가슴살, 오곡수라, 청국장햄, 본레스햄, 맛있는스모크햄) 소시지 불고기맛, 청양고추맛, 핫치킨맛, 야채맛, 카레맛, 참맛비엔나, 혹임자소ㅅ지, 카바노치 베이컨

염지의 사전적 정의 Marination is the process of soaking foods in a seasoned, often acidic, liquid before cooking. The origins of the word allude to the use of brine (aqua marina) in the pickling process, which led to the technique of adding flavor by immersion in liquid. The liquid in question, the 'marinade', is often a vinegar (or other acidic liquid such as lemon juice or wine) and oil mixture. It can also contain herbs and spices.

염지의 유래 저장수단으로 소금사용(고대중국, 그리스에서 절인생선, 그원전 3000년경 스메르사회, 기원전 3000-1200년경 유태인 식품저장 소금이용 기록) 기원전 3세기 로마에서 햄생산에 건염법 기록 현대과학적 염지발단: 18세기 후반 소금중 불순물 질산염이 육색발현 요임 현대: 햄, 베이컨, 소시지 등의 육제품 풍미, 외관, clostridium botulinum억제 기능 =>단순 저장기능 보다 사용량 감소

염지의 효과 1. 발색작용: 균일한 선홍색 2. 항균작용 3. 풍미증진 4. 항산화 작용 5. 보수력증진

염지의 효과 1. 발색작용: 균일한 선홍색

염지의 효과 육제품의 조건 - 균일한 선홍색=>염지를 통해서 결정 육색을 유지하는 요인 - 미오글로빈 함량, pH, 아질산염의 분포와 함량, 식육의 상태, 육제품의 노출, 육제품의 포장 재질 등

발색 + Oxygen - Oxygen Iron state: Fe++ Iron state: Fe++ 6th Orbital: O2 6th Orbital: H2O Iron state: Fe+++ 6th Orbital: H2O or O2 Processed Meats 산화와 열변성 Cookery

육색의 결정: 햄의 철원자의 환원(Fe2+) 또는 산화(Fe3+)상태 염지의 효과 육색의 결정: 햄의 철원자의 환원(Fe2+) 또는 산화(Fe3+)상태 Deoxymyoglobin

Chemical state of myoglobin Bonds Compound Color Name Fe++ Ferrous (covalent) :H2O Purple Reduced myoglobin :O2 Red Oxymyoglobin :NO Cured pink Nitric oxide myoglobin :CO Carboxymyoglobin Fe+++ Ferric (ionic) -CN Cyanmetmyoglobin -OH Brown Metmyoglobin -SH Green Sulfmyoglobin -H2O2 Choleglobin

염지효과 Myoglobin Oxymyoglobin Metmyoglobin NO --> heat ----> Nitric oxide myoglobin heat ----> Nitrosylhemochromogen KNO3(질산염, Nitrite) ------환원성미생물/환원제---- NO2 KNO2(아질산염, Nitrate)-------젖산-------------------- HNO2 3HNO2(아질산)-----------------아스코르브산/에리소르브산염---- --------------- HNO3 + 2 NO + H2O NO + myoblobin mitrosomyoblobin--가열--nitrosohemochrome

육색과 산소 및 pH

염지의 효과

미생물 Pigment Catalyst New pigment Oxymyoglobin oxidation + bacteria ----------------------------> Metmyoglobin (-OH) Metmyoglobin bacteria ----------------------------> Choleglobin (-H2O2) Sulfmyoglobin (-SH)

색소의 안정성에 미치는 영향 빛 과 산소에 노출시 퇴색된다 =>빛에 의해 일산화질소(NO)가 헴에서 분리되고, 산소에 의해 산화된다 =>빛 과 산소 투과성이 낮은 진공포장필요

항균작용 염(2-4%)이 있는 환경에서 세균, 효모, 곰팡이 성장억제 아질산염에 의해 세균(예, Cl. Botulinum @ ca. 150 ppm)균 성장억제 예, -식중독균 사멸: 100C 10분이상 -아질산 염 200ppm 63C 30분이면 사멸

풍미증진작용 항산화작용 보수력 증진 아질산염의 첨가로 알데히드(헥산알, 펜탄알)와 지방산화로 인한 하이드로퍼옥사이드(ROOH) 생성지연 항산화작용 일산화 질소가 헴색소의 철이온 환원형 Fe2+ 유지 아질산염이 불포화지방산과 반응하여 지방산화 방지 보수력 증진 소금에 의한 염용성 단백질 추출률 증가와 인산염 등 첨가제에 의한 pH 증가

염지 재료의 종류 물 소금 당류(자당, 포도당, 유당 등) 아질산염과 질산염 에리소르브산염과 아스코르브산염 글루코노델타락톤, 알카리성 인산염 향신료와 풍미제(후추, 계피, 마늘, 양파 등)

염지 재료의 기능 물 염지재료 용해 수분함량과 다즙성 유지 열처리중 감소하는 수분 보상 첨가할물량(Added Water) Final Water-(수분계수x단백질 함량) 첨가할 물량(PFF, protein, fat-free) PFF= [육단백질 함량/(100- 지방함량)]x100

염지 재료의 기능 소금 맛의 기본 메디엄(pickle이라함) 삼투압형성 염지재료 흡수력증가 염용성 단백질 축출 수분활성도 감소 부패성 미생물 발육억제 =>저염을 선호하는 경향…

염지 재료의 기능 당(설탕, 자당, 포도당, 유당) 맛과 색 개선 염지육의 pH저하로 육색발달 발효제품의 경우 미생물(젖산균)의 에너지원 =>- pH 강하로 조직감 단단해짐 - 보수력 낮아져 건조에 용이 - 발색과 풍미증진 - 부패미생물 증식억제 - 낮은 pH는 아질산(HNO2)을 일산화 질소(NO) 로 분해촉진=>니트로소미오글로빈(nitrosomyoglobin) 생성 촉진(발색) ** 과다한 당첨가는 강한신맛=>제품질 저하

염지 재료의 기능 아질산염(KNO2, Nitrite)과 질산염(KNO3/NaNO3, Nitrate) 질산염: 채소류와 물, 토양에 존재, 특히 소금에 불순물로 존재 질산염과 아질산염은 독성=>총사용량 제한 질산염과 아질산염은 제품 및 국가에 따라 기준 다양 미국: 아질산염과 질산염의 합: 아질산형태 200ppm 이하(베이컨: 아질산 120ppm이하, 에리소르브산, 아스코르브산염 560ppm이상 사용, 베이컨 아질산염 잔류량 40ppm이하) 한국, 일본: 가공후 잔류량=>아질산염 70 ppm 독일: 발효건조소시지:질산염 300 ppm까지 허용

염지 재료의 기능 아질산염(KNO2, Nitrite)과 질산염(KNO3/NaNO3, Nitrate) 장기 발효숙성제품은 주로 질산염 사용(육색이 강하고 안정적, 염지풍미우수), 하지만 아질산으로 환원 높이기 위해 높은 pH필요(급속 pH강하 방지위해) =>glucono-d-lactone(GdL) 동시 사용금지 =>당류첨가량 감소 => 저온 발효 단기 발효 소시지 제조는 아질산염이 주로사용 =>급속한 pH강하 염려없음=> GdL사용 가능=>오히려 낮은 pH 육색발달과 안정에 기여

염지 재료의 기능 에리소프브산염과 아스코르브산염 (Erythorbates-Ascorbates) 상호 보안적으로 이용할수 있는 환원제 => 아질산염(HNO2)을 일산화 질소(NO)로 분해 촉진 => Metmyoglobin(갈색, Fe3+) --> Myoglobin(적자색, Fe2+) =>약 550ppm 첨가 아스코르브산(제품 포장시 5-10%분무)=>제품의 탈색방지, 니트로소 아민(발암물질) 생성억제

염지 재료의 기능 글루코노델타락톤(glucono-d-lactone, GdL) 수용성, 글루콘산(gluconic acid)로 가수분해 후 산으로 작용 새콤한 단맛을 부여하기 위해 식품제조시 첨가 발효 소시지의 pH저하 목적=>염용성 단백질의 응고를 도움=>단단한 조직감 및 발색 증진 및 미생물증식억제 GdL의 가수분해(=> 수용성 gluconic acid )는 낮은 온도에서 완만/높은 온도에서 가속

염지 재료의 기능 알카리성 인산염 풍미증진, 보수력 증가, 연도 및 다즙성 개선, 육색개선, 저장중 육제품 산화방지 국가에 따라 제품에 따라 사용 허용 결정 - 우리나라 및 유럽: 허용 - 미국: 햄과 같은 염지액 사용 제품 허용 소시지 등 인정 않음 보수력 개선, 풍미증진, 육색 산화방지 염지액의 5%미만=> 제품중 0.5% 미만

염지 재료의 기능 향신료와 풍미제 육제품의 독특한 풍미를 위해 사용 제품과 식문화(소비자)에 따라 다름 Paprika, Tumeric, Saffron: 색택증진 Capsicum, Family: 비타민 C, 항미생물 Resemary, Thyme: 비타민 C, 항미생물 Clove: 항미생물 Cinnamon: 항미생물, 항산화 고추가루: 지방에 황갈색 침투 Nutmeg, 검정후추: 검은 반점 Sage, 검정후추: Tannin+Fe =>회색 Mustard, 생강, Tumeric=> 항산화 Nutmeg, Clove, Mace, Sage =>항산화

염지방법 장시간의 염지는 지나친 수축과 높은 농도 염침투 우려=>염지 농도 및 시간이 중요 건염법(Dry curing method): 전통적 방법, 소금 질산염 혼합물 문지르거나 파묻음, 2-8주일동안 염지=>salt pork, heavy jowls , heavy sow bellies 등에 이용 당첨가 건염법(Dry sugar cure): 저온시설, 염지액 주입시설 없은곳 초보자에게 유리, 침지법에 비해 염지시간 단축, 높은 온도에서, 미숙한 사람도 안전한 염지 가능, 종료시점의 구분 어려움 압연법(Pressure, box cure): 현대적 기계화 전에 베이컨 등의 제조에 이용 온염법(hot salt cure): 건염법의 일종, 질산염->설탕->가열한 소금을 순서대로 도포한후 5-7일 염지. 당염법(sweet pickle cure): 소금, 설탕, 아질산염, 물의 혼합액=>염의 농도와 햄의 두께에 따른 염지기간이 다름, 염지실 온도는 1-5도시 바람직, 10도시 이상은 너무 높은 온도임. 미생물 오염에 주의필요 복합염지법(Combination cure) 건염지법과 액염지법을 혼합하여 염지하는 방법: 빠른 염지성분 침투와 미생물 오염 위험 방비

염지 촉진법 염지액 주사법 - 염지용 주사기 또는 자동 주입기 - 염지는 안쪽에서 바깥쪽으로 진행 - 염지용 주사기 또는 자동 주입기 - 염지는 안쪽에서 바깥쪽으로 진행 - 염지액 주입후 표면에 건염지하면 염지가 효과적으로 이루어짐 동맥주사법 - 햄의 대퇴부 동맥속에 염지액 투입 - 훈연실에서 주입전 햄의 무게와 같도록 수분조절 필요 기계적 방법에 의한 주입 - 동맥주입기, 분무주입기, 다침주입기 등

염지 촉진법 마사지 및 텀블링 - 염지액을 주입한 햄의 염지효과 증가 - 육단백질 추출로 결착성 증가 및 염지시간 단축 =>햄이 유연해지고, 식육의 결착성과 보수력증진 마사지(massaging) - 회전통 내부에 무딘칼날들이 있어 회전시 조직 찢김 및 충격 텀불링(tumbling) - 중력 충돌에 의한 염지 촉진

11.2 세절, 혼합 및 유화

세절, 혼합 및 유화의 정의 세절 및 혼합(소시지류나 프레스햄 제품 에 필요) - 형태를 유지하는 햄류나 베이컨류에서는 필요없음 - 세절: 원료육을 균일하게 세절하여 혼합이나 방죽용이 하게함 => 분쇄기(grinder), 사일런트 컷터(silent cutter), 마이크로 컷(Microcut), 콜로이드 분쇄기(colloid mill) 등 이용 - 혼합: 세절된 원료육과 부원료, 향신료 , 조미료 등 혼합 => 소시지류는 사일런트 컷터 => 프레스햄은 혼합기(Mixer) 제품에 따라 중요도 다름 - 소지지류: 사일런트커터에서의 세절 혼합비중 같음 - 프레스햄: 혼합공정이 중요

분쇄(grinding)

분쇄(grinding)이론 및 목적 - 세절, 혼합공정 용이하게함 -분쇄육의 품질은 원료육의 온도, 플레이트의 구멍 직경 및 칼날에 의해 결정 - 세절전 0-5도시에 1차 자른 고기 보관 - 세절시 육온 10도시 이하 유지위해 온도 조절필요 - 분쇄시 소량씩 첨가하여 온도상승 방지 -높은 온도는 단백질 변성으로 보수력 저하 및 지방분리 및 용출

분쇄기 - 그림 참조 -스크류, 플레이트, 칼날 -분쇄정도: 플레이트의 수, 구멍의 직경, 칼의 수에 의해 결정(플레이트, 2, 3, 5, 8, 13 mm) -원료육의 종류, 성질 및 제조할 제품의 종류에 따라 플레이트의 구명직경 결정 - 지방은 고기보다 부담이 크므로 적은량 투입

세절과 혼합과정

세절과 혼합(cutting & mixing)의 목적과 이론 - 소시지류 제조의 중요한 공정(사일렌트 컷터에서 이루어짐) - 용해된 단백질이 지방구의 표면에 안정제로 작용하여(유화) 반죽상태의 고기 유화물 형성으로 지방구 분리 막아줌 유화상태, 결착성, 보수성에 직접영향, 소시지류 제조공정의 가장 중요한 과정 보수력 증가는 근원섬유의 엑틴과 미오신 분리 및 팽창등 근원섬유단백질의 공간적 배치에 의한것임 칼날의 운동 일부가 열에너지로 바뀌어 고기혼합물의 온도상승과 품질저하 원인이됨 칼날의 형태, 회전속도와 시간, 세절온도, 수분첨가 등이 중요

세절과 혼합(cutting & mixing)의 목적과 이론

작업장 온도와 세절시간의 영향 - 세절과정중 온도측정은 품질관리의 유일한 방법 - 온도상승이 적을수록 보수력 감소예방 - 원료육 온도, 작업장 온도, 세절시간, 칼날의 회전속도와 형태 - 세절중 얼음과 소금첨가=>온도 저하 - 인산염첨가=>점도낮춤=>온도상승지연 - 작업장 온도 10도시 이하 바람직 - 세절후 혼합물 온도 13-15 정당(18도시 이하) - 세절시간증가=>세절정도 미세화, 지방세포막 파괴 증가=> 보수력 증가 - 최종 온도 15도시 이하에서 세절시간증가=>보수력과 유화력 향상

원료육의 온도와 세절 정도의 영향 16도시 부터 보수력 감소 =>낮은 온도에서 단백질의 소수성 원자단의 상호작용이 떨어져 단백질 망상구조에서 수분 보유력 증가 지방을 첨가하기전 온도가 낮을수록 보수력 증가 세절시간 증가=>밝은색 증가, 붉은색 감소

회전속도의 영향 볼과 칼날의 회전속도 증가=>미세하게 세절=>정 비례하지 않음 칼의 회정속도:1200-1400 rpm 볼의 회전속도: 8-9 rpm 회전속도 증가=>온도상승 가속 회전속도 증가=>세절시간 단축 회전속도 증가=>보수력 증가, 점도 증가 회전속도 증가=>조직 부드러워짐, 회전속도 증가=>제품의 긴밀도, 견고도 증가

칼의 수와 형태의 영향 칼의 수와 형태=>온도상승 속도와 품질영향 각이진 개량형(한면만 날이선 칼날 형태)이 반달형 보다 온도상승이 낮음=>칼의수가 적을 수록=> 영향력 낮음 동일시간, 동일 회전속도에서, 칼의 수가 많을수록, 한면만 날이선 형태=>보수력 우수

세절조건의 영향 진공세절상태 세절은 - 대기상태에서보다 소시지의 붉은색 높음 - 산소혼입 적어=>조직감 견고, =>산소침투 낮아 옥시미오글로빈 산화억제=>메트미오글로빈 적게 생성 - 산소혼입 적어=>조직감 견고, - 지방산화억제=> 맛 변화 방지 ** 소시지의 부피가 작아 보이는 단점

물 첨가의 영향 물의 첨가=> - 보수력 영향 - 경도를 완화함 - 칼날과 마찰 줄임 적당량 물 첨가 실폐시 - 소시지의 조직 거칠고 단단해져 부스러지기 쉽다 - 풍미 떨어져 품질 저하 약 10-30% (얼음 첨가가 온도상승 억제로 효율적임)

세절 및 혼합기 사일런트 컷터 콜로이드 분쇄기 마이크로 컷터 <그림 참조>

세절 및 혼합 공정시 주의 사항 커터의 칼날검사: 예리하고 매끄러워야함=>온도상승, 지방분리 원인 칼과 본의 간격조정 후 회전축에 고정 특히 여름철은 볼을 사전 냉각시켜야함 가능한 예비세절하여 냉장 보관으로 낮은 온도 유지 첨가할 얼음은 쇄빙하여 눈과 같은 상태 유지

캇터의 조작 원료육을 보올 전체에 분사후 소금 첨가 저속시작=>고속으로 충분한 결착성 형성 얼음 첨가로 세절원활화=>온도를 낮게 하여 식육이 끈기를 읽어 분산된 작은 입자 상태로 되고, 점차로 점착성이 증가되어 전체가 하나의 덩어리로 유도 향신료, 조미료, 부원료, 결착제 등을 분산되게 첨가

유화(Emusifiation)

유화이론 유화형 제품에서 품질의 결정적 요인(유화형 소시지 등) 수중유적형(oil in water) 형태를 말함 근육단백질이 우수한 유화제로 작용: 분해된 근원섬유는 망상구조형성하여 수분고정 및 지방구 둘러싼 단백질막형성 용해된 단백질과 물이 지방구 둘러싸는 형태 가열중 지방과 수분 분리 방지=>유화도가 중요한 주요 원인 열처리중 지방입자는 녹아 단백질 응고 망상조직에 둘어싸이게됨 주요 근육 단백질의 미오신 머리부분: 소수정으로 지방구와 결합=>꼬리 부분은 친수정으로 물과 접함

고기 유화물(력)에 영향을 미치는 요인 원료육의 보수력 세절온도와 세절시간 배합성분과 비율 가열

원료육의 보수력 근육의 pH, 소금농도, 이온종류 및 강도, 용해도=>보수력 및 유화력영향 낮은 유화안정성=낮은 지방분리=>높은 보수력 높은 보수력 = 높은 pH, 높은 염농도, 사후경직전의 가공(높은 ATP함량) , 인산염의 첨가 =>가열중 지방의 보유력과 고정능력 증가

경직전 근육의 높은 ATP와 pH 엑틴과 미오신 분리 및 팽윤 용이 높은 pH: 근섬유등전점(pH5.2-5.4)과 멀어짐=>단백질 순전화 증가=>같은 전하끼리 미는 힘 증가=>미세구조 증가=>보수력 증가(예, DFD 육)

고농도의 염 첨가 및 동결저장 고농도의 염 첨가: 단백질의 결합력 강한, Cl-, 이온의 작용으로 근원섬유간의 공간 넓어짐. 또한 ca2+, Mg2+ 등의 금속이온 분리하여 근육의 미세구조 증가=>보수력 증가 동결저장: 길어짐에 따라(약 1년이상) 젤리와 지방의 분리현상일어남:단백질 변성때문 온도체육분쇄+2-4%소금첨가 냉동보관: 높은 보수력 유지 가능

우수한 원료육? DFD육은 보수력 높고(우수한 원료육), PSE육은 보수력 낮아(좋지 않은 원료육) 적색육이 백속육보다 유화력 보수력 높음 가금육이 칠면조, 오리고기보다 보수력 높다고 하나, 이유 모름

세절 온도와 세절 시간 짧은 세절시간: 지방세절 작음=>지방입자 분산작음=>근원섬유망상조직에 둘어싸이지 못함=>유화안정성 낮음=>지방분리증가=>조직감 감소(보수력 감소) 긴 세절시간 및 지방함량 높을수록 온도상승, 동결육, 동력지방, 얼음 이용 최적 세절 및 혼합시간(소시지의 안정성)=> 배합비, 지방조직의 형태, 원료육과 지방 온도, 예비 배합 등에 따라 달라짐 - 세절/혼합후 온도는 10-15도시 적당 높은 온도는 지방용해로 가열시 단백질망상구조가 지방구를 고정시키기 어려움 포화지방산이 불포화지방산보다 우수함(교과서 수정) 인삼염의 첨가는 ATP와 마찬가지로 엑틴과 미오신 분리로 유화력 증가

배합성분과 비율 - 미오신, 액틴, 액토미오신, 지방, 물, 염 세절 및 유화 =>유화형성(근육섬유가 지방구를 둘어쌈)=>가열(단단한 겔형성, 지방, 물, 기타성분 고정) - 단백질: 지방 물과 망상구조 형성=>너무 많으면=>두꺼운 단백질 망상구조로 탄력도가 떨어져 유화안정도 감소 - 지방: 너무 많으면=>지방구의 표면적이 넓어짐=> 단백질막이 얇아져 물리적 강도와 탄력 떨어짐=>열안정성 떨어져 유화성 낮아짐 -고이유화물 안정도에 적합한 배율: 예, 45% 식육, 지방 25-30%, 빙수 25-30% - pH6.0, 이온강도: 0.6 Os, 가열온도: 60-70도시=>겔형성 최적조건

가열 가열=>육단백질 응고, 수축: 다른 분자와 새로운 분자간 결합형성으로 응집(단백질 열응고)=>고정수는 자유수로 변화=>보수력과 유화물 안정도 감소 단백질 열응고=>비규칙적 조직내 수분과 지방 유지 =>40-70도시에 형성=> 그 후 보수력 급속히 감소(그림 11-15)

혼합(Mixing)

혼합(Mixing) 혼합기(그림 참조) 제품 목적에 맞게 원료육의 크기, 작업시간 조절 제품 목적에 맞게 원료육의 크기, 작업시간 조절 향신료와 조미료 등을 중앙부분에 분산 혼합 잠착력 생기면 지방 첨가: 너무 짧으면 지방분리현상, 회전 너무 빠르면 온도상승, 너무 느리면 결착력 악함.=>5-10분이 적당 혼합기의 사용시간은 회전속도와 혼합력, 제품의 종류, 결착제의 첨가여부, 결착육첨가정도에 따라 달아짐.

예비 혼합 최종제품의 제품조성의 균일성위해 원료육과 염지제 혼합후 성분조정에 이용 =>최종 제품조합: 예비혼합물, 예비혼합하지 않은 원료육, 지방, 수분참가(필요에 따라서 조미료첨가) - 단백질, 지방과 수분함량 분석=>최종 배합 조절 (조성분이 각기 다른 재료와 근육 이용시 특히 유리) - 염지제의 첨가로 저장성 증가(신선육 저장기간을 연장시킬수 있음)

예비 혼합 온도체 가공에서 예비혼합: 염용성 단백질 추출률 증가로 결착력향상, 보수성 및 유화안정성 증가 ->높은 ATP 상태에서 엑토미오신결합(Actomyosin)이 가역적임=> 염용성 단백질 추출용이함 ->ATP가 분해되어도 사후경직 약화(저지)시킴 - 예비혼합물을 생산하여 판매하는 전문업이 가능할수 있고, 단일 공장에서 가공기계 효율 상승 - 아질산염 첨가는 산패억제 풍미 증가 : 지방산화나 미생물 오염에 의한 산폐감소