돈육의 부위별 근육의 pH 및 가열감량 상관 관계

실험에 사용된 30두의 암퇘지(Landrace×Yorkshire×Duroc)는 충청남도 논산의 도축장에서 표준 절차에 따라 도축된 돼지에서 무작위로 확보되었다. 한 주에 3개의 도체를 공급받아 10개의 독립적인 배치(각 배치 당 3개 도체)로 실험이 구성되었다. 도축 후 24시간에 공급받은 돼지의 오른쪽 도체에서 목심, 삼겹살 및 등심을 분리하였다. 목심은 제 1번 경추에서 제 4번 흉추 사이를 잘라 얻었고, 삼겹살은 제 5번 흉추에서 6번 요추 사이를 절단하여 갈비뼈와 등심(M. longissimus dorsi)을 제거하여 얻었다. 등심에서 껍질과 등지방을 제거하고 흉추 13번 위치에서 근육 부위(M. longissimus dorsi at 13^thThoracic vertebra, LLT)만을 채취 후 실험에 이용하였다. 얻어진 목심은 제 2번 경추 위치 단면에서 세개의 근육, 머리반가시근(M. semispinalis capitis, SeC), 목널판근(M. splenius capitis, SpC), 및 뒤머리빗근(M. obliquus capitis caudalis, OC)을 분리하였다. 삼겹살은 제 6번, 11번 흉추 및 제 4번 요추 위치에서 자른 단면에서 각각 다음과 같이 세개의 근육을 분리하였다. 제 6번 흉추: 몸통피부근(M. cutaneous trunci, CT 6^th), 넓은등근(M. latissimus dorsi, LD 6^th), 배쪽톱니근(M. serratus ventralis, SV 6^th); 제 11번 흉추: 몸통피부근(CT 11^th), 배바깥경사근(M. external abdominal oblique, EO 11^th), 가슴가로근(M. transverse thoracic, TT 11^th); 제 4번 요추: 몸통피부근(CT 4^th), 배바깥경사근(EO 4^th), 배속경사근(M. internal abdominal oblique, IO 4^th). 목심과 삼겹살에서 얻은 근육들과 등심에서 pH와 가열 감량이 측정되었다.

근육의 pH를 측정하기 위해 각 근육 시료 1 g을 증류수 9 mL과 혼합하여 균질하고(T25 basic, IKA, Staufen, Germany) 균질액을 2,000×g로 10분간 원심분리 하였다(1580R, LaboGene, Lillerød, Denmark). 원심분리 후 상등액을 Whatman No.4 여과지(Whatman, Maidstone, UK)를 통해 여과한 후 pH 측정기(SevenEasy, Mettler-Toledo, Schwerzenbach, Switzerland)를 이용하여 여과액의 pH를 측정하였다.

가열 감량 측정을 위해 목심과 삼겹살에서 얻은 근육 시료와 등심을 진공 포장한 후 80℃ 항온 수조에서 심부 온도가 75℃가 되도록 가열하였다. 가열한 시료는 실온(25±2℃)에서 냉각한 후 포장지와 빠져나온 수분을 제거하였다. 가열 감량 값은 가열 전과 가열 후 측정한 무게 차이를 백분율로 계산하여 나타냈다.

본 연구의 데이터 처리는 SAS 통계분석 프로그램(SAS 9.4, SAS Institute, Cary, NC, USA)을 이용해 수행되었다. 기초 통계량을 산출하고 Shapiro-Wilk test를 통해 데이터의 정규성 여부를 확인하였다. 정규성을 따르지 않는 변수가 확인되어 스피어만(Spearman) 상관 관계 분석이 실시되었다. 상관관계는 p<0.05인 경우를 유의성이 있는 것으로 판단하였으며, 상관관계의 강도는 Schober 등(2018)에 따라, 0.00–0.10의 범위는 무시해도 되는 강도, 0.10–0.39를 약한 강도, 0.40–0.69를 중간 강도, 0.70–0.89의 범위를 강한 강도, 0.90–1.00는 매우 강한 강도로 표현하였다.

실험에 사용한 돼지 도체 30두의 등심, 목심 및 삼겹살 근육들의 pH와 가열 감량 측정 결과를 Table 1에 나타냈다. 목심에서 분리한 세개의 근육은 상대적으로 높은 pH를 나타냈으며(pH 6.35–6.44), 삼겹살에서 분리한 근육에서 측정한 pH 범위는 5.75–6.43으로 같은 대분할육 내의 동일한 해부학적 위치에 존재하는 근육임에도 불구하고 근육의 pH가 상이함이 확인되었다. 한편, 각 근육에서 측정한 pH는 등심 LLT 근육에서 5.65로 가장 낮았으며 목심의 SpC 근육에서 6.44로 가장 높았다.

본 연구에서 이용한 삼겹살, 목심 및 등심의 근육을 Fig. 1에 나타냈다. 삼겹살의 pH 결과 상대적으로 높은 pH 6 이상인 근육인 SV 6^th, EO 11^th, TT 11^th, IO 4^th에서 상대적으로 육색이 붉은 것으로 확인되었다. 반면 삼겹살 전체에 얇게 분포하는 CT 근육의 경우 pH가 5.75–5.91로 위에서 언급한 근육보다 상대적으로 백색에 가까운 것으로 관찰되었다. 이는 근섬유 조성의 차이에 기인한 것으로 사료된다. 백색을 띄는 식육의 근섬유 조성은 산화적 대사에 의존하는 적색의 근섬유(TypeⅠ, Ⅱa)보다 속근섬유(fast-twitch glycolytic)인 TypeⅡb가 주를 이루고 있다(Bohrer et al., 2024; Park et al., 2024). Ⅱb형 근섬유의 비중이 높은 근육은 빠르게 해당 작용이 유도되어 근육의 pH가 빠르게 감소할 수 있으며, Ⅱb형 근섬유의 조성은 근육의 pH와 음의 상관관계가 있음이 보고되었다(Joo et al., 2013). 따라서, Type 1과 Ⅱa의 근섬유 비중이 높은 경우, 적색도가 크며 근육의 pH가 상대적으로 높게 발생된다. 한편, Type Ⅱb형의 근섬유 비중이 높은 경우 pH가 낮고 백색을 띈다.

Fig. 1. The images of pork belly and shoulder butt. (A), The images of pork belly slices. 1, 2, and 3=CT 6^th, SV 6^th, and LD 6^th: M. Cutaneous trunci, M. Serratus ventralis, and M. Latissimus dorsi in pork belly at 6^thThoracic vertebra. 4, 5, and 6=TT 11^th, EO 11^th, and CT 11^th: M. Transverse thoracic, M. External abdominal oblique, and M. Cutaneous trunci in pork belly at 11^thThoracic vertebra. 7, 8, and 9=CT 4^th, IO 4^th, and EO 4^th: M. Cutaneous trunci, M. Internal abdominal oblique, M. External abdominal oblique in pork belly at 4^th lumbar vertebrae. (B), The image of pork shoulder butt 10, 11, and 12=SeC, SpC, and OC: M. Semispinalis capitis, M. Splenius capitis, and M. Obliquus capitis caudalis in pork shoulder butt at 2^nd cervical vertebrae. (C), The image of pork loin. 13= LLT: M. Longissimus dorsi at 13^th thoracic vertebra.

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등심에 존재하는 근육인 LLT 근육의 pH는 5.65로 가장 낮은 결과를 보였다. 또한, Fig. 1에서, 등심의 근육인 (C)은 목심 (B) 및 삼겹살 (A)의 근육보다 상대적으로 백색을 띄는 것을 확인하였다. 등심의 경우, 돈육에서 다른 부위와 비교하여 상대적으로 백색인 근육으로 알려져 있다(Jeon et al., 2024). 이는 상대적으로 백색을 띄는 LLT 근육에서 삼겹살과 목심과 비교 시 Type Ⅱb형의 근섬유 비중이 높기 때문에 낮은 pH를 띄는 것으로 사료된다. 본 연구 결과와 동일하게, 선행 연구의 결과에서 LLT 근육이 돼지의 다른 근육에 비해 색이 밝고 pH가 낮다고 보고하였다(Bohrer et al., 2024).

다양한 근육에서 측정한 가열 감량의 범위는 28.45–35.98%였다. 가열 감량의 경우, 주로 근육의 보수력의 영향을 많이 받는 식육의 품질 특성으로 알려져 있다. 도축 후 근육의 pH의 변화는 단백질 순전하와 근섬유 내부 공간의 변화로 이어지며 이는 식육의 보수력에 영향을 미친다(Jeong et al., 2023). 식육의 주요 근원섬유 단백질인 미오신과 액틴의 등전점으로 알려진 pH 5.2–5.3에서 pH가 증가할수록 근섬유 내부 공간에 단백질간의 반발력 증가로 인하여, 수분이 포집될 수 있는 공간이 증가하여, 보수력이 증가하게 된다(Huff-Lonergan and Lonergan, 2005). 따라서, pH가 높을수록 보수력의 증가로 인해 가열 감량이 감소할 수 있다. 또한, 이전의 많은 연구들에서 낮은 pH의 식육에서 수분의 손실이 크게 발생함을 보고하였다(Aaslyng et al., 2003; Huff-Lonergan and Lonergan, 2005; Jo et al., 2023).

흉추 6및 11번과 요추 4번 위치의 삼겹살에서 각각 얻어진 총 9개의 근육 pH의 상관관계 분석결과를 Table 2에 정리하였다. 동일 위치별 3개의 근육간 pH의 상관관계 결과 흉추 6번 위치의 경우는 CT가 LD 및 SV와 각각 0.66 및 0.50의 상관 계수를 보였으나, LD와 SV 사이에는 동일 위치임에도 불구하고 상관 관계가 없음이 나타났다(p>0.05). 흉추 11번 위치의 경우 CT와 EO가 상관 계수가 0.39로 약한 강도의 상관관계 및 EO와 TT가 상관계수 0.68로 중간 강도의 상관관계가 있었지만, CT와 TT 사이에 상관 관계가 없음이 확인되었다(p>0.05). 하지만 요추 4번 위치의 경우는 3개의 근육 사이에 0.41–0.65의 중간 강도의 상관관계가 있음이 확인되었다. 본 연구에서 분석한 9개의 삼겹살 근육 중 CT는 흉추 6 및 11번과 요추 4번 위치 모두에 분포되어 있는 동일한 근육이다. CT의 위치별 pH의 상관 계수는 0.64–0.66으로 동일 근육임에도 불구하고 위치 차이에 따라 중간 강도의 상관 관계가 있음이 나타났다. Kim 등(2019)과 Park 등(2024)의 연구에서 흉추에서 요추까지 붙어있는 최장근(longissimus muscle)이 흉추 영역(longissimus thoracis)과 요추 영역(longissimus lumborum)과 같이 위치에 따라 근섬유의 크기나 조성 같은 특성의 변화가 있을 수 있음을 보고하였다. 삼겹의 위치별 상관 관계에서는 흉추 6 및 11번 위치에서 일부 근육간 상관 관계가 없음이 나타났다. 하지만 요추 4번 위치의 모든 근육은 흉추 4번 및 11번 위치 근육들과 유의적인 상관관계가 있음이 확인되었으며, 상관계수는 0.36–0.72로 대부분 중간 강도의 상관 관계를 보였다. 목심의 경우 3개의 근육간 상관계수는 0.75–0.82로 나타났다. 본 결과는 삼겹살의 동일 위치별 근육간 pH의 상관계수보다 높은 결과로 삼겹살 대비 목심에서 근육간 pH가 유사도가 높을 수 있음을 의미한다.

돈육을 구성하는 근육의 pH는 주로 도축 전 개체가 받는 외적 스트레스에 따른 근육내 adenosine triphosphate(ATP)의 소모 및 도축 후 도체 근육의 수축 및 이완에 따른 ATP의 소모와 항상성 유지를 위한 근육내 혐기적 해당 작용 정도에 영향을 받는다(Jo et al., 2022). 따라서 한 개체내 다양한 근육들은 pH에 영향을 주는 요인들에 대해 유사한 영향을 받을 수 있을 것으로 생각된다. 하지만 본 연구의 결과 근육간 pH의 상관 관계가 높지 않았는데, 이는 동일 개체내 존재하는 근육이라고 해도 근육별 glycolytic potential이 다르기 때문에 따른 결과로 생각된다(Fernandez et al., 1992).

비록 근육간 상관 강도가 높지는 않았지만, 본 연구의 결과 목심의 SeC은 목심의 다른 근육뿐만 아니라 삼겹살의 9개 근육 및 등심 근육의 pH와 모두 중간 강도의 상관 관계가 있는 것이 확인되었다.

삼겹살 근육 가열 감량의 상관 관계 분석결과 흉추 6번 위치의 삼겹살의 경우 LD와 SV간에 상관 계수 0.57의 중간 강도의 상관 관계가 있지만 CT 근육의 경우 LD및 SV 근육과 상관 관계가 없음이 나타났다(Table 3). 흉추 11번 위치 삼겹살의 경우도 EO가 CT 및 TT와 각각 0.38 및 0.47의 상관 계수를 보였으나, CT와 TT 사이에는 상관 관계가 없는 것으로 확인되었다(p>0.05). 하지만 요추 부위 삼겹살의 경우 3근육 사이에 0.39–0.51의 상관 계수가 있음이 나타났다. 삼겹살의 pH 상관 관계 결과에서도 흉추 6 및 11번의 일부 근육 사이에 상관 관계가 없으나(p>0.05), 요추 4번 위치 삼겹살 근육 사이에는 모두 상관관계가 있었는데, 가열 감량 결과에서도 pH 상관 관계 결과와 동일한 경향을 보였다.

삼겹살의 위치 차이에 따른 품질 특성 상관 관계 분석결과, 근육 pH의 경우 요추 4번 위치의 모든 근육이 흉추 6 및 11번 위치 근육들과 모두 상관 관계가 있음이 확인된 바 있다. 하지만 근육의 가열 감량의 경우 다른 경향이 확인되었으며, 요추 4번 위치의 EO가 흉추 6번 위치 CT를 제외한 나머지 모든 근육들과 0.38–0.57의 상관 계수가 있음이 확인되었다. CT의 경우 흉추 6번 및 11번과 요추 4번 위치 모두에 존재하는 동일한 근육임에도 가열 감량의 상관 관계가 없음이 나타나(p>0.05), pH가 중간 강도의 상관관계를 보였던 것과 다른 결과가 확인되었다.

목심 3개 근육의 가열 감량은 서로 0.49–0.61의 상관 계수를 보여, 3개 근육의 pH 사이에 상관 관계가 있었던 결과와 동일한 경향을 보였다. 하지만 목심 3개 근육의 pH가 높은 강도의 상관 관계를 보인 반면, 가열 감량의 경우는 중간 강도의 상관 관계가 나타났다. 다른 부위와의 가열 감량 분석 결과 목심 근육의 가열 감량은 등심의 가열 감량과 상관 관계가 있는 것이 확인되었다. 하지만 목심 근육들의 가열 감량은 3부위 삼겹살의 모든 근육들과 가열 감량에 상관 관계가 없는 것이 확인되었다(p>0.05). 또한 등심의 가열 감량 또한 삼겹살의 흉추 6번의 LD 및 요추 4번의 CT와의 각각 중간 및 약한 상관 관계를 제외하고 다른 삼겹살의 근육들과 가열 감량에 상관 관계가 없는 것으로 나타났다.

기존 연구에 따르면 돈육 등심과 흉추 6번 위치 삼겹살 슬라이스의 품질 특성 비교 결과 등심과 삼겹살과의 pH는 상관 계수 0.6으로 중간 강도의 상관 관계를 보였으나, 등심과 삼겹살의 가열 감량은 상관 관계가 없음을 보고하였다(Jo et al., 2022). 반면 Jeong 등(2024)의 연구에 따르면 목심 SeC와 흉추 6 및 11번과 요추 4번 위치의 삼겹살 슬라이스 사이에 가열 감량에 약한 상관 관계가 있다고 보고하였다. 하지만 본 연구에서 삼겹살, 목심 및 등심을 구성하는 근육들의 pH 및 가열 감량 상관 관계에서 목심의 SeC가 삼겹살 및 등심의 pH와는 모두 중간 강도의 상관 관계를 보인 반면, 가열 감량에서는 등심의 가열 감량과 중간 강도의 상관 관계를 보이고 삼겹살 근육과는 가열 감량에 상관 관계가 없었다. 우선적으로 기존 연구들은 삼겹살 슬라이스를 이용하였지만 본 연구는 각 부분을 구성하는 근육들을 대상으로 분석하였기 때문에 기존 연구와 본 연구와의 결과가 상이한 것으로 판단된다.

각 근육의 pH가 증가할수록 보수력이 향상되어 가열 감량이 감소할 수 있다(Huff-Lonergan and Lonergan, 2005). 한편, 본 연구에서 관찰된 pH와 가열 감량 사이의 상관관계는 약하거나 중간 정도의 상관관계였으며, 일부 동일한 근육에서는 pH와 가열 감량 사이에 상관관계가 없음이 확인되었다(Table 4, p>0.05). 이는 식육의 가열 감량이 pH뿐만 아니라 도축 후 단백질 분해와 산화, 가열 중 단백질 변성 및 가열의 조건 등 다양한 요인에 복합적으로 영향을 받기 때문일 수 있다(Jo et al., 2023).

앞서 근육들의 pH 상관관계에서 목심의 SeC가 다른 모든 근육들의 pH와 유의적인 상관관계가 있는 것이 확인되었다. 근육들의 pH와 가열 감량의 상관관계 분석 결과, 삼겹살 근육들의 pH는 목심 근육들의 가열감량과 상관관계가 없는 것이 확인된 반면, 목심 SeC의 pH와 흉추 6번에 존재하는 LD와 SV, 흉추 11번의 EO 및 요추 4번의 EO의 가열 감량과 중간 강도의 상관관계가 있음이 나타났다. 기존 선행 연구 결과, SeC 근육의 pH와 흉추 6번 및 11번의 삼겹 슬라이스의 가열 감량의 약한 강도의 음의 상관관계가 관찰되었다(Jeong et al., 2024). 따라서 SeC의 품질 특성이 다른 근육들과 가장 높은 상관 관계가 있는 것으로 사료된다.