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The Basic Study of Cheong-song Mineral Water for Tofu Coagulant

청송약수를 이용한 두부응고에 관한 기초연구

  • Lee, Sung-Ho (Department of Food Science and Cookery, Keimyung College University)
  • 이성호 (계명문화대학 식품영양조리학부)
  • Published : 2009.06.20

Abstract

This is the basic study of Cheong-song mineral waters(Dalgi and Sinchon) for a coagulant of Tofu. For comparison, $CaCl_2,\;CaSO_4,\;MgCl_2\;and\;MgSO_4$ are used as reference coagulants. The coagulability test was conducted by measuring the percentage transmittancy of filtered whey solution at 600 nm wavelength, in $80\;{^{\circ}C}$ and 10 mL of solution volume which composed of 2 mL of soy milk and coagulants. The coagulability test of mineral waters require more than an aliquot of 8 mL. Good result obtained by adding 0.4, 1, 0.8, 0.8 mL of reference coagulants and this is equivalent to the amount of 66.14, 232.83, 95.68, 78.88 mg of Ca and Mg respectively. The percentage transmittancy of filtered whey solution with added 8 mL of Dalgi and Sinchon mineral waters showed 50.74 and 58.52 respectively and the amount of mineral content of Ca and Mg equivalent to 2.41 and 2.48 mg respectively which is very lower value than the reference coagulants. This means mineral water has coagulation ability even in the low concentration.

Keywords

Cheong-song;Mineral Water;Tofu;Coagulant

서 론

대두는 단백질, 지방뿐만 아니라 올리고당, isoflavone, saponin 및 섬유질 등과 같은 기능성 성분 또한 많이 존재한다. 우리나라와 일본 중국을 포함한 동양에서 가장 중요한 단백질 공급원으로서 대두를 이용한 대중적인 식품 중의 하나인 두부를 들 수 있다.1 두부는 대두에 함유되어 있는 전체 단백질의 80-90%를 차지하는 glycinin과 albumin 등의 단백질 성분과 비단백질 질소 화합물이 물과 함께 마쇄, 가열 용해된 대두유에 응고제를 첨가하여 gel을 형성한 것이며, 영양적으로 우수한 식품으로 인정받고 있다.2 겔 형성 과정에는 단백질 분자간 수소결합, 이온결합, 이 황결합, 소수성 결합(hydrophobic association), 응고제 양이온과의 금속 가교결합(cross-linking) 등의 결과로 응고가 되며3,4, 두유의 응고 과정이 두부 제조과정에서 매우 중요한 단계로 알려져 있다.5

일반적으로 많이 이용되고 있는 응고제로는 염화칼슘, 염화마그네슘, 황산칼슘 등을 들 수 있다.6 그 외의 응고제로 매실즙,7 석류 농축액,8 난각과 초산으로부터 제조된 초산칼슘의 연구,9 다슬기로부터 젖산칼슘을 제조한 응고제의 연구,10 오미자 추출물을 천연응고제로 이용한 연구11 등 다양한 연구들이 보고되어 있으며, 이들 연구로부터 두부의 품질과 수율에 영향을 미치는 요인에는 대두 단백질, 가수량, 가열온도, 응고제 종류 및 첨가방법, 성형조건 등 매우 다양함을 알 수 있다.

또한 대두의 침지 마쇄 등의 공정을 생략할 수 있는 전지대두분으로 제조한 전두부의 제조를위한 응고제로 염화칼슘, 염화마그네슘, 황산칼슘, glucono-δ-lactone(GDL), Ca-gluconate 등을 이용하여 좋은 결과를 얻은 연구도 있다.2,12

전국에는 많은 약수가 있으며, 대부분은 태백산맥에 인접한 강원도, 충청북도와 경상북도에 분포되어 있다. 유명약수 중에서 몇 곳을 예로 들면, 오색약수(강원도 양양군 서면 오색리), 달기약수(경북 청송군 청송읍 부곡리)와 신촌약수 (경북 청송군 진보면 신촌리)는 탄산가스와 칼슘, 마그네슘, 철분 등이 많이 함유되어 있는 약수로서 위장병, 소화불량, 갱년기장애, 빈혈 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

본 연구는 청송약수에 대한 연구결과에서13-15 보듯이 Ca, Mg 등 풍부한 미네랄 성분을 두부제조에 활용하여 미네랄이 풍부한 기능성을 부여한 두부 제조와 지적재산권화를 주목적으로한 연구에서 일차적으로 응고 가능성에 대한 기초 연구에 중점을 두고 있다.

 

실 험

시약 및 재료

실험에 사용한 약수는 청송 달기약수와 신촌약수를 채수하여 냉장고에 보관하여 생성된 침전물을 정량용 5B여과지(Advantec, Toyo, Japan)로 여과하여 사용하였다.증류수는 초순수 제조 장치인 Mill-Q를 통과시켜 얻은 탈염수(≥ 18 MΩ․ cm)를 사용하였다. 두부 제조용 대두는 경기콩연구회에서 재배한 국내산 콩인 백태를 사용하였다. 비교용 응고제로는 특급의 염화칼슘(CaCl2·2H2O; Junsei Chemicals), 황산칼슘(CaSO4·2H2O; Junsei Chemicals), 염화마그네슘(MgCl2·6H2O; Shinyo Pure Chemicals), 황산마그네슘(MgSO4·7H2O; Shinyo Pure Chemicals)의 1.00%(w/v) 표준용액을 제조하여 실험에 이용하였다.

약수의 성분분석

약수 시료 중 미네랄 성분으로는 인체가 필요로 하는 미네랄인 Ca, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn 등 성분을 측정하였다. 분석방법은 식품공전의 미네랄 성분 분석법16(식품의약품안정청,2005)과 AOAC방법17에 따라 수행하였다. 미네랄 성분의 분석은 유도결합플라즈마원자방출분광기(ICPAES, PerkinElmer, Optima 4300DV, USA)를 사용하였으며, 음이온 성분인 Cl‒와 SO42‒의 정량에 이용한 이온크로마토그래프(Ion Chromatograph, IC)는 Dionex사(DX-120, USA)이며, 분석조건은 Eluent로 Na2CO3/NaHCO3를 AS 14 Column과 1.2 mL/min의 Flow rate 그리고 Conductivity detector 를 사용하였다. 실험결과는 별도 표기된 것 이외는 3회 평균값으로 나타내었다.

두유 제조

두유 제조는 실험실에서 소규모로 제조할 수 있는 가정용 코코두부제조기(model, 코코실버사산, 한국)를 사용하여 다음과 같이 제조하였다. 대두 250 g을 증류수로 3회 세척한 것을 제조기에 넣은 다음 대두량의 10배인 증류수 2,500 mL 를 넣어 다음의 조건으로 제조하였다. 전원을 넣으면 20분 가열, 5분 마쇄 등의 순서로 30분 동안 순차적으로 진행되며, 최적으로 면포에서 여과 압출하여 두유를 얻었다.

응고력 실험 및 통계분석

응고제의 응고력을 알아보기 위해 두유 2 mL 를 시험관에 넣은 다음 응고제를 포함하여 증류수를 넣어 전체 시료액량을 10 mL로 하여 실험하였다. 실험온도는 80 ℃로 15분간 유지한 상태로 응고시킨 다음, 정량용 5B여과지로 여과한 상층액인 두부청을 얻는다. 얻어진 두부청을 이용하여 강 등18은 600 nm에서 흡광도(A, Absorbance)로부터 응고력을 판단하였으나, 본 실험에서는두부형성을 위한 응고물의 흡광에 의한 원인보다는 빛의 투과에 관여하는 물리적 성질이 큰 역할을 할 것으로 판단되므로 퍼센트 투과도(T(%))값으로부터 응고력을 판단하였으며, 실험 분석결과에 대한 통계분석은 MS Excel과 SPSS/Windows 프로그램을 사용하였다.19,20

 

결과 및 고찰

약수의 성분

인체의 구성성분의 원소를 존재비에 따라 다량원소, 소량원소, 미량원소, 초미량원소로 분류할 수 있으며,21,22 미네랄성분 중에서 다량원소인 Ca, 소량원소인 Na, K, Mg, P, Si, 미량원소인 Fe, Zn, Cu, 초미량원소인 Al, Mn의 값과 Cl-, SO42‒ 등 음이온 성분 등을 Table 1에 나타내었다.

Table 1.* means not specified.** means not specified for the mineral water. < means less than. N.D. means not detected. Permitted limit means the standard for drinking water. # As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Ti : ND

다량원소 및 소량원소

다량원소인 Ca은 달기약수와 신촌약수에서 평균값으로 각각 209.5와 252.4 g/mL의 값을 나타내었다. Ca은 P, Mg과 더불어 뼈와 치아의 구성성분으로 하루 권장량은 약 800 mg인데 비하여 우리나라의 식생활에서 Ca의 섭취량은 하루 약 300 mg에 불과하므로 Ca의 섭취에 신경을 기울여야하는 항목으로 알려져 있다. 섭취한 Ca 중에 30~40% 정도만이 흡수되며, 건강한 성인의 경우 1일 2400~2500 mg까지의 섭취는 무해하나, Ca의 섭취를 많이 하였을 때는 Fe, Zn 및 기타 필수원소의 흡수를 저해하며, 고칼슘증, 신결석 등이 생길 수 있다는 보고가 있다.21 Mg은 달기약수와 신촌약수에서 평균값으로 각각 91.99와 57.73 g/mL의 값을 나타내었다. 그리고 Mg은 뼈의 구성성분일 뿐만 아니라 신경의 흥분을 억제하고, 효소작용을 촉진하며, 체액의 산, 알칼리 평형에도 관여하는 것으로 알려져 있다.

Ca, Mg의 함유량은 물의 경도를 나타내는 것으로 먹는물의 수질기준에서 심미적 영향물질로 취급되고 있으며, CaCO3 경도로서 300 g/mL을 넘지 아니할 것을 요구하고 있다. 약수의 실험결과 300 g/mL의 기준보다 평균값으로써 2.5~4.5 배의 높은 값을 보였다. 이와 같은 결과는 초정리 약수를 포함한 충청지역의 대부분 약수에서도 이 기준을 상회하는 결과를 보고한 바가 있다.23 그러나 먹는물 수질기준의 단서 조항에서 샘물의 경우에는 이 기준을 적용하지 아니한다.

Na은 달기약수와 신촌약수에서 평균값으로 각각 185.6과 116 g/mL의 값을 나타내었다. K은 각각 12.56과 13.68 g/mL의 값을 나타내었다. Na은 인체에 60~75 g 정도 함유되어 있으며, K과는 대조적으로 주로 세포외액에 염화물, 인산염 또는 탄산염의 형태로 존재한다. K은 인체 내에 약 100 g 함유되어 있으며, Na과 함께 체액의 산, 알칼리 평형과 세포의 삼투압을 조절하며, 근육의 수축과 신경의 자극전달 및 신경흥분을 억제한다. 그리고 췌장으로부터 인슐린을 방출하는 역할을 한다. 그리고 Na, K은 먹는물 수질기준에는 포함되어 있지 않다.

미량원소 및 초미량원소

인체내의 미량원소인 Fe은 달기약수와 신촌약수에서 다량 함유되어 있으나, 여과된 약수에서는 평균값으로 각각 0.042와 0.05 g/mL의 값을 나타내었으며, 인체내의 초미량원소인 Mn은 각 각 0.19와 0.14 g/mL 값을 나타내었다. 미량원소인 Fe은 인체 내에 3~4 g 정도 함유되어 있으며, 약 60~70%는 적혈구의 헤모글로빈에 존재한다. 식품 중의 Fe은 여러 가지 형으로 존재하며 각각 흡수율이 다르다. 일반적으로 유기태의 Fe은 소화흡수가 어려운 것으로 알려져 있다. Fe은 영양 생리상 특히, 조혈을 위한 필수성분으로서 일일 요구량은 성인이 약 10 mg이지만 사춘기에는 약 40 mg, 임산부는 약 45 mg이 필요한 것으로 알려져 있다. 그러나 과도한 철분은 철중독증세 등을 일으킬 수 있다. Mn은 성인의 체내에 약 20 mg이 존재하며, 주로 간, 골격, 췌장, 뇌하수체에 존재하며, 효소작용을 활성화하는 역할과 조혈, 생식작용에 필요한 것으로 알려져 있다.21 또한 많은 양의 Fe, Mn은 물의 착색이나 금속 맛을 내는 원인이 되므로 먹는물의 수질기준에서 심미적 영향물질로 취급되고 있고, 0.3 g/mL을 넘지 아니할 것을 요구하고 있다. 그러나 먹는물의 수질기준의 단서 조항에서 샘물의 경우에는 이 기준을 적용 받지 아니한다. 인체내의 미량원소인 Zn는 최근 생리적인 중요성이 많이 밝혀지고 있는 영양소로서, 특히 혈당조절에 관여하는 췌장 호르몬인 인슐린의 생리적 기능을 증진시키며, 많은 호르몬의 활성과 면역기능 수행에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.21 먹는 물의 수질기준에서 심미적 영향물질로 취급되어 1.0 g/mL을 넘지 아니할 것을 요구하고 있으며 달기약수와 신촌약수에서 평균값으로 모두 0.001 g/mL의 값을 나타내었다.

Cu는 모두에서 검출이 되지 않았으며, 먹는물의 수질기준에서 심미적 영향물질로 취급되어 1.0 g/mL을 넘지 아니할 것을 요구하고 있다.

인체내의 초미량원소인 Al은 달기약수와 신촌약수 모두 검출되지 않았으며, 먹는물의 수질 기준에서 심미적 영향물질로 취급되어 0.2 g/mL을 넘지 아니할 것을 요구하고 있다.

심미적 항목 및 기타

Henning은 식품의 맛을 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛인 네 가지의 기본적인 맛으로 구성된 사면체 안을 제시하였으며, 기타의 맛으로 매운맛, 맛난맛, 떫은맛, 아린맛, 금속맛, 알칼리맛, 교질맛 등은 사면체 중의 어느 공간에 위치하는 맛으로 정의하였다.24

음이온. 약수 중에 존재하는 음이온의 양을 살펴보면, Cl‒은 달기약수와 신촌약수에서 평균 값으로 각각 18.82와 26.35 g/mL의 값을 나타내었으며, SO42‒는 각각 26.03과 38.53 g/mL의 값을 나타내었다. 먹는물의 수질기준에서 Cl-, SO42‒는 심미적 영향물질로 취급되어 각각 150 g/mL과 200 g/mL 이하를 요구하고 있으며, 이 요구조건을 만족함을 알 수 있다.

맛. 물맛에 대한 연구결과에 의하면 무기염류에서는 주로 음이온의 영향이 크며, CaSO4와 MgSO4는 특정한 맛이 없으며, CaCl2와 MgCl2는 쓴맛, NaCl과 Na2SO4는 짠맛, Na2CO3는 쓴맛과 짠맛 그리고 NaHCO3는 단맛이 크다고 알려져있다.24 또한 맛의 강도는 양이온의 경우에 Na >Mg > Ca의 순서로 감소하며, 음이온의 경우는 CO32‑ > Cl‑ > HCO3‑ > SO42‑ 순서로 감소함을 보고하였다.25 (Table 1)에서 보는 바와 같이 양이온은 달기, 신촌약수 모두 Ca > Na > Mg >의 순서로 존재하였다. 음이온의 경우는 모두 HCO3‑ >SO42‑ > Cl‑ > CO32‑ 순서로 존재할 것으로 예상되어 맛의 강도는 비교적 작을 것으로 예상된다. 또한 pH 값에서 보는 바와 같이 탄산에 의한 신맛도 예상할 수 있다. 뿐만 아니라 떫은맛을 예상할 수 있다. 떫은맛은 혀 표면에 있는 점성단백질이 일시적으로 변성, 응고되면서, 미각신경이 마비되어 일어나는 맛으로서 영향을 줄 수 있는 무기염류로는 Fe과 Al 등이 있다. 이와 같이 약수는 여러 맛이 혼합된 상태로 생각된다.

응고력

약수의 응고력

약수의 응고력을 알아보기 위해 두유 2 mL를 시험관에 담고서 응고제로 청송 달기약수와 신촌약수를 각각 2, 4 6, 8 mL 넣고서 증류수를 가하여 전체 시료액량을 10 mL로 만든 실험용액의 600 nm에서 구한 퍼센트 투과도[T(%)] 값을 Table 2에 나타내었다. Table 2와Fig. 1에서 보는 바와 같이 달기, 신촌약수 모두에서 2 mL를 첨가한 경우 T(%)는 0.08로 원액과 같은 값으로서 응고제로서의 역할은 부족함을 알 수 있다.

그러나 달기약수를 6 mL를 첨가한 경우, T(%)가 32.89에서 8 mL를 첨가한 경우, 50.74로 증가하였으며, 10 mL를 첨가한 경우에는 74.59 증가하였다. 10 mL를 첨가한 경우는 전체 용액량이 12 mL로 직접비교하기는 어려우나 참고값으로 활용할 수 있도록 값을 구하였다. 신촌약수의 경우는 6 mL를 첨가한 경우에는 T(%)가 0.37이며, 8 mL를 첨가한 경우는 58.52로 증가하였으며, 10 mL를 첨가한 경우에는 76.44로 증가되었다.

Table 2.*Total sample volume is 12 mL. S.D. means standard deviation

Fig. 1.The percentage transmittancy variation with added amount of mineral waters at 600 nm.

약수를 응고제로 사용하기 위해서는 Fig. 1에서 보는바와 같이 T(%) 급격한 증가를 보인 8 mL 이상을 첨가하여야 함을 알 수 있다.

Ca, Mg 응고제의 응고력

응고제로서의 약수의 응고력을 알아보기 위해 기존에 많이 사용되고 있는 Ca, Mg을 포함하는 응고제와 비교를 위해 실험한 결과는 다음과 같다. 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘의 1.00%(w/v) 표준용액을 0.2 - 5 mL씩을 첨가하여 실험한 결과를 Fig. 2에 나타내었다. Fig. 2에서 보는바와 같이 염화칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘, 황산칼슘 순서로 응고력이 우수하였다. 염화칼슘 경우는 0.4 mL이면 충분한 응고가 가능하나, 염화마그네슘, 황산마그네슘 경우는 0.8 mL와 황산칼슘은 1 mL 이상이 필요함을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 다른 연구와도 비슷한 결과임을 알 수 있으며, 황산칼슘의 경우는 작은 용해도 때문으로 많은 양이 필요한 것으로 여겨진다.

Fig. 2.The percentage transmittancy variation with added amount of coagulants at 600 nm.

응고력 비교

응고력 정도를 T(%)와 첨가된 미네랄 함량을 기준으로 비교해보면 다음과 같다. 달기 및 신촌약수 경우는 Fig. 1에서 보는바와 같이 8 mL를 첨가한 경우의 T(%) 값은 50.74와 58.52로 첨가된 미네랄 양은 Ca과 Mg 함량을 합한 양으로 2.41, 2.48 mg에 해당된다.

비교를 위해 기존 많이 이용하고 있는 응고제인 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘의 경우 Fig. 2에서 보는 바와 같이 1.00%(w/v) 표준용액을 각각 0.4, 1, 0.8, 0.8 mL를 첨가하여 실험한 경우의 T(%) 값은 91.27, 84.07, 81.72와 92.92 값을 보였으며, 첨가된 미네랄 양으로는 66.14, 232.83, 95.68, 78.88 mg에 해당된다.

이와 같은 값으로 볼 때에 약수를 이용한 경우에 낮은 T(%) 값을 보였으나, 첨가된 미네랄의 적은 양으로도 상당한 수준의 응고가 가능함을 알 수 있었다.

두부청의 pH

달기약수와 신촌약수를 응고제로 시험한 상층액인 두부청의 pH를 구한 결과 Fig. 3에서 보는 바와 같다. 달기약수 경우는 2, 4, 6, 8, 10 mL 를 첨가함에 따라 pH 값이 7.10, 7.34, 7.92로 증가하다가 7.81과 7.72로 감소하였으며, 신촌약수에서는 7.29, 7.30, 7.58, 7.73으로 증가하다가 7.42로 감소하였다. 이는 약수 원액에서 달기, 신촌약수 각각 pH 값인 6.85, 6.86 값보다 더 높은 수치를 보였다. 달기, 신촌약수는 잘 알려진 바와 같이 탄산약수이다. pH 변화에 따른 탄산의 일반적인 존재 상태로서 pH가 9.5이상에서는 CO32‒로, 8.3이하에서는 HCO3‒로, 그리고 그 사이 값에서는 CO32‒와 HCO3‒가 함께 존재한다고 알려져 있다.26

Fig. 3.pH variation with added amount of mineral water in whey solution.

Fig. 4.pH variation with added amount of coagulants in whey solution.

약수와 비교를 위한 응고제인 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘의 1.00%(w/v) 표준용액을 각각 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1 mL를 이용한 두부청의 pH는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 첨가량에 따라 감소함을 알 수 있었으며, 1 mL가 첨가된 경우 pH 값은 각각 5,35, 5.57, 5,65와 5.80로 6 이하의 값을 보였다. 이는 일반적으로 알려진 두부 응고에 필요한 pH 6 이하를 잘 만족하고 있음을 알 수 있다. 그러나, 약수를 이용한 경우는 pH 값이 7 이상에서도 투과도(T, %)도의 상당한 증가로써 응고를 확인할 수 있으며, 두부응고에 적합한 pH 조절 등으로 더욱 좋은 결과를 얻을 수 있으리라 생각된다.

 

결 론

Ca, Mg 등 미네랄을 포함하고 있는 청송 달기약수와 신촌약수의 두부 응고제로 이용하기 위한 기초연구를 위해 약수를 채수하여 냉장고에 보관할 때에 생성된 침전물을 여과한 용액에서도 다량의 미네랄이 존재함을 알 수 있었다. 다량원소인 Ca은 달기약수와 신촌약수에서 평균값으로 각각 209.5와 252.4 g/mL의 값을 나타내었으며, Mg은 91.99와 57.73 g/mL의 값을 나타내었다. Fe는 각각 0.042와 0.05 g/mL으로 먹는물 수질기준 이하의 값을 보였다.

두유 2 mL에 일정량의 약수와 각종 응고제를 첨가하여 80 ℃에서 전체 용액량을 10 mL로 하여 응고한 다음, 정량용 5B여과지로 여과한 상층액인 두부청의 600 nm에서 구한 응고력 시험결과인 T(%) 값으로부터 약수는 8 mL 이상을 첨가하여야 함을 알 수 있다. 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘의 1.00%(w/v) 표준용액을 각각 0.4, 1, 0.8, 0.8 mL를 첨가하여 실험한 경우의 T(%) 값은 91.27, 84.07, 81.72와 92.92를 보였으며, 첨가된 미네랄 양으로는 66.14, 232.83, 95.68, 78.88 mg에 해당된다. 달기 및 신촌약수의 경우는 약수를 8 mL를 첨가한 경우의 T(%) 값이 50.74와 58.52로 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘의 경우보다 낮은 값을 보였다. 그러나 첨가된 미네랄 양으로 볼 때에 Ca과 Mg 함량을 합한 양으로 2.41, 2.48 mg에 해당되며 비교를 위한 응고제인 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘보다 적은 양에 의한 요인도 있음을 알 수 있다. 그러나 적은 양으로도 상당한 수준의 응고가 가능함을 알 수 있었다.

두부청의 pH는 약수의 첨가량에 따라 pH 값이 7.10에서 7.92 사이의 값으로 증가 후에 감소하는 현상을 보였으며, 염화칼슘, 황산칼슘, 염화마그네슘, 황산마그네슘 경우는 pH 6 이하의 점진적으로 감소하였다. 약수의 경우는 pH 값이 7 이상에서도 상당량의 응고를 확인할 수 있으나, 두부응고에 적합한 pH 조절 등으로 더욱 좋은 결과를 얻을 수 있으리라 생각된다.

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