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JKFN Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition



Online ISSN 2288-5978

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Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53(6): 585-598

Published online June 30, 2024 https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.6.585

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

Sensory Evaluation of Enzymatically Hydrolyzed Plant-Based Food Ingredients (Oilseed Meals, Grains, and Mushrooms): Electronic-Nose and Electronic-Tongue Analyses

Younglan Ban1 , Hyeonjin Park1 , Hyangyeon Jeong1 , Sojeong Yoon1 , Seong Jun Hong1 , Hee Sung Moon2 , Se Young Yu2 , Hyun-Wook Kim1, Kyeong Soo Kim1, Eun Ju Jeong1, and Eui-Cheol Shin1

1Department of GreenBio Science and 2Department of Food Science, Gyeongsang National University

Correspondence to:Eui-Cheol Shin, Department of GreenBio Science, Gyeongsang National University, 33, Dongjin-ro, Jinju-si, Gyeongnam 52725, Korea, E-mail: eshin@gnu.ac.kr

Received: March 19, 2024; Revised: April 4, 2024; Accepted: April 7, 2024

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

This study analyzed the taste and volatile compounds of plant-based food ingredients with enzymatic hydrolysis. An electronic tongue was used to analyze the taste compounds, and an electronic nose was used to analyze the volatile compounds. In the trypsin-treated food ingredients, the results of the electronic tongue analysis showed that sourness and umami were the highest in dried distiller grains with solubles with trypsin (DT) and lowest in buckwheat with trypsin (BWT). The sweetness and bitterness were highest in BWT and oyster mushrooms with trypsin and the lowest in DT. In alcalase-treated food materials, the sourness was highest in rice with alcalase (RA) and barley with alcalase, with minimum values in oyster mushrooms with alcalase (OA) and soybean meal with alcalase. The sweetness and bitterness were maximum in OA, with minimum values in RA. An analysis of the flavor intensity differences using an electronic tongue showed that the type of enzyme played a more crucial role than the variety of plant-based samples. One hundred and twelve volatile compounds were detected in the trypsin-treated food materials, and 102 volatile compounds were identified in the alcalase-treated food materials. These findings are expected to provide important data for various applications of plant-based food ingredients.

Keywords: plant-based food ingredients, enzymatical hydrolysis, electronic nose, electronic tongue, sensory analysis

한국의 식품 소비 형태는 인구, 경제 그리고 사회문화 등 다양한 요인에 의해 지난 70년대의 밥과 곡식 중심의 채식에서 90년대 이후 육식 중심의 식생활로 변화해 왔다(You 등, 2020). 그러나 최근에는 육식 중심의 식습관으로 인한 동물성 단백질의 환경 문제와 건강 리스크의 우려로 식물성 식품의 섭취 및 수요가 높아지고 있다. 세계 각국의 보건당국은 과일, 채소, 콩, 전곡, 견과류 등의 섭취를 촉구하며, 동물성 단백질이 식물성 단백질로 대체될 경우 건강에 긍정적인 영향이 있다고 강조하고 있다(Kim, 2018). 이러한 흐름으로 인해 대체식품의 중요성이 부각되며, 식물성 단백질을 비롯한 다양한 소재를 사용한 대체식품 시장이 성장하고 있다. 이에 따라 자원 효율성, 온실가스 감축, 안정적인 가격 등의 이점을 제공하는 식물성 육류 유사 식품이 주목받고 있는 추세이다(You 등, 2020). 이러한 변화는 소비자 요구와 함께 식물성 육류 식품 시장을 중심으로 세계 대체식품 시장이 지속적으로 성장하고 있음을 보여준다(Lim과 Kim, 2021).

이와 함께 효소 처리는 화학 물질 처리와 달리 친환경적이고 낮은 시설 비용의 경제적인 음식 가공 방법으로 환경오염을 방지하며, 품질, 수율, 기호성, 항산화 효과 등 다양한 개선 효과를 제공하는 효율적인 식품 가공 방법 중 하나이다(Park 등, 2023). 효소 처리를 통한 가수분해는 수용성 증가, 향미 성분 생성, 거품 형성 및 유화능 향상과 같은 기능적 특성을 향상시킨다. 그뿐만 아니라, 항산화 활성 및 생리 활성을 갖는 펩타이드 생성을 통해 생체 내에서 흡수와 이용을 용이하게 하여 다양한 식품 및 가공 제품에 활용된다(Hong 등, 1998; Kim과 Yoon, 2020). 또한 단백질의 가수분해는 원치 않는 성분의 결합을 저해하고 탈취, 탈색, 유해 성분 제거 등에도 활용된다. 가수분해로 생성된 펩타이드가 혈압 강하, 콜레스테롤 강하, 혈소판 응집 저해, 칼슘 흡수 촉진과 같은 생리 활성을 나타내기도 한다(Hong 등, 1998).

단백질 가수분해물을 생성하는 데 필수적인 protease를 선택하는 것은 효과와 경제적인 측면에서 중대한 역할을 한다. 사용되는 protease 종류의 선정은 가수분해 조건, 특이성, 안정성 및 촉매 효율과 큰 관련이 있다(Zhang 등, 2020). 상용 효소인 alcalase는 단백질 내 중간 부분을 절단하여 항산화와 같은 기능적 특성을 나타내는 펩타이드를 생성할 수 있다. Alcalase는 안정성과 효율성 면에서 우수하며, 특히 식품 및 사료 산업에서 단백질의 소화성 향상과 알레르기 감소에 효과적이다(Tacias-Pascacio 등, 2020). 또한, 소화 효소인 trypsin은 아르기닌(arginine)과 라이신(lysine) 뒤의 결합을 가수분해한다. 이 두 효소는 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 분해하는 과정을 촉매하는 protease로 작용하여, 엄격한 절단 특이성을 가지고 가수분해도를 조절할 수 있다. 따라서 단백질 가수분해 실험에서 널리 활용되고 있으며(Zhang 등, 2020), 현재 음식 및 사료 산업에서도 중요한 역할을 하고 있다(Tacias-Pascacio 등, 2020).

최근 식품의 품질평가 및 관리에 재현성 있는 객관적인 데이터를 얻기 위해 전자센서(electronic sensor) 형태의 전자혀(electronic tongue) 및 전자코(electronic nose) 분석법이 활용되고 있다(Jo 등, 2016). 전자혀와 전자코를 활용한 분석은 시료의 품질 차이를 확인하는 방법으로, 서로 다른 민감도를 가진 센서를 배열하여 패턴분석을 가능하게 한다. 이러한 분석법은 주관적인 관능검사에 비해 높은 재현성과 객관적인 데이터를 제공한다는 장점을 가지고 있어, 현재 식품산업에서 활발하게 사용되고 있다(Yoon 등, 2023).

이에 본 연구에서는 국내에서 수급되는 식물성 단백질원 10종(박류 부산물, 곡류 및 버섯류)을 대상으로 trypsin과 alcalase를 이용하여 효소적 가수분해를 진행하고, 이에 대한 감각적 특성을 전자혀와 전자코를 활용하여 확인하였다. 본 연구는 향후 식물성 단백질원의 맛과 향기 성분의 profile을 제공하여, 식물성 단백질의 다양한 활용에 있어 중요한 기초자료로 활용하고자 한다.

실험 재료

본 연구에서는 수입 및 국내 수급이 가능한 식품소재 중 10종의 식물성 시료를 대상으로 단백질 분해 효소인 trypsin(Sigma-Aldrich Co.)과 alcalase(Novozymes Co.)를 이용하여 가수분해를 수행한 뒤 분석을 진행하였으며, 식물성 시료로 박류 부산물, 곡류 및 버섯류를 사용하였다. 박류 부산물로는 대두박(Ecofarm Co.), 들깨박(SK stoa Co.), 주정박(Hanjungss Co.), 맥주박(Hanjungss Co.), 밀 글루텐(Momcooking Co.)을 사용하였으며, 곡류로는 쌀(Chamsae bangatgan Co.), 보리(Gamani Co.), 메밀(Coupang Inc.)을 사용하였다. 버섯류로는 느타리버섯(Coupang Inc.), 표고버섯(The Yundoo Co.)을 실험에 사용하였다.

맛 성분 및 향기 성분 분석을 위하여 trypsin을 처리한 식물성 시료[대두박(soybean meal with trypsin, SMT), 들깨박(perilla seed meal with trypsin, PT), 주정박(dried distillers grains with solubles with trypsin, DT), 맥주박(brewers’ spent grain with trypsin, BGT), 밀 글루텐(wheat gluten with trypsin, WT), 쌀(rice with trypsin, RT), 보리(barley with trypsin, BT), 메밀(buckwheat with trypsin, BWT), 느타리버섯(oyster mushroom with trypsin, OT) 및 표고버섯(shiitake mushroom with trypsin, ST)]와 alcalase를 처리한 식물성 시료[대두박(soybean meal with alcalase, SMA), 들깨박(perilla seed meal with alcalase, PA), 주정박(dried distillers grains with solubles with alcalase, DA), 맥주박(brewers’ spent grain with alcalase, BGA), 밀 글루텐(wheat gluten with alcalase, WA), 쌀(rice with alcalase, RA), 보리(barley with alcalase, BA), 메밀(buckwheat with alcalase, BWA), 느타리버섯(oyster mushroom with alcalase, OA) 및 표고버섯(shiitake mushroom with alcalase, SA)]로 샘플을 분류하여 사용하였다.

효소 처리를 통한 가수분해 방법

1 N NaOH를 사용하여 증류수의 pH를 8.0으로 조절하였다. 박류 부산물의 경우 20% 농도, 곡류 및 버섯류의 경우 10% 농도로 증류수에 현탁 시켜 시료 100 g과 증류수 400 mL를 혼합하였으며, 맥주박의 경우 균질화가 잘 이루어지지 않아 10% 농도로 진행하였다. 균질기(HG-15A, Daihan Scientific Co.)를 사용하여 24,000×g에서 2분 동안 균질화하고, 효소와 증류수를 합쳐 총 500 mL를 제조하였다. Verma 등(2017)의 연구에 기반하여 시료의 단백질 함량을 기준으로 효소의 양을 100:1로 설정하였으며, alcalase의 경우 제품 내 효소 함량이 9%이기 때문에 100/9을 곱하여 첨가하였다. 식품소재에 첨가한 trypsin 및 alcalase의 함량에 대하여 Table 1에 나타내었다. 항온수조(JSIB-22T, JS Research Inc.)에서 trypsin과 alcalase를 37°C와 50°C로 2시간 동안 가열 및 프로펠러(HS-50A, Daihan Scientific Co.)로 교반한 뒤, 85°C로 설정한 항온수조로 20분간 교반하여 효소를 비활성화시켰다. 채반(35 mesh)을 사용하여 여과를 수행하고 원심분리기(Avanti® J-E, Beckman Coulter Inc.)로 3,500×g에서 20분 동안 원심분리 하여 상층액을 분리하였다.

Table 1 . Content of trypsin and alcalase added to food ingredients

SampleContent (g)SampleContent (g)
TrypsinSoybean meal0.4800AlcalaseSoybean meal5.3350
Perilla seed meal0.3600Perilla seed meal4.0000
Dried distillers grains with solubles0.2900Dried distillers grains with solubles3.2200
Brewers’ spent grain0.0680Brewers’ spent grain0.3775
Wheat gluten0.8440Wheat gluten9.3750
Rice0.1100Rice1.2220
Barley0.0500Barley0.6550
Buckwheat0.1040Buckwheat1.1550
Oyster mushroom0.0785Oyster mushroom0.8700
Shiitake mushroom0.0200Shiitake mushroom0.2200


전자혀를 통한 식품소재의 맛 성분 분석

식물성 시료의 맛 성분 패턴은 전자센서인 전자혀(ASTREE electronic tongueⅡ, Alpha MOS)를 사용하여 분석하였다. 전자혀 시스템은 인간이 기본적으로 느끼는 5가지 맛 성분 센서인 신맛(sourness), 짠맛(saltiness), 감칠맛(umami), 단맛(sweetness), 쓴맛(bitterness)과 2가지 reference 센서로 구성되어 있다. 각 시료는 샘플 10 mL를 취하여 정제수 90 mL로 희석한 후, 2% 농도의 시료액을 사용하여 전자혀 분석을 진행하였다. 전자혀 시스템의 sampler에 제조된 시료액을 장착한 뒤 2분간 센서에 시료액을 침지하여 각 맛 성분의 강도를 측정하였다. 분석 중 샘플 간의 오염과 오차를 줄이기 위해 한 샘플의 분석이 끝날 때마다 정제수로 각 센서를 세척하였고, 각 샘플 당 총 6번의 반복 분석을 진행하였다. 각 맛 성분은 taste pattern으로 확인하였다(Hong 등, 2021; Yoon 등, 2023).

전자코를 통한 식품소재의 휘발성 향기 성분의 분석

식물성 시료의 휘발성 향기 성분 패턴은 전자센서인 전자코 시스템(HERACLES Neo, Alpha MOS)을 사용하여 분석하였다. 샘플 3 mL를 전자코 분석용 headspace vial에 넣고 40°C에서 1,200×g의 속도로 20분간 교반하여 휘발성 화합물을 vial에 포화시켰다. 휘발성 향기 성분의 포집은 전자코 시스템에 장착된 자동 시료 채취기를 이용하였고, 주사기를 이용하여 포집된 1,000 µL의 휘발성 향기 성분을 전자코에 부착된 gas chromatography injection port에 주입하였다. 분석 조건은 acquisition time은 110초, trap temperature는 40°C, 그리고 1 mL/min의 수소 가스 유량으로 설정하였다. 전자코 분석에는 MXT-5 column(Alpha MOS)을 사용하였으며, 오븐 온도는 2초간 50°C로 유지 후, 1°C/s의 속도로 80°C까지 승온한 뒤, 3°C/s의 속도로 250°C까지 승온하여 21초간 유지되었다. 탄소수를 기반으로 한 retention index는 Kovat’s index library(Alpha MOS)를 활용하여, 전자코에 포함된 AroChemBase(Alpha MOS)를 이용하여 분리된 피크 성분을 동정하였다. 샘플 당 총 3회의 반복 분석을 진행한 결과로 휘발성 향기 성분을 odor pattern으로 확인하였다(Hong 등, 2021; Yoon 등, 2023).

통계처리

본 연구에서는 전자혀와 전자코의 실험 결과를 평균값과 표준편차로 나타내었다. 다변량 분석인 주성분 분석(principal component analysis)과 계층적 군집 분석(hierarchical cluster analysis)을 통해 샘플과 변수(향기 및 맛 성분) 간의 패턴을 확인하였다. 또한, 다변량 분석을 통한 향기 성분과 맛 성분의 패턴 분석을 위하여 XLSTAT software ver. 2023(Addinsoft)을 이용하였다.

전자혀를 통한 식품소재의 맛 성분 분석 결과

전자센서인 전자혀를 활용하여 효소 처리에 따른 식물성 식품소재의 맛 성분을 분석한 결과를 Fig. 1에 나타내었다. Fig. 1A는 trypsin으로 가수분해된 식물성 식품소재에 대한 맛 성분 분석 결과이며, Fig. 1B는 alcalase로 가수분해된 식물성 식품소재에 대한 맛 성분 분석 결과를 나타내었다. Fig. 1A에서 신맛 센서는 DT에서 8.4로 가장 높은 값을 나타내었고, BWT가 3.8로 가장 낮은 값을 나타내었다. 짠맛 센서는 ST에서 가장 높은 센서값인 8.5를, PT에서 가장 낮은 값인 3.3을 나타내었다. 감칠맛 센서는 DT에서 가장 높은 9.6을 나타내었고, BWT가 2.2로 가장 낮은 값을 나타내었다. 단맛 센서는 BWT, OT가 각각 8.7, 8.4로 상대적으로 높은 값을 보였으며, DT가 3.8로 가장 낮은 값을 보였다. 쓴맛 센서는 BWT, OT가 8.6, 8.2로 상대적으로 높은 값을 나타내었고, DT가 3.1로 가장 낮은 값을 나타내었다. Fig. 1B에서 신맛 센서는 RA, BA가 9.9, 9.6으로 상대적으로 높은 센서값을 나타내었고, OA와 SMA가 4.1, 4.0으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 짠맛 센서는 RA에서 가장 높은 8.3을 나타내었으며, BWA가 1.7로 가장 낮은 센서값을 나타내었다. 감칠맛 센서는 DA에서 9.1로 가장 높은 센서값을 나타내었고, SA에서 가장 낮은 4.6을 나타내었다. 단맛 센서는 OA에서 7.9로 가장 높은 센서값을 나타내었고, RA에서 가장 낮은 1.5를 나타내었다. 쓴맛 센서는 OA에서 8.4로 가장 높은 값을 나타내었고, RA가 2.4로 가장 낮은 값을 나타내었다. 전자혀 분석 결과에 따르면, 맛 성분의 강도 차이가 식물성 식품소재의 종류보다는 효소 종류에 따른 처리가 더 중요한 역할을 한 것으로 판단된다.

Fig. 1. Taste intensities of enzymatically hydrolyzed samples by electronic tongue. (A) Trypsin and (B) alcalase. WT: wheat gluten with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, SMT: soybean meal with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, WA: wheat gluten with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, SMA: soybean meal with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.

전자혀 시스템은 별도의 전처리 과정이 필요하지 않으며, 비파괴적인 분석 방법을 활용하여 각각의 맛 성분의 특성을 확인하고, 인간이 느끼는 맛에 대한 인지와 관련하여 모방하는 전자센서 기기를 구축하고 있다. 또한, 전자혀 시스템은 저렴한 비용으로 개별 맛 성분에 대한 객관적인 분석 결과를 보여주는 시스템이다(Hong 등, 2021). Boo 등(2021)은 시판 커피의 향미 특성을 전자센서를 이용하여 비교하였으며, Kim 등(2016)은 시판 증류주의 향미 특성을 분석하는 데 전자센서를 사용하였다. 또한 Jo 등(2016)은 한국, 중국, 일본, 미국산 시판 사과식초의 관능적인 품질 비교를 위하여 전자센서를 이용해 분석하였다. 이와 같이 최근에는 전자혀와 전자코와 같은 전자센서를 활용한 연구 접근 방법이 확대되고 있다(Boo 등, 2021).

전자코를 통한 식품소재의 휘발성 향기 성분 분석 결과

효소 처리에 따른 식물성 식품소재의 휘발성 향기 성분을 전자센서인 전자코를 이용하여 분석하였으며, 분석 결과를 Table 2Table 3에 나타내었다. Table 2는 trypsin 처리 후의 식물성 식품소재 10종에 대한 향기 성분 분석 결과를 나타내며, Table 3은 alcalase 처리 후의 식물성 식품소재 10종에 대한 향기 성분 분석 결과를 나타내었다. Table 2의 경우 trypsin 처리한 식품소재에서 총 112개의 휘발성 화합물이 분석되었으며, 21종의 acids and esters류, 18종의 alcohols류, 11종의 aldehydes류, 6종의 furans류, 15종의 heterocyclic compounds류, 19종의 hydrocarbons류, 13종의 ketones류, 9종의 sulfur-containing compounds류가 검출되었다. Table 3의 경우 alcalase 처리한 식품소재에서 총 102개의 휘발성 화합물이 분석되었으며, 17종의 acids and esters류, 18종의 alcohols류, 8종의 aldehydes류, 5종의 furans류, 15종의 heterocyclic compounds류, 19종의 hydrocarbons류, 11종의 ketones류, 9종의 sulfur-containing compounds류가 검출되었다. Trypsin 및 alcalase를 효소 처리한 식품소재에서 모든 휘발성 화합물 중 aldehydes류가 상대적으로 가장 높은 peak area를 차지하였으며, hydrocarbons류가 다음으로 높은 함량을 차지하였다. Alcalase를 효소 처리한 식품소재의 경우 fruity, sweet의 향 활성을 나타내는 octane에서 가장 높은 peak area를 나타내었으며, 10종에서 모두 검출되었다. 1-Phenylpentane의 경우 PA를 제외하고 모든 샘플에서 검출되었다.

Table 2 . Analysis of volatile compounds in trypsin-enzymatically hydrolyzed food materials using an electronic nose 1. (Peak area×103)

CompoundsRT1)(RI2))Sensory descriptionWTBGTDTPTSMTRTBTBWTOTST
Acids and ester (21)
Methyl acetate19.00(521)Fragrant, SweetND3)NDNDNDND1.44±0.25NDNDNDND
Formic acid21.99(587)Pungent, VinegarNDND0.66±0.05NDNDNDNDND0.14±0.030.11±0.04
Acetic acid22.86(603)Pungent, SourNDNDNDNDND0.91±0.12ND0.10±0.02NDND
Ethyl acetate23.82(614)ButterNDNDNDNDNDNDNDND0.03±0.03ND
Methyl 2-propenoate24.04(616)AcridNDNDNDNDND0.13±0.10NDNDNDND
Propanoic acid36.75(743)SoyNDNDNDNDNDND0.08±0.02NDNDND
Methyl crotonate37.89(753)FruityNDNDNDNDND0.04±0.04NDNDND1.41±0.90
Propyl propanoate45.09(815)WineyNDNDNDNDNDNDNDNDND0.11±0.04
Butyl acetate45.24(817)Fruity, PearNDNDNDND0.07±0.060.10±0.01NDNDNDND
Butanoic acid46.67(830)Butter, Cheese0.08±0.07NDNDNDNDNDND0.06±0.05ND0.07±0.08
Ethyl 2-methylbutyrate47.79(841)StrawberryNDND0.44±0.01NDNDNDNDNDNDND
Propyl butanoate53.14(892)Fruity, PineappleNDNDNDNDNDND0.17±0.04NDNDND
Pentanoic acid53.91(900)Sour0.36±0.01ND0.18±0.01NDNDNDNDNDNDND
Ethyl pentanoate54.04(901)MintyNDNDND0.54±0.01ND0.19±0.06NDNDNDND
Butyl propanoate54.28(904)RoseNDNDNDNDNDNDNDND0.35±0.05ND
Benzoic acid72.96(1161)Balsamic, WineyNDNDNDNDND0.12±0.02NDNDNDND
Propyl heptanoate75.16(1198)Fruity, SweetND0.14±0.03NDND0.24±0.02NDNDND0.32±0.07ND
Heptyl propionate75.78(1209)Floral, RoseNDNDND0.27±0.05NDND0.30±0.05NDNDND
Propyl octanoate80.09(1290)Coconut, FruityND0.60±0.23NDNDNDNDNDNDNDND
Methyl cinnamate85.39(1398)Cinnamon0.28±0.12ND0.44±0.050.17±0.01NDND0.22±0.05NDND0.28±0.03
Methyl dodecanoate91.18(1525)Coconut, FruityND0.35±0.22NDNDNDNDNDND0.32±0.32ND
Alcohols(18)
Methanol14.19(414)PungentNDNDND1.43±0.070.04±0.03ND0.42±0.09ND0.76±0.05ND
1-Propanol19.24(526)Fruity, PungentNDNDNDNDND0.44±0.20NDND0.21±0.060.19±0.07
2-Mercaptoethanol20.39(552)StrongNDNDNDNDNDNDNDNDND0.08±0.02
2-Methylpropanol25.35(631)BitterNDND1.98±0.08NDND0.23±0.06ND0.32±0.020.62±0.02ND
Butanol28.43(665)Cheese0.58±0.04ND0.59±0.01ND0.68±0.05ND0.22±0.01NDNDND
1-Penten-3-ol29.85(680)Butter, MilkyNDNDND3.29±0.03NDNDNDNDNDND
3-Methylbutanol33.25(714)BalsamicNDNDNDNDNDNDNDND0.78±0.060.71±0.05
2-Methylbutanol35.99(737)Sweet, WineyND0.76±0.01NDND0.18±0.01NDNDNDNDND
Pentanol38.51(758)Pungent0.40±0.00NDND0.30±0.050.06±0.01NDNDNDNDND
1-Hexen-3-ol40.46(774)RumNDND0.43±0.06NDNDND0.56±0.01NDNDND
1,2-Butanediol40.65(776)ButterND0.14±0.02NDNDNDNDNDNDNDND
1-Hexanol50.89(871)HerbaceousNDNDNDNDNDND0.81±0.020.04±0.030.59±0.060.72±0.06
4-Ethylphenol72.89(1160)SmokyNDNDNDNDNDND0.12±0.020.11±0.01NDND
2,6-Dimethoxy phenol75.65(1207)WoodyNDNDNDNDND0.31±0.04NDNDNDND
Ethyl maltol76.38(1221)StrawberryNDNDNDNDNDNDND0.27±0.10NDND
4-Ethylguaiacol79.92(1287)FloralNDNDNDNDNDNDNDNDND0.89±0.08
Thymol80.06(1289)AromaticNDNDND1.04±0.13NDNDNDNDNDND
1-Tetradecanol98.27(1685)CoconutNDND0.05±0.04NDNDNDNDNDNDND
Aldehydes(11)
Propenal15.89(452)Almond1.13±0.14NDNDND20.34±0.31ND10.24±0.281.30±0.212.15±0.042.79±0.05
Propanal17.63(491)Cocoa, NuttyNDNDND14.70±0.05NDNDNDNDNDND
2-Methylpropanal18.77(516)Burnt, Toasted0.24±0.13NDNDND1.39±0.08NDNDNDNDND
3-Methylbutanal27.30(652)Almond, ChocolateNDNDNDNDNDNDNDNDND0.09±0.08
2-Butenal27.46(654)Floral0.84±0.138.05±0.241.15±0.05NDNDNDNDNDNDND
2-Methylbutanal28.37(664)Almond, NuttyNDNDNDNDND0.22±0.02ND0.24±0.02ND0.44±0.03
Pentanal33.15(713)Berry, NuttyNDNDNDND0.23±0.29NDNDNDNDND
Hexanal43.51(800)Herbaceous, Leafy3.62±0.11NDND13.24±0.18NDNDNDNDNDND
(Z)-2-Octenal65.44(1044)WalnutNDNDNDNDNDND2.46±0.58ND4.26±3.40ND
(E)-2-Octenal65.61(1047)Nutty1.46±0.10NDNDND2.52±0.21NDNDNDNDND
(E)-2-Nonenal72.99(1162)FloralND0.13±0.01ND0.15±0.02NDNDNDND0.10±0.02ND
Furans(6)
3-Methylfuran25.14(628)-ND1.06±0.11NDNDNDND0.56±0.00NDND0.67±0.03
Tetrahydrofuran25.19(629)Etheral0.23±0.06NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Ethylfuran32.22(705)BurntNDNDNDNDND0.19±0.04NDNDNDND
2-Methyl-3-furanthiol49.63(859)Nutty0.14±0.04NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Butylfuran53.83(899)Fruity, SweetNDNDNDNDNDNDNDNDND0.28±0.10
Ambroxide104.38(1834)Amber1.16±0.771.23±0.831.17±0.770.36±0.021.14±0.740.69±0.510.58±0.420.67±0.560.65±0.520.71±0.65
Heterocyclic compounds(15)
Trimethylamine14.29(417)FishyNDNDNDNDNDNDNDNDND0.04±0.04
Acetonitrile20.34(551)Aromatic, Sweet0.43±0.082.75±0.06ND4.45±0.01NDNDNDND0.41±0.13ND
1,1-Dichloroethane21.65(580)AromaticNDNDNDND2.78±1.10NDNDNDNDND
1,1-Dichloropropene28.32(663)-NDNDNDNDNDNDNDND0.36±0.18ND
Pyrazine36.26(739)Corn, NuttyNDNDNDNDND4.41±0.64ND0.50±0.230.18±0.09ND
Pyridine36.61(742)BurntNDNDND0.39±0.09NDNDNDND0.41±0.25ND
Pyrrole40.29(773)Coffee, NuttyND0.13±0.03ND1.03±0.03NDND0.10±0.01NDND0.30±0.01
Dimethylformamide40.56(775)FishyNDNDNDNDNDNDND0.10±0.01NDND
2,3-Dimethylpyrazine55.80(922)Nutty, PeanutNDNDND0.71±0.02NDNDNDNDNDND
2-Acetylpyridine64.48(1030)CornNDND8.73±0.91NDNDNDNDNDNDND
2,3-Diethyl-5-Methylpyrazine73.05(1163)Nutty, RoastNDND0.33±0.13NDNDNDNDNDNDND
Indole80.14(1291)Floral, Jasmine0.54±0.36NDNDND0.63±0.210.32±0.040.59±0.11ND0.52±0.12ND
Methyl eugenol85.49(1400)CinnamonNDNDNDND0.19±0.02NDND0.20±0.010.26±0.07ND
Myristicin91.08(1523)WoodyNDNDNDNDND0.23±0.16ND0.39±0.21ND0.24±0.10
Molinate91.29(1527)Aromatic0.34±0.12ND0.30±0.280.12±0.01NDND0.15±0.05NDNDND
Hydrocarbons(19)
2-Methylbutane16.49(465)-NDNDND0.82±0.06NDNDNDNDNDND
Pentane17.84(495)-NDNDNDNDND0.68±0.04NDND0.18±0.05ND
Hexane21.92(586)-1.32±0.231.49±0.123.06±0.085.13±0.066.86±0.08ND0.06±0.061.04±0.031.20±0.061.32±0.05
3-Ethylpentane30.45(687)-NDNDNDNDNDNDNDNDND0.16±0.02
Heptane30.70(690)Fruity, SweetND0.27±0.02NDNDND0.12±0.01NDND0.10±0.06ND
2,2,4-Trimethylpentane31.65(700)-ND0.14±0.040.08±0.03NDNDNDNDNDNDND
Methylcyclohexane35.31(731)Fruity, SweetNDNDNDNDNDNDND0.14±0.03NDND
Octane43.37(799)Fruity, SweetNDND7.58±0.28ND3.56±0.110.35±0.031.20±0.090.61±0.060.94±0.101.65±0.04
1-Octene43.69(802)-ND1.02±0.03NDNDNDNDNDNDNDND
2,4-Octadiene45.41(818)Glue, WarmND0.04±0.04NDNDNDNDNDNDNDND
4-Ethenylcyclohexene47.32(837)-NDNDNDND0.09±0.00NDNDNDNDND
4-Ethylheptane49.59(858)-NDNDND0.29±0.000.30±0.12NDNDNDNDND
3-Methyloctane51.17(873)-ND0.05±0.05ND0.54±0.02NDNDNDNDNDND
1,4-Dimethylbenzene51.79(879)AromaticNDND0.36±0.10NDNDNDNDNDNDND
α-Pinene57.75(945)Citrus, FruityNDNDND0.31±0.02NDNDNDNDNDND
Limonene65.39(1043)MintyNDNDND10.01±0.31NDNDNDNDND6.58±4.52
1-Phenylpentane72.83(1159)Fragrant0.17±0.05NDNDND0.13±0.03NDNDNDND0.10±0.01
1,2,4-Trichlorobenzene75.27(1200)Aromatic0.29±0.10NDNDNDNDNDNDNDNDND
Dodecyl cyclopentane101.48(1758)-NDNDNDNDNDNDND0.11±0.090.05±0.04ND
Ketones(13)
2-Propanone17.57(489)Fruity, Sweet1.10±0.081.08±0.02NDNDNDND1.17±0.20ND1.56±0.14ND
2,3-Butandione21.89(585)Butter0.14±0.14NDNDNDNDNDNDNDNDND
1-Hydroxy-2-Propanone27.37(653)Caramelized, SweetNDNDNDND0.19±0.06NDNDND0.32±0.25ND
2-Pentanone30.41(686)Woody0.03±0.03NDNDND0.14±0.02ND0.14±0.000.13±0.00NDND
3-Pentanone30.53(688)Cheese0.38±0.03NDNDNDNDNDNDND0.24±0.12ND
2,3-Pentanedione31.53(699)Butter, NuttyNDNDND3.57±0.020.19±0.02NDNDNDNDND
2-Heptanone53.18(893)NuttyND0.22±0.01NDNDNDNDND0.18±0.06NDND
2-(5H)-Furanone55.93(924)ButterNDND0.14±0.01ND0.17±0.06NDNDNDNDND
E-3-Octen-2-one64.56(1032)Butter, NuttyND2.10±0.24NDNDND5.41±3.30ND6.77±4.99NDND
δ-Octalactone80.01(1288)Coconu, TropicalNDND0.93±0.17NDNDNDND0.50±0.07NDND
2-Dodecanone85.59(1402)FloralND0.24±0.04NDNDNDNDNDNDNDND
3-Pentadecanone98.35(1687)-0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Pentadecanone98.47(1690)Floral, HerbaceousNDNDNDND0.06±0.05NDNDNDNDND
Sulfur-containing compounds(9)
Methanethiol15.22(437)Garlic, Meaty0.59±0.040.62±0.020.99±0.02NDND0.34±0.12NDNDNDND
Carbon disulfide20.71(559)Aromatic, SweetNDNDNDND2.17±0.04ND0.08±0.01NDNDND
1-Propanethiol24.29(619)Alliaceous, Onion0.16±0.09ND0.19±0.06NDNDND0.08±0.01NDNDND
Dimethyl disulfide36.16(738)Garlic, OnionNDNDNDNDND0.28±0.18NDNDNDND
2-Methylthiophene40.04(771)AlliaceousNDNDNDND0.43±0.02NDNDNDNDND
1-Pentanethiol45.99(824)MeatyNDNDND0.42±0.08NDNDNDNDNDND
3-Methyl-2-butenethiol46.11(825)Roast, SmokyNDND0.27±0.04ND0.05±0.05NDNDND0.06±0.00ND
Dimethyl sulfoxide47.53(839)AlliaceousNDNDND1.12±0.06NDNDNDNDNDND
Bis-(2-furylmethyl)disulfide98.29(1686)CoffeeND0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDND


Table 3 . Analysis of volatile compounds in alcalase-enzymatically hydrolyzed food materials using an electronic nose 1. (Peak area×103)

CompoundsRT1)(RI2))Sensory descriptionWABGADAPASMARABABWAOASA
Acids and Ester (17)
Formic acid21.99(587)Pungent, Vinegar0.84±0.39ND3)0.32±0.14ND0.98±0.02NDNDNDND0.13±0.04
Acetic acid22.86(603)Pungent, Sour0.57±0.04NDND0.28±0.03NDNDNDNDNDND
Methyl propanoate24.40(620)Fruity, RumNDND1.06±0.050.87±0.04NDND0.05±0.050.54±0.040.06±0.06ND
Methyl crotonate37.89(753)FruityNDNDNDNDNDNDNDNDND1.43±1.27
Propyl propanoate45.09(815)Winey0.10±0.03NDNDNDNDNDNDNDNDND
Butanoic acid46.67(830)Butter, CheeseNDNDNDNDNDNDND0.04±0.04NDND
Ethyl 2-Methylbutyrate47.79(841)StrawberryNDND0.07±0.02NDNDNDNDNDNDND
2-Methylbutanoic acid50.97(872)Cheese0.38±0.09NDNDNDND0.07±0.01NDNDNDND
Propyl butanoate53.14(892)Fruity, PineappleNDNDND0.16±0.06NDNDNDNDNDND
Ethyl pentanoate54.04(901)MintyNDNDNDNDNDND0.10±0.04NDNDND
Butyl propanoate54.28(904)RoseNDNDNDNDND0.09±0.03NDND0.32±0.140.26±0.09
Propyl heptanoate75.16(1198)Fruity, SweetNDNDNDNDND0.40±0.08ND0.39±0.070.37±0.10ND
Heptyl propionate75.78(1209)Floral, RoseND0.27±0.06ND0.32±0.03NDNDNDNDNDND
Decyl acetate85.82(1407)Citrus, FruityNDNDNDNDNDNDNDNDND0.27±0.03
Ethyl cinnamate90.11(1501)Balsamic, SweetNDNDNDNDNDND0.27±0.18NDNDND
Methyl dodecanoate91.18(1525)Coconut, FruityNDNDNDNDND0.16±0.03NDNDNDND
Ethyl tridecanoate98.38(1688)-ND0.05±0.05NDNDNDNDNDNDNDND
Alcohols(18)
Methanol14.19(414)Pungent0.04±0.03NDNDND0.03±0.03NDNDND0.05±0.04ND
2-Methyl-2-propanol17.58(490)CamphorND0.89±0.091.65±0.07NDNDNDNDNDND1.13±0.10
1-Propanol19.24(526)Fruity, PungentNDNDND2.23±0.170.22±0.17NDNDND0.11±0.100.09±0.08
2-Mercaptoethanol20.39(552)StrongNDNDNDNDNDNDNDNDND0.08±0.01
2-Methylpropanol25.35(631)BitterNDND0.23±0.08NDND0.06±0.05ND0.12±0.01NDND
Butanol28.43(665)CheeseNDNDNDND0.50±0.03NDNDNDND0.38±0.13
1-Penten-3-ol29.85(680)Butter, MilkyNDNDND2.25±0.03NDNDNDNDNDND
3-Methylbutanol33.25(714)Balsamic0.06±0.061.02±0.030.47±0.02NDNDNDNDND0.65±0.06ND
2-Methylbutanol35.99(737)Sweet, Winey1.36±0.34NDND0.59±0.05NDND0.09±0.04NDNDND
Pentanol38.51(758)PungentND0.10±0.07NDNDNDND0.34±0.01NDNDND
(E)-2-Pentenol39.94(770)MushroomND0.17±0.01NDNDNDNDNDND0.24±0.010.35±0.04
1-Hexen-3-ol40.46(774)RumNDNDNDND0.50±0.03NDNDNDNDND
1,2-Butanediol40.65(776)ButterNDNDNDNDNDNDND0.08±0.01NDND
2,3-Dimethylpentanol45.95(823)-0.11±0.01NDNDND0.13±0.01NDNDNDNDND
1-Hexanol50.89(871)HerbaceousND0.12±0.04ND1.07±0.220.21±0.03ND0.26±0.04ND0.45±0.000.64±0.04
2,6-Dimethoxy phenol75.65(1207)Woody0.28±0.01NDNDNDNDNDNDNDNDND
4-Ethylguaiacol79.92(1287)FloralNDNDNDNDND0.37±0.09ND0.53±0.05ND
Thymol80.06(1289)AromaticNDNDNDNDNDNDND0.38±0.05NDND
Aldehydes(8)
Propenal15.89(452)Almond38.01±0.51NDND48.46±0.47ND1.14±0.112.88±0.109.73±0.182.14±0.280.07±0.08
2-Methylpropanal18.77(516)Burnt, ToastedNDNDNDNDND0.07±0.01NDND0.68±1.02ND
3-Methylbutanal27.30(652)Almond, ChocolateNDND0.08±0.070.23±0.02NDNDNDNDNDND
2-Butenal27.46(654)Floral18.29±9.853.32±0.38NDND0.11±0.04NDNDND0.36±0.270.08±0.07
2-Methylbutanal28.37(664)Almond, NuttyNDND0.44±0.09NDND0.18±0.010.21±0.01NDNDND
Heptanal54.20(903)CitrusND0.18±0.03NDND0.16±0.09NDNDNDNDND
(E)-2-Octenal65.61(1047)NuttyNDNDND5.27±0.97NDNDNDNDNDND
Dodecanal85.78(1406)FloralNDNDNDNDNDNDND0.23±0.01NDND
Furans(5)
3-Methylfuran25.14(628)-ND0.76±0.10NDNDNDNDNDND0.49±0.07ND
2-Methyl-3-furanthiol49.63(859)NuttyNDND0.69±0.06ND0.03±0.03NDNDNDNDND
2-Furanmethanol49.74(860)CoffeeNDNDND0.09±0.02NDNDNDNDNDND
2-Butylfuran53.83(899)Fruity, Sweet0.20±0.02ND0.13±0.02NDNDNDND0.09±0.03NDND
Ambroxide104.38(1834)Amber1.21±0.791.28±0.821.28±0.851.22±0.800.96±0.820.72±0.650.71±0.710.75±0.720.74±0.720.77±0.71
Heterocyclic compounds(15)
Trimethylamine14.29(417)FishyND0.46±0.09NDNDND0.22±0.010.22±0.01NDND0.04±0.04
1,1-Dichloroethene18.94(520)SweetND0.69±0.05NDNDNDNDNDNDNDND
Acetonitrile20.34(551)Aromatic, Sweet2.61±1.481.27±0.20NDNDNDNDNDND0.31±0.15ND
1,1-Dichloroethane21.65(580)AromaticNDNDNDNDNDND0.34±0.01NDNDND
Pyrazine36.26(739)Corn, NuttyNDNDNDNDNDNDND0.08±0.00ND0.73±0.13
Pyridine36.61(742)BurntNDNDNDNDNDNDNDND0.37±0.24ND
Pyrrole40.29(773)Coffee, NuttyNDND0.65±0.030.35±0.03ND0.07±0.010.13±0.00NDNDND
2,3-Dimethylpyrazine55.80(922)Nutty, PeanutNDNDND0.54±0.05NDNDNDNDNDND
2-Acetylpyridine64.48(1030)CornNDND8.05±1.63NDNDND1.06±0.23ND5.94±4.98ND
1,8-Cineole65.20(1041)HerbaceousND1.15±0.34NDNDNDNDNDNDND6.92±4.20
2-Isobutyl-3-methoxypyrazine75.23(1199)PeaNDND0.52±0.12ND0.37±0.05ND0.38±0.07NDNDND
Indole80.14(1291)Floral, Jasmine0.51±0.180.63±0.18ND1.50±0.210.68±0.15ND0.45±0.12NDNDND
Methyl eugenol85.49(1400)CinnamonNDND0.30±0.02ND0.21±0.05ND0.24±0.00NDNDND
Myristicin91.08(1523)WoodyNDNDNDNDNDNDNDND0.30±0.18ND
Molinate91.29(1527)Aromatic0.23±0.140.29±0.12ND0.16±0.120.22±0.11NDND0.66±0.20ND0.20±0.08
Hydrocarbons(19)
Hexane21.92(586)-NDND2.46±0.171.91±0.044.16±0.100.99±0.020.84±0.020.93±0.020.10±0.101.67±0.06
Methylcyclopentane25.26(630)-NDNDNDND3.21±0.05NDNDNDND0.90±0.04
3-Ethylpentane30.45(687)-0.08±0.01ND0.12±0.04NDNDNDNDNDNDND
Heptane30.70(690)Fruity, SweetNDNDNDND0.09±0.02ND0.07±0.03ND0.12±0.15ND
2,2,4-Trimethylpentane31.65(700)-NDND0.08±0.01NDNDNDNDND0.13±0.18ND
Dibromomethane32.12(704)-NDNDND2.19±0.37NDNDNDNDNDND
Methylcyclohexane35.31(731)Fruity, SweetNDND0.17±0.02NDNDNDNDNDNDND
2-Methylheptane38.01(754)-NDND0.06±0.05NDNDNDNDNDNDND
Octane43.37(799)Fruity, SweetND0.50±0.013.02±1.452.12±0.866.37±0.380.96±0.020.52±0.010.25±0.011.22±0.162.13±0.05
2,4-Octadiene45.41(818)Glue, WarmNDND1.45±0.04NDND0.08±0.02NDNDNDND
4-Ethenylcyclohexene47.32(837)-NDNDND0.34±0.10NDNDNDNDNDND
4-Ethylheptane49.59(858)-NDNDNDNDNDNDNDNDND0.10±0.09
1-Phenylpentane72.83(1159)Fragrant0.13±0.020.12±0.030.21±0.07ND0.12±0.020.13±0.010.14±0.040.10±0.010.11±0.020.11±0.02
1,2,4-Trichlorobenzene75.27(1200)AromaticNDNDNDNDNDNDNDNDND0.34±0.03
Tetradecane85.56(1401)Herbaceous, Sweet0.21±0.020.24±0.03NDNDNDNDNDND0.24±0.08ND
3-Methyltetradecane89.39(1485)-NDND0.38±0.29NDNDNDNDNDNDND
Undecylcyclohexane101.57(1760)-NDNDNDND0.15±0.120.06±0.060.05±0.050.07±0.07NDND
2-Methylheptadecane101.68(1762)-ND0.10±0.03NDNDNDNDNDNDNDND
3-Ethyl hexadecane101.84(1766)-NDNDND0.07±0.06NDNDNDNDNDND
Ketones(11)
2-Propanone17.57(489)Fruity, Sweet1.82±0.21NDND3.19±0.05NDNDNDNDNDND
2,3-Butandione21.89(585)ButterNDNDNDNDNDNDND0.25±0.05NDND
2-Butanone22.61(601)Butter1.29±0.17NDNDNDNDNDNDNDNDND
1-Hydroxy-2-Propanone27.37(653)Caramelized, SweetNDNDND0.61±0.01NDNDND0.05±0.04NDND
2-Pentanone30.41(686)WoodyND0.10±0.04NDNDND0.08±0.01ND0.08±0.01ND0.15±0.04
3-Pentanone30.53(688)CheeseNDNDNDNDNDND0.11±0.01NDNDND
3-Hexen-2-one47.68(840)-NDND0.08±0.01ND0.16±0.01NDNDNDNDND
2-(5H)-Furanone55.93(924)ButterNDND0.20±0.05NDNDNDNDNDNDND
4-Pentanolide58.16(950)WoodyNDNDND0.16±0.02NDNDNDNDNDND
E-3-Octen-2-one64.56(1032)Butter, Nutty1.91±0.53NDNDND3.69±0.471.61±0.30ND0.68±0.15NDND
δ-Octalactone80.01(1288)Coconu, TropicalNDND0.59±0.23NDNDNDNDNDND0.81±0.15
Sulfur-containing compounds(9)
Methanethiol15.22(437)Garlic, Meaty2.14±0.46NDND1.21±0.14NDNDNDNDNDND
Carbon disulfide20.71(559)Aromatic, SweetNDNDNDND0.93±0.10NDNDNDNDND
2-Methyl-2-propanethiol22.60(600)-ND1.15±0.14NDNDNDNDNDNDNDND
1-Propanethiol24.29(619)Alliaceous, Onion0.23±0.08NDNDNDNDNDNDNDNDND
Dimethyl disulfide36.16(738)Garlic, OnionNDNDNDNDNDNDND0.17±0.02NDND
2-Methylthiophene40.04(771)Alliaceous0.22±0.14NDND0.78±0.02ND0.08±0.01NDNDNDND
1-Pentanethiol45.99(824)MeatyNDNDND0.62±0.07NDNDNDNDNDND
3-Methyl-2-butenethiol46.11(825)Roast, SmokyNDNDNDND0.06±0.05NDNDNDNDND
Bis-(2-furylmethyl)disulfide98.29(1686)Coffee0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDNDND

1)RT: retention time

2)RI: retention indices

3)ND : not detected.



전자코 시스템은 전자혀 시스템과 같이 비파괴적인 방법을 통해 분석하며, 시스템에 내장된 화학 센서를 이용하여 휘발성 화합물을 신속하게 분석한다(Hong 등, 2021). 이러한 휘발성 물질은 중성 지질에 존재하는 불포화 지방산의 열 산화를 통해 형성된다(Kaczmarska 등, 2021). 육류의 풍미 및 냄새를 유발하는 주요 향기 성분 중 하나인 2-methyl-3-furanthiol의 경우(Thong 등, 2024), WT, DA, SMA에서 검출되었다. Pyrazine은 tetramethylpyrazine을 제외한 대부분이 조리된 육류의 향을 형성하는데 기여한다고 보고된 바 있으며(Kaczmarska 등, 2021), 본 연구에서는 trypsin과 alcalase를 첨가한 식품소재에서 각각 3종과 2종의 pyrazine류가 검출되었다. Hexanal, heptanal, octanal, nonanal을 포함한 휘발성 aldehydes는 지방이 산화되는 과정에서 형성되며, 육류에 풍부하게 함유되어 있어 익힌 고기의 풍미에 중요한 역할을 한다(Kaczmarska 등, 2021). 본 연구에서는 trypsin을 첨가한 식품소재 중 WT 및 PT에서 hexanal이 검출되었으며, alcalase를 첨가한 식품소재 중 BGA 및 SMA에서 heptanal이 검출되었다. 또한 almond의 향을 나타내는 propenal이 가장 높은 peak area를 나타내었다. Sulfur-containing compounds는 고기의 맛과 향에 중요한 역할을 하는 동시에 야채 및 버섯의 맛과 향에도 주요하게 기여한다. 이러한 sulfur-containing compounds는 동물성 및 식물성 식품에서 발견되는 다양한 전구체(sulfur-containing amino acids, thiamine 및 glucosinolates)로 인하여 생성된다(Hernandez 등, 2023). 본 연구에서는 trypsin 및 alcalase를 처리한 식품소재에서 각각 9종의 sulfur-containing compounds가 검출되었다. 본 연구 결과에 따르면 육류의 처리 과정에서 발생하고 고기의 풍미 및 향에 중요한 영향을 미치는 화합물과 유사한 화합물이 식물성 소재에서도 검출된 것을 확인할 수 있으며, 식물성 식품소재의 활용에 대한 기초 향기 자료로 활용될 것으로 판단된다.

다변량 분석을 통한 식품소재의 맛 성분 및 휘발성 향기 성분의 패턴분석

전자혀 및 전자코 분석 결과를 활용하여 다변량 분석법인 주성분 분석을 하였다. 각 시료에 주요한 영향을 미치는 variables를 탐색하였고, 각 시료가 variables에 영향을 받아 분리된 패턴에 대하여 Fig. 2에 나타내었다. Fig. 2A에서는 전자혀 시스템의 센서값을 이용하여 맛 성분과 샘플 간의 패턴을 확인하였으며, PC1에서 64.66%의 variance를 나타내었고 PC2에서 20.42%의 variance를 나타내어 총 85.08%의 variance가 확인되었다. RA, DA, DT가 sourness의 영향을 받아 2사분면에 위치하였으며, BA, BWA가 umami의 영향을 받아 3사분면에 위치하였다. 4사분면의 경우 sweetness, bitterness의 영향을 받았다. Fig. 2B에서는 전자코 시스템의 결괏값을 이용하여 다변량 분석을 통한 휘발성 향기 성분의 패턴을 확인하였으며, PC1에서 31.81%의 variance를 나타내었고, PC2에서 20.39%를 나타내어 총 52.20%의 variance가 확인되었다. DT, PT가 heterocyclic compounds, acids and esters, hydrocarbons, alcohols의 영향을 받아 1사분면에 위치하였으며, DA, SA, OA, BGA, ST가 furans의 영향을 받아 2사분면에 위치하였다. 전자혀 시스템의 센서값과 전자코 시스템의 결괏값을 비교하여 다변량 분석을 통해 맛 성분 및 휘발성 향기 성분의 패턴을 분석하였으며, 해당 결과를 Fig. 2C에 나타내었다. PC1에서 27.67%의 variance를 나타내었고 PC2에서 22.66%를 나타내어 총 50.33%의 variance가 확인되었다. 2사분면에 위치한 샘플의 경우 umami, heterocyclic compounds, furans의 영향을 받았으며, 4사분면에 위치한 샘플의 경우 sweetness, bitterness와 ketones의 영향을 받았다.

Fig. 2. Principal component analysis of enzymatically hydrolyzed samples using principal component analysis. (A) Taste, (B) flavor, and (C) both. SMT: soybean meal with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, WT: wheat gluten with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, SMA: soybean meal with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, WA: wheat gluten with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.

효소 처리에 따른 식물성 식품소재에 대한 군집분석 결과를 Fig. 3에 나타내었다. Fig. 3A에서는 전자혀 분석 결과에 의한 맛 성분에 의해 4개의 그룹으로 분리되었으며, Fig. 3B는 전자코 분석을 통한 휘발성 향기 성분에 의해 5개의 그룹으로 분리되었다. Fig. 3C는 맛 성분 및 휘발성 향기 성분 패턴에 의해 5개의 그룹으로 분리된 것이 확인되었다. 3개의 군집분석 결과, PT, PA 및 DT, DA는 다른 샘플과 비교하였을 때 같은 군집으로 분류되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 3개의 군집분석 결과를 종합적으로 확인한 결과, 효소 종류에 따른 분류보다는 식물성 식품소재에 따른 분류가 더 크게 이루어졌다고 판단된다.

Fig. 3. Hierarchical cluster analysis of enzymatically hydrolyzed samples using principal component analysis. (A) Taste, (B) flavor, and (C) both. SMT: soybean meal with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, WT: wheat gluten with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, SMA: soybean meal with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, WA: wheat gluten with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.

효소는 향미 화합물 생산에서 주요한 역할을 하며 관능적 특성을 향상시킨다(Akacha와 Gargouri, 2015). 또한, 효소 가수분해 기술은 단백질을 아미노산과 같은 작은 분자로 분해하여 식품의 풍미를 향상시킬 수 있다(Gan 등, 2023; Han 등, 2021). 따라서 본 연구에서는 효소 처리한 식물성 식품소재가 효소 처리하지 않았을 경우와 비교하여 더 좋은 풍미를 느낄 수 있을 것으로 예상된다.

본 연구에서는 효소적 가수분해 처리한 식물성 식품소재의 맛 성분과 휘발성 향기 성분을 분석하였다. 맛 성분 분석을 위해 전자혀를 사용하였으며, 휘발성 향기 성분 분석을 위해 전자코를 사용하였다. 전자혀 분석 결과를 통해 trypsin 효소 처리한 식품소재에서는 신맛과 감칠맛이 DT에서 가장 높았고, BWT에서 가장 낮은 값임을 확인할 수 있었다. 단맛과 쓴맛은 BWT 및 OT에서 가장 높았고, DT에서 가장 낮음이 확인되었다. Alcalase 효소 처리한 식품소재에서는 신맛이 RA 및 BA에서 가장 높았고 OA 및 SMA에서 가장 낮음을 확인하였으며, 단맛과 쓴맛이 OA에서 가장 높았고 RA에서는 가장 낮음이 확인되었다. 전자혀를 통해 맛 성분의 강도 차이를 분석한 결과, 식물성 식품소재의 종류보다는 효소 종류가 맛 성분에 더 큰 영향을 미쳤음을 확인할 수 있었다. 전자코 분석을 통해 trypsin을 효소 처리한 식품소재에서 112개의 휘발성 화합물이 검출되었으며, alcalase를 효소 처리한 식품소재에서 102개의 휘발성 화합물이 검출되었다. 전자코 분석 결과를 보아, 고기의 풍미와 향을 형성하는 중요한 화합물과 유사한 화합물이 식물성 소재에서도 검출되었으며, 이는 식물성 식품소재의 활용에 대한 기초 자료로 활용될 것으로 판단된다. 군집분석 결과를 종합적으로 살펴본 결과, PT와 PA 및 DT와 DA는 다른 샘플과 비교했을 때 같은 군집으로 분류된 것을 확인하였으며, 효소 종류에 따른 분류보다는 식물성 식품소재에 따른 분류가 더 크게 이루어졌다고 판단된다.

본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 축산현안대응산업화기술개발사업사업의 지원을 받아 연구되었음(RS-2023-00231446).

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Article

Article

Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53(6): 585-598

Published online June 30, 2024 https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.6.585

Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.

효소적 가수분해를 통한 식물성 식품 소재(박류, 곡류 및 버섯류)의 감각 평가: 전자코 및 전자혀 분석

반영란1․박현진1․정향연1․윤소정1․홍성준1․문희성2․유세영2․김현욱1․김경수1․정은주1․신의철1

1경상국립대학교 생명자원과학과
2경상국립대학교 식품과학부

Received: March 19, 2024; Revised: April 4, 2024; Accepted: April 7, 2024

Sensory Evaluation of Enzymatically Hydrolyzed Plant-Based Food Ingredients (Oilseed Meals, Grains, and Mushrooms): Electronic-Nose and Electronic-Tongue Analyses

Younglan Ban1 , Hyeonjin Park1 , Hyangyeon Jeong1 , Sojeong Yoon1 , Seong Jun Hong1 , Hee Sung Moon2 , Se Young Yu2 , Hyun-Wook Kim1, Kyeong Soo Kim1, Eun Ju Jeong1, and Eui-Cheol Shin1

1Department of GreenBio Science and 2Department of Food Science, Gyeongsang National University

Correspondence to:Eui-Cheol Shin, Department of GreenBio Science, Gyeongsang National University, 33, Dongjin-ro, Jinju-si, Gyeongnam 52725, Korea, E-mail: eshin@gnu.ac.kr

Received: March 19, 2024; Revised: April 4, 2024; Accepted: April 7, 2024

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

This study analyzed the taste and volatile compounds of plant-based food ingredients with enzymatic hydrolysis. An electronic tongue was used to analyze the taste compounds, and an electronic nose was used to analyze the volatile compounds. In the trypsin-treated food ingredients, the results of the electronic tongue analysis showed that sourness and umami were the highest in dried distiller grains with solubles with trypsin (DT) and lowest in buckwheat with trypsin (BWT). The sweetness and bitterness were highest in BWT and oyster mushrooms with trypsin and the lowest in DT. In alcalase-treated food materials, the sourness was highest in rice with alcalase (RA) and barley with alcalase, with minimum values in oyster mushrooms with alcalase (OA) and soybean meal with alcalase. The sweetness and bitterness were maximum in OA, with minimum values in RA. An analysis of the flavor intensity differences using an electronic tongue showed that the type of enzyme played a more crucial role than the variety of plant-based samples. One hundred and twelve volatile compounds were detected in the trypsin-treated food materials, and 102 volatile compounds were identified in the alcalase-treated food materials. These findings are expected to provide important data for various applications of plant-based food ingredients.

Keywords: plant-based food ingredients, enzymatical hydrolysis, electronic nose, electronic tongue, sensory analysis

서 론

한국의 식품 소비 형태는 인구, 경제 그리고 사회문화 등 다양한 요인에 의해 지난 70년대의 밥과 곡식 중심의 채식에서 90년대 이후 육식 중심의 식생활로 변화해 왔다(You 등, 2020). 그러나 최근에는 육식 중심의 식습관으로 인한 동물성 단백질의 환경 문제와 건강 리스크의 우려로 식물성 식품의 섭취 및 수요가 높아지고 있다. 세계 각국의 보건당국은 과일, 채소, 콩, 전곡, 견과류 등의 섭취를 촉구하며, 동물성 단백질이 식물성 단백질로 대체될 경우 건강에 긍정적인 영향이 있다고 강조하고 있다(Kim, 2018). 이러한 흐름으로 인해 대체식품의 중요성이 부각되며, 식물성 단백질을 비롯한 다양한 소재를 사용한 대체식품 시장이 성장하고 있다. 이에 따라 자원 효율성, 온실가스 감축, 안정적인 가격 등의 이점을 제공하는 식물성 육류 유사 식품이 주목받고 있는 추세이다(You 등, 2020). 이러한 변화는 소비자 요구와 함께 식물성 육류 식품 시장을 중심으로 세계 대체식품 시장이 지속적으로 성장하고 있음을 보여준다(Lim과 Kim, 2021).

이와 함께 효소 처리는 화학 물질 처리와 달리 친환경적이고 낮은 시설 비용의 경제적인 음식 가공 방법으로 환경오염을 방지하며, 품질, 수율, 기호성, 항산화 효과 등 다양한 개선 효과를 제공하는 효율적인 식품 가공 방법 중 하나이다(Park 등, 2023). 효소 처리를 통한 가수분해는 수용성 증가, 향미 성분 생성, 거품 형성 및 유화능 향상과 같은 기능적 특성을 향상시킨다. 그뿐만 아니라, 항산화 활성 및 생리 활성을 갖는 펩타이드 생성을 통해 생체 내에서 흡수와 이용을 용이하게 하여 다양한 식품 및 가공 제품에 활용된다(Hong 등, 1998; Kim과 Yoon, 2020). 또한 단백질의 가수분해는 원치 않는 성분의 결합을 저해하고 탈취, 탈색, 유해 성분 제거 등에도 활용된다. 가수분해로 생성된 펩타이드가 혈압 강하, 콜레스테롤 강하, 혈소판 응집 저해, 칼슘 흡수 촉진과 같은 생리 활성을 나타내기도 한다(Hong 등, 1998).

단백질 가수분해물을 생성하는 데 필수적인 protease를 선택하는 것은 효과와 경제적인 측면에서 중대한 역할을 한다. 사용되는 protease 종류의 선정은 가수분해 조건, 특이성, 안정성 및 촉매 효율과 큰 관련이 있다(Zhang 등, 2020). 상용 효소인 alcalase는 단백질 내 중간 부분을 절단하여 항산화와 같은 기능적 특성을 나타내는 펩타이드를 생성할 수 있다. Alcalase는 안정성과 효율성 면에서 우수하며, 특히 식품 및 사료 산업에서 단백질의 소화성 향상과 알레르기 감소에 효과적이다(Tacias-Pascacio 등, 2020). 또한, 소화 효소인 trypsin은 아르기닌(arginine)과 라이신(lysine) 뒤의 결합을 가수분해한다. 이 두 효소는 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 분해하는 과정을 촉매하는 protease로 작용하여, 엄격한 절단 특이성을 가지고 가수분해도를 조절할 수 있다. 따라서 단백질 가수분해 실험에서 널리 활용되고 있으며(Zhang 등, 2020), 현재 음식 및 사료 산업에서도 중요한 역할을 하고 있다(Tacias-Pascacio 등, 2020).

최근 식품의 품질평가 및 관리에 재현성 있는 객관적인 데이터를 얻기 위해 전자센서(electronic sensor) 형태의 전자혀(electronic tongue) 및 전자코(electronic nose) 분석법이 활용되고 있다(Jo 등, 2016). 전자혀와 전자코를 활용한 분석은 시료의 품질 차이를 확인하는 방법으로, 서로 다른 민감도를 가진 센서를 배열하여 패턴분석을 가능하게 한다. 이러한 분석법은 주관적인 관능검사에 비해 높은 재현성과 객관적인 데이터를 제공한다는 장점을 가지고 있어, 현재 식품산업에서 활발하게 사용되고 있다(Yoon 등, 2023).

이에 본 연구에서는 국내에서 수급되는 식물성 단백질원 10종(박류 부산물, 곡류 및 버섯류)을 대상으로 trypsin과 alcalase를 이용하여 효소적 가수분해를 진행하고, 이에 대한 감각적 특성을 전자혀와 전자코를 활용하여 확인하였다. 본 연구는 향후 식물성 단백질원의 맛과 향기 성분의 profile을 제공하여, 식물성 단백질의 다양한 활용에 있어 중요한 기초자료로 활용하고자 한다.

재료 및 방법

실험 재료

본 연구에서는 수입 및 국내 수급이 가능한 식품소재 중 10종의 식물성 시료를 대상으로 단백질 분해 효소인 trypsin(Sigma-Aldrich Co.)과 alcalase(Novozymes Co.)를 이용하여 가수분해를 수행한 뒤 분석을 진행하였으며, 식물성 시료로 박류 부산물, 곡류 및 버섯류를 사용하였다. 박류 부산물로는 대두박(Ecofarm Co.), 들깨박(SK stoa Co.), 주정박(Hanjungss Co.), 맥주박(Hanjungss Co.), 밀 글루텐(Momcooking Co.)을 사용하였으며, 곡류로는 쌀(Chamsae bangatgan Co.), 보리(Gamani Co.), 메밀(Coupang Inc.)을 사용하였다. 버섯류로는 느타리버섯(Coupang Inc.), 표고버섯(The Yundoo Co.)을 실험에 사용하였다.

맛 성분 및 향기 성분 분석을 위하여 trypsin을 처리한 식물성 시료[대두박(soybean meal with trypsin, SMT), 들깨박(perilla seed meal with trypsin, PT), 주정박(dried distillers grains with solubles with trypsin, DT), 맥주박(brewers’ spent grain with trypsin, BGT), 밀 글루텐(wheat gluten with trypsin, WT), 쌀(rice with trypsin, RT), 보리(barley with trypsin, BT), 메밀(buckwheat with trypsin, BWT), 느타리버섯(oyster mushroom with trypsin, OT) 및 표고버섯(shiitake mushroom with trypsin, ST)]와 alcalase를 처리한 식물성 시료[대두박(soybean meal with alcalase, SMA), 들깨박(perilla seed meal with alcalase, PA), 주정박(dried distillers grains with solubles with alcalase, DA), 맥주박(brewers’ spent grain with alcalase, BGA), 밀 글루텐(wheat gluten with alcalase, WA), 쌀(rice with alcalase, RA), 보리(barley with alcalase, BA), 메밀(buckwheat with alcalase, BWA), 느타리버섯(oyster mushroom with alcalase, OA) 및 표고버섯(shiitake mushroom with alcalase, SA)]로 샘플을 분류하여 사용하였다.

효소 처리를 통한 가수분해 방법

1 N NaOH를 사용하여 증류수의 pH를 8.0으로 조절하였다. 박류 부산물의 경우 20% 농도, 곡류 및 버섯류의 경우 10% 농도로 증류수에 현탁 시켜 시료 100 g과 증류수 400 mL를 혼합하였으며, 맥주박의 경우 균질화가 잘 이루어지지 않아 10% 농도로 진행하였다. 균질기(HG-15A, Daihan Scientific Co.)를 사용하여 24,000×g에서 2분 동안 균질화하고, 효소와 증류수를 합쳐 총 500 mL를 제조하였다. Verma 등(2017)의 연구에 기반하여 시료의 단백질 함량을 기준으로 효소의 양을 100:1로 설정하였으며, alcalase의 경우 제품 내 효소 함량이 9%이기 때문에 100/9을 곱하여 첨가하였다. 식품소재에 첨가한 trypsin 및 alcalase의 함량에 대하여 Table 1에 나타내었다. 항온수조(JSIB-22T, JS Research Inc.)에서 trypsin과 alcalase를 37°C와 50°C로 2시간 동안 가열 및 프로펠러(HS-50A, Daihan Scientific Co.)로 교반한 뒤, 85°C로 설정한 항온수조로 20분간 교반하여 효소를 비활성화시켰다. 채반(35 mesh)을 사용하여 여과를 수행하고 원심분리기(Avanti® J-E, Beckman Coulter Inc.)로 3,500×g에서 20분 동안 원심분리 하여 상층액을 분리하였다.

Table 1 . Content of trypsin and alcalase added to food ingredients.

SampleContent (g)SampleContent (g)
TrypsinSoybean meal0.4800AlcalaseSoybean meal5.3350
Perilla seed meal0.3600Perilla seed meal4.0000
Dried distillers grains with solubles0.2900Dried distillers grains with solubles3.2200
Brewers’ spent grain0.0680Brewers’ spent grain0.3775
Wheat gluten0.8440Wheat gluten9.3750
Rice0.1100Rice1.2220
Barley0.0500Barley0.6550
Buckwheat0.1040Buckwheat1.1550
Oyster mushroom0.0785Oyster mushroom0.8700
Shiitake mushroom0.0200Shiitake mushroom0.2200


전자혀를 통한 식품소재의 맛 성분 분석

식물성 시료의 맛 성분 패턴은 전자센서인 전자혀(ASTREE electronic tongueⅡ, Alpha MOS)를 사용하여 분석하였다. 전자혀 시스템은 인간이 기본적으로 느끼는 5가지 맛 성분 센서인 신맛(sourness), 짠맛(saltiness), 감칠맛(umami), 단맛(sweetness), 쓴맛(bitterness)과 2가지 reference 센서로 구성되어 있다. 각 시료는 샘플 10 mL를 취하여 정제수 90 mL로 희석한 후, 2% 농도의 시료액을 사용하여 전자혀 분석을 진행하였다. 전자혀 시스템의 sampler에 제조된 시료액을 장착한 뒤 2분간 센서에 시료액을 침지하여 각 맛 성분의 강도를 측정하였다. 분석 중 샘플 간의 오염과 오차를 줄이기 위해 한 샘플의 분석이 끝날 때마다 정제수로 각 센서를 세척하였고, 각 샘플 당 총 6번의 반복 분석을 진행하였다. 각 맛 성분은 taste pattern으로 확인하였다(Hong 등, 2021; Yoon 등, 2023).

전자코를 통한 식품소재의 휘발성 향기 성분의 분석

식물성 시료의 휘발성 향기 성분 패턴은 전자센서인 전자코 시스템(HERACLES Neo, Alpha MOS)을 사용하여 분석하였다. 샘플 3 mL를 전자코 분석용 headspace vial에 넣고 40°C에서 1,200×g의 속도로 20분간 교반하여 휘발성 화합물을 vial에 포화시켰다. 휘발성 향기 성분의 포집은 전자코 시스템에 장착된 자동 시료 채취기를 이용하였고, 주사기를 이용하여 포집된 1,000 µL의 휘발성 향기 성분을 전자코에 부착된 gas chromatography injection port에 주입하였다. 분석 조건은 acquisition time은 110초, trap temperature는 40°C, 그리고 1 mL/min의 수소 가스 유량으로 설정하였다. 전자코 분석에는 MXT-5 column(Alpha MOS)을 사용하였으며, 오븐 온도는 2초간 50°C로 유지 후, 1°C/s의 속도로 80°C까지 승온한 뒤, 3°C/s의 속도로 250°C까지 승온하여 21초간 유지되었다. 탄소수를 기반으로 한 retention index는 Kovat’s index library(Alpha MOS)를 활용하여, 전자코에 포함된 AroChemBase(Alpha MOS)를 이용하여 분리된 피크 성분을 동정하였다. 샘플 당 총 3회의 반복 분석을 진행한 결과로 휘발성 향기 성분을 odor pattern으로 확인하였다(Hong 등, 2021; Yoon 등, 2023).

통계처리

본 연구에서는 전자혀와 전자코의 실험 결과를 평균값과 표준편차로 나타내었다. 다변량 분석인 주성분 분석(principal component analysis)과 계층적 군집 분석(hierarchical cluster analysis)을 통해 샘플과 변수(향기 및 맛 성분) 간의 패턴을 확인하였다. 또한, 다변량 분석을 통한 향기 성분과 맛 성분의 패턴 분석을 위하여 XLSTAT software ver. 2023(Addinsoft)을 이용하였다.

결과 및 고찰

전자혀를 통한 식품소재의 맛 성분 분석 결과

전자센서인 전자혀를 활용하여 효소 처리에 따른 식물성 식품소재의 맛 성분을 분석한 결과를 Fig. 1에 나타내었다. Fig. 1A는 trypsin으로 가수분해된 식물성 식품소재에 대한 맛 성분 분석 결과이며, Fig. 1B는 alcalase로 가수분해된 식물성 식품소재에 대한 맛 성분 분석 결과를 나타내었다. Fig. 1A에서 신맛 센서는 DT에서 8.4로 가장 높은 값을 나타내었고, BWT가 3.8로 가장 낮은 값을 나타내었다. 짠맛 센서는 ST에서 가장 높은 센서값인 8.5를, PT에서 가장 낮은 값인 3.3을 나타내었다. 감칠맛 센서는 DT에서 가장 높은 9.6을 나타내었고, BWT가 2.2로 가장 낮은 값을 나타내었다. 단맛 센서는 BWT, OT가 각각 8.7, 8.4로 상대적으로 높은 값을 보였으며, DT가 3.8로 가장 낮은 값을 보였다. 쓴맛 센서는 BWT, OT가 8.6, 8.2로 상대적으로 높은 값을 나타내었고, DT가 3.1로 가장 낮은 값을 나타내었다. Fig. 1B에서 신맛 센서는 RA, BA가 9.9, 9.6으로 상대적으로 높은 센서값을 나타내었고, OA와 SMA가 4.1, 4.0으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 짠맛 센서는 RA에서 가장 높은 8.3을 나타내었으며, BWA가 1.7로 가장 낮은 센서값을 나타내었다. 감칠맛 센서는 DA에서 9.1로 가장 높은 센서값을 나타내었고, SA에서 가장 낮은 4.6을 나타내었다. 단맛 센서는 OA에서 7.9로 가장 높은 센서값을 나타내었고, RA에서 가장 낮은 1.5를 나타내었다. 쓴맛 센서는 OA에서 8.4로 가장 높은 값을 나타내었고, RA가 2.4로 가장 낮은 값을 나타내었다. 전자혀 분석 결과에 따르면, 맛 성분의 강도 차이가 식물성 식품소재의 종류보다는 효소 종류에 따른 처리가 더 중요한 역할을 한 것으로 판단된다.

Fig 1. Taste intensities of enzymatically hydrolyzed samples by electronic tongue. (A) Trypsin and (B) alcalase. WT: wheat gluten with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, SMT: soybean meal with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, WA: wheat gluten with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, SMA: soybean meal with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.

전자혀 시스템은 별도의 전처리 과정이 필요하지 않으며, 비파괴적인 분석 방법을 활용하여 각각의 맛 성분의 특성을 확인하고, 인간이 느끼는 맛에 대한 인지와 관련하여 모방하는 전자센서 기기를 구축하고 있다. 또한, 전자혀 시스템은 저렴한 비용으로 개별 맛 성분에 대한 객관적인 분석 결과를 보여주는 시스템이다(Hong 등, 2021). Boo 등(2021)은 시판 커피의 향미 특성을 전자센서를 이용하여 비교하였으며, Kim 등(2016)은 시판 증류주의 향미 특성을 분석하는 데 전자센서를 사용하였다. 또한 Jo 등(2016)은 한국, 중국, 일본, 미국산 시판 사과식초의 관능적인 품질 비교를 위하여 전자센서를 이용해 분석하였다. 이와 같이 최근에는 전자혀와 전자코와 같은 전자센서를 활용한 연구 접근 방법이 확대되고 있다(Boo 등, 2021).

전자코를 통한 식품소재의 휘발성 향기 성분 분석 결과

효소 처리에 따른 식물성 식품소재의 휘발성 향기 성분을 전자센서인 전자코를 이용하여 분석하였으며, 분석 결과를 Table 2Table 3에 나타내었다. Table 2는 trypsin 처리 후의 식물성 식품소재 10종에 대한 향기 성분 분석 결과를 나타내며, Table 3은 alcalase 처리 후의 식물성 식품소재 10종에 대한 향기 성분 분석 결과를 나타내었다. Table 2의 경우 trypsin 처리한 식품소재에서 총 112개의 휘발성 화합물이 분석되었으며, 21종의 acids and esters류, 18종의 alcohols류, 11종의 aldehydes류, 6종의 furans류, 15종의 heterocyclic compounds류, 19종의 hydrocarbons류, 13종의 ketones류, 9종의 sulfur-containing compounds류가 검출되었다. Table 3의 경우 alcalase 처리한 식품소재에서 총 102개의 휘발성 화합물이 분석되었으며, 17종의 acids and esters류, 18종의 alcohols류, 8종의 aldehydes류, 5종의 furans류, 15종의 heterocyclic compounds류, 19종의 hydrocarbons류, 11종의 ketones류, 9종의 sulfur-containing compounds류가 검출되었다. Trypsin 및 alcalase를 효소 처리한 식품소재에서 모든 휘발성 화합물 중 aldehydes류가 상대적으로 가장 높은 peak area를 차지하였으며, hydrocarbons류가 다음으로 높은 함량을 차지하였다. Alcalase를 효소 처리한 식품소재의 경우 fruity, sweet의 향 활성을 나타내는 octane에서 가장 높은 peak area를 나타내었으며, 10종에서 모두 검출되었다. 1-Phenylpentane의 경우 PA를 제외하고 모든 샘플에서 검출되었다.

Table 2 . Analysis of volatile compounds in trypsin-enzymatically hydrolyzed food materials using an electronic nose 1. (Peak area×103).

CompoundsRT1)(RI2))Sensory descriptionWTBGTDTPTSMTRTBTBWTOTST
Acids and ester (21)
Methyl acetate19.00(521)Fragrant, SweetND3)NDNDNDND1.44±0.25NDNDNDND
Formic acid21.99(587)Pungent, VinegarNDND0.66±0.05NDNDNDNDND0.14±0.030.11±0.04
Acetic acid22.86(603)Pungent, SourNDNDNDNDND0.91±0.12ND0.10±0.02NDND
Ethyl acetate23.82(614)ButterNDNDNDNDNDNDNDND0.03±0.03ND
Methyl 2-propenoate24.04(616)AcridNDNDNDNDND0.13±0.10NDNDNDND
Propanoic acid36.75(743)SoyNDNDNDNDNDND0.08±0.02NDNDND
Methyl crotonate37.89(753)FruityNDNDNDNDND0.04±0.04NDNDND1.41±0.90
Propyl propanoate45.09(815)WineyNDNDNDNDNDNDNDNDND0.11±0.04
Butyl acetate45.24(817)Fruity, PearNDNDNDND0.07±0.060.10±0.01NDNDNDND
Butanoic acid46.67(830)Butter, Cheese0.08±0.07NDNDNDNDNDND0.06±0.05ND0.07±0.08
Ethyl 2-methylbutyrate47.79(841)StrawberryNDND0.44±0.01NDNDNDNDNDNDND
Propyl butanoate53.14(892)Fruity, PineappleNDNDNDNDNDND0.17±0.04NDNDND
Pentanoic acid53.91(900)Sour0.36±0.01ND0.18±0.01NDNDNDNDNDNDND
Ethyl pentanoate54.04(901)MintyNDNDND0.54±0.01ND0.19±0.06NDNDNDND
Butyl propanoate54.28(904)RoseNDNDNDNDNDNDNDND0.35±0.05ND
Benzoic acid72.96(1161)Balsamic, WineyNDNDNDNDND0.12±0.02NDNDNDND
Propyl heptanoate75.16(1198)Fruity, SweetND0.14±0.03NDND0.24±0.02NDNDND0.32±0.07ND
Heptyl propionate75.78(1209)Floral, RoseNDNDND0.27±0.05NDND0.30±0.05NDNDND
Propyl octanoate80.09(1290)Coconut, FruityND0.60±0.23NDNDNDNDNDNDNDND
Methyl cinnamate85.39(1398)Cinnamon0.28±0.12ND0.44±0.050.17±0.01NDND0.22±0.05NDND0.28±0.03
Methyl dodecanoate91.18(1525)Coconut, FruityND0.35±0.22NDNDNDNDNDND0.32±0.32ND
Alcohols(18)
Methanol14.19(414)PungentNDNDND1.43±0.070.04±0.03ND0.42±0.09ND0.76±0.05ND
1-Propanol19.24(526)Fruity, PungentNDNDNDNDND0.44±0.20NDND0.21±0.060.19±0.07
2-Mercaptoethanol20.39(552)StrongNDNDNDNDNDNDNDNDND0.08±0.02
2-Methylpropanol25.35(631)BitterNDND1.98±0.08NDND0.23±0.06ND0.32±0.020.62±0.02ND
Butanol28.43(665)Cheese0.58±0.04ND0.59±0.01ND0.68±0.05ND0.22±0.01NDNDND
1-Penten-3-ol29.85(680)Butter, MilkyNDNDND3.29±0.03NDNDNDNDNDND
3-Methylbutanol33.25(714)BalsamicNDNDNDNDNDNDNDND0.78±0.060.71±0.05
2-Methylbutanol35.99(737)Sweet, WineyND0.76±0.01NDND0.18±0.01NDNDNDNDND
Pentanol38.51(758)Pungent0.40±0.00NDND0.30±0.050.06±0.01NDNDNDNDND
1-Hexen-3-ol40.46(774)RumNDND0.43±0.06NDNDND0.56±0.01NDNDND
1,2-Butanediol40.65(776)ButterND0.14±0.02NDNDNDNDNDNDNDND
1-Hexanol50.89(871)HerbaceousNDNDNDNDNDND0.81±0.020.04±0.030.59±0.060.72±0.06
4-Ethylphenol72.89(1160)SmokyNDNDNDNDNDND0.12±0.020.11±0.01NDND
2,6-Dimethoxy phenol75.65(1207)WoodyNDNDNDNDND0.31±0.04NDNDNDND
Ethyl maltol76.38(1221)StrawberryNDNDNDNDNDNDND0.27±0.10NDND
4-Ethylguaiacol79.92(1287)FloralNDNDNDNDNDNDNDNDND0.89±0.08
Thymol80.06(1289)AromaticNDNDND1.04±0.13NDNDNDNDNDND
1-Tetradecanol98.27(1685)CoconutNDND0.05±0.04NDNDNDNDNDNDND
Aldehydes(11)
Propenal15.89(452)Almond1.13±0.14NDNDND20.34±0.31ND10.24±0.281.30±0.212.15±0.042.79±0.05
Propanal17.63(491)Cocoa, NuttyNDNDND14.70±0.05NDNDNDNDNDND
2-Methylpropanal18.77(516)Burnt, Toasted0.24±0.13NDNDND1.39±0.08NDNDNDNDND
3-Methylbutanal27.30(652)Almond, ChocolateNDNDNDNDNDNDNDNDND0.09±0.08
2-Butenal27.46(654)Floral0.84±0.138.05±0.241.15±0.05NDNDNDNDNDNDND
2-Methylbutanal28.37(664)Almond, NuttyNDNDNDNDND0.22±0.02ND0.24±0.02ND0.44±0.03
Pentanal33.15(713)Berry, NuttyNDNDNDND0.23±0.29NDNDNDNDND
Hexanal43.51(800)Herbaceous, Leafy3.62±0.11NDND13.24±0.18NDNDNDNDNDND
(Z)-2-Octenal65.44(1044)WalnutNDNDNDNDNDND2.46±0.58ND4.26±3.40ND
(E)-2-Octenal65.61(1047)Nutty1.46±0.10NDNDND2.52±0.21NDNDNDNDND
(E)-2-Nonenal72.99(1162)FloralND0.13±0.01ND0.15±0.02NDNDNDND0.10±0.02ND
Furans(6)
3-Methylfuran25.14(628)-ND1.06±0.11NDNDNDND0.56±0.00NDND0.67±0.03
Tetrahydrofuran25.19(629)Etheral0.23±0.06NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Ethylfuran32.22(705)BurntNDNDNDNDND0.19±0.04NDNDNDND
2-Methyl-3-furanthiol49.63(859)Nutty0.14±0.04NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Butylfuran53.83(899)Fruity, SweetNDNDNDNDNDNDNDNDND0.28±0.10
Ambroxide104.38(1834)Amber1.16±0.771.23±0.831.17±0.770.36±0.021.14±0.740.69±0.510.58±0.420.67±0.560.65±0.520.71±0.65
Heterocyclic compounds(15)
Trimethylamine14.29(417)FishyNDNDNDNDNDNDNDNDND0.04±0.04
Acetonitrile20.34(551)Aromatic, Sweet0.43±0.082.75±0.06ND4.45±0.01NDNDNDND0.41±0.13ND
1,1-Dichloroethane21.65(580)AromaticNDNDNDND2.78±1.10NDNDNDNDND
1,1-Dichloropropene28.32(663)-NDNDNDNDNDNDNDND0.36±0.18ND
Pyrazine36.26(739)Corn, NuttyNDNDNDNDND4.41±0.64ND0.50±0.230.18±0.09ND
Pyridine36.61(742)BurntNDNDND0.39±0.09NDNDNDND0.41±0.25ND
Pyrrole40.29(773)Coffee, NuttyND0.13±0.03ND1.03±0.03NDND0.10±0.01NDND0.30±0.01
Dimethylformamide40.56(775)FishyNDNDNDNDNDNDND0.10±0.01NDND
2,3-Dimethylpyrazine55.80(922)Nutty, PeanutNDNDND0.71±0.02NDNDNDNDNDND
2-Acetylpyridine64.48(1030)CornNDND8.73±0.91NDNDNDNDNDNDND
2,3-Diethyl-5-Methylpyrazine73.05(1163)Nutty, RoastNDND0.33±0.13NDNDNDNDNDNDND
Indole80.14(1291)Floral, Jasmine0.54±0.36NDNDND0.63±0.210.32±0.040.59±0.11ND0.52±0.12ND
Methyl eugenol85.49(1400)CinnamonNDNDNDND0.19±0.02NDND0.20±0.010.26±0.07ND
Myristicin91.08(1523)WoodyNDNDNDNDND0.23±0.16ND0.39±0.21ND0.24±0.10
Molinate91.29(1527)Aromatic0.34±0.12ND0.30±0.280.12±0.01NDND0.15±0.05NDNDND
Hydrocarbons(19)
2-Methylbutane16.49(465)-NDNDND0.82±0.06NDNDNDNDNDND
Pentane17.84(495)-NDNDNDNDND0.68±0.04NDND0.18±0.05ND
Hexane21.92(586)-1.32±0.231.49±0.123.06±0.085.13±0.066.86±0.08ND0.06±0.061.04±0.031.20±0.061.32±0.05
3-Ethylpentane30.45(687)-NDNDNDNDNDNDNDNDND0.16±0.02
Heptane30.70(690)Fruity, SweetND0.27±0.02NDNDND0.12±0.01NDND0.10±0.06ND
2,2,4-Trimethylpentane31.65(700)-ND0.14±0.040.08±0.03NDNDNDNDNDNDND
Methylcyclohexane35.31(731)Fruity, SweetNDNDNDNDNDNDND0.14±0.03NDND
Octane43.37(799)Fruity, SweetNDND7.58±0.28ND3.56±0.110.35±0.031.20±0.090.61±0.060.94±0.101.65±0.04
1-Octene43.69(802)-ND1.02±0.03NDNDNDNDNDNDNDND
2,4-Octadiene45.41(818)Glue, WarmND0.04±0.04NDNDNDNDNDNDNDND
4-Ethenylcyclohexene47.32(837)-NDNDNDND0.09±0.00NDNDNDNDND
4-Ethylheptane49.59(858)-NDNDND0.29±0.000.30±0.12NDNDNDNDND
3-Methyloctane51.17(873)-ND0.05±0.05ND0.54±0.02NDNDNDNDNDND
1,4-Dimethylbenzene51.79(879)AromaticNDND0.36±0.10NDNDNDNDNDNDND
α-Pinene57.75(945)Citrus, FruityNDNDND0.31±0.02NDNDNDNDNDND
Limonene65.39(1043)MintyNDNDND10.01±0.31NDNDNDNDND6.58±4.52
1-Phenylpentane72.83(1159)Fragrant0.17±0.05NDNDND0.13±0.03NDNDNDND0.10±0.01
1,2,4-Trichlorobenzene75.27(1200)Aromatic0.29±0.10NDNDNDNDNDNDNDNDND
Dodecyl cyclopentane101.48(1758)-NDNDNDNDNDNDND0.11±0.090.05±0.04ND
Ketones(13)
2-Propanone17.57(489)Fruity, Sweet1.10±0.081.08±0.02NDNDNDND1.17±0.20ND1.56±0.14ND
2,3-Butandione21.89(585)Butter0.14±0.14NDNDNDNDNDNDNDNDND
1-Hydroxy-2-Propanone27.37(653)Caramelized, SweetNDNDNDND0.19±0.06NDNDND0.32±0.25ND
2-Pentanone30.41(686)Woody0.03±0.03NDNDND0.14±0.02ND0.14±0.000.13±0.00NDND
3-Pentanone30.53(688)Cheese0.38±0.03NDNDNDNDNDNDND0.24±0.12ND
2,3-Pentanedione31.53(699)Butter, NuttyNDNDND3.57±0.020.19±0.02NDNDNDNDND
2-Heptanone53.18(893)NuttyND0.22±0.01NDNDNDNDND0.18±0.06NDND
2-(5H)-Furanone55.93(924)ButterNDND0.14±0.01ND0.17±0.06NDNDNDNDND
E-3-Octen-2-one64.56(1032)Butter, NuttyND2.10±0.24NDNDND5.41±3.30ND6.77±4.99NDND
δ-Octalactone80.01(1288)Coconu, TropicalNDND0.93±0.17NDNDNDND0.50±0.07NDND
2-Dodecanone85.59(1402)FloralND0.24±0.04NDNDNDNDNDNDNDND
3-Pentadecanone98.35(1687)-0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Pentadecanone98.47(1690)Floral, HerbaceousNDNDNDND0.06±0.05NDNDNDNDND
Sulfur-containing compounds(9)
Methanethiol15.22(437)Garlic, Meaty0.59±0.040.62±0.020.99±0.02NDND0.34±0.12NDNDNDND
Carbon disulfide20.71(559)Aromatic, SweetNDNDNDND2.17±0.04ND0.08±0.01NDNDND
1-Propanethiol24.29(619)Alliaceous, Onion0.16±0.09ND0.19±0.06NDNDND0.08±0.01NDNDND
Dimethyl disulfide36.16(738)Garlic, OnionNDNDNDNDND0.28±0.18NDNDNDND
2-Methylthiophene40.04(771)AlliaceousNDNDNDND0.43±0.02NDNDNDNDND
1-Pentanethiol45.99(824)MeatyNDNDND0.42±0.08NDNDNDNDNDND
3-Methyl-2-butenethiol46.11(825)Roast, SmokyNDND0.27±0.04ND0.05±0.05NDNDND0.06±0.00ND
Dimethyl sulfoxide47.53(839)AlliaceousNDNDND1.12±0.06NDNDNDNDNDND
Bis-(2-furylmethyl)disulfide98.29(1686)CoffeeND0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDND


Table 3 . Analysis of volatile compounds in alcalase-enzymatically hydrolyzed food materials using an electronic nose 1. (Peak area×103).

CompoundsRT1)(RI2))Sensory descriptionWABGADAPASMARABABWAOASA
Acids and Ester (17)
Formic acid21.99(587)Pungent, Vinegar0.84±0.39ND3)0.32±0.14ND0.98±0.02NDNDNDND0.13±0.04
Acetic acid22.86(603)Pungent, Sour0.57±0.04NDND0.28±0.03NDNDNDNDNDND
Methyl propanoate24.40(620)Fruity, RumNDND1.06±0.050.87±0.04NDND0.05±0.050.54±0.040.06±0.06ND
Methyl crotonate37.89(753)FruityNDNDNDNDNDNDNDNDND1.43±1.27
Propyl propanoate45.09(815)Winey0.10±0.03NDNDNDNDNDNDNDNDND
Butanoic acid46.67(830)Butter, CheeseNDNDNDNDNDNDND0.04±0.04NDND
Ethyl 2-Methylbutyrate47.79(841)StrawberryNDND0.07±0.02NDNDNDNDNDNDND
2-Methylbutanoic acid50.97(872)Cheese0.38±0.09NDNDNDND0.07±0.01NDNDNDND
Propyl butanoate53.14(892)Fruity, PineappleNDNDND0.16±0.06NDNDNDNDNDND
Ethyl pentanoate54.04(901)MintyNDNDNDNDNDND0.10±0.04NDNDND
Butyl propanoate54.28(904)RoseNDNDNDNDND0.09±0.03NDND0.32±0.140.26±0.09
Propyl heptanoate75.16(1198)Fruity, SweetNDNDNDNDND0.40±0.08ND0.39±0.070.37±0.10ND
Heptyl propionate75.78(1209)Floral, RoseND0.27±0.06ND0.32±0.03NDNDNDNDNDND
Decyl acetate85.82(1407)Citrus, FruityNDNDNDNDNDNDNDNDND0.27±0.03
Ethyl cinnamate90.11(1501)Balsamic, SweetNDNDNDNDNDND0.27±0.18NDNDND
Methyl dodecanoate91.18(1525)Coconut, FruityNDNDNDNDND0.16±0.03NDNDNDND
Ethyl tridecanoate98.38(1688)-ND0.05±0.05NDNDNDNDNDNDNDND
Alcohols(18)
Methanol14.19(414)Pungent0.04±0.03NDNDND0.03±0.03NDNDND0.05±0.04ND
2-Methyl-2-propanol17.58(490)CamphorND0.89±0.091.65±0.07NDNDNDNDNDND1.13±0.10
1-Propanol19.24(526)Fruity, PungentNDNDND2.23±0.170.22±0.17NDNDND0.11±0.100.09±0.08
2-Mercaptoethanol20.39(552)StrongNDNDNDNDNDNDNDNDND0.08±0.01
2-Methylpropanol25.35(631)BitterNDND0.23±0.08NDND0.06±0.05ND0.12±0.01NDND
Butanol28.43(665)CheeseNDNDNDND0.50±0.03NDNDNDND0.38±0.13
1-Penten-3-ol29.85(680)Butter, MilkyNDNDND2.25±0.03NDNDNDNDNDND
3-Methylbutanol33.25(714)Balsamic0.06±0.061.02±0.030.47±0.02NDNDNDNDND0.65±0.06ND
2-Methylbutanol35.99(737)Sweet, Winey1.36±0.34NDND0.59±0.05NDND0.09±0.04NDNDND
Pentanol38.51(758)PungentND0.10±0.07NDNDNDND0.34±0.01NDNDND
(E)-2-Pentenol39.94(770)MushroomND0.17±0.01NDNDNDNDNDND0.24±0.010.35±0.04
1-Hexen-3-ol40.46(774)RumNDNDNDND0.50±0.03NDNDNDNDND
1,2-Butanediol40.65(776)ButterNDNDNDNDNDNDND0.08±0.01NDND
2,3-Dimethylpentanol45.95(823)-0.11±0.01NDNDND0.13±0.01NDNDNDNDND
1-Hexanol50.89(871)HerbaceousND0.12±0.04ND1.07±0.220.21±0.03ND0.26±0.04ND0.45±0.000.64±0.04
2,6-Dimethoxy phenol75.65(1207)Woody0.28±0.01NDNDNDNDNDNDNDNDND
4-Ethylguaiacol79.92(1287)FloralNDNDNDNDND0.37±0.09ND0.53±0.05ND
Thymol80.06(1289)AromaticNDNDNDNDNDNDND0.38±0.05NDND
Aldehydes(8)
Propenal15.89(452)Almond38.01±0.51NDND48.46±0.47ND1.14±0.112.88±0.109.73±0.182.14±0.280.07±0.08
2-Methylpropanal18.77(516)Burnt, ToastedNDNDNDNDND0.07±0.01NDND0.68±1.02ND
3-Methylbutanal27.30(652)Almond, ChocolateNDND0.08±0.070.23±0.02NDNDNDNDNDND
2-Butenal27.46(654)Floral18.29±9.853.32±0.38NDND0.11±0.04NDNDND0.36±0.270.08±0.07
2-Methylbutanal28.37(664)Almond, NuttyNDND0.44±0.09NDND0.18±0.010.21±0.01NDNDND
Heptanal54.20(903)CitrusND0.18±0.03NDND0.16±0.09NDNDNDNDND
(E)-2-Octenal65.61(1047)NuttyNDNDND5.27±0.97NDNDNDNDNDND
Dodecanal85.78(1406)FloralNDNDNDNDNDNDND0.23±0.01NDND
Furans(5)
3-Methylfuran25.14(628)-ND0.76±0.10NDNDNDNDNDND0.49±0.07ND
2-Methyl-3-furanthiol49.63(859)NuttyNDND0.69±0.06ND0.03±0.03NDNDNDNDND
2-Furanmethanol49.74(860)CoffeeNDNDND0.09±0.02NDNDNDNDNDND
2-Butylfuran53.83(899)Fruity, Sweet0.20±0.02ND0.13±0.02NDNDNDND0.09±0.03NDND
Ambroxide104.38(1834)Amber1.21±0.791.28±0.821.28±0.851.22±0.800.96±0.820.72±0.650.71±0.710.75±0.720.74±0.720.77±0.71
Heterocyclic compounds(15)
Trimethylamine14.29(417)FishyND0.46±0.09NDNDND0.22±0.010.22±0.01NDND0.04±0.04
1,1-Dichloroethene18.94(520)SweetND0.69±0.05NDNDNDNDNDNDNDND
Acetonitrile20.34(551)Aromatic, Sweet2.61±1.481.27±0.20NDNDNDNDNDND0.31±0.15ND
1,1-Dichloroethane21.65(580)AromaticNDNDNDNDNDND0.34±0.01NDNDND
Pyrazine36.26(739)Corn, NuttyNDNDNDNDNDNDND0.08±0.00ND0.73±0.13
Pyridine36.61(742)BurntNDNDNDNDNDNDNDND0.37±0.24ND
Pyrrole40.29(773)Coffee, NuttyNDND0.65±0.030.35±0.03ND0.07±0.010.13±0.00NDNDND
2,3-Dimethylpyrazine55.80(922)Nutty, PeanutNDNDND0.54±0.05NDNDNDNDNDND
2-Acetylpyridine64.48(1030)CornNDND8.05±1.63NDNDND1.06±0.23ND5.94±4.98ND
1,8-Cineole65.20(1041)HerbaceousND1.15±0.34NDNDNDNDNDNDND6.92±4.20
2-Isobutyl-3-methoxypyrazine75.23(1199)PeaNDND0.52±0.12ND0.37±0.05ND0.38±0.07NDNDND
Indole80.14(1291)Floral, Jasmine0.51±0.180.63±0.18ND1.50±0.210.68±0.15ND0.45±0.12NDNDND
Methyl eugenol85.49(1400)CinnamonNDND0.30±0.02ND0.21±0.05ND0.24±0.00NDNDND
Myristicin91.08(1523)WoodyNDNDNDNDNDNDNDND0.30±0.18ND
Molinate91.29(1527)Aromatic0.23±0.140.29±0.12ND0.16±0.120.22±0.11NDND0.66±0.20ND0.20±0.08
Hydrocarbons(19)
Hexane21.92(586)-NDND2.46±0.171.91±0.044.16±0.100.99±0.020.84±0.020.93±0.020.10±0.101.67±0.06
Methylcyclopentane25.26(630)-NDNDNDND3.21±0.05NDNDNDND0.90±0.04
3-Ethylpentane30.45(687)-0.08±0.01ND0.12±0.04NDNDNDNDNDNDND
Heptane30.70(690)Fruity, SweetNDNDNDND0.09±0.02ND0.07±0.03ND0.12±0.15ND
2,2,4-Trimethylpentane31.65(700)-NDND0.08±0.01NDNDNDNDND0.13±0.18ND
Dibromomethane32.12(704)-NDNDND2.19±0.37NDNDNDNDNDND
Methylcyclohexane35.31(731)Fruity, SweetNDND0.17±0.02NDNDNDNDNDNDND
2-Methylheptane38.01(754)-NDND0.06±0.05NDNDNDNDNDNDND
Octane43.37(799)Fruity, SweetND0.50±0.013.02±1.452.12±0.866.37±0.380.96±0.020.52±0.010.25±0.011.22±0.162.13±0.05
2,4-Octadiene45.41(818)Glue, WarmNDND1.45±0.04NDND0.08±0.02NDNDNDND
4-Ethenylcyclohexene47.32(837)-NDNDND0.34±0.10NDNDNDNDNDND
4-Ethylheptane49.59(858)-NDNDNDNDNDNDNDNDND0.10±0.09
1-Phenylpentane72.83(1159)Fragrant0.13±0.020.12±0.030.21±0.07ND0.12±0.020.13±0.010.14±0.040.10±0.010.11±0.020.11±0.02
1,2,4-Trichlorobenzene75.27(1200)AromaticNDNDNDNDNDNDNDNDND0.34±0.03
Tetradecane85.56(1401)Herbaceous, Sweet0.21±0.020.24±0.03NDNDNDNDNDND0.24±0.08ND
3-Methyltetradecane89.39(1485)-NDND0.38±0.29NDNDNDNDNDNDND
Undecylcyclohexane101.57(1760)-NDNDNDND0.15±0.120.06±0.060.05±0.050.07±0.07NDND
2-Methylheptadecane101.68(1762)-ND0.10±0.03NDNDNDNDNDNDNDND
3-Ethyl hexadecane101.84(1766)-NDNDND0.07±0.06NDNDNDNDNDND
Ketones(11)
2-Propanone17.57(489)Fruity, Sweet1.82±0.21NDND3.19±0.05NDNDNDNDNDND
2,3-Butandione21.89(585)ButterNDNDNDNDNDNDND0.25±0.05NDND
2-Butanone22.61(601)Butter1.29±0.17NDNDNDNDNDNDNDNDND
1-Hydroxy-2-Propanone27.37(653)Caramelized, SweetNDNDND0.61±0.01NDNDND0.05±0.04NDND
2-Pentanone30.41(686)WoodyND0.10±0.04NDNDND0.08±0.01ND0.08±0.01ND0.15±0.04
3-Pentanone30.53(688)CheeseNDNDNDNDNDND0.11±0.01NDNDND
3-Hexen-2-one47.68(840)-NDND0.08±0.01ND0.16±0.01NDNDNDNDND
2-(5H)-Furanone55.93(924)ButterNDND0.20±0.05NDNDNDNDNDNDND
4-Pentanolide58.16(950)WoodyNDNDND0.16±0.02NDNDNDNDNDND
E-3-Octen-2-one64.56(1032)Butter, Nutty1.91±0.53NDNDND3.69±0.471.61±0.30ND0.68±0.15NDND
δ-Octalactone80.01(1288)Coconu, TropicalNDND0.59±0.23NDNDNDNDNDND0.81±0.15
Sulfur-containing compounds(9)
Methanethiol15.22(437)Garlic, Meaty2.14±0.46NDND1.21±0.14NDNDNDNDNDND
Carbon disulfide20.71(559)Aromatic, SweetNDNDNDND0.93±0.10NDNDNDNDND
2-Methyl-2-propanethiol22.60(600)-ND1.15±0.14NDNDNDNDNDNDNDND
1-Propanethiol24.29(619)Alliaceous, Onion0.23±0.08NDNDNDNDNDNDNDNDND
Dimethyl disulfide36.16(738)Garlic, OnionNDNDNDNDNDNDND0.17±0.02NDND
2-Methylthiophene40.04(771)Alliaceous0.22±0.14NDND0.78±0.02ND0.08±0.01NDNDNDND
1-Pentanethiol45.99(824)MeatyNDNDND0.62±0.07NDNDNDNDNDND
3-Methyl-2-butenethiol46.11(825)Roast, SmokyNDNDNDND0.06±0.05NDNDNDNDND
Bis-(2-furylmethyl)disulfide98.29(1686)Coffee0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDNDND

1)RT: retention time.

2)RI: retention indices.

3)ND : not detected..



전자코 시스템은 전자혀 시스템과 같이 비파괴적인 방법을 통해 분석하며, 시스템에 내장된 화학 센서를 이용하여 휘발성 화합물을 신속하게 분석한다(Hong 등, 2021). 이러한 휘발성 물질은 중성 지질에 존재하는 불포화 지방산의 열 산화를 통해 형성된다(Kaczmarska 등, 2021). 육류의 풍미 및 냄새를 유발하는 주요 향기 성분 중 하나인 2-methyl-3-furanthiol의 경우(Thong 등, 2024), WT, DA, SMA에서 검출되었다. Pyrazine은 tetramethylpyrazine을 제외한 대부분이 조리된 육류의 향을 형성하는데 기여한다고 보고된 바 있으며(Kaczmarska 등, 2021), 본 연구에서는 trypsin과 alcalase를 첨가한 식품소재에서 각각 3종과 2종의 pyrazine류가 검출되었다. Hexanal, heptanal, octanal, nonanal을 포함한 휘발성 aldehydes는 지방이 산화되는 과정에서 형성되며, 육류에 풍부하게 함유되어 있어 익힌 고기의 풍미에 중요한 역할을 한다(Kaczmarska 등, 2021). 본 연구에서는 trypsin을 첨가한 식품소재 중 WT 및 PT에서 hexanal이 검출되었으며, alcalase를 첨가한 식품소재 중 BGA 및 SMA에서 heptanal이 검출되었다. 또한 almond의 향을 나타내는 propenal이 가장 높은 peak area를 나타내었다. Sulfur-containing compounds는 고기의 맛과 향에 중요한 역할을 하는 동시에 야채 및 버섯의 맛과 향에도 주요하게 기여한다. 이러한 sulfur-containing compounds는 동물성 및 식물성 식품에서 발견되는 다양한 전구체(sulfur-containing amino acids, thiamine 및 glucosinolates)로 인하여 생성된다(Hernandez 등, 2023). 본 연구에서는 trypsin 및 alcalase를 처리한 식품소재에서 각각 9종의 sulfur-containing compounds가 검출되었다. 본 연구 결과에 따르면 육류의 처리 과정에서 발생하고 고기의 풍미 및 향에 중요한 영향을 미치는 화합물과 유사한 화합물이 식물성 소재에서도 검출된 것을 확인할 수 있으며, 식물성 식품소재의 활용에 대한 기초 향기 자료로 활용될 것으로 판단된다.

다변량 분석을 통한 식품소재의 맛 성분 및 휘발성 향기 성분의 패턴분석

전자혀 및 전자코 분석 결과를 활용하여 다변량 분석법인 주성분 분석을 하였다. 각 시료에 주요한 영향을 미치는 variables를 탐색하였고, 각 시료가 variables에 영향을 받아 분리된 패턴에 대하여 Fig. 2에 나타내었다. Fig. 2A에서는 전자혀 시스템의 센서값을 이용하여 맛 성분과 샘플 간의 패턴을 확인하였으며, PC1에서 64.66%의 variance를 나타내었고 PC2에서 20.42%의 variance를 나타내어 총 85.08%의 variance가 확인되었다. RA, DA, DT가 sourness의 영향을 받아 2사분면에 위치하였으며, BA, BWA가 umami의 영향을 받아 3사분면에 위치하였다. 4사분면의 경우 sweetness, bitterness의 영향을 받았다. Fig. 2B에서는 전자코 시스템의 결괏값을 이용하여 다변량 분석을 통한 휘발성 향기 성분의 패턴을 확인하였으며, PC1에서 31.81%의 variance를 나타내었고, PC2에서 20.39%를 나타내어 총 52.20%의 variance가 확인되었다. DT, PT가 heterocyclic compounds, acids and esters, hydrocarbons, alcohols의 영향을 받아 1사분면에 위치하였으며, DA, SA, OA, BGA, ST가 furans의 영향을 받아 2사분면에 위치하였다. 전자혀 시스템의 센서값과 전자코 시스템의 결괏값을 비교하여 다변량 분석을 통해 맛 성분 및 휘발성 향기 성분의 패턴을 분석하였으며, 해당 결과를 Fig. 2C에 나타내었다. PC1에서 27.67%의 variance를 나타내었고 PC2에서 22.66%를 나타내어 총 50.33%의 variance가 확인되었다. 2사분면에 위치한 샘플의 경우 umami, heterocyclic compounds, furans의 영향을 받았으며, 4사분면에 위치한 샘플의 경우 sweetness, bitterness와 ketones의 영향을 받았다.

Fig 2. Principal component analysis of enzymatically hydrolyzed samples using principal component analysis. (A) Taste, (B) flavor, and (C) both. SMT: soybean meal with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, WT: wheat gluten with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, SMA: soybean meal with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, WA: wheat gluten with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.

효소 처리에 따른 식물성 식품소재에 대한 군집분석 결과를 Fig. 3에 나타내었다. Fig. 3A에서는 전자혀 분석 결과에 의한 맛 성분에 의해 4개의 그룹으로 분리되었으며, Fig. 3B는 전자코 분석을 통한 휘발성 향기 성분에 의해 5개의 그룹으로 분리되었다. Fig. 3C는 맛 성분 및 휘발성 향기 성분 패턴에 의해 5개의 그룹으로 분리된 것이 확인되었다. 3개의 군집분석 결과, PT, PA 및 DT, DA는 다른 샘플과 비교하였을 때 같은 군집으로 분류되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 3개의 군집분석 결과를 종합적으로 확인한 결과, 효소 종류에 따른 분류보다는 식물성 식품소재에 따른 분류가 더 크게 이루어졌다고 판단된다.

Fig 3. Hierarchical cluster analysis of enzymatically hydrolyzed samples using principal component analysis. (A) Taste, (B) flavor, and (C) both. SMT: soybean meal with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, WT: wheat gluten with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, SMA: soybean meal with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, WA: wheat gluten with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.

효소는 향미 화합물 생산에서 주요한 역할을 하며 관능적 특성을 향상시킨다(Akacha와 Gargouri, 2015). 또한, 효소 가수분해 기술은 단백질을 아미노산과 같은 작은 분자로 분해하여 식품의 풍미를 향상시킬 수 있다(Gan 등, 2023; Han 등, 2021). 따라서 본 연구에서는 효소 처리한 식물성 식품소재가 효소 처리하지 않았을 경우와 비교하여 더 좋은 풍미를 느낄 수 있을 것으로 예상된다.

요 약

본 연구에서는 효소적 가수분해 처리한 식물성 식품소재의 맛 성분과 휘발성 향기 성분을 분석하였다. 맛 성분 분석을 위해 전자혀를 사용하였으며, 휘발성 향기 성분 분석을 위해 전자코를 사용하였다. 전자혀 분석 결과를 통해 trypsin 효소 처리한 식품소재에서는 신맛과 감칠맛이 DT에서 가장 높았고, BWT에서 가장 낮은 값임을 확인할 수 있었다. 단맛과 쓴맛은 BWT 및 OT에서 가장 높았고, DT에서 가장 낮음이 확인되었다. Alcalase 효소 처리한 식품소재에서는 신맛이 RA 및 BA에서 가장 높았고 OA 및 SMA에서 가장 낮음을 확인하였으며, 단맛과 쓴맛이 OA에서 가장 높았고 RA에서는 가장 낮음이 확인되었다. 전자혀를 통해 맛 성분의 강도 차이를 분석한 결과, 식물성 식품소재의 종류보다는 효소 종류가 맛 성분에 더 큰 영향을 미쳤음을 확인할 수 있었다. 전자코 분석을 통해 trypsin을 효소 처리한 식품소재에서 112개의 휘발성 화합물이 검출되었으며, alcalase를 효소 처리한 식품소재에서 102개의 휘발성 화합물이 검출되었다. 전자코 분석 결과를 보아, 고기의 풍미와 향을 형성하는 중요한 화합물과 유사한 화합물이 식물성 소재에서도 검출되었으며, 이는 식물성 식품소재의 활용에 대한 기초 자료로 활용될 것으로 판단된다. 군집분석 결과를 종합적으로 살펴본 결과, PT와 PA 및 DT와 DA는 다른 샘플과 비교했을 때 같은 군집으로 분류된 것을 확인하였으며, 효소 종류에 따른 분류보다는 식물성 식품소재에 따른 분류가 더 크게 이루어졌다고 판단된다.

감사의 글

본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 축산현안대응산업화기술개발사업사업의 지원을 받아 연구되었음(RS-2023-00231446).

Fig 1.

Fig 1.Taste intensities of enzymatically hydrolyzed samples by electronic tongue. (A) Trypsin and (B) alcalase. WT: wheat gluten with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, SMT: soybean meal with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, WA: wheat gluten with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, SMA: soybean meal with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53: 585-598https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.6.585

Fig 2.

Fig 2.Principal component analysis of enzymatically hydrolyzed samples using principal component analysis. (A) Taste, (B) flavor, and (C) both. SMT: soybean meal with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, WT: wheat gluten with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, SMA: soybean meal with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, WA: wheat gluten with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53: 585-598https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.6.585

Fig 3.

Fig 3.Hierarchical cluster analysis of enzymatically hydrolyzed samples using principal component analysis. (A) Taste, (B) flavor, and (C) both. SMT: soybean meal with trypsin, PT: perilla seed meal with trypsin, DT: dried distillers grains with solubles with trypsin, BGT: brewers’ spent grain with trypsin, WT: wheat gluten with trypsin, RT: rice with trypsin, BT: barley with trypsin, BWT: buckwheat with trypsin, OT: oyster mushroom with trypsin, ST: shiitake mushroom with trypsin, SMA: soybean meal with alcalase, PA: perilla seed meal with alcalase, DA: dried distillers grains with solubles with alcalase, BGA: brewers’ spent grain with alcalase, WA: wheat gluten with alcalase, RA: rice with alcalase, BA: barley with alcalase, BWA: buckwheat with alcalase, OA: oyster mushroom with alcalase, SA: shiitake mushroom with alcalase.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53: 585-598https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.6.585

Table 1 . Content of trypsin and alcalase added to food ingredients.

SampleContent (g)SampleContent (g)
TrypsinSoybean meal0.4800AlcalaseSoybean meal5.3350
Perilla seed meal0.3600Perilla seed meal4.0000
Dried distillers grains with solubles0.2900Dried distillers grains with solubles3.2200
Brewers’ spent grain0.0680Brewers’ spent grain0.3775
Wheat gluten0.8440Wheat gluten9.3750
Rice0.1100Rice1.2220
Barley0.0500Barley0.6550
Buckwheat0.1040Buckwheat1.1550
Oyster mushroom0.0785Oyster mushroom0.8700
Shiitake mushroom0.0200Shiitake mushroom0.2200

Table 2 . Analysis of volatile compounds in trypsin-enzymatically hydrolyzed food materials using an electronic nose 1. (Peak area×103).

CompoundsRT1)(RI2))Sensory descriptionWTBGTDTPTSMTRTBTBWTOTST
Acids and ester (21)
Methyl acetate19.00(521)Fragrant, SweetND3)NDNDNDND1.44±0.25NDNDNDND
Formic acid21.99(587)Pungent, VinegarNDND0.66±0.05NDNDNDNDND0.14±0.030.11±0.04
Acetic acid22.86(603)Pungent, SourNDNDNDNDND0.91±0.12ND0.10±0.02NDND
Ethyl acetate23.82(614)ButterNDNDNDNDNDNDNDND0.03±0.03ND
Methyl 2-propenoate24.04(616)AcridNDNDNDNDND0.13±0.10NDNDNDND
Propanoic acid36.75(743)SoyNDNDNDNDNDND0.08±0.02NDNDND
Methyl crotonate37.89(753)FruityNDNDNDNDND0.04±0.04NDNDND1.41±0.90
Propyl propanoate45.09(815)WineyNDNDNDNDNDNDNDNDND0.11±0.04
Butyl acetate45.24(817)Fruity, PearNDNDNDND0.07±0.060.10±0.01NDNDNDND
Butanoic acid46.67(830)Butter, Cheese0.08±0.07NDNDNDNDNDND0.06±0.05ND0.07±0.08
Ethyl 2-methylbutyrate47.79(841)StrawberryNDND0.44±0.01NDNDNDNDNDNDND
Propyl butanoate53.14(892)Fruity, PineappleNDNDNDNDNDND0.17±0.04NDNDND
Pentanoic acid53.91(900)Sour0.36±0.01ND0.18±0.01NDNDNDNDNDNDND
Ethyl pentanoate54.04(901)MintyNDNDND0.54±0.01ND0.19±0.06NDNDNDND
Butyl propanoate54.28(904)RoseNDNDNDNDNDNDNDND0.35±0.05ND
Benzoic acid72.96(1161)Balsamic, WineyNDNDNDNDND0.12±0.02NDNDNDND
Propyl heptanoate75.16(1198)Fruity, SweetND0.14±0.03NDND0.24±0.02NDNDND0.32±0.07ND
Heptyl propionate75.78(1209)Floral, RoseNDNDND0.27±0.05NDND0.30±0.05NDNDND
Propyl octanoate80.09(1290)Coconut, FruityND0.60±0.23NDNDNDNDNDNDNDND
Methyl cinnamate85.39(1398)Cinnamon0.28±0.12ND0.44±0.050.17±0.01NDND0.22±0.05NDND0.28±0.03
Methyl dodecanoate91.18(1525)Coconut, FruityND0.35±0.22NDNDNDNDNDND0.32±0.32ND
Alcohols(18)
Methanol14.19(414)PungentNDNDND1.43±0.070.04±0.03ND0.42±0.09ND0.76±0.05ND
1-Propanol19.24(526)Fruity, PungentNDNDNDNDND0.44±0.20NDND0.21±0.060.19±0.07
2-Mercaptoethanol20.39(552)StrongNDNDNDNDNDNDNDNDND0.08±0.02
2-Methylpropanol25.35(631)BitterNDND1.98±0.08NDND0.23±0.06ND0.32±0.020.62±0.02ND
Butanol28.43(665)Cheese0.58±0.04ND0.59±0.01ND0.68±0.05ND0.22±0.01NDNDND
1-Penten-3-ol29.85(680)Butter, MilkyNDNDND3.29±0.03NDNDNDNDNDND
3-Methylbutanol33.25(714)BalsamicNDNDNDNDNDNDNDND0.78±0.060.71±0.05
2-Methylbutanol35.99(737)Sweet, WineyND0.76±0.01NDND0.18±0.01NDNDNDNDND
Pentanol38.51(758)Pungent0.40±0.00NDND0.30±0.050.06±0.01NDNDNDNDND
1-Hexen-3-ol40.46(774)RumNDND0.43±0.06NDNDND0.56±0.01NDNDND
1,2-Butanediol40.65(776)ButterND0.14±0.02NDNDNDNDNDNDNDND
1-Hexanol50.89(871)HerbaceousNDNDNDNDNDND0.81±0.020.04±0.030.59±0.060.72±0.06
4-Ethylphenol72.89(1160)SmokyNDNDNDNDNDND0.12±0.020.11±0.01NDND
2,6-Dimethoxy phenol75.65(1207)WoodyNDNDNDNDND0.31±0.04NDNDNDND
Ethyl maltol76.38(1221)StrawberryNDNDNDNDNDNDND0.27±0.10NDND
4-Ethylguaiacol79.92(1287)FloralNDNDNDNDNDNDNDNDND0.89±0.08
Thymol80.06(1289)AromaticNDNDND1.04±0.13NDNDNDNDNDND
1-Tetradecanol98.27(1685)CoconutNDND0.05±0.04NDNDNDNDNDNDND
Aldehydes(11)
Propenal15.89(452)Almond1.13±0.14NDNDND20.34±0.31ND10.24±0.281.30±0.212.15±0.042.79±0.05
Propanal17.63(491)Cocoa, NuttyNDNDND14.70±0.05NDNDNDNDNDND
2-Methylpropanal18.77(516)Burnt, Toasted0.24±0.13NDNDND1.39±0.08NDNDNDNDND
3-Methylbutanal27.30(652)Almond, ChocolateNDNDNDNDNDNDNDNDND0.09±0.08
2-Butenal27.46(654)Floral0.84±0.138.05±0.241.15±0.05NDNDNDNDNDNDND
2-Methylbutanal28.37(664)Almond, NuttyNDNDNDNDND0.22±0.02ND0.24±0.02ND0.44±0.03
Pentanal33.15(713)Berry, NuttyNDNDNDND0.23±0.29NDNDNDNDND
Hexanal43.51(800)Herbaceous, Leafy3.62±0.11NDND13.24±0.18NDNDNDNDNDND
(Z)-2-Octenal65.44(1044)WalnutNDNDNDNDNDND2.46±0.58ND4.26±3.40ND
(E)-2-Octenal65.61(1047)Nutty1.46±0.10NDNDND2.52±0.21NDNDNDNDND
(E)-2-Nonenal72.99(1162)FloralND0.13±0.01ND0.15±0.02NDNDNDND0.10±0.02ND
Furans(6)
3-Methylfuran25.14(628)-ND1.06±0.11NDNDNDND0.56±0.00NDND0.67±0.03
Tetrahydrofuran25.19(629)Etheral0.23±0.06NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Ethylfuran32.22(705)BurntNDNDNDNDND0.19±0.04NDNDNDND
2-Methyl-3-furanthiol49.63(859)Nutty0.14±0.04NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Butylfuran53.83(899)Fruity, SweetNDNDNDNDNDNDNDNDND0.28±0.10
Ambroxide104.38(1834)Amber1.16±0.771.23±0.831.17±0.770.36±0.021.14±0.740.69±0.510.58±0.420.67±0.560.65±0.520.71±0.65
Heterocyclic compounds(15)
Trimethylamine14.29(417)FishyNDNDNDNDNDNDNDNDND0.04±0.04
Acetonitrile20.34(551)Aromatic, Sweet0.43±0.082.75±0.06ND4.45±0.01NDNDNDND0.41±0.13ND
1,1-Dichloroethane21.65(580)AromaticNDNDNDND2.78±1.10NDNDNDNDND
1,1-Dichloropropene28.32(663)-NDNDNDNDNDNDNDND0.36±0.18ND
Pyrazine36.26(739)Corn, NuttyNDNDNDNDND4.41±0.64ND0.50±0.230.18±0.09ND
Pyridine36.61(742)BurntNDNDND0.39±0.09NDNDNDND0.41±0.25ND
Pyrrole40.29(773)Coffee, NuttyND0.13±0.03ND1.03±0.03NDND0.10±0.01NDND0.30±0.01
Dimethylformamide40.56(775)FishyNDNDNDNDNDNDND0.10±0.01NDND
2,3-Dimethylpyrazine55.80(922)Nutty, PeanutNDNDND0.71±0.02NDNDNDNDNDND
2-Acetylpyridine64.48(1030)CornNDND8.73±0.91NDNDNDNDNDNDND
2,3-Diethyl-5-Methylpyrazine73.05(1163)Nutty, RoastNDND0.33±0.13NDNDNDNDNDNDND
Indole80.14(1291)Floral, Jasmine0.54±0.36NDNDND0.63±0.210.32±0.040.59±0.11ND0.52±0.12ND
Methyl eugenol85.49(1400)CinnamonNDNDNDND0.19±0.02NDND0.20±0.010.26±0.07ND
Myristicin91.08(1523)WoodyNDNDNDNDND0.23±0.16ND0.39±0.21ND0.24±0.10
Molinate91.29(1527)Aromatic0.34±0.12ND0.30±0.280.12±0.01NDND0.15±0.05NDNDND
Hydrocarbons(19)
2-Methylbutane16.49(465)-NDNDND0.82±0.06NDNDNDNDNDND
Pentane17.84(495)-NDNDNDNDND0.68±0.04NDND0.18±0.05ND
Hexane21.92(586)-1.32±0.231.49±0.123.06±0.085.13±0.066.86±0.08ND0.06±0.061.04±0.031.20±0.061.32±0.05
3-Ethylpentane30.45(687)-NDNDNDNDNDNDNDNDND0.16±0.02
Heptane30.70(690)Fruity, SweetND0.27±0.02NDNDND0.12±0.01NDND0.10±0.06ND
2,2,4-Trimethylpentane31.65(700)-ND0.14±0.040.08±0.03NDNDNDNDNDNDND
Methylcyclohexane35.31(731)Fruity, SweetNDNDNDNDNDNDND0.14±0.03NDND
Octane43.37(799)Fruity, SweetNDND7.58±0.28ND3.56±0.110.35±0.031.20±0.090.61±0.060.94±0.101.65±0.04
1-Octene43.69(802)-ND1.02±0.03NDNDNDNDNDNDNDND
2,4-Octadiene45.41(818)Glue, WarmND0.04±0.04NDNDNDNDNDNDNDND
4-Ethenylcyclohexene47.32(837)-NDNDNDND0.09±0.00NDNDNDNDND
4-Ethylheptane49.59(858)-NDNDND0.29±0.000.30±0.12NDNDNDNDND
3-Methyloctane51.17(873)-ND0.05±0.05ND0.54±0.02NDNDNDNDNDND
1,4-Dimethylbenzene51.79(879)AromaticNDND0.36±0.10NDNDNDNDNDNDND
α-Pinene57.75(945)Citrus, FruityNDNDND0.31±0.02NDNDNDNDNDND
Limonene65.39(1043)MintyNDNDND10.01±0.31NDNDNDNDND6.58±4.52
1-Phenylpentane72.83(1159)Fragrant0.17±0.05NDNDND0.13±0.03NDNDNDND0.10±0.01
1,2,4-Trichlorobenzene75.27(1200)Aromatic0.29±0.10NDNDNDNDNDNDNDNDND
Dodecyl cyclopentane101.48(1758)-NDNDNDNDNDNDND0.11±0.090.05±0.04ND
Ketones(13)
2-Propanone17.57(489)Fruity, Sweet1.10±0.081.08±0.02NDNDNDND1.17±0.20ND1.56±0.14ND
2,3-Butandione21.89(585)Butter0.14±0.14NDNDNDNDNDNDNDNDND
1-Hydroxy-2-Propanone27.37(653)Caramelized, SweetNDNDNDND0.19±0.06NDNDND0.32±0.25ND
2-Pentanone30.41(686)Woody0.03±0.03NDNDND0.14±0.02ND0.14±0.000.13±0.00NDND
3-Pentanone30.53(688)Cheese0.38±0.03NDNDNDNDNDNDND0.24±0.12ND
2,3-Pentanedione31.53(699)Butter, NuttyNDNDND3.57±0.020.19±0.02NDNDNDNDND
2-Heptanone53.18(893)NuttyND0.22±0.01NDNDNDNDND0.18±0.06NDND
2-(5H)-Furanone55.93(924)ButterNDND0.14±0.01ND0.17±0.06NDNDNDNDND
E-3-Octen-2-one64.56(1032)Butter, NuttyND2.10±0.24NDNDND5.41±3.30ND6.77±4.99NDND
δ-Octalactone80.01(1288)Coconu, TropicalNDND0.93±0.17NDNDNDND0.50±0.07NDND
2-Dodecanone85.59(1402)FloralND0.24±0.04NDNDNDNDNDNDNDND
3-Pentadecanone98.35(1687)-0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDNDND
2-Pentadecanone98.47(1690)Floral, HerbaceousNDNDNDND0.06±0.05NDNDNDNDND
Sulfur-containing compounds(9)
Methanethiol15.22(437)Garlic, Meaty0.59±0.040.62±0.020.99±0.02NDND0.34±0.12NDNDNDND
Carbon disulfide20.71(559)Aromatic, SweetNDNDNDND2.17±0.04ND0.08±0.01NDNDND
1-Propanethiol24.29(619)Alliaceous, Onion0.16±0.09ND0.19±0.06NDNDND0.08±0.01NDNDND
Dimethyl disulfide36.16(738)Garlic, OnionNDNDNDNDND0.28±0.18NDNDNDND
2-Methylthiophene40.04(771)AlliaceousNDNDNDND0.43±0.02NDNDNDNDND
1-Pentanethiol45.99(824)MeatyNDNDND0.42±0.08NDNDNDNDNDND
3-Methyl-2-butenethiol46.11(825)Roast, SmokyNDND0.27±0.04ND0.05±0.05NDNDND0.06±0.00ND
Dimethyl sulfoxide47.53(839)AlliaceousNDNDND1.12±0.06NDNDNDNDNDND
Bis-(2-furylmethyl)disulfide98.29(1686)CoffeeND0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDND

Table 3 . Analysis of volatile compounds in alcalase-enzymatically hydrolyzed food materials using an electronic nose 1. (Peak area×103).

CompoundsRT1)(RI2))Sensory descriptionWABGADAPASMARABABWAOASA
Acids and Ester (17)
Formic acid21.99(587)Pungent, Vinegar0.84±0.39ND3)0.32±0.14ND0.98±0.02NDNDNDND0.13±0.04
Acetic acid22.86(603)Pungent, Sour0.57±0.04NDND0.28±0.03NDNDNDNDNDND
Methyl propanoate24.40(620)Fruity, RumNDND1.06±0.050.87±0.04NDND0.05±0.050.54±0.040.06±0.06ND
Methyl crotonate37.89(753)FruityNDNDNDNDNDNDNDNDND1.43±1.27
Propyl propanoate45.09(815)Winey0.10±0.03NDNDNDNDNDNDNDNDND
Butanoic acid46.67(830)Butter, CheeseNDNDNDNDNDNDND0.04±0.04NDND
Ethyl 2-Methylbutyrate47.79(841)StrawberryNDND0.07±0.02NDNDNDNDNDNDND
2-Methylbutanoic acid50.97(872)Cheese0.38±0.09NDNDNDND0.07±0.01NDNDNDND
Propyl butanoate53.14(892)Fruity, PineappleNDNDND0.16±0.06NDNDNDNDNDND
Ethyl pentanoate54.04(901)MintyNDNDNDNDNDND0.10±0.04NDNDND
Butyl propanoate54.28(904)RoseNDNDNDNDND0.09±0.03NDND0.32±0.140.26±0.09
Propyl heptanoate75.16(1198)Fruity, SweetNDNDNDNDND0.40±0.08ND0.39±0.070.37±0.10ND
Heptyl propionate75.78(1209)Floral, RoseND0.27±0.06ND0.32±0.03NDNDNDNDNDND
Decyl acetate85.82(1407)Citrus, FruityNDNDNDNDNDNDNDNDND0.27±0.03
Ethyl cinnamate90.11(1501)Balsamic, SweetNDNDNDNDNDND0.27±0.18NDNDND
Methyl dodecanoate91.18(1525)Coconut, FruityNDNDNDNDND0.16±0.03NDNDNDND
Ethyl tridecanoate98.38(1688)-ND0.05±0.05NDNDNDNDNDNDNDND
Alcohols(18)
Methanol14.19(414)Pungent0.04±0.03NDNDND0.03±0.03NDNDND0.05±0.04ND
2-Methyl-2-propanol17.58(490)CamphorND0.89±0.091.65±0.07NDNDNDNDNDND1.13±0.10
1-Propanol19.24(526)Fruity, PungentNDNDND2.23±0.170.22±0.17NDNDND0.11±0.100.09±0.08
2-Mercaptoethanol20.39(552)StrongNDNDNDNDNDNDNDNDND0.08±0.01
2-Methylpropanol25.35(631)BitterNDND0.23±0.08NDND0.06±0.05ND0.12±0.01NDND
Butanol28.43(665)CheeseNDNDNDND0.50±0.03NDNDNDND0.38±0.13
1-Penten-3-ol29.85(680)Butter, MilkyNDNDND2.25±0.03NDNDNDNDNDND
3-Methylbutanol33.25(714)Balsamic0.06±0.061.02±0.030.47±0.02NDNDNDNDND0.65±0.06ND
2-Methylbutanol35.99(737)Sweet, Winey1.36±0.34NDND0.59±0.05NDND0.09±0.04NDNDND
Pentanol38.51(758)PungentND0.10±0.07NDNDNDND0.34±0.01NDNDND
(E)-2-Pentenol39.94(770)MushroomND0.17±0.01NDNDNDNDNDND0.24±0.010.35±0.04
1-Hexen-3-ol40.46(774)RumNDNDNDND0.50±0.03NDNDNDNDND
1,2-Butanediol40.65(776)ButterNDNDNDNDNDNDND0.08±0.01NDND
2,3-Dimethylpentanol45.95(823)-0.11±0.01NDNDND0.13±0.01NDNDNDNDND
1-Hexanol50.89(871)HerbaceousND0.12±0.04ND1.07±0.220.21±0.03ND0.26±0.04ND0.45±0.000.64±0.04
2,6-Dimethoxy phenol75.65(1207)Woody0.28±0.01NDNDNDNDNDNDNDNDND
4-Ethylguaiacol79.92(1287)FloralNDNDNDNDND0.37±0.09ND0.53±0.05ND
Thymol80.06(1289)AromaticNDNDNDNDNDNDND0.38±0.05NDND
Aldehydes(8)
Propenal15.89(452)Almond38.01±0.51NDND48.46±0.47ND1.14±0.112.88±0.109.73±0.182.14±0.280.07±0.08
2-Methylpropanal18.77(516)Burnt, ToastedNDNDNDNDND0.07±0.01NDND0.68±1.02ND
3-Methylbutanal27.30(652)Almond, ChocolateNDND0.08±0.070.23±0.02NDNDNDNDNDND
2-Butenal27.46(654)Floral18.29±9.853.32±0.38NDND0.11±0.04NDNDND0.36±0.270.08±0.07
2-Methylbutanal28.37(664)Almond, NuttyNDND0.44±0.09NDND0.18±0.010.21±0.01NDNDND
Heptanal54.20(903)CitrusND0.18±0.03NDND0.16±0.09NDNDNDNDND
(E)-2-Octenal65.61(1047)NuttyNDNDND5.27±0.97NDNDNDNDNDND
Dodecanal85.78(1406)FloralNDNDNDNDNDNDND0.23±0.01NDND
Furans(5)
3-Methylfuran25.14(628)-ND0.76±0.10NDNDNDNDNDND0.49±0.07ND
2-Methyl-3-furanthiol49.63(859)NuttyNDND0.69±0.06ND0.03±0.03NDNDNDNDND
2-Furanmethanol49.74(860)CoffeeNDNDND0.09±0.02NDNDNDNDNDND
2-Butylfuran53.83(899)Fruity, Sweet0.20±0.02ND0.13±0.02NDNDNDND0.09±0.03NDND
Ambroxide104.38(1834)Amber1.21±0.791.28±0.821.28±0.851.22±0.800.96±0.820.72±0.650.71±0.710.75±0.720.74±0.720.77±0.71
Heterocyclic compounds(15)
Trimethylamine14.29(417)FishyND0.46±0.09NDNDND0.22±0.010.22±0.01NDND0.04±0.04
1,1-Dichloroethene18.94(520)SweetND0.69±0.05NDNDNDNDNDNDNDND
Acetonitrile20.34(551)Aromatic, Sweet2.61±1.481.27±0.20NDNDNDNDNDND0.31±0.15ND
1,1-Dichloroethane21.65(580)AromaticNDNDNDNDNDND0.34±0.01NDNDND
Pyrazine36.26(739)Corn, NuttyNDNDNDNDNDNDND0.08±0.00ND0.73±0.13
Pyridine36.61(742)BurntNDNDNDNDNDNDNDND0.37±0.24ND
Pyrrole40.29(773)Coffee, NuttyNDND0.65±0.030.35±0.03ND0.07±0.010.13±0.00NDNDND
2,3-Dimethylpyrazine55.80(922)Nutty, PeanutNDNDND0.54±0.05NDNDNDNDNDND
2-Acetylpyridine64.48(1030)CornNDND8.05±1.63NDNDND1.06±0.23ND5.94±4.98ND
1,8-Cineole65.20(1041)HerbaceousND1.15±0.34NDNDNDNDNDNDND6.92±4.20
2-Isobutyl-3-methoxypyrazine75.23(1199)PeaNDND0.52±0.12ND0.37±0.05ND0.38±0.07NDNDND
Indole80.14(1291)Floral, Jasmine0.51±0.180.63±0.18ND1.50±0.210.68±0.15ND0.45±0.12NDNDND
Methyl eugenol85.49(1400)CinnamonNDND0.30±0.02ND0.21±0.05ND0.24±0.00NDNDND
Myristicin91.08(1523)WoodyNDNDNDNDNDNDNDND0.30±0.18ND
Molinate91.29(1527)Aromatic0.23±0.140.29±0.12ND0.16±0.120.22±0.11NDND0.66±0.20ND0.20±0.08
Hydrocarbons(19)
Hexane21.92(586)-NDND2.46±0.171.91±0.044.16±0.100.99±0.020.84±0.020.93±0.020.10±0.101.67±0.06
Methylcyclopentane25.26(630)-NDNDNDND3.21±0.05NDNDNDND0.90±0.04
3-Ethylpentane30.45(687)-0.08±0.01ND0.12±0.04NDNDNDNDNDNDND
Heptane30.70(690)Fruity, SweetNDNDNDND0.09±0.02ND0.07±0.03ND0.12±0.15ND
2,2,4-Trimethylpentane31.65(700)-NDND0.08±0.01NDNDNDNDND0.13±0.18ND
Dibromomethane32.12(704)-NDNDND2.19±0.37NDNDNDNDNDND
Methylcyclohexane35.31(731)Fruity, SweetNDND0.17±0.02NDNDNDNDNDNDND
2-Methylheptane38.01(754)-NDND0.06±0.05NDNDNDNDNDNDND
Octane43.37(799)Fruity, SweetND0.50±0.013.02±1.452.12±0.866.37±0.380.96±0.020.52±0.010.25±0.011.22±0.162.13±0.05
2,4-Octadiene45.41(818)Glue, WarmNDND1.45±0.04NDND0.08±0.02NDNDNDND
4-Ethenylcyclohexene47.32(837)-NDNDND0.34±0.10NDNDNDNDNDND
4-Ethylheptane49.59(858)-NDNDNDNDNDNDNDNDND0.10±0.09
1-Phenylpentane72.83(1159)Fragrant0.13±0.020.12±0.030.21±0.07ND0.12±0.020.13±0.010.14±0.040.10±0.010.11±0.020.11±0.02
1,2,4-Trichlorobenzene75.27(1200)AromaticNDNDNDNDNDNDNDNDND0.34±0.03
Tetradecane85.56(1401)Herbaceous, Sweet0.21±0.020.24±0.03NDNDNDNDNDND0.24±0.08ND
3-Methyltetradecane89.39(1485)-NDND0.38±0.29NDNDNDNDNDNDND
Undecylcyclohexane101.57(1760)-NDNDNDND0.15±0.120.06±0.060.05±0.050.07±0.07NDND
2-Methylheptadecane101.68(1762)-ND0.10±0.03NDNDNDNDNDNDNDND
3-Ethyl hexadecane101.84(1766)-NDNDND0.07±0.06NDNDNDNDNDND
Ketones(11)
2-Propanone17.57(489)Fruity, Sweet1.82±0.21NDND3.19±0.05NDNDNDNDNDND
2,3-Butandione21.89(585)ButterNDNDNDNDNDNDND0.25±0.05NDND
2-Butanone22.61(601)Butter1.29±0.17NDNDNDNDNDNDNDNDND
1-Hydroxy-2-Propanone27.37(653)Caramelized, SweetNDNDND0.61±0.01NDNDND0.05±0.04NDND
2-Pentanone30.41(686)WoodyND0.10±0.04NDNDND0.08±0.01ND0.08±0.01ND0.15±0.04
3-Pentanone30.53(688)CheeseNDNDNDNDNDND0.11±0.01NDNDND
3-Hexen-2-one47.68(840)-NDND0.08±0.01ND0.16±0.01NDNDNDNDND
2-(5H)-Furanone55.93(924)ButterNDND0.20±0.05NDNDNDNDNDNDND
4-Pentanolide58.16(950)WoodyNDNDND0.16±0.02NDNDNDNDNDND
E-3-Octen-2-one64.56(1032)Butter, Nutty1.91±0.53NDNDND3.69±0.471.61±0.30ND0.68±0.15NDND
δ-Octalactone80.01(1288)Coconu, TropicalNDND0.59±0.23NDNDNDNDNDND0.81±0.15
Sulfur-containing compounds(9)
Methanethiol15.22(437)Garlic, Meaty2.14±0.46NDND1.21±0.14NDNDNDNDNDND
Carbon disulfide20.71(559)Aromatic, SweetNDNDNDND0.93±0.10NDNDNDNDND
2-Methyl-2-propanethiol22.60(600)-ND1.15±0.14NDNDNDNDNDNDNDND
1-Propanethiol24.29(619)Alliaceous, Onion0.23±0.08NDNDNDNDNDNDNDNDND
Dimethyl disulfide36.16(738)Garlic, OnionNDNDNDNDNDNDND0.17±0.02NDND
2-Methylthiophene40.04(771)Alliaceous0.22±0.14NDND0.78±0.02ND0.08±0.01NDNDNDND
1-Pentanethiol45.99(824)MeatyNDNDND0.62±0.07NDNDNDNDNDND
3-Methyl-2-butenethiol46.11(825)Roast, SmokyNDNDNDND0.06±0.05NDNDNDNDND
Bis-(2-furylmethyl)disulfide98.29(1686)Coffee0.06±0.05NDNDNDNDNDNDNDNDND

1)RT: retention time.

2)RI: retention indices.

3)ND : not detected..


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