KR20240043830A - 박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육 및 이의 제조방법 - Google Patents

박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육에 관한 것이다. 상기 식물성 대체육은 박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 포함하는 식물성 단백질층; 바인더, 물, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 지방층; 및 박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층;을 포함하고 있어 육류와 동일한 질감과 맛, 영양성분을 가진 것이 특징이며, 동물성 제품에 대한 알레르기가 있거나 종교적, 사회적 신념 등의 여러 가지 이유로 동물성 단백질의 섭취가 어려운 이들에게 육류를 대체할 수 있는 영양공급원으로의 제공이 가능하고, 특히 반려동물의 사료 또는 간식을 대체할 수 있는 건강한 대체식품이 될 수 있다.

Description

박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육 및 이의 제조방법 {Vegetable substitute meat containing protein of cucurbit fruit and manufacturing method thereof}
본 발명은 박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상기 식물성 대체육은 식물성 단백질층, 지방층, 및 색소층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
현재 우리나라는 곡식 및 채식 위주의 전통적인 식생활 비중이 줄어들고 육식 위주의 식생활 유형으로 변화되고 있으며 간편성과 편리성을 추구하는 인스턴트식품, 가공식품 및 패스트푸드 등의 수요도 점차 증가하고 있다.
노령화 인구의 증가로 건강에 대한 관심이 고조되고 있어 건강과 안전을 추구하는 식품의 상대적 중요성도 높아지고 있으며, 육류는 단백질 및 필수아미노산 등의 훌륭한 공급원이 될 수 있으나 다양한 질환과 밀접한 연관성이 있다. 육류 위주의 서구화된 식생활은 비만, 고지혈증, 고혈압, 당뇨병, 암, 동맥경화 및 심혈관계 질환 등의 만성 질환을 발병시키고 사망률을 증가시키는 주된 원인이 되고 있다.
유럽 10개국 44만여 명의 건강 관련 자료를 토대로 가공육 소비량과 질병과의 상관관계를 조사한 결과, 가공육을 많이 섭취하는 사람은 그렇지 않은 사람보다 심장질환으로 인한 사망률이 약 72% 높았고, 암 발병률은 약 11% 더 높았으며, 전반적으로 햄·소시지·베이컨 등의 가공육을 많이 섭취할 경우 조기사망률이 약 44% 높았다고 보고된 바 있다.
한편, 전 세계적으로 인구증가와 더불어 대두되는 동물성 단백질 공급 부족과 환경오염 문제를 해결하고자 식물성 대체육에 대한 관심이 증가하고 있다. 식물을 이용하여 제조한 식물성 고기와 동물세포를 증식하여 만드는 배양육, 곤충을 이용한 단백질 식품 등 다양한 형태의 대체 단백질 산업이 각광받고 있으며 대체단백질 분야는 전통축산에 비해 토지사용면적은 5% 이내, 온실가스 배출량은 13% 이하, 에너지 사용량은 약 45%로 감축시킨다고 보고가 있다.
또한, 국내 돼지, 소 및 가금류의 가격은 주기적으로 변동하여 안정적인 경영 기반이 취약한 실정이며 구제역, 광우병, 조류독감 등의 질병 발생빈도가 증가하면서 소비자들은 육류 및 육가공제품 섭취에 대한 두려움을 갖고 있어 안전한 먹거리에 대한 선호도가 계속 증가하고 있다.
아울러, 육류를 생산하기 위해 가축을 사육하는 과정에서 성장 효율성을 제고하기 위해 항생제를 투여하거나 비좁은 공간에서 다수의 가축을 사육하는 등의 비윤리적인 방식으로 사육된 동물들은 동물 복지와 미래 식량에 대한 대책을 유발시켰다고 할 수 있다. 여기에 돼지 등의 동물의 사료요구율(feed conversion)은 1/3 수준으로 낮기 때문에 식물성 재료로만 제조된 식품들이 환경보호에 앞장서는 많은 선진국에서 그 소비가 증가하고 있다.
대체육은 종교적인 이유 혹은 식습관(채식주의)의 이유 등으로 인해 관련 제품이 전문적으로 제조되어 판매되고 있으며 유럽이나 미국 등지에서의 시장도 점차 증가하고 있는 추세이다. 우리나라에서도 삼육식품, 베지푸드 등의 회사에서 조직대두단백, 글루텐 등을 이용한 식물성단백질 가공 식품을 제조해 판매하고 있으나 대부분 패티 형태로써 분쇄가공육의 성격을 갖기 때문에 응용할 수 있는 요리의 범위가 제한적이다. 따라서 우리나라에서 콩단백 식품 등 식물성 단백 식품의 시장 확대를 위해서는 좀 더 다양한 제품군의 구성이 필요하다.
더구나 소득수준이 증가하면서 단순히 맛있는 음식보다는 건강한 먹거리에 대한 관심 또한 커지고 있으며, 동물성 육류 가공품에 대해 불안감을 갖는 사람들도 있어 식물성 식품에 대한 관심이 점차 증가하고 있다.
한편, 근래에 들어 가정의 핵가족화가 확산되면서, 예전과는 달리 반려견을 비롯한 반려동물을 집 밖이 아닌 가정 내에서 가족들과 함께 어울리며 기르는 경우가 증가하고 있다. 즉, 반려동물을 단순한 동물이 아닌 가족의 구성원으로 생각하고, 반려동물에 대한 관심도 급증하고 있다.
반려동물을 가정에서 키우는 경우가 점차 증가하면서, 그에 따라 다양한 반려동물용 사료가 또한 많이 개발되어 판매되고 있다. 그러나, 시중에서 판매되고 있는 반려동물용 사료는 대부분 그 구성 성분으로 음식물에서 나오는 각종 부산물, 사료를 오랜 시간 동안 보존하기 위한 방부제, 착색제 및 사료의 맛을 내기 위한 화학성분이 들어간 첨가물을 다량 함유하고 있는 경우가 많다. 이러한 사료 구성 성분 중에서 특히 부산물은 주로 인간이 소비하기에는 부적합한 도살된 동물의 내장류, 피하지방 힘줄 등의 육류나 농작물 찌꺼기인 것으로, 반려동물들에게 알레르기를 일으키는 요소로 작용하기도 한다.
따라서, 사람이나 반려동물에게도 육류를 대체할 수 있는 대체육을 소비해야 하는 경우가 필요할 때가 있다. 식물성 대체육 제품은 기존의 동물성 제품과 비교하여 철분 및 단백질 함량이 높으면서도 포화지방 및 콜레스테롤 등은 낮게 함유되어 있어 채식주의자뿐만 아니라 건강에 관심이 있는 사람 및 육류 섭취에 어려움이 있는 사람들에게 각광 받고 있다.
이에 본 발명자들은, 일반 육류를 이용한 기존 제품과 차별화된 건강한 단백질 섭취 및 육류를 대신할 수 있는 식물성 식품 소재를 개발하고자 예의 노력한 결과, 저급과 과일로부터 추출한 식물성 단백질을 활용하여 고품질의 식물성 대체육으로 제조하고, 우선적으로 반려동물용 사료 또는 간식으로 제공함으로써, 영양성분, 기호성, 건강기능성을 모두 만족할 수 있는 제품을 개발하게 됨으로 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 등록특허 제10-1906212호 (발명의 명칭 : 식물성 베이컨의 제조방법 및 이에 의해 제조된 식물성 베이컨, 출원인 : 롯데푸드 주식회사, 등록일 : 2018년10월02일) 대한민국 공개특허 제10-2020-0141958호 (발명의 명칭 : 식물성 단백질을 이용한 인공고기 식품 조성물, 인공고기 및 이의 제조방법, 출원인 : 주식회사 더코르크, 공개일 : 2020년12월21일)
본 발명의 목적은 박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다. 상기 식물성 대체육은 식물성 단백질층, 지방층, 및 색소층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육에 관한 것이다.
바람직하게는, 상기 식물성 대체육은,
(a) 박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 포함하는 식물성 단백질층;
(b) 바인더, 물, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 지방층; 및
(c) 박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층;을 포함하는 것일 수 있다.
상기 (a)의 식물성 단백질층은 박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질이 포함되는 것이 특징이다. 바람직하게는 박과류 과일의 단백질 100 중량부 기준으로, 과즙 발효물 20~30 중량부 및 곡류 단백질 40~50 중량부가 포함될 수 있다.
상기 (a)의 식물성 단백질층은 효소, 소금, 효모 추출물 및 감미료가 더 추가될 수 있다. 바람직하게는 박과류 과일의 단백질 100 중량부 기준으로, 효소 0.1~0.5 중량부, 소금 0.5~1 중량부, 효모 추출물 0.01~0.3 중량부 및 감미료 0.1~1 중량부가 첨가될 수 있다.
상기 박과류 과일의 단백질은 참외, 수박 및 멜론으로부터 이루어진 군 중에서 선택되는 과일로부터 분리된 단백질인 것을 특징으로 한다.
상기 박과류 과일의 단백질은 통상의 식물성 단백질, 예를 들어, 곡류 단백질을 추출하는 방법을 통해 얻을 수 있다.
바람직하게는 상기 박과류 과일의 단백질은 저급과 과일을 파쇄(분쇄)하고 멸균하여 알칼리 추출법(알칼리 및 산 분해법)을 이용하여 과일 유래 식물성 단백질을 추출한 것일 수 있다. 상기 멸균은 115~125℃, 1.1~1.5기압에서 15분~5시간 동안 수행할 수 있다.
보다 바람직하게는 멸균한 과일 파쇄물에 알칼리 용액을 처리하여 pH 8.0~8.5로 조정한 뒤 5~10분간 가열하고 식힌 후, 과일액을 원심분리하여 수득한 상등액에 산 용액을 처리하여 식물성 단백질을 침전시키고, 이를 원심분리하여 얻은 침전물일 수 있다. 침전물을 정제수로 세척한 후 바로 대체육의 제조에 적용 가능하다. 상기 알칼리 용액은 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화바륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨, 제삼인산나트륨, 규산나트륨 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함한 것의 수용액일 수 있다.
상기 산 용액은 알칼리 용액이 처리된 과일액을 pH 3.5~4.0으로 조정할 수 있는 어떤 물질의 수용액도 사용이 가능하나 바람직하게는 강산성 물질인 염산, 질산, 황산, 과염소산, 초산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 수용액일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 곡류 단백질은 대두 단백질, 분리대두단백질, 녹두 단백질, 분리녹두단백질, 완두 단백질, 분리완두단백질, 쌀 단백질, 귀리 단백질 및 밀글루텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 또한 이들을 볶은 후 가공한 것을 포함할 수도 있다. 바람직하게는 밀글루텐을 사용하는 것이 가장 좋다.
상기 과즙 발효물은 참외를 포함하는 과즙 혼합액을 락토바실러스 플란타럼 HMBV-1 KCTC18821P (Lactobacillus plantarum KCTC18821P) 균주로 발효한 것일 수 있다. 상기 과즙 혼합액은 참외, 키위, 바나나, 오렌지, 수박, 딸기, 블루베리 및 파인애플의 혼합과일을 멸균하여 갈아만든 것이 특징이다. 상기 혼합과일은 바람직하게는 참외 100 중량부 기준 키위 5~10 중량부, 바나나 3~7 중량부, 오렌지 5~10 중량부, 수박 25~40 중량부, 딸기 3~7 중량부, 블루베리 1~5 중량부 및 파인애플 5~10 중량부가 포함된 것일 수 있다. 상기 멸균은 115~125℃, 1.1~1.5기압에서 15분~5시간 동안 수행할 수 있다. 또한 상기 과즙 혼합액을 락토바실러스 플란타럼 HMBV-1 균주로 발효할 때 30~40℃에서 12~48시간 동안 발효하는 것이 좋다. 이 때, 발효를 마친 후의 과즙 혼합액은 필요에 따라, 발효 전에 과일을 멸균하는 과정과 동일하게 멸균과정을 수행하는 것이 바람직하다. 이 때 상기 과즙 발효액은 50 ~ 120℃ 온도에서 1 ~ 5시간 동안 100 ~ 200rpm으로 교반한 후 20 ~ 35℃로 식혀주어 제조하는 것이 바람직하다.
상기 효소는 대체육 원료의 가교제로 사용되는 것으로서 바람직하게는 트랜스글루타미나아제일 수 있다.
박과류 과일의 단백질에 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 혼합한 뒤, 효소와 육류의 풍미를 낼 수 있는 각종 식품첨가물을 혼합한 뒤 60~65 ℃에서 2~3시간 동안 발효하고 적량씩 분리하여 성형틀에 넣고 평판형으로 제조하여 식물성 단백질층의 제조가 가능하다. 또한 이 후 12시간 이상 3~5℃의 저온에서 숙성하는 시간을 지키는 것이 바람직하다. 마지막으로는 대체육의 제조를 위해 식물성 단백질층을 지방층, 색소층과 함께 적층하거나, 냉동한 후에 지방층과 색소층과 적층할 수 있다.
한편, 식물성 단백질층에는 상기 육류의 풍미를 낼 수 있는 식품첨가물로서, 그 종류에 제한을 두지 않으나 효모 추출물, 정제소금, 감미료가 포함될 수 있고, 향료 또는 향미증진제가 더 추가될 수 있다. 상기 감미료로는 포도당, 수크랄로스, 프락토올리고당, 자일로스, 스테비아, 트레할로스, 에리스리톨, 구연산, 사과추출물, 석류추출물 및 레몬주스농축액으로 이루어진 감미료가 선택되어 1종 이상 포함될 수 있다. 향료로는 합성향료나 향미증진제 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
상기 (b)의 지방층은 바인더, 물, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 것이 특징이다. 바람직하게는 바인더 100 중량부 기준으로 물 700~1500 중량부, 식물성 오일 250~450 중량부 및 유화제 1~10 중량부를 포함할 수 있다.
상기 바인더는 글루코만난, 카라기난 및 잔탄검으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된다. 지방층의 바인더로서 이들 3종이 포함될 때는 바람직하게는 글루코만난 80~90 중량%, 카라기난 5~15 중량% 및 잔탄검 1~5 중량%가 포함될 수 있다.
또한 상기 지방층에 향미제로서 효소가 더 첨가될 수 있고, 상기 효소는 트랜스글루타미나아제일 수 있으며, 상기 트랜스글루타미나아제는 바인더 100 중량부 기준으로 1~5 중량부가 첨가될 수 있다.
상기 식물성 오일은 대두유 및 야자유 중 1종 이상 선택된다. 또한 상기 식물성 오일은 불포화지방산을 60~70%, 포화지방산을 30~40%를 함유할 수 있게 혼합비율에 맞춘 식물성 오일 또는 이들의 혼합 오일일 수 있다.
상기 유화제로는 바람직하게는 대두 레시틴, 해바라기 레시틴 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 대두 레시틴을 사용할 수 있다.
상기 지방층은 단백질층과 색소층의 두 층의 접착력을 높이고 식감 및 맛의 증진을 꾀하며 육류와 비교하여 떨어질 수 있는 지방함량을 채우는 역할을 한다.
상기 (c)의 색소층에는 박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층이 포함되는 것이 특징이다.
바람직하게는 박과류 과일의 단백질 100 중량부 기준으로, 곡류 단백질 15~20 중량부, 천연 색소 0.01~2 중량부가 포함될 수 있다.
이 외, 색소층에는 곤충 분말, 감미료, 바인더, 식물성 오일, 유화제가 더 포함될 수 있다. 바람직하게는 박과류 과일의 단백질 100 중량부 기준으로, 곤충 분말 2.5~10 중량부, 감미료 0.5~5 중량부, 바인더 5~10 중량부, 식물성 오일 4~10 중량부, 유화제 0.1~0.3 중량부가 더 포함될 수 있다.
색소층에서 색소로 사용되는 것은 붉은 색을 나타내는 천연 추출물 또는 분말은 어느 것이든지 사용할 수 있으며, 바람직하게는 홍국, 비트, 적양배추 등의 추출물, 농축액, 이들의 분말인 천연색소가 사용될 수 있다.
상기 색소층에 사용되는 바인더나 식물성 오일, 유화제는 지방층에 사용되는 것과 동일한 것 또는 같은 군 내의 것을 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 곤충 분말은 식용 곤충으로서 갈색거저리 유충, 메뚜기, 흰점박이꽃무지 유충, 귀뚜라미 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이에 본 발명은,
박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 포함하는 식물성 단백질층;
물, 바인더, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 지방층; 및
박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층;
을 제조하고, 각각 냉동한 후,
상기 식물성 단백질층과 지방층을 접착하고, 지방층의 다른 한 면에 색소층을 접착한 후, 최종 건조하여 식물성 대체육을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에서, 식물성 단백질층, 지방층, 색소층을 냉동 및 접착을 거쳐 대체육 형태를 갖추게 되면, 추가적으로 냉동 및 건조 공정을 수행하게 되는데, 냉동은 24~48시간, 건조는 통상의 식품 건조 방법 중 어떤 것이라도 이용하여 수행할 수 있다. 즉, 상온에 방치하는 방법 또는 수분제거용 시트 사이에 적충한 후 가압하는 방법, 온도범위 30~60℃ 사이의 저온열풍건조 방법 등을 실시할 수 있으나 특별히 제한되지 않는다. 더욱 바람직하게는 온도범위 30~60℃ 사이의 저온열풍건조 방법 등을 실시 할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
본 발명은 박과류 과일의 단백질을 함유하는 식물성 대체육에 관한 것이다. 상기 식물성 대체육은 박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 포함하는 식물성 단백질층; 바인더, 물, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 지방층; 및 박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층;을 포함하고 있어 육류와 동일한 질감과 맛, 영양성분을 가진 것이 특징이며, 동물성 제품에 대한 알레르기가 있거나 종교적, 사회적 신념 등의 여러 가지 이유로 동물성 단백질의 섭취가 어려운 이들에게 육류를 대체할 수 있는 영양공급원으로의 제공이 가능하고, 특히 반려동물의 사료 또는 간식을 대체할 수 있는 건강한 대체식품이 될 수 있다.
도 1은 참외로부터 분리된 식물성 단백질을 이용하여 제조된 대체육의 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
제조예 1. 참외를 포함하는 과즙발효액의 제조
제조예 1-1 내지 1-5
과즙발효액 제조를 위해 참외, 키위, 바나나, 오렌지, 수박, 딸기, 블루베리 및 파인애플을 사용하였다. 본 발명에 사용된 과일은 모두 국내에서 생산되어 판매되고 있는 것 중 품질에는 이상이 없으나 겉면의 작은 흠집 등의 이유로 시중에 판매되기 어려운 과일(저급과)을 수거하여 사용하였다. 상기 과일을 모두 깨끗이 세척하고 껍질과 씨를 제거하였다. 이후 고압멸균기에 넣어 121℃에서 2시간 동안 멸균하고, 멸균한 과일을 분쇄기로 파쇄한 후 각 과일의 과육과 과즙을 수득하였으며 각각 참외, 키위, 바나나, 오렌지, 수박, 딸기, 블루베리 및 파인애플의 과육 및 과즙을 하기 표 1의 조성으로 혼합하여 과즙 혼합액을 제조하였고, 이후 다시 락토바실러스 플란타룸 HMBV-1(Lactobacillus plantarum HMBV-1, KCTC188821P) 배양액 0.1g을 추가하여 30℃에서 18시간 동안 발효하였다. 이 후 제조한 과즙발효액을 초고압분산기로 750 bar, 2L/min 조건으로 멸균하여 발효물 내의 균체를 모두 사균화하였다.
발효액 참외
(g)		 키위
(g)		 바나나
(g)		 오렌지
(g)		 수박
(g)		 딸기
(g)		 블루베리
(g)		 파인애플
(g)
제조예 1-1 100 7 5 7 33 5 2 8
제조예 1-2 100 10 3 10 25 4 5 10
제조예 1-3 100 5 4 5 35 7 5 6
제조예 1-4 100 5 3 5 40 3 1 10
제조예 1-5 100 5 7 10 34 3 3 5
비교제조예 1. 비교군 과즙 발효물, 과즙 혼합액, 미생물 배양액
비교제조예 1-1 내지 1-7. 과일 조성을 다르게 한 과즙 발효물의 제조
과즙발효액 제조시 과일 조성을 달리하여 제조하였으며, 이를 하기 표 2에 나타내었다.
과즙발효액 참외
(g)		 키위
(g)		 바나나
(g)		 오렌지
(g)		 수박
(g)		 딸기
(g)		 블루베리
(g)		 파인애플
(g)
비교제조예 1-1 100 12 9 12 5 9 8 12
비교제조예 1-2 100 20 20 0 20 0 7 0
비교제조예 1-3 100 15 15 10 0 15 5 7
비교제조예 1-4 100 0 10 10 10 10 0 27
비교제조예 1-5 100 10 0 17 15 15 5 5
비교제조예 1-6 0 12 10 15 100 10 10 10
비교제조예 1-7 167 0 0 0 0 0 0 0
비교제조예 1-8 내지 1-12. 발효하지 않은 과즙 혼합액 제조
제조예 1-1과 동일한 조건으로 과즙 혼합액을 제조하고 발효과정을 수행하지 않았다.
제조조건 과즙혼합액
비교제조예 1-8 제조예 1-1의 발효 전 과즙혼합액
비교제조예 1-9 제조예 1-2의 발효 전 과즙혼합액
비교제조예 1-10 제조예 1-3의 발효 전 과즙혼합액
비교제조예 1-11 제조예 1-4의 발효 전 과즙혼합액
비교제조예 1-12 제조예 1-5의 발효 전 과즙혼합액
비교제조예 1-13. 사균화된 락토바실러스 플란타룸 HMBV-1 배양액 준비
락토바실러스 플란타룸 HMBV-1 균주를 시판 MRS 배지에서 배양하고 이를 멸균하여 균체가 사균화된 배양액을 준비하였다.
실험예 1. 과즙발효액의 면역 증강 효능 확인
항염증, 항비만 효능이 이미 확인된 바 있는 제조예 1의 과즙 발효액(대한민국 공개특허 제10-2022-0032164호)에 대해 면역 증강 효능을 확인하였다.
이를 위해, 각 발효물 또는 추출물로 인해 면역 조절물질인 NO(nitric oxide), iNOS (inducible nitric oxide synthase), IL-1β (Interluekin 1 beta) 및 TNF-α(Tumor necrosis factor alpha)의 생성이 증가되는지 알아보기 위해 Griess 분석과 RT-PCR로 측정하였다.
NO 생성 측정을 위한 Griess 분석을 위해서, 먼저, RAW264.7 세포(2×105세포/웰)를 12-웰 플레이트에서 24시간 동안 배양한 후, 각 발효물 또는 추출물을 처리하고 추가적으로 24시간 동안 배양했다. 이 후, 100㎕의 세포 배양 배지를 취하고 동일한 양의 Griess 시약(Sigma Aldrich)과 혼합하여 실온에서 15분 동안 반응시켰다. 반응 후 UV/Visible 분광 광도계 (Human Cop., Xma-3000PC, Seoul, Korea)를 이용하여 540㎚에서 흡광도를 측정하였다.
iNOS, COX-2, IL-1β 및 TNF-α의 발현에 대한 적작약 추출물(PRR)의 효과를 평가하기 위해서는 역전사 중합 효소 연쇄 반응(RT-PCR) 분석을 수행하였다. 이를 위해, RAW264.7 세포(2×105세포/웰)를 12-웰 플레이트에서 24시간 동안 배양한 후, 적작약 추출물(PRR)을 처리하고 추가적으로 24시간 동안 배양했다. 모든 처리가 완료된 후 RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA)를 사용하여 세포에서 전체 RNA를 분리하고 전체 RNA를 정량적으로 분석했다. 그런 다음, 1㎍의 총 RNA로부터 Verso cDNA Kit(Thermo Scientific, Pittsburgh, PA, USA)를 사용하여 cDNA를 합성했다. 이 후, PCR Master Mix Kit(Promega, Madison, WI, USA)와 표 2에 제시된 프라이머를 사용하여 PCR을 수행했다. PCR 결과는 아가로즈 젤 전기 영동을 사용하여 시각화하였다. mRNA 밴드의 밀도는 소프트웨어 UN-SCAN-IT 겔 버전 5.1 (Silk Scientific Inc. Orem, UT, USA)을 사용하여 계산하였다.
각 결과는 무처리군 대비 비교하여 fold 값으로 다음의 표 4에 나타내었다.
시료 NO (fold) iNOS (fold) COX-2 (fold) IL-1β (fold) TNF-α (fold)
제조예 1-1 5.2 8.1 8.5 12.3 3.3
제조예 1-2 4.0 7.5 9.6 11.5 4.5
제조예 1-3 6.4 6.2 9.5 13.2 3.2
제조예 1-4 5.3 8.0 7.3 12.3 3.3
제조예 1-5 4.5 7.6 9.3 12.3 4.4
비교제조예 1-1 3.1 4.3 6.2 9.1 3.5
비교제조예 1-2 3.0 4.4 6.3 9.2 2.1
비교제조예 1-3 2.4 3.6 5.5 8.5 3.2
비교제조예 1-4 3.3 4.3 6.2 8.2 2.3
비교제조예 1-5 3.4 4.6 5.2 9.3 3.4
비교제조예 1-6 2.1 4.2 5.1 9.4 3.5
비교제조예 1-7 3.5 2.3 5.5 8.5 2.2
비교제조예 1-8 1.2 3.4 4.3 5.2 2.3
비교제조예 1-9 1.3 3.6 4.5 6.1 2.4
비교제조예 1-10 2.1 3.2 3.3 5.2 2.1
비교제조예 1-11 1.5 3.3 4.2 5.3 2.2
비교제조예 1-12 1.9 4.4 4.1 6.5 2.5
비교제조예 1-13 1.7 3.6 3.2 6.2 3.0
표 4를 확인하면, 항염증, 항비만 효능이 이미 확인된 바 있는 제조예 1의 과즙 발효액(대한민국 공개특허 제10-2022-0032164호)에 대해 면역 증강 효능도 있는 것으로 나타났다.
이에, 이 과즙 발효물을 이용하여 대체육의 단백질층을 발효할 때 나타날 수 있는 효능을 확인해보기로 하였다.
<제조예 2. 참외 단백질의 제조>
참외의 껍질과 씨를 완전히 제거한 뒤 참외 과육만을 파쇄기로 파쇄한 뒤 고압멸균기를 사용하여 121℃에서 50분간 멸균하였다. 멸균한 참외 과육 파쇄액 100g 기준 물 800g을 가하고, 2M NaOH 수용액을 1시간 동안 가하고 pH를 8.0으로 조정한 뒤 상온(25℃)에서 60분간 500rpm으로 교반하여 알칼리 분해 반응하게 하였다.
이 후, 4℃, 4000rpm에서 30분간 원심분리하여 침전물(pellet) 제거 후 상등액을 수거하였다. 상등액에 5M의 HCl 수용액을 가하고 pH를 4.0으로 조정한 뒤 1시간 동안 상온(25℃)에 60분간 두어 산분해되게 하였다. 이 후 4℃, 10,000rpm 에서 30분간 원심분리하여 상등액을 제거하여 침전물(pellet)을 수거하고 pH 7.0으로 조절하였다. 수득한 침전물 100g 대비 정제수 200g을 가하여 수세한 뒤 다시 원심 분리하여 침전물을 수득하는 과정을 여러번 반복하였다. 수세를 완료한 침전물을 참외 단백질로 최종 수득하였다.
<실시예 1. 식물성 단백질층의 제조>
제조예 2에서 제조한 참외 단백질 100g을 기준으로, 제조예 1-1의 과즙 발효액 약 20~30g, 밀글루텐 약 40~50g, 트랜스글루타미나아제 0.1~0.5g, 정제소금 0.5~1.0g, 효모 추출물 0.01~0.3g, 무수결정 포도당 0.1~1g을 준비하였다.
표 5를 참고하여 참외 단백질을 과즙 발효물과 혼합하고, 육류의 질감을 내기 위해 밀글루텐, 밀글루텐, 트랜스글루타미나아제, 정제소금, 효모 추출물, 무수결정 포도당을 믹스 분말상태로 제조한 것을 첨가하였다.
이 후 골고루 혼합된 것을 60℃ 항온수조에서 2시간 동안 발효 반응시킨 후 성형틀에 넣고 평판화 작업하여 원판형태로 제조하였고, 4℃에서 12시간 동안 저온 숙성하여 식물성 단백질층을 완성하였다. 완성된 단백질층은 -20 ℃ 냉동고에 넣고 24시간 이상 냉동하였다.
식물성 단백질층 제조예 2의 참외단백질
(g)		 제조예
1-1의 과즙
발효물
(g)		 밀글루텐
(g)		 트랜스글루타미나아제
(g)		 정제
소금
(g)		 효모 추출물
(g)		 무수결정
포도당
(g)
실시예 1-1 100 27 43.8 0.5 0.7 0.02 0.22
실시예 1-2 100 30 40.6 0.3 1 0.04 0.3
실시예 1-3 100 21 50 0.1 0.9 0.04 0.2
<실시예 2. 지방층의 제조>
지방층은 바인더(글루코만난, 카라기난, 잔탄검의 총 합) 100 g을 기준으로 물 700~1500 중량부, 효소인 트랜스글루타미나아제 1~5 중량부 식물성 오일(야자유 및 대두유의 총 합) 250~450 중량부 및 유화제 1~10 중량부의 범위에서 하기 표 6과 같이 혼합하여 덩어리지지 않게 제조하였다.
먼저 바인더와 트랜스글루타미나아제를 물에 혼합하고, 식물성 오일과 레시틴을 추가하여 조성물을 겔화한 후 이를 성형틀에 넣어 원형 평판 상태(disc)로 제조하였다.
완성된 지방층은 즉시 -20 ℃ 냉동고에 넣고 24시간 이상 냉동하였다.
지방층 (바인더) 물 (g) 트랜스글루타미나아제 (g) (식물성 오일) 대두
레시틴 (g)
글루코만난
(g)		 카라기난
(g)		 잔탄검
(g)		 야자유 (g) 대두유 (g)
실시예 2-1 (100 g) 973 1.5 (361 g) 5.8
83.5 15 1.5 271 90
실시예 2-2 (100 g) 1000 1 (337 g) 3.3
80 15 5 227 110
실시예 2-3 (100 g) 968 3 (360 g) 10.3
90 9 1 210 150
<실시예 3. 색소층의 제조>
제조예 2의 참외 단백질 100g을 기준으로, 15~20g의 밀글루텐, 천연 색소 0.01~2 g(홍국 적색소 및 비트 농축액) 갈색거저리 유충 분말 2.5~10 g, 트레할로스 0.5~5g, 카라기난 5~10g을 포함하는 제1믹스, 식물성 오일 4~10g (야자유 및 대두유), 대두 레시틴 0.1~0.3g을 혼합한 제2믹스를 각각 준비하였다.
이 후, 표 7의 조건으로 밀글루텐, 천연색소, 갈색거저리 유충 분말, 트레할로스, 카라기난이 포함된 제1믹스와 식물성 오일과 대두 레시틴이 혼합된 제2믹스를 먼저 혼합하여 파우더 성분들에 오일이 충분히 흡수되도록 한 뒤 참외 단백질을 혼합하여 페이스트 형태로 제조하고 성형틀에 넣고 평판화 작업하여 디스크(원판) 형태로 제조하여 색소층을 완성하였다.
완성된 색소층은 즉시 -20 ℃ 냉동고에 넣고 24시간 이상 냉동하였다.
색소층 제조예2의 참외
단백질 (g)		 밀
글루텐
(g)		 (천연색소) 갈색거저리 유충 분말 (g) 트레
할로스 (g)		 카라기난 (g) (식물성 오일) 대두
레시틴 (g)
홍국
적색소 (g)		 비트
농축액
(g)		 야자유 (g) 대두유 (g)
실시예 3-1 100 16.5 (1.16 g) 2.7 1.1 6.4 (6.1 g) 0.2
0.06 1.1 4.6 1.5
실시예 3-2 100 20 (1.53 g) 2.5 1.03 5 (4g) 0.1
0.03 1.5 1.5 2.5
실시예 3-3 100 15 (0.6 g) 4.3 0.96 10 (10g) 0.3
0.1 0.5 5 5
<실시예 4. 식물성 대체육의 제조>
실시예 4-1
식물성 단백질층과 지방층을 냉동 상태에서 밀착시켜 접착되게 하고 지방층의 다른 단면에 색소층을 밀착시켜 접착시켰다.
냉동된 각 개별 디스크의 총 무게는 단백질층이 약 86g, 지방층이 약 50g, 색소층이 약 67g이고 총 3개 층을 접착시켰을 때의 총 무게가 약 203g 가량 되었고, 식감의 조절을 위한 다음의 건조과정에 따라 수분 총량이 변화하면서 무게는 적절히 조절되었다.
이렇게 냉동된 디스크를 50℃ 열풍건조기를 이용하여 24시간 이상 건조하여 최종적으로 식물성 대체육을 제조하였다.
이러한 식물성 대체육은 식물성 단백질층, 지방층 및 색소층을 반복적으로 적층하여 단면을 보다 더 두껍게 제조 가능하다.
실시예 4-2 내지 실시예 4-5
실시예 4-1과 같은 과정을 거쳐 대체육을 제조하되, 식물성 단백질층의 제조예 1-1의 과즙 발효물 대신 하기 표 8의 과즙 발효물을 이용하였다.
식물성 대체육 특징
실시예 4-2 식물성 단백질층 제조시 제조예 1-2의 과즙 발효물 이용
실시예 4-3 식물성 단백질층 제조시 제조예 1-3의 과즙 발효물 이용
실시예 4-4 식물성 단백질층 제조시 제조예 1-4의 과즙 발효물 이용
실시예 4-5 식물성 단백질층 제조시 제조예 1-5의 과즙 발효물 이용
<비교예 1>
실시예 4-1과 같은 과정을 거쳐 대체육을 제조하되, 식물성 단백질층의 제조예 1-1의 과즙 발효물 대신 하기 표 9의 과즙 발효물, 과즙 혼합액, 균주 배양액 또는 정제수를 이용하였다.
식물성 대체육 특징
비교예 1-1 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-1의 과즙 발효물 이용
비교예 1-2 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-2의 과즙 발효물 이용
비교예 1-3 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-3의 과즙 발효물 이용
비교예 1-4 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-4의 과즙 발효물 이용
비교예 1-5 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-5의 과즙 발효물 이용
비교예 1-6 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-6의 과즙 발효물 이용
비교예 1-7 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-7의 과즙 발효물 이용
비교예 1-8 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-8의 과즙 혼합액 이용
비교예 1-9 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-9의 과즙 혼합액 이용
비교예 1-10 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-10의 과즙 혼합액 이용
비교예 1-11 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-11의 과즙 혼합액 이용
비교예 1-12 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-12의 과즙 혼합액 이용
비교예 1-13 식물성 단백질층 제조시 비교제조예 1-13의 균주 배양액 이용
비교예 1-14 식물성 단백질층 제조시 정제수 이용
<비교예 2>
실시예 4-1과 같은 과정을 거쳐 대체육을 제조하되, 색소층의 갈색거저리 유충 분말 대신 분리대두단백을 첨가하였고, 식물성 단백질층 및 색소층의 참외 단백질을 참외단백질 및 분리대두단백질의 1:1 중량비 혼합물로 대체하였다.
<비교예 3>
실시예 4-1과 같은 과정을 거쳐 대체육을 제조하되, 단백질층과 지방층의 바인더들을 모두 옥수수 전분으로 대체하여 사용하였다.
<비교예 4>
실시예 4-1과 같은 과정을 거쳐 대체육을 제조하되, 지방층과 색소층의 식물성 오일로서, 옥배유, 채종유, 해바라기유, 아보카도유, 올리브유, 포도씨유 및 미강유를 동일 중량으로 혼합한 혼합 오일을 사용하였다.
<실험예 2. 식물성 대체육의 영양성분 분석>
상기 실시예 4-1에서 최종 제조한 식물성 대체육의 9대 영양성분 분석결과 본 발명으로 완성한 식물성 대체육은 질감이 비슷한 육류 가공품과 영양성분을 비교하였다. 9대 영양성분 분석은 ㈜오에이티씨에서 진행하였다.
100g 기준 열량
(kcal)		 지방
(g)		 포화지방
(g)		 트랜스
지방
(g)		 콜레
스테롤
(mg)		 나트륨
(mg)		 탄수
화물
(g)		 당류
(g)		 단백질
(g)
실시예 4-1의
식물성 대체육		 394.2 16.92 3.64 0.04 13.2 159.39 27.46 0.65 33.02
쇠고기 육포 409 26 11 0 48 2,081 11 9 33
돼지고기
육포		 310 3.33 0 0 126.67 963.34 20 20 30
그 결과 표 10과 같이, 단백질 함량은 비슷하면서 나트륨, 지방, 콜레스테롤, 당류의 함량이 낮아 사람 및 반려동물에게 필요한 영양성분을 충분히 함유하고 있으면서 섭취하기에 바람직한 육류 대체육으로 적합함을 알 수 있었다.
또한 사람에 비해 나트륨, 당류 등에 민감한 반려동물에게도 안전한 식물성 대체육을 제공할 수 있음을 확인하였다.
<실험예 3. 식물성 대체육과 반려동물 사료와의 성분 비교>
반려동물용 식품이라면 사료등록이 필수적으로 진행되어야 하므로, 단미사료 등록을 위한 사료성분분석은 (사)단미사료협회에서 진행하였다. 미국사료협회 AAFCO(Association of American Feeding Control Officials)는 사료 시장에 통용되는 기준을 제시하는 민간기관으로, 미국을 넘어 범세계적인 영향력을 갖고 있다. 식물성 대체육의 성분분석 결과 AAFOCO에서 제시하는 조단백질, 조지방의 최소기준을 충분히 통과했음을 확인할 수 있다. 식물성 대체육을 일반적인 간식이 아닌 반려동물의 한끼를 대체할 수 있는 특별식으로도 충분한 영양성분을 제공할 수 있음을 확인하였다.
　 수분
(135℃, 2시간)
(중량%)		 조단백질
(중량%)		 조지방
(E.E)
(중량%)		 조섬유
(중량%)		 조회분
(중량%)		 칼슘(Ca)
(중량%)		 인(P)
(중량%)
실시예 4-1의
식물성
대체육		 36.78 28.13 11.69 2.91 0.87 0.08 0.08
성견사료
기준		 - 18 5.5 　- 　- 0.5 0.4
성묘사료
기준		 　- 26 9 　- 　- 0.6 0.5
<실험예 4. 관능평가 - 사람 대상>
제조된 대체육에 대해 관능성을 평가하였다. 이를 위해 50명의 20~60대 남녀노소를 대상으로 씹힘성, 향, 맛, 기호성에 대해 소고기 육포와 대비하여 평가하게 하였다. 평가 점수는 5점 타점법으로 나타나게 하였다. (5점:매우좋음, 4점:좋음, 3점:보통, 2점:나쁨, 1점:매우나쁨)
실험군 씹힘성 향 맛 기호성
소고기 육포 4.6 4.6 4.7 4.5
실시예 4-1 4.2 4.3 4.5 4.2
실시예 4-2 4.4 4.2 4.2 4.0
실시예 4-3 4.2 4.4 4.3 4.3
실시예 4-4 4.0 4.2 4.1 4.2
실시예 4-5 4.1 4.3 4.2 4.4
비교예 1-1 3.1 3.2 3.3 3.3
비교예 1-2 3.2 3.4 2.9 3.5
비교예 1-3 3.3 3.2 3.3 3.2
비교예 1-4 3.0 3.2 3.2 3.3
비교예 1-5 3.3 2.9 3.4 3.5
비교예 1-6 3.0 3.4 3.2 2.9
비교예 1-7 3.5 3.2 3.3 3.3
비교예 1-8 3.2 3.4 3.2 3.1
비교예 1-9 3.0 3.1 2.9 3.8
비교예 1-10 3.6 3.2 3.1 2.9
비교예 1-11 3.2 2.8 3.2 3.1
비교예 1-12 3.3 3.3 3.5 3.2
비교예 1-13 3.6 3.3 2.9 3.3
비교예 1-14 3.2 2.8 3.2 3.4
비교예 2 2.9 3.4 3.5 3.1
비교예 3 3.6 3.2 3.5 3.1
비교예 4 3.1 3.2 3.1 3.4
그 결과, 실시예 4의 대체육의 씹힘성이나 전체적인 기호성이 소고기 육포와 가장 근접하여 실제 육류를 대체하는 식감과 맛을 나타내는 것으로 나타났다.
또한, 단백질층의 제조를 위해, 본 발명에서 사용한 발효균주를 적용한 과일 발효물을 적용한 것이 맛과 풍미를 상승시킴을 알 수 있다.
이 외에도, 박과류 과일의 단백질이 정량으로 사용되지 않은 경우(비교예 2) 바인더로서 옥수수 전분을 사용하거나(비교예 3), 식물성 오일로서 야자유와 대두유의 혼합오일이 아닌 다른 식물성 오일을 사용한 경우(비교예 4), 모두 실시예 4의 대체육에 해당되는 기호성을 만족하지 못하였다.
<실험예 5. 관능평가 - 반려동물 대상>
소고기, 닭고기, 명태, 각종 채소/과일들을 실시예 4-1의 대체육을 동결건조하고 이를 사방 0.5cm 크기의 건조 트릿으로 제조하였다.
이 후, 반려견과 반려묘 각각 10마리를 대상으로 각각 간식 접시에 5개씩의 트릿을 주고, 각 트릿이 모두 없어지는 평균 시간을 측정하였다.
트릿 원료 반려견 - 먹는 시간 (분) 반려묘 - 먹는 시간 (분)
소고기 4.1 5.6
닭고기 3.5 4.6
명태 2.7 3.6
실시예 4-1 4.2 5.8
당근 8.2 (먹지않음)
블루베리 10.4 (먹지않음)
참외 12.3 (먹지않음)
실험 결과, 실시예 4-1의 식물성 대체육으로 제조한 트릿과 소고기 트릿의 먹는 시간이 유사하였고, 본 발명에서 제조한 대체육이 반려견이나 반려묘에게 있어, 육류를 대체하는 충분한 사료 또는 간식이 될 수 있음을 확인할 수 있다.

Claims (13)

  1. (a) 박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 포함하는 식물성 단백질층;
    (b) 바인더, 물, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 지방층; 및
    (c) 박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  2. 제1항에 있어서,
    식물성 단백질층은 효소, 소금, 효모 추출물 및 감미료가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박과류 과일의 단백질은 참외, 수박 및 멜론으로부터 이루어진 군 중에서 선택되는 과일로부터 분리된 단백질인 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 곡류 단백질은 대두 단백질, 분리대두단백질, 녹두 단백질, 분리녹두단백질, 완두 단백질, 분리완두단백질, 쌀 단백질, 귀리 단백질 및 밀글루텐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 과즙 발효물은 참외를 포함하는 과즙 혼합액을 락토바실러스 플란타럼 HMBV-1 KCTC18821P (Lactobacillus plantarum KCTC18821P) 균주로 발효한 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 과즙 혼합액은 참외, 키위, 바나나, 오렌지, 수박, 딸기, 블루베리 및 파인애플의 혼합과일을 멸균하여 갈아만든 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 글루코만난, 카라기난 및 잔탄검으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 식물성 오일은 대두유 및 야자유 중 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 유화제는 대두 레시틴 또는 해바라기 레시틴인 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 곤충 분말은 갈색거저리 유충, 메뚜기, 흰점박이꽃무지 유충, 귀뚜라미 등으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 지방층에 효소가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 색소층에 곤충 분말, 감미료, 바인더, 식물성 오일, 유화제가 더 되는 것을 특징으로 하는 식물성 대체육.
  13. 박과류 과일의 단백질, 과즙 발효물 및 곡류 단백질을 포함하는 식물성 단백질층;
    바인더, 물, 식물성 오일 및 유화제를 포함하는 지방층; 및
    박과류 과일의 단백질, 곡류 단백질 및 천연 색소를 포함하는 색소층;
    을 제조하고, 각각 냉동한 후,
    상기 식물성 단백질층과 지방층을 접착하고, 지방층의 다른 한 면에 색소층을 접착한 후, 최종 건조하여 식물성 대체육을 제조하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101906212B1 (ko) 2016-11-22 2018-10-10 롯데푸드 주식회사 식물성 베이컨의 제조방법 및 이에 의해 제조된 식물성 베이컨
KR20200141958A (ko) 2019-06-11 2020-12-21 주식회사 더코르크 식물성 단백질을 이용한 인공고기 식품 조성물, 인공고기 및 이의 제조방법

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