KR101838702B1 - 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법 및 이로부터 제조된 콩고기 - Google Patents

섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법 및 이로부터 제조된 콩고기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법 및 이로부터 제조된 콩고기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고사리에 섬유질 분해효소를 혼합 처리하여 만들어진 기능적 성질이 향상된 고사리 가수분해물로 식물성 고기를 제조하는 방법 및 상기 식물성 섬유질을 포함하는 콩고기에 관한 것으로, 식물성 고기를 제조하는 방법의 구성은, (a) 고사리에 1차 탄수화물 가수분해 효소인 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)를 혼합 처리하여 효소처리물을 얻는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 효소처리물에 2차 탄수화물 가수분해 효소인 엑소-베타-1.4-글루칸셀로비오하이드라아제(exo-1.4-β-glucancellobiohydrolase. EC. 3.2.1.91) 및 셀로비아제(cellobiase. EC. 3.2.1.21) 복합 활성 효소를 혼합 처리하여 고사리 가수분해물을 얻는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 고사리 가수분해물을 열처리하여 멸균하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계를 거친 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 재료에 첨가하여 콩고기를 형성하고, 이를 원하는 형상으로 성형하는 단계로 이루어진다.

Description

섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법 및 이로부터 제조된 콩고기{Vegetable meat production methods, including enzyme-treated fibers and fern soybean meat prepared therefrom}
본 발명은 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법 및 이로부터 제조된 콩고기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고사리에 섬유질 분해효소를 혼합 처리하여 만들어진 기능적 성질이 향상된 고사리 가수분해물로 식물성 고기를 제조하는 방법 및 상기 식물성 섬유질을 포함하는 콩고기에 관한 것이다.
식물성 고기(meat analogue 또는 meat alternative)는 성상에 따라 분말, 입상, 고형, 페이스트형 등으로 나눌 수 있고, 단백질의 형태와 제조방법에 따라 팽화 단백질(puffing protein, 또는 압출 단백질) 형태와 교반 단백질(spun protein)로 나눌 수 있다.
이와 같은 식물성 단백질로 제조한 식물성 고기는 고기와 유사한 조직을 가지며, 쉽게 수분을 흡수하고 콜레스테롤이 없이 단백질을 섭취할 수 있어 영양가가 우수하다는 장점을 가지고 있다.
한편, 식물성 고기는 밀고기, 콩고기 등이 있는데, 이들은 각각 밀과 콩에서 추출한 단백질로 만들어져 동물성 고기에 들어 있는 여러 가지 단점을 없애고 고기 맛을 즐길 수 있다.
콩고기는 단백질을 조직화시킨 조직단백(祖織蛋白)을 이용하여 대두단백(大頭蛋白)과 밀 단백인 글루텐(gluten)을 이용하여 고기와 비슷한 질감과 맛을 준 식물성 콩고기이다. 특히, 대두단백질은 풍부한 필수아미노산을 함유하고 있으며 콜레스테롤 저하작용 및 항암효과, 골다공증 등을 예방하며 동물성 단백질과 비교하여 가격이 저렴하므로 동물성 단백질의 대체식품으로 사용되고 있다. 식물성 고기는 동물성 지방을 함유하고 있지 않고 콜레스테롤 섭취나 포화지방산을 섭취하지 않아 심혈관계 질환 및 생활습관병 예방에 도움이 된다. 또한, 식물성 고기는 소화시간도 육식에 비해 짧아서 위와 장에 부담이 적다.
그러나, 대두단백질과 밀 단백질은 비싼 동물성 단백질의 대체품으로 상당한 관심을 받아왔으나, 동물성 단백질의 조직감이나 물성을 완전히 대체할 수는 없었다.
한국 등록특허 제10-1233979호(2013.02.12.) 한국 등록특허 제10-1296186호(2013.08.07.) 한국 등록특허 제10-1451635호(2014.10.10.)
본 발명자들은 콩고기의 기능적 성질과 품질성 성질을 향상시킬 수 있는 방법을 예의 연구한 결과, 본 발명의 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기가 가수분해도 및 유지결합력을 향상시키고, 쫄깃함과 동시에 부드러운 식감을 주며 풍미가 향상된 것을 확인하였으며, 또한 콩고기의 텍스쳐(texture), 관능적 특성이 향상되어 육류 재료를 대체할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 과제 해결 수단 구성은, (a) 고사리에 1차 탄수화물 가수분해 효소인 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)를 혼합 처리하여 효소처리물을 얻는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 효소처리물에 2차 탄수화물 가수분해 효소인 엑소-베타-1.4-글루칸셀로비오하이드라아제(exo-1.4-β-glucancellobiohydrolase. EC. 3.2.1.91) 및 셀로비아제(cellobiase. EC. 3.2.1.21) 복합 활성 효소를 혼합 처리하여 고사리 가수분해물을 얻는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 재료에 첨가하여 콩고기를 형성하고, 이를 원하는 형상으로 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계의 섬유질 가수분해 효소 처리 시간은 10 - 60분이고, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계의 섬유질 가수분해 효소 처리 시의 온도는 40 - 60℃ 이며, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계의 탄수화물 가수분해 효소 처리 시의 효소의 농도는 0.1 - 1.0%(w/v) 인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 식물성 섬유질을 포함하는 콩고기는, 고사리에 1차 탄수화물 효소인 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)를 0.1 - 1.0%(w/v)의 농도로 40 - 60℃의 온도 조건하에서 10 - 60분간 혼합 처리하여 얻어진 효소처리물에 2차 탄수화물 가수분해 효소인 엑소-베타-1.4-글루칸셀로비오하이드라아제(exo-1.4-β-glucancellobiohydrolase. EC. 3.2.1.91) 및 셀로비아제(cellobiase. EC. 3.2.1.21) 복합 활성 효소를 0.1 - 1.0%(w/v)의 농도로 40 - 60℃의 온도 조건하에서 10 - 60분간 혼합 처리하여 고사리 가수분해물을 얻고, 상기 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 제료에 첨가하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 식물성 고기는 고사리에 섬유질 분해효소가 혼합 처리됨으로써 콩고기 제조 시 첨가하였을 경우, 콩고기의 쫄깃함과 부드러운 식감을 동시에 증가시키고 풍미가 좋아지기 때문에 식품분야에서 산업적으로 이용가능성이 높은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법을 나타낸 블록도.
본 발명의 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법은,
(a) 고사리에 1차 탄수화물 가수분해 효소인 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)를 혼합 처리하여 효소처리물을 얻는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 효소처리물에 2차 탄수화물 가수분해 효소인 엑소-베타-1.4-글루칸셀로비오하이드라아제(exo-1.4-β-glucancellobiohydrolase. EC. 3.2.1.91) 및 셀로비아제(cellobiase. EC. 3.2.1.21) 복합 활성 효소를 혼합 처리하여 고사리 가수분해물을 얻는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 고사리 가수분해물을 열처리하여 멸균하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계를 거친 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 재료에 첨가하여 콩고기를 형성하고, 이를 원하는 형상으로 성형하는 단계로 이루어진다.
이하, 본 발명의 섬유질 분해효소가 처리된 고사리를 포함하는 식물성 고기의 제조방법을 각 단계별로 구분하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
- 다 음 -
(a) 단계
상기 (a) 단계는, 고사리에 1차 탄수화물 가수분해 효소인 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)를 혼합 처리하여 효소처리물을 얻는 단계로써,
상기 단계에서의 고사리란 고사리 가식 부분 전체를 의미하며, 본 발명에서는 양치류(fern, 羊齒類)의 다년생 식물로서 식용으로 사용되는 어떠한 고사리라도 건조 후 분쇄하여 사용할 수 있다.
여기서, 상기 고사리에 대하여 간단하게 언급하자면, 고사리는 하나의 종(species)을 지칭하는 말이 아니라, 약 10여 가지의 종이 속하는 속(genus)을 가르키는 말로써, 과거에는 Pteridium aquilinum 라고 하는 하나의 종으로 취급했으나, 최근에는 여러 종으로 분류했다. 세계적으로 가장 널리 퍼져 있는 양치류(fern)로써 남극대륙이나 사막과 같이 너무 춥거나 더운 지방을 제외한 모든 대륙에서 볼 수 있고, 다년생 식물로써 겨울에는 잎이 떨어진다. 뿌리줄기(rhizome)가 1m 이상을 땅속에서 자라면서 곳곳에 잎을 뻗는다. 잎은 큰 삼각형이며, 0.6 - 2.0m 길이로 자란다. 땅 위로 뻗은 중심이 되는 줄기는 직경이 1cm에 달한다.
상기 탄수화물 가수분해 효소는 탄수화물의 글라이코시드(glycoside) 결합을 가수분해하는 효소를 총칭하는 것으로, 상기 탄수화물 가수분해 효소는 바람직하게는 식품용 재료의 탄수화물(섬유질)을 가수분해하는 효소를 의미한다.
그리고, 상기 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)는 상업적으로 입수하거나 해당 효소를 생산하는 균주로부터 공지의 단백질 정제방법을 이용하여 수득할 수 있다.
한편, 상기 단계에서의 효소처리 시간은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 10분 내지 60분이며, 더욱 바람직하게는 30분이다. 상기 범위, 즉 10분 미만 또는 60분을 초과하게 되면 효율적인 효소처리가 되지 않아 비경제적이므로 효소처리 시간은 10분 내지 60분이 바람직하다.
또한, 상기 단계에서의 효소처리의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 40℃ 내지 60℃ 이며, 더욱 바람직하게는 50℃ 이다. 상기 효소처리의 온도가 40℃ 미만일 경우에는 반응성이 현저히 저하되고, 60℃를 초과할 경우에는 효소가 불활성화되어 효소반응이 불가능하게 된다. 따라서, 상기 효소처리의 온도는 40℃ 내지 60℃가 바람직하다.
그리고, 상기 단계에서의 섬유질 가수분해 효소처리 시의 효소의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1%(w/v) 내지 1.0%(w/v) 이며, 더욱 바람직하게는 0.2%(w/v) 내지 0.4%(w/v) 이다. 상기 효소의 농도가 0.1%(w/v) 미만일 경우에는 섬유질 가수분해 효소의 농도가 너무 낮아 고사리에 충분한 효소반응이 일어나지 않으며, 1.0%(w/v)를 초과할 경우에는 조직이 심하게 분해되는 문제점이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 효소의 농도는 0.1%(w/v) 내지 1.0%(w/v)가 바람직하다.
(b) 단계
상기 (b) 단계는, 상기 (a) 단계의 효소처리물에 2차 탄수화물 가수분해 효소인 엑소-베타-1.4-글루칸셀로비오하이드라아제(exo-1.4-β-glucancellobiohydrolase. EC. 3.2.1.91) 및 셀로비아제(cellobiase. EC. 3.2.1.21) 복합 활성 효소를 혼합 처리하여 고사리 가수분해물을 얻는 단계로써,
상기 '가수분해물' 이라 함은 고사리에 효소를 첨가하여 반응시킴으로써 수득된 분해물을 의미한다.
그리고, 상기 단계의 활성 효소는 엔도펩티다아제(endopeptidase)와 엑소펩티다아제(exopeptidase) 활성을 나타내는 셀룰라아제(cellulase, 셀룰비오스를 포도당으로 가수분해하는 효소)를 의미한다. 바람직하게는 셀룰로오스 분해효소로는 섬유소 분해효소 C1, Cx, 헤미셀룰로오스, 분해효소로서는 크실라나아제, 1,3-크실라나아제, α-L-아르비노푸라노시다아제 등이 있다.
한편, 상기 단계에서의 효소처리 시간은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 10분 내지 30분이며, 더욱 바람직하게는 20분이다. 상기 범위, 즉 10분 미만 또는 30분을 초과하게 되면 효율적인 효소처리가 되지 않아 비경제적이므로 효소처리 시간은 10분 내지 30분이 바람직하다.
또한, 상기 단계에서의 효소처리의 온도는 바람직하게는 40℃ 내지 60℃ 이며, 더욱 바람직하게는 50℃ 이다. 상기 효소처리 온도가 40℃ 미만일 경우에는 반응성이 현저히 저하되고, 60℃를 초과할 경우에는 효소가 불활성화되어 효소반응이 불가능하게 됨으로 상기 효소처리의 온도는 40℃ 내지 60℃가 바람직하다.
그리고, 상기 단계에서의 섬유질 가수분해 효소처리 시의 효소의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1%(w/v) 내지 1.0%(w/v) 이며, 더욱 바람직하게는 0.3%(w/v) 이다. 상기 효소의 농도가 0.1%(w/v) 미만일 경우에는 섬유질 가수분해 효소의 농도가 너무 낮아 효소처리물에 충분한 효소반응이 일어나지 않으며, 1.0%(w/v)를 초과할 경우에는 상기 효소처리물의 조직이 심하게 분해되는 문제점이 발생할 우려가 있으므로, 상기 효소의 농도는 0.1%(w/v) 내지 1.0%(w/v)가 바람직하다.

(c) 단계
상기 (c) 단계는, 상기 (b) 단계의 고사리 가수분해물을 열처리하여 멸균하는 단계로써,
상기 (b) 단계의 고사리 가수분해물은 회수하기 전 효소의 기원원자인 미생물의 함유를 완전히 차단하기 위해 열처리하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열처리하여 멸균된 가수분해물은 큰 입자를 제거하고 초고속 원심분리기에 투입하여 여과하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 여과된 가수분해물은 균질화 과정을 거침으로써 콩고기 제조 조성에 첨가할 수 있는 제품화를 실현할 수 있다.
(d) 단계
상기 (d) 단계는, (c) 단계를 거친 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 재료에 첨가하여 콩고기를 형성하고, 이를 원하는 형상으로 성형하는 단계로써,
상기 단계의 식물성 고기(또는 콩고기)의 제조 방법은 공지된 방법에 따라 수행할 수 있다. 예를 들어 식물성 고기가 육류와 비슷한 입촉감, 쫄깃쫄깃한 맛을 가지게 하는 데에는 분말상태ㆍ조직상태ㆍ섬유상태의 3가지 제조법이 사용될 수 있다.
상기 분말상태의 것은 가수ㆍ가열에 의하여 결착시켜 겔(gel) 상태로 만들어 씹히는 맛을 나타나게 한 것이고,
상기 조직상태의 것은 방향성이 있는 조직을 만들어 씹히는 맛을 가지게 한 것이며,
상기 씹히는 맛을 가지게 한 소재를 식물성 고기로 만들기 위해서는 조미료ㆍ향신료ㆍ색소를 첨가하고 조직상태ㆍ섬유상태의 것에는 다시 글루텐(gluten)과 같은 결착성(結着性) 물질을 첨가할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 콩고기 또는 식물성 고기는 경도, 부착성, 탄력성 및 씹힘성이 향상되는 효과가 있다(표 3 참조).
한편, 전술한 제조방법에 따라 제조된 식물성 고기는 불고기 양념, 식용 기름 및 야채를 포함하는 콩고기용 조성물로 제공될 수 있다.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
[실시예 1] 섬유소 분해효소가 처리된 고사리를 첨가한 콩고기의 제조
콩고기는 하기 표 1에 나타낸 성분과 함량으로 제조하였으며, 단백은 미국 카길사 콩단백(분리대두단백 85% 함유)을 사용하였으며, 옥수수전분과 글루텐 등은 일반 시중에서 판매되는 것을 구입하여 사용하였다.
성 분 기존 함량 개량된 함량
콩 단백질 10.0 10.0
간 호두 10.0 10.0
간 해바라기씨 3.0 3.0
고사리 가수분해물 0 10.0
육수 27.0 25.0
간 양파 15.0 15.0
글루텐 32.0 24.0
참기름 0.5 0.5
간장 0.5 0.5
당근 0.5 0.5
다시마가루 0.5 0.5
표고가루 0.5 0.5
물엿 0.5 0.5
총함량 100 100
[실시예 2] 예비실험 설계
예비실험 설계는 콩고기의 기능적 성질과 품질특징을 향상시키는 것을 목적으로 하였다. 따라서 본 예비실험에서는 엔도-셀룰라아제(endo-cellulase)와 엑소셀룰라아제(exo-cellulase)를 0.2%, 0.3%, 0.4% 또는 0.5%를 첨가하여 30분에서 60분간 처리하여 고사리 섬유소를 준비하였다.
[실험예] 콩고기의 텍스쳐 측정(Texture profile analysis)
콩고기의 텍스쳐 측정(Texture profile analysis)은 Bourne MC(1978) 방법을 변경하게 측정하였다. 무처리와 고사리 섬유 분해효소 처리구로 측정하였다.
또 콩고기 시료 중에서 평균적인 외관을 나타내는 것을 선발한 후, 식품물성시험기(Texture analyzer)를 사용하여 2×2cm로 잘라 경도(hardness), 부착성(adhesiveness), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 측정 조건은 하기 표 2와 같으며, 모든 시료는 5회 반복하여 측정하고 그 평균과 표준편차를 구하여 하기 표 3에 나타내었다.
Measurement Condition
Probe Cylinder probes Ø35mm
Sample size 2×2
Pre-test speed 2.50mm/sec
Test speed 2.00mm/sec
Post-test speed 10.00mm/sec
Stain 40.00%
Time 3.00sec
Hardness
(N/㎡)		 Adhesiveness
(g/㎠)		 Springiness
(mm)		 Cohesiveness
(%)		 Chewiness
(g)
대조군 12676.13±
1254.41		 0.61±0.32 0.86±0.07 0.81±0.07 19.05±37.06
고사리 5% 15543.08±
1523.75		 1.20±0.56 0.94±0.03 1.01±0.07 33.24±37.53
고사리 10% 25753.06±
1314.24		 1.61±0.72 1.26±0.03 1.75±0.07 35.18±47.83
고사리 15% 25586.12±
1153.82		 1.59±0.61 1.36±0.03 1.84±0.07 37.62±41.37
고사리 20% 26753.06±
1654.34		 1.42±0.34 1.24±0.03 1.94±0.07 41.45±54.29
(Hardness: 경도, Adhesiveness: 부착성, Springiness: 탄력성, Cohesiveness: 응집성, Chewiness: 씹힘성)
상기 표 3에 나타낸 실험 결과에서 알 수 있듯이 탄수화물 섬유질 분해효소를 처리한 고사리를 첨가한 콩고기의 경도(Hardness), 부착성(Adhesiveness), 탄력성(Springiness) 및 씹힘성(Chewiness) 등이 증가하였고, 질감에 부합할 수 있도록 세밀하게 조절됨을 확인하였다. 따라서, 탄수화물 섬유질 분해효소를 처리한 고사리의 첨가를 통해 조직감을 증가시키거나 조직감을 연화시켜 일반인 또는 소아, 노인 등의 다양한 섭취 타겟을 위한 여러가지 용도의 콩고기 제조가 가능함을 확인하였다.

Claims (5)

  1. (a) 고사리에 1차 탄수화물 가수분해 효소인 엔도-1.4-글루카나제(endo-1.4-glucanase. EC. 3.2.1.4)를 혼합 처리하여 효소처리물을 얻는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계의 효소처리물에 2차 탄수화물 가수분해 효소인 엑소-베타-1.4-글루칸셀로비오하이드라아제(exo-1.4-β-glucancellobiohydrolase. EC. 3.2.1.91) 및 셀로비아제(cellobiase. EC. 3.2.1.21) 복합 활성 효소를 혼합 처리하여 고사리 가수분해물을 얻는 단계;
    (c) 상기 (b) 단계의 고사리 가수분해물을 열처리하여 멸균하는 단계; 및
    (d) 상기 (c) 단계를 거친 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 재료에 첨가하여 콩고기를 형성하고, 이를 원하는 형상으로 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물성 고기의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항의 제조방법으로 제조된 고사리 가수분해물을 통상의 콩고기 재료에 첨가하여 제조된 콩고기.
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