KR102460066B1 - 식물성 단백질을 이용한 인공고기 식품 조성물, 인공고기 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대두 단백질을 비롯한 식물성 단백질, 글루텐, 전분, 단백질 가교결합제 및 단백질 가수분해물을 포함한 인공고기 식품 조성물을 이용하여 제조되는 인공고기를 제공하고, 본 발명에 따라 제조된 인공고기는 동물성 고기의 미세섬유구조와 유사한 형태를 가질 수 있어, 동물성 고기의 외형, 식감, 육즙 및 감칠맛을 그대로 재현함으로써, 관능적, 영양학적으로 우수한 식물성 고기의 특성을 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 식물성 단백질을 이용한 인공고기 식품 조성물, 인공고기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
윤리적, 종교적, 건강상의 이유 등으로 육식을 제한해야 하는 채식지향적 삶을 선택하는 사람들이 늘어나고 있다. 더불어 세계 인구 증가에 따라 매년 2억톤 이상의 육류 단백질의 추가 공급이 필요한 상황에서, 이러한 동물성 단백질 수요를 충족시키기에는 현재의 공장식 축산 방식으로는 어려울뿐더러, 그러한 공장식 축산 방식은 환경 오염과 동물 학대 등의 논란을 피하기 어려워, 축산으로 환경이 훼손되는 데 죄책감을 느끼는 사람들은 식물성 고기에 관심을 돌리고 있다. 이러한 흐름에 따라 육고기의 대체식품으로서 식물성 고기에 관련된 시장은 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다.
콩고기를 비롯한 식물성 고기는 동물성 지방을 함유하고 있지 않아, 콜레스테롤 및 포화지방산의 섭취를 감소시키고 심혈관계 질환 및 대사질환 예방에 도움이 된다. 또한, 동물성 식품에서 유래될 수 있는 질병에 대한 감염의 우려가 없으며, 동물성 고기에는 부족한 섬유질, 비타민과 미네랄 등이 잘 만들어진 식물성 고기에는 풍부하게 들어가 있다. 소화에 소요되는 시간도 육류에 비해 짧아서 위와 장에 부담이 없다.
이러한 고기대체식품으로서, 식물성 고기가 갖추어야 할 조직감, 풍미, 맛 등은 핵심 전제조건이다. 식물성 고기 중에서도 콩고기의 원료로는 대두 자체, 대두 분말, 대두단백 및 탈지 대두 등으로 만든 조직화 대두단백을 대표하는 것으로서 조직 식물성 단백질(texturized vegetable protein; TVP)과 콩에서 단백질만 분리하여 탄수화물과 지방이 제거된 분리대두단백(isolated soy protein; ISP)이 있다. TVP의 경우는 조직감이 불안정하여 안정된 품질유지가 어렵고, ISP의 경우는 단백질 함량이 높고, 무미, 무취하지만 가격이 비싸다는 단점이 있어 이들을 혼합하여 사용하는 것이 일반적이다.
또한, 식물성 고기는 식물성 단백질만으로는 조직감이 동물성 고기에 미치지 못하여, 글루텐을 사용하여 조직 식물성 단백 및 분리대두단백과 함께 동물성 고기와 같이 정렬된 단백질 섬유를 갖는 구조화된 고기를 생산하고자 노력해 왔다.
한편, 콩을 이용한 가공제품에 관련된 종래기술은 한국등록특허 10-1160708호(식물성 단백질의 단백질성 악취를 억제하는 방법)는 장쇄의 고도로 불포화된 지방산을 이용하여 식물성 단백질의 악취를 제거하고 식품의 향미를 향상시키고자 하는 목적에 국한되어, 식물성 고기의 식감과 조직감에 관해서는 전혀 언급하고 있지 않다.
또한, 한국등록특허 1993-0005195호(식물성 단백질 조직을 이용한 대두 인조육의 제조방법)의 경우, 대두분 및 저유분 재료를 이용하여 고온, 고압에서 사출시켜 인조육을 제조하는 방법에 관한 것으로, 측면 배출형 압출 성형기를 이용하여 측면으로 대두 인조육이 압출되도록 하여 단백질 분자를 육류 조직과 같이 직선으로 배열되도록 함으로써 동물성 육류의 식감을 구현하고자 하였으나, 단백질 분자 조직의 미세섬유화를 이루지 못한 한계가 있었다.
한국등록특허 10-1906212호(식물성 베이컨의 제조방법 및 이에 의해 제조된 식물성 베이컨)는 콩단백 원료육을 이용하여 식물성 베이컨을 제조하고, 동물성 베이컨의 지방을 곤약으로 대체하여 지방 함량을 감소하고자 하였다. 지방대체대를 이용하여 고열량, 동물성 육류 가공품에 대한 거부감을 해소하는 효과는 있으나, 곤약은 배색, 배치가 자유롭지 못하여 실질적으로 콩단백 원료육과 지방분의 복층구조가 원만히 이루어지지 못하는 문제가 있다.
상기 종래 기술들은 식물성 단백질의 이취 문제, 동물성 육류의 식감 및 외형의 재현이 제대로 이루어지지 않는 문제 등 기술적 한계를 가지고 있었다. 이에, 냄새, 식감, 육즙, 감칠맛, 외형 및 영양적인 측면을 모두 고려하여 동물성 육류의 식감, 육즙, 감칠맛, 외형 등을 유사하게 구현할 수 있는 인공고기의 제공이 요구되고 있다.
본 발명은 식물성 단백질을 이용하여, 동물성 단백질의 식감, 육즙, 감칠맛, 영양 등을 유사하게 구현하기 위한 인공고기 식품 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 인공고기 제조방법 및 이에 따라 제조된 인공고기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교결합제 0.01 내지 2 중량부를 포함하는 인공고기 식품 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 인공고기 식품 조성물은 식물성 단백질 가수분해물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 식물성 단백질 가수분해물은 조성물 전체 중량 기준으로 1 내지 3 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 글루텐 및 전분의 중량비는 1: 1 내지 5로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 인공고기 식품 조성물은 코코넛 오일, 올리브 오일, 팜유, 옥수수 오일, 카놀라유, 홍화씨유, 포도씨유, 아보카도 오일, 아마씨 오일 및 콩기름으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 오일을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 오일은 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명은 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교결합제 0.01 내지 2 중량부를 포함하는 식물성 단백질 혼합물; 및 상기 단백질 100 중량부를 기준으로 오일 5 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 오일 성분, 및 식물성 단백질 혼합물은 각각 근섬유 형태를 가지며, 이들이 서로 결착하여 층상구조를 이루는 미세섬유구조인 인공고기를 제공한다.
본 발명은 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교 결합제 0.01 내지 4 중량부를 배합하여 식물성 단백질 혼합물을 제조하는 단계; 상기 식물성 단백질 혼합물을 반응시켜 결착시키는 단계 및 상기 결착된 식물성 단백질 혼합물 및 오일을 상이한 미세노즐을 통해 각각 토출하는 단계;를 포함하는 미세섬유구조 형태의 인공고기 식품 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 식물성 단백질 혼합물을 반응시키는 단계는 5 내지 50 ℃에서 5분 내지 4시간 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 식물성 단백질 혼합물 토출을 위한 미세 노즐의 직경은 0.05 내지 30 mm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 오일의 토출을 위한 미세 노즐의 직경은 0.01 내지 10 mm일 수 있다.
본 발명에 의하면 식물성 단백질 혼합물을 이용하여 인공고기를 제조함에 따라 동물성 조직의 미세섬유구조와 흡사한 형태를 재현할 수 있고, 이에 따른 육고기의 식감을 도출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 식물성 단백질 혼합물을 이용하여 제조된 인공고기는 외형에서도 육고기와 유사하고, 가열시 육고기의 육즙과 감칠맛을 유사하게 구현함으로써, 동물성 지방과 콜레스테롤을 섭취하지 않고서도 육고기의 맛을 그대로 느낄 수 있다.
본 발명에 의한 인공고기는 동물성 고기의 보수력, 텍스처를 살리면서도 동물성 고기에 부족한 섬유질, 비타민과 미네랄이 풍부하게 들어있고, 아미노산 조성이 뛰어나 영양학적인 측면에서 우수하다.
도 1은 식물성 단백질 혼합물을 이용한 인공고기 제조 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 압출 시뮬레이션에 따른 유속 분포 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 압출 시뮬레이션에 따른 온도 분포 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 단백질 가교결합제의 함량에 따른 인공고기의 강도를 측정하는 사진을 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명의 실시예 1-1, 1-2 및 비교예 1에 따른 단백질 가교결합제의 함량별 인공고기의 강도 측정 결과로서, 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 인공고기의 조리 전 및 조리 후를 나타낸 사진으로서, 조리 후 실제 고기의 모습에 가까운 모습을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 2는 압출 시뮬레이션에 따른 유속 분포 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 압출 시뮬레이션에 따른 온도 분포 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 단백질 가교결합제의 함량에 따른 인공고기의 강도를 측정하는 사진을 나타낸 것이다.
도 4b는 본 발명의 실시예 1-1, 1-2 및 비교예 1에 따른 단백질 가교결합제의 함량별 인공고기의 강도 측정 결과로서, 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 인공고기의 조리 전 및 조리 후를 나타낸 사진으로서, 조리 후 실제 고기의 모습에 가까운 모습을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이하에서 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 따로 정의하지 않는 경우 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 내용으로 해석되어야 할 것이다. 본 명세서의 도면 및 실시예는 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 이해하고 실시하기 위한 것으로 도면 및 실시예에서 발명의 요지를 흐릴 수 있는 내용은 생략될 수 있으며, 본 발명이 도면 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교결합제 0.01 내지 4 중량부를 포함하는 인공고기 식품 조성물을 제공한다.
상기 식물성 단백질은 바람직하게는 아몬드/콩 단백질, 아몬드/밀 단백질 또는 아몬드/밀/콩 단백질일 수 있다. 이들 복합체는 고기 표면을 태울 때와 비슷한 식감을 만들어내는 효과를 나타낼 수 있다.
콩 단백질을 원료로 사용하는 경우 탈지대두, 정제탈지대두, 조직대두단백 또는 분리대두단백을 사용할 수 있고, 용해도, 보수력, 유화안정성, 팽윤성, 점도, 조직감 등을 개선하기 위하여 적정 비율을 선택하여 사용할 수 있다.
글루텐은 글리아딘과 글루테닌으로 이루어지며 이들이 물과 결합하여 수화되면 3차원 망상구조의 글루텐 복합체를 형성하며, 상기 단백질 중의 시스테인 이황화기, 글루타민의 아마이드 및 다양한 기능기가 글루텐 복합체를 형성하면서 분자 내 또는 분자간 결합을 형성하여 단백질에 점탄성을 부여할 수 있다. 즉, 육질과 유사한 섬유조직을 가진 조직콩단백질이 형성될 수 있고, 육고기를 씹었을 때와 비슷한 씹는 감을 가진 식물성 고기가 제조될 수 있다.
전분은 인공고기 재료들의 결착성을 부여하기 위한 것으로서 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 녹두 전분, 애로우루트 전분 및 칡 전분으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 글루텐 및 전분의 함량에서, 상기 글루텐의 함량에 대한 상기 전분의 함량(전분의 함량/글루텐의 함량)은 1 이상일 수 있다.
보다 구체적으로는 2 이상일 수 있는데, 글루텐은 알러지를 유발할 수 있는 알레르겐으로 작용할 수 있어, 글루텐을 저함량으로 사용하면서도 단백질 사이의 결착력을 부여하기 위하여 전분의 함량비를 높일 수 있다.
보다 더 구체적으로는 3 이상일 수 있고, 이 경우 글루텐을 소량 사용하여 알러지 유발 위험도를 낮추면서도, 점착성, 팽화력 및 점탄성을 현저히 높일 수 있다.
또한, 상기 글루텐의 함량에 대한 상기 전분의 함량은, 특별히 제한되지는 않으나 5 이하일 수 있다. 전술한 글루텐의 함량에 대한 전분의 함량이 1 내지 5인 범위에서, 본 발명에 따른 인공고기가 적절한 경도와 점탄성을 가지고 조직감을 유지할 수 있다.
상기 글루텐의 함량은 보다 구체적으로 단백질 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부, 보다 더 구체적으로는 10 내지 20 중량부 포함될 수 있다.
상기 전분의 함량은 보다 구체적으로 단백질 100 중량부에 대하여 30 내지 50 중량부, 보다 더 구체적으로는 40 내지 50 중량부 포함될 수 있다.
상기 전분 외에 결착력을 부여하기 위한 단백질 가교결합제로서, 산성피로인산나트륨, 피로인산칼륨, 피로인산나트륨, 메타인산칼륨, 메타인산나트륨과 같은 인산염 결착제, 유청단백 또는 효소제제로서 트랜스글루타미나아제(Transglutaminase, TG)를 사용할 수 있다. 다만, 단백질 가교결합제로서 트랜스글루타미나아제가 보다 바람직할 수 있다. 이는 단백질 분자 간의 가교중합반응을 촉진시키는 효소로서 TG의 작용에 의해 단백질 분자의 글루타민 잔기와 라이신 잔기 간의 가교 결합 및 중합화를 촉진시킬 수 있다. 특히, TG는 콩 단백질과 육류 단백질에 대한 기질 특이성이 월등히 뛰어나 본 발명의 대두 단백에 사용되어 식물성 단백질 간의 가교 결합을 촉진함으로써, 인공고기의 우수한 조직감 및 질감을 나타나게 할 수 있다.
상기 단백질 가교결합제를 사용함으로써, 글루텐 함량을 줄일 수 있으면서도 인공고기로서의 탄력성이나 경도의 차이는 나타나지 않을 수 있다. 상기 대두 단백질 100 중량부를 기준으로 단백질 가교결합제는 0.01 내지 4 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.5 내지 3 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 상기 단백질 가교결합제는 전술한 범위의 함량으로 사용됨으로써, 인공고기가 균일한 조직을 가지도록 하며, 겔 강도 및 수분함량의 증강으로 인공고기의 기능적 특성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 단백질 가교결합제는 친수성 및 소수성 작용기를 모두 가지고 있어, 인공고기 식품 조성물에 오일이 포함되는 경우, 기름과 물에 모두 상호작용하여 유화제 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일 양태의 인공고기 식품 조성물은 상기 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 식물성 단백질 가수분해물을 더 포함하는 것일 수 있다. 식물성 단백질 가수분해물은 단백질 가수분해 효소를 사용하여 얻을 수 있다. 단백질 가수분해 효소로는 펩티다아제를 함유하지 않은 세균 유래 프로테아제(protease)와 펩티다아제를 함유한 곰팡이 유래 프로테아제가 사용될 수 있다. 상기 단백질 가수분해 효소는 아스퍼질러스 오리재 (Aspergillus oryzae), 아스퍼질러스 소재 (Aspergillussojae)와 같은 국균(koji mold) 또는 바실러스 서브틸러스 TP6(Bacillussubtilis TP6) 균주로부터 주로 얻어질 수 있고, 바람직하게는 플라보자임(FlavourzymeTM)일 수 있다. 이는 누룩 곰팡이로 알려진 아스퍼질러스 오리재(Aspergillus oryzae)의 발효 배양액으로부터 얻은 균류 추출물로서 프로테아제(endoprotease) 및 글루타미나아제(glutaminase)활성을 가진다.
다만, 단백질 가수분해 효소는 상기에 국한되지 않고, Aspergillus속의 균주를 발효한 것을 효소원으로 함으로써, 여러 종류의 효소들에 의하여 다양한 형태의 아미노산 또는 펩타이드가 생산될 수 있어 이들의 조합된 맛이 나타날 수 있다.
상기 식물성 단백질 가수분해물을 형성하기 위한 식물성 단백질은 소맥 글루텐, 콩 단백질, 감자 단백질, 옥수수 단백질 및 쌀 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
특히, 단맛, 신맛, 쓴맛, 짠맛과 더불어 기본 다섯가지 맛으로 분류되는 감칠맛을 나타내는 주성분이 글루탐산(glutamic acid)인 것으로 알려진 이후, 글루탐산은 음식의 향미를 증진시키는 매우 중요한 요소로 인식되고 있으므로 상기 단백질 가수분해 효소를 가하여 얻어진 식물성 단백질 가수분해물은 글루탐산을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 식물성 단백질 가수분해물은 인공고기 식품 조성물 전체 중량 기준으로 1 내지 3 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위의 함량으로 포함되는 경우 적절한 감칠맛을 유도하여 인공고기 식품의 맛의 조화를 이루면서 풍미를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예로서 상기 인공고기 식품 조성물은 코코넛 오일, 올리브 오일, 팜유, 옥수수 오일, 카놀라유, 홍화씨유, 포도씨유, 해바라기씨유, 아보카도 오일, 아마씨 오일 및 콩기름으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 오일을 더 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 둘 이상의 오일의 복합체일 수 있고, 보다 바람직하게는 아마씨 및 아보카도 오일을 포함하는 것이거나 코코넛 오일, 올리브 오일 및 팜유를 포함하는 것일 수 있다.
상기 오일은 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다.
육류는 수분과 단백질 외에 지방을 포함하고, 특히 육질 등급의 가장 중요한 요소로서 마블링을 들 수 있다. 마블링은 근육내에 미세한 지방조직이 적당량으로 고르게 잘 분포되어 대리석 무늬 같은 모양을 이루는 것을 말하는데, 마블링이 잘된 고기는 텍스처도 연하고 풍미도 우수하여 우수한 육질로 판단할 수 있다.
본 발명은 상기 함량의 오일을 포함함으로써, 육류의 미세섬유 내에 분포된 지방의 역할을 대신할 수 있다. 즉, 동물성 지방과 같이 고소한 맛을 내면서, 단백질 섬유에 있는 수분과 함께 가열시 고기의 육즙 및 향을 그대로 구현하는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 코코넛 오일, 올리브 오일 및 팜유를 포함하는 경우 이들은 4.0 내지 6.0 : 1.5 내지 3.5 : 1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직할 수 있고, 보다 바람직하게는 4.8 내지 5.2 : 1.8 내지 2.1 : 1의 중량비로 혼합하여 사용될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 다만, 전술한 중량비로 혼합되어 제조된 인공고기는 하나의 오일을 사용하는 경우에 비해, 프라임팬에 구울 때, 육류를 씹었을 때 나오는 육즙과 유사한 육즙을 내고, 그 풍미를 육류와 유사하게 구현하는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 인공고기 식품 조성물은 육류의 외형을 나타내기 위하여 헤모글로빈을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 식물성 단백질 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 30 중량부로 포함될 수 있고, 보다 더 구체적으로는 0.01 내지 20 중량부로 포함될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
실제로 육류의 색소는 근육의 미오글로빈과 혈액의 헤모글로빈으로 이루어져 있는데, 고기 맛과 모양을 결정짓는 것은 산소를 운반하는 단백질로 알려진 헤모글로빈으로서, 동물의 혈액뿐만 아니라 식물에도 존재한다. 일 예로, 콩과식물 뿌리에는 레그 헤모글로빈이라는 단백질이 존재한다.
본 발명에 따른 헤모글로빈 단백질을 더 포함하는 인공고기 식품 조성물의 경우 붉은 빛을 띠고 있다가 가열하면 회갈색으로 변화하여 소고기와 흡사한 외형을 구현할 수 있다.
본 발명은 상술한 바에 따라 인공고기 식품 조성물을 포함하는 미세섬유 구조 형태의 인공고기를 제공한다.
식물성 단백질을 이용한 인공고기가 실제 육류와 유사한 식감을 가지기 위해서는 동물의 조직과 유사한 구조를 구현하는 것이 필요하다. 육류의 조직은 마이오필라멘트들이 모여 한가닥의 근원섬유를 이루고, 근원섬유가 모여 근섬유, 근섬유 다발을 형성한다. 이 다발 수십 개가 모여 근속을 형성하고, 근속이 다시 여러 개 모여 덩어리를 형성, 이 덩어리가 여러 개 모여 근육이 된다. 이러한 근육조직이 주로 식용부분이 되고, 근육의 수축과 이완에 관여하는 골격근이 식품으로서 영양적 가치가 있다.
따라서 본 발명에 따른 인공고기는 상술한 인공고기 식품 조성물을 포함하고, 미세섬유구조 형태를 띠는 것일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 인공고기는 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50중량부 및 단백질 가교결합제 0.01 내지 2 중량부를 포함하는 식물성 단백질 혼합물; 및 상기 단백질 100 중량부를 기준으로 오일 5 내지 10 중량부를 포함하고, 상기 오일 성분, 및 식물성 단백질 혼합물은 각각 근섬유 형태를 가지며, 이들이 서로 결착하여 층상구조를 이루는 미세섬유구조를 가질 수 있다.
상기 인공고기는 식물성 단백질 가수분해물을 더 포함할 수 있고, 조성물 전체 중량 기준으로 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있다.
보다 더 구체적으로, 상기 식물성 단백질 군에서 선택될 수 있는 어느 하나 또는 둘 이상의 단백질은 각각 별도의 근섬유 형태를 이룰 수 있고, 글루텐, 전분 및 단백질 가교결합제는 이들 각각의 유사 근섬유를 결착시켜 근섬유 다발 형태를 형성할 수 있다. 이 때, 식물성 단백질 가수분해물은 각각의 유사 근섬유 사이에 위치하여 단백질 근섬유 사이의 결착력을 상승시키는 효과를 나타낼 수 있다.
즉, 식물성 단백질 가수분해물은 다양한 아미노산을 포함하는데, 아미노산의 친수성 혹은 소수성 작용기들은 근섬유 형태의 단백질 구조의 작용기와 상호작용하여, 물리적, 화학적 결합이 형성될 수 있다. 이로 인하여 본 발명에 따른 근섬유 다발형태의 인공고기는 치밀한 조직을 유지할 수 있다.
상기 글루텐의 함량은 보다 구체적으로 단백질 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부, 보다 더 구체적으로는 10 내지 20 중량부 포함될 수 있다.
상기 전분의 함량은 보다 구체적으로 단백질 100 중량부에 대하여 30 내지 50 중량부, 보다 더 구체적으로는 40 내지 50 중량부 포함될 수 있다.
또한, 상기 글루텐 및 전분의 함량에서, 상기 글루텐의 함량에 대한 상기 전분의 함량(전분의 함량/글루텐의 함량)은 1 이상일 수 있다.
보다 구체적으로는 2 이상, 보다 더 구체적으로는 3 이상일 수 있다. 상기 글루텐의 함량에 대한 상기 전분의 함량은, 특별히 제한되지는 않으나 5 이하일 수 있다.
상기 미세섬유구조는 3차원-프린팅 시스템을 통하여 형성할 수 있고, 이는 육류의 질기면서도 부드러운 촉감을 유지하여 육류와 매우 유사한 식감을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상술한 인공고기 식품 조성물에 수분을 가하여 반죽하여 점액질 형태의 식물성 단백질 혼합물을 형성하고, 이를 3차원 바이오 프린터를 이용하여 출력하면 층상구조의 미세섬유 형태를 가지는 인공고기를 얻을 수 있다. 다만, 3차원 프린팅 시스템을 통하여 미세섬유구조 형태를 얻는 것은 본 발명에 따른 바람직한 일 예일 뿐, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 미세섬유구조의 정밀도는 노즐의 토출 속도에 따라 조절될 수 있고, 노즐의 토출 속도는 30 mm/s 내지 300 mm/s일 수 있고, 바람직하게는 150 내지 200 mm/s일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 인공고기는 예를 들어, 인공소시지, 인공스테이크 및 인공불고기, 인공패티로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 식품에 이용되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 인공고기는 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교 결합제 0.01 내지 4 중량부를 배합하여 식물성 단백질 혼합물을 제조하는 단계; 상기 단백질 혼합물을 반응시켜 결착시키는 단계; 상기 결착된 단백질 혼합물 및 오일을 상이한 미세노즐을 통해 각각 토출하는 단계;를 포함하여 미세섬유구조 형태로 제조될 수 있다.
상기 결착된 단백질 혼합물과 오일을 각각 별도의 미세노즐을 통해 토출함으로써, 단백질 혼합물과 오일을 각각 근섬유 형태로 토출할 수 있고, 이들이 서로 층상구조를 이루어 근섬유 다발을 이루는 형태로 제조할 수 있다.
상기 미세노즐은 상술한 단백질 군에서 선택될 수 있는 둘 이상의 단백질에 대하여 각각 별도로 토출될 수 있도록 준비될 수 있다. 이 때, 각각의 미세노즐을 통해 토출되는 유속을 조절함으로써, 적어도 하나 이상의 단백질 혼합물과 오일을 층류(laminar flow)와 같은 양상으로 토출시킬 수 있고, 이에 따라 각각의 근섬유 형태가 층상구조를 이루는 근섬유 다발 형태의 제조가 가능할 수 있다.
구체적으로 예를 들어, 세 개의 노즐에서 1종의 단백질을 포함하는 단백질 혼합물, 다른 1종의 단백질을 포함하는 단백질 혼합물, 및 오일을 각각 토출할 수 있고, 또는 세 개의 노즐에 1종의 단백질을 포함하는 단백질 혼합물, 2종의 단백질의 복합체를 포함하는 단백질 혼합물, 및 오일을 각각 토출할 수도 있다.
보다 구체적으로 예를 들어, 세 개의 노즐에서 밀 단백질을 포함하는 혼합물, 아몬드 단백질을 포함하는 혼합물, 및 오일이 각각 토출될 수도 있고, 콩 단백질을 포함하는 혼합물, 아몬드/밀단백질 복합체를 포함하는 혼합물, 및 오일이 각각 토출될 수 있다. 이 때, 상기 단백질 복합체는 3종의 단백질 복합체로서 구체적으로는 아몬드/밀/콩 단백질 복합체일 수 있다.
위 예시와 같이 단일 노즐에서 토출되는 단백질을 1종의 단백질로 하는 것뿐만 아니라 2종 또는 3종 이상 단백질의 복합체로도 할 수 있어서, 인공고기에 함유되는 영양분을 다양화할 수 있고, 필요 영양 성분에 따라 다양한 종류의 인공고기를 제조할 수 있다.
또한, 각 층의 위치관계의 측면에서 보면, 예를 들어 세 개의 노즐을 사용하는 경우 단백질이 토출되는 2개의 노즐 사이에 오일이 토출되는 노즐이 위치하도록 하여, 단백질-오일-단백질의 층상구조를 형성하는 것이, 인공고기로부터의 오일의 이탈 방지와 고기와 같은 식감 구현에 유리할 수 있어 좋을 수 있다.
상기 식물성 단백질 혼합물은 식물성 단백질 가수분해물을 더 포함할 수 있다. 상기 식물성 단백질 가수분해물은 바람직하게는 글루탐산을 포함하는 것일 수 있다. 글루탐산은 감칠맛을 나타내는 아미노산으로, 본 발명에 따른 인공고기의 타 재료와 배합됨으로써, 향미를 증진시키는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 층상구조는 식물성 단백질 혼합물에 포함된 글루텐, 전분 및 단백질 가교결합제에 의해 단백질이 결착될 수 있고, 식물성 단백질 가수분해물로 인해 더욱 강한 조직감을 부여함으로써 단단하게 유지될 수 있다.
상기 식물성 단백질 혼합물을 반응시키는 단계는 5 내지 50 ℃에서 5분 내지 4 시간 이루어지는 것일 수 있다. 상술한 범위는 단백질 결착제의 활성이 최적화될 수 있는 온도 및 시간에 해당할 수 있다. 상기 범위 내에서, 반응 시간은 반응 온도를 올리는 것으로 조절 가능하다.
상기 식물성 단백질 혼합물 배출을 위한 미세 노즐의 직경은 0.05 내지 30 mm일 수 있고, 바람직하게는 0.1 내지 15 mm, 보다 더 바람직하게는 0.3 내지 10 mm 일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 오일의 배출을 위한 미세 노즐의 직경은 0.01 내지 10 mm일 수 있고, 바람직하게는 0.15 내지 5 mm일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 오일 및 식물성 단백질 혼합물의 배출을 위한 미세 노즐의 직경 비율은 1 : 2 내지 6일 수 있고, 바람직하게는 1 : 2.5 내지 4.5일 수 있다. 이 경우 노즐 하부에서 오일 노즐 및 식물성 단백질 혼합물의 분리없이 Laminar flow 형태로 압출될 수 있다.
도 2는 미세 노즐의 압출 시뮬레이션에 따라 빨간색으로 표현된 부분은 빠른 속도로 압출된 것을 의미하며, 상기 전술한 비율의 직경을 가질 때, 노즐 하부에서 오일 및 식물성 단백질 혼합물의 분리 없이, 층상구조를 형성할 수 있음을 나타낸다.
상기 미세 노즐을 통한 압출 볼륨은 직경에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 미세 노즐의 하부 직경은 0.2 내지 10 mm일 수 있고, 압출 볼륨은 5 ㎖/min 내지 300 ㎖/min일 수 있고, 보다 더 구체적으로 미세 노즐 하부의 직경이 8 mm 이상인 경우 200 ㎖/min 이상의 오일 및 식물성 단백질 혼합물이 토출될 수 있다.
본 발명에 따라 식물성 단백질 혼합물을 반응시켜 결착시키는 단계 이후, 단백질의 경화를 위하여 열을 가하는 단계가 추가될 수 있다. 예를 들면, 미세 노즐의 외부에 설치된 가열 코일을 통하여 열이 가해짐으로써, 미세 노즐의 외부 온도를 높일 수 있다. 도 3은 미세 노즐의 압출 시뮬레이션 결과를 나타낸 그림으로서, 미세 노즐의 가장자리에 밝게 표시된 부분은 고온부를 의미하고, 미세 노즐의 가장자리에 위치한 식물성 단백질 혼합물의 표면이 경화되어, 내부에 위치한 식물성 단백질 혼합물 및 미세 노즐 내부로부터 압출되어 토출되는 오일의 형태를 안정적으로 유지하는 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 이 경우 내부 식물성 단백질 혼합물 및 오일은 열에 의한 영향을 받지 않아, 수분이 그대로 유지됨에 따라 식감 유지에 탁월한 효과를 발휘할 수 있다.
이하, 하기의 실시 예를 통하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시예로 한정하는 것은 아니다.
<실시예 1-1> 인공고기 제조
인공고기는 하기 표 1에 나타난 성분과 함량으로 제조하였으며, 식물성 단백질은 대두단백(㈜ES 식품원료)을 사용하였으며, 감자전분과 밀 글루텐은 일반 시중에서 판매되는 것을 구입하여 사용하였다. 단백질 가교결합제는 효소제제인 트랜스글루타미나아제(아지노모토사 ACTIVA TG)를 사용하였다.
<비교예 1>
단백질 가교결합제로서 트랜스글루타미나아제를 사용하지 않은 것을 제외하면 실시예 1-1과 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 1-2>
단백질 가교결합제로서 트랜스글루타미나아제를 1 중량부 사용한 것을 제외하면 실시예 1-1과 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 2>
밀 단백질 가수분해물을 2 중량부 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 3>
글루텐 20 중량부, 전분 40 중량부로 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 4>
글루텐 15 중량부, 전분 45 중량부로 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 5>
글루텐 10 중량부, 전분 50 중량부로 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 6>
실시예 4에서 대두 단백질 100 중량부를 대신하여, 대두 단백질 50 중량부 및 밀 단백질 50 중량부가 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 7>
실시예 4에서 대두 단백질 100 중량부를 대신하여, 대두 단백질 60 중량부, 밀 단백질 30 중량부 및 아몬드 단백질 10 중량부가 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 8>
실시예 4에서 대두 단백질 100 중량부를 대신하여, 대두 단백질 60 중량부, 밀 단백질 30 중량부, 아몬드 단백질 5 중량부 및 버섯 단백질 5 중량부가 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<실시예 9>
실시예 4에서 대두 단백질 100 중량부를 대신하여, 대두 단백질 60 중량부, 밀 단백질 30 중량부, 아몬드 단백질 5 중량부 및 호박 단백질 5 중량부가 포함되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 인공고기를 제조하였다.
<시험예 1> 인공고기의 관능평가
본 발명의 실시예 1 내지 9 및 비교예 1에 따라 제조된 인공고기에 관하여 관능검사를 실시하였고, 관능검사는 성인 남녀 50명을 대상으로 실시예 1 내지 9 및 비교예 1에 따라 제조된 인공고기 시료를 2 ㎝ 두께로 잘라, 180 ℃로 달궈진 프라이팬에 6분 동안 구운 것을 섭취하게 하고, 향(flavor), 맛(taste), 식감 및 종합 기호도(overall quality)를 구분하여 정하였으며, 기호도가 높을수록 좋은 점수를 주는 5점기호 척도법을 사용하였다. 대조군으로는 소고기의 안심 부위를 동일한 크기로 잘라 동일한 조건으로 제공하였다.
1점: 매우 나쁘다, 2점: 나쁘다, 3점: 보통이다, 4점: 좋다, 5점: 매우 좋다를 나타내고, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
상기 표 2를 통해, 대조군인 실제 동물성 고기와 향, 맛, 식감 및 종합 기호도에서 인공고기가 큰 차이를 보이지 않음을 확인할 수 있다. 실시예 2 내지 실시예 9는 밀 단백질 가수분해물이 첨가되어, 인공고기 재료들을 배합 및 조리시 인공고기 특유의 이미 및 이취는 저감되면서 감칠맛을 더해, 풍미 및 식감이 향상되어 기호도가 증진됨을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 7 내지 실시예 9는 식물성 단백질 3종 이상을 혼합하여 제조된 인공고기로서, 향과 맛 및 식감에서도 대조군인 소고기와 견주어도 손색이 없을 만큼 높은 점수를 받았다. 종합 기호도에서는 식물성 단백질 4종으로서 특히 버섯 단백질을 첨가한 경우 종합 기호도에서 대조군인 소고기에 못지않은 평가를 받았다.
실시예 4 및 실시예 5는 종합 기호도에서 차이가 없고, 전체적인 결과 또한 차이가 미미하여, 저글루텐 함량으로도 충분히 육고기의 식감, 향 및 맛을 구현할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
<시험예 2> 인공고기 텍스쳐 측정(Texture profile analysis)
인공고기의 텍스쳐 측정은 Bourne MC(1978)방법을 변경하여 측정하였다. 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 9 및 비교예 1에 따른 인공고기 시료 중에서 평균적인 외관을 나타내는 것을 선발한 후, 식품물성시험기(Texture analyzer)를 사용하여 2×2 cm로 잘라 경도(hardness), 껌성(gumminess), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 씹힘성(chewiness)을 측정하였다. 측정 조건은 하기 표 3과 같으며, 모든 시료는 5회 반복하여 측정하고 그 평균과 표준편차를 구하여 하기 표 4에 나타내었다. 대조군으로는 소고기(호주산) 우둔살을 동일한 크기로 잘라 사용하였다.
상기 표 4에 나타난 실험 결과를 통해, 경도에 있어서는 실제 동물성 고기에 미치지는 못하지만, 껌성, 응집성, 탄력성 및 씹힘성에 있어서는 동물성 고기와 크게 차이를 보이지 않았음을 확인할 수 있다.
Claims (11)
- 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부, 오일 5 내지 10 중량부 및 단백질 가교결합제 0.01 내지 2 중량부를 포함하고,
상기 식물성 단백질은 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상이며,
상기 오일은 코코넛 오일, 올리브 오일, 팜유, 옥수수 오일, 카놀라유, 홍화씨유, 포도씨유, 아보카도 오일, 아마씨 오일 및 콩기름으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상인, 인공고기 식품 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 인공고기 식품 조성물은 식물성 단백질 가수분해물을 더 포함하는 것인 인공고기 식품 조성물. - 제 2항에 있어서,
상기 식물성 단백질 가수분해물은 조성물 100 중량부를 기준으로 1 내지 3 중량부로 포함되는 것인 인공고기 식품 조성물. - 제 1항에 있어서,
상기 글루텐 및 전분의 중량비는 1: 1 내지 5인 인공고기 식품 조성물. - 삭제
- 삭제
- 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교결합제 0.01 내지 2 중량부를 포함하는 식물성 단백질 혼합물; 및
상기 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로 오일 5 내지 10 중량부를 포함하고,
상기 오일은 코코넛 오일, 올리브 오일, 팜유, 옥수수 오일, 카놀라유, 홍화씨유, 포도씨유, 아보카도 오일, 아마씨 오일 및 콩기름으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상이며,
상기 오일 및 식물성 단백질 혼합물은 각각 층류(laminar flow) 형상의 단일 가닥들이 서로 결착하여 층상구조를 이루는 인공고기. - 대두 단백질, 밀 단백질, 아몬드 단백질, 버섯 단백질, 감자 단백질 및 호박 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상의 식물성 단백질 100 중량부를 기준으로, 수분 100 내지 150 중량부, 글루텐 10 내지 50 중량부, 전분 10 내지 50 중량부 및 단백질 가교 결합제 0.01 내지 2 중량부를 배합하여 식물성 단백질 혼합물을 제조하는 단계;
상기 식물성 단백질 혼합물을 반응시켜 결착시키는 단계; 및
상기 결착된 식물성 단백질 혼합물 및 오일을 상이한 미세 노즐을 통해 각각 토출하는 단계;를 포함하고,
상기 오일은 코코넛 오일, 올리브 오일, 팜유, 옥수수 오일, 카놀라유, 홍화씨유, 포도씨유, 아보카도 오일, 아마씨 오일 및 콩기름으로 이루어진 군에서 선택되는 둘 이상이며,
상기 오일 및 식물성 단백질 혼합물은 3차원 프린팅을 통해 미세 노즐로부터 토출된 층류(laminar flow) 형상의 단일 가닥이 서로 결착하여 층상구조를 이루는 것을 특징으로 하는, 인공고기 식품 제조 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 식물성 단백질 혼합물을 반응시키는 단계는 5 내지 50 ℃에서 5분 내지 4시간 이루어지는 것인 인공고기 식품 제조 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 식물성 단백질 혼합물 토출을 위한 미세 노즐의 직경은 0.05 내지 30 mm인 인공고기 식품 제조 방법. - 제 8항에 있어서,
상기 오일의 토출을 위한 미세 노즐의 직경은 0.01 내지 10 mm인 인공고기 식품 제조 방법.
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