KR102472812B1 - 동물세포배양 고기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동물세포배양 고기에 관한 것으로, 천연 추출물을 포함하는 배양액에 의하는 경우 근세포의 생장성이 향상되어 근세포 성장이 촉진되며, 식물 유래 지방원료, 천연추출물 및 착색제를 포함하여 맛, 육질 및 색감을 향상시킨 동물세포배양 고기를 제공할 수 있다.

Description

동물세포배양 고기{ANIMAL CELL CULTURED MEAT}
본 발명은 동물세포배양에 관한 것으로, 가축의 골격근으로부터 분리한 근위성세포를 근관세포 및 근섬유로 성장시킨 배양육을 통해 제조된 동물세포배양 고기에 관한 것이다.
최근 국제연합식량농업기구(FAO)에서 발간한 보고서에 따르면, 세계 인류는 2018년 7월 기준 76억 4천만 명에서 2050년에는 92억 명으로 매년 0.6% 증가할 것으로 예측되며,
이에 늘어나는 인구의 유지에 가장 주요한 영양소 중의 하나인 필수 아미노산은 체내에서 합성되지 않거나 합성이 되어도 양이 매우 적어 반드시 음식으로 섭취해야만 하는 영양분이다.
필수아미노산을 공급하기 위해 필요한 육류 소비량은 2018년 304만 톤에서 매년 1.3%씩 증가하여 2050년에는 455만 톤에 이를 것으로 전망된다.
그러나, 단백질 수요 증가를 전통적인 축산물 생산방식으로 감당하기에는 한계가 있으며, 부족한 단백질 수요의 일부를 대체 축산물로 전환할 필요가 있다는 의견이 강하게 대두되고 있다.
한편, 미래의 인구 증가에 따른 식량 부족은 그에 따르는 환경문제, 윤리문제 등 다양한 이슈를 포함하고 있어, 이 각 분야에 모두 대응할 수 있는 인조고기가 필요하다.
대체 식량 가운데서 단백질 수요 충족을 위한 축산물을 대체할 수 있는 ‘대체 축산물’은 기존 육류 대비 자원 투입량과 온실가스 사용량이 전반적으로 낮고, 악취 등 환경오염물질 발생이 적다는 장점이 있으며, 건강에 도움이 되는 요소를 가지고 있다.
상기 대체 축산물의 대표주자는 인조고기(artificial meat)이며 식물성 원료를 가공하여 고기의 맛과 영향을 흉내 내는 방식과 동물의 세포를 배양하여 특정한 공간과 조건에서 육류를 배양해내는 방식으로 나눌 수 있다.
상기 동물의 세포를 배양하여 육류를 배양해 내는 인조고기를 배양육(cultured meat)이라고 하며, 생산과정에서 인체에 유해한 포화지방산을 오메가3와 같은 유익한 지방산으로 대체하는 것이 가능하고, 배지와 배양조건을 조절하여 건강에 유익한 육류를 선별하여 생산할 수 있다.
상기 배양육은 전통적인 축산방식으로 고기를 생산하는 경우보다 토지 사용량은 99%, 가스 배출량은 96%, 에너지 소비량은 45%를 줄일 수 있으며, 축산물 생산과정에서 발생하는 분뇨, 오폐수, 메탄가스 발생 등을 감소시킬 수 있어 환경오염에 대한 부담을 덜 수 있고, 열악한 사육 환경, 도축과 관련된 동물 복지 측면에서도 이점이 있으며, 오염된 제품에 의한 식중독 또는 광우병이나 구제역 등의 가축 전염병 발명 위험을 배제할 수 있다.
또한, 실험실에서 제조한 육류라 도살과정이 없으므로 종교적 제한식품으로 적용되지 않아 할랄식품 (halal food)처럼 종교 기피조건이 적용되지 않아 보다 범용적인 적용이 가능하다.
그러나, 현재 생산되고 있는 배양육의 색, 질감, 맛 및 풍미는 기존의 고기와는 상당히 차이가 있어, 기존 육류에 익숙해져 있는 소비자들의 요구에 못미치는 수준이다.
이에 따라, 배양육 제조 시 색, 육질, 맛 및 풍미를 고려하고 기호도가 높으면서도 체중조절 효과가 있는 동물세포배양 고기에 대한 개발이 필요하다.
KR 10-1851655 B1 KR 10-1140490 B1 KR 10-0982069 B1
본 발명의 목적은 동물세포배양 고기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 근세포에서 근조직으로의 증식을 촉진하도록 천연 추출물을 포함한 배양액을 사용하여 제조한 배양육을 포함한 동물세포배양 고기에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 착색제, 지방원료 및 천연추출물을 포함하여 기존 육류에 비해 맛, 육질 및 색감을 향상시킬 수 있는 동물세포배양 고기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 동물세포배양 고기는 가축의 골격근으로부터 줄기세포를 분리하고 배양하고, 상기 배양된 세포를 근세포, 근조직으로 성장시킨 배양육; 및 향미를 부여하기 위한 지방 원료를 포함할 수 있다.
상기 동물세포배양 고기 제조를 위해 사용되는 가축의 골격근은 소, 돼지 및 닭으로부터 분리한 것이다.
상기 동물세포배양 고기는 근세포가 근조직으로 성장함을 촉진시키는 천연추출물을 포함하는 배양액으로 배양한 것이다.
상기 동물세포배양 고기는 착색조성물을 추가로 포함하여 제조한 것이다.
상기 동물세포배양 고기는 천연추출물을 추가로 포함하여 제조한 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동물세포배양 고기는 가축의 골격근으로부터 줄기세포를 분리하고 배양하고, 상기 배양된 세포를 근세포, 근조직으로 성장시킨 배양육; 및 향미를 부여하기 위한 지방 원료를 포함할 수 있다.
상기 세포배양은 생물체로부터 세포를 분리하여 배양하는 과정이며, 동물세포배양은 동물체에서 생체조직을 잘라내 세포를 분리하여 배양기구 내에서 배지를 투입하여 유지, 증식시키는 과정이다.
상기 배지는 배양기라고도 하며, 미생물이나 동식물의 조직을 배양하기 위하여 배양체가 필요로 하는 영양물질을 주성분으로 하여 필요한 물질을 넣어 혼합한 것을 말한다.
가장 기본적인 구성성분을 포함하고 있는 배지를 기본배지(Basal medium)라고 하며, amino acid, vitamin, 지질, 당질, 핵산염기, 무기염, mineral 등 저분자량의 성분들이 포함된다.
상기 배지는 액체인 경우 액체배지라고 하며 대량 배양에 적당하고, 액체배지에 한천(agar), 젤라틴을 가한 것을 고형배지라고 하며 주(株)의 보전이나 분리에 적당하다.
기본 배지의 종류로는 BME(Basal medium Eagle's), MEM(Minimum essential medium), DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium), RPMI(Rosewell Park Menorial Institute) 1640 등이 있다.
상기 BME(Basal medium Eagle's)는 Mouse L 세포나 HeLa 세포(human 자궁경부암 세포)의 생존과 증식을 지표로 하여 개발된 배지로, 세포노화 연구에는 human diploil 섬유아세포의 배양에서도 사용된다.
상기 MEM(Minimum essential medium)은 human 접착성 세포주 등의 배양에 널리 이용되고 있다.
상기 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium)은 Dulbecco 등에 의해 개량된 배지로 BME 배지의 amino acid 나 vitamin의 양을 늘리고, pyruvic acid, glycine, serine, 철 등을 새로 첨가해 장기간의 배양에 적합한 배지로, BME에 비해 아미노산이 4배 정도 많고 ferric nitrate가 더 첨가되어 있으며, 일반적인 mammalian cell culture에 흔히 사용되고 있다.
상기 RPMI(Rosewell Park Menorial Institute) 1640은 미국 Rosewell Park Menorial Institute에서 개발된 배지로 glutathione 이나 ascorbic acid 등의 환원제를 포함하여, hubridoma 세포나 human lymphocyte 계 세포 등의 부유세포 배양에 적당하다.
세포는 상기 기본 배지만으로는 증식하지 않기 때문에, 5~10%정도의 FBS(Fetal bovine serum, 소태아혈청)을 첨가해서 배양하여 최적의 세포증식을 얻을 수 있다.
FBS(Fetal bovine serum, 소태아혈청)는 최적의 세포증식이나 생리기능을 발휘하기 위하여 첨가하는 것으로 영양성분, 비타민, 미량금속을 공급하며, 호르몬, 세포성장인자 및 세포접착인자를 공급해준다.
또한, 배지성분의 해독에도 도움이 있으며, 단백질 분해효소 활성의 억제, 물리화학적 배양환경의 최적화, 세포가 생산하는 증식 저해물질의 중화 등의 역할로 최적의 세포증식을 얻을 수 있도록 한다.
동물세포배양은 세포의 종류에 따라 한천배지 등의 기질에 부착시켜 배양하는 방법과 배양액에 부유시키는 방법이 있다.
상기 한천 배지는 육즙에 한천을 첨가하여 겔화한 것으로 경사면, 평판 또는 고층으로 하여 일반세균의 분리, 순수배양, 균주보존 등에 널리 사용하고 있는 기본배지 중 하나이며, 배양액에 부유시키는 방법은 배지를 교반(攪拌)하여 생물체를 액 속에 현탁시키면서 배양하는 것으로, 액중배양(submerged culture)이라 한다.
한편, 세포배양은 접시(dish)에서 가능해지면서 생물분야에서 생체내 현상을 연구하는 방법으로 많이 사용되어 왔으며 2차원 배양과 3차원 배양이 있다.
기존의 많이 사용되는 방법은 2차원(영어:2D)배양으로 한쪽면은 접시에 붙어서 자라는 형태이므로 생체 내에서 세포가 가지는 형태와 차이가 있는 배양 방법인 반면, 3차원(영어:3D)배양은 생체내에서 세포가 자랄 때 가지는 환경과 유사하게 자랄 수 있게 하는 배양방법이다.
2차원과 3차원의 배양 방법의 차이는 세포의 형태와 유전자발현, 세포내 신호전달 차이를 보이며 3차원 배양이 생체 내에서 일어나는 현상과 더 유사하다.
3차원의 세포 배양은 세포가 3차원 환경과 상호작용하거나 성장할 수 있도록 인위적으로 만들어진 성장 환경을 의미한다.
3차원의 세포 배양방법은 Scaffold(구조체)를 세포외기질 역할을 하도록 하는 Scaffold 기법과 Scaffold(구조체)를 이용하지 않는 Scaffold-free 기법 등이 있다.
Scaffold 기법은 생체내 세포를 둘러싸며 구조적으로 세포를 지지하거나 결합을 유지하도록 하는 세포외기질을 인공적으로 만들어 그 안에서 세포를 3차원 배양하는 방법이다.
상기 Scaffold(구조체)의 재료로 쓰이는 하이드로젤은 콜라젠, 아가로즈 같은 천연하이드로젤과 PLGA로 이루어진 합성하이드로젤이 있다. 세포와 하이드로겔을 섞어서 접시에 분주하면 하이드로겔분자들 사이의 결합이 물에서 부풀면서 3차원 구조를 이룬다. 이 구조안에서 세포가 3차원구조를 이루게 된다.
Scafflod-free 기법은 세포외기질 역할을 하는 인공 구조체를 사용하지 않고 세포를 3차원 형태로 자라게 하는 방법으로 static suspension, spinner bioreactor culture, Spheroids hang 등의 방법이 있다.
상기 static suspension 방법은 세포가 바닥에 부착하지 못하도록 코팅한 방법으로, 1.5% 한천을 접시에 코팅하여 부착하지 못하도록 하고 혈청을 넣지 않고 성장인자가 많은 배양액에서 부유세포를 3차원적으로 배양할 수 있는 방법이다.
spinner bioreactor culture 방법은 1970대에 Durand 와 Sutherland에 의해 고안된 방법으로 spinner를 이용하여 세포를 계속해서 움직이게 하여 배양액에서 서로 친화성이 높은 세포들이 모여서 자라게 하는 방법으로, 많은 양의 균일한 세포 덩어리를 만들 때 사용하는 방법이다.
Spheroids hang 방법은 in drop, U or V shape well이 대표적인 방법이다. hang in drop은 세포를 방울형태로 거꾸로 매달아서 중력으로 인해 세포가 방울의 바닥쪽으로 모여 spheroid를 이루는 방법이다.
상기 방법과 같이, 동물세포배양 고기는 가축의 골격근으로부터 조직을 채취하여 줄기세포를 분리하고 분리된 줄기세포를 2차원 또는 3차원 배양방법에 의해 근세포로 배양하고, 배양된 근세포를 근조직으로 성장시켜 근조직 착색 및 지방원료 등을 혼합하여 동물세포배양 고기를 제조하게 된다.
동물세포배양 고기의 제조에 사용 가능한 줄기세포로는 배아줄기세포 (embryoin stem cell, ES cell), 근위성세포 (myosatellite cell), 성체줄기세포 (adult stem cells)와 지방유래 성체줄기세포 (adipose-derived stem cell, ASC)등이 있다.
그 중에서도 상기 근위성세포(myosatellite cells)는 주로 골격근에 존재하며 근육의 상처를 회복 및 재생하는 역할을 하는데, 배양 시 증식이 어려울 수 있으나 충분한 세포가 배양되면 근조직으로 쉽게 분화된다.
바람직하게 본원발명은 근위성세포를 사용하여 동물세포배양 고기를 제조하였다.
추가적으로, 본원발명은 동물세포배양 고기에 실제 고기와 같은 질감을 살리고 더 많은 단백질을 생성하기 위해 배양한 근세포에 전기자극을 진행할 수 있다.
사람 몸체를 구성하는 근육세포는 운동을 통해 근육 수축을 담당하는 미세한 근원섬유인 액틴과 미오신이 손상 및 파괴되고 휴식을 통해 재생 및 복원되는 원리로 근육이 성장되고 근력이 증대된다.
상기 생체의 근육이 자극을 통하여 성장하는 것과 같이, 근세포에 전기적 자극을 통해 분화가 촉진되며, 전기자극에 의해 세포가 수축되면서 성장하게 된다. 이로 인해, 쫄깃한 식감을 살릴 수 있으며 실제 육류와 비슷한 질감으로 기호도가 상승할 수 있다.
상기 전기자극을 통해 식감이 향상된 동물세포배양 고기에 실제 육류와 유사하도록 조금 더 향상된 식감을 나타내기 위하여 본 발명은 식물 유래 지방 원료가 첨가될 수 있으며, 식물 유래 지방 원료로는 올리브오일을 포함할 수 있다.
상기 올리브오일을 포함함에 따라 동물세포배양 고기를 제공 시 육류의 육즙과 같은 형태로 제공될 수 있어 기존의 인조고기에 비해 맛 및 기호도를 향상시킬 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 올리브 오일에 코코넛 오일 및 아보카도 오일을 혼합한 복합 식물성 기름을 추가로 포함할 수 있다.
올리브 오일만을 사용하는 경우보다, 코코넛오일 및 아보카도 오일을 추가로 식물 유래 지방 원료로 포함하는 경우, 동물세포배양 고기로 제공된 경우 각 성분의 맛과 향이 어우러져, 고기를 가공하였을 때 실제 고기와 유사한 맛을 표현할 수 있다.
상기 복합 식물 유래 지방원료는 배양육 100 중량부에 대하여 10 내지 25 중량부에 해당하는 경우 바람직하며, 보다 바람직하게 15 내지 20 중량부로 포함하는 경우 실제 고기와 유사한 맛과 향미를 나타내는데 효과적이다.
상기 가축의 골격근은 소, 돼지 및 닭의 골격근으로 분리된 것일 수 있다.
상기 가축은 소, 돼지 및 닭이 포함되며, 구체적으로 살아 있거나 도축 직전, 직후의 소, 돼지 및 닭의 골격근의 근육 조직을 적출한 후, 근육 조직으로부터 근육 위성 세포를 추출할 수 있다.
바람직하게, 본원발명의 동물세포배양 고기는 소 골격근의 근육 조직으로부터 분리된 근육 위성 세포를 배양하여 배양육을 형성한다.
상기 동물세포배양 고기의 줄기세포로부터 배양된 근세포는 천연 추출물을 포함하는 배양액을 통해 증식된 것일 수 있다.
상기 배양액에 첨가되는 천연추출물은 구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물을 포함할 수 있다.
구와취(Saussurea ussuriensis Maxim.)는 높은 산 풀밭에 자라는 여러해살이풀로 줄기는 곧게 자라며, 높이 50~60cm, 털이 없고 윗부분에서 가지를 친다. 뿌리잎은 모여나며, 난형, 길이 8~13cm, 폭 7~10cm, 가장자리는 톱니 모양, 꽃이 필 때 있거나 없으며 줄기잎은 어긋나고, 아래에 달리는 잎은 잎자루가 길며, 난형 또는 넓은 난형, 길이 6~7cm, 폭 4~5cm, 끝은 점차 뾰족해지고, 가장자리에 큰 톱니가 있으며, 표면은 녹색, 털이 거의 없다. 꽃은 9월에 피는데 지름 9~14mm의 머리모양꽃이 줄기 끝에서 산방꽃차례에 달린다. 머리모양꽃은 관 모양의 양성꽃으로 되며, 꽃부리는 보라색이고 5갈래로 깊이 갈라진다. 열매는 수과, 선형, 10월에 익는다. 우리나라 전역에 자생하며, 러시아 우수리, 일본, 중국 동북부 등에 분포한다. 민구와취, 북서덜취라고도 한다.
고구마(Ipomoea batatas (L.) Lam)는 가지목 메꽃과에 속하는 관속식물로 밭 등 농경지에 식용으로 재배하는 여러해살이풀이다. 뿌리는 덩이뿌리로 타원형이며, 홍자색이다. 줄기는 땅 위를 기며, 옆으로 뻗고 자루는 길다. 잎은 어긋나며, 밑은 심장형이고 가장자리는 1~3갈래로 갈라진다. 꽃은 7~8월에 피는데 잎겨드랑이에서 긴 꽃대가 올라와 끝에 5~6송이씩 모여 달린다. 꽃받침은 5개로 갈라지고 녹색이고 꽃부리는 깔때기 모양이다. 수술은 5개, 암술은 1개이다. 열대 아메리카 원산이며 우리나라 전역에서 재배하며, 뉴질랜드, 아시아, 아프리카 등에 분포한다. 꽃부리는 깔때기 모양으로 나팔꽃과 비슷하지만 비교적 작고 꽃받침잎은 막질, 씨방은 2~4개로 구분된다. 덩이뿌리를 식용, 알코올 제조용으로 쓰며, 잎자루는 식재료 또는 사료로 이용한다.
덩굴꽃마리(Trigonotis icumae (Maxim.) Makino)는 덩굴처럼 뻗어 자라는 식물 전체에 털이 달려 있으며, 잎이 달리지 않고 말려 있는 꽃차례에 꽃들이 성기게 달린다. 줄기는 처음에는 곧추 자라지만, 줄기 위쪽 잎겨드랑이에서 기는줄기가 나오고 마디에서 뿌리가 내린다. 잎은 어긋나며, 난형 또는 넓은 난형, 길이 3~5cm, 폭 1.5~2.5cm, 가장자리가 밋밋하다. 꽃은 줄기 끝의 총상꽃차례에 3~10개가 달리며, 연한 하늘색, 지름 1.0~1.2cm다. 꽃차례는 땅 위에 눕는다. 꽃자루는 길이 1.0~1.5cm다. 꽃받침은 5갈래로 갈라지며, 꽃이 진 후에 더 커진다. 화관은 통부가 짧고, 위쪽이 5갈래로 갈라진다. 뿌리에서 나오는 잎이 참꽃마리(T. radicans (Turcz.) Steven var. sericea (Maxim.) H. Hara)와 비슷하게 아래쪽이 심장처럼 생긴 난형이나, 참꽃마리에 비해서 꽃차례에 잎이 달리지 않거나 밑쪽에만 조금 달리며, 위쪽 잎겨드랑이에서 기는줄기가 나오며, 꽃이 연한 하늘색인 점에서 구분된다.
구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물을 유효성분으로 포함하는 배양액을 이용하면, 상기 구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물을 포함하지 않는 배양액과 비교하여, 근위성세포의 근관세포로의 분화를 촉진시킬 수 있다.
바람직하게 일반배양액 100 중량부를 기준으로 구와취 추출물 10 내지 90 중량부, 고구마 추출물 20 내지 60 중량부 및 덩굴꽃마리 추출물 10 내지 90 중량부가 바람직하며, 보다 더 바람직하게는 구와취 추출물 30 내지 70 중량부, 고구마 추출물 30 내지 50 중량부 및 덩굴꽃마리 추출물 30 내지 70 중량부인 경우 근위성세포의 근관세포로의 분화 촉진 정도가 우수하다.
구체적으로 구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물의 제조는 천연물을 분쇄하는 단계; 유기 용매를 사용하여 상기 분쇄물을 침출시키는 단계; 시료를 침출 후 건조시키는 단계; 건조된 시료를 용매를 사용하여 재 침출시키는 단계; 시료를 침출 후 건조시키는 단계; 물을 이용하여 침출시키는 단계; 및 침출하는 단계를 포함하여, 천연 추출물을 획득할 수 있다.
상기 유기 용매를 사용하여 추출한 천연 추출물을 유기 용매를 사용하여 분획을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 추출물을 제조하는 방법은 초음파 추출법, 침출법 및 환류 추출법 등 당업계의 통상적인 추출 방법일 수 있다. 구체적으로 세척 및 건조로 이 물질이 제거된 천연물을 물, 탄소수 1 내지 6의 알코올 또는 이들의 혼합 용매로 추출한 추출물일 수 있으며, 상기 용매들을 순차적으로 시료에 적용하여 추출한 추출물일 수도 있다.
상기 초음파 추출법은 30 내지 50℃, 0.5 내지 2.5시간 동안 및 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다. 구체적으로는 40 내지 50℃, 1 내지 2.5시간 동안 및 70 내지 80%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.
상기 침출법은 15 내지 30℃, 24 내지 72시간 동안 및 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다. 보다 구체적으로는 20 내지 25℃, 30 내지 54시간 동안 및 70 내지 80%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한 것이다.
상기 환류 추출법은 탄소수 1 내지 6의 알코올 100mL기준으로, 천연물의 분쇄물 10 내지 30g, 환류 시간 1 내지 3시간 및 50 내지 100%의 탄소수 1 내지 6의 알코올에 의한다. 보다 구체적으로, 탄소수 1 내지 6의 알코올 100mL기준으로, 천연물의 분쇄물 10 내지 20g, 환류 시간 1 내지 2시간 및 70 내지 90%의 탄소수 1 내지 4의 알코올에 의한 것이다.
상기 추출 용매는 시료의 중량 기준으로 2 내지 50배를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 2 내지 20배이다. 추출을 위해 시료는 추출 용매에서 침출을 위해 1 내지 72 시간 동안 방치될 수 있으며, 보다 구체적으로 24 내지 48시간 동안 방치될 수 있다.
추출 후, 추출물은 새로운 분획 용매를 순차적으로 적용하여 분획할 수 있다. 분획 시 사용하는 분획 용매는 상기 용매는 물, 헥산, 부탄올, 에틸아세트산, 에틸 아세테이트, 메틸렌클로라이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상이며, 바람직하게는 에틸아세테이트 또는 메틸렌클로라이드이다.
추출물 또는 분획물을 얻은 후에는 농축 또는 동결건조 등의 방법을 추가적으로 사용할 수 있다.
본원발명의 세포배양을 위한 배양액에는 상기 추출물 이외에 근위성세포의 근관세포로의 분화를 촉진시키기 위해 코코넛 추출물 및 벌꿀을 추가로 더 포함할 수 있다.
코코넛 야자(Cocos nucifera L.)는 종려과에 속하는 상록 교목이다. 열매는 코코넛(coconut)이며, 코코넛야자속에서 유일한 넓은 종려나무로 30미터 크기까지 자라며, 4~6 미터 길이의 날개 모양의 잎사귀와 각 작은 잎사귀들은 60에서 90센티미터 길이이다. 수간과 가지의 구별이 뚜렷하며, 수간은 1개이고 대형의 잎이 줄기 끝에 무리지어 달린다. 원산지는 아시아 동남부, 인도네시아에서 태평양 군도, 중국 광동 남부 제이저우 반도, 해남, 대만 및 운남 남부 열대 지구에서 재배되고 있다.
상기 코코넛 야자 및 벌꿀을 추가로 더 포함함에 따라 근위성세포의 근세포로의 분화가 더욱 촉진되며 바람직하게 일반배양액 100 중량부에 대해, 코코넛 야자 추출물 10 내지 40 중량부, 벌꿀 1 내지 5 중량부를 포함하는 경우 더욱 향상된 근세포 분화 효과가 나타난다.
상기 동물세포배양 고기는 색상 개선을 위한 착색제를 추가로 포함할 수 있다.
착색제는 동물세포배양 고기를 비조리된 생육의 색깔과 유사한 적색으로 착색하는 안료, 바람직하게는 동물세포배양 고기를 비조리 및 조리 상태 둘 다 육류의 색깔과 유사한 색깔로 착색하는 안료를 포함할 수 있다.
비조리된 생육의 붉은 색을 내기위한 착색용 안료는 조리 온도에 노출 시에 분해되는, 열적으로 불안정한 적색 식품 착색제로부터 선택되며, 적색의 원색은 안료를 함유하는 동물세포배양 고기가 조리된 후에는 나타나지 않게 된다.
또한, 동물세포배양 고기가 조리됨에 따라 조리 상태에서의 육류의 색깔과 유사한 색깔을 제공하는 안료는 열적으로 안정한 식품 착색제로부터 제공한다.
상기 열적으로 안정한 식품 착색제는 조리된 육류의 갈색과 유사한 착색을 제공할 수 있는 열적으로 안정한 식품 착색제로부터 선택되며, 조리된 상태에서 실제 조리된 육류와 유사한 색이 유지되도록 한다.
식품에서 사용하기 위해 승인된 천연 식품 착색제의 적절한 예는 안나토(적색을 띤 오렌지색), 안토시아닌(pH에 따라, 적색 내지 청색), 비트즙, 베타-카로틴(오렌지색), 베타-APO 8 카로테날 (오렌지색), 블랙 커런트, 번트 설탕(burnt sugar), 칸타잔틴(분홍-적색), 카라멜, 카민/카민산 (밝은 적색), 양홍 추출물 (적색), 큐커민 (황색-오렌지색), 랙 (진홍색), 루테인(적색-오렌지색), 리코펜(오렌지색-적색), 혼합된 카로티노이드 (오렌지색), 모나스커스 (적색-자색, 발효된 적색 쌀로부터 유래), 파프리카, 적양배추 즙, 리보플라빈(황색), 사프란, 이산화티탄 (백색) 및 심황 (황색-오렌지색)을 포함한다.
미국에서 식품 용도를 위해 승인된 인공 착색제의 적절한 예는 FD & C 적색 3호 (에리트로신), FD & C 적색 40호 (알루어 레드), FD & C 황색 5호(타르트라진), FD & C 황색 6호 (선셋 옐로우 FCF), FD & C 청색 1호 (브릴리언트 블루), FD & C 청색 2호 (인디고틴)을 포함한다.
다른 나라에서 사용될 수 있는 인공 착색제에는 CI 식용 색소 적색3호 (카모이신(Carmoisine)), CI 식용 색소 적색 7호 (폰슈(Ponceau) 4R), CI 식용 색소 적색 9호 (아마란스), CI 식용 색소 황색 13호 (퀴놀린 옐로우), CI 식용 색소 청색 5호 (패턴트 블루(Patent Blue) V) 및 이들의 조합이 포함된다.
바람직하게, 본원발명의 동물세포배양 고기의 경우, 열적으로 불안정한 적색 식품 착색제는 비트레드가 가장 바람직하다.
비트레드(Beet Red)는 비트(Beta vulgaris Linne)의 뿌리를 물 또는 에탄올 로 추출하여 얻어진 색소로서 이소베타닌(isobetanine) 및 베타닌 (betanine)을 주성분으로 하는 것으로 적자, 암자색의 액체, 덩어리, 분말 또는 페이스트 상의 물질로 약간의 특이한 냄새가 있다.
또한, 열적으로 안정한 식품 착색제는 카라멜 식품 착색제, 황색, 갈색 및/또는 오렌지색의 식품 착색제로 이루어진 것이 바람직하다.
가장 바람직하게, 본원발명의 동물세포배양 고기의 경우, 열적으로 안정한 식품 착색제는 적갈색 또는 갈색을 띄는 안나토 색소(Annatto Extract)가 가장 바람직하다.
비트레드 및 안나토 색소를 1:1 비율로 포함하는 식품 착색제는 배양육 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 5 중량부가 바람직하며 더 바람직하게는 0.5 내지 2 중량부를 포함하는 것이다.
상기와 같이 열 안정성 착색제인 비트레드와 열 불안정성 착색제인 안나토 색소를 사용하여 조리 전과 후 모두 실제 육류와 비슷한 색의 고기를 제공할 수 있게 된다.
상기 동물세포배양 고기는 천연추출물을 추가로 포함할 수 있다.
상기 천연추출물은 수련 추출물 및 한련 추출물이 포함될 수 있다.
수련(Nymphaea tetragona Georgi)은 연못이나 늪에 자라는 다년생 수초로 근경은 굵고 짧으며 밑부분에서 많은 뿌리가 나온다. 잎은 뿌리에서 나고 잎자루가 길며 난상 원형이고 원두이며 가장자리가 밋밋하다. 꽃은 백색 또는 적색으로 6 내지 7월에 3일 동안 피었다가 닫힌다. 열매는 난상 원형이고 꽃받침에 싸여 있으며 종자는 육질의 종의가 있다.
상기 한련(Tropaeolum majus L.)은 재배하는 덩굴성 일년초로 길이 1.5m에 달하고 육질이다. 잎은 호생하고 긴 잎자루 끝에 방패 같은 잎새는 9개의 엽맥이 사방으로 퍼지며 털이 다소 있다. 꽃은 6월에 잎겨드랑이에서 긴 꽃자루가 나와 끝에 1개의 꽃이 달린다. 종자는 1개가 들어 있고 성숙 후에도 벌어지지 않는다.
상기 수련추출물 및 한련 추출물은 동물세포배양 고기의 제조 시 추가로 포함되어, 부드러운 식감으로 제공을 가능하게 하여 기호도 높은 동물세포배양 고기로의 제공이 가능할 뿐 아니라, 체중 감소 효과도 나타난다.
상기 수련추출물 및 한련추출물은 배양육 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부에 해당하는 경우 바람직하며, 보다 바람직하게 2.5 내지 7.5 중량부로 포함하는 경우 실제 고기와 유사한 식감을 제공하며 체중감량효과를 나타낸다.
상기 동물세포배양 고기의 세포 배양 촉진을 위해 천연 추출물을 포함한 배양액의 세포 생장 촉진 효과에 대한 실험과 고기 제조 시 착색제, 식물 유래 지방원료 및 천연 추출물을 포함하여 이에 대한 관능성 평가 및 체중 감량 실험을 하기와 같이 진행하여 나타내었다.
본 발명의 동물세포배양 고기에 의하면 가축의 골격근으로부터 분리한 근위성세포를 근세포 및 근조직으로 성장시켜 제조한 동물세포배양 고기로, 배양액에 천연추출물을 포함하여 분화 촉진 효과가 나타나며, 착색조성물, 지방원료 및 천연추출물을 포함함으로 기호성을 향상시킨 동물세포배양 고기를 제공할 수 있다.
또한, 실제 육류와 유사한 색, 질감 및 맛을 제공할 수 있으며, 체중 조절용 동물세포배양 고기로의 제공을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물, 코코넛 추출물 및 벌꿀을 포함한 배양액과 일반 배양액 조성의 세포 생장성 비교에 대한 실험 결과이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예 1 : 추출물의 제조]
1. 구와취 추출물의 제조
구와취를 깨끗하게 세척하고, 건조한 이후 분쇄기를 이용하여 분쇄하였다. 시료에 추출 용매인 증류수를 1:10(w:v)의 비율로 가한 다음 완전히 침지시킨 후, 80℃에서 환류시키면서 3시간씩 3회 반복 추출하였다. 추출액은 Whatman No. 2 여과지로 여과하였다. 여과액은 60℃에서 감압 농축하여 분말 시료를 제조하였다.
2. 기타 천연 추출물의 제조
상기 구와취 추출물의 제조 방법과 동일한 방법을 이용하여, 고구마 추출물, 덩굴꽃마리 추출물, 코코넛 야자 추출물, 수련 추출물 및 한련 추출물을 제조하였다.
[제조예 2 : 배양액 첨가제의 제조]
구와취 추출물, 고구마 추출물, 덩굴꽃마리 추출물, 벌꿀 및 코코넛 야자 추출물을 포함하는 배양액 첨가제를 제조하였다.
상기 제조된 구와취 추출물, 고구마 추출물, 덩굴꽃마리 추출물, 코코넛 야자 추출물 및 벌꿀을 하기 표 1과 같은 중량 범위 내로 혼합하여 근세포 분화 촉진용 배양액 첨가제로 제조하였다.
K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11
구와취 추출물 100 - - 10 30 50 70 90 50 50 50
고구마 추출물 - 100 - 20 30 40 50 60 40 40 40
덩굴꽃마리 추출물 - - 100 10 30 50 70 90 50 50 50
코코넛 야자 추출물 - - - - - - - - 10 25 40
벌꿀 - - - - - - - - 1 3 5
(단위 중량부)
[제조예 3 : 동물세포배양 고기의 제조]
소 근육조직 유래 근위성세포를 배양하여 성장시킨 근조직(배양육) 100중량부에 대하여, 식물 유래 지방 원료(올리브오일, 코코넛오일 및 아보카도오일), 수련 추출물, 한련 추출물, 착색제(비트레드 및 안나토 색소)를 혼합하여 동물세포배양 고기를 제조하였다.
상기 동물세포배양 고기의 함량 범위는 하기 표 2와 같다.
J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8
배양육 100 100 100 100 100 100 100 100
식물유래 지방원료 - - 18 18 18 18 18 18
착색제 - 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
한련 - - - 1 2.5 5 7.5 10
수련 - - - 1 2.5 5 7.5 10
(단위 중량부, 식물 유래 지방원료는 코코넛오일, 아보카도오일 및 올리브 오일을 1:1:1의 중량비율로 혼합하였다. 착색제는 비트레드 및 안나토 색소를 1:1 중량비율로 혼합하였다.)
[실험예 1: 세포 배양 및 근관세포의 분화]
대조군으로 소의 근육 조직으로부터 추출된 근육 위성 세포는 10(v/v)% FBS가 첨가된 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium) 배지에서 배양하였고, 6-웰 플레이트에서 95%의 성장치(confluence)에 도달한 후 2(v/v)% 말 혈청(horse serum)이 함유된 DMEM 배지로 옮기고 4일 동안 배양하여 근관세포(myotube)로 분화시켰다.
상기 2(v/v)%의 말혈청이 함유된 DMEM 배지에 K1 내지 K11의 배양액 첨가제를 처리하고 이후 4일 동안 배양한 것을 제외하고 대조군과 동일하게 근관세포로 분화하였다.
대조군의 생장성을 지수 1로 고정하여 기준으로 삼고, 배양액 첨가제의 혼합에 따른 근세포 생장성 결과를 이와 비교하여 1 내지 10의 지수로 나타내었다. 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 효과가 우수한 것으로 근세포 생장성이 우수한 것이다.
그 결과를 하기의 표 3 및 그림 1에 나타내었다.
대조군 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11
지수평가 1 2 2.3 2.1 2.5 4.1 4.4 4.2 2.7 4.5 5.2 4.7
(단위 지수)
상기 표 3 및 도 1을 참조하면, 천연 추출물 사용에 따라 세포 생장성 상승효과가 나타남을 알 수 있다. 특히, 구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물을 바람직한 중량부로 포함하고 있는 K5 내지 K7에 의하는 경우 그 효과가 더욱 상승함을 알 수 있다.
또한, 구와취 추출물, 고구마 추출물 및 덩굴꽃마리 추출물을 포함하는 배양액 중 가장 우수한 지수 값을 나타내는 K6에 코코넛 추출물 및 벌꿀을 추가한 K9 내지 K11에서 근세포 생장성이 더욱 상승함을 알 수 있다.
이에 따라, 상기 천연추출물을 포함한 배양액을 사용하는 경우 기존의 일반 배양액 조성만을 이용하여 세포 배양하는 경우와 비교하여 그 생장성이 향상됨을 알 수 있다.
따라서 본원발명의 천연 추출물이 근세포 초기 분화를 촉진시켜 근세포의 생장 촉진을 유도하는 것으로 판단할 수 있다.
[실험예 2: 관능성 평가]
J1 내지 J8의 함량으로 제조한 동물세포배양 고기에 대한 관능성 실험을 진행하였다. 성인남여 20명을 대상으로 상기 동물세포배양 고기를 시식하여 조리 전후 색감, 맛, 육질 및 종합 기호도를 1 내지 10의 지수로 나타내도록 평가를 요청하였으며 그 평균값(0.5 반올림 적용)을 하기 표 4에 나타내었다. 상기 지수는 그 숫자가 높을수록 기호도가 높은 것이다.
상대적인 평가 진행을 위해 익힌 소고기를 대조군으로 제공하고, 제공된 소고기의 지수 값을 5로 기준을 두고 상대적인 비교를 요청하였다.
조리 전 색감 맛 육질 조리 후 색감 종합 기호도
대조군 5 5 5 5 5
J1 2 4 3 3 3
J2 8 5 3 8 6
J3 8 7 5 8 7
J4 8 8 6 8 8
J5 8 9 8 8 8
J6 8 9 9 8 9
J7 8 8 8 8 8
J8 8 7 7 8 8
(단위 지수)
상기 표 4를 참조하면, 배양육으로만 제조된 동물세포배양 고기의 경우 조리 전, 후의 색감, 맛 및 육질이 좋지 않아 종합 기호도가 낮음을 확인할 수 있으나, 그에 반면 착색제가 포함된 J2 내지 J8은 색감에 대한 점수 모두 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 맛 및 식감 향상을 위해 첨가되는 식물 유래 지방원료가 포함된 J3 내지 J8의 경우 맛에 대한 점수가 상승함을 확인할 수 있으며,
특히, 한련 추출물 및 수련 추출물의 바람직한 중량부가 포함된 J5 내지 J7의 경우 육질 및 맛에 대한 점수가 가장 높음을 알 수 있다.
이에 따라 본 발명의 동물세포배양 고기는 소고기와 대비하여 조리 전 후 색감, 맛 및 육질 면에서 우수함을 확인하였다.
[실험예 3: 체중 조절 효과]
1. 실험동물 및 사육조건
동물실험은 평균체중이 95 ± 5g (Sprague-Dawley rat, 수컷)인 흰쥐를 일반사료(신촌사료)로 일주일간 환경에 적응시킨 후 5군으로 나누었으며 각 군의 식이사료는 표 1과 같이 제조하였다. 실험은 각 군당 12마리씩 5군으로 나누어 6주간 사육하였으며 사육실의 온도는 23 ± 2℃, 습도는 50∼55% 조건으로 유지시켰다.
각 실험군에 J1 내지 J8 식이를 제공하고, 초기 체중과 일주일 후의 체중을 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8
초기 체중 95 96 98 97 96 93 94 99
일주일 후 체중 95.1 95.9 97.95 96.7 94.5 91 92.8 98.2
변화 +0.1 -0.1 -0.05 -0.3 -1.5 -2 -1.2 -0.8
(단위 g)
상기 실험결과에 따르면, 한련 추출물 및 수련 추출물의 바람직한 중량부를 포함하는 J5 내지 J7의 동물세포배양 고기를 이용할 때, 체중감소 효과가 가장 크게 나타나는 것을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (5)

  1. 가축의 골격근으로부터 줄기세포를 분리하고 배양하고,
    상기 배양된 세포를 근세포, 근조직으로 성장시킨 배양육; 및
    향미를 부여하기 위한 지방 원료를 포함하는 것으로,
    상기 줄기세포는 천연 추출물을 포함하는 배양액을 통해 증식되며,
    상기 천연 추출물은 구와취 추출물, 고구마 추출물, 덩굴꽃마리 추출물, 코코넛 야자 추출물 및 벌꿀을 포함하는
    동물세포배양 고기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가축의 골격근은 소, 돼지 및 닭으로부터 분리한 것인
    동물세포배양 고기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 동물세포배양 고기는 색상 개선을 위한 착색제를 추가로 포함하는
    동물세포배양 고기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 동물세포배양 고기는 천연추출물을 추가로 포함하는
    동물세포배양 고기.

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