KR102646821B1 - 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법 및 이에 따라 수비드 열처리된 유사 습식 조직대두단백 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 건조 조직대두단백을 수화시켜 수화 조직대두단백을 제조하는 수화 단계; 상기 수화 조직대두단백을 진공 압착하여 압착 조직대두단백을 제조하는 진공 압착 단계; 상기 압착 조직대두단백을 중탕하여 유사 습식 조직대두단백을 제조하는 수비드 열처리 단계; 상기 유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 냉각 단계;를 포함하는, 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법 및 이에 따라 수비드 열처리된 유사 습식 조직대두단백에 관한 것이다.
최근에는, 종교적 혹은 건강상의 이유로 육식을 제한하거나, 윤리적, 도덕적 이유로 채식을 지향하는 사람들이 늘어나고 있는 추세이고, 지구 온난화, 식량 부족, 동물 복지 문제를 해결하기 위해 육고기를 대체하기 위한 식물성 대체육 시장이 전 세계적으로 빠르게 확대되고 있다.
식물성 대체육으로는 일반적으로 대두, 밀, 완두 등에서 추출된 콩 단백질을 가공하여 제조된 대체육이 주로 개발되고 있는데, 콩 단백질 기반의 식물성 대체육은 가공 과정에서 결이 형성되어 쫄깃하고 질긴 식감이 구현될 수 있다.
콩 단백질을 이용하여 식물성 대체육을 제조하기 위해서는 주로 압출 성형 방식이 적용된다. 압출 성형시 가해지는 고온, 고압 및 전단력에 의해 단백질의 용해, 혼합 및 구조 형성 단계가 이루어져 실제 육류와 유사한 질감이나 풍미가 형성될 수 있으며, 압출 성형시 고온 고압 조건에 의해 쓴 맛과 휘발성 화합물이 감소되는 장점이 있다.
특히, 콩 단백질과 글루텐을 혼합하여 압출 성형하는 경우에는 섬유 형태의 결 생성이 촉진된 뿐만 아니라 콩 단백질과 글루텐이 서로에게 부족한 필수 아미노산을 채워주므로 더욱 영양가 높은 대체육을 제조할 수 있다.
이러한 압출 성형 공정은 냉각 다이를 사용한 고수분 압출 성형(습식)과 일반 다이를 사용하는 저수분 압출 성형(건식)으로 구분된다. 고수분 압출 성형 방법으로 제조된 대체육은 약 40~80 %의 수분 함량을 갖고, 저수분 압출 성형 방법으로 제조된 대체육은 약 5~30 %의 수분 함량을 갖는다. 저수분 압출 성형 방식의 경우에는 압출 성형 과정에서 조직의 팽화가 이루어지는 반면, 고수분 압출 성형 방식의 경우에는 조직의 팽화가 이루어지지 않으므로 섬유상의 조직이 형성되어, 질감이 실제 육류와 유사한 장점이 있다.
뿐만 아니라, 저수분 압출 성형 방식으로 제조된 건식 대체육의 경우에는 수화, 조미, 착색, 착향 등의 가공 과정이 필수적으로 따르는 반면, 고수분 압출 성형 방식으로 제조된 습식 대체육의 경우에는 이러한 과정이 간소화되는 장점이 있고, 더불어 조직감이 매우 우수하므로 고수분 압출 성형 공정이 널리 이용되고 있다.
그러나, 습식 대체육의 경우에는 대체육에 포함된 수분으로 인해 변성이 쉽게 발생하여 장기 저장이 곤란하고, 저장 및 유통시 반드시 냉장 보관해야되는 번거로움이 있다. 뿐만 아니라 압출 성형기에 냉각 다이를 설치하기 위한 투자 비용이 과도하게 발생하며, 냉각 다이를 거쳐 제조되기 때문에 제조 과정이 길고 복잡해지는 문제가 있다.
반면, 건식 대체육의 경우에는 습식 대체육에 비해 조직감은 떨어지나, 저장성이 우수한 장점 및 제조 과정이 간단하고 생산성이 우수한 장점이 있다.
본 발명에서는 쉽고 간단한 방법으로 건조 조직대두단백을 습식 조직대두단백화하는 방법을 제공하고자 한다.
또한, 앞서 살펴본 기존의 습식 대체육과 건식 대체육의 장점만이 결합된 새로운 대체육 혹은 조직대두단백을 제공하고자 한다
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 건조 조직대두단백을 수화시켜 수화 조직대두단백을 제조하는 수화 단계; 상기 수화 조직대두단백을 진공 압착하여 압착 조직대두단백을 제조하는 진공 압착 단계; 및 상기 압착 조직대두단백을 중탕하여 유사 습식 조직대두단백을 제조하는 수비드 열처리 단계;를 포함하는, 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법에 관한 것이다.
상기 수화 단계는, 건조 조직대두단백을 물에 침지하여 소정 시간 수화시킨 뒤, 탈수하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 진공 압착 단계는, 진공 포장백에 수화 조직대두단백을 넣고 진공 압착한 뒤, 진공 포장백을 밀폐하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 수화 조직대두단백이 진공 포장팩에 밀폐된 상태로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 60~95℃의 물에 중탕하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 12~48시간 동안 중탕하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 85~95℃의 물에 22~26시간 동안 중탕할 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계 이후에, 유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 냉각 단계;가 수행될 수 있다.
상기 냉각 단계는, 공랭방식으로 수행될 수 있다.
상기 냉각 단계는, 유사 습식 조직대두단백을 상온에 정치시켜 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 건조 조직대두단백을 수화시켜 수화 조직대두단백을 제조하는 수화 단계; 상기 수화 조직대두단백을 진공 압착하여 압착 조직대두단백을 제조하는 진공 압착 단계; 상기 압착 조직대두단백을 중탕하여 유사 습식 조직대두단백을 제조하는 수비드 열처리 단계; 및 상기 유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 냉각 단계;를 거쳐 제조된, 수비드 열처리된 유사 습식 조직대두단백에 관한 것이다.
상기 수화 조직대두단백은, 건조 조직대두단백을 물에 침지하여 소정 시간 수화시킨 뒤, 탈수하여 얻어질 수 있다.
상기 압착 조직대두단백은, 진공 포장백에 수화 조직대두단백을 넣고 진공 압착한 뒤, 진공 포장백을 밀폐하여 제조될 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 수화 조직대두단백이 진공 포장팩에 밀폐된 상태로 수행될 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 60~95℃의 물에 중탕하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 12~48시간 동안 중탕하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 85~95℃의 물에 22~26시간 동안 중탕하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 냉각 단계는, 공랭방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법은 쉽고 간단한 방법으로 건조 조직대두단백을 습식 조직대두단백화할 수 있다.
또한, 처리 조건을 변경함으로써 다양한 질감을 갖는 유사 습식 조직대두단백을 제조할 수 있다.
도 1은 주사전자현미경을 사용하여 촬영한 TVP의 외부 미세구조 사진이다.
도 2는 TVP의 micro-CT를 사용한 2D 단면 사진과 공극률이다.
도 2는 TVP의 micro-CT를 사용한 2D 단면 사진과 공극률이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%”는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)% 를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명은 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건조 조직대두단백의 성질이나 질감을 습식 조직대두단백과 유사하게 제조하고, 닭고기, 돼지고기 등 대체되는 육류의 종류와 성질, 질감, 식감 등에 따라 서로 다른 질감이나 특성을 갖도록 구현할 수 있는 유사 습식 조직대두단백의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 건조 조직대두단백과 습식 조직대두단백은 함수량에 따라 구분된다. 함수량이 약 5~30%로 낮은 경우에는 건조 조직대두단백으로, 함수량이 약 40~80%로 높은 경우에는 습식 조직대두단백으로 분류된다.
본 발명의 건조 조직대두단백은 분리대두단백 57~81 wt%, 곡물가루 11~22 wt%, 글루텐 7~15 wt% 및 첨가제 1~7 wt%를 포함한다.
상기 분리대두단백은 콩을 정제하여 얻어진 것으로, 단백질 함량이 90% 이상인 물질이며, 건조 조직대두단백의 주요 성분으로, 건조 조직대두단백의 물성, 식감, 풍미를 결정짓는 중요한 성분이다.
상기 곡물가루는 점도를 높이고, 분리대두단백이 하나의 덩어리진 형상으로 유지될 수 있도록 분리대두단백을 결합시키는 기능을 수행한다. 곡물가루로는 쌀가루, 전분가루, 수수가루 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 결합력을 형성할 수 있는 다양한 종류의 곡물가루가 사용될 수 있다.
곡물가루는 건조 조직대두단백 내에 11~22 wt%로 포함될 수 있으며, 11 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 결합력이 부족해질 수 있고, 22 wt%를 초과하는 경우에는 떡이나 국수와 같은 질감이 형성되어, 육류와 동일 혹은 유사한 질감 형성이 곤란해지는 문제가 있다.
상기 글루텐은 분리대두단백간의 결합력을 향상시켜 조직화시킴으로써 육류와 유사한 질감을 형성하게 하는 성분으로, 7~15 wt%로 포함될 수 있으며, 7 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 상술한 효과가 미미하고, 15 wt%를 초과하는 경우에는 과도하게 질겨지면서 조직대두단백의 질감 및 풍미를 모두 저하시키는 문제가 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
상기 첨가제는 건조 조직대두단백의 질감, 풍미, 외관 등을 향상시키거나 변화시키기 위해 첨가되는 성분으로, 1~7 wt%로 포함될 수 있으며, 1 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 건조 조직대두단백의 물성 변화가 미미하고, 7 wt%를 초과하는 경우에는 오히려 건조 조직대두단백의 물성을 저하시킬 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
이러한 첨가제로는 식물성 섬유, 식물성 기름, 코코아 가루 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 유사 습식 조직대두단백 제조방법은 1차적으로 조직대두단백 제조시 저수분 압출 성형 방식을 이용하여 제조된 건식 조직대두단백을 사용하기 때문에, 습식 조직대두단백을 제조할 때와 달리 복잡한 압출 성형 장치가 요구되지 않고, 생산 속도가 빨라 생산성이 우수한 장점이 있다.
또한, 수분 함량이 적은 건식 조직대두단백을 사용하기 때문에 쉽게 변성되지 않아 장기보관이 가능하고, 운반시 냉장 상태를 유지하지 않아도 되므로 습식 조직대두단백과 비교했을 때 저장 및 유통 측면에 있어서도 유리한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법은, 건조 조직대두단백을 수화시켜 수화 조직대두단백을 제조하는 수화 단계; 상기 수화 조직대두단백을 진공 압착하여 압착 조직대두단백을 제조하는 진공 압착 단계; 상기 압착 조직대두단백을 중탕하여 유사 습식 조직대두단백을 제조하는 수비드 열처리 단계; 및 상기 유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 냉각 단계;를 포함한다.
상기 수화 단계는 건조 조직대두단백을 수화시켜 수화 조직대두단백을 제조하는 단계이다. 건조 조직대두단백은 수분 함량이 적어서 육고기와 달리 건조하고, 질긴 식감을 가지므로, 이 단계에서 건조 조직대두단백을 수화시켜 건조 조직대두단백의 질감을 부드럽게 변화시키고 건조 조직대두단백 내 수분 함량을 약 69~75%로 증가시킨다.
수화 단계는 건조 조직대두단백을 물에 침지하고, 소정 시간 정치하여 수화시킨 뒤 탈수하는 순서로 수행된다. 구체적으로, 건조 조직대두단백을 중량의 3배 이상 되는 물에 잠기도록 침지하고, 10분 내지 5시간 동안 정치하여 건조 조직대두단백 내에 수분이 침투되고, 건조 조직대두단백이 수화되도록 한다.
탈수는 건조 조직대두단백을 물에서 꺼내어 자연 탈수 혹은 기계 탈수를 수행함으로써 여분의 물을 제거하는 단계로, 탈수는 10초 내지 30분간 수행될 수 있으며, 탈수 후 수화 조직대두단백의 중량이 건조 조직대두단백의 2.5~3배가 될 때까지 탈수를 수행하는 것이 바람직하다.
수화 단계에서, 각 단계들은 모두 상온(20±5℃)에서 수행될 수 있다.
상기 진공 압착 단계는 수화 조직대두단백을 진공 압착하여 압착 조직대두단백을 제조하는 단계이다. 앞서 얻어진 수화 조직대두단백은 수분이 조직 구조 내에 완전히 갇힌 상태로 존재하지 않고, 조직대두단백의 조직 구조 내부에 수분이 일시적으로 침투해 있는 상태로, 시간이 경과하면 일부 수분이 다시 빠져나오게 되며, 단순히 수분감이 증가한 것일 뿐, 조직감이나 식감이 개선되지는 않는다.
그러나, 수화 조직대두단백을 진공 압착하는 경우에는 압력에 의해 수화 조직대두단백의 조직 구조가 물리적으로 압착되면서 치밀해지고, 밀도가 향상된다. 이에 따라, 수화 조직대두단백 내부에 머금어진 수분이 치밀한 구조 사이사이에 가둬져므로, 수분 유실이 방지되고, 조직 구조 압착에 의해 조직감이 향상되어 보다 육고기와 유사한 식감으로 변화된다.
이때, 진공 압착은 수화 조직대두단백을 진공 포장백에 넣어 수행되며, 진공 압착 과정이 완료되면 밀폐되어, 진공 포장백 내에 밀폐된 수화 조직대두단백이 진공 압착된 상태가 유지될 수 있다. 이후 단계는 이와 같이 진공 포장백 내에 밀폐된 상태에서 진행되며, 이에 따라 가공 및 유통 과정에 있어서 보다 위생적이고 편리해지는 장점이 있다.
진공 압착은 0.1~4 torr의 진공 압력이 20~60초 동안 가해져 수행될 수 있으며, 진공 압력이 0.1 torr 미만인 경우에는 후술될 수비드 열처리 과정에서 포장지가 부풀어오르는 현상이 발생하고, 4 torr를 초과하는 경우에는 유사 습식 조직대두단백의 형태 제어가 곤란해지므로, 상술한 압력 및 시간 조건 내에서 진공 압착 과정이 수행되는 것이 바람직하다.
상기 수비드 열처리 단계는, 압착 조직대두단백을 중탕하여 유사 습식 조직대두단백을 제조하는 단계이다. 조직대두단백은, 일차적으로 진공 압착 단계에서 물리적 압착을 통해 물리, 화학적 변화가 생겨 조직화가 이루어지고, 이차적으로 수비드 열처리 단계를 통해 조직화된 조직대두단백의 구조 내 단백질이 2차 결합을 형성함으로써 조직 구조가 보다 안정적으로 변하며, 방향성이 생겨, 고기의 결과 같은 정렬된 구조를 가짐으로써 실제 육류와 보다 유사한 조직감, 질감 및 식감이 형성될 수 있다.
수비드 열처리 단계는 압착 조직대두단백을 60~95℃의 물에 12~48시간 동안 중탕하는 단계일 수 있다. 바람직하게는 85~95℃의 물에 22~26시간 동안 중탕하는 단계일 수 있다. 중탕 방식은 오븐이나 기타 다른 열처리 방식에 비해 열전달 효율이 낮기 때문에, 시간과 온도에 따른 단백질 미세구조의 변화를 미세하게 조절할 수 있으며, 이에 따라 다양한 육유의 질감을 모사할 수 있는 장점이 있으므로, 열처리시 중탕 방식을 적용하는 것이 바람직하다.
수비드 열처리 단계에서 압착 조직대두단백은, 앞서 진공 압착 단계에서 진공 포장백에 밀폐된 상태로 열처리될 수 있으며, 이에 따라 유사 습식 조직대두단백 내 수분 함량이 일정하게 유지되어, 개체별 품질이 고르게 유지될 수 있다.
상술한 열처리 조건에서 중탕 방식으로 열처리되는 경우, 저온에서 장시간동안 열처리되므로, 압착 조직대두단백 내 대형 공극의 크기가 감소하여 전체적인 공극 크기가 일정해지며 이에 따라 조직의 구조가 치밀해지므로, 육고기의 결과 매우 유사한 정렬된 형태 및 부드러운 질감의 결이 구현될 수 있다.
상술한 방식이 아닌 오토클레이브와 같은 장치를 이용하여 열처리하는 경우에는, 열처리 온도 조절이 어려워 다양한 질감을 갖는 육고기의 제작이 어렵고, 최적 조건에서의 열처리를 통한 단일 질감의 구현만 가능한 문제가 있었다. 뿐만 아니라 오토클레이브 장치 사용에 있어서 감압이나 전처리, 후처리 등의 공정이 요구되어 작업 시간이 길어지는 문제가 있었다.
반면, 본 발명과 같은 수비드 중탕 방식이 적용되는 경우에는 열처리 조건 변경을 통해 닭고기, 소고기, 돼지고기 및 가공육 등 육고기의 종류에 따른 서로 다른 식감의 구현이 가능하므로, 건조 조직대두단백을 이용하여 다양한 종류의 육고기의 식감을 모사할 수 있는 장점이 있으며, 중탕 공정에 수반되는 별도의 전처리나 후처리 공정이 없어서 간편하고 빠르게 작업을 수행할 수 있어, 생산성 및 작업성 향상 효과를 얻을 수 있다.
상기 수비드 열처리 단계에서, 열처리 온도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 온도가 너무 낮아서 단백질 변형에 따른 결 형성이 이루어지지 않거나, 아주 약간의 결만 형성되는 문제가 있다. 반면, 열처리 온도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 부드러운 식감을 구현하려면 공극 크기 균일화가 이루어지지 않아서 결에 의한 고기 특유의 식감이 완전히 구현되지 않고, 공극 크기 균일화를 위해 열처리 시간을 늘리는 경우에는 식감이 과도하게 부드러워지고, 수분 함량이 감소하여 식감 및 질감이 육고기와 상이해지므로, 상술한 온도 범위에서 열처리가 수행되는 것이 바람직하다.
열처리는 12~48시간동안 수행될 수 있으며, 상기 범위를 벗어나 열처리 시간이 너무 짧은 경우에는 공극 크기 감소, 균일한 결 형성 등의 효과가 미미해져 부드러운 질감 및 식감 형성이 곤란하고, 열처리 시간이 과도하게 긴 경우에는 공극의 과도한 감소, 이에 따른 수분함량 감소, 과도한 연화 등의 문제가 발생되어, 식감이 오히려 육고기와 상이해지는 문제가 있으므로, 상술한 시간동안 수행되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 냉각 단계가 수행될 수 있다. 이 단계는 수비드 열처리 단계를 통해 얻어진 유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 단계로, 열에 의한 과도한 추가 변성을 방지하고, 보관성을 향상시키기 위해 수행된다.
이 단계에서 냉각은 상온에서 수행될 수 있으며, 냉각은 10분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명은, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 따라 제조된 수비드 열처리 방식으로 제조된 유사 습식 조직대두단백을 포함한다.
본 실시에에 따른 유사 습식 조직대두단백은 개별적으로 진공 밀폐되어 상술한 가공 단계를 거치므로, 위생적으로 안전하고, 각 가공 단계 사이 및 최종 제품의 이송과 보관이 용이한 장점이 있다.
또한, 수비드 열처리 단계에서의 온도 및 시간 조건을 변경함으로써 닭고기, 돼지고기, 소고기 등 다양한 종류의 고기 및 가공육과 유사한 식감이 구현될 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 수비드 열처리 방식으로 제조된 유사 습식 조직대두단백은, 건조 조직대두단백 상태로 저장 및 이송할 수 있어 장기 보관 및 장거리 이동이 가능하고, 소비가 이루어지는 시점 혹은 지역에서 상술한 과정을 통해 습식 조직대두단백과 유사한 질감을 갖도록 가공될 수 있는 장점이 있으며, 별도의 특별한 장비 없이 중탕 방식으로 가공되므로 일반 가정이나 식당, 공장 등 다양한 장소에서 손쉽게 가공할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
먼저, 건조 TVP(㈜소야마루, 수분함량 약 30.3%)를 준비하여 건조 TVP와 물의 중량비가 1:4가 되도록 건조 TVP를 물에 침지하고 30분간 수화시킨 뒤, 식품탈수기를 이용하여 2분간 탈수하였다. 탈수된 수화 TVP를 진공포장백에 넣고 1 torr의 진공 압력을 30초간 가하여 진공포장하였다.
다음으로, 진공포장된 TVP를 표 1의 온도 및 시간 조건으로 중탕한 뒤 상온에서 냉각시켜 실시예 1 내지 실시예 6의 유사 습식 조직대두단백을 제조하였다. 또한, 진공포장 후 별도의 수비드 열처리를 진행하지 않은 샘플을 비교예 1로써 준비하였다.
또한, 수분함량 약 69%의 닭가슴살(㈜하림)을 준비하고, 끓는 물에 15분간 삶아내어 대조예로써 준비하였다.
| 온도(℃) | 시간(hr) | |
| 실시예 1 | 60 | 12 |
| 실시예 2 | 24 | |
| 실시예 3 | 48 | |
| 실시예 4 | 90 | 12 |
| 실시예 5 | 24 | |
| 실시예 6 | 48 |
[실험예 1]
제조예에서 제조된 실시예 및 비교예 1의 수분함량, 색차를 측정하여 표 2에 기재하였다. 수분함량은 각 샘플을 105℃의 오븐에서 16시간 동안 건조시킨 뒤 건조 전과 후의 무게를 미세저울(Ohaus Explorer Pro balance EP114C, AC/DC input 230 V AC)을 사용하여 측정한 뒤, 건조 전의 무게에서 건조 후의 무게를 빼 수분함량을 계산하였고, 색차는 색차계(CR-400, 코니카 미놀타)를 사용하여 측정하였다.
총 색차(△E*)는 하기 수식 1에 의해 계산되었으며, 수식 1에서 아랫첨자 c는 비교예 1이고, t는 실시예를 의미한다.
△E*=root((L c * - L t *)2+(a c * -a t *)2+(b c * -b t *)2) (수식 1)
| 수분함량(%) | 색차값 | ||||
| L* | a* | b* | △E* | ||
| 비교예 1 | 71.64±0.18 | 69.74±0.29 | 1.74±0.07 | 13.63±0.31 | - |
| 실시예 1 | 71.54±0.43 | 69.53±0.11 | 2.12±0.41 | 14.57±0.34 | 1.07±0.44 |
| 실시예 2 | 71.06±0.49 | 68.68±0.31 | 2.47±0.13 | 15.52±0.36 | 2.32±0.11 |
| 실시예 3 | 69.42±0.32 | 67.51±0.10 | 2.68±0.19 | 15.38±0.16 | 2.99±0.08 |
| 실시예 4 | 71.68±0.48 | 64.67±0.30 | 2.53±0.03 | 16.27±0.32 | 5.78±0.13 |
| 실시예 5 | 70.92±0.64 | 56.40±0.52 | 3.53±0.07 | 17.82±0.23 | 14.09±0.5 |
| 실시예 6 | 69.58±0.16 | 42.69±0.28 | 5.42±0.21 | 17.58±0.27 | 27.59±0.2 |
실험 결과, 수분 함량은 수비드 열처리시 온도에 의한 유의미한 차이를 보이지 않았으며, 처리 시간이 길어질수록 수분함량이 감소하는 결과가 나타났다. 이는, 수비드 열처리 시간이 길어질수록 단백질 섬유의 변성으로 인해 수분보유 능력이 저하되었기 때문인 것으로 판단된다.색차의 경우, 모든 온도 조건에서 처리 시간이 증가할수록 L* 값은 감소하고, a* 및 b* 값은 증가하는 것으로 나타났다. 이는, 표면 온도 상승에 의한 비효소적 갈색화와 관련되어 나타난 결과로 판단되며, 이에 따라 전체적으로 처리 온도 및 시간이 증가함에 따라 총 색차값이 증가하는 것으로 나타났다.
[실험예 2]
제조예에서 제조된 실시예 및 비교예 1의 샘플을 동결건조하여 준비하고, 필드 방출 주사전자현미경(Zeiss-sigma, Carl zeiss)을 사용하여 외부 미세구조를 촬영한 뒤 도 1에 도시하였다.
또한, 각 동결건조 샘플의 단층 구조를 마이크로 단층촬영(micro-CT) 방식으로 촬영하여 도 2에 도시하였으며, 공극률을 계산하여 도 2에 함께 표시하였다. 단층 촬영에는 Skyscan 1174(Bruker)를 사용하였고, 단면 영상 분석에는 Nrecon 소프트웨어를 사용하였으며, 공극률 계산은 Skyscan 시리즈의 CTAn 소프트웨어를 사용하여 계산하였다.
도 1을 참조하면 대조군의 경우에는 건조 TVP의 특성인 큰 다공 구조를 포함하고 있는 것으로 나타났고, 수비드 열처리가 진행됨에 따라 큰 공극이 미세 공극 형태로 변화하여 밀도 높은 공기층을 형성하는 것으로 나타났다.
도 2의 단층 촬영 사진을 참조하면 도 1에서와 유사한 공극 크기의 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 공극의 총 면적은 감소하는 것으로 나타났다.
따라서, 본 실험 결과를 통해 수비드 열처리 조건에 따라 공극의 형태 및 총 공극 면적이 변화하며 다양한 질감의 구현이 가능함을 확인할 수 있었다. 특히, 열처리 온도 및 시간이 증가할수록 미세 공극으로 형성되어 수분 보유 능력이 향상될 것임을 예측할 수 있었다.
[실험예 3]
실시예, 비교예 1 및 대조예 샘플의 FT-IR 분광 분석을 수행하고, 그 결과를 표 3에 기재하였다.
| 단백질 2차 구조의 상대적인 비율(%) | |||||
| Intramolecular β-sheet |
β-sheet | Random coil | α-helix | β-turn | |
| 비교예 1 | 17.53±0.28 | 25.38±0.17 | 7.72±0.23 | 34.49±0.29 | 14.88±0.05 |
| 실시예 1 | 16.74±0.27 | 26.12±0.03 | 5.57±0.01 | 35.50±0.39 | 16.07±0.63 |
| 실시예 2 | 16.04±0.13 | 27.14±0.17 | 5.67±0.04 | 35.83±0.03 | 15.31±0.03 |
| 실시예 3 | 14.23±0.05 | 27.79±0.48 | 5.36±0.44 | 36.14±0.06 | 16.48±0.05 |
| 실시예 4 | 10.67±0.10 | 34.09±0.06 | 4.65±0.10 | 38.08±0.01 | 12.52±0.05 |
| 실시예 5 | 8.75±0.07 | 37.69±0.19 | 2.31±0.06 | 39.41±0.22 | 11.84±0.09 |
| 실시예 6 | 6.72±0.07 | 41.31±0.05 | 2.05±0.01 | 40.18±0.06 | 9.75±0.06 |
실험 결과, 수비드 열처리를 통해 TVP의 베타(β)시트 및 알파(α)나선 밴드가 증가하고, 분자간 베타시트, 랜덤코일 및 베타턴 밴드는 감소하는 경향이 있었으며, 이러한 경향은 온도가 높을 때 더 심화되는 것을 확인할 수 있었다. 베타시트나 알파나선 밴드는 보다 안정적인 구조를 유지하기 위한 단백질 분자의 규칙성을 유지하는 2차 구조이므로, 이러한 경향성으로부터 수비드 열처리 수행시 열처리 온도가 높고, 열처리 시간이 길어질수록 보다 안정적인 구조를 유지함을 확인할 수 잇었다.
또한, 상기와 같은 단백질의 2차 구조 변화 경향은, 내부 다공성 구조가 조밀화되고, 수분을 가두는 패킹 네트워크 형성을 의미하므로, 수비드 열처리를 통해 TVP의 공극이 조밀화되어 식감이 균일해지고, 함수 능력을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.
[실험예 4]
실시예, 비교예 1 및 대조예 샘플의 단백질 용해도 및 디설파이드 결합 변화를 측정하여 표 4에 기재하였다.
단백질의 화학적 결합은 특정 유형의 결합을 절단하는 시약을 사용하여 각 결합의 기여도를 평가하는 방식으로 수행되었다. 시약으로는 0.05 M NaCl [PA], 0.6 M NaCl [PB], 0.6 M NaCl + 1.5 M urea [PC], 0.6 M NaCl + 8 M urea [PD]를 준비하였으며, TVP 샘플 0.9g을 각 시약에 혼합하고 균질기(Ultra-Turrax T25D, Ika Werke GmbH & Co.)를 사용하여 12,000rpm에서 2분간 균질화시킨 뒤, 원심분리기(Supra 22K, Hanil Scientific Inc.)를 사용하여 20분간 원심분리하고 bradford 방법을 이용하여 단백질을 정량하였다.
단백질 용해도는 TVP 총 단백질에 대한 상층액의 단백질 비율로 계산되었으며, 구체적으로, 이온결합은 PB에 대한 용해도와 PA에 대한 용해도의 차이로, 수소결합은 PC에 대한 용해도와 PB에 대한 용해도의 차이로, 소수성 상호작용은 PD에 대한 용해도와 PC에 대한 용해도의 차이로 표현하였다.
디설파이드 결합 변화는 자유 SH기와 총 SH기의 농도를 하기 방법을 통해 측정하고, 수식 2를 통해 디설파이드 결합의 함량을 결정하였다.
디설파이드 결합(μM/g) = (총 SH기 - 자유 SH기)×2 (수식 2)
상기 수식 2에서 자유 SH기의 농도는, 시료 150mg을 8M의 요소가 함유된 10ml Tris-Glycine 완충용액(pH 8.0)에 용해시킨 뒤, 혼합물에 50μL의 Ellman 시약(10mM 5,5-Dithio-bis-[2-nitrobenzoic acid])을 첨가하고 5분간 반응시킨 후, 412 nm에서 흡광도를 측정한 뒤 수식 3을 통해 계산하였다. 총 SH기의 농도는, 0.05 ml의 β-mercaptoethanol을 상기 혼합물에 첨가하여 25℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 12% TCA 용액을 이용하여 β-mercaptoethanol을 제거하고, 412 nm에서 흡광도를 측정하고, 수식 3을 통해 계산 하였다.
SH기 농도(μM/g) = (73.53 ХAХD)×C (수식 3)
(수식 3에서, A는 412nm에서의 흡광도이고, C는 샘플 농도(mg/mL)이며, D는 희석배수이다.)
| 단백질의 화학적 결합(g/100g) | 디설파이드 결합(μM/g) |
|||
| 이온결합 | 수소결합 | 소수성 상호작용 | ||
| 비교예 1 | 0.13±0.02 | 0.17±0.00 | 0.40±0.03 | 11.30±0.07 |
| 실시예 1 | 0.39±0.01 | 0.55±0.00 | 0.98±0.00 | 13.98±0.02 |
| 실시예 2 | 0.64±0.02 | 0.65±0.01 | 1.10±0.00 | 14.03±0.09 |
| 실시예 3 | 0.63±0.00 | 0.71±0.00 | 1.11±0.00 | 16.45±0.31 |
| 실시예 4 | 0.35±0.00 | 0.67±0.01 | 1.20±0.01 | 16.78±0.54 |
| 실시예 5 | 0.31±0.00 | 0.95±0.00 | 1.48±0.02 | 19.89±0.36 |
| 실시예 6 | 0.32±0.00 | 1.10±0.01 | 2.33±0.00 | 25.22±0.73 |
먼저, 단백질의 화학적 결합 측정 결과를 살펴보면, 수비드 열처리를 통해 TVP 내 이온결합, 수소결합 및 소수성 상호작용이 증가하는 경향이 있는 것을 확인할 수 있었다. 전체적으로 분자간 힘은 온도가 높을수록, 처리 시간이 증가할수록 증가하는 경향을 보이나, 이온결합의 경우에는 다른 결합과는 다른 경향을 나타내었다.단백질의 분자간 힘 중 수소결합은 알파나선 구조를 유지하는데 기여하고, 소수성 상호작용은 단백질 접힘 유도 및 2차 구조 안정화에 기여하며, 이러한 분자간 힘은 TVP 내부 구조 사이의 상호작용 증가 및 베타시트의 형성을 나타내므로, 상기 실험 결과로부터 수비드 열처리를 통해 단백질의 2차 및 3차 구조 변성이 유발되며, 이러한 구조 변형은 평균적으로 수비드 열처리시 온도 및 시간에 비례하는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 디설파이드 결합은 TVP의 섬유 구조를 형성하는데 필수적인 역할을 하는 것으로, 수비드 열처리 온도가 높을수록, 처리 시간이 길수록 증가하는 것을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 수비드 열처리를 통해 TVP 내 밀도 높은 네트워크 구조가 구축되며, 질감이 고기와 비슷하게 얻어질 것임을 확인할 수 있다.
[실험예 5]
제조예와 동일한 방법으로 수비드 열처리된 TVP를 제조하되, 수비드 열처리시 온도 및 시간 조건을 표 5와 같이 변경한 샘플들을 제조하고, 대조예, 실시예 2 및 실시예 5의 샘플도 함께 준비하였다.
| 온도(℃) | 시간(hr) | |
| 대조예 | - | - |
| 실시예 2 | 60 | 24 |
| 실시예 5 | 90 | |
| 샘플 1 | 80 | |
| 샘플 2 | 85 | |
| 샘플 3 | 95 | |
| 샘플 4 | 98 | |
| 샘플 5 | 90 | 20 |
| 샘플 6 | 22 | |
| 샘플 7 | 26 | |
| 샘플 8 | 28 |
이어서, 샘플들을 1.5×1.5×1.0c㎝의 크기로 절단하여 시료를 준비하고, 식품 텍스처 분석기(XT plus, Stable Micro Systems)를 이용하여 각 시료의 텍스처 분석을 수행한 뒤 그 결과를 표 6에 기재하였다. 텍스처 분석시 직경 100㎜의 P/100 프로브를 사용하였고, 60%의 스트레인(strain) 및 2 ㎜/s의 크로스헤드 속도 조건에서 분석을 수행하였다.텍스쳐 인덱스값은 Warner-Bratzler 블레이드를 사용하여 2㎜/s의 크로스헤드 속도로 완전히 절단할 때의 값을 의미한다.
| 텍스쳐 특성 | |||||
| 경도 (Hardness, N) |
스프링성 (Springiness) |
응집성 (Cohesiveness) |
씹힘성 (Chewiness) |
텍스쳐 인덱스 (Teturization index) |
|
| 대조예 | 47.37±0.99 | 0.56±0.02 | 0.46±0.01 | 12.19±0.43 | 1.44±0.08 |
| 실시예 2 | 70.46±1.89 | 0.56±0.02 | 0.44±0.02 | 17.35±0.78 | 2.01±0.03 |
| 실시예 5 | 44.55±1.07 | 0.58±0.01 | 0.42±0.04 | 11.07±0.97 | 1.45±0.03 |
| 샘플 1 | 60.54±1.23 | 0.55±0.02 | 0.43±0.02 | 14.37±2.09 | 1.98±0.02 |
| 샘플 2 | 49.37±1.19 | 0.56±0.03 | 0.44±0.03 | 12.24±2.51 | 1.43±0.01 |
| 샘플 3 | 44.31±0.87 | 0.56±0.02 | 0.46±0.01 | 11.44±1.24 | 1.38±0.09 |
| 샘플 4 | 31.12±0.23 | 0.57±0.01 | 0.45±0.02 | 7.99±0.78 | 0.89±0.05 |
| 샘플 5 | 57.23±0.49 | 0.58±0.02 | 0.45±0.01 | 14.96±1.38 | 1.87±0.07 |
| 샘플 6 | 48.24±1.12 | 0.55±0.01 | 0.44±0.03 | 11.71±1.81 | 1.44±0.08 |
| 샘플 7 | 44.15±0.56 | 0.56±0.03 | 0.42±0.02 | 10.42±1.67 | 1.39±0.01 |
| 샘플 8 | 30.28±1.87 | 0.57±0.02 | 0.43±0.04 | 7.50±1.99 | 0.90±0.02 |
먼저, 대조예, 실시예 2 및 실시예 5의 실험 결과를 참조하면, 수비드 열처리시 60℃보다 90℃의 온도에서 열처리가 수행되는 경우에 시판 닭가슴살과 보다 유사한 텍스쳐 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.샘플 1의 경우에는 열처리 온도가 낮아서 충분한 가열이 가해지지 않아 밀집된 구조가 생기지 못한 문제가 있었고, 샘플 4의 경우에는 열처리 온도가 너무 높아서 단백질 변성이 과하게 일어나 구조가 풀려버리는 문제가 있었다.
또한, 샘플 5의 경우에는 열처리 시간이 다소 부족하여 샘플 1과 같이 충분한 열전이가 발생하지 못한 문제가 있었고, 샘플 8의 경우에는 열처리 시간이 과도하여 단백질의 구조가 풀려버리고 구조가 유지되지 못한 문제가 있었다.
따라서, 본 실험 결과, 실제 육고기와 유사한 텍스쳐 특성을 구현하기 위해 수비드 열처리시 85~95℃에서 22~26시간 동안 열처리되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
특히, 시판 닭가슴살과 유사한 텍스쳐 특성을 확보하기 위해 수비드 열처리시 실시예 5의 조건(90℃, 24hr)에서 열처리를 수행하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
Claims (10)
- 수분 함량이 5~30%인 건조 조직대두단백을 수화시켜 수화 조직대두단백을 제조하는 수화 단계;
상기 수화 조직대두단백을 진공 압착하여 압착 조직대두단백을 제조하는 진공 압착 단계;
상기 압착 조직대두단백을 중탕하여 유사 습식 조직대두단백을 제조하는 수비드 열처리 단계; 및
유사 습식 조직대두단백을 냉각하는 냉각 단계;를 포함하고,
상기 수화 단계는, 건조 조직대두단백을 물에 침지하여 소정 시간 수화시킨 뒤, 탈수함으로써, 건조 조직대두단백 내 수분 함량을 69~75%로 증가시키며,
상기 진공 압착 단계는, 진공 포장백에 수화 조직대두단백을 넣고, 0.1~4 torr의 진공 압력으로 20~60초 동안 진공 압착한 후, 진공 포장백을 밀폐하고,
상기 수비드 열처리 단계는, 수화 조직대두단백을진공 포장팩에 밀폐시킨 후, 85~95℃의 물에 22~26시간 동안 중탕하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법.
- 삭제
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- 삭제
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- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 냉각 단계는, 공랭방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 냉각 단계는, 유사 습식 조직대두단백을 상온에 정치시켜 수행되는 것을 특징으로 하는, 수비드 열처리를 통한 유사 습식 조직대두단백의 제조방법.
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|---|
| Development of a novel technology for high-moisture textured soy protein using a vacuum packaging and pressurized heat (vacuum-autoclaving) treatment, Food chemistry 399, pp.1-9, 2022.08.09. 1부.* * |
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