KR20200031403A - 비지를 포함하는 압출성형 비지-인조육 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비지 및 인조육을 압출성형하여 제조된 압출성형 비지-인조육을 제공한다. 본 발명의 압출성형 비지-인조육은 비지의 함량에 따라 특징적인 이화학적 특성을 나타내어, 비지의 첨가가 압출성형 인조육에서 탄성력, 응집력 및 절단강도가 감소하여 조직화를 유연하게 하여 식감을 부드럽게 하고, 식이섬유 함량 및 항산화 지수가 현저히 증가하는 것이 확인되었다.
따라서, 본 발명의 비지 및 인조육을 압출성형하여 제조된 압출성형 비지-인조육은 비지 자체의 장점인 생리활성물질 가지면서 동시에 인조육의 단점을 보완할 수 있어, 식품 분야에서 식품 재료로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

비지를 포함하는 압출성형 비지-인조육{Texturized vegetable protein extruded with biji}
본 발명은 인조육 압출성형물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비지를 포함하는 비지-인조육 압출성형물에 관한 것이다.
최근 식생활의 서구화 및 운동부족, 스트레스 등으로 성인병의 발병률이 급격히 증가하면서 식품의 기능성에 대한 일반인의 많은 관심이 고조되고 있다(Shin, 1997). 분리대두단백(isolate soybean protein, ISP)은 콩에서 단백질만 분리하여 탄수화물과 지방이 제거된 식물성 단백질원으로 무미, 무취이며, 조리, 저장, 가공 중 이취를 내지 않고, 단백질 함량이 탈지대두분의 2배 정도로 동량 사용시 2배의 단백질 강화 효과를 낼 수 있다(Hong et al., 2008). 또한, 우수한 수화력이 있어 식품의 증량제, 건강보조식품, 다이어트식품, 병원환자식, 이유식에 널리 이용되고 있다(Park & Lee, 2005).
압출성형공정은 다른 조직화공정에 비하여 공정과정과 경제적인 면에서 많은 장점이 있으며(Ryu, 2003), 압출성형공정 중에 발생되는 고온, 고압 및 고전단력은 원료의 분자적 구조 특성을 효율적으로 변화시킨다고 보고되었다(Kim & Ryu, 2013). 분리대두단백을 압출성형에 의해 조직화하여 함량을 증가시키면 압출 조직에 높은 전단력을 부여하여(Maurice & Stanley, 1978) 조직이 치밀하고 단단해지며, 대두 단백질에 탄수화물을 첨가하면 대두 단백질 압출성형물 구조의 조직화가 촉진된다고 알려져 있다(Hager, 1984). 또한, 분리대두단백을 고수분으로 압출성형 하게 될 경우 섬유형태를 갖는 고기 유사체를 만들 수 있는 것으로 보고되어 있다(Liu & Hsieh, 2007). 현재 압출성형 공정을 이용한 인조육 생산기술은 비동물성 단백질 섭취를 요하는 사람들에게 대체식품으로 제안될 수 있으며, 이와 관련하여 전분을 첨가한 인조육(Cho & Ryu, 2017), 글루텐을 첨가한 인조육(Park et al., 2017), 쌀가루를 첨가한 인조육(Lin et al., 2000)에 대한 연구가 진행되어 왔다.
비지는 많은 양의 수용성 물질이 빠져나간 상태이나, 양질의 단백질과 풍부한 섬유소를 비롯한 인체에 필요한 영양성분들을 포함하고 있으며(Shurtlff & Aoyagi, 1995), 단백질 섭취량에 따른 체중 증가량의 비율을 나타내는 값인 단백질 효율비(protein efficiency ratio, PER)가 대두, 두유 및 두부 중에서 가장 높은 우수한 단백질 자원이다(Hackler et al., 1963). 또한, 비지의 식이 섬유소는 시트러스 펙틴과는 다른 다량의 중성당을 함유한 펙틴 다당류인 것으로 알려져 있다(Yamaguchi et al., 1996). 비지에 남아있는 단백질은 다른 식품 단백질에서 부족되기 쉬운 함황 아미노산(시스테인, 시스틴, 메티오닌)과 리신이 비교적 많아 양질의 단백질로 평가되고 있으며, 다이드제인(daidzein), 제니스테인(genistein) 및 L-카르니틴(carnitine)과 같은 이소플라본(isoflavone) 또는 β-콘글리시닌(conglycinin) 및 글리신(glycinin)을 풍부하게 함유하고 있다(Hackler et al., 1967).
비지는 가축사료로 사용되기도 하지만 수분함량이 높아 건조하는 비용이 많이 들고, 부패 및 변질이 쉬워 보관의 어려움이 있다(Woo et al., 2001). 또한, 비지는 대두의 껍질부분을 포함한 비수용성 물질로 구성되어 있어 소화성이 좋지 않아 현재 일부분만이 대두유 생산에 활용되고, 나머지는 가축의 사료로 이용되거나 부패된 상태로 폐기처리 되고 있는 실정이므로, 식량 자원의 낭비뿐만 아니라 환경오염도 초래하고 있다(Hackler et al., 1963; Yamaguchi et al., 1996). 비지의 활용은 부산물의 이용이라는 측면에서 뿐만 아니라 환경 오염원의 처리비용 절감이라는 측면에서 필요하다. 그러나, 이러한 비지를 이용한 압출성형에 대한 연구는 Ryu(1995)에 의한 압출성형공법을 이용하여 비지의 중간소재 식품화에 관한 연구와 Han et al. (2002)에 의한 까나리 액젓 부산물과 비지를 혼합 압출성형한 소재의 식이효율 증가 등의 연구 결과 등이 보고되었지만, 분리대두단백에 비지를 첨가한 압출성형 조직화에 관한 연구는 개시된 바 없다. 따라서, 분리대두단백에 비지를 첨가하고 압출성형함으로써, 압출성형 인조육의 조직감을 향상시키고, 식이 섬유 함량이 증가된 기능성 압출성형 인조육의 개발이 요구된다.
한국 공개특허 제10-2016-0007835호 (2016.01.21.) 한국 공개특허 제10-2009-0082007호 (2018.03.15.)
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본 발명의 발명자들은 압출성형 인조육의 단점인 조직감을 유연화시키고 식이 섬유 함량을 증가시키기 위하여 여러 기능성 첨가물에 대하여 연구하던 중, 비지를 첨가하여 압출성형한 인조육의 수용성 식이섬유 함량이 증가하고, 조직감이 유연화되며 항산화 특성이 증가한다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 분리대두단백을 기본으로 한 인조육에 0, 20, 40, 60 %로 비지의 첨가량을 달리하여 압출성형 인조육를 제조하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따라, 비지 및 분리대두단백을 포함하는 혼합물을 압출성형하여 제조된 압출성형 비지-인조육이 제공된다.
일 구현예에서, 상기 비지 및 분리대두단백을 포함하는 혼합물이 분리대두단백 20 내지 99 중량부 및 비지 1 내지 80 중량부로 이루어질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 비지가 20 내지 60 중량부일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 압출성형이 쌍축 압출성형기를 사용하여 수행될 수 있으며, 수분함량 20 내지 60 %, 배럴 온도 100 내지 180 ℃에서 회전속도 50 내지 500 rpm인 스크루를 사용하여 수행될 수 있다.
본 발명에 의해, 비지 및 분리대두단백을 압출성형하여 제조된 압출성형 비지-인조육에 있어서 비지의 함량의 변화에 따라 조직감 분석에서 탄성력, 응집력 및 절단력의 감소를 나타내어 비지의 첨가가 압출성형 인조육에서 조직화를 유연화시키는 역할을 하여 구조적으로 더욱 부드러워지는 것으로 확인되었다. 또한, 비지 함량의 증가에 따라 수용성 식이섬유량의 증가, 조직잔사지수의 증가 및 항산화 활성을 나타내는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명의 분리대두단백에 비지를 첨가하여 압출성형 공정을 이용하여 제조된 압출성형 비지-인조육은 식이 섬유량을 증가시킬 수 있는 비지의 장점을 가지면서 동시에 인조육의 단점인 조직감을 부드럽게 할 수 있어, 식품 분야에서 식품 재료로서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 동시 회전하는 맞물림형 쌍축 압출성형기(THK 31T 모델)의 사진이다.
도 2는 압출성형물의 제조에 사용된 압출성형기의 스크루 배열이다.
도 3은 비지 함량(A, 0 %;B, 20 %;C, 40 %;D, 60 %)별 온도(140, 150 ℃) 및 습도(35, 45 %) 조건이 다른 압출성형 인조육의 수용성 질소지수를 나타낸 결과이다.
도 4는 비지 함량(A, 0 %;B, 20 %;C, 40 %;D, 60 %)별 온도(140, 150 ℃) 및 습도(35, 45 %) 조건이 다른 압출성형 인조육의 조직잔사지수를 나타낸 결과이다.
도 5는 비지 함량(A, 0 %;B, 20 %;C, 40 %,D, 60 %)에 따른 압출성형 비지-인조육의 횡단면의 미세구조를 촬영한 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope) 사진이다.
본 발명은 비지 및 분리대두단백을 포함하는 혼합물을 압출성형하여 제조된 압출성형 비지-인조육을 제공한다.
일 구현예에서, 상기 비지 및 분리대두단백을 포함하는 혼합물은 분리대두단백 20 내지 99 중량부, 바람직하게는 40 내지 80 중량부, 및 비지 1 내지 80 중량부로 이루어질 수 있다.
일 구현예에서, 상기 비지는 20 내지 60 중량부, 바람직하게는 40 중량부일 수 있다. 특히, 비지 함량 40 %의 압출성형 비지-인조육은 유연한 조직감 및 치밀하지 않은 섬유 조직의 조직화를 형성하고, 조직잔사지수가 증가되어 제품화에 가장 적합할 수 있으며, 종래의 인조육에 비하여 식이 섬유의 증가 및 항산화 활성의 향상으로 인하여 고기능성 인조육으로 개발할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 압출성형은 통상적으로 사용되는 압출성형기를 사용하여 수행될 수 있으며, 바람직하게는 쌍축 압출성형기를 사용하여 수행될 수 있다. 압출성형기에는 수분함량 20 내지 60 %, 바람직하게는 30 내지 50 %, 가장 바람직하게는 35 내지 45 %, 배럴 온도 100 내지 180 ℃, 바람직하게는 120 내지 160 ℃, 가장 바람직하게는 140 내지 150 ℃에서 회전속도 50 내지 500 rpm, 바람직하게는 100 내지 400 rpm, 가장 바람직하게는 200 내지 300 rpm인 스크루를 사용하여 수행될 수 있다.
상기 공정으로 얻어진 압출성형 비지-인조육은 분리대두단백에 부족한 식이섬유 등의 생리활성물질을 함유한 우수한 품질의 인조육을 얻을 수 있으므로, 식품의 중간소재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 비지 첨가 함량이 증가할수록 수용성 질소지수, 수분용해지수 및 수분흡수율은 감소하였고, 탄성력, 응집력 및 절단강도가 감소하여 조직감을 유연하게 하였으며, 색도에서는 유의한 차이를 확인할 수 없었으며, 식이섬유 함량 및 항산화 기능이 현저히 증가하는 것으로 나타났다.
따라서, 적절한 조건의 압출성형 공정을 적용한 비지-인조육은 식품산업에 적용 가능성이 높으며, 식이섬유 함량의 증가 및 항산화 기능성의 향상을 활용한 다양한 2차 가공 식품재료로서 이용될 수 있다. 특히, 비지 함량 40 %의 압출성형 비지-인조육은 비지 자체의 장점과 인조육의 단점을 보완하면서 제품화하기 가장 적합하여 식품 분야에서 식품 재료로서 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
1. 재료
분리대두단백(Wachsen Industry Co., Qingdao, China) 및 비지(정식품, Chungju, Korea)를 사용하였다.
2. 압출성형 공정
압출성형 비지의 제조에는 자체 제작한 실험용 쌍축 압출성형기(Incheon Machinery, Incheon, Korea)를 사용하였으며, 도 1에 나타내었다. 스크루 직경은 30.0 mm, 직경과 길이의 비(L/D ratio)는 23:1이었으며 스크루 배열은 도 2와 같다. 비지의 압출성형은 직경 3.0 mm 원형 사출구, 스크루 회전속도 200, 300 rpm, 원료 투입량 100 g/min , 수분함량 35, 45 %, 배럴 온도는 120, 140 및 160 ℃로 조절하였다.
비지를 첨가한 압출성형 조직화 분리대두단백의 제조는 압출성형 비지의 제조에 사용된 쌍축 압출성형기(Incheon Machinery, Incheon, Korea)를 사용하였으나 공정 조건을 다르게 각각 수행하였다. 이용된 슬릿다이는 길이는 44 mm, 높이 4.5 × 너비 10.0 mm, 스크루 회전속도는 250 rpm, 원료 투입량은 120 g/min, 수분함량은 35, 45 %로, 배럴 온도는 140, 150 ℃로 조절하였다. 배럴 온도는 전열기와 냉각수를 사용하여 조절하였으며, 비지의 첨가량은 0, 20, 40 및 60 %로 조정하였다.
압출성형 시료는 열풍건조기(DS-520SS, Daewonsci Co., Bucheon, Korea)에서 60 ℃ 조건으로 8시간 건조하였으며, 분쇄기(MQ745, Braun Co., Aschaffenburg, Germany)를 이용하여 분쇄하였다. 시료는 1차 50 mesh 표준체(Testing Sieve, Chunnggye Sanggong Co., Gunpo, Korea) 및 2차 80 mesh 표준체를 통과한 분말을 시료로 사용하였다.
<시험예>
I. 재료 및 방법
1. 일반 성분 분석
비지의 수분, 단백질, 지방, 회분은 AOAC(1990, Official methods of analysis (15thed.). Arlington, Va: Association of Official Analytical Chemists)의 방법을 사용하여 측정하였다. 모든 실험은 3회 반복 측정하였다.
2. 물리적 특성
(1) 팽화율
직경 팽화율은 캘리퍼스(callipers, CD-15C, Mitutoyo Co., Tokyo, Japan)로 10회 측정하여 사출구의 직경과 압출성형 비지 직경비의 평균값으로 산출하였고, 비 길이는 단위 무게 당 길이의 비로 수식 1을 이용하여 평균값을 산출하였다.
Figure pat00001
(수식 1)
D extrudate: 압출성형 비지의 직경
D die: 사출구의 직경
(2) 수분용해지수
압출성형 비지의 수용성 성질을 분석하기 위해 AACC(1999)법에 따라 수분용해지수(water solubility Index, WSI)를 측정하였다. 수분용해지수는 시료 1.5 g에 증류수 30 mL를 가하여 30 ℃의 항온수조(BF-45SB, Biofree Co., Seoul, Korea)에서 30분간 진탕 교반한 후 원심분리기(H-1003-3, Hanil Science Industrial Co., Gangneung, Korea)에서 3000 rpm으로 20분간 원심분리하였다. 상층액을 알루미늄 접시에 옮긴 후, 105 ℃의 열풍건조기(HB-502MP, Han Beak Co., Bucheon, Korea)에서 2시간 동안 건조하였다. 건조된 시료를 데시케이터(desiccator)에 넣고 30분간 방냉 후 고형분의 무게를 3번 반복 측정하여 평균값을 구하고 수식 2를 이용하여 수분용해지수를 계산하였다.
Figure pat00002
(수식 2)
(3) 색도
압출성형 비지를 분쇄하여 80 mesh 표준체를 통과한 분말을 색도계(DP-400 Chroma meter, Minolta Konica, Tokyo, Japan)를 이용하여 명도(lightness, L), 적색도(redness, a) 및 황색도(yellowness, b)의 값을 3반복 측정하여 그 평균값을 사용하였다.
(4) 수분흡수력
압출성형 조직화 분리대두단백의 수분 흡수량을 평가하기 위하여 수분 흡수율(hydration ratio)을 Lawton (1984)의 방법을 응용하여 다음과 같이 측정하였다. 압출성형 조직화 분리대두단백 10 g을 80 ℃에서 30분간 가열하여 15분간 배수 후 무게를 측정하여 다음 수식 3에 따라 산출하였다.
WHC (%) = [(W2 - W1)/W1] × 100 (수식 3)
W1과 W2는 재수화 전후의 무게이다.
(5) 조직감
수화된 압출성형 조직화 분리대두단백의 조직특성은 레오미터(Sun Rheo meter, Compac-100Ⅱ, Sun Sci. Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 3회 측정한 후 평균값을 산출하였다. 압출성형 조직화 분리대두단백이 프로브에 닿는 단면이 1 cm × 1 cm가 되도록 성형 후 90 ℃에서 2시간 수화 후 15분간 물을 제거하였다. 측정조건은 프로브 앵글 타입(65 ℃), 최대응력 2 kg, 지지대 이동속도 100 mm/min이었다. 측정치로 탄성력(springiness)과 응집력(cohesiveness)을 Trinh & Glasgow (2012)가 제시한 방법을 이용하여 수식 4와 수식 5로 계산하였고 절단력(cutting strength)을 수식 6으로 계산하였다.
Figure pat00003
(수식 4)
D1: 처음 발생한 최대 응력 거리
D2: 두번째 발생한 최대 응력 거리
Figure pat00004
(수식 5)
A1: 최대 무게 처음 도달시의 그래프 면적
A2: 최대 무게 두번째 도달시의 그래프 면적
Figure pat00005
(수식 6)
Fm: 압출 성형물의 최대 응력 (N)
S: 단면적 (cm2)
(6) 조직잔사지수
압출성형 조직화 분리대두단백의 조직형성 정도를 평가하기 위하여 조직잔사지수(integrity index)를 Cho & Ryu (2017)의 방법을 응용하여 다음과 같이 측정하였다. 압출성형 조직화 분리대두단백 5 g을 80 ℃의 물 100 mL에서 30 분간 침지, 복원시킨 후 121 ℃에서 15분간 가압가열하여 흐르는 물에 30초간 냉각시켰다. 냉각된 시료에 증류수를 첨가하여 100 mL로 정용하고 균질기(homogenizer)에서 9,500 02rpm으로 1분간 균질화시킨 후 20 mesh로 걸러내었다. 잔사는 흐르는 물로 30초간 씻어내어 105 ℃에서 2시간 건조 후 건물량에 시료 무게를 나누어 다음 수식 7에 따라 산출하였다.
Figure pat00006
(수식 7)
(7) 미세구조
압출성형 조직화 분리대두단백을 80 ℃의 물에 2시간 수화시킨 후 종단면을 절단한 시료를 동결건조시키고 단면을 백금으로 코팅 후 고분해능 주사전자현미경(MIRA LMH, Tescan Co., Ltd., Brno, Czech)으로 가속전력 20 kV에서 미세구조를 관찰하였다.
4. 화학적 특성
(1) 식이섬유
압출성형 비지의 식이섬유 정량은 AOAC(2005)법을 이용하여 측정하였다. 총식이섬유의 측정은 시료 1 g을 각각의 비이커에 넣고 0.08 M의 모노나트륨 인산염(soduim phosphate monobasic) 50 mL을 넣은 뒤, 0.1 mL의 α-아밀라제(amylase)를 혼합하고, 95 ℃ 수조에 15분간 반응시켰다. 실온에서 냉각 처리 후 pH를 7.5±0.2가 되도록 하고, 0.27 N 수산화나트륨을 혼합하여 완충용액에 희석된 5 mg/mL의 프로테아제(protease)를 각각의 비커에 넣어 60 ℃ 항온수조에서 30분간 반응을 시킨 뒤 실온냉각 처리를 하였다. pH 4.0-4.6이 되도록 0.325 M 염산을 가하여 0.1 mL의 아밀로 글루코시다제(amylo glucosidase)를 첨가한 후 30분간 반응시킨 다음, 반응을 멈추기 위해 95 % 에탄올을 가하였다. 규조토가 도포된 유리여과기를 사용하여 여과 후 증류수, 95 % 에탄올, 아세톤으로 세척하였다. 세척된 여과기를 105 ℃에서 전후 중량의 차이가 거의 없을 때(항량)까지 건조한 후, 평균 잔사(Residue) 중량을 측정하고 각각의 잔사 단백질(Protein)과 회분(Ash)값의 중량을 측정하여 그 값을 감해주었다. 그 후, 공시험 잔사의 단백질 함량과 회분량을 측정하여 보정 후 총 식이섬유 함량을 정량하였다.
불용성 식이섬유의 측정은 총 식이섬유에서 얻은 잔사에 4배 용량의 60 ℃의 95 % 에탄올을 가한 후 1시간 동안 침지하여 규조토를 도포한 유리여과기를 사용해 여과하고, 78 % 에탄올, 95 % 에탄올, 아세톤 순으로 세척하여 건조하였다. 건조한 잔사의 단백질과 회분을 측정하여 수식 8에 대입하여 불용성 식이섬유 함량을 계산하였으며, 수용성 식이섬유는 총식이섬유와 불용성 식이섬유의 차로 계산하였다.
Figure pat00007
(수식 8)
R : 잔사 중량
P : 잔사 단백질 중량
A : 잔사 회분 중량
S : 잔사 시료 중량
(2) 환원당
환원당 함량은 DNS(Miller, 1959)법으로 측정하였다. 시료 0.1 g을 증류수 10 mL에 녹여 진탕한 후 3000 rpm에서 20분간 원심분리하였다. 여과된 용액 1 mL를 시험관에 옮겨 DNS(3,5-dinitrosalicylic acid,)용액 3 mL을 가하고 끓는 물에서 5분간 반응시킨 후 찬물에서 15분간 냉각하였다. 증류수를 가하여 25 mL로 맞춘 후 UV/가시광선 분광계(WPA LightwaveⅡ, Biochrom Ltd., Cambourne, UK)를 이용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 환원당의 표준물질로는 D-글루코스를 사용하였다.
(3) 총당
총당 함량은 페놀-황산(Dubois, 1956)법으로 정량하였다. 건조분말 시료 1 g에 증류수 100 mL를 가하여 80 ℃에서 2시간 환류냉각 추출한 뒤 와트만 No. 2 여과지로 여과한 여액에 증류수를 가하여 500 mL로 정용하여 시료액을 만들었다. 시료액 1 mL에 5 % 페놀수용액 1 mL를 가한 뒤 진한 황산(98% v/v) 5 mL를 가하여 혼합하고 상온에서 15분간 방치하여 반응시켰다. 이를 UV/가시광선 분광계를 이용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였고 D-글루코스를 이용하여 검량곡선을 작성하였다.
(4) 수용성 질소지수
압출성형 조직화 분리대두단백의 수용성 질소지수(nitrogen solubility index, NSI)는 Capritar et al.(2010)의 방법을 응용하여 사용하였다. 시료 1.5 g을 0.5 %의 수산화칼륨(KOH) 용액 75 mL에 넣고 30 ℃의 진탕기(SI-300R, Jeiotech, Seoul, Korea)에 120 rpm으로 교반하였다. 그 중 50 mL를 취하여 2000 rpm에서 20분 동안 원심분리한 후 0.5 mL의 상층액을 최종적으로 취하여 Ninhydrin(Starcher, 2011)법을 사용하여 수용성 질소함량(soluble nitrogen content)을 측정하였다. 총 질소 함량 값은 시료 1.5 g을 6N 염산(Samchun Chemical Co., Pyeongtaek, Korea)을 사용하여 100 ℃에 24시간 동안 완전히 가수분해하여 75 mL의 증류수에 녹인 후 상층액 0.5 mL를 취하여 닌히드린(Ninhydrin) 법으로 측정하여 수식 9에 대입하였다.
Figure pat00008
(수식 9)
(5) 아미노산 조성
총아미노산 조성을 측정하기 위하여 닌히드린(Starcher, 2011)법을 사용하였다. 시료 40 - 100 mg을 시험관에 취한 후 6N 염산을 가하여 질소가스로 통기시킨 후 마개를 막고 105 ℃에서 24시간 가수분해시켰다. 가수분해된 시액을 냉각시킨 뒤 와트만 No. 6 여과지를 사용하여 50 mL 메스플라스크에 여과하였다. 여과액 중 일정량을 0.45 μm 여과막으로 여과한 후 시액 일정량(50 - 100 μL)을 1 ml의 유리시험관에 취하여 진공건조시켰다. 건조된 시료를 다시 재건조 시약 16-20 μL를 넣고 재건조시킨 후 유도체 시약을 25 μL를 넣고 20 - 25분간 충분히 반응시킨 뒤 다시 진공건조시킨 후 액체크로마토그래피의 이동상 A용매로 희석하여 HPLC에 주입 후 측정한다.
5. 항산화 특성
(1) DPPH 라디컬 소거 활성
DPPH 라디컬 소거 활성은 Blois(1958)법을 변형하여 측정하였다. 추출물 100 μL에 DPPH 용액 0.2 mM, 50 μL를 가하고 10분 동안 반응시킨 후 흡광도의 변화를 517 nm에서 측정하였다. DPPH 항산화 활성은 시료용액의 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 감소율로 계산하였고, DPPH 항산화 활성이 50 % 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50 값으로 나타내었다.
(2) ABTS 라디컬 소거 활성
ABTS 라디컬 소거 활성 측정은 Blois(1958)법을 변형하여 측정하였다. 즉, 7 mM ABTS와 2.45 mM 과황산칼륨(potassium persulfate) 용액을 혼합하여 하루 동안 암소에 방치해 ABTS 라디컬을 형성시킨 후, 이 용액을 734 nm에서 흡광도가 0.7-0.9가 되도록 몰 흡광계수를 계산하여 증류수로 희석하였다. 추출물 50 μL에 희석된 ABTS 라디컬이 형성된 용액 100 μL를 가해 흡광도의 변화를 정확히 5분 뒤에 측정하였다. ABTS의 항산화 활성은 시료용액의 첨가구와 무 첨가구의 흡광도 감소율로 계산하였고, ABTS 항산화 활성이 50 % 감소하는데 필요한 시료의 농도인 RC50 값으로 나타내었다.
(3) 총 폴리페놀
총 폴리페놀의 함량은 분석방법으로 널리 사용되고 있는 Gutfiger(1981)법을 변형하여 측정하였다. 희석액 100 μL에 폴린-시오칼토(Folin-Ciocalteu) 용액 100 μL를 가하고 3분간 방치한 다음 1 mL의 0.7 M 탄산나트륨(Na2CO3) 용액을 가하였다. 이 혼합액을 60분 동안 방치한 후, UV/가시광선 분광계를 사용하여 750 nm에서 흡광도를 측정하였다. 시료의 총 폴리페놀 함량은 탄닌산(tannic acid)으로 표준곡선을 작성하여 계산하였다.
5. 통계처리
결과의 통계처리는 SPSS(version 23.0, SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하여 일원배치분산분석(one-way ANOVA)을 실시한 후 유의적 차이가 있는 항목에 대해서 p<0.05 수준에서 그 결과를 던칸의 다중범위검정(Duncan’multiple range test)으로 검정하였다.
II. 결과 및 고찰
1. 압출성형 비지의 일반 성분 분석
압출성형 비지의 수분, 단백질, 지방, 탄수화물 그리고 회분의 성분 함량을 측정한 결과, 하기 표 1과 같이 측정되었다.
Figure pat00009
2. 압출성형 비지의 물리화학적 특성
(1) 팽화율
수분 주입량과 스크루 회전속도, 배럴 온도의 변화에 따른 압출성형 비지의 팽화율은 하기 표 2와 같다. 비지를 단일 원료로 압출성형 조건을 달리하였을 때, 팽화는 일어나지 않았고 고온 고압에 의한 조직화 정도가 약한 성형현상만 관찰되었다. 이는 비지 내에 유분이 다량 존재하고 흐름성이 적어 원료의 균일한 주입이 일어나지 못하여 압출성형에 영향을 미쳤을 것으로 판단되며, 또한 스크루 내부에서 지질이 추출되어 점결(caking) 현상이 발생하여 균일한 압력이 전달되지 않아 팽화가 되지 않은 것으로 사료된다.
(2) 수분용해지수
압출성형 비지의 수분용해도는 하기 표 2에 나타내었다. 압출성형 후 비지는 원료 비지에서 측정된 수분용해도 12.3±0.10 %에 비해 낮게 나타났다. 수분함량 45 %, 스크루 회전속도 200 rpm, 배럴 온도 120 ℃에서 3.9±0.10 %로 크게 감소하였으며, 수분함량 35 %, 스크루 회전속도 300 rpm, 배럴 온도 160 ℃에서 6.6±0.26 %로 가장 높게 나타났다. 원료비지의 수분함량이 7 %에서 35 %로 증가할수록 수분용해도는 감소하는 경향을 보였으며, 이는 수분주입량의 증가에 따라 수분용해도가 감소된다는 Stojceska (2008)의 보고와도 일치하였다. 또한, 스크루 회전속도가 200 rpm에서 300 rpm으로 증가하고, 배럴 온도가 120 ℃에서 160 ℃로 높아짐에 따라 수분용해도는 5.8±0.10 %에서 6.6±0.26 %로 증가하였다. 압출성형 공정을 통해 수분용해지수는 증가하였으며 이는 수분주입량과 배럴 온도를 조절하여 제조한 카사바 전분 압출성형물의 특성 결과와 동일한 경향을 나타내었다(Serge et al., 2011).
압출성형 공정을 통해 수분용해지수가 증가한 원인은 수분함량, 스크루 회전속도, 배럴 온도와 비기계적 에너지에 의한 단백질 구조의 파괴가 진행되어 수용성 다당류의 양이 증가되었기 때문이다(An et al., 2014).
Figure pat00010
(3) 색도
압출성형 비지의 명도(L), 적색도(a) 및 황색도(b)의 값은 하기 표 3과 같다. 압출성형 비지의 명도는 배럴 온도 120 ℃, 스크루 회전속도 300 rpm 및 수분함량 45 %일 때 69.37±0.23 %로 가장 높은 값을 나타내었고, 수분함량 35 %, 스크루 회전속도 200 rpm 및 배럴 온도 160 ℃에서 52.88±0.85 %로 가장 낮은 값을 나타내었다.
전체적으로 명도는 수분함량이 증가할수록, 스크루 회전속도가 증가할수록, 배럴 온도가 감소할수록 높아지는 경향을 나타내었다. 이는 압출성형 중 수분함량 증가로 인해 온도가 감소되고 수분이 수증기로 되어 사출구에서 빠져 나올 때 갈변화가 덜 일어났기 때문인 것으로 판단된다(Miwa et al., 1990). 압출성형 비지의 적색도는 수분함량 35 %에서 스크루 속도 200 rpm, 배럴 온도 120 ℃일 때 7.22±0.26 %로 가장 높은 값을 나타내었으며, 팽화온도 120 ℃, 스크루 속도 300 rpm, 수분함량 45 %에서 5.29±0.18 %로 가장 낮은 값을 나타내었다. 전체적으로 적색도는 수분함량이 감소할수록, 배럴 온도가 낮을수록, 스크루 속도가 낮을수록 증가하는 경향을 나타내었다. 황색도 또한, 적색도와 마찬가지로 수분함량이 감소할수록, 배럴 온도가 낮을수록, 스크루 속도가 낮을수록 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 Jang et al. (2006)의 뽕잎 팽화과자에 관한 연구와 Cheon & Eun (2011)의 연구에서도 일반 고구마 분말을 첨가한 팽화과자의 특성연구에서 배럴 온도가 증가함에 따라 명도는 감소하고 적색도와 황색도는 증가하였다는 보고와 일치하였다. 이러한 결과는 즉석 팽화스낵 제조과정 중 발생하는 Maillard reaction에 의한 갈변반응이 원인인 것으로 판단되며, 갈변반응은 일반적으로 온도가 높을수록 수분함량이 낮을수록 더 쉽게 일어난다는 Ha et al.(2004)의 보고와도 일치하였다.
Figure pat00011
(4) 식이섬유
압출성형 비지의 식이섬유 함량은 표 4와 같다. 불용성 식이섬유(insoluble dietary fiber)는 압출성형 비지가 원료비지(수용성-24.31±0.51 mg/g, 불용성-581.68±9.69 mg/g)에 비해 낮게 측정되었으며 수분함량 35 %, 스크루 회전속도 300 rpm, 배럴 온도 160 ℃ 조건에서 560.08±9.87 mg/g으로 낮게 분석되었다. 수용성 식이섬유(soluble dietary fiber)의 함량은 수분함량 35 %, 스크루 회전속도 300 rpm, 배럴 온도 140 ℃ 조건에서 33.18±0.42 mg/g으로 높게 분석되었다. 이는 Lee & Schwarz (1994)에 의해 보고된, 압출성형 시 발생하는 고온 및 고전단력에 의해 세포벽의 분해가 일어나 불용성 식이섬유는 감소하고 수용성 식이섬유는 증가한 결과와 일치하였다. 또한, Kim et al. (2009)의 보고에 의하면 일반적으로 불용성 식이섬유의 주요 성분인 셀룰로오스와 리그닌이 압출성형 시 발생하는 고온과 전단력의 영향으로 섬유질 구조가 파괴되어 수용성 식이섬유가 증가하였으며, 불용성 식이섬유와 수용성 식이섬유가 압출성형 공정을 통하여 당류로 전환되어 총 식이섬유 함량이 감소한 것으로 판단된다.
Figure pat00012
(5) 환원당
압출성형 비지의 환원당의 함량은 하기 표 5와 같다. 환원당의 경우 원료비지(12.84±0.39 mg/g)에 비하여 수분함량 45 %, 스크루 회전속도 300 rpm 및 배럴 온도 160 ℃ 조건에서 9.58±1.18 mg/g으로 감소하였는데, 이러한 원인은 압출성형 공정을 거치면서 높은 온도로 인해 갈변화가 환원당의 감소에 영향을 미친 것으로 판단된다.
(6) 총당
압출성형 비지의 총당 함량은 하기 표 5와 같다. 압출성형 비지의 총당은 원료비지에 비하여 압출성형을 통하여 증가하는 경향을 보였으며, 특히, 수분함량 35 %, 스크루 회전속도 300 rpm 및 배럴 온도 160 ℃ 조건에서 274.91±3.86 mg/g으로 가장 높게 분석되었다. 이는 Ryu et al. (2008)의 산삼배양근을 압출성형 하였을 때 총당의 함량이 증가함을 보였다는 결과 및 Ryu & Kim (2013)의 결과와도 유사하였다.
Figure pat00013
3. 압출성형 비지의 항산화 특성
(1) DPPH 라디컬 소거 활성
압출성형 비지의 DPPH 라디컬 소거 활성은 배럴 온도가 높아질수록 증가하는 경향을 나타내었으며(표 6 참조), 수분함량이 35 %, 스크루 회전속도 300 rpm, 배럴 온도 160 ℃에서 10.1±0.44 %로 가장 높게 나타났다. 이는 온도 증가로 인해 압출성형물에 함유되어 있는 단백질 펩타이드 결합이 가수분해 되면서 항산화 활성도 비례하여 향상되었다는 Choi et al. (2011)의 보고 및 열처리가 항산화 활성 효과를 증진시킨다는 Lee et al. (2014)의 보고와도 일치하였다. 또한, Son & Ryu (2009)의 압출성형 백삼의 유리기 소거 활성을 조사한 결과가 배럴 온도 140 ℃에서 압출성형 백삼이 110 ℃보다 높았다는 결과와 일치하였으며, 수삼의 증삼 온도(100 - 120 ℃) 조건을 다르게하여 제조한 인삼추출물의 DPPH 라디컬 소거 활성을 비교하였을 때 120 ℃의 고온에서 제조된 인삼에서 활성이 높았다는 Kim et al. (2000)의 연구결과와도 유사함을 확인하였다.
(2) ABTS 라디컬 소거 활성
ABTS는 비교적 안정한 자유 라디컬로서 DPPH 라디컬 소거 활성과 함께 항산화 활성을 분석하는데 많이 이용되고 있으며, 압출성형 비지의 ABTS 라디컬 소거 활성은 표 6과 같다. 압출성형 비지의 배럴 온도가 120 ℃에서 160 ℃로 증가함에 따라 ABTS 라디컬 소거 활성은 증가하는 경향이 200 rpm에서만 나타났으며, 스크루 회전속도와 수분함량의 차이에 따른 유의적인 변화는 관찰되지 않았다. 압출성형 비지의 ABTS 라디컬 소거 활성은 수분함량 35 %, 스크루 회전속도 200 rpm 및 배럴 온도 160 ℃에서 35.7±0.72 %로 가장 높게 나타났다(표 6 참조).
(3) 총 폴리페놀
페놀화합물은 식물성 자원 속에서 항산화 활성과 관련이 깊은 성분으로 알려져 있으며, 페놀릭 히드록실(phenolic hydroxyl) 그룹이 효소단백질을 포함하는 단백질과 2가 금속이온 및 기타 거대 분자들과 결합하는 성질을 갖기 때문에 높은 항산화 활성을 가지는 것으로 보고되었다(Shin et al., 1994). 각각의 시료에 대한 총 폴리페놀 함량의 측정결과는 하기 표 6과 같다. 총 폴리페놀 함량은 원료비지에서 16.52 mg/g으로 가장 낮게 나타났다. 이에 비하여, 압출성형 비지의 총 페놀함량은 전반적으로 높게 나타났으며, 수분함량 45 %, 스크루 회전속도 200 rpm 및 배럴 온도 140 ℃에서 17.54 mg/g으로 가장 높게 측정되었으나, 압출성형 조건에 따른 유의적 차이는 크지 않았다(표 6 참조).
Figure pat00014
4. 비지 첨가 압출성형 조직화 분리대두단백의 물리적 특성
(1) 수용성 질소지수
우리 몸을 구성하고 있는 단백질은 아미노산 질소 화합물로, 질소는 우리 몸의 면역 체계와 호르몬 조절 등을 담당하는 필수 구성 성분이다(Gu et al., 2017).수용성 질소지수(NSI)는 강한 수용성의 성질을 가지고 있는 아미노산을 선택적으로 검출할 수 있는 방법이다. 조직화 성형시 단백질의 변성 정도를 나타내는 지표로 사용되며(Yoo et al., 2014), 원료의 수용성 질소지수의 값이 높을수록 조직화가 용이한 것으로 알려져 있다(Han et al., 1989).
수분함량과 배럴 온도에 따른 수용성 질소지수를 표 7 및 도 3에 나타내었다. 본 실험에서는 배럴 온도가 140 ℃에서 150 ℃, 수분함량이 35 %에서 45 %로 증가함에 따라 NSI 값이 75.80±4.78 %에서 62.60±2.38 %로 감소하였으며, 배럴 온도 140 ℃, 수분함량 35 %일 때 비지의 함량이 0 %에서 60 %로 증가함에 따라 NSI 값이 75.80±4.78 %에서 66.42±2.49 %로 감소하였다(표 7 참조). 이는 배럴 온도와 수분의 함량의 증가로 단백질이 열변성이 증가하여 수용성 질소가 감소한 것으로 사료되며, 이는 선행문헌[Han (1992)]의 보고와 일치하였다.
Figure pat00015
(2) 수분용해지수
비지 첨가량을 달리하여 제조한 압출성형 조직화 분리대두단백의 수분용해지수는 하기 표 8에 나타내었다.
압출성형 조직화 분리대두단백 처리구의 수분용해지수는 무처리구에 비해 증가하였으나 비지의 함량이 증가할수록 수분용해지수는 감소하였다. 수분용해지수는 전분과 단백질의 수화를 나타내는 지표로서(Mason & Hoseney, 1986), 수분흡착지수의 증가 요인은 단백질 용융물이 기계적 전단력이 취약해져 수분을 흡수하기 쉬운 기공이 많은 조직으로 변화되었기 때문이다. 압출성형 시 수분 함량이 높을수록 배럴 내 과열된 증기가 많아 사출되고 증기가 조직의 재결합을 방해하며 증발되어 다공성의 구조를 형성하여 수분 흡수율이 높아진 것으로 판단된다. 또한, 비지의 함량이 증가할수록 수분용해지수가 감소하였는데 이는 비지의 첨가로 인해 상대적으로 감소한 수용성 단백질의 양에 비례하여 감소한 것으로 판단된다.
(3) 수분흡수력
수분흡수력은 압출성형 조직화 분리대두단백의 기공, 즉 다공질형태의 층과 관련이 있고 특히 수분함량과 배럴 온도는 수분흡수력에 중요한 요소이다(Lin et al., 2000). 또한, 시료들이 팽창할수록 공기층이 커지기 때문에 수화할 때 물을 더 많이 흡수하게 되어 수분흡수력이 높다고 보고되어 있다. 즉, 수분흡수력은 수화시킨 압출성형 조직화 분리대두단백의 조직과 아주 밀접한 관계를 가지고 있다.
수분흡수력은 수분함량이 35 %, 배럴 온도 150 ℃ 및 비지 함량이 0 %일 때 시료의 조직이 가장 팽창하여 많은 공기층을 형성함으로서 수화시켰을 때 물을 많이 흡수하여 278.54±6.47 %로 가장 높은 값을 나타내었다(표 8 참조).
Figure pat00016
(4) 조직감
수화된 압출성형 조직화 분리대두단백의 조직특성은 하기 표 9에 나타내었다. 압출성형물의 탄성력, 응집력, 절단강도는 비지의 함량이 증가함에 따라 감소하였는데 배럴 온도 150 ℃, 수분함량 45 %에서 비지의 함량이 0 %에서 60 %로 증가함에 따라 81.96±1.36 %에서 76.84±2.17 %로 탄성력이 감소하였고, 68.72±0.67 %에서 67.28±0.90 %로 응집력이 감소하였으며, 5.99E+04 N/㎝2에서 4.76E+04 N/㎝2로 절단강도가 감소하였다.
선행문헌[Gu & Ryu (2011)]에서는 압출성형시 수분함량과 스크루 회전속도에 따른 탄력성과 응집성 모두 수분흡수력과 양의 상관관계를 보였고, 또한 탄력성과 응집성도 수분흡수력과 마찬가지로 기공의 구조와 관련이 있다고 보고하였다. 본 실험에서는 비지를 첨가한 압출성형 조직화 분리대두단백의 탄력성과 응집성도 비슷한 경향을 보였다. 또한, 배럴 온도 150 ℃, 비지 0 %, 수분 함량이 35 %에서 45 %로 증가함에 따라 절단강도는 6.37E+04 N/㎝2에서 5.99E+04 N/㎝2로 감소하였는데, 이는 선행문헌[Lin et al. (2000)]에서 압출성형시 수분 함량이 60 %에서 70 %로 증가할수록 절단강도가 감소하였다는 결과와 일치한다.
Figure pat00017
(5) 조직잔사지수
조직잔사지수와 보수력, 조직감 분석은 수화시킨 조직화 분리 대두단백의 조직화 특성을 나타내주는 인자이다(Koh, 1996). 압출성형 조직화 분리대두단백의 조직화 정도를 가장 쉽게 평가할 수 있는 것은 관능평가지만 섬유상 조직감을 수치상으로 나타내기는 어렵다.
각각의 조건에 따른 조직잔사지수는 도 4에 표기하였다. 수분 함량이 증가할수록 조직잔사지수는 감소하였는데, 비지 함량 60 %, 배럴 온도 150 ℃일 때 수분 함량이 35 %에서 45 %로 증가함에 따라 16.24±2.3 %에서 15.60±4.2 %로 조직잔사지수가 감소하였다. 이는 분리대두단백을 압출성형했을 때 수분 함량이 증가할수록 조직잔사지수가 감소한다는 Han et al. (1989)의 연구와 일치한다.
비지의 함량이 증가할수록 조직잔사지수는 증가하였는데, 수분 함량이 35 %, 배럴 온도 150 ℃일 때 비지의 함량이 0 %에서 60 %로 증가함에 따라 9.63±3.87 %에서 16.24±2.34 %로 조직잔사지수가 약 1.5배 이상 증가하였다. 이는 압출성형 비지에 함유된 불용성 식이섬유의 주요 성분인 셀룰로오스와 리그닌의 조직 형성에 의해 압출성형물의 조직화가 촉진되어 조직잔사지수가 증가한 것으로 판단된다.
(6) 색도
색도는 압출성형 과정 중에 변하는 물리적 특성 중 하나이고, 압출성형 과정 중에서 높은 온도에 의해 색깔이 변하여 갈변 반응과 단백질 변성과 유사한 변화가 일어난다. 또한, 색도가 어두운 물질일수록 영양소의 손실이 일어나며, 비효소적 갈변 반응은 단백질 구조상의 아미노산 결합이 파괴될 수 있다고 보고되어 있다(Ryu, 2005).
각각의 조건에 따른 색도는 하기 표 10에 나타내었다. 배럴 온도가 140 ℃에서 150 ℃로 증가함에 따라 팽창으로 인하여 밀도가 감소하여 명도가 증가하였다. 또한, 배럴 온도가 증가할수록 팽창으로 인하여 밀도가 감소하여 적색도 및 황색도는 증가 정도가 감소하거나 값이 감소하였다. 수분 함량이 낮을수록 갈변으로 인하여 명도가 감소하고 적색도 및 황색도는 증가하는 경향을 보였다.
Figure pat00018
5. 비지 첨가 압출성형 조직화 분리대두단백의 화학적 특성
(1) 아미노산 조성
대두의 단백질은 다른 식물성 단백질 급원식품들과 비교하여 양과 질적인 면에서 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 이러한 대두를 활용한 가공식품 및 부산물의 단백질 함량 분석은 식품의 품질 평가에 있어서 중요하다. 시료들의 아미노산 분석은 보다 좋은 영양분을 함유하고 있는 원료를 사용하기 위해 비지 첨가량을 달리한 압출성형 조직화 분리대두단백의 아미노산 조성을 분석하였다.
비지첨가 압출성형 조직화 분리대두단백의 아미노산 조성은 조건에 따른 유의적인 차이를 보이지 않았다. 이는 열, 압력과 같은 물리적 힘이 가해지는 시간이 매우 짧아 아미노산 변형을 일으키지 못한 것으로 판단된다. 비지의 함량이 증가함에 따라 아미노산 함량이 낮아졌으며, 비지 첨가 60 %에서 가장 낮은 아미노산 함량을 나타내었다(표 11, 비지 0 %;표 12, 비지 20 %;표 13, 비지 40 %;표 14 비지 60 %).
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
(2) 식이섬유
비지 첨가 압출성형 조직화 분리대두단백의 불용성 식이섬유는 배럴 온도 150 ℃, 수분함량 45 %의 동일조건에서 비지 무첨가군에서 거의 검출되지 않았으나, 비지 첨가량을 20 %에서 60 %로 증가시킨 경우에 116.63±0.99 mg/g에서 346.65±2.84 mg/g으로 크게 증가하였다. 또한, 수용성 식이섬유의 함량 역시 동일 조건에서 비지 무첨가군에서 거의 검출되지 않았으나, 비지 첨가량을 20 %에서 60 %로 증가시킨 경우에 4.83±0.06 mg/g에서 14.57±0.446 mg/g으로 높게 측정되었다(표 15 참조).
Figure pat00023
(3) DPPH 라디컬 소거 활성
압출성형 비지의 DPPH 라디컬 소거 활성은 배럴의 온도와 수분함량이 높아질수록, 비지의 함량이 증가할수록 높아지는 경향을 나타내었으며(표 16 참조), 수분함량이 45 %, 배럴 온도 150 ℃, 비지함량 60 %에서 7.17±0.05 %로 가장 높게 나타났다. 이는 수분함량이 증가할수록 DPPH 라디컬 소거 활성의 값도 비례하여 증가하였다는 Yang & Choi (2016)의 보고와 일치하였으며, 온도 증가로 인하여 압출성형물에 함유되어 있는 단백질 펩타이드가 가수분해 되면서 항산화 활성도 비례하여 향상되었다는 Choi et al. (2011)의 보고 및 열처리가 항산화 활성 효과를 증진시킨다는 Lee et al. (2014)의 보고와도 일치하였다.
(4) ABTS 라디컬 소거 활성
ABTS는 비교적 안정한 자유 라디컬로서 DPPH 라디컬 소거 활성과 함께 항산화 활성의 분석에 많이 이용되고 있으며, 압출성형 비지의 ABTS 라디컬 소거 활성은 하기 표 16과 같다.
배럴 온도가 140 ℃에서 150 ℃로 증가함에 따라 ABTS 라디컬 소거 활성은 높게 나타났으며, ABTS 라디컬 소거 활성은 수분함량이 45 %, 배럴 온도 150 ℃, 비지함량 60 % 에서 27.40±0.17 %로 가장 높게 나타났다.
Figure pat00024
(5) 미세구조
비지 함량, 배럴 온도 및 수분 함량에 따른 압출성형 조직화 분리대두단백의 종단면(1000 ×)의 미세구조는 도 5와 같다. 비지함량 0 % 및 140 ℃ 압출성형 조직화 분리대두단백의 종단면은 조직화가 완전하게 이루어져 많은 섬유조직이 관찰되었으나, 140 ℃ 및 수분 45 % 조건하에 비지첨가 함량이 60 %인 경우에는 단백질 총 함량의 저하에 따라 조직화 정도가 감소되었고 규칙적인 섬유조직을 관찰할 수 없었다.
본 실험을 통해 많은 기공이 관찰된 시료일수록 수분흡수력이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 Lin (2000) 등이 수분흡수력은 다공질 형태의 층과 관련이 있으며, 시료들이 팽창할수록 공기층이 커진다는 내용과 일치하였다. 또한, 동일한 온도에서 비지함량이 0 %에서 60 %로 증가하였을 때, 형성된 섬유조직을 통해 단백질의 조직화가 감소함을 확인할 수 있었다. 또한, 비지의 함량이 40 %이상 증가시 치밀하고 규칙적인 단단한 섬유조직을 형성하지 않고, 엉성하게 응결되어 조직화를 유연하게 하는 결과를 확인하였다. 상기 결과를 통하여, 단백질의 조직화가 배럴 온도의 영향을 받는 것을 확인하였으며, 비지의 함량이 증가할수록 치밀하지 않은 섬유 조직구조를 형성하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 비지의 첨가량이 형성하는 단백질의 양에 영향을 미치고 조직화 분리대두단백의 높은 잔사조직지수를 보이는 것이라 사료된다.
IV. 요약
본 발명은 비지의 재활용과 부가가치 증진과 중간식품소재로의 활용을 위해 압출성형 비지 및 비지-인조육의 물리화학적 특성에 대해 살펴보았다. 비지를 단독으로 압출성형한 경우 조직화가 형성되지 않음으로 인하여 식품의 중간소재로 활용하기에 부족함을 확인하였으나, 분리대두단백에 비지의 첨가량을 달리하여 압출성형시 분리대두단백에 부족한 식이섬유 등의 생리활성물질을 함유한 우수한 품질의 인조육을 얻을 수 있으므로, 식품의 중간소재로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 비지 첨가 함량이 증가할수록 수용성 질소지수, 수분용해지수 및 수분흡수율은 감소하였고, 탄성력, 응집력 및 절단강도가 감소하여 조직감을 유연하게 하였으며, 색도에서는 유의한 차이를 확인할 수 없었으며, 식이섬유 함량 및 항산화 기능이 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 비지 함량 40 %의 압출성형 비지-인조육은 치밀하지 않은 섬유 조직의 조직화를 형성하고 조직잔사지수가 증가하여 제품화하기 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한, 본 발명의 압출성형 공정을 활용한 비지-인조육은 식품산업에 적용 가능성이 높으며, 기능성을 활용한 다양한 2차 가공 식품에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

Claims (5)

  1. 비지 및 분리대두단백을 포함하는 혼합물을 압출성형하여 제조된 압출성형 비지-인조육.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비지 및 분리대두단백을 포함하는 혼합물이 분리대두단백 20 내지 99 중량부 및 비지 1 내지 80 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 압출성형 비지-인조육.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비지가 20 내지 60 중량부인 것을 특징으로 하는 압출성형 비지-인조육.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압출성형이 쌍축 압출성형기를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 압출성형 비지-인조육.
  5. 제1항에 있어서, 상기 압출성형이 수분함량 20 내지 60 %, 배럴 온도 100 내지 180 ℃에서 회전속도 50 내지 500 rpm인 스크루를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 압출성형 비지-인조육.
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