KR20210018863A - 곤충 유충의 가공 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 곤충 유충에게 불필요한 스트레스를 가하지 않고 윤리적인 방식으로 곤충 유충을 가공하는 방법 및 시스템을 제공한다. 상기 방법은 곤충을 냉각에 의해 마취시키고 절단하여 곤충의 신경계를 파괴하는 단계를 포함한다. 따라서, 최소한의 스트레스로 곤충을 가공하는 에너지 절약적인 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 일반적으로 최소한의 스트레스 영향으로 곤충 유충을 마취시키고 불활성화시키는 것을 포함하는, 윤리와 관련하여 가장 적절한 방법으로 곤충 유충을 가공하는 것에 관한 것이다.
인간 및 가축용 식량 공급원으로서 곤충을 사용하는 것은 지속적인 인구 증가에 의한 수요 증가를 충족시키고 지속 가능성 및 장기간 식량 안전보장(food security)에 대한 우려를 해결할 수 있는 상당한 잠재력을 갖는다. 그러나, 곤충의 대규모 생산 및 수확(harvesting)은 동물 복지와 관련된 윤리적 문제를 유발한다.
건조, 끓임, 냉동, 다지기 또는 가스 처리를 포함하는 불활성화 단계 전 또는 동안 유충을 취급하는 것에 대한 여러 접근법이 존재한다. 그러나, 어떤 방법이 대규모 가공을 용이하게 하면서 불필요한 스트레스를 유발하지 않는 데 가장 적합한지는 계속 논의중이다.
현재 곤충을 불활성화시키는 선행 기술은 비용 집약적 공정인 동결이다. 다른 방법은 곤충 유충을 플래시 동결, 건조 동결, 동결, 끓임 또는 가스 처리하는 것을 포함한다. 일반적으로, 이어서 죽은 곤충은 분쇄 또는 절단 처리되고 단백질 분말로 가공된다. 냉각-절단을 적용하여, 곤충에게 추가적인 스트레스를 주지 않고 신경계를 파괴하여 곤충을 불활성화시키는 것을 달성할 수 있다. 건조 또는 끓임과 같이 열을 수반하고 마취 없이 절단하는 다른 기술은 곤충의 스트레스 수준을 증가시키거나, 예를 들어 CO2 가스 처리는 상기 제안된 방법만큼 빠르지 않다.
WO 2013/191548 A1은 곤충 또는 벌레를 영양분 스트림으로 전환하는 방법을 기술하며, 상기 방법은 곤충을 으깨어 펄프를 얻는 제1 단계를 포함한다.
US 2008/0075818 A1은 동물 사료로서의 고단백질 곤충 식량을 제조하는 방법을 개시한다. 이를 위해, 곤충을 건조하고, 완전 건조 후, 식량으로 분쇄한다. 그러나 건조 뿐만 아니라 동결은 느린 공정이고 매우 에너지 집약적이다.
따라서 본 발명의 목적은 곤충 유충에게 불필요한 스트레스를 가하지 않고 곤충 유충을 가공하는 효율적인 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 청구범위에 의해 명시된다.
본 발명에 따라, 곤충을 마취시키기 위해 곤충을 냉각시키고 절단에 의해 곤충의 신경계를 파괴하여 곤충의 불활성화를 유도하는 단계를 포함하는 방법이 제안된다.
냉각은 유체, 예를 들어 냉수를 첨가하여 수행될 수 있다. 유체/곤충 유충 혼합물은 50:50의 비를 가질 수 있거나 30:70 내지 80:20과 같은 임의의 다른 적합한 비를 가질 수 있다.
냉각 공정의 목표 온도는 15℃ 이하이다.
냉각 공정의 목표 온도는 10℃, 7℃ 또는 그 미만일 수 있다. 냉각 공정에 사용되는 냉각 매질은 바람직하게는 액체이다. 따라서, 물의 경우, 온도는 바람직하게는 0℃ 초과로 유지된다.
절단 공정은 각각의 곤충 유충을 매우 짧은 시간에 5개 이상 또는 바람직하게는 10개의 조각으로 절단할 수 있다. 바람직하게는, 유충의 90% 이상이 절단된다.
곤충 유충은 단백질 및/또는 지방 및/또는 키틴을 포함하는 분말로 가공될 수 있다. 처리되는 곤충 유충은 바람직하게는 동애등에(black soldier fly) 유충 또는 밀 웜(meal worm)이다. 곤충 유충은 바람직하게는 동물 사료 또는 식량을 제조하는 데 적합하다.
본 발명에 따른 유충의 가공은 바람직하게는 곤충 유충의 냉각, 분리 및 불활성화를 포함한다. 구체적으로, 곤충 유충은 가공되기 전 사육 잔사(rearing residue)로부터 분리될 수 있다. 이로 인해 물, 가스와 같은 유체, 또는 기계적 수단을 사용하여 분리 단계 또는 세척 단계를 수행할 수 있다.
또한, 곤충 유충은 가공되기 전에 냉수에 보관될 수 있다. 보관은 탱크에서 수행될 수 있다. 바람직하게는 보관하는 동안, 물-유충 혼합물 중의 물의 양은 30 내지 80 중량%이다. 보관하는 동안, 곤충 유충을 대사적으로 비활성화시키기 위해 물은 15℃ 미만의 온도를 가질 수 있으며, 이는 마취 단계로 여겨질 수 있다. 또한, 저온 환경에서의 보관은 미생물 병원체에 의한 감염 및 미생물 병원체의 성장을 방지하는 데 도움이 된다. 또한, 유충은 물에 뜨기 때문에, 유충 자체의 무게로 인한 유충의 부서짐을 방지할 수 있다. 온도는 바람직하게는 7℃ 미만일 수 있다. 또한, 균질한 냉각을 제공하기 위해 물/곤충 유충 혼합물은 교반 수단에 의해 교반될 수 있다. 이러한 방식으로, 곤충 유충을 최대 4일 동안 보관할 수 있다.
본 발명의 특징, 목적 및 이점은 하기 상세한 설명 및 첨부된 도면에 의해 명백해질 것이다.
도 1은 다양한 자극에 대한 곤충 유충의 스트레스 수준을 도시한다.
사육 및 가공하는 동안의 곤충 유충의 스트레스 수준을 평가하기 위해, 최소한의 스트레스 수준으로 곤충을 불활성화시키는 방법을 찾기 위한 연구를 수행하였다.
스트레스는 유충의 마취, 세척, 운송, 보관, 및 불활성화와 같은 가공의 다양한 단계와 관련있을 수 있다. 잠재적으로 스트레스가 많은 상태의 존재는 해당 자극에 대한 생리적 반응을 측정하여 평가되었다.
스트레스에 대한 생리적 반응을 평가하기 위해, 스트레스 관련 호르몬인 옥토파민(OCT)의 수준을 측정하였다. 무척추동물에서, 옥토파민은 근육 활성 및 도주 투쟁 행동(flight-or-fight behavior)을 조절한다. 옥토파민의 농도는 스트레스가 많은 상태에 대한 생리적 반응에 대한 프록시(proxy)로 사용될 수 있다. 유충을 다양한 자극에 노출시킨 후, 노출되지 않은 대조군 유충과 비교하여 OCT의 증가 또는 감소를 측정한다.
연구 과정에서, 하기 자극을 시험하였다:
- 물에 담근 후 4 내지 15℃에서 5 내지 15분 동안 유충을 냉각시킨다.
- 곤충 유충에 대한 영구적인 손상을 유도하지 않고 열에 노출시킨다.
- 4℃ 및 10℃에서 물/유충의 50:50 혼합물로 보관한다.
- 유충을 CO2로 가스 처리한다.
곤충 유충을 4℃의 물에 담그어 곤충 유충을 갑자기 냉각시키면 즉시 곤충 유충의 대부분이 움직이지 않게 된다. 이로 인해 OCT 수준이 감소하고, 냉각 상태에서 처리 전 측정된 대조군 수준으로 다시 상승하지 않았다. 곤충 유충을 실온에 노출시킨 후, OCT 수준은 다시 대조군 수준에 도달하였다. 여담으로 OCT 수준은 항상 가시적인 행동과 관련있는 것은 아니며, 이는 OCT를 이완/각성에 대한 보다 신뢰할 만한 지표로 만든다는 것을 유의해야 한다.
곤충 유충에 유효하게 해를 끼치지 않는, 그러나 극심한 열에 대한 노출은 고통스러운 행동으로 여겨지는 컬링(curling) 행동을 유발한다. 열 노출은 분명히 OCT 수준의 증가를 유발하며 이는 유충의 사전 마취 또는 불활성화가 없는 가열을 포함하는 어떠한 방법도 피해야 함을 나타낸다.
물 분무는 유충의 어떠한 시각적 행동 반응도 유발하지 않았다.
유충에 마취 효과가 있을 가능성이 가장 높은 두 가지 자극: 유충을 냉수에서 냉각시키는 것 및 유충을 CO2로 가스 처리하는 것을 조사하였다. 4℃의 냉수에 유충을 넣으면 즉시 대부분의 유충이 움직이지 않게 되었고, 1분 후 어떠한 움직임도 관찰되지 않았다. 10분 후, 유충을 물에서 꺼내고 건조한 표면 상에 놓았다. 그 후, 유충이 가시적인 활동 징후를 나타내기까지의 시간을 기록하였다. 대략 5분 후 움직임의 시작이 보였고, 대략 12분 후 정상적인 움직임이 회복되었다.
곤충이 변온성이라는 사실로 인해, 곤충 유충을 마취시키고 대사를 정지시키는 데 15℃ 이하, 바람직하게는 10℃ 이하의 온도가 충분하다. 냉각은 상기 동물의 생리에 영향을 미치지 않으며, 상기 동물은 최대 4일까지 보관될 수 있고 원하는 경우 어떠한 해도 입지 않고 재활성화될 수 있다.
반면 CO2로 가스 처리하는 경우, 대략 2분 후 움직임이 천천히 감소하기 시작했고 약 8분의 노출 후 광범위한 움직임의 감소가 나타났다. 10분 후, 처리를 중지하고 유충을 다시 건조한 표면 상에 놓았다. 먼저 느린 움직임이 이미 1 내지 2분 후에 일어났고, 5분 후, 정상적인 행동이 회복되었다. 이러한 정성적인 결과는 첫째로 냉수를 사용한 냉각이 가스 처리와 비교하여 유충을 마취시키는 데 더 효과적이고, 둘째로 냉각 후 회복은 가스 처리 후 회복보다 더 느리다는 것을 나타낸다.
상기 연구는 치명적이지 않은 자극에 초점을 두었지만, 추가 평가에서, 다양한 가공 방법을 평가하였다. 이는 절단, 끓임 및 열을 사용한 리핑(ripping)을 포함한다. 결과적으로, 치명적인 가공 후의 컬링 또는 탈출 행동을 관찰하였다. 하기 표 1을 참조하면, 대부분의 경우 다른 가공 방법과 비교하여, 절단은 매우 약한 반응을 유도하고, 끓임은 중간 반응을 유도하고, 열 리핑은 강한 또는 오래 지속되는 컬링 행동을 유발한다는 것을 알아내었다. 따라서, 열을 수반하는 불활성화 방법은 비교적 느리고 반응 강도를 증가시키는 경향이 있는 반면, 효과적인 절단 기술을 사용하는 방법은 가공 목적으로 권장된다. 상기 동물을 가스 처리하는 것을 포함하는 방법은 스트레스 수준 및 고통 면에서 허용가능하지만 비교적 느리다.
선행 기술은 액체 질소에 의한 쇼크 동결, 또는 쇼크 동결보다 약간 느린 공정인 유충을 -20℃에서 동결시키는 것을 포함하는 동결 기술에 의존한다. 둘 다 치명적이며 고통 또는 스트레스를 나타내는 행동을 유발하지는 않지만, 매우 에너지 집약적이다.
도 1은 다양한 온도 및 기간의 냉각 가공 및 각각의 회복 후의 OCT 농도로 측정된 동애등에 유충의 호르몬 스트레스 반응을 도시한다. 그래프는 상기 동물을 냉각시키고 대사를 중지시키는 것은 낮은 옥토파민 수준을 유도하지만, 온도가 실온으로 다시 상승할 경우 완전 회복이 달성된다는 것을 나타낸다. 따라서 냉각 가공은 완전 가역적이며 상기 동물에게 해를 끼치지 않는다.
추가 연구는 각각 냉각 또는 가스 처리로 상기 동물을 기절시키는 것 또는 마취시키는 것은 둘 다 스트레스 수준을 감소시키며, 냉각이 더 빨리 작용하고 더 나은 결과를 나타내기 때문에 냉각이 바람직하다는 것을 나타낸다. 따라서, 상기 동물을 가공하기 전 마취시키는 것이 권장된다. 냉수에 보관하는 것은 곤충 유충에게 추가적인 스트레스를 가하지 않지만 OCT 농도를 약간 낮춘다. 따라서, 물은 곤충 유충을 보관하는 것 및 마취시키는 것 모두에 사용할 수 있다. 상기 동물을 가공할 때, 절단 또는 쇼크 동결과 같은 빠른 방법이 권장되는데, 이는 열을 수반하는 방법 만큼 스트레스 수준을 증가시키지 않기 때문이다.
따라서, 최소한의 스트레스로 상기 동물을 적절하게 불활성화시키는 가공 방법은 상기 제시된 결과를 고려해야 한다.
본 발명에 따른 방법은 곤충 유충을 냉각시켜 마취시키고, 이어서 상기 곤충 유충을 절단하여 불활성화시켜서 신경계를 파괴하는 것을 포함한다.
냉각 단계는 물과 유충을 혼합함으로써 수행될 수 있다. 이에 따라 물/곤충 유충 혼합물은 50:50의 비를 가질 수 있거나 임의의 다른 적합한 비를 가질 수 있다.
바람직하게는, 냉각 가공의 목표 온도는 15℃ 이하이다. 냉각 가공의 목표 온도는 또한 10℃, 7℃ 또는 그 미만일 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 절단 가공은 각각의 곤충 유충을 한번에 다섯 조각 이상으로 절단할 수 있다. 그 후 곤충 유충은 단백질 분말로 가공될 수 있다.
청구범위에 명시된 방법을 사용함으로써, 곤충 유충을 가공하는 적절한 절차가 제시된다. 적어도 약 15℃ 미만에서의 냉각을 통해 유충을 마취시킨 후, 예를 들어 체질 또는 세척 단계에 의해 곤충 유충은 사육 잔사로부터 분리된다. 빠르고 효율적인 절단 기술은 곤충 유충을 즉시 비활성화시킨다. 또한, 제시된 방법은 상당히 비용이 낮으며 에너지 집약적인데, 동결 단계는 냉각에 의한 마취 및 이어지는 절단으로 대체되기 때문이다. 곤충 유충의 냉각 및 불활성화를 수행함으로써, 두 가지 목적이 달성될 수 있다. 첫째로, 상기 가공은 마취 및 신경계의 빠른 파괴를 포함하기 때문에 동물 복지가 보장된다. 둘째로, 곤충 유충을 냉각시켜 대사를 중지시킴으로써 곤충 유충의 현재 상태가 보존되기 때문에 제품 품질이 일관적이다.
상기 방법은 또한 모든 생애 주기 스타디아(stadia)의 살아있는 곤충에 적용될 수 있다.
Claims (13)
- 냉각에 의해 곤충 유충을 마취시키는 단계로서, 상기 곤충 유충은 상기 마취 단계 전 또는 후에 냉수에 보관되는 것인 단계, 이어서
신경계의 파괴를 통해 상기 곤충 유충을 불활성화시키는 단계
를 포함하는, 곤충 유충을 가공하는 방법. - 제1항에 있어서, 곤충 유충을 유체, 바람직하게는 물과 혼합함으로써 냉각시키는 것인 가공 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 곤충 유충 및/또는 유체의 냉각 온도는 15℃ 미만인 가공 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 곤충 유충 및/또는 유체의 냉각 온도는 10℃ 미만, 바람직하게는 7℃인 가공 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 불활성화 가공 단계는 곤충 유충의 90% 이상을 매회 다섯 조각 이상으로 분해, 특히 절단하는 것인 가공 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 곤충 유충을 단백질 및/또는 지방 및/또는 키틴을 포함하는 분말로 가공하는 것인 가공 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 곤충 유충을 마취 단계 전에 사육 잔사(rearing residue)로부터 분리하는 것인 가공 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 곤충 유충을, 보관하는 동안, 교반 수단으로 교반하는 것인 가공 방법.
- 곤충 유충을 냉각시키는 수단, 및
곤충 유충을 절단하는 수단
을 포함하는 곤충 유충을 가공하는 시스템으로서,
상기 시스템은 또한 곤충 유충을 가공하기 전 냉수에 보관하고 냉각시키도록 구성된 시스템. - 제9항에 있어서, 냉각 수단은 온도를 15℃ 미만, 바람직하게는 10℃ 미만으로 유지하도록 구성된 것인 시스템.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 곤충 유충은 분리 수단에 의해 사육 잔사로부터 분리되는 것인 시스템.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 절단 수단은 곤충 유충을 한 번에 다섯 조각 이상으로 절단하도록 구성된 것인 시스템.
- 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 곤충 유충을, 보관하는 동안, 교반하도록 구성된 시스템.
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