KR20240039339A - 감압 탈취를 통한 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법 - Google Patents
감압 탈취를 통한 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 식물성 단백질을 침지액에 침지하여 수화시키는 침지 단계; 및 상기 침지 단계에서 수화된 식물성 단백질을 진공 처리하여 탈취하는 탈취 단계;를 포함하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법 및 이러한 방법으로 제조된 이미 및 이취가 제거된 식물성 대체육에 관한 것으로, 짧은 공정으로 이미, 이취를 유발하는 근본적인 원인물질을 제거할 수 있어 생산성 및 상업성이 우수하며, 이미, 이취의 원인물질이 제거되므로 다양한 용도의 가공식품으로 적용 가능한 장점이 있다.
Description
본 발명은 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 조건을 이용하여 식물성 대체육 특유의 비린향, 곡물취, 이취, 이미 등을 제거하는 방법에 관한 것이다.
육류는 양질의 단백질과 비타민 등을 다량 함유하고 있어 영양가가 높으며, 특히 육류에 포함된 단백질의 경우에는 신체를 이루는 주요 성분으로 필수적으로 섭취되어야 하는 성분이다.
그러나, 이러한 육류를 얻기 위해 가축을 사육할 때 많은 에너지가 소모되는 문제가 발생하고 있으며, 이는 최근 지구 온난화 문제와 맞물려 해결해야 할 과제로 부상하고 있다. 또한, 가축을 비롯한 동물 유래 식품에는 인간의 건강에 유해한 콜레스테롤 등의 성분이 다량 포함되어 있는 문제가 있어, 최근에는 육류가 아닌 다른 식품으로 단백질을 섭취하고자 하는 요구가 점점 증가하고 있다.
뿐만 아니라, 가축 사육 환경이 비윤리적, 비도덕적이라는 이유로 채식을 지향하거나, 종교적인 이유로 채식을 하는 사람, 건강상의 이유로 채식을 하는 사람, 체중 감량을 목적으로 채식을 하는 사람 등 다양한 이유로 육류 섭취를 자제 혹은 기피하는 사람들의 수요를 만족시키기 위해 육류가 아닌 식물로부터 얻은 단백질을 가공하여 육류와 유사한 식감, 질감 및 맛을 갖는 대체육 시장이 확대되고 있는 실정이다.
이러한 식물 기반 단백질은 식물에서 유래한 단백질을 활용하여 식육과 유사한 형태나 맛이 나도록 제조하여 제품화하는 기술이 접목된 제품으로 식육, 알, 유제품을 모사한 식물성 고기, 식물성 알제품 및 식물성 유제품 등이 있으며, 특히 최근에는 실제 고기와 유사한 식감, 질감 및 맛을 내기 위한 다양한 방향으로의 연구가 이루어지고 있다. 일예로, 특허문헌 1(등록특허 제10-2279246호)에서는 대체육에 식이섬유를 첨가함으로써 육고기에 가까운 질감을 갖도록 개선시킨 고기 유사체를 제시하고 있다.
식물성 기반 단백질 원료로는 주로 단백질 함량이 많은 대두, 완두, 밀, 쌀, 렌틸콩, 병아리콩, 헴프시드, 아몬드 등이 활용되고 있으며, 이를 활용한 제품들은 다양하게 출시되고 있으나, 추출/분리된 단백질은 곡물 특유의 곡물취, 비린내와 같은 이미, 이취가 있어 소비자들의 기호도를 떨어뜨리므로, 이러한 문제를 해결하고 식품 등급의 안전한 향미 증진 소재 및 대량 생산에 적합한 원천 기술 확보가 요구되고 있다.
이와 같이 식물성 기반 단백질 원료의 이미, 이취를 제거하기 위한 기존 선행 기술로, 특허문헌 2(공개특허 제10-2021-0114908호)에서는 식물성 조직단백을 훈연하여 이미 및 이취를 저감화한 식물성 패티의 제조 방법이 개시되어 있으나, 이는 식물성 조직단백 특유의 곡물취와 이취를 훈연을 통해 가리는(masking) 것일 뿐, 근본적인 원인물질을 제거하지 못하므로 패티를 제외한 다양한 가공제품에 적용하지 못한다는 한계점이 존재한다.
특허문헌 3(등록특허 제10-2032715호)에서는 커피추출액에 식물성 원료를 침지하여 이미, 이취가 감소된 커피 염지법을 개시하고 있으나, 침지 후 제품의 색이 검고, 커피의 향과 쓴맛이 남아있어 가공 제품에 적용하기에는 적합하지 못한 문제가 있다.
이와 같이 기존에는 식물성 조직단백 특유의 이미, 이취를 가리는(masking) 방향으로만 접
근하여 왔으며, 이러한 방식으로는 다양한 가공제품에 적용하기 어려운 문제가 존재하므로, 본 발명에서는 식물에서 추출된 단백질로 제조된 식물성 대체육의 이미, 이취를 근본적으로 제거하기 위한 방법을 제시하고자 한다.
본 발명에서는 대기압 보다 낮은 압력인 진공 조건을 이용하여 식물성 대체육 특유의 비린향, 곡물취, 이취, 이미 등을 제거하는 진공 탈취를 통한 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법을 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예는, 식물성 단백질을 침지액에 침지하여 수화시키는 침지 단계; 및 상기 침지 단계에서 수화된 식물성 단백질을 진공 처리하여 탈취하는 탈취 단계;를 포함하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법에 관한 것이다.
상기 침지 단계의 침지액은 물 또는 알코올 수용액일 수 있다.
상기 알코올 수용액의 농도는 50%(v/v) 이하일 수 있다.
상기 탈취 단계에서, 압력은 1.013bar 미만일 수 있다.
상기 탈취 단계에서, 압력은 0.1~0.8bar일 수 있다.
상기 탈취 단계에서 온도는 50~60℃의 범위로 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 방법으로 제조된 이미 및 이취가 제거된 식물성 대체육에 관한 것이다.
본 발명의 진공 탈취를 통한 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법에 따르면, 식물성 대체육의 이미, 이취를 유발하는 물질을 근본적으로 제거함으로써 이미, 이취를 마스킹하기 위한 양념의 사용량을 줄일 수 있으며, 보다 다양한 종류의 식품으로 식물성 대체육을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실험예 1의 결과를 도시한 사진이다.
도 2 내지 도 6은 실험예 3의 GC/MC 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 도 6은 실험예 3의 GC/MC 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
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 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법 및 이에 따라 제조된 이미, 이취가 제거된 식물성 대체육에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법은, 식물성 단백질을 침지액에 침지하여 수화시키는 침지 단계; 및 상기 침지 단계에서 수화된 식물성 단백질을 진공 처리하여 탈취하는 탈취 단계;를 포함한다.
본 발명의 식물성 단백질은 대두, 완두, 밀, 쌀, 렌틸콩, 병아리콩, 헴프시드, 아몬드 등과 같은 다양한 식물에서 추출된 식물성 조직 단백(Textured vegetable protein; TVP)일 수 있다. 이러한 식물성 단백질은 특유의 이미, 이취를 유발하는 원인물질을 포함하고 있어 일반적으로 다양한 양념을 첨가하여 원인물질에서 발생하는 이미, 이취를 가리는(masking) 방식으로 가공되어 유통되고 있다.
이러한 이미, 이취를 유발하는 대표적인 물질로 콩 비린내와 같은 냄새를 유발하는 헥사날(hexanal) 및 1-옥텐-3-올(1-octen-3-ol)이 있고, 흙내음이나 감자향과 같은 냄새를 유발하는 피라진-2,5-디메틸(pyrazine-2,5-dimethyl), 강한 산성 이취를 유발하는 프로판1,2,3-트리클로로(propane1,2,3-trichloro) 및 신맛, 식초향을 유발하는 아세트산 등이 있다. 본 발명에서는 이러한 원인물질들을 근본적으로 제거할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
먼저, 상기 침지 단계는 식물성 단백질은 침지액에 소정 시간 동안 침지하여 식물성 단백질을 수화시키는 단계이다. 식물성 단백질은 일반적으로 유통시 변질을 방지하기 위해 건조된 상태로 공급되기 때문에 실제 식품에 적용시에도 수화 단계를 거쳐 이용되고, 본 발명에서 수화 처리 없이 건조된 상태에서 식물성 단백질을 진공 처리하는 경우에는 이미 및 이취 제거 효율이 현저히 저하되는 문제가 있으므로, 수화 단계를 거친 뒤 탈취 단계를 수행하는 것이 바람직하다.
침지 단계에서 사용되는 침지액은 물 또는 알코올 수용액일 수 있으며, 여기서 알코올 수용액은 에탄올 수용액일 수 있다. 알코올 수용액의 경우에는 농도 50%(v/v) 이하인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 특히 농도 50%를 초과하는 알코올 수용액을 사용하는 경우에는 물의 비율이 낮아 충분히 수화되지 못하고, 조직 내로 침지액이 완전히 흡수되지 않으므로 추후 탈취 단계에서 충분한 탈취가 이루어지지 못하며, 완전 흡수를 위해서는 침지액의 양이 현저히 증가하는 문제가 있으므로, 생산성 및 경제성이 떨어지는 문제가 있다.
침지 단계에서 침지액은 식물성 단백질의 중량 대비 1.5~3.0배의 양으로 사용되어 식물성 단백질을 침지시킬 수 있다. 침지 시간은 30분 내지 6시간 동안 수행될 수 있는데, 침지 시간이 30분 미만인 경우에는 충분한 수화가 이루어지지 않고, 6시간을 초과하는 경우에는 추가적인 수화가 일어나지 않아 단순히 공정 시간만 증가시키는 문제가 있으므로 생산성 측면에서 바람직하지 않다.
침지시 침지액의 온도는 4~27℃의 온도로 유지되는 것이 바람직한데, 특히 27℃를 초과하는 경우에는 침지 과정에서 식물성 단백질의 변질이 발생할 수 있으므로, 상기 온도 범위로 유지되는 것이 바람직하다. 이때, 침지액의 온도가 낮을수록 수화 시간이 오래 걸리므로, 침지액의 온도에 따라 수화 시간이 상기 범위 내에서 적절하게 조절될 수 있다.
상기 탈취 단계는 앞서 침지 단계를 통해 수화된 식물성 단백질을 진공 처리하여 탈취하는 단계이다. 앞서 수화된 식물성 단백질내에서는, 이미, 이취를 유발하는 원인물질, 예를 들어 헥사날(hexanal), 1-옥텐-3-올(1-octen-3-ol), 피라진-2,5-디메틸(pyrazine-2,5-dimethyl), 프로판1,2,3-트리클로로(propane1,2,3-trichloro) 및 아세트산과 같은 물질이 물이나 알코올과 결합한 상태로 존재하게 되는데, 이 상태에서 진공압이 가해지면 물과 알코올의 끓는점이 낮아져 원인물질-물의 결합체 또는 원인물질-알코올의 결합체가 쉽게 휘발되므로, 진공 처리를 통해 수화된 식물성 단백질의 이미, 이취가 용이하게 제거될 수 있다.
이렇게 휘발된 물질은 진공압이 가해지는 과정에서 자연스럽게 배기되거나, 별도의 배기장치를 통해 배기될 수 있다.
특히 이 단계에서 이러한 물질의 휘발을 촉진하기 위해 승온이 이루어지는 것이 바람직하며, 승온 시 반응기의 온도는 50~60℃의 범위로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 온도 범위 미만인 경우에는 충분한 휘발이 일어나지 않아 휘발 촉진 효과가 미미하고, 상기 온도 범위를 초과하는 경우에는 식물성 단백질의 변성이 일어날 수 있기 때문에, 식물성 단백질의 손상, 변성 없이 이취, 이미를 유발하는 원인물질의 휘발을 최대화하기 위해 상술한 온도 범위 하에서 탈취 단계가 수행되는 것이 바람직하다.
탈취 단계에서 압력은 1.013bar 미만으로, 진공 상태일 수 있으며, 탈취 효율 향상을 위해 바람직하게는 0.1~0.8bar의 압력 범위로 유지되는 것이 바람직하다.
탈취 단계에서 진공 처리 시간은 3~24시간인 것이 바람직한데, 처리 시간이 상기 범위 미만인 경우에는 원인 물질이 휘발될 충분한 시간이 주어지지 않아 처리 후에도 여전히 식물성 단백질의 이미, 이취가 남아있는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 시간 동안 진공 처리가 이루어지는 경우에는 추가적인 원인물질의 휘발 정도가 미미하며 재침지가 필요해 공정 시간 및 비용이 증가하여 생산성이 저하되므로, 상술한 시간 동안 탈취 단계가 수행되는 것이 바람직하다.
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, 정제수 200g에 식물성 단백질인 조직대두단백(TVP) 100g을 넣고, 22℃에서 1시간 동안 침지하여 식물성 단백질을 수화시켰다. 이어서, 수화된 식물성 단백질을 반응기에 넣고 60℃, 0.8bar의 조건 하에서 20시간 동안 처리하여 실시예 1의 식물성 대체육을 제조하였다.
또한, 상술한 실시예 1의 식물성 대체육 제조 방법과 동일한 방법을 적용하되, 침지액으로 10%, 30% 및 50% 농도의 에탄올 수용액을 사용하여 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 식물성 대체육을 제조하였다.
또한, 대조군으로 실시예 1 제조 방법과 동일한 침지 처리만을 거친 비교예 1의 식물성 대체육과, 비교예 1과 동일한 방법으로 제조되되 침지액으로 커피 추출액(1 brix)을 사용한 비교예 2의 식물성 대체육을 제조하였다
각 비교예와 실시예의 제조 공정 중 처리 단계, 처리 조건을 표 1에 정리하였다.
| 구분 | 침지액 종류 | 탈취 단계 처리 유무 |
| 비교예 1 | 증류수 | X |
| 비교예 2 | 커피 추출액 | X |
| 실시예 1 | 증류수 | O |
| 실시예 2 | 에탄올 10% | O |
| 실시예 3 | 에탄올 20% | O |
| 실시예 4 | 에탄올 30% | O |
[실험예 1]
먼저, 상기 제조예에서 제조된 비교예 1과 비교예 2의 식물성 대체육을 촬영하여 도 1에 도시하였다. 도 1을 참조하면, 비교예 2의 경우, 낮은 농도의 커피 추출액을 사용하였음에도 불구하고 식물성 대체육의 색상이 어둡게 변화하여 다양한 종류의 가공식품에 적용하기 어려운 문제가 있을 것으로 예측된다.
이에, 침지액으로는 식물성 대체육에 착색을 발생시키지 않는 무색의 물질을 사용하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
상기 제조예에서 제조된 각 식물성 대체육에 대하여 성인 남녀 20명을 대상으로 관능평가를 수행한 뒤 그 결과를 표 2에 기재하였다. 각 식물성 대체육은 동일한 크기로 가공되어 팬에 가열된 뒤 제공되었으며, 관능평가는 이취 및 선호도에 대하여 9점 척도를 기준으로 진행하였다.
이취의 경우에는 점수가 높을수록 이취가 많이 발생하여 안 좋은 것으로 평가하고, 선호도는 점수가 높을수록 기호도가 높음을 의미한다.
| 구분 | 이취 | 선호도 |
| 비교예 1 | 5.78 | 4.21 |
| 비교예 2 | 4.11 | 4.00 |
| 실시예 1 | 3.50 | 6.13 |
| 실시예 2 | 4.89 | 5.33 |
| 실시예 3 | 4.78 | 5.00 |
| 실시예 4 | 4.33 | 4.73 |
상기 표 2의 결과를 참조하면, 단순히 물에 침지만 한 경우와 비교했을 때, 커피 추출액에 침지한 경우와 침지 후 진공 탈취 과정을 거친 경우에 이취 발생이 현저히 낮아지는 것으로 나타났다. 그러나, 비교예 2의 경우에는 섭취 시 커피 맛이 나서 선호도가 떨어진다는 평가를 받았고, 실시예 1 내지 실시예 4의 경우에는 이취, 이미가 적어 선호도가 높게 나타났다.따라서, 본 실험 결과로부터 이취 제거 및 맛 향상을 위해 식물성 단백질을 물이나 에탄올 수용액에 수화시킨 뒤 진공처리하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
[실험예 3]
비교예 1, 실시예 1 내지 실시예 4의 식물성 단백질을 headspace GC/MS로 분석하여 이취 유발 물질인 헥사날(hexanal), 1-옥텐-3-올(1-octen-3-ol), 피라진-2,5-디메틸(pyrazine-2,5-dimethyl), 프로판1,2,3-트리클로로(propane1,2,3-trichloro) 및 아세트산의 함량을 측정하여 그 결과를 도 2 내지 도 6에 도시하고, 각 식물성 단백질 내 물질별 함량을 표 3에 기재하여 비교하였다.
도 2 내지 도 6은 각각 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4의 GC/MC 분석 결과 그래프이다.
| 구분 | 물질별 함량비율(%) | ||||
| Hexanal | 1-octen-3-ol | Pyrazine-2,5-dimethyl | Propane 1,2,3-trichloro | acetic acid | |
| 비교예 1 | 1.03 | 0.95 | 1.93 | 20.85 | 6.20 |
| 실시예 1 | - | - | 0.22 | 11.23 | 4.34 |
| 실시예 2 | - | - | 0.37 | 19.23 | 5.58 |
| 실시예 3 | - | - | 0.39 | 17.14 | 4.55 |
| 실시예 4 | - | - | - | 10.06 | 3.46 |
상기 표 3의 결과를 참조하면, 진공 탈취 처리를 한 실시예의 경우, 진공 탈취 처리를 하지 않은 비교예 1에 비해 이취, 이미를 유발하는 물질의 함량이 현저히 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 특히 콩 비린내를 유발하는 헥사날과 1-옥텐-3-올이 완전히 제거되고, 흙내음을 유발하는 피라진-2,5-디메틸의 함량이 약 20% 수준 이하로 감소되었다.따라서, 본 실험 결과로부터 식물성 단백질을 물이나 에탄올에 침지시켜 수화한 뒤, 진공처리하는 경우에 식물성 단백질 특유의 이취 및 이미가 현저히 제거됨을 확인할 수 있었다.
[실험예 4]
실시예 1을 제조할 때와 동일한 방법을 이용하여 식물성 단백질의 이미, 이취 제거 공정을 수행하였다. 이 때 실시예 1과 실시예 3 각각의 진공 처리 시간을 1시간에서 48시간까지 다양한 시간 동안 처리하여 얻어진 식물성 단백질에 대하여, 성인 남녀 20명을 대상으로 관능평가를 수행한 뒤 그 결과를 표 4에 기재하였다.
각 식물성 대체육은 동일한 크기로 가공되어 팬에 가열된 뒤 제공되었으며, 관능평가는 이취와 선호도에 대하여 9점 척도를 기준으로 진행되었다.
| 구분 | 처리시간(hr) | 이취 | 선호도 |
| 실시예 1 | 1 | 7.11 | 3.78 |
| 3 | 4.33 | 5.43 | |
| 6 | 3.70 | 5.10 | |
| 24 | 4.00 | 4.90 | |
| 48 | 3.50 | 5.25 | |
| 실시예 3 | 1 | 5.33 | 4.74 |
| 3 | 3.21 | 6.75 | |
| 6 | 3.15 | 6.28 | |
| 24 | 3.00 | 6.75 | |
| 48 | 1.50 | 7.56 |
실험 결과, 진공 처리를 1시간 한 경우 이취 제거 효과가 낮아 선호도가 낮았으며 적어도 3시간 이상 처리 시 이취가 급감하고 선호도가 크게 향상됨을 확인할 수 있었다. 처리 시간이 길어질수록 이취는 감소하고 선호도는 높아지나 24시간이 초과할 경우 오히려 딱딱하게 건조되어 재침지하여 사용해야 하므로 공정 비용이 늘어나는 문제가 발생한다.
따라서, 진공 처리 시간은 3시간 이상 내지 48시간 미만동안 수행되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3~24 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
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 (7)
- 식물성 단백질을 침지액에 침지하여 수화시키는 침지 단계; 및
상기 침지 단계에서 수화된 식물성 단백질을 진공 처리하여 탈취하는 탈취 단계;를 포함하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 침지 단계의 침지액은 물 또는 알코올 수용액인 것을 특징으로 하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 알코올 수용액의 농도는 50%(v/v) 이하인 것을 특징으로 하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 탈취 단계에서, 압력은 1.013bar 미만인 것을 특징으로 하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 탈취 단계에서, 압력은 0.1~0.8bar인 것을 특징으로 하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 탈취 단계에서 온도는 50~60℃의 범위로 유지되는 것을 특징으로 하는, 식물성 대체육의 이미 및 이취 제거 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된, 이미 및 이취가 제거된 식물성 대체육.
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