대체육 배합 및 실험실 분석

식물성대체 육류는 일반적으로 곡물 또는 두류를 사용합니다. 사용되는 곡물로는 밀, 귀리, 옥수수 등이 있습니다. 두류에는 콩과 식물(예: 렌틸콩, 검은콩, 대두 및 완두콩)의 식용 씨앗이 포함됩니다.

두류/콩류는 단백질, 비타민, 미네랄, 식이 섬유 및 복합 탄수화물이 풍부하며, 소비자들은 대두 및 완두콩 기반 대체 식품을 선호하는 경향이 있습니다. 이들은 약 65%의 단백질이 함유된 농축액 또는 약 85%의 단백질이 함유된 분리액으로 판매됩니다. 대두와 완두콩은 질소를 고정시키고 토양 건강 및 생물 다양성에 도움이 된다는 점에서 환경에 미치는 악영향의 수준이 가장 낮은 콩류 식품입니다.

식물성 단백질은 가격이 저렴하고 알레르기 유발 물질 관련 우려가 거의 또는 전혀 없으며, 가치 사슬 전체에 걸쳐 투자가 이뤄지고 있다는 점에서 현재 의식 있는 소비자를 위한 최고의 대체육 중 하나입니다.

곤충은 전 세계 20억 인구의 보편적인 식품 공급원이지만, 곤충 기반 제품은 서양 국가에서 여전히 낯선 존재로 여겨지고 있습니다. 곤충 단백질 농축액의 환경 발자국은 동물성 단백질보다 낮지만 식물성 단백질 공급원보다는 높습니다. 곤충 단백질은 낮은 용해도와 다양한 영양 특성으로 인해, 대두 또는 식물성 단백질(예시)과 결합할 때 육류 유사체의 추가적인 단백질 공급원으로 매우 적합합니다. 곤충 유래 식품은 흥미로운 단백질 공급원이지만, 알레르기 반응 또는 중금속이나 포자 형성 세균으로 인한 오염의 위험을 어느 정도 동반하기도 합니다.

식물성 단백질 및 곤충 단백질은 대개 재배된 작물이나 곤충에서 추출하지만 균류, 조류 및 세포 배양 대체육은 주로 바이오공정을 통해 바이오리액터에서 생산됩니다.

균류 기반 대체육에는 일반적으로 마이코프로틴이 주성분으로 사용됩니다. 마이코프로틴은 곰팡이의 일종인 진균류(Fusarium venenatum)로 만든 식용 단백질 공급원의 이름입니다. 이 균류는 야생에서 발견된 후 식용 단백질 생산을 위해 개발된 균류입니다.

마이코프로틴은 다양한 유사 식품으로 변형될 수 있습니다. 곰팡이 섬유의 길이는 발효 공정으로 제어할 수 있습니다. 곰팡이가 오래 자랄수록 섬유가 길어지고, 최종 제품에서 더 거친 질감이 구현됩니다.

마이코프로틴은 건조 중량에 약 50%의 단백질이 함유되어 있어(구운 스테이크의 성분과 비슷함) 육류 대용 식품으로 이상적입니다. 게다가 마이코프로틴은 식물성 지방이 13%에 불과하여 스테이크보다 지방 함량이 적고 콜레스테롤이 없으며, 섬유질 함량이 25%에 달합니다.

조류 기반 육류 대체품 - 과거부터 여러 종의 조류가 식품 첨가물로 사용되어 온 가운데, 현재는 미세조류가 육류 유사체 배합에 유망한 새로운 성분으로서 식품 배합자들의 눈길을 사로잡고 있습니다. 미세조류(예: 클로렐라 및 스피룰리나)는 식물성 단백질로 사용되는 육상 작물에 비해 성장률이 월등히 높고, 단백질 함량이 더 높으면서 영양소의 질도 더 우수합니다. 미세조류는 단백질 함량이 높을 뿐만 아니라 미량영양소, 고도불포화 지방산, 카로티노이드, 그리고 기타 건강상의 이점을 주는 기능적 특성을 띤 생리활성 화합물을 함유하고 있습니다.

조류 단백질 농축액은 녹색 또는 노란색이며 대개 이상한 비린내가 나지만, 적절한 공정 조건이 충족된 경우 식물성 육류 유사체의 영양가를 높일 수 있습니다.

배양육은 양식육 제품의 또 다른 대안입니다. 그러나 이 제품은 일부 기타 제품과 달리 단백질 기반 모조품이 아니라, 동물의 대량 번식, 사육 및 도축을 막기 위한 동물성 제품입니다.

여러 기업들이 배양육을 채택함으로써 동물 세포 배양을 통해 생물학적으로 양식육과 동등한 세포 기반 육류를 생산하는 것을 목표로 삼고 있습니다. 배양육은 바이오리액터에서 동물 줄기세포를 배양하여 생산된 후, 특정 골격에서 조직을 형성하는 근육 세포로의 분화를 유도합니다.

현재로서는 배양육의 가격이 여전히 비싸지만, 육류 대체품 시장에서 경쟁력을 갖추기 위해 세포 기반 공정이 비용 측면에서 최적화되고 있습니다.

육류 대체품 배합은 맛, 질감, 식감 및 영양가 측면에서 까다롭습니다.

육류 및 생선에는 필수 비타민 및 미네랄을 비롯한 다양한 영양소가 함유되어 있는데, 이러한 영양소들은 “육류가 아닌(meatless)” 식품에는 아예 없을 수도 있습니다. 육류 제품의 기름진 식감, 육즙, 단단함 및 쫄깃함 역시 재현하기 어려울 수 있습니다. 따라서 식품 배합자는 육류 대체품 개발 작업을 할 때 제품에 적절한 외관, 풍미, 균일성 및 영양 프로필을 부여하기 위해 단백질을 보완해 줄 다른 성분을 추가해야 합니다. 그 외의 문제로는 나트륨 함량을 가능한 한 적게 유지하는 것 등이 있습니다.

육류 대체품 개발 관련 건강 문제를 해결하려면 제품이 생산 균일성을 달성하고 현지 라벨 표기 기준을 충족하는지(포장에 명시된 영양소 함량이 올바른지 확인하는 일 포함) 확인하는 것이 필수입니다. 따라서 실험실 분석, 공정 내 관리 및 육류 대체품의 품질 관리가 중요합니다.

육류 대체품의 맛과 거동을 평가하고 영양, 질감 및 식감 요건이 충족되는지 여부를 평가하기 위해 여러 가지 분석법이 사용되고 있습니다.

• 칭량은 속슬렛 추출 전후의 HPLC/GC(살충제, 미량 금속), 단백질 측정, 건조물 칭량, 지방 함량 측정 또는 회분화 이후의 총 미네랄 함량 평가 등 여러 분석을 위해 샘플 또는 표준물질 준비를 수행할 때, 레시피 조제, 배양 배지 준비 또는 품질 관리에서 중요한 역할을 합니다.
• 수분 측정에서는 할로겐 수분 측정, 건조 감량 또는 칼 피셔 적정을 사용하여 다양한 배합 단계에 걸쳐 원료 또는 제품의 수분 함량을 측정합니다. 할로겐 수분 측정은 성분 및 제품 품질을 보장하고 제품의 유통 기한을 정하는 데 도움이 됩니다.
• pH 측정은 배합물 내 대체 단백질의 용해도를 보장하기 위해 제품 개발 과정에서 중요해질 수 있습니다. 예를 들자면 대두 단백질은 pH 4.5~6.0에서 용해되는 반면, 클로렐라의 단백질은 pH 2.0~12.0에서 용해됩니다. pH 측정은 최종 제품이 손상되지 않았는지 평가하기 위한 품질 관리에서도 중요합니다.
• 육류 대체품 품질 관리 시에는 회분 및 섬유질 함량뿐만 아니라 나트륨 함량 측정을 위한 적정, Kjeldahl법에 따른 단백질 측정, 포도당/과당 및 비타민 함량을 위한 UV Vis, 속슬렛법에 따른 지방 함량 칭량 등에 대한 정량적 분석이 흔히 수행됩니다.
• 밀도, 굴절률, 융점 또는 UV Vis 등의 물리적 분석은 성분 및 원료의 순도를 나타냅니다.
• 미생물 연구는 잠재적인 세균 오염의 특성과 정도를 평가하고 최종 제품의 유통 기한을 평가하는 데 중요합니다. 피펫, 저울및 pH 측정기 등의 기기는 일반적으로 한천 배지를 준비하는 데 사용됩니다.
• 열 분석은 제품의 유통 기한과 제조 공정 전반에 걸친 식품 첨가물의 거동을 평가하는 데 사용됩니다. TGA(열중량 분석)는 가열 중인 대체육의 질량 및 분해를 연구하는 데 사용될 수 있습니다. 한편 DSC는단백질 변성, 지방의 결정화 거동 또는 육류 대체품 생산 중에 진행되는 가열 및 냉각 공정에서 첨가제가 겪는 열 변화를 평가하는 데 사용될 수 있습니다.
• 세포 배양 모니터링은 육류 단백질 대용 식품에 대한 바이오공정에 중요합니다. pH 및 용존 산소 등 여러 파라미터는 세포 성장을 평가하며, 배양 공정 전반에 걸쳐 인라인으로 모니터링해야 합니다.

메틀러 토레도의 실험실 기기 포트폴리오는 육류 대체품 개발 및 품질 관리의 수명 전반에 걸쳐 고객을 지원하도록 설계되었습니다. 메틀러 토레도 제품은 고객이 실험실에서부터 생산 현장에 이르기까지 라벨 표기의 정확성을 위한 개별 영양소 정량화 등 원료 및 신규 성분 평가를 정확하게 할 수 있도록 도와 드립니다.