전 세계 인구가 2050년까지 최소 90억 명이 될 것이라는 예측과 1인당 고기 소비량의 증가는 육류의 수요를 증가시키는 원인이 된다(Kumar 등, 2017). 육류 소비의 급격한 증가에 따라 세계 농경지의 약 70%가 가축사육에 사용되며(Van Zanten 등, 2018), 축산업으로 발생하는 온실가스배출 외에도 산림 벌채 및 토지 황폐화를 유발한다(Steinfeld 등, 2006). 따라서 이러한 환경오염과 계속 증가하는 육류 생산 및 소비를 해결할 수 있는 대체육에 관한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다(Jung 등, 2021).

대체육은 육류의 관능적, 화학적 특성을 모방한 식품으로 정의되며(Bohrer 등, 2019) 식물성 단백질 기반, 세포 기반 및 발효 기반으로 나뉜다(Sha와 Xiong, 2020). 대체육을 조직화하는 방법으로는 방사법, 압출성형 공정 등이 연구됐는데, 이 중 이미 상업화된 대표적인 방법은 압출성형 공정이다(You 등, 2020). 압출성형 공정은 경제적인 연속공정으로 혼합, 분쇄, 가열, 성형 등의 단위 조작이 단시간에 일어나며, 다양한 원료의 배합을 통해 다양한 형태의 제품을 대량 생산할 수 있는 방법이다(Gu와 Ryu, 2012).

현재 대체육에 사용되는 주원료로는 대두 단백질, 완두 단백질, 밀 글루텐 등이 있다(Fu 등, 2023). 대두 단백질은 지방과 포화지방산의 함량은 낮고 단백질의 함량은 높은 편이며, 제조 과정 중 다양한 영양소를 보충할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 대두단백질을 이용하여 제조된 제품에서 나타나는 이취와 떫은맛이 주된 단점이다(Asgar 등, 2010). 이러한 단점의 해결을 위해 원료의 다양화와 새로운 식물성 단백질을 활용한 대두단백질의 대체가 필요한 실정이다. 현재 식물성 대체육의 원료로 주목받고 있는 식물성 단백질은 녹두, 땅콩(Samard와 Ryu, 2019), 유채(Zahari 등, 2021), 파바콩 단백질(do Carmo 등, 2021)이다.

식량농업기구(FAO)에 따르면 녹두는 전 세계적으로 연간 530만 톤이 재배되고, 이 중 아시아 국가들의 수확량이 90%를 차지한다(Astanakulov 등, 2022). 녹두에는 미네랄, 철분, 식이섬유 등 풍부한 영양소가 함유되어 있고, 녹두에 함유된 폴리페놀, 다당류, 폴리펩타이드는 모두 항산화 작용을 하여 질병 예방에 기여할 수 있다(Hou 등, 2019). 녹두에 포함된 주요 저장단백질인 글로불린과 알부민은 각각 녹두 단백질의 60%와 25% 이상을 차지하고, 녹두는 소화율이 높기 때문에 고품질의 단백질 공급원으로 이용될 수 있다(Brishti 등, 2021a; Tang 등, 2014). Zhu 등(2018)에 따르면 녹두의 전체 8Sα 글로불린 구조는 대두의 β-콘글리시닌과 68%의 서열 동일성과 구조적 유사성을 나타낸다고 보고하였다. 이러한 녹두와 대두의 구조적 유사성을 고려하였을 때 분리녹두단백의 첨가는 대두 단백질을 대체할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 대두단백질을 대체하기 위해 분리 쌀 단백질을 첨가한 저수분 대체육의 이화학적 특성(Kim 등, 2022), 완두 단백질을 첨가한 고수분 대체육의 품질 특성(Lee 등, 2023)에 관한 연구가 진행되었지만, 대두단백질을 대체하기 위해 분리녹두단백을 사용한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 압출성형을 이용한 식물성 대체육 제조에서 분리대두단백을 대체하기 위해서 분리녹두단백 함량에 따른 저수분 대체육의 이화학적 특성을 살펴보았다.

재료

본 실험에서는 분리대두단백(Pingdingshan TianJing Plant Albumen Co., Ltd.), 분리녹두단백(ETprotein), 밀 글루텐(Roquette Freres), 옥수수 전분(Samyang Ltd.)을 원료로 사용하였다.

압출성형공정

본 실험은 동방향 쌍축 압출성형기(THK31-No. 5, Incheon Machinery Co.)를 사용했고, 스크루의 직경은 30 mm, 직경과 길이의 비(L/D ratio)는 23:1이며 사용한 압출성형기의 스크루 구조는 Fig. 1과 같다. 각각의 배럴 구역 온도는 전열기와 냉각수를 이용하여 조절했다. 분리녹두단백의 첨가량에 따른 저수분 압출성형 대체육 제조를 위한 원료의 배합비는 Table 1에 나타내었다. 압출성형 공정변수는 원료 투입량 100 g/min, 수분함량 40%, 스크루 회전속도 250 rpm, 배럴 온도 150°C로 고정했다. 압출 성형한 대체육은 가로 1 cm, 세로 1 cm 크기로 절단하여 열풍건조기(FC-PO-250, Lap House)에서 60°C로 12시간 건조해 플라스틱 지퍼백에 보관했으며, 가정용 분쇄기(FM-909T, Hanil)로 분쇄하고 50과 70 mesh 사이의 분말을 사용하여 수분흡착능력, 유지흡착능력, 수용성 질소지수 측정에 사용했다.

Table 1 . Formulation of low-moisture extruded meat analog with different IMBP content (%).

IMBP1)	ISP	WG	CS
0	50	40	10
10	40
20	30
30	20
40	10
50	0

¹⁾IMBP, isolated mung bean protein; ISP, isolated soy protein; WG, wheat gluten; CS, corn starch..

Fig 1. Schematic diagram of low-moisture extrusion system with details of the screw and die configuration.

외관

절단한 대체육을 90°C로 30분간 water bath(SHWB-45, Lab House)에서 수화한 후 횡단면, 종단면과 섬유상 구조를 촬영하였다.

수분흡수력

저수분 압출성형 대체육이 수분을 보유하고 있는 정도를 측정하기 위해 Gu와 Ryu(2017)의 방법을 변형하여 수분흡수력(water holding capacity)을 측정했다. 가로, 세로 1 cm로 절단한 대체육을 90°C로 설정한 water bath(SHWB-45)에서 30분간 수화하고, 상온에서 20 mesh 체를 사용해 15분 동안 물을 제거하여 무게를 측정했다. 수화 전 대체육의 무게와 수화한 대체육의 무게를 사용하여 식 (1)로 값을 산출했다.

(1)$$Waterholdingcapacity\left(g/g\right)=\frac{Wetsamplewt.-Drysamplewt.}{Drysamplewt.}$$

조직감

수화된 대체육의 조직감은 Sun Rheometer(Compac-100Ⅱ, Sun Sci., Co.)를 사용하여 측정했다. 실험에 사용된 대체육의 샘플은 가로 및 세로를 1 cm로 절단하여 사용했다. 대체육을 90°C의 water bath(SHWB-45)에서 30분간 수화 후 상온에서 20 mesh 체를 이용해 15분간 물을 제거하였다. 탄력성(springiness), 응집성(cohesiveness), 씹힘성(chewiness)을 probe(직경 25 mm)로 최대 응력 10 kg에서 10회 반복 측정하였다. 이후 Trinh과 Glasgow(2012)가 사용한 식에서 식 (2), (3), (4)을 이용하여 조직감을 계산하였다. 횡단면(transversal direction)과 종단면(longitudinal direction)을 probe(7.5 mm×38.3 mm)로 최대 응력 2 kg에서 10회 반복 측정하였다. 식 (5)를 통해 절단강도를 계산하였다.

(2)$$Springiness\left(\%\right)=\frac{D_2}{D_1}\times 100$$

D₁: Distance of first occurred maximum stress

D₂: Distance of second occurred maximum stress

(3)$$Cohesiveness\left(\%\right)=\frac{A_2}{A_1}\times 100$$

A₁: Area of first occurred maximum stress

A₂: Area of second occurred maximum stress

(4)$$Chewiness\left(g\right)=\frac{Springiness}{100}\times \frac{Cohesiveness}{100}\times Maximumstress$$

(5)$$Cuttingstrength\left(g/c{m}^2\right)=\frac{Maximumstress}{\mathrm{Sec}tionalarea}$$

수분흡착능력과 유지흡착능력

수분흡착능력과 유지흡착능력은 Samard와 Ryu(2019)의 방법을 변형하여 측정하였다. 대체육 분말의 시료 약 0.5 g을 증류수 5 mL에 넣어 1분간 혼합하여 30°C의 shaker(SI-300R, Jelotech)에서 30분간 방치 후 1,610×g에서 30분간 원심분리하고 상등액을 따라낸 후 침전물의 중량을 측정하여 식 (6)에 따라 계산하였다. 유지흡착능력은 증류수 대신 대두유를 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 식 (7)에 따라 계산하였다. 실험에 사용한 물의 밀도는 1 g/cm³이며, 대두유는 0.90 g/cm³였다.

(6)$$Waterabsorptioncapacity\left(g/g\right)=\frac{Weightofse\dim ent}{Weightofdrysolid}$$

(7)$$Oilabsorptioncapacity\left(g/g\right)=\frac{Weightofse\dim ent}{Weightofdrysolid}$$

조직잔사지수

고온 고압에서 대체육의 조직 유지 정도를 평가하기 위해 Gu와 Ryu(2017)의 방법을 응용하여 조직잔사지수(integrity index)를 측정하였다. 증류수 100 mL에 건조한 대체육 약 4 g을 섞은 후 90°C의 water bath(SHWB-45)에서 30분간 수화하였으며 121°C에서 15분간 가압, 가열하여 흐르는 물에 30초 동안 냉각시켰다. 증류수 100 mL가 담긴 비커에서 homogenizer(IKA-T10B, IKA Co.)로 17,450 rpm의 조건에서 1분간 균질화하여 20 mesh 체에 걸러냈다. 걸러낸 잔사는 105°C에서 8시간 건조 후 건조한 잔여물의 중량과 시료의 중량을 이용하여 식(8)에 따라 산출하였다.

(8)$$Integrityindex\left(\%\right)=\frac{Dryresiduewt.}{Samplewt.}\times 100$$

수용성 질소지수

대체육 시료의 수용성 질소지수(nitrogen solubility index, NSI)는 Caprita 등(2010)의 방법을 변형하여 측정하였다. 수용성 질소 함량(soluble nitrogen content)을 측정하기 위해 분쇄한 시료 0.1 g을 0.5% KOH 용액 5 mL에 넣고 30°C로 설정한 교반기(SI-300R, Jelotech)에서 120 rpm으로 20분간 교반하였다. 1,610×g에서 30분 동안 원심분리하여 0.05 mL의 상등액을 얻고 Starcher(2001)의 방법으로 ninhydrin을 사용하여 수용성 질소 함량을 측정했다.

총 질소 함량을 측정하기 위해 시료 0.1 g을 6 N의 염산 100°C에서 24시간 동안 완전히 가수분해하여 5 mL의 증류수에 녹였다. 1,610×g 조건에서 30분간 원심분리하고 0.05 mL의 상등액을 얻어 ninhydrin을 사용하여 총 질소 함량을 측정했다. 이를 식 (9)에 대입하여 수용성 질소지수를 산출하였다.

(9)$$NSI\left(\%\right)=\frac{So\mathrm{lub}lenitrogencontent}{Totalnitrogencontent}\times 100$$

일반성분

저수분 압출성형에 사용된 분리녹두단백의 수분함량은 105°C 상압 가열건조법, 조단백질 함량은 ninhydrin 방법(Starcher, 2001), 조지방, 조회분은 AOAC(1995) 방법에 따라 측정하였고 탄수화물은 시료 전체를 100% 기준으로 수분, 조단백, 조지방, 조회분 함량 외의 값으로 산출하였다.

아미노산 조성

아미노산 조성은 AOAC(2000)의 방법을 응용하여 이온교환 크로마토그래피 방법으로 측정하였다. 시료 0.2 g을 관에 넣고 6 N의 HCl 40 mL를 가하여 질소 가스를 주입한 후 110°C에서 24시간 가수분해하고 0.2 µM의 filter에 여과하여 진공 건조하였다. 건조된 시료에 유도체 시약 25 μL를 넣고 반응시킨 뒤 다시 진공 건조하여 아미노산 분석기(L-8900, HITACHI)로 분석하였다.

통계처리

결과의 통계처리는 SPSS(Statistical Package for the Social Science, version 27.0) 프로그램(IBM-SPSS)을 이용하여 일원배치 분산분석(one-way ANOVA)을 실시한 후 유의적 차이가 있는 항목에 대해서 P<0.05 수준에서 그 결과를 Duncan’s multiple range test로 검정했다.

외관

분리녹두단백 첨가량에 따라 저수분 대체육의 섬유상 구조와 수직, 평행 방향 단면을 Fig. 2에 나타냈다. 저수분 대체육은 사출될 때 사출구의 압력 차이에 의한 수분의 상변화로 팽화가 발생하고 많은 공기층이 형성된 스펀지와 같은 섬유상 구조가 나타났다는 Choi와 Ryu(2022)의 연구 결과와 일치하였다. 분리녹두단백의 함량이 0~50%로 증가할수록 대체육 내부 기공의 크기가 감소하였다. 이는 분리녹두단백의 함량이 증가할수록 단백질 분자 간의 결합력이 증가하여 사출 시 기공의 크기가 감소한 것으로 판단된다(Rehrah 등, 2009).

Fig 2. Photographs of the fibrous structure and cross-section of low-moisture extruded meat analog according to isolated mung bean protein content. ¹⁾Isolated mung bean protein.

수분흡수력

분리녹두단백의 첨가량에 따른 수분흡수력은 Table 2에 나타내었다. 저수분 압출성형 대체육에서 수분흡수력은 분리녹두단백의 함량이 0%에서 50%로 증가함에 따라 4.24±0.16 g/g에서 2.33±0.09 g/g으로 감소하였다. 저수분 대체육의 다공성은 수분흡수력에 영향을 미치며 물 분자는 기공을 통해 모세관의 작용과 함께 확산되어 기공을 채우고 단백질의 -OH기와 수소 결합을 통해 수분을 보유할 수 있다. 따라서 분리녹두단백질의 함량이 증가할수록 기공의 크기가 감소함에 따라 물이 침투할 공간이 줄어들어 수분흡수력이 감소한 것으로 판단된다(Jeon 등, 2023).

Table 2 . Water holding capacity of low-moisture extruded meat analog according to IMBP content.

IMBP1) (%)	Water holding capacity (g/g)
0	4.24±0.16a2)
10	3.51±0.15b
20	2.66±0.15c
30	2.60±0.04c
40	2.49±0.12c
50	2.33±0.09cd

¹⁾Isolated mung bean protein..

²⁾Data are expressed as the mean±standard deviation (n=3). Values with different letters in the same column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

조직감

조직감은 대체육의 가장 중요한 특성 중 하나이다(Sha와 Xiong, 2020). 탄력성은 변형된 대체육이 원래 크기와 모양으로 회복되는 정도이며, 응집성은 씹힘에 대한 저항성을 이용하여 조직 형성 정도를 알 수 있다(Trinh과 Glasgow, 2012). 분리녹두단백의 함량에 따른 저수분 대체육의 조직감과 절단강도를 Table 3에 나타냈다. 탄력성은 분리녹두단백의 함량이 50%일 때 89.59±0.82%로 가장 높은 값을 보였고, 응집성은 분리녹두단백의 0% 함량에 비해 상대적으로 10~50%까지는 증가하였으나 유의적인 차이는 보이지 않았다. 이는 분리녹두단백을 첨가하면 다공성이 감소하여 기공 사이의 벽이 두꺼워져(Yağcı 등, 2020) 복원력이 좋았으며, 분리대두단백질에 비해 상대적으로 높은 분리녹두단백질의 겔화 능력(Brishti 등, 2017)으로 인해 단백질 간의 가교 형성이 증가하여 분리녹두단백질의 함량이 증가함에 따라 내부 구조강도가 증가한 것으로 판단된다(Khatkar 등, 2021).

Table 3 . Texture properties of low-moisture extruded meat analog according to IMBP content.

IMBP1) (%)	Springiness (%)	Cohesiveness (%)	Chewiness (g)	Cutting strength (g/cm2)
				Transversal direction	Longitudinal direction
0	69.10±4.22c2)	63.24±4.04b	575.76±41.48d	625.21±40.22c	285.61±58.40b
10	80.39±2.64b	73.87±3.73a	785.80±156.61c	698.53±63.22b	349.44±108.11b
20	81.94±5.16b	71.63±1.13a	1,108.75±118.93a	784.20±45.58a	469.95±50.83a
30	86.77±1.92a	74.23±2.34a	1,000.39±181.90ab	737.71±69.40ab	473.61±72.30a
40	88.62±1.83a	73.95±4.44a	834.21±184.56bc	691.35±34.28b	451.97±63.49a
50	89.59±0.82a	71.51±4.68a	834.20±205.84bc	618.01±47.83c	522.75±64.73a

¹⁾Isolated mung bean protein..

²⁾Data are expressed as the mean±standard deviation (n=6). Values with different letters in the same column indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

씹힘성은 음식을 저작하는 데 필요한 힘을 나타낸다(Jeon 등, 2023). 분리녹두단백 함량 20%까지 씹힘성은 증가했으나 30% 이상부터는 감소하였다. 이는 분리대두단백의 30%는 분리대두단백의 가열에 의한 생긴 겔 특성 때문에 분리대두단백과 분리녹두단백의 강한 중합체 구조를 형성한 것으로 판단되며 이는 농축대두단백질과 알긴산 나트륨에 분리대두단백 30%를 첨가한 대체육의 씹힘성이 최대를 나타낸 연구(Zhao 등, 2023)와 유사한 결과를 나타내었다. 녹두는 대두와 비교하여 함황 아미노산 함량이 낮으므로(Zhu 등, 2018), 분리대두단백보다 분리녹두단백의 첨가량이 증가하는 시점인 30% 이상부터 함황 아미노산의 감소에 따른 이황화 결합의 감소로 인해 씹힘성이 감소한 것으로 판단된다.

수분흡착능력과 유지흡착능력

물과 유지 흡수 능력은 물이나 기름을 보유하는 능력으로 정의되며 육류의 육즙과 관련이 있다(Asgar 등, 2010). 단백질은 친수성과 소수성의 특성을 모두 가지고 있기 때문에 식품의 물 및 기름과 상호작용이 가능하다(Butt와 Batool, 2010). 또한 단백질 분자 표면에 친수성 및 극성 아미노산이 존재하면 유지흡착능력도 감소한다(Sathe 등, 1982).

분리녹두단백의 첨가량에 따른 수분흡착능력과 유지흡착능력을 Fig. 3에 나타냈다. 수분흡착능력은 분리녹두단백의 함량 0%일 때 2.87±0.09 g/g으로 가장 높았으나 유지흡착능력은 분리녹두단백 50%일 때 1.28±0.01 g/g으로 가장 높은 값을 나타내었다. 수분흡착능력의 감소는 압출성형과정에서 배럴내부의 열에 의한 단백질의 변성이 발생하여 극성 아미노산의 손실이 일어났으며 이로 인해 극성 아미노산과의 수소 결합이 감소한 것으로 판단된다. 반면에 분리녹두단백의 첨가량이 증가할수록 유지흡착능력의 증가는 탄화수소 측쇄에 결합할 수 있는 소수성 아미노산이 증가한 것으로 판단된다(Ghribi 등, 2015).

Fig 3. Water and oil absorption capacity of low-moisture extruded meat analog according to isolated mung bean protein content. Values are means of triplicate±standard deviation. ¹⁾Values with different letters in the same bar indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

분리녹두단백의 첨가량에 따른 수분흡착능력과 유지흡착능력의 상관관계를 Fig. 4에 나타내었으며, 수분흡착능력이 감소할 때 유지흡착능력이 증가하는 음의 상관관계를 나타내었다(R²=0.9152). 결론적으로 분리녹두단백의 첨가함량에 따른 대체육의 유지흡착능력은 분리대두단백 기반의 대체육과 비교하였을 때 상대적으로 높기 때문에 기름을 보유하는 데 필요한 육류 및 유제품과 같은 식품에 중간소재로써 사용하기에 분리대두단백 기반의 중간소재보다 적합할 것으로 판단된다(Ghribi 등, 2015).

Fig 4. Relationship between oil absorption capacity and water absorption capacity of low-moisture extruded meat analog according to isolated mung bean protein content.

조직잔사지수와 수용성 질소지수

조직잔사지수는 대체육을 수화, 고압 가열, 균질화 및 건조된 후 잔류물의 형태를 나타낸다(Samard 등, 2019). 분리녹두단백의 첨가량에 따른 저수분 대체육의 조직잔사지수와 수용성 질소지수를 Fig. 5에 나타내었다. 분리녹두단백 함량이 0%일 때 41.77±2.83%로 가장 낮았으며 분리녹두단백의 첨가량이 증가할수록 조직잔사지수도 점차 증가하였다(Fig. 5). 이는 배럴 내부의 높은 온도와 압력에서 사출되면서 분리녹두단백질 분자간의 결합으로 섬유상 구조가 증가하여 조직잔사지수가 증가한 것으로 생각된다(Brishti 등, 2021b).

Fig 5. Correlation between the integrity index and nitrogen solubility index of low-moisture extruded meat analog according to the isolated mung bean protein content. Values are means of triplicate±standard deviation. ¹⁾Values with different letters in the same line indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test.

압출성형 대체육의 수용성 질소지수는 조직잔사지수와 음의 상관관계를 나타내어 대체육의 조직화 정도를 판단할 수 있다(Gu와 Ryu, 2017). 분리녹두단백의 첨가량이 0%에서 50%로 증가할 때 수용성 질소지수가 24.76±0.76%에서 22.46±4.08%로, 분리녹두단백의 첨가량이 증가할수록 값이 감소하였다. 이는 분리녹두단백의 첨가량이 많을수록 조직잔사지수의 값이 증가하는 반면에, 외부의 물리적인 힘에 의해 대체육의 조직이 분산되는 정도가 감소할수록 물에 용출되는 단백질의 농도 또한 감소하여 수용성 질소가 감소하여 분리녹두단백의 첨가량이 증가할수록 저수분 대체육의 조직화 정도가 향상된 것으로 판단된다(Cho와 Ryu, 2020).

일반성분과 아미노산 조성

분리녹두단백질의 일반성분은 Table 4에 나타냈다. 분리녹두단백질의 수분함량은 6.96±0.15%, 조단백은 84.00±0.56%로 분리대두단백에 비해 높았으며, 조지방은 0.11±0.03%, 조회분은 4.09±0.06%, 탄수화물은 4.84±0.42%이다(Kim 등, 2022).

Table 4 . Proximate composition of raw material used in extruded low-moisture meat analog.

Composition (%)	Raw material
	Isolated mung bean protein	Isolated soy protein1)	Wheat gluten1)
Moisture	6.96±0.15	6.90±0.83	9.50±0.79
Crude protein	84.00±0.56	80.9±0.32	72.8±0.28
Crude fat	0.11±0.03	2.30±0.53	4.0±0.48
Crude ash	4.09±0.06	5.10±0.37	0.80±0.52
Carbohydrate	4.84±0.42	4.80±0.73	12.9±0.38

Data are expressed as the mean±standard deviation (n=3)..

¹⁾The composition of isolated soy protein and wheat gluten was cited from Kim et al., 2022..

저수분 압출성형 대체육과 분리대두단백 및 분리녹두단백의 아미노산 조성은 Table 5에 나타냈다. 분리대두단백과 분리녹두단백의 아미노산 조성 중 glutamic acid는 각각 15.67±0.07%, 14.13±0.07%이며 또한 aspartic acid는 9.47±0.03%, 9.46±0.03%로 분리대두단백과 분리녹두단백의 주요 아미노산으로 판단된다. 분리대두단백의 아미노산 조성은 Kalman(2014)의 결과와 유사하였고, 분리녹두단백의 주요 아미노산 조성 또한 Mubarak(2005)의 연구 결과와 일치했다. Singh 등(2007)은 대부분의 압출성형과정을 통한 식물성 기반 제품은 모든 필수 아미노산 중에서 라이신은 제한 아미노산이라고 보고했다. 분리대두단백을 대체하여 사출된 분리녹두단백의 50% 함량에서 압출성형 전후를 비교하였을 때 라이신의 아미노 그룹과 환원당의 카보닐기 그룹 사이에 공유결합인 마이야르 반응으로 인해(Fu 등, 2020), 압출성형 전 3.36±0.05%에서 압출성형 후에 3.04±0.06%로 감소한 것으로 판단된다.

Table 5 . Amino acid contents (g/100 g protein) of low-moisture meat analog with different plant protein raw materials, isolated mung bean protein content.

Amino acid (%)	Raw materials		Before extrusion	After extrusion
	Isolated soy protein	Isolated mung bean protein	Isolated mung bean protein 50% content	Isolated mung bean protein 50% content
Aspartic acid	9.47±0.03bA1)	9.46±0.03bA	5.90±0.08bB	5.67±0.10bC
Threonine	3.10±0.01jA	2.39±0.01kB	2.02±0.03jC	1.97±0.04kD
Serine	4.25±0.02gA	4.23±0.06gA	3.67±0.04fB	3.60±0.06fB
Glutamic acid	15.67±0.07aB	14.13±0.07aC	18.29±0.28aA	18.14±0.32aA
Glycine	3.31±0.01iA	2.70±0.02jB	2.39±0.03iC	2.32±0.04iD
Alanine	3.32±0.01iA	3.10±0.02iB	2.36±0.03iC	2.26±0.05ijD
Valine	3.85±0.02hB	4.24±0.03gA	3.40±0.06gC	3.17±0.05gD
Isoleucine	3.81±0.01hA	3.54±0.01hB	2.90±.0.04hC	2.69±0.05hD
Leucine	6.54±0.02cB	6.77±0.02cA	5.62±0.07cC	5.35±0.11cD
Tyrosine	2.92±0.12kA	2.20±0.15mB	2.11±0.11jB	2.13±0.03jkB
Phenylalanine	4.45±0.01fB	5.34±0.01fA	4.34±0.06dC	4.18±0.09dD
Lysine	5.17±0.02eB	5.46±0.02eA	3.36±0.05gC	3.04±0.06gD
Histidine	2.08±0.02lB	2.30±0.05lA	1.80±0.02kC	1.67±0.03lD
Arginine	6.41±0.04dA	5.73±0.03dB	4.03±0.02eC	3.82±0.08eD
Cystine	0.88±0.01mA	0.30±0.00oD	0.78±0.02mB	0.75±0.01nC
Methionine	0.94±0.01mB	1.02±0.02nA	1.01±0.01lA	0.94±0.03mB
Proline	4.23±0.02gB	3.51±0.02hC	5.51±0.07cA	5.47±0.09cA
Total amino acid	80.41±0.33	76.43±0.3	69.47±0.76	67.17±1.17

¹⁾Data are expressed as the mean±standard deviation (n=3). Values with different lowercase in the same column and different uppercase in the same row indicate significant differences (P<0.05) by Duncan’s multiple range test..

본 연구에서는 분리녹두단백 함량에 따른 저수분 압출성형 대체육의 이화학적 특성을 살펴보았다. 분리대두단백과 분리녹두단백 함량을 50:0, 40:10, 30:20, 20:10, 0:50의 비율과 각각에 밀 글루텐 40%, 옥수수 전분 10%로 고정하여 배합하였다. 압출성형 공정변수는 수분 함량 40%, 배럴 온도 150°C, 스크루 회전 속도 250 rpm, 원료 투입량 100 g/min으로 고정하였다. 분리녹두단백의 함량이 증가할수록 수분흡수력은 감소하였지만 탄력성과 응집성은 증가하였다. 씹힘성은 분리녹두단백의 함량이 20%에서 가장 높았다. 수분흡착능력은 분리녹두단백질의 함량이 증가함에 따라 증가하였지만 유지흡착능력은 감소하는 경향을 보였다. 또한 분리녹두단백의 함량이 증가할수록 조직잔사지수는 증가하였지만 수용성 질소지수는 감소하였다. 대체육의 섬유상 구조는 분리녹두단백 20%까지의 첨가가 가장 잘 나타났다. 본 연구를 통해 분리대두단백을 분리녹두단백으로 대체할 가능성을 발견하였다. 따라서 분리녹두단백으로 만든 식물성 대체육은 다양한 식품중간소재로 사용할 수 있을 것이다.

본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림수산식품기술기획평가원의 고부가가치식품기술개발사업의 지원을 받아 연구되었음(321021032HD020).