KR20220033481A - 분쇄된 육류 유사 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대체로 비건(vegan) 소비자에 적합한 육류 유사 제품(meat analogue product)에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품(ground meat analogue product) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

분쇄된 육류 유사 제품

비건(vegan) 식품 시장은 소비자 요구에 응하여 식물-기반 버거를 정기적으로 출시하고 있다. 이의 과제는 육류 버거만큼 매력적이고 적절한 다즙성(juiciness) 및 미감(mouthfeel)을 갖는 식물-기반 버거를 생성하는 것이다.

기존의 식물-기반 버거는 대부분, 재수화된 질감부여된 식물성 단백질(texturized vegetable protein, TVP)을 결합제, 지방유(fat oil) 및 다양한 착색료 및 향미료와 혼합함으로써 생성된다. 버거 응집성은 난백 단백질의 겔화 또는 검(gum) 및 섬유의 사용에 의해 통상 얻어진다. 이들은 비건 또는 클린 라벨 용액으로서의 자격이 없다.

TVP는 건식 압출(25% 미만의 압출물 수분)을 사용하여 제조되고, 이후에 수분 활성이 0.6 미만이 되도록 건조되어 이들의 미생물학적 안정성을 보장한다. 이러한 건식 압출 공정은 압출기 다이에서의 팽창으로 인해 스펀지-유사 구조를 갖는 청크(chunk)를 생성하게 된다. 이어서, TVP를 물에 침지(soaking)함으로써 재수화하여 스펀지 같은 육류-유사 질감 및 미감을 얻을 수 있다. TVP 및 혼합/성형(molding)을 사용하는 그러한 레시피는 만족스럽지 않은 미감을 초래한다.

몇몇 회사는 습식 압출, 및 나이프 커팅을 구비한 천공된 다이를 사용하여 다진 육류 유사체(minced meat analogue)를 생성한다. 맛 및 미감은 TVP 첨가에 비하여 개선된다. 게다가, 미국 특허 출원 공개 US2017/0105438호는 더 시각적으로 매력적인 버거를 생성하기 위하여 질감부여된 단백질과 조합된 한천-기반 겔화된 에멀젼의 사용을 기재한다. 그러나, 이는 하이드로콜로이드의 존재로 인해 클린 라벨 용액이 아니다.

맛, 질감 및 외관의 관점에서 소비자를 만족시키고 동시에 클린 라벨인 식물-기반 버거에 대한 분명한 요구가 있다.

본 발명은 대체로 육류 유사 제품(meat analogue product)의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 단백질 압출물을 제조하는 단계, 단백질 분산물을 제조하는 단계, 지방 모방체(fat mimetic)를 제조하는 단계, 상기 단백질 압출물 및 지방 모방체를 분쇄(comminution)하는 단계, 및 혼합하는 단계를 포함한다.

본 발명은 추가로 분쇄된 육류 유사 제품(ground meat analogue product)의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계, 식물성 단백질 분산물을 제조하는 단계, 유화에 의해 지방 모방체를 제조하는 단계, 상기 식물성 단백질 압출물 및 지방 모방체를 분쇄하는 단계, 혼합하는 단계, 선택적으로 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명은 추가로 분쇄된 육류 유사 제품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 습식 압출에 의해 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계; 식물성 단백질 분산물, 바람직하게는 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물을 제조하는 단계; 유화시킴으로써, 바람직하게는 단백질 분산물 및 지질 상을 유화시킴으로써 지방 모방체를 제조하는 단계; 상기 식물성 단백질 압출물을 분쇄하는 단계; 상기 지방 모방체를 분쇄하는 단계; 혼합하는 단계; 선택적으로, 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.

구체적으로는, 본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은

a. 습식 압출에 의해 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계;

b. 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물, 바람직하게는 대두 또는 밀 단백질 분산물을 제조하는 단계;

c. 단백질 분산물 및 지질 상을 유화시킴으로써 지방 모방체를 제조하는 단계;

d. 상기 식물성 단백질 압출물을 분쇄하는 단계;

e. 상기 지방 모방체를 분쇄하는 단계;

f. 혼합하는 단계;

g. 선택적으로, 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 대체로 분쇄된 육류 유사 제품에 관한 것으로, 상기 분쇄된 육류 유사 제품은 식물성 단백질 압출물, 식물성 단백질 분산물, 및 단백질 분산물을 포함하는 지방 모방체를 포함한다.

구체적으로는, 본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품에 관한 것으로, 상기 분쇄된 육류 유사 제품은

a. 식물성 단백질 압출물;

b. 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물; 및

c. 지질 상 중에 유화된 단백질 분산물을 포함하는 지방 모방체를 포함한다.

본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은

a. 습식 압출에 의해 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계;

b. 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물, 바람직하게는 대두 또는 밀 단백질 분산물을 제조하는 단계;

c. 단백질 분산물 및 지질 상을 유화시킴으로써 지방 모방체를 제조하는 단계;

d. 상기 식물성 단백질 압출물을 분쇄하는 단계;

e. 상기 지방 모방체를 분쇄하는 단계;

f. 혼합하는 단계;

g. 선택적으로, 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은 질감부여된 식물성 단백질 압출물이다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은 섬유질 식물성 단백질 압출물이다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은 45% (w/w) 이상의 수분 함량을 갖는다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은 하나 초과의 식물성 단백질의 블렌드이다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은 30 내지 60℃의 분쇄된 육류 유사 제품의 소비 온도에서 식물성 단백질 압출물의 유리 전이 온도 이상의 수분 함량을 갖는다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물 및/또는 지방 모방체는 착색료 및/또는 향미료, 바람직하게는 육류 향미료를 추가로 포함한다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은, 바람직하게는 야채 브로스(vegetable broth) 중에서 조리된다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 분산물은

a. 물 중 단백질 단리물(isolate)의 믹스(mix)를 제조하고, 선택적으로 염을 첨가하고;

b. 겔이 형성될 때까지, 바람직하게는 약 85℃로 가열하고;

c. 냉각시킴으로써 제조된다.

일부 실시 형태에서, 14 내지 16 중량%의 대두 단백질 단리물이 물과 혼합된다.

일부 실시 형태에서, 본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은

a. 습식 압출에 의해 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계;

b. 물 중 14 내지 16% (w/w)의 대두 단백질의 믹스를 제조하는 단계:

c. 단백질 분산물 및 지질 상을 유화시킴으로써 지방 모방체를 제조하는 단계;

d. 상기 식물성 단백질 압출물을 분쇄하는 단계;

e. 상기 지방 모방체를 분쇄하는 단계;

f. 혼합하는 단계;

g. 선택적으로, 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.

일부 실시 형태에서, 염화나트륨이 0.2 내지 0.4 M의 최종 농도로 믹스에 첨가된다.

일부 실시 형태에서, 지방 모방체는, 바람직하게는 단백질 단리물을 포함하는 약 30% (w/w)의 단백질 분산물과 약 70% (w/w)의 지질 상, 바람직하게는 카놀라유, 또는 카놀라유와 고형 지방의 혼합물의 혼합물을 유화시킴으로써 제조된다.

일부 실시 형태에서, 유화 혼합물은 약 1시간 동안 약 85℃로 가열된 후 냉각된다.

일부 실시 형태에서, 단백질 분산물은 단백질 단리물 분산물 또는 단백질 농축물 분산물이다.

일부 실시 형태에서, 단백질 분산물은 95℃ 이하의 온도에서 예열된다.

일부 실시 형태에서, 지질 상은 약 35℃로 예열된다.

일부 실시 형태에서, 지질 상은 단백질 분산물 내로 혼합된다.

일부 실시 형태에서, 약 0.2 내지 0.6 M 염화나트륨이, 바람직하게는 유화 후에 첨가된다.

일부 실시 형태에서, 본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은

a. 습식 압출에 의해 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계;

b. 물 중 14 내지 16% (w/w)의 대두 단백질의 믹스를 제조하고, 겔이 형성될 때까지 가열하고, 냉각시키는 단계;

c. 약 30% (w/w)의 단백질 분산물과 약 70% (w/w)의 지질 상의 혼합물을 유화시킴으로써, 그리고 약 0.2 내지 0.6 M 염화나트륨에 의해 지방 모방체를 제조하는 단계;

d. 상기 식물성 단백질 압출물을 분쇄하는 단계;

e. 상기 지방 모방체를 분쇄하는 단계;

f. 혼합하는 단계;

g. 선택적으로, 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함한다.

일부 실시 형태에서, 약 0.4 M 염화나트륨이 첨가된다.

일부 실시 형태에서, 유화 혼합물 중의 단백질의 최종 농도는 약 3 중량%이다.

일부 실시 형태에서, 단백질은 대두, 감자, 완두콩, 호박(pumpkin), 밀 또는 카놀라 단백질 단리물, 바람직하게는 대두 단백질 단리물을 사용하여 제조된다.

일부 실시 형태에서, 단백질 분산물은 10 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 14 내지 16 중량%의 대두 단백질 단리물을 포함한다.

일부 실시 형태에서, 분쇄된 육류 유사체는 버거 또는 미트볼(meatball)로 형상화된다.

본 발명은 또한 분쇄된 육류 유사 제품에 관한 것으로, 상기 분쇄된 육류 유사 제품은

a. 식물성 단백질 압출물;

b. 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물; 및

c. 지질 상 중에 유화된 단백질 분산물을 포함하는 지방 모방체를 포함한다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 압출물은 질감부여된 섬유질 식물성 단백질 압출물이다.

일부 실시 형태에서, 분쇄된 육류 유사 제품은 착색료 및/또는 향미료, 바람직하게는 육류 향미료를 추가로 포함한다.

일부 실시 형태에서, 식물성 단백질 분산물은 대두 단백질 단리물, 물 및 염을 포함한다.

일부 실시 형태에서, 지방 모방체는 단백질 단리물을 포함하는 약 30% (w/w)의 단백질 단리물 분산물 및 약 70% (w/w)의 지질 상을 포함한다.

일부 실시 형태에서, 단백질 분산물은 단백질 단리물 분산물 또는 단백질 농축물 분산물이다.

일부 실시 형태에서, 단백질 단리물 분산물은 대두, 감자, 완두콩, 호박 또는 카놀라 단백질 단리물 분산물, 바람직하게는 대두 단백질 단리물 분산물이다.

일부 실시 형태에서, 단백질 단리물 분산물은 10 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 14 내지 16 중량%의 대두 단백질 단리물을 포함한다.

일부 실시 형태에서, 본 발명은 분쇄된 육류 유사 제품에 관한 것으로, 상기 분쇄된 육류 유사 제품은

a. 식물성 단백질 압출물;

b. 14 내지 16% (w/w)의 대두 단백질 단리물; 및

c. 지질 상 중에 유화된 단백질 분산물을 포함하는 지방 모방체를 포함한다.

일부 실시 형태에서, 분쇄된 육류 유사 제품은 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있다.

일부 실시 형태에서, 분쇄된 육류 유사 제품에는 동물성 제품, 예를 들어 난(egg)로부터 유래되는 성분이 없다.

일부 실시 형태에서, 분쇄된 육류 유사 제품에는 첨가제, 예를 들어 하이드로콜로이드가 없다. 전형적으로, 분쇄된 육류 유사체에는 메틸셀룰로오스가 없다. 전형적으로, 분쇄된 육류 유사체에는 검이 없다. 전형적으로, 분쇄된 육류 유사체는 알기네이트가 없다. 전형적으로, 분쇄된 육류 유사체에는 변성 전분이 없다.

본 발명은 또한 분쇄된 육류 유사 제품에 있어서의 식물성 단백질 압출물, 식물성 단백질 분산물 및/또는 지방 모방체의 용도에 관한 것이다.

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용

정의

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "약"은 일정 수치 범위 내의 수, 예를 들어 언급된 수의 -30% 내지 +30%, 또는 언급된 수의 -20% 내지 +20%, 또는 언급된 수의 -10% 내지 +10%, 또는 언급된 수의 -5% 내지 +5%, 또는 언급된 수의 -1% 내지 +1%의 범위를 지칭하는 것으로 이해된다. 본 명세서의 모든 수치 범위는 그 범위 내의 모든 정수, 자연수 또는 분수를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 게다가, 이들 수치 범위는 그 범위 내의 임의의 수 또는 수들의 서브세트에 관한 청구항에 대한 지지를 제공하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 개시된 제품에는 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않는 임의의 요소가 결여될 수 있다. 따라서, 용어 "포함하는"을 사용한 실시 형태의 개시는 식별된 성분으로 "본질적으로 이루어진" 그리고 "이루어진" 실시 형태의 개시를 포함한다. 유사하게, 본 명세서에 개시된 방법에는 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않는 임의의 단계가 결여될 수 있다. 따라서, 용어 "포함하는"을 사용한 실시 형태의 개시는 식별된 단계로 "본질적으로 이루어진" 그리고 "이루어진" 실시 형태의 개시를 포함한다. 본 명세서에 개시된 임의의 실시 형태는, 달리 명시적으로 그리고 직접적으로 언급되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 임의의 다른 실시 형태와 조합될 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어와 임의의 두문자어는 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 통상적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 임의의 조성물, 방법, 제조품, 또는 다른 수단 또는 재료가 본 발명의 실시에 사용될 수 있지만, 바람직한 조성물, 방법, 제조품, 또는 다른 수단 또는 재료가 본 명세서에서 설명된다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "첨가제"는 하이드로콜로이드(예를 들어, 카르복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로스, 곤약 검, 카라기난, 잔탄 검, 겔란 검, 로커스트 빈 검, 알기네이트, 한천, 아라비아 검, 젤라틴, 카라야 검, 카시아 검, 미세결정질 셀룰로스, 에틸셀룰로스); 유화제(예를 들어, 레시틴, 모노글리세라이드 및 다이글리세라이드, PGPR); 화이트닝제(예를 들어, 이산화티타늄); 가소제(예를 들어, 글리세린); 고결방지제(예를 들어, 이산화규소) 중 하나 이상을 포함한다.

식물성 단백질 압출물

본 발명의 식물성 단백질 압출물은 이축 압출기를 사용하여 제조될 수 있다. 생성된 구조화된 생성물은 실질적으로 정렬된 섬유를 가질 수 있다. 밀 글루텐은, 예를 들어 완두콩 단백질 단리물과 조합하여 사용될 수 있다. 도우(dough)가 약 30 rpm의 혼합 속도로 혼합기 내에서 제조될 수 있다.

압출물의 성분 목록은, 예를 들어 완두콩 단백질 단리물, 밀 글루텐, 미분화된 완두콩 단백질 TVP를 포함할 수 있다.

압출물의 성분 목록은, 예를 들어 완두콩 단백질 단리물, 밀 글루텐, 미분화된 완두콩 단백질 TVP, 전분, 요오드화 염(NaCl), 베이스 노트(base note) 아로마 혼합물(육류/돼지고기), 대두 단백질 단리물, 채종유, 착색 성분을 포함할 수 있다.

성분 목록은, 예를 들어 완두콩 단백질 단리물, 밀 글루텐, 미분화된 완두콩 단백질 TVP, 전분, 요오드화 염(NaCl), 베이스 노트 아로마 혼합물(육류/돼지고기), 비타민 미네랄 프리믹스, 탑 노트(Top note) 아로마 혼합물(육류/돼지고기), 대두 단백질 단리물(예를 들어, Dupont Solae로부터의 Supro 37), 채종유, 착색료 Red Beet P-WS를 포함할 수 있다.

각각의 성분의 상대량은 실시예 1에 나타낸 것과 동일할 수 있다.

혼합물을 약 3분 동안 혼합하여 균질한 도우를 형성할 수 있다. 이어서, 이 도우를 15 ㎏/h로 펌핑할 수 있다.

슬릿 다이가 압출기의 출구에 연결될 수 있다. 다이의 온도는 100℃ 미만으로 유지될 수 있다. 압출된 생성물 색상을 조정하기 위해 착색 성분이 주입될 수 있다. 소고기 또는 돼지고기 관능 특성을 재생하기 위하여 향미 성분이 주입될 수 있다. 예를 들어, 이들은 에멀젼으로서 주입될 수 있다.

압출 및 다이 유동 및 온도는 평형을 이룰 수 있다.

식물성 단백질 압출물은 45 g/100 g 초과의 수분 함량을 가져야 한다. 이는 단백질의 수화를 보장한다.

압출물은 완제품의 (튀김 또는 베이킹 후의) 소비 온도(30 내지 60℃)에서, 사용되는 단백질 또는 단백질 블렌드의 유리 전이 수분을 초과하는 수분으로 유지되어야 한다. 50℃에서 최고 유리 전이 수분을 갖는 단백질은 질감부여된 반제품의 최소한의 수분을 규정하기 위해 고려되어야 한다.

압출 후 단백질 압출물 수분이 최소값보다 낮은 경우, 단백질 압출물은 재수화될 수 있다. 이는 물에 침지하거나 야채 브로스 중에서 끓임으로써 행해질 수 있다. 이는 완제품의 잘 부서지지 않는 질감을 보장하기 위해 튀김 또는 조리 전에 행해질 수 있다.

최소한의 수분은 압출물의 단백질 조성에 따라 규정되어야 한다.

식물성 단백질 분산물

본 발명의 식물성 단백질 분산물은 각각의 양의 대두 단백질 단리물(SPI)과 물을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 농도는 물 중 약 10, 11, 12, 13, 14, 15, 또는 16% SPI일 수 있다. 추가적으로, 샘플은 약 0.2 M, 0.3 M 또는 0.4 M NaCl을 함유할 수 있다. SPI, 물 및 필요한 경우 NaCl은 그라인더에서 바람직하게는 약 90초 동안 혼합될 수 있다. 혼합 후에, 분산물은 분배되고 가열될 수 있다. 각각의 단백질 겔은 약 15분, 30분 또는 45분 동안 약 85℃에서 가열될 수 있다.

지방 모방체

단백질 분산물의 제조를 위해, 약 10% (w/w)의 SPI 분산물이 혼합에 의해 제조될 수 있다. 먼저, 혼합이 약 1000 rpm으로 약 2분 동안 수행될 수 있다. 이어서, 그것을 약 1000 rpm으로 약 1분 동안, 그리고 이어서 약 500 rpm으로 추가 약 27분 동안 교반할 수 있다.

분산물은, 예를 들어 수조 내에서 약 75℃, 85℃, 또는 95℃에서 전처리될 수 있다. 샘플은 각각의 온도에서 약 30분 동안 가열될 수 있다. 단백질 분산물의 일부에 NaCl이 하기 농도로 첨가될 수 있다: 약 0.2 M, 0.4 M 및 0.6 M. NaCl의 양에 따라, 첨가된 물의 중량은 대략 각각의 양으로 낮추어질 수 있다.

에멀젼이 약 70% (w/w)의 오일 및 약 30%의, 예를 들어 10% 대두 단백질 분산물을 사용하여 제조될 수 있으며, 이로써 최종 단백질 농도는 약 3%일 수 있다. NaCl 농도는 단백질 분산물 중 약 0.2 M, 0.4 M 또는 0.6 M일 수 있다. 이들 농도는 분산물에서는 약 1.29%, 2.57%, 3.86%의 SPI와 동일하고, 에멀젼에서는 약 0%, 0.38%, 0.77%, 1.16%와 동일하다. 에멀젼은 단백질 분산물 내로 카놀라유를 첨가하는 동안에 균질화될 수 있다. 균질기는 약 20,000 rpm으로 약 3.5분 동안 작동될 수 있다.

이어서, 에멀젼을 가열하고, 후속으로 약 2℃에서 저장할 수 있다. 열처리는 약 1시간으로 설정될 수 있다. 이는 샘플의 예열 처리와 관계없이 약 30분 동안 약 85℃의 코어 온도를 보장한다.

에멀젼 겔의 대규모 생성은, 예를 들어 고전단 회전자-고정자-균질기에 의해 수행될 수 있다. SPI 분산물, 예를 들어 10% SPI 분산물이 생성될 수 있다. 7.0 ± 0.5의 최종 pH에 도달하기 위하여 염산이 첨가될 수 있다. 혼합은 약 3500 rpm으로 약 180초 동안 수행될 수 있다. 제2 단계에서, 단백질 분산물은 약 500 rpm으로 약 90℃에서 약 30분 동안 혼합될 수 있다. 동시에, 필요한 양의 카놀라유가 약 35℃로 가열될 수 있다. 에멀젼을 생성하기 위하여, 단백질 분산물 및 카놀라유는 고전단 진공 균질기의 별개의 베셀(vessel)들 내로 첨가될 수 있다. 이어서, 오일 및 단백질 분산물을 진공 하에서 균질화할 수 있다. 카놀라유는 잘못된 유형의 에멀젼이 형성되는 것을 방지하기 위하여 주 베셀에 서서히 첨가되어야 한다. 에멀젼은 약 5분 동안 균질화될 수 있으며, 이때 이러한 절차는 온도가 약 70℃를 초과하여 상승하기 전에 종료된다.

이어서, 완성된 에멀젼을 진공 필러의 사용에 의해 케이싱 내로 충전시키고, 코어 온도가 약 85℃에 도달한 후에, 숙성 챔버 내에서 약 85℃ 및 약 99% 상대 습도에서 약 30분 동안 가열할 수 있다. 냉수 샤워가 약 10분 동안 적용된 후, 약 2℃에서 저온 챔버 내에서 저장하기 전에 가열 기간이 이어질 수 있다.

식물성 단백질 압출물의 분쇄

식물성 단백질 압출물은 육류 분쇄기를 사용하여, 예를 들어 8 mm 및 13 mm 홀 플레이트(hole plate)를 사용하여 분쇄될 수 있다. 분쇄된 압출물은 또한, 예를 들어 적어도 1분 동안 보울 초퍼(bowl chopper)를 사용하여 얻어질 수 있다.

압출물은 먼저 약 10분 또는 15분 동안 브로스 중에서 조리될 수 있다. 물 중 약 18 g/L의 야채 스톡 분말을 함유하는 브로스가 제조될 수 있다. 조리 후, 압출물은, 예를 들어 약 1.15분 동안 보울 초퍼에서 분쇄될 수 있다. 이어서, 분쇄된 압출물 조각을 혼합 전에 글루텐 분말로 또는 글루텐과 SPI 분말 혼합물로 피복할 수 있다.

지방 모방체의 분쇄

에멀젼 겔은, 예를 들어 13 mm 홀 플레이트를 구비한 육류 분쇄기를 사용하여 분쇄될 수 있다. 추가적으로, 보울 초퍼가 사용될 수 있다. 에멀젼 겔은 레벨 1에서 보울 초퍼에서 약 8초 동안 초핑되거나 커팅되고, 이어서 약 2℃에서 저장될 수 있다. 약 0.2 M NaCl을 갖는 분쇄된 에멀젼 겔이 가장 바람직하다.

실시예

대두 단백질 단리물(SPI)은 Solae Europe S.A.(스위스 제네바 소재)로부터의 Supro EX 37 HG IP(제조자에 따르면, 단백질 함량이 건조 기준으로 최소 90%임)였다. 카놀라유 및 튀김유는 MEGA - Das Fachzentrum

die Metzgerei und Gastronomie eG(독일 슈투트가르트 소재)로부터 구입하였다. 염화나트륨(NaCl) 및 염산(HCl)은 Carl Roth GmbH and Co. KG(독일 카를스루에 소재)로부터 입수하였다. 염산(ROTIPURAN® p.a., 32%, Carl Roth GmbH and Co. KG)은 분석 등급이었으며, 증류수를 사용하여 6 M로 희석시켰다. 그것은 파일럿 플랜트 내에서만 사용되었으며, 다른 화학물질과는 접촉되게 하지 않았다. 고수분 압출된 식물성 단백질은 습식 압출에 의해 개발하였다.

실시예 1

압출물의 제조

이축 압출기(TSE)를 사용하여 완두콩 단백질과 조합된 밀 글루텐에 기반하여 정렬된 섬유들을 갖는 구조화된 생성물을 제조하였다. Planetaria Tekno 혼합기에서 30 rpm으로 하기 성분들을 혼합함으로써 도우를 제조하였다:

혼합물을 3분 동안 혼합하여 균질한 도우를 형성하였다. 이어서, 이 도우를 15 ㎏/h로 압출기의 제1 배럴로 펌핑하였다.

슬릿 다이를 압출기의 출구에 연결하였다. 다이의 온도는 100℃ 미만으로 유지되었다. 향미 성분 및 착색 성분을 압출기에 주입하여 압출된 생성물의 색상 및 향미를 조정하여 돼지고기 관능 특성을 재현하였다.

압출 및 다이 유동 및 온도의 평형화 후에, 슬릿 다이의 출구에서 도우의 유동에 평균적으로 수직으로 정렬된 섬유들을 갖는 질감부여된 생성물을 얻었다.

실시예 2

지방 모방체(에멀젼 겔)의 개발

단백질 분산물의 제조를 위하여, 10% (w/w) SPI 분산물을 혼합 장치 Stephan UMC 5에 의해 제조하였다. 먼저, 1000 rpm으로 2분 동안 혼합을 수행하여 모든 단백질 분말의 충분한 혼합 및 습윤을 보장하였다. 핸드 스크레이퍼를 사용함으로써 일부 분말이 물에 현탁되지 않았는지의 여부를 확인하기 위해 광학 제어를 수행하였다. 그 후에, 샘플을 1000 rpm으로 1분 동안, 그리고 이어서 500 rpm으로 추가 27분 동안 교반하였다.

분산물은 다음 4개의 상이한 조건에서 전처리하였다: 25℃(예열 없음), 75℃, 85℃, 및 95℃. 가열하면서 혼합할 수 있도록 앵커 임펠러를 사용하는 추가의 오버헤드 혼합 시스템을 구비한 예열된 순환 수조 Haake B-N3(Heidolph Instruments GmbH & CO. KG)을 사용하여 예열을 수행하였다. 샘플을 각각의 온도에서 30분 동안 가열하였다. 단백질 분산물의 일부에 NaCl을 하기 농도로 첨가하였다: 0 M, 0.2 M, 0.4 M 및 0.6 M. NaCl의 양에 따라, 첨가된 물의 중량을 대략 각각의 양으로 낮추었다.

모든 에멀젼을 70% (w/w)의 오일 및 30%의 10% 대두 단백질 분산물을 사용하여 제조하여, 이로써 최종 단백질 농도는 3%였다. NaCl 농도는 단백질 분산물 중 0 M, 0.2 M, 0.4 M 및 0.6 M로 변동될 수 있다. 이들 농도는 분산물에서는 0%, 1.29%, 2.57%, 3.86%의 SPI와 동일하고, 에멀젼에서는 0%, 0.38%, 0.77%, 1.16%와 동일하였다. 단백질 분산물 내로 카놀라유를 첨가하면서 균질기 SilentCrusher M(Heidolph Instruments)을 사용하여 에멀젼을 생성하였다. 균질기를 20,000 rpm으로 3.5분 동안 작동시켰다. NaCl을 추가로 함유한 샘플을 나중에 혼합기 내로 옮기고, 각각의 양의 NaCl을 첨가하였다. 이들 샘플을 레벨 2에서 15초 동안 2회 혼합하였는데, 이들 사이에 짧은 휴지기간을 두어서, 이 동안에 샘플을 장치의 벽에서 긁어내어서 균질한 혼합을 보장하였다. 염의 첨가는 이러한 생성 시점에서 행해져야 하는데, 그 이유는, 유화 전에의 단백질 분산물에 대한 첨가는 형성되는 에멀젼의 불안정성을 야기하였기 때문이다.

에멀젼을 제조한 후에, 대략 25 g의 에멀젼을 10개의 30 mL Nalgene 비커 내로 충전하였다. 이들 비커 중 8개를 예열된 수조에서 85℃에서 60분 동안 가열하고, 후속으로 2℃에서 하룻밤 저장하였다. 열처리를 1시간으로 설정하여, 샘플의 예열 처리와 관계없이, 30분 동안 85℃의 코어 온도를 보장하였다. 대조 샘플을 나타내는 비가열된 에멀젼을 균질화 후에 저장을 위하여 2℃에 곧바로 두었다.

생성된 에멀젼 겔을 그들의 겔 강도에 따라 특성화하였다. 재료 특성 측정 장치, 즉 질감 분석기(Instron, 모델 3365)를 천공 시험을 사용하여 샘플의 경도를 조사하는 데 사용하였다. 원통형 스테인리스 강 지오메트리(직경 32 mm)는 1.5 mm/s의 속도로 75%의 변형에 이르기까지 샘플을 침투하였다. 각각의 에멀젼 겔을 8회 측정하고, 평균 최대 힘 및 25% 변형에서의 힘을 상응하는 표준 편차를 사용하여 결정하였다. 추가적으로, 에멀젼 겔의 광학적 외관을 시각적으로 평가하였다.

실시예 3

에멀젼 겔의 대규모 생성

에멀젼 겔의 대규모 생성(10 ㎏)을 고전단 회전자-고정자-균질기(MaxxD Lab, FrymaKoruma AG)에 의해 수행하였다. 먼저, 10% SPI 분산물을 생성하였다. 각각의 양의 SPI 및 필요한 양의 물뿐만 아니라 염산을 첨가하여 7.0 ± 0.5의 최종 pH에 도달하였다. 혼합을 3500 rpm으로 180초 동안 수행하였는데, 60초 후에 휴지기간을 두어서, 이 동안에 핸드 스크레이퍼를 사용하여 벽을 긁어내어서 모든 SPI가 균질하게 혼합되는 것을 보장하였다. 제2 단계에서는, 단백질 분산물을 수조가 연결된 Stephan Universal Machine(UMC 12, A. Stephan u.

GmbH & Co.) 내로 옮겼다. 분산물을 500 rpm으로 90℃에서 30분 동안 혼합하였다. 동시에, 필요한 양의 카놀라유를 대략 35℃로 가열하였다. 이러한 절차로부터의 예외는 추후에 실시예에서 명시적으로 언급된다. 에멀젼을 생성하기 위하여, 단백질 분산물 및 카놀라유를 고전단 진공 균질기의 별개의 비커들 내로 첨가하였다. 이어서, 오일 및 단백질 분산물을 진공(450 ± 50 mbar) 하에서 5000 rpm으로 균질화하였다. 여기서는, 카놀라유를 주 베셀에 서서히 첨가하여 잘못된 유형의 에멀젼(즉, 원하는 O/W 시스템 대신에 W/O 시스템)이 형성되는 것을 방지하였다. 에멀젼을 약 5분 동안 균질화하였으며, 이때 이러한 절차는 온도가 약 70℃를 초과하여 상승하기 전에 종료하였다.

이어서, 완성된 에멀젼을 진공 필러를 사용하여 60 mm 플라스틱 케이싱 내로 충전하였다. 충전된 케이싱을, 코어 온도가 85℃에 도달한 후 85℃ 및 99% 상대 습도에서 30분 동안 숙성 챔버(NESS-Smoke GmbH & Co. KG) 내에서 가열하였다. 10분 동안 냉수 샤워(10℃) 후 가열 기간이 뒤따랐으며, 최종 에멀젼 겔을 사용할 때까지 2℃에서 저온 챔버에 저장하였다.

에멀젼 겔을 버거 패티 형태로 동물성 지방 모방체로서 분쇄하였다. 육류 버거 제조를 위한 절차를 따르기 위하여, 13 mm 홀 플레이트(Maschinenfabrik Seydelmann KG)를 구비한 육류 분쇄기를 사용하여 에멀젼 겔을 분쇄하였다. 추가적으로, 보울 초퍼에서의 분쇄를 시험하였다. 여기서는, 에멀젼 겔을 레벨 1에서 보울 초퍼(MTK 661 Garant)에서 2회 라운드(즉, 8초) 동안 초핑/커팅하였다. 그 후에, 에멀젼 겔을 2℃에서 보호 가스(Protadur C 20, 80% 질소 및 20% 이산화탄소) 하에서 플라스틱 백에 저장하였다.

식물-기반 결합제를 개발하기 위하여, 단백질 분산물을 먼저 제조하였다. 버거 패티를 위한 결합제로서 작용하는 능력에 대해 조사된 단백질 겔의 제조는 각각의 양의 SPI를 물과 혼합함으로써 제조하였다. 시험된 농도는 10%, 12%, 14% 및 16%였다. 2개의 최상의 조합을 위하여, 추가적으로 0.2 M, 0.3 M 또는 0.4 M NaCl을 함유하는 샘플을 제조하고 분석하였다. SPI, 물 및 필요한 경우 NaCl을 분쇄기(KitchenAid)에서 90초 동안 레벨 2에서 혼합하였다. 30초 및 60초 후에, 분쇄기를 정지하여 장치의 벽에서 샘플을 긁어내어 우수한 혼합을 보장하였다. 혼합 후에, 분산물을 30 ml Nalgene 비커에 충전하고, 폐쇄하고, 수조에서 가열하였다. 각각의 단백질 겔을 85℃에서 15분, 30분 또는 45분 동안 가열하여 적절한 가열 시간, 단백질 및 염 농도를 결정하였다.

단백질 겔의 질감 측정을 수행하였다. 모든 샘플을 이중 결정으로 측정하였으며, 매 측정마다 6회 수행하였다.

상이한 SPI 겔의 특성에 대한 추가적인 통찰을 얻기 위해 상이한 레올로지 측정을 수행하였다. 모든 측정에 사용된 장치는 플레이트-플레이트 지오메트리를 갖는 회전 레오미터 MCR301(Anton Paar Germany GmbH)이었다. 금속 플레이트의 직경은 25 mm(PP25)였다. 비가열된 샘플의 경우에는, 한 스푼의 SPI 분산물을 하부 플레이트 상에 첨가하였다. 측정 갭은 1 mm로 설정하였다. 20% SPI를 갖는 가열된 샘플의 경우에는, 메스(scalpel)를 사용하여 수작업으로 겔을 절단하고, 상부 지오메트리를 최대 거리까지 샘플 상으로 내리고, 여기서 5 N의 힘을 기록하였다. 모든 측정을 2회 반복하여 수행하였으며, 매 샘플마다 2회 측정하였다.

겔의 선형 점탄성 범위는 진폭 스위프에 의해 결정되었다. 따라서, 진동 변형 램프(oscillatory deformation ramp)를 ω = 10 rad/s의 0.01%부터 500%까지의 변형 각주파수에서 실행하였으며, 이 동안에 저장 모듈러스 및 손실 모듈러스(G' 및 G")를 측정하였다. 선형 점탄성 범위는 저장 모듈러스 및 손실 모듈러스가 일정한 변형 면적으로서 정의되는데, 이는 겔이 변형에 의해 파괴되지 않았음을 의미한다. 모든 측정은 25℃에서 수행되었으며, 샘플은 1분 동안 이 온도로 템퍼링되었다.

분산물의 시간-의존적 거동을 조사하기 위하여, 주파수 스위프를 100 rad/s 내지 0.1 rad/s의 범위에 걸쳐 γ = 1%의 변형률로 수행하였으며, 이 동안에 저장 모듈러스 및 손실 모듈러스(G' 및 G")를 기록하였다. 변형은 진동으로 수행되었으며, 1%로 설정하였다. 모든 측정은 25℃에서 수행되었으며, 샘플은 1분 동안 이 온도로 템퍼링되었다.

단지 작은 변형 거동만을 조사하는 상기 측정과는 대조적으로, 유동 곡선은 겔의 변형에 대한 진동 대신에 전단을 사용한다. 따라서, 이 측정으로 SPI 겔의 큰 변형 특성을 결정할 수 있었다. 전단율을 0.01 1/s로부터 100 1/s로 변동시켰는데, 이 동안에 전단 응력을 기록하였으며, 모든 측정은 25℃에서 수행하였다.

실시예 4

비건 버거 패티의 개발

모든 각각의 시험은 트랜스글루타미나제를 사용하여 제조된 에멀젼 겔을 사용하여, 내부적으로 개발된 초기 압출물(순수 글루텐 베이스)로 수행하였다. 패티 생성에 사용된 3개의 화합물의 혼합비에 대한 적절한 범위를 조사하기 위하여, 변동하는 압출물 농도(55%, 65%, 75%), 변동하는 SPI 농도(10%, 20%, 30%) 및 고정된 양의 에멀젼 겔(15%)을 갖는 작은 배치(batch)를 생성하였다. SPI 농도는 14%와 16% SPI 사이에서 변동시켰다. 지방 모방체(에멀젼 겔)의 영향을 조사하기 위하여, 0% 에멀젼 겔을 함유하는 하나의 배치를 생성하였다. 이어서, 동일한 중량 및 높이의 패티를 형성하고, 팬에서 튀기고, 감각상으로 조사하였다. 이들 예비시험(pre-trial)을 사용하여 어떤 결합제-압출물 조합이 패티의 생성을 가장 우수하게 수행하는지를 조사하였다.

예비시험을 위한 패티는 수동 혼합에 의해 생성하였다. 비건 버거 덩어리의 혼합을 표준화하기 위하여, 하기 실험에 대해 30초 동안 레벨 1에서 혼합기를 사용하였다. 이들 조건은 개별 구조적 실체들(압출물 및 지방 미립자)을 추가로 분쇄하지 않고서 균질한 혼합을 가능하게 한다.

압출물을 버거 응용에 사용하기 위해 분쇄하였다. 분쇄를 위하여, 냉동된 압출물을 가공 전에 6℃에서 하룻밤 해동시켰다. 이어서, 상이한 분쇄물을 생성하였다. 예비시험을 위한 최초의 압출물은 8 mm 및 13 mm 홀 플레이트를 구비한 육류 분쇄기(Maschinenfabrik Seydelmann KG)를 사용하여 분쇄하였다. 최종 압출물은 육류 분쇄기의 13 mm 홀 플레이트로 분쇄하였으며, 추가적으로 덜 분쇄된 압출물은 보울 초퍼(MTK 661 Garant)를 사용하여 얻었다. 압출물을 보울 초퍼를 사용하여 1.15분 동안 처리함으로써 더 조대한 분쇄물을 생성하였다.

표준화된 튀김 절차를 사용하였다. 튀김은 접촉식 그릴(Nevada)을 사용하여 180℃에서 2.30분으로 설정하였다. 패티의 코어 온도는 튀김 후에 85℃를 초과하는 온도에 도달하였다. 1.4 cm의 높이를 갖는 금속 디스턴스 홀더(distance holder)를 제작하고, 일정한 두께의 패티를 달성하기 위해 그릴 상에 추가하였다. 이어서, 패티를 그릴 상에 놓고, 튀김 전에 알루미늄 포일로 덮었다. 3개의 버거를 수평선상에서 동시에 그릴 상에서 튀겼다.

재료 특성 측정 장치(Instron)를 사용하여 패티의 질감 조사를 수행하였다. 직경이 적어도 5 cm인 패티를 사용하여 버거 패티의 측정을 수행하였다. Instron을 사용하여 패티의 최대 강도, 파괴 변형률 및 파괴력을 조사하였다. 그것을 또한 사용하여 패티의 경도, 탄력성(springiness), 및 응집성을 조사하였다.

2개의 상이한 결합제(12% 및 20% SPI)의 질감 영향을 5개의 상이한 농도(10%, 17.5%, 25%, 32.5% 및 40%)에서 조사하였다. 12% SPI는 약한 겔화 결합제를 나타내고, 20% SPI는 강한 겔화 결합제를 나타낸다.

분쇄를 위하여, 단백질 압출물을 6℃에서 하룻밤 해동시키고, 이어서 보울 초퍼(MTK 661 Garant)에서 레벨 1에서 1.15분 동안 1 ± 0.2 ㎏ 배치로 분쇄하였다. 그 후에, 압출물을 즉시 작은 배치로 패킹하고 사용할 때까지 냉동시켰다.

UMC 12 혼합 장치에서 90℃에서 30분 동안 가열함으로써 에멀젼 겔을 생성하였다. 유화 단계 후에, 에멀젼을 보울 초퍼(MTK 661 Garant) 내로 옮기고, 레벨 1에서 2.15분 동안 에멀젼을 혼합하면서 0.2 M NaCl을 첨가하였다. 혼합 후에, 에멀젼을 숙성 챔버에서 가열하였다. 이어서, 에멀젼 겔을 2℃에서 하룻밤 냉각시켰다. 에멀젼 겔을 보울 초퍼(MTK 661 Garant)에서 12초 동안 분쇄하고, 이어서 보호 가스 하에서 패킹하고, 사용할 때까지 2℃에서 저장하였다.

동물 지방 모방체로서 20% 에멀젼 겔을 사용하여 모든 버거 덩어리를 생성하였다. 결합제의 양(10%, 17%, 25%, 32.5% 및 40%)에 따라, 단백질 압출물 함량 각각에 대해, 대략 증가된 결합제 농도만큼 단백질 압출물 함량을 낮추었다. 버거 덩어리를 혼합하고, 이어서 27개의 상이한 30 g 조각으로 나누고, 이어서 이들을 버거 프레스를 사용하여 5 cm 직경의 패티로 형성하였다. 이들 패티를 오일을 바른 알루미늄 포일 상에 놓고서 그것으로 덮었다.

버거 패티를 160℃에서 3.5분 동안 접촉 그릴(Nevada)을 사용하여 튀겼다. 튀김 30분 전에, 접촉 그릴을 켜서 그것이 원하는 온도에 도달하는 것을 보장하였다. 접촉 그릴을 튀김유로 발라서 타는 것을 방지하였다.

실시예 5

지방 모방체의 개발

에멀젼 겔의 강도는 재료 측정 장치, Instron 모델 3365가 적용되는 침투 시험에 의해 측정하였다. 모든 에멀젼 겔은 10회 측정하였다. 75% 변형에서의 각각의 에멀젼 겔에 대한 상이한 강도 값이 도 1에 제시되어 있다.

두 변형 모두에서 기록된 강도의 진행은 힘의 정량적 값을 제외하고는 유사한 거동을 나타낸다. 75% 변형에서는, 겔 강도에 대한 더 높은 값이 측정되었다(도 1). 25℃에서의 샘플의 경우, 0 M NaCl을 함유하는 에멀젼(3.01 ± 0.27 N)과 NaCl을 함유하는 모든 샘플(대략 4.5 N) 사이에서 겔 강도의 명백한 증가가 관찰되었다. 0.2, 0.4 및 0.6 M NaCl을 함유하는 샘플들 사이에는 겔 강도의 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 단백질 분산물의 75℃ 및 85℃로의 예열은, 겔 강도를 75℃에 대해서는 5.00 ± 0.56 N으로 증가시켰고, 추가의 염을 함유하지 않는 겔에 대해서는 4.79 ± 0.35 N으로 증가시켰다. 95℃에서의 예열은 3.35 ± 0.23 N의 최대 강도로 이어졌다.

85℃에서 예열된 단백질 분산물의 사용에 의해 생성된 에멀젼 겔은 0.2 M 및 0.4 M NaCl의 NaCl 농도에 대해 각각 최대 6.54 ± 0.52 N 및 7.36 ± 0.83 N의 증가된 강도를 가졌다. 0.6 M의 NaCl 농도에서, 겔 강도는 다시 약 6.5 N으로 감소하였다. 75℃에서의 예열은 5 N의 강도를 갖는 0 M NaCl을 함유하는 에멀젼 겔과 임의의 농도의 염을 함유하는 에멀젼 겔(대략 6 N) 사이에 겔 강도에 있어서 거의 증가를 나타내지 않았다. 95℃의 예열 처리는 0.2 M NaCl을 사용하여 생성된 에멀젼 겔에 대해 겔 강도에 있어서 강한 증가를 야기하였다. 최대 강도는 7.02 ± 0.52 N에 도달하였다. 더 높은 염 농도에서, 강도는 0.4 M NaCl에 대해서는 약 6.32 ± 0.94 N으로 감소하였고, 0.6 M NaCl에 대해서는 6.38 ±0.45 N으로 감소하였다. 25% 변형에서의 강도 값은 모든 4개의 에멀젼 겔에 대해 동일한 경향을 나타내었지만, 모든 값은 75% 변형에 비해 더 낮았다. 95℃에서 예열된 샘플에 대한 더 낮은 값은 너무 많은 변성에 의해 야기될 수 있었는데, 이는 증가된 소수성 인력을 야기하고 큰 고밀도 응집체의 형성으로 이어질 수 있었다. 이들 단백질은 서로 너무 강하게 상호작용할 수 있으며, 이는 이들의 유화력(emulsifying capacity)을 낮출 수 있다. 그 결과, 이후에 에멀젼 겔은 더 약해질 것이다. NaCl의 첨가는 모든 에멀젼 겔의 강도 증가를 야기하였다.

겔의 시각적 조사는 형성된 겔 구조에 있어서의 차이를 보여주었다. 더 많은 염을 함유하는 에멀젼 겔은 더 미립자성이고 잘 바스러지는 겔을 형성하는 경향이 있었는데, 이는, 겔이 NaCl 없이 생성되었을 때 매우 크림상이고 더 균질한 것과는 대조적이다. 각각의 에멀젼 겔의 시각적 분석은 질감 분석기에 의해 이루어진 측정결과와 일치하였다.

이들 결과에 기초하여, 85℃에서 30분 동안 예열된 SPI 분산물을 사용하여 생성된 에멀젼 겔을 사용하기로 하였는데, 그 이유는, 이들이 가장 강한 겔 구조를 나타내었기 때문이다. NaCl의 첨가가, 또한 가시적인 겔 구조에 강한 영향을 미쳤기 때문에, 0.2 M NaCl을 함유하는 겔 및 이를 함유하지 않는 겔을 버거 패티에서의 이들의 응용성에 대해 시험하였다.

비건 버거 패티에서 동물성 지방 대체물로서의 응용을 위하여, 에멀젼 겔은, 작지만 여전히 가시적이고, 감각적으로 활성인 입자로 분쇄될 필요가 있었다. 따라서, 분쇄에 적용가능한 절차를 찾기 위해 시험을 수행하였다. 상기 언급된 바와 같이, 두 종류의 에멀젼 겔(0 M 및 0.2 M NaCl)을 이들의 분쇄 거동에 따라 조사하였다. 분쇄는 보울 초퍼를 사용하여 수행하였다. NaCl을 함유하는 에멀젼 겔을 전술된 바와 같이 제조하였다. 염을 도입하기 위하여, 추가 단계를 포함시켰다. 균질화 단계 후에, 에멀젼을 보울 초퍼 내로 옮기고, 각각의 양의 염을 첨가하였다. 염을 보울 초퍼에서 레벨 1에서 34회 턴으로 교반하였다. NaCl 없이 생성된 에멀젼 겔은 기재된 방법에 의해 초핑될 때 "스미어링(smearing)"되었는데, 즉, 개별 입자들의 집합체(conglomerate) 대신에, 단일 페이스트-유사 덩어리가 얻어졌다. 대조적으로, 0.2 M NaCl을 함유하는 에멀젼 겔은 개선된 분쇄 거동을 나타내었는데, 즉, 작은 분리된 입자들이 얻어졌다. 이들 결과는 0.2 M NaCl을 함유하는 에멀젼 겔이 0 M NaCl(4.79 ± 0.35 N)에 비하여 더 높은 겔 강도(6.54 ± 0.52 N)를 보여준 질감 분석과 일치한다. 추가적으로, 분쇄 거동은 겔의 광학 조사의 구조 설명에 상응하였다.

NaCl을 함유하지 않는 에멀젼 겔은 페이스트로 바뀌었으며, 이에 따라 분쇄 후에 어떠한 개별 지방 입자들도 관찰될 수 없었다. 이 페이스트는 버거 패티 응용에 부적절하다. 이 물질을 분쇄하는 동안에 인가되는 기계적 응력으로 인해, 겔은 그의 완전성을 상실하기 시작하였으며, 에멀젼 겔 내에는 더 이상 입자가 가시적이지 않았다. 그렇지만, 흥미롭게도, 오일링 아웃(oiling out)이 관찰되지 않았음에, 즉, 시스템이 파단되지 않았음에 유의한다. 에멀젼에 대한 NaCl의 첨가로 인해, 겔은 더 단단해졌으며 미립자 구조가 보울 초퍼 내에 생성될 수 있었다. 0.2 M NaCl을 함유하는 분쇄된 에멀젼 겔이 버거 응용에 사용하기에 가장 적절한 것으로 여겨졌다.

실시예 6

식물-기반 결합제(단백질 분산물)의 개발

비건 버거 패티의 개발을 위하여, 지방 모방체와 단백질 압출물은 서로 접착되어야 한다. 이러한 내부 응집력은 식물-기반 결합제에 의해 달성될 것이었다. 결합제는 패티가 형성될 수 있도록 가열 전에는 대개 점성인 특성을 가질 것이었지만, 가열 시에 겔로 전이되어 버거 패티가 고체로 될 수 있게 해야 한다. 적합한 결합제를 나머지 다른 2개의 성분(압출물 및 지방 입자)과 혼합함으로써, 변형가능한 덩어리가 생성될 것이었다. 고도로 농축된 SPI 분산물을 사용하였는데, 그 이유는 이 또한 지방 시스템의 제조에 사용하였기 때문이며, 이에 따라 이는 기존의 배합물을 나타내었다. 도 2는 변동하는 농도의 SPI를 함유하는 겔화된 SPI 분산물의 겔 강도에 대한 상이한 가열 시간의 영향을 보여준다. 재료 특성 측정 장치, 즉, Instron, 모델 3365를 사용하여 강도를 다시 측정하였다. 제시된 데이터는 10회 측정의 평균값 및 각각의 표준 편차를 나타낸다.

10% 및 12% SPI를 함유하는 SPI 분산물은 가열 시간의 함수로서 겔 강도의 변화가 거의 나타나지 않았는데, 이는, 매우 약한 겔이 형성되었거나 겔화가 발생하지 않았음을 나타낸다. 겔 강도는 10% SPI의 경우 약 0.1 N으로, 그리고 12% SPI의 경우 약 0.5 N으로 일정하게 유지되었다. 14% SPI를 함유하는 단백질 분산물의 경우, 겔 강도는, 가열되지 않았을 때 1.5 N으로부터 45분 동안 가열되었을 때 2.7 N으로 증가하였다. 16% SPI 분산물은 약 3 N의 초기 겔 강도를 가졌고, 이 분산물을 45분 동안 가열하였을 때, 6 N 약간 넘게 증가하였다. 그러한 바와 같이 그리고 당연히, 더 높은 SPI 농도는 충분한 가열 시간 후에 겔이 더 높은 강도를 나타내게 한다. 14% 및 16%를 함유하는 샘플은 어떠한 가열 없이도 이미 겔-유사 특성을 나타낸 반면, 10% 및 12% SPI는 더 많은 액체-유사 특성을 가졌음에 유의해야 한다.

이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 가열 시간이 증가함에 따라 더 높은 겔 강도는 더 높은 풀림도(degree of unfolding)에 의해 야기되었을 수 있는데, 그 이유는, 단백질이 입체구조 변화를 거칠 더 많은 시간을 가졌기 때문이다. SPI가 가열될 때, 구상 단백질은 변성되어 풀리기 시작한다. 풀린 단백질은 대부분 표면 상에 노출된 소수성 기를 갖는 반면, 소수성 패치는 구상 단백질 구조 내부에 매립된다. 따라서, 풀림은 상이한 단백질 상의 소수성 영역이 서로 상호작용하여 네트워크 형성을 가져오고, 이에 따라 분산물의 겔화로 이어질 수 있게 한다. 더 높은 단백질 농도에서, 단백질은 더 많은 물에 결합하고 더 조밀하게 패킹되며, 이로써 분자들 사이의 상호작용이 유리해진다. 따라서, 겔 강도는 단백질 농도에 강하게 의존한다. 10% 및 12%의 SPI 농도의 경우에는, 심지어 긴 가열 시간도 강한 겔의 형성을 야기하지 않았다. 이들 샘플에서 단백질-단백질 상호작용의 수는 용매를 포획하는 강한 겔 형성을 야기하기에는 단순히 너무 낮았다. 따라서, 형태가 안정한 겔은 형성되지 않았다.

이로부터, 이들 SPI 농도는 비건 버거 패티에서 결합제로서 사용하기에 불충분한 것으로 결론내렸는데, 그 이유는, 분쇄된 성분들을 함께 유지할 수 있는 겔 네트워크의 형성이 이러한 응용에 필요하기 때문이다. 대조적으로, 14% 및 16% SPI를 함유하는 단백질 분산물에 대해서는 가열 시간이 증가함에 따라 겔 강도가 증가하였다. 14% 및 16% SPI를 함유하는 샘플의 겔 강도가 더 높았기 때문에, 이들 2개의 샘플 및 추가적으로 18% 및 20% SPI를 함유하는 단백질 분산물을 사용하여 단백질 분산물의 겔 강도에 대한 NaCl 첨가의 영향을 추가로 조사하였다. 그 목적을 위하여, 0.2, 0.3 및 0.4 M의 NaCl을, 가열 전에 단백질 분산물에 첨가하였다. 75% 변형에서 Instron을 사용하여 측정된 겔 강도의 결과가 도 3에 나타나 있다.

도 3은 14% SPI를 함유하는 SPI 분산물의 겔 강도에 있어서의 약간의 증가를 나타낸다. 겔 강도는 0.2 M NaCl을 첨가하였을 때 2.82 ± 0.25 N으로부터 3.56 ± 0.17 N으로 증가되었다. 더 높은 NaCl 농도에서, 겔 강도의 증가는 덜 뚜렷하였다. 0.3 M 및 0.4 M NaCl에서의 최대 힘은 각각 3.45 ± 0.48 N 및 3.74 ± 0.12 N이었다. 16%의 SPI 농도는 14%에 비하여 동일한 NaCl 농도에서 더 높은 겔 강도를 야기하였다. NaCl 없이, 겔 강도는 6.13 ± 0.35 N의 최대 겔 강도를 가지면서, 14% 시스템에 대한 것보다 이미 2배 정도 더 높았음을 알 수 있다. 이러한 겔 강도는 0.2 M NaCl의 첨가 시에 6.95 ± 0.45 N으로 추가로 증가하였다. 0.3 M에서 약간의 감소가 관찰되었는데, 여기서는 최대 겔 강도가 6 N 미만으로 낮아졌다. 0.4 M NaCl의 경우, 겔 강도는 0.2 M NaCl을 함유하는 샘플의 겔 강도와 매우 유사한 것으로 보였다. 18% SPI를 함유하는 단백질 분산물은 NaCl을 함유하지 않는 분산물에 대해서는 12.41 ± 0.96 N, 그리고 0.2 M, 0.3 M 및 0.4 M NaCl을 함유하는 샘플에 대해서는 각각 11.5 ± 1.14 N, 10.52 ± 0.63 N, 11.12 ± 0.63 N의 겔 강도를 가졌다. 이는 NaCl을 첨가한 후 겔 강도의 약간의 감소를 가져온다. 20% SPI를 함유하는 단백질 분산물의 겔 강도의 경우, 강도는 16.13 ± 2.27 N(0 M NaCl)으로부터 20.14 ± 2.04 N(0.4 M NaCl)으로 증가하였다. NaCl 농도가 증가함에 따른 겔 강도의 이러한 증가는, 더 높은 NaCl 농도에서, 단백질간의 정전기 반발이 스크리닝되고, 이는 분자간 네트워크 형성을 용이하게 한다는 사실에 의해 설명될 수 있다. 소수성 상호작용 또는 정전기 상호작용으로 인한 더 많은 수의 분자간 상호작용은 겔 강도를 증가시킬 수 있다.

이러한 결과는, 각각 10% 및 12% SPI를 함유하는 단백질 분산물은 85℃에서 가열될 때 단지 약한 겔만을 형성함을 보여주었다. 대조적으로, 14% 및 16% SPI를 함유하는 단백질 분산물에 대해서는 가열 시간이 증가함에 따라 겔 강도가 증가하였다. 18% 및 20% SPI 분산물은 가열이 인가되기 전에 겔 거동을 보여준다. 버거 패티의 전체 질감 특성에 대한 결합제의 영향을 조사하기 위하여, 2개의 SPI 농도를 추가로 조사하였다. 제시된 결과에 따르면, 12% SPI가 더 약한 결합제로서 선택되었는데, 그 이유는, 형성된 겔이, 심지어는 긴 가열 시간 후에도 약하였고, 20% SPI는 강한 겔을 나타내기 때문이다.

겔 강도에 대해 분석되었을 때 강한 겔을 나타내지 않았던 SPI 농도(12% SPI) 및 높은 겔 강도를 나타낸 농도(20% SPI)에 대해 레올로지 측정을 수행하여 이들을 추가로 특성화하였다.

20% SPI 분산물은 가열된 분산물(D) 및 비가열된 분산물(C)에 대해 유사한 과정을 보여준다. 주파수와 무관하게, 저장 모듈러스는 손실 모듈러스보다 항상 더 높다. 저장 모듈러스와 손실 모듈러스 사이의 비는 비가열된 분산물의 경우 대략 4로부터 가열된 분산물의 경우 6 초과로 증가하고 있다. 따라서, 이들 단백질 겔은 단지 고체 겔 거동만을 나타내는 것으로 결론지어진다. 이와는 대조적으로, 12% SPI 겔은 높은 주파수에서 더 탄성인 유체 특성으로부터 더 점성인 유체 특성으로 전이를 나타내는데, 이는, 더 약한 분자간 상호작용을 나타낸다. 따라서, 내부 분자 질서는 고속 변형에서 영향을 받는다. 이는 20% SPI 겔에 대한 겔 강도가 12% SPI 겔에 비하여 더 높다는 결론으로 이어진다.

SPI 겔에 대한 큰 변형 처리의 영향은 비가열된 SPI 분산물에 대해 0.01 1/s부터 100 1/s까지 변동되는 전단율 램프(shear rate ramp)에 의해 수행된다. 더 높은 단백질 농도(20%)에서의 전단 응력은 12% SPI의 전단 응력을 초과하였다. 두 곡선 모두 0.01 1/s 내지 0.03 1/s의 전단율에서 전단 응력의 강한 증가를 나타내었다. 이는, 특히 낮은 전단율에서, 측정 장치의 분해능이 그의 한계에 도달하고 다른 미끄러짐 및 마찰 효과가 측정 신호에 큰 영향을 미친다는 사실에 기인한다. 12% SPI를 함유하는 샘플의 경우, 전단 응력은 0.3 1/s 초과의 전단율 초과에서 선형으로 증가하고 있다. 이는 뉴턴 유체와 비견되는 거동을 나타낸다. 20% SPI를 함유하는 단백질 분산물은 190 Pas의 전단 응력으로 시작하여 0.03 1/s부터 0.1 1/s까지 평탄역(plateau)을 나타낸다. 더 높은 전단율에서, 전단 응력은 10 1/s에서 최대치까지 증가한다. 이 전단율 초과에서, 전단 응력은 겔의 파괴로 인해 다시 감소하고 있다.

실시예 7

비건 버거 패티의 개발

13 mm 홀 플레이트를 사용하여 생성된 압출물을 추가 연구에 사용하였다. 각각의 압출물을 사용한 패티의 생성 시험은 매우 균질한 덩어리를 나타내었다. 버거 덩어리는 매우 균일한 조성을 나타내었다. 지방 조각 또는 압출물 조각 어느 것도 가시적으로 나타나지 않는다. 따라서, 그것은 유화된 소시지 유형의 제품에 더 유사하다.

수동으로 생성된 패티 및 kitchenAid의 사용에 의해 생성된 패티에 대한 압축 실험을 수행하였다. 수동으로 혼합된 버거 패티에 대한 최대 힘은 525.87 ± 45.24 N이고, kitchenAid를 사용하여 생성된 패티에 대한 최대 힘은 553.52 ± 38.33 N이다. 파괴력 또한 매우 유사한데, 수동으로 생성된 패티에 대한 값은 30.15 ± 5.14 N이고 kitchenAid 혼합된 패티에 대한 값은 26.73 ± 4.45 N이다. 두 유형의 버거 패티 모두에서, 성분들은 균질하게 분포되며, 이로써 두 측정값 모두 동일한 값에 도달한다. 따라서, 수동 혼합과 kitchenAid에 의한 혼합이 서로 비견되는 것으로 가정될 수 있으며, 간소함을 위하여, 추가의 패티 생성을 위하여 단지 kitchenAid만을 사용하였다.

패티의 질감 특성을 개선하기 위하여, 상이한 결합제들을 사용하였다. 이미 제시된 SPI 분산물 이외에도, 글루텐 분말 및 글루텐-SPI 혼합물을 시험하였다. 더욱이, 냉각 시에 유리 전이를 나타낸 압출물로부터 기원되는 조리된 패티의 원치 않는 경화가 관찰되었다. 따라서, 물 중에 18 g/L의 식물성 스톡 분말을 함유하는 브로스를 제조하고, 압출물을 10분 또는 15분 동안 조리하고, 그 후에 보울 초퍼에서 1.15분 동안 분쇄하였다. 이어서, 분쇄된 압출물 조각을, 혼합 전에, 글루텐 분말로 또는 글루텐 및 SPI 분말 혼합물로 피복하였다. 샘플의 일부에 추가의 물에 첨가하여 단백질이 침지되게 하였다. 버거를 광학적으로 그리고 촉각적으로 분석하였다.

튀김 후에, 글루텐 분말을 사용하여 생성된 버거 패티는 매력적인 외관을 가졌으며 접착력을 나타내었다. 글루텐 및 SPI 분말로 피복된 압출물을 사용하여 생성된 패티는 튀김 전과 후에 큰 강도를 나타내었다. 강도는 SPI 분산물 단독으로 생성된 다른 버거 패티에 비해 더 높았다. 어떠한 단백질 응집체도 이 혼합물 내에서 관찰되지 않았다. 단백질의 팽윤을 증가시키고, 이에 따라 상호작용을 개선하기 위하여, 약간의 추가의 물(5%)을 패티 레시피에 첨가하였다.

실시예 8

패티의 질감에 대한 결합제 강도 및 농도의 영향

상이한 질감 측정을 패티에 대해 수행하였으며, 이완 기간이 수반된 및 수반되지 않은 비파괴적 측정(20% 변형)을 수행하였다. 파괴적 측정에 대해서는 60%의 변형이 적용되었다.

범용 질감 분석기를 사용하여 버거 패티의 20% 변형을 수행하고, 상이한 질감 특성을 조사하였다. 이들 버거의 결합제의 양을, 상기 특성에 대한 이 성분의 영향을 조사하기 위해 10%와 40% 사이에서 변동시켰다.

동일한 결합제 농도의 경우, 20% SPI를 함유하는 패티는 결합제 중 12% SPI를 함유하는 버거 패티보다 일반적으로 더 높은 겔 강도를 나타내었다. 따라서, 20% SPI를 함유하는 버거 패티의 최대 힘은 버거 덩어리 내의 10% 결합제에 대해 25.13 ± 10.71 N의 강도로 시작되었는데, 이는 버거 덩어리 내의 40% 결합제에 대해서는 12.63 ±1.99 N의 최대 힘으로 절반 이상 줄었다. 12% SPI를 함유하는 버거 덩어리는 10% 결합제 농도에서 21.94 ± 2.10 N의 최대 강도를 가졌는데, 이는 40% 결합제 농도에서 4.06 ± 2.34 N으로 엄청나게 감소되었다. 질감 특성에 대한 결합제의 영향이 레시피에서 더 높은 결합제의 양으로 인해 더 높았던 샘플에 대해서는, 더 높은 결합제 농도에서 강도의 차이가 증가하였다. 그러한 바와 같이, 20% SPI 겔은 12% SPI 겔보다 겔 강도가 더 높았다.

20% SPI를 함유하는 버거 패티는 2개의 결합제 농도에 대해 상이한 파단 거동을 나타내었다. 결합제 중 20% SPI의 경우, 10% 결합제를 함유하는 샘플은 흑색 화살표로 표시된 파단점을 나타내었다. 이 파단점은 구조의 파단 및 버거 패티의 항복을 나타내었다. 더 높은 결합제 농도에서, 전체 패티의 강도는 결합제 특성에 의해 더 강한 영향을 받았다. 파단점은 더 긴 시간 후에 도달되고, 이에 따라 더 강한 압축에 도달된다. 한편 12% SPI를 함유하는 패티는 더 낮은 강도에서 파단점을 나타내었으며, 결합제 중 20% SPI를 함유하는 샘플에 비하여 파단이 덜 뚜렷하였다. 높은 결합제 농도(40%)에서, 파단점은 더 이상 거의 검출 불가능하였다. 이는 패티의 질감에 대한 결합제의 큰 영향에 의해 야기된다. 패티는 파단되기보다는 스미어링되어 산재하였다(smearing apart). 결합제 중 20% SPI로 생성된 패티는 패티 내에서의 더 강한 상호작용으로 이어져서 패티의 파단 거동을 야기하였다. 더 낮은 SPI 농도에서, 이러한 상호작용은 저하되었고 패티는 매우 연질이었다. 압축 하에서의 이의 거동은 내부 구조의 파단 대신에 유동하여 산재하는(flowing apart) 것으로 설명될 수 있다.

모든 버거 패티는 버거 덩어리 중의 결합제 농도의 상승에 대해 값의 감소를 나타내었다. 10% 결합제에서 최대 힘은 SPI 농도 둘 모두에 대해 거의 동일하였다(166.14 ± 73.92 N 및 170.99 ± 6.89 N). 이들 농도 초과에서는, 결합제들 사이의 차이가 커졌다. 25% 결합제에서 예외가 관찰되었는데, 여기서는 20% SPI 패티의 최대 강도가 12% SPI로 생성된 것들에 비하여 더 낮았다. 나머지 모든 다른 샘플의 경우, 20% SPI로 생성된 패티는 12% SPI로 생성된 것들에 비하여 더 높은 최대 강도를 나타내었다. 20% SPI로 생성된 겔에 대한 더 높은 강도는 결합제 중의 더 높은 단백질 농도로 인해 가능해진 더 조밀한 겔 네트워크에 의해 야기된다. 그 때문에, 더 많은 분자간 상호작용이 결합제의 강도에 그리고 또한 패티의 전체 강도에 기여할 수 있었다.

Claims (15)

1. 분쇄된 육류 유사 제품(ground meat analogue product)의 제조 방법으로서,
   a. 습식 압출에 의해 식물성 단백질 압출물을 제조하는 단계;
   b. 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물, 바람직하게는 대두 또는 밀 단백질 분산물을 제조하는 단계;
   c. 단백질 분산물 및 지질 상(lipid phase)을 유화시킴으로써 지방 모방체(fat mimetic)를 제조하는 단계;
   d. 상기 식물성 단백질 압출물을 분쇄(comminution)하는 단계;
   e. 상기 지방 모방체를 분쇄하는 단계;
   f. 혼합하는 단계;
   g. 선택적으로, 소정 형상으로 성형하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 식물성 단백질 압출물은 45% (w/w) 이상의 수분 함량을 갖는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식물성 단백질 분산물은
   a. 물 중 단백질 단리물(isolate)의 믹스(mix)를 제조하고, 선택적으로 염을 첨가하고;
   b. 겔이 형성될 때까지, 바람직하게는 약 85℃로 가열하고;
   c. 냉각시킴으로써 제조되는, 방법.
4. 제3항에 있어서, 14 내지 16 중량%의 대두 단백질 단리물이 물과 혼합되는, 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 염이 0.2 내지 0.4 M의 최종 농도로 상기 믹스에 첨가되는, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지방 모방체는, 바람직하게는 단백질 단리물을 포함하는 약 30% (w/w)의 단백질 분산물과 약 70% (w/w)의 지질 상, 바람직하게는 카놀라유, 또는 카놀라유와 고형 지방의 혼합물의 혼합물을 유화시킴으로써 제조되는, 방법.
7. 제6항에 있어서, 약 0.2 내지 0.6 M 염화나트륨이, 바람직하게는 유화 후에 첨가되는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 약 0.4 M 염화나트륨이 첨가되는, 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 단백질은 대두, 감자, 완두콩, 호박(pumpkin), 밀 또는 카놀라 단백질 단리물, 바람직하게는 대두 단백질 단리물을 사용하여 제조되는, 방법.
10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단백질 분산물은 10 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 14 내지 16 중량%의 대두 단백질 단리물을 포함하는, 방법.
11. 분쇄된 육류 유사 제품으로서,
    a. 식물성 단백질 압출물;
    b. 10 내지 20% (w/w)의 식물성 단백질 분산물; 및
    c. 지질 상 중에 유화된 단백질 분산물을 포함하는 지방 모방체를 포함하는, 분쇄된 육류 유사 제품.
12. 제11항에 있어서, 상기 식물성 단백질 압출물은 질감부여된 섬유질 식물성 단백질 압출물인, 분쇄된 육류 유사 제품.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 지방 모방체는 단백질 단리물을 포함하는 약 30% (w/w)의 단백질 단리물 분산물 및 약 70% (w/w)의 지질 상을 포함하는, 분쇄된 육류 유사 제품.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단백질 단리물 분산물은 10 내지 16 중량%, 바람직하게는 약 14 내지 16 중량%의 대두 단백질 단리물을 포함하는, 분쇄된 육류 유사 제품.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어지거나 얻어질 수 있는, 분쇄된 육류 유사 제품.

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