한국콩연구회

제조 및 특징

콩단백질의 분리제품

콩기름을 추출한 후 부산물로 남는 탈지 대두박으로부터 콩단백질을 이용한 제품은 탈지 콩가루(defatted soy flour), 농축 콩단백(soy protein concentrate), 분리 콩단백 (soy protein isolate)이 있다. 이들 제품은 수용성 및 비수용성 탄수화물과 같은 비단백질 성분을 탈지 대두박에서 제거하는 정도에 따라 구분된다(표 20). 탈지 콩가루는 단백질 함량이 50.0~69.9% 범위를 갖는 것으로 콩껍질과 콩기름을 제거한 나머지 고형분들 즉 단백질과 수용성 및 불용성 탄수화물을 의미하며, 농축 콩단백은 단백질 함량이 70~89.9%로 탈지 콩가루에서 수용성 탄수화물을 제거한 것이다. 농축 콩단백에서 다시 불용성 탄수화물을 제거하게 되면 단백질만이 남게 되는 데 이 제품을 분리 콩단백이라 하고 단백질 함량은 90% 이상이다.

1) 분리 콩단백

분리 콩단백(soy protein isolate)은 일찍이 1903년경 Soy “casein”으로 불리워진 것으로 종이에 피막을 입힐 때 우유 casein 대신 색소와 결합시키는데 처음으로 사용되었던 것이 최근 분리 콩단백을 식품공학적으로 대량 생산이 가능해지면서 세계 그 이용과 생산량이 급격히 증가되고 있다. 분리 콩단백의 이용은 효소에 의하여 단백질을 변성시키거나 분리 콩단백을 그대로 과자, 빵, 소세지등에 첨가함으로서 단백질 강화 원료로 이용되고 있다. 분리 콩단백의 정의는 깨끗하고 껍질이 제거된 좋은 품질의 콩으로부터 단백질이 아닌 대부분의 성분을 제거하여 단백질의 함량이 건물량으로 90%이상(N×6.25)이 되도록 제조한 분말 콩제품을 말한다. 분리 콩단백의 일반 성분은 표 20과 같이 건물량 기준으로 단백질이 90% 이상 되며 제조회사에 따라 어떤 제품은 거의 100%에 가까운 것도 있다. 제품의 품질은 지방질이 전혀 없어야 하며 섬유질의 함량이 극히 적은 것이 특징이다. 분리 콩단백의 pH는 중화 정도에 따라 4.6에서부터 7.0까지의 넓은 범위를 갖고 있다.

2) 콩단백제품의 물리적 기능특성 

식품의 준비, 가공, 제조, 저장, 유통 및 소비 과정중 일어나는 총괄적인 물리화학적 특성을 물리적 기능특성(functional properties)라 하며, 이 특성은 최종 제품의 품질에도 영향을 주는 중요한 성질이다. 콩단백제품의 물리적 기능특성은 아미노산 조성, 단백질의 분자크기, 구조, 결합 등의 물리화학적 성질에 의존한다. 또한 단백질 중합체(polymer)내에 여러 가지 기능 groups(polar, non-polar, negatively- 또는 positively-charged groups)의 존재로 여러 가지 성분들과 쉽게 결합하여 유화제, 흡착제, 결합제, 분산매로 이용된다. 콩단백제품은 친수성과 친유성 group을 단백질 분자내에 갖고 있어서 표면활성능력과 유화력을 갖게 된다. 이 유화력은 단백질의 변성정도, 용해도, 구조, pH, 이온강도,표면친수성 등에 의해 영향을 받고 이러한 콩단백제품은 cookie dough나 육제품 slicing의 기계 조작성을 높여준다.콩가루, 농축콩단백분, 분리콩단백분은 g당 1.3~2.2g의 수분을 흡수하며 수분활성도와 밀접한 관계가 있다. 일반적으로 분리콩단백분이 농축콩단백분 보다 수분결합능력이 크다. 이는 분리콩단백분이 단백질 결합능력이 높고 쉽게 팽창높은 단백질을 식품에 첨가 할때는 수분흡수의 불균형이 일어나기 쉬우므로 첨가시 수분량을 조절함이 필요하다 콩단백제품은 빵, pancake, waffle, cracker, macaroni, 가공인조육 등의 고형성분을 고정시키는 흡착 및 결착제로 이용되며, 부분 가수분해된 분리콩단백분은 whipped toppings, sponge cake, 냉동 dessert와 같은 제품에 기포제로 작용한다. 콩단백제품의 사용은 첨가되는 식품의 구성단백질이 갖는 물리적 성질과 직접 연관되어 있어 구성단백질과 유사한 물리적 기능특성을 갖는 콩단백식품을 첨가해야 하며 최종 품질에도 나쁜 영향을 주지 않도록 주의해야 한다.

3) 콩단백 제품의 이용

탈지 콩가루, 농축 콩단백, 분리 콩단백 등 콩단백 제품은 최근 소시지, 햄버거 고기 등 육가공 식품과 치즈, 커피 크림 등 우유 가공 식품, 그리고 빵류에 첨가하여 단백질 영양가의 강화 및 원료비의 절감 목적으로 많이 사용되고 있다. 이들 제품에 사용하는 콩단백 제품은 냄새 면에서 분리 콩단백이 가장 유리하며 저장 기간이 짧은 것일수록 좋다. 또한 단백질의 용해성, 흡수성 유화성 등 기능적 특성은 가공 식품의 물리적 성질에 많은 영향을 준다.

육가공 식품
오래전부터 서양에서는 육가에 제품은 가격이 높은 고기대신 비교적 저렴한 콜라겐이나 식물성 단백질을 일부 첨가하여 왔다. 햄버거 고기에는 농축 콩단백이나 조직 콩단백을 중량 원료로 첨가하며 소시지 제품에는 탈지 콩가루나 농축 콩단백을 첨가한다. 이렇게 육제품에 콩단백질을 첨가하면 첫째 육류 제품의 가격을 저렴하게 하고, 조리할 때 수축됨을 감소시키며, 육류 식품의 유화력과 안정성을 향상시키고, 고기 입자들의 결착 능력을 향상시키고 수분 흡수 능력을 높여 주어 씹을 때의 촉감, 견고성 등의 텍스쳐를 향상시키는 효과가 있다. 또한 단백질함량을 향상시키고 혈액 중 콜레스테롤을 감소시켜주는 영양적 효과가 있다. 햄버거 고기에는 조직 콩단백 또는 농축 콩단백을 25~30%까지 첨가할 수 있어 원료 가격이 20~30%정도 절감하게 된다. 육제품에 첨가하는 콩단백질은 주로 흡수성, 흡유성, 결합 능력, 응집성, 겔 형성 능력, 유화력 등의 물리적 기능특성이 고려되어야 한다. 또한 소시지와 같은 제품은 겔화된 단백질에 지방질 입자들이 분산된 상태로 존재하므로 물, 지방질 입자 그리고 염용성(salt soluble) 및 수용성 육단백질들이 포함되어 있다. 그러므로 콩단백질은 염이나 물에 녹는 성질은 물론 기름과의 결합 능력, 겔 형성 능력그리고 접착성이 높은 것일수록 좋다. 그러나 햄버거 고기나 다진 고기 (ground meat)는 단백질의 겔 형성이 필요치 않고 조직이 치밀하지 않기 때문에 약간의 흡수성과 흡유성이 있는 탈지 콩가루, 농축 콩단백 또는 조직 콩단백이 좋다. 콩단백질을 프랑크푸르트 또는 소시지와 같이 겔 형성 능력이 중요한 제품에 첨가할 때에는 분리 콩단백이나 농축 콩단백을 먼저 적당량의 물로 충분히 수화시켜야 한다. 그 이유는 충분히 수확 안된 콩단백질이 소금과 접촉하게 되면 물의 흡수가 더 이상 일어나지 않게 되고 따라서 육제품 조직이 균일하지 않게 되기 때문이다. 반면 물 흡수 정도가 지나친 상태의 단백질을 첨가하면 텍스쳐가 너무 연하게 되므로 콩단백의 수화 정도는 첨가하기 전에 잘 조절되어야 한다. 그리하여 소시지 첨가용 콩단백질 제품의 주요 품질은 수분 흡수력으로 정하고 있으며 그비교는 표22과 같다. 또한 콩단백질은 적당량의 동물성지방과 먼저 잘 섞은뒤 첨가하여 섞는 것이 육제품의 품질 특성을 유지하는 데 좋다. 이 때 동물성 지방과 콩단백질의 혼합 비율은 육제품의 품질 특성과 콩단백 제품의 단백질 함량에 따라 조정하게 된다(표 23). 농축 콩단백은 지방과의 유화 능력이 낮아 일반적으로 압축기로 조직화시킨 것을 이용하고 있으며, 소시지와 같이 유화력이 중요시되는 제품에는 적합하지 않다.

우유 가공 식품
콩단백질의 첨가가 가능한 유가공 식품은 아이스크림, 치즈, 커피 크림, 휘핑 크림 등이 있고 콩우유와 우유를 혼합한 혼합 음료도 있다. 이 혼합 음료는 콩우유에 풍부한 리놀레산, 리놀렌산,리진(lysine),페닐알라닌을 우유에 강화시킴으로서 난황보다 우수한 영양성분조성을 갖게 할 뿐만 아니라 락토오스의 함량을 낮게 하는 효과도 있다. 이외에 분리콩단백을 설탕 또는 옥수수 시럽, 무기물, 지방, 비타민, 그리고 유화제 등을 물에 녹여 균질화한 영양 음료도 있다.커피 크림에 분리 콩단백을 첨가하는 것은 콩단백질의 높은 유화 능력을 이용한 것이다. 이러한 커피 크림은 커피의 색을 희게 하고 높은 점도와 탁한 특성을 부여하게 되는데 그 이유는 지방이 미립자 상태로 분산되게 되어 빛을 분산시키기 때문이다. 휘핑크림에 콩단백질을 첨가하면 더 많은 공기를 보유케 하는 효과가 있다. 유사치즈 제품은 치즈의 sodium caseinate 대신 약 50%를 콩단백질로 대체시켜 제조한 것으로 치즈와 같은 텍스쳐를 갖도록 한 것이다. 우유 제품에 콩단백을 첨가할 때 이로운 점을 정리하면 다음과 같다

빵 및 스낵류 식품
콩단백 제품들을 빵이나 스낵류에 첨가하면 단백질 영양가가 향상될 뿐만 아니라 이들 제품의 보수력이나 흡수력을 향상시키는 장점이 있다. 탈지 우유 분말이 첨가된 빵은 우유 분말의 일부 또는 전부를 탈지 콩가루나 농축 또는 분리 콩단백으로 대체할 수 있다. 빵에 12%의 탈지 콩가루를 첨가하게 되면 빵의 단백질 양이 약 50% 증가되는 효과가 있을뿐만 아니라 단백질 효율값도 0.7에서 1.95로 높아지게 된다. 빵에 콩단백질을 첨가하면 부피가 감소하고 빵 표면의 탄 부분이 균일하지 않게 될 우려가 있으므로 sodium 또는 calcium stearoyl-2-lactylate나 ethylated monoglyceride와 같은 계면활성제를 섞어 사용함이 좋다.빵과 스낵류에 콩단백질 제품을 첨가하면 이들 제품의 보수력이 향상되고 빵의 딱딱해지는 현상이 감소하며, 반죽하기가 용이하고, 케이크의 부드러운 성질이 향상된다. 또한 빵 표면의 갈색화가 빠르게 되며 도우넛의 기름 흡유력을 향상시키고 전반적으로 영양적 가치를 높여 주는 이로운 효과가 있다.