연구팀은 화학 물질을 첨가하지 않고도 물을 가두어 질감과 식감을 향상시키는 마이크로겔을 만들어 식물성 단백질을 건조 단백질에서 수분이 많고 지방 같은 단백질로 변형시켰습니다. 이번 연구 결과는 식물성 단백질에 대한 소비자의 관심을 높이고 동물성 제품에 대한 의존도를 줄여 전 세계 기후 변화 목표에 기여할 것으로 예상됩니다.
식물성 고기 대안을 채택하는 데 가장 큰 장벽 중 하나는 먹을 때 종종 건조하고 떫은 맛이 난다는 것입니다. 리즈대학교 안웨샤 사르카르(Anwesha Sarkar) 교수가 이끄는 과학자 팀은 식물 단백질의 질감을 바꾸는 아이디어를 개척하고 있습니다. 그들은 식물성 단백질에 대한 사람들의 인식을 끈적끈적하고 건조한 느낌에서 지방과 유사한 육즙이 많고 풍부한 느낌으로 바꾸기 위해 노력하고 있습니다. 그리고 그들이 식물성 단백질에 첨가하는 유일한 것은 물입니다.
식물성 단백질 마이크로겔
이러한 변화를 달성하기 위해 과학자들은 마이크로졸화(microsolization)라는 과정을 통해 식물 단백질 마이크로겔을 만들었습니다.
식물성 단백질은 처음에는 건조하고 질감이 거칠며, 이를 물에 넣고 가열합니다. 이는 단백질 분자의 구조를 변화시켜 서로 뭉쳐 식물 단백질 주위에 물을 가두는 상호 연결된 네트워크 또는 젤을 형성합니다.
그런 다음 젤은 균질화되어 단백질 네트워크를 육안으로 볼 수 없는 작은 입자로 분해합니다. 압력을 가하면 섭취 시 마이크로젤에서 물이 흘러나와 싱글 크림과 유사한 윤활 효과를 나타냅니다.
원자간력 현미경을 사용한 분석을 통해 식물 단백질 마이크로겔은 서로 뭉치지 않고 물로 채워져 있는 것으로 나타났습니다. 이미지 출처: Ben Kew, University of Leeds
Sarkar 교수는 "우리가 하는 일은 식물 단백질을 사용하여 식물 단백질 주위에 물을 보유하는 거미줄을 형성하여 건조 식물 단백질을 수화된 식물 단백질로 전환하는 것입니다. 이는 꼭 필요한 수분과 육즙이 입안에 느껴지는 느낌을 제공합니다. 현재 식품 산업에서 널리 사용되는 기술을 사용하여 화학 물질이나 제형을 추가하지 않고도 식물 단백질 마이크로겔을 만들 수 있습니다. 핵심 성분은 물입니다."
소비자 관심 활성화
연구팀은 연구 결과를 과학 저널인 Nature Communications에 발표했으며 식물성 단백질의 건조함이 "...소비자 수용의 주요 병목 현상"이라고 말했습니다.
이 획기적인 발전을 통해 팀은 식물성 단백질에 대한 소비자의 관심을 되살리고 사람들이 단백질 섭취를 위해 동물성 제품에 대한 의존도를 줄이도록 장려할 수 있기를 희망합니다. 이는 글로벌 기후 변화 목표를 달성하는 데 필요한 단계입니다.
매년 식품 생산을 통해 생산되는 180억 톤의 이산화탄소 상당량 중 절반 이상이 동물성 제품의 사육 및 가공에서 발생합니다. 연구원들은 단백질 마이크로겔이 "...차세대 건강하고 맛있으며 지속 가능한 식품을 설계하기 위한 독특한 플랫폼을 제공한다"고 말합니다.
연구 전반에 걸쳐 팀은 식물 단백질 마이크로젤의 동작을 수학적으로 모델링했으며 그들의 접근 방식이 효과가 있을 것이라고 확신했습니다.
그러나 Leeds' School of Engineering and Physical Sciences의 Atomic Force Microscopy Suite에서 생성된 시각화는 이 점을 증명합니다. 원자력 현미경은 작은 탐침을 사용하여 분자 표면을 스캔하여 모양의 이미지를 얻습니다. 이러한 이미지는 개념 증명에 해당합니다.
식물성 단백질은 처음에는 덩어리지고 수분이 부족합니다. 물을 넣고 가열하세요. 단백질은 모양을 바꾸고 주변에 물을 가두어 겔을 형성합니다. 젤은 식물 단백질 마이크로겔로 분해되며, 식물 단백질 입자는 물로 둘러싸여 있습니다. 이미지 출처: Ben Kew, University of Leeds
Sarkar 교수는 다음과 같이 덧붙였습니다. "원자간력 현미경 이미지를 보는 것은 우리에게 흥미로운 순간이었습니다. 시각화를 통해 단백질 마이크로겔이 본질적으로 구형이고 서로 뭉치거나 뭉치지 않는다는 것이 나타났습니다. 우리는 독립적으로 간격을 두고 있는 식물 단백질 마이크로겔을 볼 수 있었습니다. 우리의 이론적 연구에서는 이런 일이 일어날 것이라고 말했지만 직접적으로 일어나는 것을 보는 것만큼 좋은 것은 없었습니다."
리즈대학교 식품영양학과 부교수이자 논문 저자 중 한 명인 멜 홈즈(Mel Holmes) 박사는 이렇게 말했습니다. "이 연구는 단백질 화학과 입에서 음식이 감지되는 방식부터 마찰학(재료와 입 속 감각 세포 사이의 마찰)에 대한 이해에 이르기까지 현대 식품 기술과 관련된 과학의 독창성과 깊이를 보여줍니다. 식품 과학의 큰 문제를 해결하려면 학제간 과학이 필요합니다."
마이크로젤의 윤활성(싱글 크림과 유사)을 고려하면 이는 식품 가공 산업에서 다른 목적으로 사용될 수 있음을 의미합니다. 예를 들어 식품에서 제거된 지방을 대체하여 보다 건강한 식품을 개발할 수 있습니다.
리즈대학교 식품영양학과 박사과정 학생이자 해당 프로젝트의 수석 연구원인 Ben Kew는 "이것은 정말 놀라운 발견입니다. 놀랍게도 마이크로젤은 지방 한 방울을 추가하지 않고도 20% 지방 에멀젼과 유사한 윤활성을 가지며, 우리는 이를 최초로 보고했습니다."라고 말했습니다.
"우리의 실험 데이터는 이론적 분석에 의해 뒷받침됩니다. 이는 또한 지방을 제거해야 하는 식품에 이러한 식물성 단백질 마이크로겔을 사용하여 더 건강한 차세대 식물성 단백질 식품으로 재구성할 수 있음을 의미합니다."