한빛사논문
경북대학교, (주)푸드프로
Abstract
논문소개전체 설명
3D 식품 프린팅은 기존 가공 기술로 구현하기 어려운 구조와 질감을 정밀하게 설계할 수 있어 대체육 제조에 적합하다. 3D 프린팅 대체육을 제조하기 위해서는 압출성, 형태 유지력, 조리 중 조직감 및 색상 발현을 동시에 확보한 식품잉크의 개발이 필수적이다. 쌀분리단백질(RPI)은 낮은 용해도와 제한적인 기능적 특성으로 식품잉크로 활용하기 위해 화학적, 물리적 변형 전략이 필요하다. 본 연구에서는 3D 프린팅 대체육용 단백질 기반 잉크의 구조적 및 기능적 특성을 개선하기 위해 초음파 보조 당화 반응을 적용하였다. 다양한 초음파 처리 시간에서 RPI와 D-자일로스(Xyl)를 당화시켜 RPI-Xyl 접합체를 제조하였으며, 초음파 처리는 RPI와 Xyl 간 당화 및 마이야르 반응을 촉진하였다. 대두분리단백질(SPI), RPI, RPI-Xyl 접합체의 비율에 따른 단백질 기반 잉크를 제조하였다. 각 잉크의 유변학적 특성을 기반으로 반응 표면 분석법을 이용하여 프린팅 파라미터를 최적화한 후, 인공 근육으로 프린팅하였다. 인공 근육의 구조적, 기능적 특성들은 초음파 처리 시간(UT)에 따라 뚜렷하게 달라졌다. RPI-Xyl 접합체의 마이야르 반응은 열처리 후 인공 근육에서 소고기와 유사한 색상을 나타내는데 기여하였다. 초음파 처리는 당화된 인공 근육의 단백질 2차, 3차 구조를 변화시켰다. 초음파 30분 처리는 조리된 인공 근육의 단백질 용해도와 이황화결합 형성을 향상시켰으며, 소고기 스테이크보다 우수한 수분 보유력, 경도, 탄성 및 인장 강도를 나타냈다. 반면, 과도한 초음파 처리는 부분적인 단백질 변성 및 응집을 유발하여 인공 근육의 기능적 특성들을 약화시켰다. 종합적으로, 초음파 보조 당화 처리는 RPI의 한계를 보완하고 3D 프린팅 인공근육의 구조, 색상 및 조직감을 향상시키는 효과적인 전략으로 확인하였다. 본 연구는 고품질의 대체육 개발을 위한 단백질 소재 설계 및 가공 기술의 새로운 가능성을 제시한다.
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