기능성 식품첨가물 소재로서 콩의 최신 연구 및 개발 동향

Abstract

지난 30여 년간 각종 비타민, 프로바이오틱스, 항산화물질, 면역증진물질, 심장순환계 질환 저해물질 등 다양한 생리활성 물질들을 식품에 첨가하여 인체의 생리적 활성을 증진시키거나 질병을 예방?억제할 수 있는 신소재 기능성식품의 개발과 이에 대한 효능 및 안전성평가에 관련된 연구가 활발히 수행되어 왔다. 특히, 식품 단백질은 그 자체만으로도 생물가가 높을 뿐만 아니라 가수분해 및 발효과정을 통해 얻어진 펩타이드들이 다양한 생리기능성을 지니고 있음이 수많은 연구에서 입증되었다.

미국 대두협회(USB)의 2007년도 조사에 따르면 대두를 건강식품으로 인식하는 소비자가 1998년에는 67%에서 2007년에는 85%로 상승했다고 보고하였으며, 세계적인 대두가공업체인 Solae의 조사에 따르면 조사에 참가한 소비자들의 60%가 대두를 이용한 식품이 비만을 억제하는 역할을 하는 것으로 인식하고 있다고 보고하였다. 세계적인 수준의 대두가공업체인 Soyatech에서 2007년도에 조사한 대두단백질 시장의 규모는 2.5억 달러에 이르고 있으며 대두단백질 시장은 2010년까지 매년 7.4%씩 성장할 것으로 추산하였다. 대두와 대두단백질의 시장이 이와 같이 급속하게 성장하는 것은 1998년 미국 FDA에서 발표한 “매일 25g의 대두를 섭취할 경우, 심장순환계 질환을 예방할 수 있다”는 보고와 함께 소비자들의 신뢰도가 급속히 향상하였으며, 지난 20년 동안 활발하게 수행되어온 연구에서 대두단백질이 지방과 콜레스테롤 대사에 관여하여 혈중 지방농도와 콜레스테롤 농도를 저하시키고, 대두 유래의 이소플라본류(isoflavones)는 폐경기여성의 골밀도 향상에 도움을 주어 골다공증 예방에 효과가 있음이 입증된 결과에 근거하고 있다.

대두는 필수아미노산의 조성과 함량이 우수(특히, 메티오닌, 알기닌 및 라이신 등)하여 생물학적 가치가 높아 환자식의 단백질 보충제 등으로 이용하고 있다. 또한 대두 분리단백질은 다양한 식품의 질감과 제조가공 특성 및 관능적 특성을 개선시킴으로써 식품의 최종 제품의 품질을 향상(보수력 증진, 용해도 증진, 점도 증진, 입안에서의 물량감 증진 및 유화력 향상 등)시킬 수 있기 때문에 식품첨가물로 유용성이 매우 높다. 특히, 대두단백질은 저지방 제품의 아미노산 보충 및 물성개량을 위한 첨가물로서 이용가능하며 고기능성 다이어트 식품제조 및 가공에 이용가치가 높다.

대두단백질은 전체 대두의 40% 이상을 구성하고 있으며 주요 단백질분획은 글리시닌(glycinin), 콩글리시닌(conglycinin), 글로불린(globulin) 및 기타 단백질로 구성되어 있다. 대두단백질을 식품에 이용하는 경우 단백질분획만을 다로 분리하여 사용하는데 단백질의 순도에 따라 SPC(soy protein concentrate, 〉70% protein content), SPI(soy protein isolate, 〉90% protein content), 그리고 TSP(textured soy protein, 35%～70% protein content)으로 나누어 진다. 이중 SPI는 단백질 함량과 순도가 가장 높아 보수력(water holding capacity), 유화력(emulsifying capacity), 분산력(dispersibility)이 가장 우수하며 육제품의 지방대체제, 결착제, 영양강화 음료의 단백질 보충제 등으로 이용이 되고 있다. 그리고, SPC는 대두단백질에 이소플라본(isoflavone)이 결합되어 있는 형태로 각종 건강식품 보충제 및 첨가제로 이용되고 있다. 또한, TSP는 대두단백질을 고온?고압성형(extrusion) 가공으로 생산한 단백질성형 제품으로 질감과 외관이 고기와 유사하여 대체육제품 및 토핑제품으로 이용되고 있다. 이와 같은 대두단백질은 우리 식생활 전반에 광범위하게 이용되고 있으며, 최근에는 대두단백질이 지니고 있는 점착력(adhesive property)을 이용한 친환경 접착제, 대두펩타이드를 첨가한 친환경 화장품소재 등으로 그 이용범위가 확대되고 있다.

21세기에 들어와 나노기술의 비약적인 발전과 더불어 식품산업에도 나노기술을 이용한 기능성 식품소재의 발굴 및 이를 이용한 제품의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 일반적으로, 나노(nano)기술은 분말소재의 분산력을 향상시키거나 화장품이나 약물의 효과적인 전달(delivery)을 위한 기능성물질을 포집할 수 있는 입자(encasulating beads)의 제조 등에 이용이 되고 있으며 이에 대한 효능과 안전성평가 연구도 활발히 진행되고 있다. 식품산업에서도 나노기술을 접목시킨 신기능성 소재를 개발하고자 하는 움직임이 활발하다. 우리가 일상에서 섭취하는 식품에는 항산화성(antioxidation), 항염증성(antiinflammation), 면역증강(immunoactivation) 등 영양적?생리적 기능성이 우수한 물질들이 많이 있는데, 이들을 단순히 섭취하는데 그치는 것이 아니라 체내에서 효과적으로 흡수할 수 있도록 하여야 생체이용율(bioavailability)이 향상될 수 있는 것이다. 또한, 나노크기의 입자에 포집된 기능성 물질은 체내에 들어가서 정확한 흡수가 이루어 지는 목적 세포(target cell)에서 물질을 방출할 수 있는 조절된 방출기작(controlled release)을 바탕으로 제조되며 체내 머무는 시간이 길어 기능성 물질을 효과적으로 흡수할 수 있도록 도와주는 것으로 알려져 있다. 따라서, 섭취 후 체내에서 이동하는 과정 중에 위산(pepsin), 각종 효소 등의 환경에서 활성이 파괴도거나 감소되지 않도록 이들 기능성 물질을 포집하여 운반하는 매질(matrix)의 기술개발에 나노기술이 응용될 수 있다. 이러한 나노크기의 운반매체를 제조하는데 다양한 식품유래 단백질(유청단백, 혈청단백, 대두단백 등)을 이용한 연구들이 지난 20여년 동안 수행되어 왔으며, 최근에는 유청단백질과 혈청단백질과 같은 동물성 유래의 단백질보다는 식물성 유래의 대두단백, hemp단백질 등에 대한 소재화 연구가 다각적으로 수행되고 있다.

이상에서 기술한 바와 같이 대두단백질은 고전적인 식품학적 기능특성뿐만 아니라 첨단 제조기술인 나노기술을 접목시킨 기능성 소재로서의 가능성을 지닌 인간과 환경친화적인 소재임에 틀림없다. 다행히 우리나라에서의 대두식품의 자리매김과 위상은 세계 어느 국가보다 월등하지만 대두의 생산량, 생산자립도, 소재의 고부가가치화 제조기술 등의 위상은 소비시장에 비해 열등한 수준임에 틀림없다. 최근 전세계적으로 불고있는 식량수급의 불균형, 국가간 식량안보(food security) 등의 불안정한 기류속에서 생존할 수 있는 방안은 부족한 원료식량 자원을 고부가가치화 시킬 수 있는 기술개발에 박차를 가해야 할 것이며, 이를 위해서는 식품소재 및 가공기술 분야에 지속적(sustainalbe)이고 다각적인(multi-functional) 기초연구가 수행되어야 할 것이며, 이를 위해서는 무엇보다도 정부와 기업체들의 적극적인 지원이 동반되어야 할 것이다.