대체육 시장은 세계적으로 지구환경과 기후변화, 동물복지, 채식주의 등 미래 대안 식품으로 시장에서 큰 주목을 받으며 푸드테크의 중심에 서며 미국 대표적인 식품 기업들이 발 빠르게 대체육을 제품화하여 시장에 선보였다.

이에 대체육, 대체식품에 대한 소비자들의 관심이 지속 높아지고 있고 대체육 제품들 또한 상당히 많아지고 있다.

그러나 대체육 제품들이 위생적으로 안전할까?

-  해외 대체육 선두업체 A에서 곰팡이, 식중독균 위생논란

지난 22년 11월 글로벌 대체육 브랜드 A의 미국 식품공장에서 곰팡이 및 식중독균이 확인되어 문제가 불거졌다. 공장뿐만 아닌 완제품에서도 균이 검출되었고 내부 문서에 따르면 56회 검사를 진행했지만 11회 리스테리아균이 검출되었고 대형 매장 외 타 햄버거, 소시지 브랜드에서 금속이물이 발견되며 리콜을 단행하였다. 이로 인한 소비자들의 수요가 더욱 위축되며 2023년 CES박람회에 대체육 업체들의 참가 취소가 이어지며 대체육 시장은 더욱 위축되는 분위기이다.

이렇듯 식품제조업체에서 가장 중요한 것은 위생이고 소비자들에게 직접적으로 섭취되기에 제품의 살균 및 금속이물제어 또한 상당히 중요한 부분이다. 해외뿐만 아니라 국내에서도 빈번하게 일어나고 있고 식품의약품안전처 홈페이지에 들어가 보면 법령에서 정의한 대장균군 및 금속이물 수치를 초과하는 제품들의 회수조치가 이루어짐을 볼 수 있다.

더원홀푸드는 기존 더원네이처의 살균기술(CBST)과 금속이물제어(CMRT) 기술력에 대한 제조 특허가 있으며

이를 토대로 HMMA TVP 제조에 해당 기술을 접목시켜 깨끗하고 안전한 TVP 제조를 하고 있습니다.

미국의 철학자 아브라함 매슬로우는 인간의 욕구를 다섯 단계로 나눠 설명했습니다. 인간은 생존의 필수요소인 생리적 욕구부터 가장 높은 수준의 자아실현까지 매 순간 더 나은 존재가 되고자 합니다. 이것은 문명의 발전과 매우 밀접한 관계가 있는데 개인이 속한 집단의 발전도가 높을수록 더 높은 욕구의 이상치를 원하게 됩니다. 인류의 발전은 ‘생존 추구’에서 ‘가치 추구’로의 패러다임 변화를 말합니다.

대체육의 발전도 이와 매우 유사합니다. 과거 값비싼 가축을 먹기 힘들었던 다수의 인류는 생존을 위해 ‘콩’을 통하여 단백질을 섭취했습니다. 하지만 현재의 인류는 환경, 건강, 신념, 미용등 다양한 이유의 ‘가치 추구’를 위해 대체육을 선택하고 있습니다.

특히 부의 상징과도 같았던 육류 섭취는 더 이상 ‘가치 추구’의 대상이 아닙니다. 과도한 육류 섭취는 LDL 콜레스트롤의 증가로 동맥경화, 심장질환을 야기할 수 있으며 비만, 당뇨, 통풍과 밀접한 연관성이 있습니다. 또한 고기를 구울 때 헤테로사이클릭아민류(heterocyclic amine, HCAs), 다환방향족 탄화수소(polycuclic aromatic hydrocarbons, PAH)가 발생해 암을 유발할 수 있습니다.

식물을 원료로 한 대체육은 영양학적 측면에서 매우 높은 가치를 지닙니다.

첫 번째는 높은 단백질 함량입니다. 일반적으로 닭고기는 28%의 단백질을 가지고 있습니다. 대체육의 주원료인 분리대두단백(ISP:Isolated Soy Protein)은 90% 이상, 농축대두단백(CSP:Concentrated Soy Protein)은 70% 이상의 단백질 함량을 가졌습니다.

두 번째는 LDL 콜레스트롤과 트랜스지방이 없습니다. 복부비만, 내장비만, 각종 심혈관 질환 등으로부터 안전합니다.

세 번째는 피토스테롤, 티로솔과 같은 페놀계 황산화제가 많습니다. 콩과 견과류의 피토스테롤은 콜레스테롤 수치를 낮추고 동맥경화를 예방하고 면역 체계 강화에 도움을 줍니다.

이 밖에도 대체육의 주원료인 콩은 이소플라본이 풍부하여 유방암 예방, 갱년기 증상 완화에 도움을 주며 각종 성인병 질환의 위험을 낮춰 줍니다.

다만 현재 대체육에 첨가된 과도한 나트륨 함량과 첨가물은 제조 업체에서 반드시 해결해야 하는 문제입니다. 건강하고 안전한 대체육을 선택하기 위해서 영양 라벨에 표시된 영양소 함유 성분 목록, 포화지방과 나트륨 함량 등을 꼭 확인해야 합니다.

저희 더원홀푸드는 검증 받은 건강한 원료, 위생적인 설비, 과도한 나트륨과 첨가제 사용을 지양하고 있습니다.

팽화(Puffing/膨化)란 사전적 의미로 탄성이 있는 겔(Gel)이 액체를 흡수하여 부피가 증가하는 현상을 말합니다. 하지만 HMMA에서 팽화는 반드시 제어되어야 하는 부분입니다. 팽화가 발생한 TVP는 예측된 수분 함량과 차이가 발생하며 질기고 이질적인 식감을 가집니다. 또한 인위적 팽화가 아닌 불규칙한 팽화 발생으로 규격화의 어려움, 작업 안정성에도 영향을 끼칩니다.

이러한 성질을 이용해 뻥튀기나 일부 과자는 인위적으로 팽화를 일으켜 식감을 개선하거나 소화 흡수를 돕습니다.

HMMA는 고수분의 TVP(Textured Vegetable Protein)를 만들어 내는 것을 목적으로 합니다. Twin-Screw Extruder는 급속 가열을 통해 호퍼로 투입된 원료의 수분을 빠르게 증발 시킵니다. 이는 역설적으로 팽화를 일으키는 특화된 기계를 통해 높은 수분 함량을 가진 조직 식물 단백질을 만들어내는 방식입니다.

HMMA의 팽화를 제어하는 방식은 크게 두가지로 나눌 수 있습니다.

첫 번째는 배럴내 온도 조절입니다.

최종 배럴의 온도와 외부 온도의 차이를 줄여 팽화를 제어할 수 있습니다. 하지만 이 방식은 TVP 원료의 변성온도를 고려하지 않았을 때 가능한 이론입니다. 변성온도를 거치지 않은 원료는 TVP의 형태와 질감이 형성되지 않습니다.

두 번째는 냉각다이(Colling Zone) 설비를 이용한 방식입니다.

고온으로 사출되는 TVP를 외부와의 접촉없이 곧바로 냉각다이에 통과시켜 팽화를 막는 방식입니다. 오래전부터 HMMA 제조시 가장 널리 사용되는 기술로 고온으로 사출된 TVP를 저온의 냉각다이를 거치게끔 만듭니다. 상온보다 더 급격한 온도 차이가 발생하지만 냉각다이 내에서 수분의 증발을 최대한 억제시켜 고수분 TVP를 만들어 낼 수 있습니다.

팽화는 식품 제조시 사용 목적에 따라 적절히 사용되는 물리적 현상입니다. 우리가 흔히 접하는 콩고기는 인위적으로 팽화를 일으켜 저수분 형태의 TVP를 만드는 방식(LMMA : Low Moisture Meat Analogues)을 말합니다. 단, 저수분 TVP는 팽화 이후 건조 단계를 거쳐 유통되기 때문에 원물 상태로 섭취가 어려우며 수화(Hydration/水和)와 탈수(dehydration/脫水)를 거쳐 조리해야 합니다.

고수분 TVP는 저수분 TVP의 단점을 보완 및 개선한 가장 진일보한 대체육 제조 기술입니다.

저희 더원홀푸드는 TVP에 적합한 해외 원료를 찾아내는 관리*구매팀부터 HMMA 품질관리를 맡고 있는 식품안전팀까지 각자의 자리에서 최고의 대체육을 만들기 위해 노력하고 있습니다.

대체육을 제조하는 방식은 과거 양무제를 기원으로 한 콩고기, 소와 돼지 같은 동물로부터 체취한 세포를 이용한 배양육, 높은 단백질원으로 활용 가능한 식용곤충 등이 있습니다. 다양한 방식으로 탄소 감축과 기상이변을 막기 위한 미래 식량 산업으로 발전하고 있습니다.

그 중 Twin-Screw Extruder는 HMMA(High Moisture Meat Analogue)를 제조함에 있어 범용성과 상업성을 동시에 갖춘 방식입니다. HMMA는 기존의 저수분 대체육에서 볼 수 없던 실제 육류와 유사한 ‘결’과 '식감'을 가지고 있습니다.

Twin-Screw Extruder를 사용한 HMMA의 기본 원리는 혼합, 열, 압력 그리고 냉각을 주요 골자로 하고 있습니다. HMMA 제조사들은 각각의 부분에 고유한 기술을 접목하여 제품을 만들어 내고 있습니다. 혼합 방식부터 열과 압력을 가하는 기술과 장비, 냉각 방식과 설정까지 많은 부분이 다릅니다.

호퍼(Hopper)는 깔때기 모양의 투입구로 원료가 Twin-Screw Extruder에 들어가는 부분을 말합니다. 원료는 이송장치(feed gear)를 통해 호퍼에 투입되며 제조 시설의 용량에 따라 크기가 달라집니다. 원료가 호퍼에 균일하게 투입되지 않을 시 투입구 쪽 역류가 발생할 수 있으며 불규칙한 TVP 질감이 만들어지게 됩니다.

Twin-Screw Extruder의 심장이라 할 수 있는 배럴(barrel)은 목적에 따라 여러 구간으로 나뉩니다. 배럴은 고온을 전달함과 동시에 내부의 Twin-Screw를 통해 강한 압력을 원료에 주게 됩니다. 배럴은 원료 혹은 배합비에 따라 온도 설정이 다르며 단백질을 변성온도에 도달시켜 혼합, 변성과 재정렬을 해줍니다. 원료가 배럴에서 완벽하게 변성되어야 고품질의 TVP가 만들어집니다. 배럴은 외부온도편차, 스크류 구성 방식, 배럴온도, 스크류 속도 등이 변수로 작용됩니다.

압출을 통해 나온 고온의 TVP는 Cooling Zone을 거치면서 팽화를 막아주며 새로운 구조적 형태를 만듭니다. 팽화는 TVP의 상업적 가치 및 작업의 연속성을 위해서 꼭 제어해야 하는 요소입니다.

Twin-Screw Extruder는 복잡하지 않은 원리를 가진 기계이지만 각각의 부분이 지닌 변수들이 많고 그에 따른 결과의 편차가 매우 심합니다.

사진 1, 사진 2 는 저희 더원홀푸드에서 진행한 HMMA 사출 테스트 중 일부입니다. 동일한 수분을 가진 원료를 호퍼에 투입했으나 단 하나의 기계적 조절변수(morderating variable)만으로도 매우 다른 결과를 보였습니다. 경도, 구조, 수분량, 식감등은 물론 제품의 상품성까지도 결정됩니다.

Twin-Screw Extruder에 관련된 국내외 양질의 논문이 존재하지만 HMMA 전문 제조 설비 업체의 부재, 설비의 규모, 제조사별 조건 값이 상이하여 똑같은 결과를 얻을 수가 없었습니다. 더욱이 HMMA 관련 정보는 현재까지도 기계적, 기술적 참고 자료조차 매우 부족하여 수많은 변수를 직접 찾아내어 결과를 이끌어내야 합니다.

사람들은 하늘을 날 수 있다는 라이트 형제의 말을 믿지 않았습니다. 아무도 성공한 적도 없었고 모두 실패했기 때문입니다. 라이트 형제도 수많은 실패를 거쳤지만 결코 포기하지 않고 끊임없는 실험을 통해 결국 꿈을 이뤄냈습니다.

저희 더원홀푸드는 Twin-Screw Extruder를 사용한 고품질의 HMMA를 만들고 있습니다.