[논문]대체육의 아미노산 조성 및 아연 생체 이용률의 영양학적 분석

강서현; 이솔민; 장민서; 김수린; 임영균; 김유진; 장원형

doi:10.5806/ast.2024.37.3.155

대체육의 아미노산 조성 및 아연 생체 이용률의 영양학적 분석
Nutritional analysis of amino acid composition and zinc bioavailability in plant-based meats

분석과학 = Analytical science & technology, v.37 no.3, 2024년, pp.155 - 165

강서현 (서울대학교 화학교육과) , 이솔민 (서울대학교 화학교육과) , 장민서 (서울대학교 화학교육과) , 김수린 (서울대학교 화학교육과) , 임영균 (서울대학교 화학교육과) , 김유진 (서울대학교 화학교육과) , 장원형 (서울대학교 화학교육과)

초록
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본 연구는 비건 인구의 증가 및 비건 문화의 확대에 발맞추어 대체육 제품에 대한 시장의 요구가 커짐에 따라, 대체육의 영양학적인 부적합의 가능성이 제시된 아미노산 조성과 아연 생체 이용률의 측면에서 대체육 제품이 동물성 육류 제품을 영양학적으로 대체할 수 있는지 평가하고자 수행되었다. 텐더 형태의 동물성 계육 제품 1종과 대체육 제품 2종을 선정하여 HPLC를 통한 아미노산 함량 및 조성측정, ICP-AES를 이용한 아연, 칼슘 등의 미량 원소 함량 측정, 아연 생체 이용률 저해 화학종인 피트산의 침전 추출 및 UV-Vis 분석을 통한 정량을 수행하고, 측정 결과를 실제 제품 섭취의 맥락에 맞추어 적용, 분석하였다. 연구 결과, 대체육 제품에서 valine, lysine 등 일부 필수 아미노산 함량이 동물성 육류 제품에 비해 부족하고, 제품을 통해 권장 섭취량을 달성하기 어려운 것으로 나타났다. 아연 생체 이용률의 경우, 칼슘에 의한 아연 생체 이용률 저해는 유의미하지 않을 것으로 분석되었으며, 같은 대체육이라 하더라도 제품 원재료의 아연 함량, 피트산 함량에 따라 낮은 단계에서부터 높은 단계까지 다양한 아연 이용률을 보였다. 따라서 아연 함량이 높고 피트산 함량이 낮은 식물성 원재료를 선정, 적절히 가공함으로 적절한 아연 생체 이용률을 달성하는 대체육 제품을 생산할 수 있을 것으로 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to assess whether plant-based meat substitutes can effectively replace animal meat products in terms of amino acid composition and zinc bioavailability. The evaluation was conducted in response to the growing demand for meat substitutes, driven by the increasing vegan population and the expansion of vegan culture. For this purpose, a chicken product and two plant-based meat substitutes in tender form were selected. The amino acid content and composition were measured using HPLC, while the levels of trace elements like zinc and calcium were determined through ICP-AES. Additionally, the presence of phytic acid, which inhibits zinc bioavailability, was extracted and quantified using UV-Vis spectroscopy. The results were analyzed in the context of daily product consumption. The findings revealed that certain essential amino acids, such as valine and lysine, were found to be deficient in plant-based meat substitutes compared to animal meat products. It was challenging to meet the recommended daily intake of these amino acids solely through the use of meat substitutes. Regarding zinc bioavailability, the inhibitory effect of calcium on zinc bioavailability was expected to be minimal. The zinc bioavailability of the meat substitutes varied significantly depending on the zinc and phytic acid content of the ingredients. Therefore, ingredients of plant-based meat substitutes should be carefully modulated to reach appropriate zinc bioavailability by selecting and processing plant materials with high zinc and low phytic acid content.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. FT-IR spectra of animal meat (M) and plant-based meat (A1, A2).
그림 Fig. 2. HPLC Chromatogram of animal meat (M) and plantbased meat (A1, A2).
표 Table 1. Calibration data of amino acids
그림 Fig. 3. Calibration curve of amino acids.
표 Table 2. HPLC analysis of animal meat (M) and plant-based meat (A1, A2)
표 Table 6. Content of trace elements (Zn, Ca) measured by ICP-AES and PA/Zn ratio by sample
그림 Fig. 4. UV-Vis spectra of plant-based meat (A1, A2) derived solution.
표 Table 3. Required amount for each product to reach the recommended amino acid daily intake (g/day)
표 Table 4. Amino acid composition ratio based on nutrient intake criteria
표 Table 5. Phytic acid content in plant-based meat (A1, A2) calculated by UV-Vis analysis

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 대체육 제품이 동물성 육류 제품을 영양학적으로 대체할 수 있는지 평가하기 위해 동물성 계육을 사용한 제품 1종과 대체육 제품 2종을 아미노산 함량 및 조성 측면과 아연 생체 이용률 측면에서 분석하고 영양학적 조성을 확인하였다. 아미노산 함량 분석 결과 glutamic acid와 proline을 제외한 모든 종류의 아미노산에서 동물성 육류 제품이 대체육 제품보다 높은 함량을 보였다.

제안 방법

동물성 육류와 대체육 사이에 유의미한 아미노산 조성 차이가 있는지 확인하기 위하여 HPLC를 활용한 분석을 수행하였으며 Fig. 2에 HPLC의 크로마토그램을, Fig.
아연 생체 이용률의 측면에서는 아연의 절대량뿐만 아니라 칼슘, PA 등 아연의 생체 이용률을 저하시킬 수 있는 화학종들의 함량도 함께 확인하였다. 아연과 칼슘 모두 절대적인 함량이 동물성 육류 제품에서보다 대체육 제품에서 높게 나타났다.
이후 hydrofluoric acid 용액을 조심스럽게 유리 용기에 옮긴 뒤 DI water, 70 % nitric acid를 1:1 부피비로 혼합한 용액 20 mL를 첨가하여 유리 용기의 뚜껑을 열고 가열하며 hydrofluoric acid가 충분히 기화되도록 하였다. 용액이 약 2 mL 정도 남았을 때 가열을 멈추고 증류수를 첨가하여 묽힌 후 ICP-AES 분석을 수행하였다.

대상 데이터

동물성 육류로 (주)코코푸드의 ‘크리스피 안심 텐더 한 마리’를, 대체육으로 비욘드 미트 사의 ‘비욘드 치킨 텐더’와 풀무원 사의 ‘식물성 지구식단 like 텐더’를 선정하여 분석하였다
모든 시료는 제품 표면의 튀김옷을 제거한 후 내부 육류에 해당하는 부분만을 사용하였으며, 막자사발과 막자를 이용해 균질화 과정을 수행하였다. 본 연구에 사용한 시약은 perchloric acid (Daejung, 70.0~72.0 %), potassium carbonate (Sigma-Aldrich, 99.0 %), hydrochloric acid (Daejung, 35.0~37.0 %), trichloroacetic acid (Thermo Scientific, 99 %), iron (III) chloride hexahydrate (Sigma-Aldrich, 97 %), sodium sulfate (Daejung, 99.0 %), sodium hydroxide (Samchun, 98.0 %), nitric acid (Daejung, 60 %), potassium thiocyanate (Daejung, 99.0 %), iron (III) nitrate nonahydrate (Daejung, 99.0 %), hydrofluoric acid (Sigma-Aldrich, ACS reagent 48 %)이다.

성능/효과

더 많은 아연이 함유된 대체육 시료가 오히려 낮은 아연 생체 이용률을 보였는데, 이는 아연의 함량과 아연 생체 이용률이 별도로 고려되어야 할 수치임을 분명히 하는 결과라 할 수 있다. 같은 콩과 계열의 식물성 원재료를 사용한 대체육 제품 간에서도 원재료의 PA 함량에 따라 상당한아연 생체 이용률 차이가 나타났다는 점을 고려하였을 때, PA 함량이 적은 식물성 원재료를 파악하고 선별하는 과정이 대체육 제품의 영양학적 가치 결정에 있어 중요하다는 결론을 내릴 수 있다. 즉, 앞으로의 대체육 제품 제조 과정에서 식물성 원재료의 PA 함량을 면밀하게 조사하고 적용할 원재료를 신중히 선택하는 작업이 강조되어야 할 것으로 보인다.
마지막으로, PA/아연 몰비를 통해 평가한 아연 생체 이용률은 두 대체육 제품 모두 WHO 기준으로 높지 않은 것으로 나타났다. 더 많은 아연이 함유된 대체육 시료가 오히려 낮은 아연 생체 이용률을 보였는데, 이는 아연의 함량과 아연 생체 이용률이 별도로 고려되어야 할 수치임을 분명히 하는 결과라 할 수 있다. 같은 콩과 계열의 식물성 원재료를 사용한 대체육 제품 간에서도 원재료의 PA 함량에 따라 상당한아연 생체 이용률 차이가 나타났다는 점을 고려하였을 때, PA 함량이 적은 식물성 원재료를 파악하고 선별하는 과정이 대체육 제품의 영양학적 가치 결정에 있어 중요하다는 결론을 내릴 수 있다.
특히, 필수 아미노산인 threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, lysine에 있어 동물성 육류 제품에서의 함량과 대체육 제품에서의 함량 간 비교적 큰 차이가 나타났다. 또한 한국인 영양소 섭취 기준을 바탕으로 아미노산 권장 섭취량을 만족하기 위해 요구되는 절대적인 제품 섭취량과 상대적인 아미노산 종류 별 섭취 권장 비율 충족 수준을 계산하여 분석한 결과, 대체육 제품 섭취를 통해 valine과 lysine의 권장 섭취량을 만족시키기 어려운 것으로 나타났다. Valine 부족은 조혈모세포 재생을 저해할 수 있으며, lysine 부족은 성장 저해, 빈혈, 어지러움, 식욕 부진, 불안, 어지럼증, 피로 등 다양한 증상의 원인이 될 수 있으므로 생산 차원에서 두 아미노산의 함량 증대가 필요할 것이다.
따라서 칼슘의 아연 이용률 저해 효과는 크지 않을 것으로 보인다. 마지막으로, PA/아연 몰비를 통해 평가한 아연 생체 이용률은 두 대체육 제품 모두 WHO 기준으로 높지 않은 것으로 나타났다. 더 많은 아연이 함유된 대체육 시료가 오히려 낮은 아연 생체 이용률을 보였는데, 이는 아연의 함량과 아연 생체 이용률이 별도로 고려되어야 할 수치임을 분명히 하는 결과라 할 수 있다.
아연과 칼슘 모두 절대적인 함량이 동물성 육류 제품에서보다 대체육 제품에서 높게 나타났다. 모든 제품군에서 칼슘은 아연에 비해 높은 함량을 보였으나, 아연 생체 이용률을 저해할 정도의 칼슘을 섭취하기 위해서는 세 제품 모두에서 1회 제공량을 크게 넘어서는 양의 제품을 섭취해야 하는 것으로 나타났다. 따라서 칼슘의 아연 이용률 저해 효과는 크지 않을 것으로 보인다.
본 연구에서는 대체육 제품이 동물성 육류 제품을 영양학적으로 대체할 수 있는지 평가하기 위해 동물성 계육을 사용한 제품 1종과 대체육 제품 2종을 아미노산 함량 및 조성 측면과 아연 생체 이용률 측면에서 분석하고 영양학적 조성을 확인하였다. 아미노산 함량 분석 결과 glutamic acid와 proline을 제외한 모든 종류의 아미노산에서 동물성 육류 제품이 대체육 제품보다 높은 함량을 보였다. 특히, 필수 아미노산인 threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, lysine에 있어 동물성 육류 제품에서의 함량과 대체육 제품에서의 함량 간 비교적 큰 차이가 나타났다.
아연 생체 이용률의 측면에서는 아연의 절대량뿐만 아니라 칼슘, PA 등 아연의 생체 이용률을 저하시킬 수 있는 화학종들의 함량도 함께 확인하였다. 아연과 칼슘 모두 절대적인 함량이 동물성 육류 제품에서보다 대체육 제품에서 높게 나타났다. 모든 제품군에서 칼슘은 아연에 비해 높은 함량을 보였으나, 아연 생체 이용률을 저해할 정도의 칼슘을 섭취하기 위해서는 세 제품 모두에서 1회 제공량을 크게 넘어서는 양의 제품을 섭취해야 하는 것으로 나타났다.
아미노산 함량 분석 결과 glutamic acid와 proline을 제외한 모든 종류의 아미노산에서 동물성 육류 제품이 대체육 제품보다 높은 함량을 보였다. 특히, 필수 아미노산인 threonine, valine, methionine, isoleucine, leucine, lysine에 있어 동물성 육류 제품에서의 함량과 대체육 제품에서의 함량 간 비교적 큰 차이가 나타났다. 또한 한국인 영양소 섭취 기준을 바탕으로 아미노산 권장 섭취량을 만족하기 위해 요구되는 절대적인 제품 섭취량과 상대적인 아미노산 종류 별 섭취 권장 비율 충족 수준을 계산하여 분석한 결과, 대체육 제품 섭취를 통해 valine과 lysine의 권장 섭취량을 만족시키기 어려운 것으로 나타났다.

후속연구

같은 콩과 계열의 식물성 원재료를 사용한 대체육 제품 간에서도 원재료의 PA 함량에 따라 상당한아연 생체 이용률 차이가 나타났다는 점을 고려하였을 때, PA 함량이 적은 식물성 원재료를 파악하고 선별하는 과정이 대체육 제품의 영양학적 가치 결정에 있어 중요하다는 결론을 내릴 수 있다. 즉, 앞으로의 대체육 제품 제조 과정에서 식물성 원재료의 PA 함량을 면밀하게 조사하고 적용할 원재료를 신중히 선택하는 작업이 강조되어야 할 것으로 보인다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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