식물성 대체육(Plant Based Meat)

 

Plant Based Meat

 

Plant based meat is the new trend and it closely resembles an animal-based meat product in its organoleptic properties, using one or a combination of alternative protein ingredients.

식물성 육류는 새로운 추세이며 대체 단백질 성분을 하나 또는 조합하여 사용하는 관능적 특성에서 동물성 육류 제품과 매우 유사하다.

 

In this article, as a food scientist and food professional, we have tried to bring science, challenges, business leaders in the field of plant-based meat.

이 기사에서는 식품 과학자이자 식품 전문가로서 식물 기반 육류 분야에서 과학, 도전, 비즈니스 리더를 데려오려고 노력했다.

 

Science behind plant-based meat

식물성 육류의 과학

 

 

Plant proteins are mainly derived from cereal and legume crops and offered in whole and fractionated ingredient forms. Fractionated protein forms may encompass flours, concentrates, isolates, and hydrolysates.

식물 단백질은 주로 곡물 및 콩과 식물에서 추출되며 전체 및 분별 된 성분 형태로 제공된다. 분획된 단백질 형태는 밀가루, 농축, 분리, 가수 분해 등을 포함할 수 있다.

 

Their strengths in any one function will be influenced in part by protein purity, which plays a dual role in aroma and flavor. Alongside aroma and flavor, some plant proteins are known to negatively influence mouthfeel (the detection of sand-like particulates).

하나의 기능에서 그들의 강점은 부분적으로 단백질 순도에 영향을 받게 되는데, 이는 향과 풍미에서 이중 역할을 한다. 향과 풍미와 함께 일부 식물성 단백질은 식감(모래와 같은 입자의 검출)에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

 

To a large extent, these obstacles can be addressed through hydration, shearing, and cooking, which in combination can yield smooth, neutral-tasting.

대체로, 이러한 장애물은 수화, 셰어링 및 조리를 통해 해결할 수 있으며, 이를 결합하여 부드럽고 중성적인 맛을 낼 수 있다.

 

Currently, a wide variety of plant-based protein are used for the industrial manufacture of meat analogues, but soy and peas are the primary source due to low costs and the possession of some properties similar to meat.

현재 육류 유사체의 산업적 제조에는 다양한 식물성 단백질이 사용되지만, 대두와 완두콩은 저렴한 비용과 육류와 유사한 일부 성질을 보유하고 있어 주요 공급원이다.

 

Additional studies have concluded that oilseeds provide an adequate source of amino acids, particularly when paired with dry foods such as cereal.

추가 연구에 따르면 유지 종자는 특히 곡물과 같은 건조 식품과 함께 사용할 때 적절한 아미노산 공급원을 제공한다는 결론을 내렸다.

 

The creation of hydrolyzed proteins (aka protein hydrolysates) from isolate fractions also aids protein functionality. The value of hydrolysates is their ability to fit a lot of protein into a small space while imparting the least viscosity.

분리된 분획에서 가수 분해된 단백질(단백질 가수 분해물이라고도 함)을 생성하는 것도 단백질 기능을 돕는다. 가수 분해물의 가치는 최소한의 점도를 부여하면서 작은 공간에 많은 단백질을 넣을 수 있는 능력이다.

 

Major components of plant protein sources are starches and fibers which can deliver on some of the same functionalities while filling in where proteins fall short.

식물 단백질 공급원의 주요 구성 요소는 전분과 섬유질로 단백질이 부족한 부분을 채우는 동안 같은 기능들을 전달할 수 있다.

 

Traditional starch applications highlight viscosity (thickening). The amylose content of field pea (with a smooth seed surface) is in the range of 30%–40% and is even higher for wrinkled pea (in the range of 60%–76%).

전통적인 전분 적용은 점도(농축)를 강조한다. 완두콩의 아밀로스 함량은(종자 표면이 매끄러운) 30% ~ 40% 범위이며 주름진 완두콩의 경우(60 ~ 76 % 범위) 훨씬 더 높다.

 

Pea–derived starch imparts gel strength, film formation, and crispness (features advantageous to replicating the texture of meat products—namely, the “snap” of a cooked sausage or the bite of a chicken breast, cut of pork, or beef).

완두콩에서 추출한 전분은 젤 강도, 필름 형성 및 바삭함을 제공합니다 (육류 제품의 질감을 재현하는 데 유리한 특징, 즉 조리된 소시지의 "스냅"또는 닭 가슴살, 돼지 고기 또는 소고기 절단).

 

 

The fiber source used by high-prole brands including Beyond Meat, Impossible Foods, and Nestlé’s new Awesome Burger is methyl cellulose which is created from cellulose (a natural substance found in plant cells). It is made through heating with a caustic (alkali) solution and treatment with methyl chloride.

비욘드 미트, 임파서블푸드, 네슬레의 신제품 어썸버거 등 고생산성 브랜드가 사용하는 섬유소는 셀룰로오스(식물세포에서 발견되는 천연물질)로 만든 메틸 셀룰로오스다. 가성(알칼리)용액으로 가열하고 염화메틸로 처리한다.

 

The end product is a white odorless powder with attractive gelling and emulsifying capabilities that is soluble in cold water, forms a gel at higher temperatures and holds plant-based meat products such as burgers together as they cook, as well as boosting succulence and juiciness. (The gel is ‘thermo-reversible,’ meaning that when it cools down, it returns to a viscous solution).

최종 제품은 차가운 물에 용해되는 매력적인 겔화 및 유화 기능을 가진 백색 무취 분말이며, 고온에서 젤을 형성하며 햄버거와 같은 식물성 육류 제품을 요리 할 때 함께 보관할 뿐만 아니라 다육성과 육즙을 향상시킨다. (젤은 '열 가역성'으로 냉각되면 점성 용액으로 돌아간다.)

 

Fiber’s linear structure may be of benefit in the creation of extruded plant-based meat products (which may aim for a fibrous composition comparable to that of animal-based meat cuts).

섬유소의 선형 구조는 압출된 식물 기반 고기 제품(동물 기반 고기 절단과 유사한 섬유 구성을 목표로 할 수 있음)의 생성에 도움이 될 수 있다.

 

Techniques of creating plant-based meat

식물성 육류를 만드는 기술

 

Meat like texture

고기 같은 식감

 

 

The structuring process is the most important step for plant-based meat production because it is the foundation of meat like texture formation. The processing techniques used in structuring process can be divided into two strategies, bottom-up and top-down.

구조화 과정은 식감 형성과 같은 고기의 기초이기 때문에 식물 기반 육류 생산에 가장 중요한 단계이다. 구조화 공정에 사용되는 처리 기술은 상향식 및 하향식의 두 가지 전략으로 나눌 수 있다.

 

Within the bottom-up methodology, each structural component is combined to generate the final product, whereas with the top-down procedure, a fibrous texture is created through the formation of a biopolymer blend.

상향식 방법론에서는 각 구조 구성 요소가 결합되어 최종 제품을 생성하는 반면 하향식 절차에서는 바이오 폴리머 블렌드 형성을 통해 섬유질 텍스처가 생성된다.

 

Among these techniques, commercial operations often use the top-down strategy extrusion, due to its robustness and ability to mass produce on a large scale.

이러한 기술 중 상업 운영에서는 견고성과 대규모 대량 생산 능력으로 인해 하향식 전략 압출을 자주 사용한다.

 

However, other newly developed top-down strategies such as shear cell technology (applying shear forces to create fibrous plant meat) is still on the pilot scale.

그러나 전단 세포 기술(전단력을 적용하여 섬유질 식물 육류를 만드는)과 같은 새로 개발된 하향식 전략은 여전히 파일럿 규모이다.

 

The extrusion technique is widely used by the food industry as it permits for the mass production of meat analogues with high energy efficiency.

압출 기법은 에너지 효율이 높은 육류 유사체를 대량 생산할 수 있기 때문에 식품산업에서 널리 사용되고 있다.

 

Several studies have found that the texturization of the final product is heavily dependent on the temperature of the extrusion process. For instance, to create the fibrous texture through cross-linked reactions, specific melting temperatures must be carefully chosen (Kyriakopoulou et al., 2019).

여러 연구에서 최종 제품의 질감화는 압출 과정의 온도에 크게 좌우된다는 것을 발견했다. 예를 들어, 교차 연계 반응을 통해 섬유 질감을 만들려면 특정 용해 온도를 신중하게 선택해야 한다(Kyriakopou et al., 2019).

 

Additionally, a higher barrel temperature can help to enhance the expansion, contraction, and the water absorption of the final products.

또한 더 높은 배럴 온도는 최종 제품의 팽창, 수축 및 수분 흡수를 향상시키는 데 도움이 될 수 있다.

 

Meat like colour

고기와 같은 색깔

 

Photo Source

 

Color is often the first element to be noticed for food products; hence, it is a main contributor to the perception in taste and overall product acceptance by consumers.

색은 종종 식품에서 가장 먼저 눈에 띄는 요소이다; 그러므로, 그것은 소비자의 취향과 전반적인 제품 수용에 대한 인식에 주된 원인이 된다.

 

Generally, uncooked fresh meat poses a red color that turns brown upon cooking. Caramel colors and malt extracts are typical heat stable coloring ingredients that can provide the final product with a brown appearance.

일반적으로 조리되지 않은 신선한 고기는 요리할 때 갈색으로 변하는 붉은색을 띤다. 캐러멜 컬러와 맥아 추출물이 대표적인 내열성 착색 성분으로 최종 제품을 브라운 컬러로 연출할 수 있다.

 

Additionally, reducing sugars can be added as browning agents as they are capable of forming brown substances during cooking through Maillard reaction with the amine groups in protein.

추가적으로, 환원당은 요리하는 동안 단백질의 아민 그룹과 마야드 반응을 통해 갈색 물질을 형성할 수 있기 때문에 갈변제로 첨가될 수 있다.

 

In the new generation of Plant based meat products, the red color of raw products has been obtained through the addition of beet juice/powder or soy leghemoglobin. The thermal stability and pH sensitivity of the coloring agents are of great importance for their successful application.

새로운 세대의 식물 기반 육류 제품에서는 비트 주스/파우더 또는 콩 레그헤모글로빈을 첨가하여 생 제품의 붉은 색을 얻었다. 착색제의 열 안정성과 pH 감도는 성공적인 적용을 위해 매우 중요하다.

 

Coloring agents can either be mixed with the protein products before the structuring process or they can be integrated with the semi-structured plant-based materials during the structuring process (Kyriakopoulou et al., 2019).

착색제는 구조화 과정 전에 단백질 제품과 혼합하거나 구조화 과정 중에 반구조화 식물 기반 재료와 통합할 수 있다(Kyriakopou et al., 2019).

 

Moreover, hydrated alginate and maltodextrin are two examples of coloring agent additives that aid in retaining the desired color by reducing the color migration within the final product.

또한, 수화 알긴산염과 말토덱스트린은 최종 제품 내의 색 이동을 줄임으로써 원하는 색을 유지하는 데 도움을 주는 색소 첨가제의 두 가지 예이다.

 

Depending on the processing conditions, fibrous, layered, or homogeneous samples can be obtained; however, fibrous structures are optimal due to consistently higher anisotropy indices.

처리 조건에 따라 섬유질, 층상 또는 균질한 표본을 얻을 수 있지만, 섬유 구조는 지속적으로 높은 비등방성 지수로 인해 최적화된다.

 

Meat like flavour

고기와 같은 맛

 

The process of flavor formation is considerably more complex than color formation, and flavoring agents can be divided into volatile and non-volatile compounds that are related to the aroma and taste, respectively.

향미 형성 과정은 색 형성보다 상당히 복잡하며, 향미제는 각각 향과 맛과 관련된 휘발성 화합물과 비휘발성 화합물로 나눌 수 있다.

 

Meat has an umami taste, which mainly originates from the presence of monosodium glutamate and inosine monophosphate, as well as various small organic acids.

고기는 글루탐산 모노소듐과 인산 이노신 모노인산뿐만 아니라 다양한 작은 유기산이 존재하기 때문에 감칠맛 난다.

 

It has been demonstrated that the addition of aromatic ingredients such as spices and salt to plant-based food mixtures both before and after the extrusion process can help to generate flavorful and fragrant final products (Kyriakopoulou et al., 2019).

압출 공정 전후에 식물성 식품 혼합물에 향신료 및 소금과 같은 향기로운 성분을 첨가하면 풍미 있고 향기로운 최종 제품을 생성하는 데 도움이 될 수 있음이 입증되었다. (Kyriakopoulou et al., 2019).

 

Some of the additives that have helped to create the impression of aromatic meat in plant-based products include the vitamin thiamine, amino acids, and reducing sugars.

식물성 제품에서 방향족 고기의 인상을 만드는 데 도움을 준 첨가물로는 비타민 티아민, 아미노산, 환원당 등이 있다.

 

In addition, chicken- and beef-like fragrances have been produced from soybean-hydrolyzed protein under specific reaction conditions.

또한, 닭고기와 소고기 같은 향은 특정한 반응 조건 하에서 대두가 가수 분해된 단백질로부터 생산되었다.

 

Few scientists demonstrated that product blends with 30% wheat gluten mixed with soy protein produce the closest physiochemical properties to meat.

몇몇 과학자들은 콩 단백질과 혼합된 30% 밀 글루텐과 혼합된 제품이 육류에 가장 가까운 물리 화학적 특성을 생성한다는 것을 증명했다.

 

Thus, this discovery demonstrated the potential of WG as a protein source in meat alternatives. Moreover, many research groups have drawn their interests toward microalgae spirulina (Arthrospira platensis), which can be suitable as a meat alternative due to its high levels of protein.

따라서, 이 발견은 고기 대안의 단백질 공급원으로서 WG의 잠재력을 보여주었다. 게다가, 많은 연구 단체들은 높은 단백질 수준 때문에 고기 대용으로 적합할 수 있는 미세조류 스피루리나(Arthrospira platensis)에 관심을 끌었다.

 

One paper indicated that supplementing 30% to 50% spirulina to soy protein still can obtain well-structured final products, although increased amount of spirulina will induce a negative impact on the flavor.

한 논문은 콩 단백질에 30%~50%의 스피루리나를 보충하면 여전히 잘 구조화된 최종 제품을 얻을 수 있지만, 스피루리나의 양이 증가하면 맛에 부정적인 영향을 미칠 수 있다고 지적했다.

 

Caporgno et al. (2020) further demonstrated that reducing moisture levels in the final product could help the formation of the fibrous structure when up to 50% microalgae biomass has been added.

카포그노 외 연구진(2020)은 최종 제품의 수분 수준을 감소시키는 것이 최대 50%의 미세조류 바이오매스가 추가되었을 때 섬유 구조의 형성에 도움이 될 수 있다는 것을 추가로 보여주었다.

 

Current commercial players in plant-based meat

현재 식물성 육류 분야의 업체

 

Impossible foods: Is a company that develops plant-based substitutes for meat products. Founded in 2011, and headquartered in Redwood City, California, the company’s stated aim is to give people the taste and nutritional benefits of meat without the negative health and environmental impacts associated with livestock products.

기초한 육류 제품의 대체품을 개발하는 회사다. 2011년에 설립되었으며 캘리포니아주 레드우드 시티에 본사를 두고 있는 이 회사의 목표는 사람들에게 가축 제품과 관련된 건강과 환경에 부정적인 영향 없이 고기의 맛과 영양상의 이점을 제공하는 것이다. 

Products: Impossible burger, sausage. https://www.impossiblefoods.com/      

 

 

Impossible plant-based meat
Proteins: Soy protein concentrate, Soy protein isolate, Potato protein
Binders: Methylcellulose, Modified starch, Potato protein
Colorants: Soy leghemoglobin
Preservatives: Cultured dextrose, Vitamin C,Vitamin E
Fats: Coconut oil, Sunflower oil
Flavorings: Soy leghemoglobin, Natural flavors,Yeast extract
Vitamins & Minerals: B vitamins, Zinc, Vitamin C, Vitamin E

 

Beyond meat: Beyond Meat is a Los Angeles-based producer of plant-based meat substitutes founded in 2009 by Ethan Brown. The company’s initial products were launched in the United States in 2012. The company has products designed to emulate chicken, beef, and pork sausage.

비욘드 미트(Beyond Meat)는 2009년 에단 브라운(Ethan Brown)이 설립한 로스앤젤레스에 본사를 둔 식물성 고기 대용품 생산업체이다. 이 회사의 초기 제품은 2012년 미국에서 출시되었다. 그 회사는 닭고기, 쇠고기, 그리고 돼지고기 소시지를 모방하도록 고안된 제품들을 가지고 있다.

Products: Beyond sausage, Beyond burger, Chicken sausage. https://www.beyondmeat.com/

 

 

Beyond Burger
Proteins: Pea protein isolate, Rice protein, Mung bean protein
Fats: Refined Coconut oil, Expeller pressed canola oil, Cocoa butter
Functional: Methylcellulose, Potato starch, Sodium chloride, Potassium chloride
Colors & Flavors: Pomegranate fruit powder, Beet juice extract, Apple extract, Natural flavors, Lemon, vinegar

 

Light life: Lightlife Foods is a company that produces vegetarian and vegan meat substitutes. Lightlife was founded in Greenfield, Massachusetts in 1979 before relocating to Turner Falls, Massachusetts in 1998.

라이트 라이프 푸드(Lightlife Foods)는 채식주의자와 채식주의자의 고기 대용품을 생산하는 회사이다. 라이트라이프는 1979년 매사추세츠주 그린필드에서 창립된 뒤 1998년 매사추세츠주 터너 폴스로 이전했다.

Products: Plant based sausages, burgers, deli slices etc 

 

 

Garden Gourmet:  Garden Gourmet is a Nestle brand of vegetarian food products based out of Israel, and sold primarily in the United Kingdom. The company was founded in Israel in 1986 and received growth investments from Nestle early in its company history before Nestle acquired the company in 2017.

Garden Gourmet는 이스라엘을 기반으로 한 채식주의 음식들의 네슬레 브랜드이며, 주로 영국에서 판매된다. 이 회사는 1986년 이스라엘에서 설립됐으며 2017년 네슬레가 인수하기 전까지 회사 역사상 초기에 네슬레로부터 성장 투자를 받았다.

Sensational sausage, Sensational burger, Sensational chorizo, Sensational mince.

 

 

Quorn: The company that produces meat substitute products originating in the UK and sold primarily in Europe, but is available in 14 countries. Products are sold as both a cooking ingredient and as the meat substitute used in a range of prepackaged meals.

Quorn : 영국에서 시작된 육류 대체 제품을 생산하고 주로 유럽에서 판매되지만 14개국에서 판매되는 회사이다. 제품은 요리 재료와 다양한 사전 포장된 식사에 사용되는 육류 대용품으로 판매.된다.

Products: Meatless nuggets, mince etc.

 

 

Gardein: Gardein is a product line of meat-free foods made by Conagra Brands in Richmond, British Columbia, Canada and Hagerstown, Maryland, United States.

가딘은 캐나다 브리티시컬럼비아주 리치먼드, 미국 메릴랜드주 헤이거스타운에 위치한 코나그라 브랜드에서 만든 대체육식품이다.

Products: Meatless chicken strips, Plant based jerky, plant-based burger etc.

 

 

Challenges with plant-based meat business

• Plant based meat costs significantly more.
• Its less than 1% of global meat market so plant-based meat takes huge strides in distribution, finding its way to supermarkets, fast foods chains and more and more new markets.
• Getting products that taste the same or better and cost the same or less.
• Government support. 
• Considering the nutrient content of the meat while replacing it with the plant based so as to supply same amount of nutrients.

식물성 육류 사업의 과제

• 식물 기반 육류 비용이 상당히 더 많이 든다.

• 세계 육류 시장의 1% 미만이어서 식물 기반 육류는 유통 면에서 큰 발전을 이루며 슈퍼마켓, 패스트 푸드 체인점 및 점점 더 많은 새로운 시장으로 진출하고 있다.

• 맛이 같거나 더 좋고 가격이 같거나 더 저렴한 제품을 구입한다.

• 정부 지원

• 동일한 양의 영양소를 공급하기 위해 식물로 교체하는 동안 고기의 영양소 함량을 고려한다.

 

Future of plant-based meat

• The plant-based meat market is projected to grow from US$4.6 billion in 2019 to $85 billion by 2030, driven by more than half (52%) of consumers who claim to be eating more plant-based foods.
• Global problems such as malnutrition may be eradicated as plant-based protein is more efficient way of providing high quality protein.
• Boon to economies by increasing the income of farmers supplying raw materials and the manufacturers.
• Much less damaging for the climate in another critical way since emissions of greenhouse gasses are reduced by up to 90 percent when compared with conventional meat thus prevent the climate change.
• Decrease the threat of end of antibiotic resistance (the more antibiotics are used, the more opportunities bacteria have to improve their defenses, and the less effective antibiotics become)

식물성 고기의 미래

• 식물 기반 육류 시장은 더 많은 식물 기반 식품을 섭취하고 있다고 주장하는 소비자의 절반 이상(52%)이 주도하는 2019년 46억 달러에서 2030년까지 850억 달러로 성장할 것으로 예상된다.

• 식물성 단백질이 양질의 단백질을 제공하는 보다 효율적인 방법이기 때문에 영양실조와 같은 세계적인 문제가 근절될 수 있다.

• 원자재를 공급하는 농가와 제조업자의 소득을 증가시킴으로써 경제에 도움이 된다.

• 온실 가스 배출량이 기존 육류와 비교할 때 최대 90%까지 감소하므로 기후 변화를 방지하는 또 다른 중요한 방법으로 기후에 훨씬 덜 유해하다.

• 항생제 내성의 위협 감소 항생제를 더 많이 사용할수록 박테리아가 방어력을 향상시킬 기회가 더 많으며 항생제의 효과가 떨어진다)

 

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