클린라벨 육제품의 기술 전략

식육가공품 내 첨가되는 합성 첨가제 중에서 소비자들이 가장 불신하는 것은 바로 합성 아질산염이다. 특히, 2015년 이후부터는 합성 아질산염의 위해성 논란이 극대화된 시기였으며, 이러한 소비자 불신의 가중은 합성 첨가제를 대체한 식육가공제품에 대한 수요와 인기를 상승시켰다(Jeong, 2016).

식육가공품에서 합성 아질산염의 사용을 배제 또는 대체하기 위한 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째는 직접적인 대체방법으로서 제품 제조 시 질산염 및 아질산염의 사용을 완전히 배제하고, 다른 천연 대체 소재를 첨가하는 개념이다. 하지만 아질산염은 염지 육색 발현, 항미생물 작용, 항산화 효과와 같은 복합적인 역할을 하고 있기 때문에 이러한 모든 기능을 대체할 수 있는 단독 첨가물을 찾는 것은 어려운 실정이다(Kim et al., 2017). 먼저, 아질산염의 역할 중 하나인 염지육색(붉은색) 발현을 위하여 가장 많이 사용되는 소재로는 토마토 파우더, 홍국 등의 자색소를 포함하는 천연물이 있다(Alahakoon et al., 2015). Savadkoohi 등(2014)는 토마토 퍼미스 첨가량이 증가함에 따라 소고기 소시지의 적색도가 증가하였으며, 3% 및 5%의 토마토 퍼미스 첨가는 소비자의 관능적 기호도를 향상시킨다고 보고하였다. 치자(Gardenia jasminoides)와 홍국(Monascus koji) 또한 특유의 붉은 수용성 색소를 가지고 있어 아질산염의 발색효과를 대체하는데 사용이 가능하다(Pak et al., 2020; Rhyu et al., 2003). Lee 등(2018)은 자색 색소 0.2%에 자색고구마 분말 5%를 추가하여 소시지의 적색을 향상시키고, 아질산염 0.15% 첨가군과 유사한 색을 나타냈다고 보고한 바 있다. 염지육색 발현 외에, 아질산염의 항균 및 항산화 효과를 대체하고자 하는 연구들도 다양하게 수행되고 있다(Jeong, 2016). 특히, 식품산업에서 다양하게 사용되고 있는 구연산, 젖산, 소르비산 등의 유기산은 병원성미생물 및 부패미생물의 세포막에 침투하여 adenosine triphosphate(ATP) 생성을 억제하여 항균효과가 있다고 조사되었다(Alahakoon et al., 2015). 소시지에 젖산 나트륨 3.3% 첨가 시 Listeria monocytogenes의 성장이 최소 2주까지 지연되었으며(Choi and Chin, 2003), 염지된 돼지고기와 소고기에 구연산 나트륨 첨가 시 그 첨가량이 증가함에 따라 Clostridium perfringens spore의 발아와 성장이 지연되었다(Thippareddi et al., 2003). 이 외에도 폴리페놀 등의 다양한 항산화 성분들을 함유한 천연재료 사용 시 식육가공제품의 산패를 제어하고, 저장기간을 연장시킬 수 있다(Alahakoon et al., 2015).

식육가공품에서 합성 아질산염의 사용을 대체하기 위한 두 번째 방법은 간접적인 사용 방법이다(Table 2). 아질산염의 모든 역할을 대체할 수 있는 단독 첨가제를 찾는 것이 어렵기 때문에, 합성 아질산염이 아닌 천연 아질산 공급원을 활용하는 것이 이에 해당한다(Kim et al., 2017). 채소류 중 샐러리, 시금치, 비트, 무 등은 다량의 질산 이온(NO₃^–)을 함유하고 있으며, 이를 아질산 이온(NO₂^-)으로 환원시켜 식육가공품 제조 과정에 적용할 수 있다. Kim 등(2019)은 시금치를 Staphylococcus carnosus와 함께 24시간 배양하여 돼지고기 등심 햄에 사용할 경우, 붉은색의 염지육색이 발현되며, 지방산패도가 제어되어 합성 아질산염 대체제로서 사용 가능함을 제시하였다. 이러한 방법은 ‘Nature curing’, ‘천연 아질산염’ 등의 이름으로 국내·외 육제품 생산에 적용되고 있는 대중화된 방식이다(Jeong, 2016). 1990년대 해당 기술의 초기 개발단계에서는 육제품 내 아질산 이온을 함유한 채소 분말/채소즙을 육제품에 첨가한 후 질산 환원균과 함께 38°C–42°C에서 배양하여 제작했기 때문에 제조 시간이 길다는 단점이 있었다. 하지만, 최근 채소분말의 질산이온을 종균과 함께 환원시킨 상태로 제조 및 상품화하여 제품 배양 시간을 단축시킬 수 있는 천연 소재들이 판매되고 있다(Sebranek et al., 2012). 현재 천연 아질산염 첨가제로서 상업화된 채소분말 제품의 질산이온 함량은 약 30,000 ppm 으로 보고된다(Jeong, 2016). 국내에서는 CJ제일 제당, 롯데푸드, 목우촌, 청정원 등에서 위와 같은 방법을 활용하여 합성아질염 무첨가 식육가공품을 제조 및 판매하고 있다(Kim et al., 2017).

최근 합성아질산염을 대체할 수 있는 또다른 간접적인 방법으로서 대기압 플라즈마 공정이 제시되고 있다. 플라즈마는 비가열 살균공정 중 하나로서 reactive oxygen species와 reactive nitrogen species 등의 다양한 활성종들을 포함하여 박테리아, 바이러스, 곰팡이 등에 대한 살균효과가 있다. 이러한 플라즈마 기술은 환경 분야에서 폐수 살균과 정화에 이용되며 개발되어 오다가, 플라즈마가 처리된 물에 질산 이온과 아질산 이온이 생성됨이 밝혀지면서 다양한 육제품에 적용하는 연구들이 진행되었다(Jung et al., 2017a). Yong 등(2018)은 플라즈마가 처리된 물, 즉 플라즈마 처리수를 활용하여 돼지고기 등심 햄을 제작하였고, 합성 아질산염을 대체할 수 있음을 제시하였으며, Kim 등(2016)은 플라즈마 처리수로 제작된 소시지가 유전독성학적 및 면역학적으로 안전함을 보고하였다. 이후 플라즈마 처리수를 활용하는 것이 아닌, 식육제품의 가공공정 중 플라즈마를 직접 처리하여 유화형 소시지(Jung et al., 2017a) 및 돼지고기 육포(Yong et al., 2019)를 제작한 바 있다. 또한, Jung 등(2017b)은 질산이온은 없으나 항산화 등의 기능성 성분이 풍부한 자소잎(Perilla frutescens)에 플라즈마를 처리하여 아질산이온을 부과함에 따라, 새로운 천연 아질산염 대체 소재 생산 방법을 제안하기도 하였다.

식육가공품에 첨가되는 인산염은 산도조절제로서, 보수력과 결착력의 증가, 조직감 개선의 목적으로 첨가하고 있다. 인산염의 대체기술 연구는 육제품 내 pH를 향상시키거나, 결착력을 증진시키는 소재 개발로 비육단백질(non-meat protein), 친수성 고분자 탄수화물, 칼슘염, 천연 첨가제, 그리고 단백질 효소 등을 첨가하는 기술이 대부분을 차지하고 있다(Table 3).

비육단백질 소재로서는 분리대두단백질, 유청 단백질, 카제인 등이 있으며, 친수성 hydrocolloid 계열의 고분자 탄수화물 소재로서는 구아검, L-아르기닌, 카라기난, 타피오카 전분 등이 있다(Kim et al., 2017). Kim 등(2014)은 L-아르기닌 첨가량이 증가함에 따라 소시지의 pH가 유의적으로 증가하였으며, 0.5% L-아르기닌 첨가군과 0.5% 인산염 첨가군의 관능적 특성이 유사하다고 보고하였다. Park 등(2008)에 의하면 구아검, 카라기난, 알긴산의 첨가가 돈육혼합물의 보수력을 증가시켰으며, 이 중 카라기난과 구아검이 인산염과 유사한 가공특성과 유화안전성을 나타냈다. 난각, 패류의 껍데기, 치즈 제조 시 분리되는 유청 등으로부터 얻을 수 있는 칼슘염은 산업 부산물로서 인산염 대체제로 사용 시 경제성이 뛰어나다는 장점이 있다(Bae et al., 2017). Bae 등(2017)과 Cho 등(2017)은 위와 같은 다양한 칼슘염을 활용하여 돼지고기 분쇄 육제품 내 인산염을 대체할 수 있음을 제시하였다. 다양한 천염 첨가물을 또한 인산염 대체제로서 사용이 가능하다. Choe 등(2018)에 따르면 팽이버섯 분말을 0.5% 이상 첨가 시 육반죽의 pH가 유의적으로 증가하였으며, 제품화된 소시지의 지방산패도 값이 대조군보다 낮았다. 또한, 팽이버섯이 0.5%–1.5% 첨가된 소시지와 인산염 0.3% 첨가된 소시지의 소비자 관능적 기호도에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다. Lee 등(2018)은 유화형 소시지 제조 시 인산염 대체제로서 다시다 분말을 사용할 수 있으며, 이는 다시다 분말 내에 함유된 L-아르기닌 등 때문이라고 보고하였다. 단백질 간의 상호작용을 촉매하는 미생물 유래 효소(Microbial transglutaminase, MTGase) 역시 인산염 대체제로서 사용이 가능하다. MTGase는 식육가공품 원료인 식육 단백질과 그물망 구조를 형성하여 결착력을 증진, 제품의 탄력성을 증가시킨다(Santhi et al., 2017). 그러나 위와 같이 첨가제를 사용한 기술들은 첨가량이 많아야 하므로 식육가공품의 관능적 특성이나 일부 품질적 요소들에 문제를 야기하는 것도 사실이다.

최근에는 식육가공제품 내 인산염 사용을 줄이거나 대체하는 방안으로서 초고압기술(high-pressure)과 초음파 기술(ultra sound)를 활용하기도 한다. 식육단백질에 100–200 MPa 정도의 초고압 처리 시, 식육 내 염용성 단백질이 용출되어 식육제품의 결착력 및 보수력이 증가할 수 있다. 염지육제품 제조 시 초음파를 활용할 경우에는 염지제가 제품 내 빠르게 확산되어 염지시간이 줄어들고, 결착력이 향상되어 인산염의 사용을 줄일 수 있다(Thangavelu et al., 2019).

최근 다양한 안전성 향상 기술을 사용하여 식육가공제품의 관능 및 영양적 특성에 영향을 미치지 않으면서 제품의 유통기한을 연장하는 기술들이 꾸준히 연구되고 있다. 이렇게 식품의 안전성을 연장할 수 있는 기술은 ‘최소 가공기술’이라고 칭하며, 이 중 열의 사용 유무에 따라 ‘가열 가공기술’과 ‘비가열 가공기술’로 나눌 수 있다(Kang, 2012).

식육가공식품의 안전성을 연장할 수 있는 여러 기술 중 가까운 미래에 산업화 될 수 있는 기술들로는 초고압, 펄스 자기장, 자외선, 플라즈마, 마이크로파, 저항가열 등이 있다(Kim, 2018). 해당 기술들에 대한 자세한 정보는 Table 4에 나타내었다.

식품첨가물은 ‘식품을 제조, 가공, 보존함에 있어 식품에 첨가, 침윤, 기타의 방법으로 사용하는 것으로 사람의 건강을 해할 우려가 없어야 하며, 이를 사용함으로써 소비자에게 이익을 주는 것’으로 국내 식품공전에 명시되어 있다. 이러한 식품첨가물을 필요에 따라 정확히 사용한다면 크게 우려할 것은 아니지만, 부적절한 사용 및 합성 첨가제에 대한 소비자의 불신이 더해감에 따라 클린라벨 제품들은 꾸준히 요구될 것이라 예측된다(Moon, 2019). 미국, 영국 및 EU을 포함한 전 세계적으로 클린라벨 시장은 크게 증가하고 있으며, 이는 식품산업에서 합성 첨가물을 최소화 하고, 각종 표시제도를 재정비하도록 하고 있다. 하지만 현재, 클린라벨에 대한 명확한 기준이 없고, 나라마다 상이한 제도를 가지고 있다는 큰 문제에 직면해 있다(Ryu and Lee, 2018). 특히, 샐러리 파우더 등의 천연 아질산 소재의 사용 시 이를 ‘nitrite-free’ 또는 ‘Uncured’ 제품으로 표기해도 되는지에 대한 의견은 여전히 분분한 상황이다(Sebranek et al., 2012). 소비자들 역시 클린라벨 식품에 대해 명확한 이해 없이 단순히 클린라벨의 이름이 전달하는 건강한 이미지 때문에 구입한다는 분석도 있다(Ryu and Lee, 2018). 이러한 이유로 식육가공산업은 단순히 클린라벨 관련 기술들을 확보할 뿐만 아니라, 정부 및 기관들과 함께 국제적으로 통일된 규정들을 제안하고 정립할 필요성이 있다.