Development and rheological characterization of a functional vegan mayonnaise enriched with fermented grape pomace powder and grape seed oil

기술 요약: 발효 포도 박(Pomace) 분말 및 포도씨유를 첨가한 기능성 비건 마요네즈의 개발 및 유변학적 특성 분석

문제 제로 (Problem Statement)
전통적인 전지분말(full-fat) 마요네즈는 풍부한 지방 함량으로 인해 질감과 입안에서의 느낌(mouthfeel) 측면에서 인기가 높지만, 높은 지방 함량과 동맥경화 및 심혈관 질환과 같은 만성 질환에 기여할 수 있다는 비판을 받고 있다. 이와 동시에 식품 산업은 농업 부산물을 가치 있게 활용하기 위한 지속 가능한 솔루션을 모색하고 있다. 식이섬유, 단백질, 그리고 생리활성 페놀 화합물(특히 안토시아닌)이 풍부한 와인 제조의 주요 잔류물인 포도 박(grape pomace)은 미활용 자원을 대표한다. 과제는 소비자 수용에 필요한 핵심적인 유변학적 안정성, 질감의 무결성 및 관능적 수용성을 저해하지 않으면서 이러한 기능성 성분을 포함하는 건강한 비건 마요네즈 대안을 개발하는 것이다.

연구 방법 (Methodology)
본 연구는 28일간의 저장 기간 동안 세 가지 마요네즈 시료를 배합하고 평가하기 위해 구조화된 실험 설계를 채택하였다:

• GP0 (대조군): 해바라기유 72%와 계란 노른자를 포함한 상업용 스타일의 전지분말 마요네즈.
• GP1 (실험군 1): 0.25%의 발효 포도 박 분말과 5%의 포도씨유(해바라기유 대체)를 포함한 비건 배합으로, 총 유지 함량은 72%를 유지함.
• GP2 (실험군 2): 0.25%의 발효 포도 박 분말과 10%의 포도씨유를 포함한 비건 배합으로, 역시 총 유지 함량은 72%임.

주요 제조 공정:

• 포도씨유 추출: 씨앗을 분리, 건조, 분쇄한 후 Soxhlet 장치를 사용하여 n-hexane으로 추출하였다.
• 발효 분말 생산: 포도 박을 건조, 분쇄, 멸균한 후 고체 발효 조건(30°C, 48시간)에서 Pediococcus pentosaceus B-3335를 사용하여 발효하였다.
• 분석: 시료는 물리화학적 분석(pH, 산도, 수분 활성도, 회분, 수분), 색도 평가(L*, a*, b*), 유변학적 테스트(Herschel-Bulkley 모델을 이용한 유동 거동, 항복 응력, 점도, 틱소트로피), 질감 프로파일 분석(경도, 응집성), 에멀션 안정성 테스트 및 미생물 안전성 스크리닝을 거쳤다. 관능 평가는 10점 척도의 헤도닉 척도로 수행되었다.

주요 결과

• 유변학적 특성: 모든 시료는 0.418에서 0.528 사이의 유동 지수를 가진 의소성(pseudoplastic, 전단 박화) 거동을 보였다.
  • GP1은 상업용 대조군(GP0)과 통계적으로 유사한 유변학적 특성을 나타냈다. GP1은 7.58 ± 0.39 Pa의 항복 응력과 14.08 ± 0.49 Pa·sⁿ의 점도 계수를 달성하였으며, 이는 대조군과 8% 미만의 차이를 보였다. 틱소트로피 거동(전단 중 항복 응력의 40.4% 감소) 또한 대조군의 40.9%와 유사했다.
  • GP2는 항복 응력과 점도 계수가 더 낮아 현저히 약한 구조를 보였으며, 이는 10%의 포도씨유 치환이 에멀션 네트워크를 저해했음을 나타낸다.
• 점도 및 안정성: 포도씨유(0.443 cP)보다 해바라기유(0.497 cP)의 고유 점도가 더 높다는 점이 GP1의 우수한 구조적 무결성에 기여하였다. GP2는 점진적으로 약해지는 안정성을 보였으며, 낮은 오일 점도와 높은 다가불포화지방산 함량으로 인한 산화 및 상분리 촉진으로 인해 28일 후 에멀션 안정성이 대조군의 77%에 비해 53~75%로 떨어졌다.
• 질감 및 색도: GP1은 대조군과 통계적으로 유사한 질감 파라미터(경도, 응집성)를 유지하였다. 색도 분석 결과, 포도 박 분말의 안토시아닌으로 인해 명도(L* 80에서 75로 감소)가 감소하고 적색도(a* 11.99에서 13.99로 증가)가 증가하였다.
• 미생물 안전성: pH < 4.4의 산성 환경과 성분의 항균 특성 덕분에 28일 동안 어떤 시료에서도 Escherichia coli, Salmonella spp. 또는 헤테로 발효 유산균의 성장이 관찰되지 않았다.
• 관능 평가: 기능성 시료들은 수용 가능했으나, 상업용 대조군(GP0)이 색상 및 구매 의사 측면에서 더 높은 점수를 받았다. 기능성 시료들은 주로 색상 변화에 의해 주도되는 관능적 속성에서 유의미한 차이를 보였다.

주요 기여 및 의의
본 논문은 **0.25%의 발효 포도 박 분말과 해바라기유의 조합(GP1)**이 최적의 유변학적 특성을 제공하여 상업용 마요네즈의 구조적 무결성과 시간 의존적 유동 특성을 성공적으로 재현한다고 주장한다. 본 연구는 다음을 강조한다:

1. 유지 유형의 중요성: 유지의 농도 자체보다 유지의 유형 선택이 더 결정적이다. 해바라기유는 동일한 농도에서 포도씨유보다 우수한 에멀션 안정성을 제공하였다.
2. 폐기물의 가치 창출: 본 연구는 와인 제조 폐기물(포도 박)을 기능성 식품 원료로 재활용하여 식이섬유와 폴리페놀을 통해 영양 프로필을 향상시키는 방법을 성공적으로 입증하였다.
3. 구조적 회복: 시료들은 점성 성분(점도)은 전단 후 약 70% 회복되는 반면, 탄성 네트워크 성분(항복 응력)은 더 민감하여 59~71%만 회복된다는 것을 보여주었다.

결론
본 연구는 발효 포도 박 분말이 비건 마요네즈의 일부를 대체하여 영양 가치가 향려된 기능성 제품을 만드는 데 효과적이라고 결론짓는다. 그러나 연구는 GP1이 실행 가능한 대안인 반면, 더 높은 치환율을 가진 GP2는 열등한 구조적 특성을 나타냈음을 언급하였다. 저자들은 제품이 성공적임에도 불구하고 색상 변화가 소비자 수용의 장벽으로 남아 있음을 겸허히 제시하며, 생리활성 이점은 유지하면서 밝기를 보존하기 위한 캡슐화 기술에 대한 향후 연구를 제안하였다.