식이섬유는 소화를 돕는 기능과 칼로리 저하 기능 외에도 미국, 유럽, 일본 등에서는 제품의 물성 개선과 원가절감을 위해 이용하고 있다. 식이섬유를 더 작은 분자단위로 쪼개면 식품 고유의 점도 및 미세구조 형성에 미치는 영향도 달라 이용 분야도 달라진다.

글로벌 식품기술과의 격차를 좁히려면 식이섬유 응용기술과 같이 폭넓게 활용될 수 있는 분야에 보다 관심을 갖고 개발해야 할 필요가 있다는 주장이다.

정광호 아이엔비 대표이사는 “해외에서 식이섬유 응용기술이 발전한 이유는 식이섬유의 고분자적 특성을 잘 연구해 이를 응용기술에 접목시켰기 때문에 가능했었던 것으로 생각된다”며, “식이섬유 응용기술과 같이 폭넓게 활용될 수 있는 분야에 보다 관심을 갖고 글로벌 식품기술과의 격차를 좁혀야 한다”고 강조했다.

다음은 식이섬유 응용기술에 대해 다룬 정광호 대표이사의 기고문 <식품 가공시 칼로리 낮추는 식이섬유 활용> 전문.

식품 가공시 칼로리 낮추는 식이섬유 활용

식이섬유는 여러 식품에 널리 존재하는 성분으로 식품을 가공할 때 사용하면 부피가 증가해 상대적으로 칼로리를 낮출 수 있는 효과가 있다. 국내 식품업계에서도 식이섬유의 이같은 기능에 주목해 칼로리를 낮출 수 있는 소재로 가공식품에 식이섬유를 널리 활용해 왔다. 그러나 식품에 적용했을 때 물성적 변화와 활용에 대해서는 상대적으로 관심이 적은 것 같아 이에 대한 응용기술에 대해 소개하고자 한다.

불용성 식이섬유에 주목하자
식이섬유하면 수용성 식이섬유를 먼저 떠올리는 이들이 많은데, 아마도 식이섬유 음료의 영향이 아닐까 한다. 그러나 수용성 식이섬유보다 불용성 식이섬유가 종류도 더 많고 이용방법도 다양하다. 자연에 존재하는 식이섬유는 대부분 식물에 존재하며, 종류는 불용성인 셀룰로오스ㆍ헤미셀룰로오스ㆍ리그닌과 수용성 다당체 등이 있다. 식품산업에 사용되는 식이섬유는 목재를 제외한 곡류, 두류, 해조류, 채소, 과일 등 식물부산물에서 추출 정제해 생산한다.

식물 식이섬유의 기능별 분류
증점제 : 펙틴, 구아검, 로커스트빈검, 아라비아검, 카라기난검, 알긴산
기능성 다당체 : 곤약, 글루코만난, 후코이단, 대두다당체
보습용제제 : 귀리식이섬유, 밀식이섬유, 대두식이섬유, 사과식이섬유, 오렌지식이섬유
고화방지제 : 결정셀룰로오스

현재 국내에서 이용되고 있는 대부분의 수용성 식이섬유는 전분 유래이며, 공장에서 단위 분자 연결구조 변환을 통해 만들어 낸다. 수용성 식이섬유와 불용성 식이섬유 둘 다 혈중 콜레스테롤 저하효능과 배변개선 효능을 가지고 있다. 그런데 수용성 식이섬유는 장내 미생물 증식효과에 의해, 불용성 식이섬유는 배변량 증가에 의해 배변활동 개선 효과를 낸다는 점에 차이가 있다.

식이섬유의 다양한 기능
식이섬유는 소화를 돕는 기능과 칼로리 저하 기능 외에도 미국, 유럽, 일본 등에서는 제품의 물성 개선과 원가절감을 위해 이용하고 있다. 식이섬유는 상태에 따라 기능이 다른데, 분자량이 큰 원물 상태나 단순 정제분리한 상태에서는 물에 녹지 않아 식품의 뼈대 형성과 수분흡수 및 보유, 양전화 교환능력 등 거시구조의 물성에 미치는 영향이 크다. 정제도가 높아지고 분자 크기가 작아지면 물에 녹게 돼 증점과 겔형성 능력을 보이게 된다. 더 작은 분자단위로 쪼개지면 식품 고유의 점도 및 미세구조 형성에 미치는 영향도 달라 이용 분야도 달라진다.

식이섬유의 기능과 이용 분야
조직 강화 : 제과, 베이커리, 스낵, 시리얼
수분보유력 : 제과, 베이커리, 육가공, 어묵
고화 방지 : 치즈, 시즈닝, 조미료
팽창(Swelling) : 다이어트식품
양전하 교환능력 : 음료, 유가공, 아이스크림
증점 / Gelling : 음료, 소스, 드레싱, 육가공, 디저트, 제과
유화 안정 : 식품소재, 유가공, 소스, 드레싱

최근 식이섬유를 이용한 지방대체 기술이 주목받고 있는데, 저분자의 식이섬유를 잘 섞으면 크림과 같은 물성을 형성하게 되고, 이렇게 형성된 크림 물성의 식이섬유를 지방대체 용도로 사용하는 기술이다. 이 기술을 이용해 해외에서는 저지방 또는 무지방 요거트, 아이스크림, 저지방 버터 등을 생산하고 있으며, 국내 시장에도 수입되고 있다. 해외 시장에서 유통기한 연장, 전분 노화방지, 지방대체, 새로운 물성과 식감, 제형 다양화 등에 식이섬유 응용기술이 널리 사용되고 있으며, 앞으로 나노기술 및 바이오, 건강 관련 신기술과 융합돼 신제품과 뉴카테고리 확장에 기여할 미래의 유망기술로 주목받고 있다.

올리고당과 저항전분
국내 시장에서 올리고당은 당도 아니고 식이섬유도 아닌 제3의 당류쯤으로 많이 인식되는 듯하다. 그러나 올리고당은 장내 미생물 발효에 의한 인체 내 소화흡수를 나타내기 때문에 해외에서는 식이섬유의 일종으로 분류하고 있다. 올리고당의 종류는 프락토올리고당, 이소말토올리고당, 갈락토올리고당, 자일로올리고당, 대두올리고당 등 여러 가지가 있다.

올리고당의 가공식품에서 이용은 주로 장내 미생물 증식효과 및 칼로리 저하효과를 응용한 것이 많으나, 증점ㆍ유화안정ㆍ수분보유 등의 효과를 낼 수도 있다. 케이크에 올리고당을 첨가할 경우 수분활성도 저하와 수분보습력 강화로 인해 유통기한이 연장되는 효과가 있음이 보고돼 있으며, 식이섬유와 마찬가지로 지방대체용 소재로도 사용되고 있는 사례도 있다.

저항전분은 해외에서는 수용성 식이섬유보다 더 많이 사용되고 있다. 그러나 국내에서는 불용성이라는 한계 및 변성전분과의 유사성 등 때문에 많이 사용되지 않고 있지 않다. 저항전분은 물성변화를 최소화하면서 식이섬유 함량을 많이 늘릴 수 있다는 장점이 있어 미국 등지에서 시리얼, 스낵, 베이커리, 육가공제품 등에 많이 사용되고 있다. 저항전분은 4가지 종류가 있다.

저항전분의 종류
Type 1 천연 상태로 소화가 되지 않는 전분
Type 2 생전분이지만 소화가 되지 않는 결정형 전분
Type 3 노화된 전분
Type 4 화학적으로 가공해 가교를 형성한 전분

이중 식품가공에서 사용하는 전분은 4형 전분으로서 식이섬유 함량 분석시 효과적으로 함량을 올릴 수 있어 미국 시장에서는 식이섬유 풍부 표시를 위해 시리얼과 스낵 등에 많이 사용된다. 그러나 저항전분 역시 식이섬유 함량을 늘리는 목적으로만 사용할 수 있는 것이 아니라, 지방대체와 유화안정 등의 효과를 가지고 있어 해외 시장에서는 저칼로리 무지방 요거트 및 아이스크림 등에도 널리 사용하고 있다.

식이섬유 응용기술은 식품기술 수준 제고 지름길
식품가공기술 분야에 있어 국내와 글로벌 수준간 기술격차가 가장 많이 나는 분야 중 하나가 탄수화물 이용분야가 아닌가 생각된다. 식이섬유는 국내 시장에서는 대부분 식이섬유 보충용도로 사용될 뿐 물성적 특성에 대해서는 거의 주목하지 않는 듯하다. 식품에 사용되는 원료의 단위소재는 대부분 고분자물질로서 식품 내에서도 일반적으로 고분자가 가지고 있는 특성에 기반해 작용할 때가 많다.

해외에서 식이섬유 응용기술이 발전한 이유는 바로 이러한 식이섬유의 고분자적 특성을 잘 연구해 이를 응용기술에 접목시켰기 때문에 가능했었던 것으로 생각된다. 식이섬유 응용기술에 대해 선진국에서 그 기술 노하우를 쉽게 공개하지 않고 보호하려는 경향을 가지고 있다. 글로벌 식품기술과의 격차를 좁히려면 식이섬유 응용기술과 같이 폭넓게 활용될 수 있는 분야에 보다 관심을 갖고 개발해야 할 필요가 있다고 본다.

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