비지를 첨가한 영양바의 품질 특성

서 론

비지(Okara)는 콩을 가공하는 과정에서 발생하는 부산물로 콩을 마쇄하고 가열한 뒤 압착․응고하여 만드는 두부와 압착 공정에서 여과된 액체인 두유 등의 2차 가공품을 생산하는 과정에서 발생하는 부산물이다(Woo EY 등 2001; Lee SH 2015). 국내 두부 및 가공 두부 생산량은 2019년 385,135톤에서 2024년 442,365톤으로 증가하는 추세이다(Ministry of Food and Drug Safety 2020, 2025). 따라서 두부 및 가공 두부 생산량이 증가할수록 생산 과정에서 발생하는 비지 생산량도 증가할 것이라 예상된다. 하지만 비지는 불포화지방산으로 인하여 불쾌한 풍미를 유발하며 약 80%의 높은 수분함량으로 인해 곰팡이와 같은 미생물의 영향으로 저장성이 떨어지는 문제점을 가지고 있다(Jackson CJC 등 2002; Rani PR 등 2013; Tao A 등 2022). 그럼에도 불구하고 Lee DPS 등(2020)의 비스킷에 비지를 첨가한 연구에서는 비지는 섭취하거나 활용하는데 있어 잠재적으로 유익하다고 보고하였고 Vishwanathan KH 등(2011)의 비지 및 대두 단백질 농축물 생산 연구에서 비지는 그동안 자원으로서 충분히 이용되지 않았으며, 부가가치를 높이는 적극적인 활용이 중요하다고 보고하였다. Guimarães RM 등(2020)의 연구에 의하면 비지는 단백질 28%, 지방 9%, 회분 3.7%, 불용성 식이섬유 46%, 수용성 식이섬유 14%로 상당량의 단백질과 식이섬유가 함유되어 있다. 특히 비지에는 식이섬유와 이소플라본이 함유되어 있는데 식이섬유는 위장관 질환, 심혈관 질환, 제2형 당뇨병 및 비만의 발생 위험을 낮추는 데 도움을 주고, 이소플라본은 항암 효과, 골다공증 위험 감소뿐 아니라 항당뇨 및 항염 효과 등 다양한 건강상의 이점을 제공한다(Taku K 등 2011; Mobley AR 등 2014; Abernathy LM 등 2015; Hsiao YH 등 2020). 현재 비지를 활용한 선행연구로는 비지 분말 첨가 Halal 소시지(Moon TH 등 2022), 비지 가루 첨가 식빵(Shin DH & Lee YW 등 2002), 비지 분말 첨가 설기떡(Lee GJ & Lim SM 2006), 콩비지 첨가 돈육 패티(Joo SY 등 2019), 비지 첨가 국수(Choi HM 등 2018), 비지가루 첨가 쿠키(Lee YJ & Yoon HH 등 2024)등이 있다.

최근 생활양식과 핵가족 및 1인가구의 증가로 인한 급격한 식생활의 변화가 나타나고 있다(Mestdag I 2005). Piernas C & Popkin BM 등(2010)의 의하면 1970년대 후반부터 하루 간식 섭취횟수가 증가하는 것으로 관찰되었다. 국내 스낵류 시장은 2018년 1조 3,160억 원에서 2022년 1조 4,460억 원으로 성장했으며, 연 평균 2.4% 성장하는 추세를 보였다(식품의약품안전처 2019, 2023). 스낵류 시장에서는 간편식으로 영양 관리와 식사 대용에 활용되는 영양바가 주목받고 있으며, 영양바는 곡물, 견과류, 건조 과일 등에 결착제를 더해 작은 바 형태로 가공한 간편 스낵이다(Kim GN 등 2018; Lim JY & Jin SY 등 2021; Hyeon SJ & Jin SY 2023). 특히 영양바는 건강 관리와 영양 보충을 위해 소비되고 있으며 바쁜 현대생활 속에 간편화된 식사로 주목받고 있다(KATI 2024). 하지만 영양바의 주요 원료로 사용되는 밀가루에는 글루텐이 함유되어 있으며, 이는 셀리악병이나 밀 알레르기를 유발하는 원인이 될 수 있다(Biesiekierski JR 2017). 따라서 글루텐이 없는 쌀가루를 밀가루 대체로 사용하고 있으며, 특히 쌀가루는 소화율이 높고 영양가가 풍부하여 식품의 원료로 널리 사용된다(Koh LW 등 2009; Mohidem NA 등 2022). 쌀가루를 이용한 영양바의 선행 연구는 감귤 농축액 첨가 영양바(Park SJ 등 2014), 아로니아 부산물 분말 첨가 쌀 영양바(Ryu HS 등 2015), 뽕잎분말 첨가 쌀 영양바(Lee JA 2019), 동결건조 낫토 첨가 영양바(Kim KH 등 2020), 돌외잎 분말 첨가 비건 영양바(Hyeon SJ & Jin SY 2023) 등이 있다.

다양한 견과류, 건조 과일, 곡물 등을 함유한 영양바에 식이섬유소와 단백질 및 이소플라본을 함유한 비지를 활용하여 비지 첨가 영양바의 제조조건 및 품질 특성에 대한 연구는 환경 및 경제적 가치를 가진 푸드 업사이클링의 차원에서 중요하다. 이에 본 연구에서는 버려지는 비지를 활용하여 영양바의 기능성을 높이고, 비지 첨가 비율을 달리한 영양바의 이화학적 특성, 항산화 성분 및 항산화 활성 분석을 통해 품질 평가를 진행하였다. 또한 연구에서 나타난 실험 결과를 기초로 하여 식품 소재로서의 비지의 고부가가치 활용 가능성을 과학적으로 제시하고자 하였다.

재료 및 방법

3. 영양바 제조

비지 첨가 영양바(ONB)는 Table 1의 배합 비율에 따라 제조하였다. 건조 비지, 탈지분유 및 우유를 200 rpm으로 5분 30초간 혼합한 후, 전자레인지(KOC-882KSB, Daewoo, Seoul, Korea)에서 30초간 호화 처리하였다. 이어서 1분간 실온에서 냉각시킨 뒤 올리고당과 초코시럽을 첨가하여 1분간 혼합하였으며, 이후 아몬드, 호박씨 및 건포도를 추가하여 1분간 혼합하였다. 마지막으로 쌀튀밥을 첨가하여 1분간 혼합한 후, 영양바를 약 25 g씩 취하여 2 × 7 × 1.5 cm 크기로 성형하였다. 성형된 시료는 200℃로 예열된 오븐에서 5분간 열처리하여 형태를 고정하였으며, 실온에서 5분간 냉각 후 실험용 시료로 사용하였다.

Table 1.

Formulations of nutrition bar added with okara

결과 및 고찰

1. 수분 함량, 조회분 함량, pH 및 적정 산도

비지 첨가 영양바(ONB)의 비지 농도별 수분 함량, 조회분, pH 및 적정 산도의 결과는 Table 2와 같다. ONB의 수분 함량은 36.07∼38.59% 범위이었으며, 특히 ONB0.00가 38.59%로 가장 높게 나타났다. ONB의 조회분 함량은 1.40∼2.01% 범위이었으며, 비지 첨가량이 증가할수록 회분함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). Gou SX 등(2024)의 연구결과에 따르면 비지와 잭푸르트 씨앗 가루를 혼합하여 만든 비스킷에서 비지 가루를 첨가할수록 수분함량이 유의적으로 감소되었으며 회분함량은 유의적으로 증가하였다. 이는 본 연구에서 비지 무첨가군(ONB0.00)에 비하여 비지를 첨가함에 따라 수분과 회분의 유의적 변화와 유사한 결과이다. Zinia SA 등(2019)의 연구에 따르면 비지 가루를 첨가할수록 회분함량이 증가한다고 보고하였으며, 특히 밀가루를 50% 비지로 대체하였을 때 회분함량이 가장 높았다고 보고하였다. Caponio GR 등(2025)의 연구에 따르면 귀리 비지를 첨가한 식물성 아이스크림에서는 귀리비지의 첨가율이 높아질수록 회분 함량이 증가하였으며, 이는 귀리 비지가 미네랄을 풍부하게 함유하고 있기 때문이라고 보고하였다. ONB의 pH는 pH 6.87∼7.11 범위이었으며 비지 첨가량이 증가할수록 pH는 유의적으로 감소하였다(p<0.05). Lee YJ & Yoon HH(2024)의 비지가루를 첨가한 쌀쿠키 연구에 따르면 비지가루 첨가량이 증가할수록 pH가 낮아지는 경향이 나타나 본 연구와 유사한 경향을 보였다. 또한, 비지가 첨가될수록 영양바의 적정 산도는 유의적으로 증가하였으며, 적정산도 범위는 0.03∼0.06%이었다(p<0.05). Mansor A 등(2022)의 연구에 따르면 비지를 첨가한 요거트가 비지를 첨가하지 않은 요거트 보다 pH가 더 낮았으며 이에 따라 적정 산도는 더 높았다고 보고하였다.

Table 2.

Moisture contents, ash, pH, and tritratable acidity of ONB

2. 총 가용성 고형분 및 환원당 함량

비지를 첨가한 영양바의(ONB)의 총 가용성 고형분(°Brix) 함량과 환원당 함량의 결과는 Table 3와 같다. ONB의 총 가용성 고형분 함량은 3.2∼3.7 °Brix 범위였으며, 무첨가군인 ONB0.00(3.2 °Brix)에 비하여 비지를 첨가한 영양바군에서의 총가용성 고형분의 함량(3.6∼3.7 °Brix)은 유의적 차이를 나타냈다. 비지를 첨가한 영양바의 환원당 함량은 2.01∼2.22 mg/mL 범위이었으며 무첨가군인 ONB0.00에 비하여 비지를 첨가한 영양바군에서의 환원당의 함량(2.06∼2.22 mg/mL)도 높은 경향을 나타냈다. Lim JY & Jin SY(2021)의 연구에서도 비지의 첨가가 증가함에 총당함량의 증가가 나타나 본 연구와 유사한 경향을 나타냈다.

Table 3.

Total soluble solids (°Brix) and reducing sugar of ONB

3. 색도 및 갈색도

비지를 첨가한 영양바의(ONB)의 색도와 갈색도 결과는 Table 4와 같다. ONB의 색도는 L*(명도) 45.60∼46.50, a(적색도) 4.98∼5.53, b(황색도) 10.25∼11.30으로 나타났으며, 명도와 황색도는 유의적 차이가 없었으나 적색도에서는 무첨가군인 ONB0.00에 비해 ONB3.25에서 유의적 증가가 나타났다. ONB의 갈색도는 0.37∼1.13 범위였으며 비지 첨가량이 증가할수록 갈색도는 유의적으로 증가하였다(p<0.05). Ibadullah WZW 등(2024)의 연구에 따르면 비지강화 밀빵에서 비지를 첨가할수록 갈색도가 유의적으로 증가했다고 보고하였으며, Guerra-Hernandez E 등(1999)의 연구에 따르면 콩을 첨가하면 Maillard reaction이 더 크게 일어난다고 보고하였다. Guimarães RM 등(2020)의 연구에서 비지는 단백질 28%, 지방 9%, 회분 3.7%, 불용성 식이섬유 46%, 수용성 식이섬유 14%로 상당량의 단백질과 식이섬유가 함유되어 있다고 보고하였으며, 비지에 함유된 단백질 성분과 전분이나 식이섬유가 열작용에 의하여 비효소적 갈변화에 영향을 주었을 것으로 판단된다. 즉, Maillard reaction 생성물의 함량과 갈변 사이에는 높은 상관관계가 지속적으로 보고되어 왔고, 이는 비지와 같은 단백질 및 탄수화물을 함유한 소재를 첨가한 경우 가열 공정 중 Maillard reaction이 촉진되어 갈색도가 증가 될 수 있음을 뒷받침한다.

Table 4.

Color and browning intensity of ONB

4. 항산화 성분 분석

비지를 첨가한 영양바(ONB)의 항산화 성분 결과는 Fig. 1과 같다. 총 폴리페놀 함량은 13.68∼22.13 G.A.E. mg/g 범위였고, 비지를 첨가할수록 총 폴리페놀 함량은 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 비지를 첨가한 영양바(ONB)의 항산화 성분인 총 플라보노이드 함량도 비지가 첨가될수록 총 폴리페놀 함량과 유사하게 유의적 증가 경향을 보였다. Pan CW 등(2018)의 비지를 첨가한 국수 연구에서 비지 첨가량이 증가할수록 총 폴리페놀 함량과 총 플라보노이드 함량이 증가한다고 보고하였으며, Vital ACP 등(2018)의 연구에서는 비지가 들어간 우유가 비지가 없는 우유보다 폴리페놀 함량이 유의적으로 높았고 소화가 끝난 후에도 폴리페놀은 높은 생체이용률을 유지하는 것으로 보고되어 있다. 대두에는 클로로겐산, 카페인산, 페룰산, p-쿠마르산, 시린산, 바닐산과 같은 페놀 화합물이 함유되어 있으며 페놀 화합물은 산화 스트레스 동안 반응성 산소종(ROS)에 의한 유해 생성물의 생성을 방지하는 항산화제로 작용한다는 보고가 있다(Kim JA 등 2006; Ramanathan L & Das NP 1992).

Fig. 1.

(A) Total polyphenols and (B) total flavonoids content of ONB. a∼e Means with different superscripts are significantly different at the p<0.05.

5. 항산화 활성 분석

비지를 첨가한 영양바(ONB)의 항산화 활성 분석 결과는 Fig. 2와 같다. 시료의 항산화 특성은 서로 다른 기전에 기반한 네 가지 분석법을 이용하여 평가하였다. DPPH radical 소거능 측정법은 항산화 성분의 전자공여능을 확인하기 위해 사용하였으며, ABTS radical 소거능 측정법은 양이온 radical과 항산화 물질 간의 반응성을 평가하는 데 활용하였다(Miller NJ 등 1993; Moreno MI 등 2000). FRAP 측정법은 TPTZ 복합체를 이용하여 Fe³⁺가 Fe²⁺로 환원되는 정도를 통해 시료의 환원력을 확인하였고, potassium ferricyanide가 ferrocyanide로 전환되는 반응을 기반으로 한 환원력 측정법을 통해 항산화력을 종합적으로 분석하였다(Prior RL 등 2005). 항산화 활성분석(DPPH, ABTS^•+, FRAP, 환원력) 결과에서도 비지 첨가량이 증가할수록 항산화 활성이 농도 의존적으로 유의적 증가를 나타냈다(p<0.05). DPPH와 ABTS^•+는 각각 27.01∼39.63%의 범위와 0.25∼1.01TE ug/mL의 범위를 나타냈으며, 비지 첨가량이 증가할수록 항산화력이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). FRAP와 환원력 또한 6.86∼10.59TE ug/mL의 범위와 12.55∼28.06TE ug/mL의 범위이었으며, 비지 첨가량이 증가할수록 유의적 증가를 나타냈다(p<0.05). 이 결과는 Fig. 1의 항산화 성분 함량과 유사한 경향을 보였으며, 이는 비지첨가 농도의 증가가 항산화 성분과 항산화 활성에 영향이 준 것으로 판단된다. Moon TH 등(2022)은 비지 분말 첨가 Halal 계육 소시지에서 비지 분말을 첨가할수록 DPPH, ABTS 모두 증가한다고 보고하였으며, Adebowale OJ 등(2025)은 비지 분말과 밀가루로 만든 비스킷에서 비지 분말을 첨가할수록 폴리페놀 함량이 증가했으며 이에 따라 항산화 활성(DPPH, ABTS, FRAP) 분석 결과가 비슷한 경향을 보인다고 보고하였다. 비지와 비만 관련 동물실험에서도 비지를 섭취한 군에서 간의 지방산 합성 효소 유전자의 발현의 억제 및 렙틴과 TNF-α 유전자 발현의 억제를 통한 비만 예방효과를 나타냈다(Matsumoto K 등 2007). 이러한 결과는 비지가 대두 가공 부산물임에도 불구하고 폴리페놀과 이소플라본을 포함한 항산화 성분을 상당량 함유하고 있기 때문으로 판단된다. Santos VAQ 등(2018)은 대두 부산물 비지(okara)가 총 폴리페놀 함량이 높고, 이소플라본이 폴리페놀 성분의 주요 부분을 차지하며, 이들이 비지의 항산화 활성에 핵심적으로 기여한다고 보고하였다. 특히 이소플라본은 비지에 존재하는 주요 폴리페놀 계열 화합물로써 비지 첨가에 따른 폴리페놀 함량 증가와 직접적으로 연관된 결과로 판단된다. 비지분말을 첨가한 소지지(Moon TH 등 2022), 비지가루 첨가 식빵(Shin DH & Lee YW 등 2002), 및 비지가루 첨가한 쿠키(Lee YJ & Yoon HH 등 2024) 등의 연구에서 비지가루 무첨가군에 비하여 첨가군에서 소비자 기호도의 값이 증가함이 나타났다. 따라서 본 연구에서 진행한 비지첨가 농도에 따른 영양바의 이화학적 특성과 항산화 활성에 대하여 연구결과를 바탕으로, 향후 연구에서는 소비자의 연령층에 따른 소비자 기호도 조사 및 구매 의사 등의 연구를 진행하여 소비자에게 적합한 최적 조건에 관한 연구의 진행이 필요하리라 판단된다.

Fig. 2.

Antioxidant activities of ONB. a∼e Means with different superscripts are significantly different at the p<0.05.

결 론

본 연구에서는 비지(Okara)의 품질평가를 위해 비지 첨가 비율을 달리한 영양바의 이화학적 특성, 항산화 성분 및 항산화 활성 분석을 진행하였다. 비지를 첨가한 영양바(ONB)의 수분 함량은 36.06∼38.59% 범위이었으며 특히 ONB0.00가 38.59%로 가장 높게 나타났다. ONB의 조회분 함량은 1.40∼2.01% 범위이었으며, 비지 첨가량이 증가할수록 조회분 함량이 유의적으로 증가하였다(p<0.05). ONB의 pH는 pH 6.87∼7.11 범위이었으며 비지 첨가량이 증가할수록 pH는 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 이에 따라 적정 산도는 유의적으로 증가하였으며, 적정산도 범위는 0.03∼0.06%이었다(p<0.05). ONB의 총 가용성 고형분 함량은 3.2∼3.7 °Brix 범위로 나타났으며 무첨가군인 ONB0.00에 비하여 첨가군의 영양바에서 유의적 증가가 나타났다. 환원당 함량도 총 가용성 고형분 함량과 같은 경향을 보였다. ONB의 색도는 L*(명도) 45.60∼46.50, a(적색도) 4.98∼5.53, b(황색도) 10.25∼11.30의 범위로 나타났으며 적색도에서만 유의적인 차이가 나타났다. 갈색도는 0.37∼1.13 범위였으며, 비지 첨가량이 증가할수록 갈색도는 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 항산화 성분의 총 폴리페놀 함량은 13.68∼22.13 G.A.E. mg/g 범위였고, 비지를 첨가할수록 총 폴리페놀 함량은 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 총 플라보노이드 함량도 총 폴리페놀 함량과 유사한 경향을 보였다. 항산화 활성인 DPPH와 ABTS^•+ 라디칼 소거능과 FRAP 및 환원력의 결과에서도 항산화 성분인 총폴리페놀 함량과 유사하게 비지를 첨가함에 따라 유의적 증가의 경향을 나타냈다(p<0.05). 본 연구결과로 비지를 첨가한 영양바 제조 시 기능성을 높일 수 있을 것이라 생각되며, 비지를 활용한 영양바 제품 개발에 기초자료를 제공하고 식품 소재로서의 비지의 고부가가치 활용 가능성을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

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