떠오르는 기능성 원료, 유청단백

기능과 영양 동시에 만족시켜
유청단백, 식품산업서 폭넓게 활용

유청(whey)은 주로 효소를 사용해 응고시켜 만드는 치즈의 생산과정 중 얻게 되는 산물을 말한다. 즉 우유 안에 포함된 유지방과 카제인 단백질을 추출해 치즈를 만들고 그로부터 분리된 유당, 유청단백, 광물질 등을 일컬어 유청이라 하며, 유청단백(Whey Protein)은 액상 유청을 가공하는 과정에서 비단백 성분을 제거하여 단백질이 일정량이상 함유되도록 만든 제품이다. 일반 스위트 유청 분말(sweet whey)의 단백질 함량이 11.0~14.5%인 반면, 유청단백은 34~92%의 단백질을 함유하고 있는 것이 특징이다. 단백질 함량에 따라 WPC34(단백질 34% 함유), WPC80(단백질 80% 함유), WPI(단백질 90% 이상 함유) 등이 있으며 분유나, 스포츠 식품, 아이스크림 및 발효유, 제과제빵 등 단백질 보충을 위한 고영양, 고품질 식품에 사용되고 있는 천연 유제품원료 이다. 유청단백은 필수 아미노산을 풍부하게 함유하고 있으며, 소화가 용이하고 높은 단백질 효율비를 자랑한다. 또한 티아민, 리보플라빈, 판토텐산, 비타민 B6와 B12 등 각종 비타민이 풍부하게 들어있다.

△유청단백은 기능과 영양을 동시에 만족시켜 식품산업에서 폭넓게 활용되고 있다. (사진은 유청단백을 활용해 만든 식품들) 사진제공 : USDEC

유청단백의 기능성

국제 시장에서 유청과 유청단백의 주요 공급원은 EU(점유율 35%)와 미국(점유율 34%)이며 단일국으로는 미국이 세계 최대의 수출국이다. 미국에서 생산되는 유청단백은 미국 농무부(USDA)와 미국 식품의약국(FDA)의 엄격한 품질관리 기준에 따라 세계에서 가장 까다로운 품질 및 위생기준에 맞추어 생산된다. 생산 제품에 대한 지속적인 연구개발 및 생산시설을 확충하고 있으며 전세계적인 수요의 증가는 미국산 유청단백의 성장가능성을 높이고 있다.

유청단백의 기능성은 크게 다음과 같이 볼 수 있다.
- 경제적인 유고형분 원료
- 단백질 보충을 위한 고영양 고품질의 농축 단백질원
- 산성 용액에서 가용성인 단백질원
- 뛰어난 유화력 및 지방 결합성을 지닌 단백질원

특히 80% 농축유청단백의 가장 큰 이점은 부드러운 향취, 영양성분, 소화력 및 난백, 지방 및 다른 원료를 기능적으로 대체할 수 있다는 점이다. 농축유청단백의 가장 유익한 기능은 젤(gel) 형성력, 유화력 및 풍부한 영양이다. 각 식품군에 있어 유청단백 활용 시 기능 및 이점은 다음과 같다.

유청단백이 가장 많이 활용되는 식품은 유제품

현재 유청단백이 가장 많이 활용되고 있는 식품군은 유제품, 특히 아이스크림과 발효유이다. 미국에서 식품에 사용되는 유청분말의 45% 이상과 유청단백의 40% 이상이 유제품에 사용되고 있으며 경제적일 뿐 아니라 다양한 영양적, 기능적 가치를 제공하고 있다. 또한 천연 자연 단백질인 유청단백은 소비자로 하여금 건강하고 깨끗한 단백질 원으로 인지되고 있으며 나아가 제품 구매시 안전하고 건강한 이미지의 유청단백 함유 제품을 선택하는데 도움을 준다.

- 영양가치의 증대: 우유단백질은 유제품에 탁월한 영양적 가치를 전해준다. 단백질 첨가 외에도 유청은 칼슘과 가용성 비타민을 공급한다.
- 유화력 (Emulsification): 유청 원료의 유화력은 유제품의 유지방 분산을 돕는다. 효과적인 분산으로 일부 제품에서 지방 함량을 감소시키는 것을 용이하게 해주고 크리밍, 응고 및 유분리 등의 결함을 방지한다.
- 수분결합 (Water binding): 유제품에서 수분결합력은 기계적성에 중요한 효과를 갖는다. 수분유지 역시 유제품의 조직에 영향을 미친다. 요거트와 같은 제품에서 시네레시스(Syneresis, 젤(gel)이 내부의 액체를 방출하여 부피를 감소시키는 현상)의 감소는 소비자의 호감을 증가시킨다.
- 외관 향상 (Visual Appeal): 유청 원료는 유제품, 특히 저지방 제품에 크리미한 색상을 더해준다.
- 휘핑 & 거품형성 (Whipping & Foaming): 유청단백이 가지고 있는 휘핑 & 거품형성력은 무스타입의 요거트나 쉐이크 타입의 요거트 음료와 같은 제품에 도움을 준다.
- 식감 (Texture): 요거트에 윤활성과 지방과 같은 느낌을 주고, 유고형분을 가하여 보다 풍성한 식감을 형성하는 데 기여한다.

음료 시장에서 주목받은 유청단백

최근 높은 성장세를 지속하고 있는 음료 시장에서 유청단백은 영양을 보충하고 맛을 부드럽게 하며, 소화를 돕고, 다른 원료와의 배합이 용이하기 때문에 특정 기능을 부여함과 동시에 제품의 부가가치를 높일 수 있는 효율적인 원료로 주목 받고 있다.
음료 가공 중 용해성을 유지하고 침전을 최소화하면서 부드러운 식감을 줄 수 있다. 일부 유청원료는 인스턴트 드링크 믹스에 사용이 가능하도록 인스턴트화 할 수 있다. 또한 유청음료는 기본적으로 매우 온화한 향을 가지고 있어 전통 우유, 바닐라 및 초콜릿 음료뿐 아니라 감귤류 및 과일향 음료에도 잘 어울린다.
유청단백을 음료제품에 넣음으로써 얻을 수 있는 가장 큰 장점은 영양력 강화이다. 필수 및 비필수 아미노산을 탁월한 소화력을 지니면서도 적정 비율로 공급할 수 있다는 장점이 있다.

주로 80% 농축유청단백, 분리유청단백 등이 활용되고 있으며 활용되고 있는 음료 제품은 매우 다양하고 꾸준히 새로운 제품들이 개발되고 있다. 버블티, 차이티, 밀크티, 그린티 등의 차와 유음료를 혼합한 음료나 프리아이오틱 식이섬유, 비타민과 미네랄, 오메가3, 칼슘 등의 원료를 첨가한 기능성 음료, 포만감을 채워주고 단백질과 섬유질을 보충할 수 있게 하는 식사대용 음료, 근육 단백질 합성을 돕는 단백질 보충 음료 등이 있다. 최근에는 체내 흡수가 좀 더 빠르고 용이하도록 가수분해 유청단백을 활용한 이온 음료, 스무디 형태의 음료나, 물에 바로 첨가해서 먹을 수 있는 분말형태의 제품 등의 신제품들이 각광받고 있는 추세이며 올 초에는 펩시에서 가수분해 유청단백을 이용한 게토레이 G-시리즈 음료를 출시한 바 있다. 프로 운동선수 및 활동적인 소비자들을 겨냥한 음료 시리즈인 G-시리즈는 각 운동 단계 별 필수 영양분을 공급하는 기능성 음료로, 이 중 RECOVER03에 함유된 유청단백이 운동 후 근육 회복 촉진 효과를 제공하고 있다.

농축유청단백 기능성 식품 및 스포츠 식품에 활용

농축유청단백을 효과적으로 사용할 수 있는 또 다른 제품은 영양보충을 목적으로 만들어진 기능성 식품 및 스포츠 식품이다. 농축유청단백, 가수분해 유청단백, 분리유청단백 등 다양한 유청단백은 영양에 민감한 소비자와 균형 잡힌 영양을 섭취하고 순수 근육량을 늘리려는 사람들에게 더할 나위 없이 우수한 단백질 원료이다. 특히 유청단백의 단백질 효율비와 단백질 소화력에 의한 아미노산 점수가 타 단백질 원에 비해 월등히 높은 필수 아미노산의 훌륭한 공급원이다. 유청단백은 영양 보충제, 단백질 음료 믹스, 스포츠용 식품, 환자식, 영양바, 스포츠바, 고단백 쿠키 등 다이어트 및 영양식품은 물론 정제형태로도 쉽게 제조가 가능하다.

영양바나 스포츠바는 주로 단백질이나 미네랄 원료를 주 원료로 사용하여 강화된 제품이다. 이 경우엔 WPC80 원료가 가장 적절한데 그 이유는 WPC80이 고단백일 뿐만 아니라 칼슘함량도 가장 높기 때문이다. 농축유청단백은 단백질 함량이 약 34-82%에 달하고 제품 100g당 칼슘함량이 500-600mg이나 되기 때문에 영양공급에 크게 기여할 수 있다. 또한 최대 장점은 지방을 대체할 수 있는 기능이다. 대부분의 소비자는 지방을 단백질로 대체할 수 있다는 사실에 크게 호응하고 있다. 그래서 단백질 보강이 필요한 많은 운동선수들이 이러한 이유로 농축유청단백을 단백질 공급원으로 분말, 바 또는 음료형태로 섭취하는 것이다.

△유청단백은 수용성, 흡수성과 스분흡착력, 점도 유지력 젤라틴 특성, 지방과의 유화력 등을 가진다. (사진은 유청단백을 활용해 만든 빵과자) 사진제공 : USDEC

제과제빵에 폭넓게 활용

유청단백은 수용성, 흡수성과 수분흡착력, 점도 유지력, 젤라틴 특성, 점착력과 찰기, 지방과의 유화력, 거품 형성력 등의 기능적 특성을 지닌다. 이 중 대부분이 제빵에 있어서 매우 중요한 특성들이다.
농축유청단백은(WPC) 비스킷, 쿠키, 케익, 스폰지 케익, 아이싱, 글레이즈 등 다양한 제품에 사용되며 주로 제품의 질감이나 모양을 개선하기 위해 쓰인다. 빵이나 케익의 생지를 더 크게 부풀려 주기도 하고 그 외 다양한 제품들의 경우엔 촉촉하고 부드러운 질감을 더해준다. 분리유청단백(WPI)과 농축유청단백34%(WPC34) 그리고 농축유청단백80%(WPC80)는 일반 쿠키와 저지방 쿠키의 색감, 찰기 및 두께를 향상시켜 준다. 75%이상의 분리유청단백과 농축유청단백은 케익에도 사용되는데 이들은 케익의 크기와 모양을 향상시켜준다.

유청 원료는 이러한 기능적 장점들 때문에 제빵제과업계에서 널리 쓰이고 있다. 소비자들은 빵의 표면에 맛깔스럽게 감도는 갈색 빛을 통해 일차적으로 유청 원료의 장점을 알아볼 수 있는데 이는 메일라드 브라우닝 반응으로 생성되는 빛깔이다. 그 외에도 우수한 풍미와 부드러운 질감을 통해 유청 원료의 장점을 느낄 수 있고 제품 보존기간이 길다는 것도 소비자들이 느낄 수 있는 혜택이다. 제빵업자의 입장에선 유청 원료로 달걀, 탈지 분유, 쇼트닝 등을 대체할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 그 외에도 우리가 잘 알지 못하는 장점들이 많은데 그 중 대표적인 것은 유청단백을 사용함으로써 영양가가 높아진다는 사실이다. 유청단백에는 소맥단백질에는 없는 아미노산, 리신이 고도로 농축되어 있다. 소맥단백질에 비해 유청단백의 양을 늘리면 결국 아미노산 함량을 늘리는 셈이 된다. 일반적으로 빵이나 소프트 롤에 사용하는 락토스나 유청원료의 양은 사용하는 소맥전분 무게의 2%에서 4%가량이다.

가공 육류 및 어묵에 널리 활용

유청단백은 재료의 접착과 증량, 질감 변형을 위해 육류, 가금류 제품에 널리 쓰이고 있다. 또한 소화율과 생체 내 이용효율이 높은 필수아미노산을 함유하여 영양가가 매우 높다.

- 가용성 (Solubility): 유청단백은 카세인나트륨과 대두단백에 비해 용해도가 현저히 높아 모든 ph 농도에서 훌륭한 용해성을 보인다.
- 수분결합 (Water binding): 유청단백은 육제품의 수분결합을 증진시켜 여러가지 이점을 갖도록 한다. 수분 함량을 증가시킴으로써 육제품과 해산물의 총 비용을 감소시키고 제품의 조직을 개선하며 또한 저지방 제품의 식감 유지를 돕는다.
- 유화력(Emulsification): 유청단백은 친수성과 소수성을 모두 갖고 있기 때문에 유화제의 역할을 한다. 고기조각과 다른 원료들은 유청단백이 기름과 물에 모두 상호작용하는 능력 때문에 유화를 형성할 수 있다.
- 점착력 (Adhesion): 점착력은 결착제로서 작용할 수 있는 능력이다. 이러한 성격은 식품을 좀 더 균일하게 하여 조직을 개선시켜준다. 유청단백이 갖고 있는 점착력은 분쇄한 고기 조각들이 서로 점착하는 것을 돕는다.
- 젤 형성 (Gelation): 젤 형성은 젤 메트릭스의 모세관 내에 수분을 잡아 둠으로써 추가적인 수분결합력을 제공하며 이는 수분 손실을 방지한다. 햄, 수리미(surimi)등의 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

△사진제공 : USDEC

유청단백으로 얻을 수 있는 건강상 이점

이러한 기능적인 특성과 더불어 유청단백은 양질의 단백질과 활성 펩타이드를 제공하는 원료로써 건강식품에 폭넓게 사용되고 있으며 섭취 시 다음과 같은 건강상의 이점을 얻을 수 있다.

근육건강
유청의 아미노산 조성은 우리 몸의 골격근의 아미노산 조성과 거의 일치한다. 다른 단백질 공급원들 보다 100g 당 필수 아미노산의 함량이 높기 때문에 근육 내에서 빠른 속도로 단백질을 합성하며 또한 근육 대사에 중추적인 역할을 하는 것으로 알려진 분지사슬 아미노산(BCAAS)의 함량이 다른 공급원들에 비해 월등히 높아 근육피로를 빠르게 회복시켜준다.

면역력 강화
유청단백질에는 우리 몸의 면역시스템 유지를 위해 필수적인 시스테인이 다른 단백질원에 비해 4배 이상 높아 면역력 강화에 효과적인 것으로 나타났다. 노약자나 일반인들의 운동으로 인한 면역반응 감소 등에 유청단백을 활용하면 면역성을 강화시킬 수 있다.

체중조절
유청단백질을 섭취하면 혈중 지질 농도를 낮추고 인슐린/글루코스 신진대사를 개선함으로써 건강 증진 및 안전하고 효과적으로 초과체중의 감량을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 또한 근육 건강을 증진시켜 신진대사를 높여주어 신진대사 관련 위험요소들을 감소 시킨다. 유청단백은 종류에 따라 유당과 지방을 최소화 하고 다양한 미네랄과 비타민 등을 함유하고 있다. 또한 섭취 시 특유의 포만감이 있어 식이요법에 활용하면 매우 효과적이다.

미국 유제품 수출 협의회(U.S. Dairy Export Council)에서는 이러한 유청단백 활용에 대한 모노그래프, 미국산 유청 제품 안내서 등 다양한 자료를 무료로 제공하고 있으며 관련 자료는 아래와 같다.

- 유청단백질과 신체 구성
- 유청단백질과 면역
- 스포츠 영양에서의 미국 유청단백질
- RTD 음료에 미국산 유청단백의 활용
- 요구르트 및 유산균 발효유 제조 시 미국산 유청원료의 활용
- 미국산 유청 유당제품 안내서

위 자료들은 미국 유제품 수출 협의회 사이트(www.usdec.org)에서 확인할 수 있으며 인쇄물로도 만나볼 수 있다. 자료를 원할 경우 미국 유제품 수출 협의회 한국대표 사무소(전화:02-516-6893)으로 문의하면 된다.