Development of Oleogel-in-Hydrogel System Bigels as Animal Adipose Tissue Simulant

Abstract

육류에서 지방은 식감과 풍미에 중요한 역할을 하지만 과도하게 섭취 시 심혈관계 질병 등을 일으킬 수 있다. 환경 및 건강 문제에 대한 우려로 대체 지방에 대한 필요성은 중요하게 대두되고 있다. 동물성 지방의 특성을 구현하기 위해서는 동물성 지방의 미세구조 및 이로 인한 유변학적 특성을 모사하는 것이 중요하다. 바이겔은 올레오겔과 하이드로겔이 혼합된 이중상 구조의 겔로 각 겔의 장점을 가지며 특히 분산상의 구조화로 인한 높은 안정성으로 인해 지방 대체제의 새로운 옵션으로 떠오르고 있다. 본 연구에서는 에틸셀룰로오스, 잔탄검 곤약 글루코만난을 겔화제로 사용하여 올레오겔 인 하이드로겔 시스템을 갖는 바이겔을 얻었다. 이 연구에서는 올레오겔 인 하이드로겔 시스템 바이겔의 분산상으로서 올레오겔의 비율에 따른 미세구조, 유변학적 특성 및 온도 의존적인 특성과 기계적 특성을 조사했다. 최소 겔화 농도 및 유지 결합력 시험을 통해 안정적인 에틸셀룰로오스 기반 올레오겔과 곤약 글루코만난-잔탄검 기반 하이드로겔을 제조했다. 각 겔을 6:4부터 9:1의 비율로 균질화하여 얻은 올레오겔 인 하이드로겔 형태의 바이겔은 분산상의 비율에 따라 분산상의 액적에 차이를 보였으며 이에 따라 기계적 및 유변학적 특성 또한 차이를 나타냈다. 또한 모든 샘플은 최소 겔화 농도 및 유지 결합 능력 시험을 통해 안정적인 단일 겔 형태의 에틸셀룰로오스 기반 올레오겔 및 곤약글루코만난과 잔탄검의 시너지 효과를 통해 hydrogel을 제조하였다. 각 겔을 6:4부터 9:1 비율의 균질화를 통해 얻어진 올레오겔 인 하이드로겔 시스템의 바이겔은 분산상의 비율에 따라 공초점 현미경 및 광학현미경에서 분산상의 droplet의 차이를 보였으며 이에 따라 기계적 특성 및 유변힉적 특성에서 차이를 보였다. 또한, 모든 시료는 4℃에서 80℃ 구간의 가열 및 냉각 단계에서도 겔 상태를 유지하여 열적으로 안정적인 상태를 나타냈으며 분산상의 비율이 높은 바이겔에서 높은 기계적 물성을 나타냈다. 이러한 결과들은 동물성 지방 모사체로서의 올레오겔 인 하이드로겔 타입 바이겔의 활용 가능성을 제시한다.;In meat, fat has a important role in texture and flavor, but excessive consumption can lead to cardiovascular disease and more. The need for alternative fats is becoming increasingly important due to environmental and health concerns. In order to achieve the properties of animal fats, it is important to mimic their microstructure and the resulting rheological properties. Bigels have a biphasic structure consisting of a mixture of oleogels and hydrogels, which have the advantages of each gel and are emerging as a new option for fat substitutes, especially due to their high stability due to the structuring of the dispersed phase. In this research, oleogel-in-hydrogel system bigels was obtained using ethyl cellulose (EC), xanthan gum (XG) and konjac glucomannan (KGM) as gelators. By varying the proportion of oleogel as the dispersed phase in the bigels, this study investigated the microstructural, rheological, temperature-dependent properties and mechanical characteristics. Stable ethyl cellulose based oleogel and konjac glucomannan-xanthan gum based hydrogel were prepared through the least gelation concentration (Fig. A1) and oil binding capacity test (Fig. A2). The oleogel-in-hydrogel system bigels obtained by homogenizing each gel in the ratio of 6:4 to 9:1 showed differences in the droplets of the dispersed phase under confocal microscopy and optical microscopy depending on the ratio of the dispersed phase, and thus differences in mechanical and rheological properties. In addition, it was observed that all samples were thermally stable by maintaining the gel state during heating and cooling stages ranging from 4-80℃, which is including the USDA recommended safe minimum temperature of meat. it was found that bigels with a higher dispersed phase ratio had higher mechanical properties. These results suggested the potential utilization of oleogel-in-hydrogel type bigel as an animal adipose tissue simulant.