발효 비지를 첨가한 비건 라구소스의 품질특성|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to develop an upcycled vegan ragù sauce with enhanced functionality and added value by utilizing okara, a low-value by-product generated in large quantities by the food industry, through fermentation, and to scientifically elucidate its quality characteristics and functional properties.
The reutilization of by-products generated during soybean processing has been recognized as a critical challenge for achieving sustainability in the food industry. Accordingly, the primary objective of this study was to optimize the manufacturing process of a vegan ragù sauce incorporating fermented okara, verify its potential as an alternative to conventional meat-based sauces, and evaluate its functional improvements, including antioxidant and anti-diabetic activities.
Response Surface Methodology (RSM) was applied in this study, with fermented okara, tomato purée, and long beans set as independent variables to determine the optimal mixing ratio for sensory and physicochemical quality. In addition, okara fermented for different durations (0, 12, 24, 36, and 48 h) was applied to vegan patties to evaluate sensory characteristics, while general compositional analysis and functional properties—including total polyphenol content, DPPH radical scavenging activity, and α-glucosidase inhibitory activity—were assessed according to fermentation time.
Sensory evaluation revealed that the 36-hour fermentation group received the highest scores for color, taste, texture, and overall preference, confirming 36 h as the optimal fermentation time for okara (p < 0.001). Physicochemical analyses demonstrated that increasing the proportion of fermented okara resulted in significant changes in pH, salinity, sweetness, and color values (L, a, b). These changes were attributed to texture modification induced by Maillard reactions occurring during fermentation, accompanied by decreases in salinity and lightness (L) and increases in umami intensity, redness (a), and yellowness (b), consistent with previous findings (Zheng Z. et al., 2023). Furthermore, total polyphenol content and DPPH radical scavenging activity increased significantly with prolonged fermentation (p < 0.0001), and α-glucosidase inhibitory activity reached its maximum value (60.32%) in the 36-hour fermentation group, indicating enhanced antioxidant and blood glucose–lowering effects.
Proximate composition analysis showed that the 36-hour fermented ragù sauce exhibited the highest protein content (16.09%), while fat content and caloric value were reduced. These findings suggest that fermented okara ragù sauce has strong potential as a health-oriented alternative food characterized by low fat, low calories, and high protein content compared to conventional meat-based sauces.
Numerical optimization using canonical analysis yielded a high desirability value of 0.863, with the optimal formulation determined as fermented okara 92.534, tomato purée 97.033, and long beans 19.017. Predicted sensory values were as follows: sweetness 4.729, flavor 4.260, sourness 4.516, color 4.287, viscosity 4.873, texture 4.263, and overall preference 5.234. Although certain volatile compounds derived from fermented okara (such as organic alcohols, ketones, and aldehydes) were perceived as off-flavors by some panelists, resulting in relatively lower flavor scores, the overall sensory quality was highly optimized.
In conclusion, this study demonstrates the feasibility of enhancing the utilization of okara, a low-value food by-product, and verifies its potential for sustainable food development and value-added product innovation. Moreover, by elucidating antioxidant and anti-diabetic activities through fermentation, the findings provide foundational data for future research on undervalued food resources and the development of high-nutrition, eco-friendly alternative protein foods through fermentation.

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국문 초록 (Abstract)

본 연구는 식품산업에서 대량으로 발생하는 저활용 부산물인 비지(Okara)를 발효 공정을 통해 기능성과 부가가치가 향상된 업사이클링 비건 라구소스(Upcycled Vegan Ragù Sauce)로 개발하고, 그 품질 특성과 기능적 효능을 과학적으로 규명하고자 수행되었다.
대두 가공 과정에서 발생하는 부산물의 재활용은 지속 가능한 식품산업의 핵심 과제로 인식되고 있다. 이에 본 연구는 발효 비지를 활용한 비건 라구소스의 제조 공정 최적화를 통해, 기존 육류 기반 소스의 대체 가능성을 검증하고, 항산화 및 항당뇨 활성 등 기능적 개선 효과를 규명하는 것을 주된 목표로 설정하였다.
본 연구에서 반응표면분석법(Response Surface Methodology, RSM)을 적용하여 발효 비지, 토마토 퓨레, 롱빈의 배합비를 독립변수로 설정하였으며, 이를 통해 관능적·이화학적 품질에 대한 최적 혼합비를 도출하였다. 또한 발효 시간(0h, 12h, 24h, 36h, 48h)을 달리한 비지를 적용하여 비건 패티의 관능적 특성을 분석하였고, 발효 과정의 일반 분석과 총 폴리페놀(Total Polyphenol), DPPH 라디칼 소거능(DPPH Radical Scavenging Activity), 및 α-Glucosidase 저해활성에 미치는 영향을 평가하였다.
관능적 분석 결과, 36시간 발효군이 색(Color), 맛(Taste), 식감(Texture), 전체적인 기호도(Overall Preference)에서 가장 높은 평가를 받아, 비지 발효의 최적 시간이 36시간으로 확인되었다(p<0.001). 이화학적 특성 분석에서는 발효 비지의 첨가량이 증가할수록 pH, 염도, 당도, 색도(L, a, b) 등의 변화가 유의적으로 나타났으며, 그 결과 비지의 발효로 인해 생긴 마이야르 반응으로 인한 질감 특성 변화와 동시에 염도와 명도(L)가 감소하며, 감칠맛과 적색도(a), 황색도(b)가 증가한다는 선행 논문에 따라 제품 품질에 중요한 영향을 미쳤음을 확인하였다(Zheng Z., et al., 2023). 또한 발효 시간 증가에 따라 총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능이 유의적으로 증가(p<0.0001)하였으며, α-Glucosidase 저해활성 역시 36시간 발효군에서 60.32%로 가장 높게 나타나 항산화 및 혈당 저감 효과가 극대화되었다.
일반성분 분석 결과, 36시간 발효 라구소스는 단백질 함량이 가장 높았으며(16.09%), 지방과 열량은 감소하는 결과를 확인하였다. 이러한 결과는 발효 비지 라구소스가 기존 육류 기반 소스에 비해 저지방·저열량·고단백의 건강지향형 대체식품으로 활용 가능함을 시사한다.
정준분석법에 의한 수치적 최적화 결과, Desirability 값이 0.863으로 높은 수렴도를 보였으며, 최적 배합비는 발효 비지 92.534, 토마토 퓨레 97.033, 롱빈 19.017로 도출되었다. 예측값은 단맛(Sweetness) 4.729, 풍미(Flavor) 4.260, 신맛(Sourness) 4.516, 색(Color) 4.287, 점도(Viscosity) 4.873, 식감(Texture) 4.263, 전체적인 기호도(Overall Preference) 5.234로 나타났다. 이는 발효 비지의 향미 성분(유기 알코올, 케톤, 알데히드류)이 일부 평가자에게 비린 향으로 인지되어 풍미 점수가 낮게 나타났으나, 전반적인 관능적 품질은 매우 높은 수준으로 최적화되었음을 의미한다.
본 연구는 저활용 식품 부산물인 비지의 활용도를 높이고, 지속 가능한 식품개발 및 고부가가치화 가능성을 입증하였다. 더불어 발효 공정을 통해 항산화·항당뇨 활성을 규명함으로써, 향후 본 연구는 저평가 식품 활용 연구 및 발효를 통한 고영양·친환경 대체 단백 식품개발의 기반 자료로 활용될 것을 기대한다.

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본 연구는 식품산업에서 대량으로 발생하는 저활용 부산물인 비지(Okara)를 발효 공정을 통해 기능성과 부가가치가 향상된 업사이클링 비건 라구소스(Upcycled Vegan Ragù Sauce)로 개발하고, 그 품�...

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