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문제 정의
- 반면에 한국에서 흔히 사용되는 한국적 소재를 이용한 초콜릿의 기능성과 관능평가를 진행한 연구는 매우 미흡한 상태이다. 따라서 고추 초콜릿을 개발하여 기능성 초콜릿의 가능성을 검토하고자 하였다.
- 본 연구에는 고추의 이용을 증가시킨 기능성 초콜릿 개발을 위해 여러 가지 농도의 고추 가냐슈 초콜릿을 만들어 실험을 진행하였다. 고추 농축액과 생크림, 초콜릿을 주재료로 가냐슈 초콜릿을 제조하였고, 색, 수분, 총 페놀, 총 캡사이시노이드, 총 카로티노이드, ABTS 자유기 소거 활성, 관능평가를 실시하였다.
제안 방법
- 제조된 초콜릿을 30 g씩 부수어 초콜릿 몰드와 가냐슈의 입자가 균일하게 되도록 섞은 후, 그 중의 10 g을 취하여 색 도계(Colorimeter, CM S7W, Minolta, Japan)를 사용하여 초콜릿의 색도를 측정하였다. Hunter color space을 이용하여 초콜릿 시료를 5회 반복하여 색도를 측정하였고, 명도(L-value), 적색도(a-value, redness), 황색도(b-value, yellowness) 값을 나타내었다.
- 고추 농축액 첨가 수준에 따른 초콜릿의 관능적 차이를 알아보고 초콜릿의 최적 레시피를 알아보기 위해 관능검사를 실시하였다. 식품영양학과 대학원생 15명을 대상으로 사전에 관능평가 교육, 훈련을 실시하고, 각 시료를 백색 접시에 물과 함께 제시하여 각 시료의 관능검사를 냄새, 맛, 쓴맛, 매운맛, 그리고 종합적 기호도를 평가하였다.
- 고추 초콜릿 제조 방법은 Table 1과 같다. 고추 농축액 첨가 수준은 0, 2, 4, 6%로 예비 선행 실험을 진행하여 조건을 설정하다. 초콜릿 제조를 위하여 템퍼링 작업을 진행하여 초콜릿을 제조하였다.
- 본 연구에는 고추의 이용을 증가시킨 기능성 초콜릿 개발을 위해 여러 가지 농도의 고추 가냐슈 초콜릿을 만들어 실험을 진행하였다. 고추 농축액과 생크림, 초콜릿을 주재료로 가냐슈 초콜릿을 제조하였고, 색, 수분, 총 페놀, 총 캡사이시노이드, 총 카로티노이드, ABTS 자유기 소거 활성, 관능평가를 실시하였다. 고추 초콜릿의 색도는 각각의 농축액 농도가 증가될수록 L값(명도)은 감소하고, a값(적색도)과 b값(황색도)는 증가하는 것으로 나타났다.
- 고추 농축액을 첨가한 고추 초콜릿의 관능평가 결과는 Table 4와 같다. 관능평가 측정 평가 항목은 초콜릿 냄새(aroma), 맛(taste), 쓴맛(bitterness), 매운맛(spicy), 종합적 기호도(overall acceptability)로 총 5가지 항목을 평가하였다. 초콜릿 맛(taste), 매운맛(spicy), 종합적 기호도(overall acceptability)평가 항목에서 통계적으로 유의적인 차이를 보였다.
- 식품영양학과 대학원생 15명을 대상으로 사전에 관능평가 교육, 훈련을 실시하고, 각 시료를 백색 접시에 물과 함께 제시하여 각 시료의 관능검사를 냄새, 맛, 쓴맛, 매운맛, 그리고 종합적 기호도를 평가하였다. 냄새와 향은 제공된 초콜릿을 제공받은 즉시 평가하게 하였으며, 매운맛은 초콜릿을 입에 넣은 후 처음 씹었을 때 강도를 평가하도록 하였다. 모든 특성은 7점 척도를 사용하였고, 숫자가 클수록 해당 항목의 특성이 높은 것으로 하였다.
- 초콜릿 반죽의 온도가 떨어지면 상온에서 초콜릿 정형틀(정우공업, 한국)에 부어 25분 동안 실온에 방치하며 모양을 굳힌 후, 플라스틱 정형틀을 뒤집어 2분 동안 틀에 남아 있는 초콜릿을 덜어 내는 방법으로 초콜릿 틀을 만들었다. 만들어진 틀 안에 가냐 슈를 삽입하여 가냐슈 초콜릿을 제조하였다. 가냐슈는 중탕한 생크림과 고추 농축액을 섞어 35℃에서 10분간 녹이는 방식을 준비하였고, 준비된 고추 농축액 가냐슈 반죽은 미리 만들어 놓은 초콜릿 정형틀 안에 2/3가량을 가냐슈 반죽으로 채워서 굳혔다.
- 시료 주입량은 20 μL로 하였으며, 이동상은 메탄올:물(7:3, v/v)로서, isocratic 조건으로 분석하였다.
- 교반 후, 3,000×g에서 10분간 원심분리한 후 상등액을 취했다. 시료는 같은 방법으로 한 번 더 추출하였고, 두 번 추출하여 모은 상층액을 둥근바닥 플라스크로 회수한 뒤, 질소 충진 조건하에서 30℃ 온도로 하여 농축하였다. 농축한 샘플은 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성 측정에 희석하여 사용하였다(Miller 등 2006).
- 고추 농축액 첨가 수준에 따른 초콜릿의 관능적 차이를 알아보고 초콜릿의 최적 레시피를 알아보기 위해 관능검사를 실시하였다. 식품영양학과 대학원생 15명을 대상으로 사전에 관능평가 교육, 훈련을 실시하고, 각 시료를 백색 접시에 물과 함께 제시하여 각 시료의 관능검사를 냄새, 맛, 쓴맛, 매운맛, 그리고 종합적 기호도를 평가하였다. 냄새와 향은 제공된 초콜릿을 제공받은 즉시 평가하게 하였으며, 매운맛은 초콜릿을 입에 넣은 후 처음 씹었을 때 강도를 평가하도록 하였다.
- 캡사이시노이드와 캡사이신 등은 고추와 파프리카의 매운맛을 표시할 수 있는(Gnayfeed 등 2001) 성분으로 이것은 각각 붉은 색과 매운맛을 의미한다. 일반적으로 고추의 품질을 캡사이시노이드로 측정하여 표현하는데(Lee 등 2012), 본 연구에서는 고추 초콜릿의 총 캡사이시노이드 함량과 카로티노이드 함량을 모두 분석하였다. 고추 초콜릿의 총 캡사이 시노이드 함량은 농축액 함량이 증가할수록 그 함량이 증가 하는 것으로 나타났고, CC4가 0.
- 제조된 초콜릿을 30 g씩 부수어 초콜릿 몰드와 가냐슈의 입자가 균일하게 되도록 섞은 후, 그 중의 10 g을 취하여 색 도계(Colorimeter, CM S7W, Minolta, Japan)를 사용하여 초콜릿의 색도를 측정하였다. Hunter color space을 이용하여 초콜릿 시료를 5회 반복하여 색도를 측정하였고, 명도(L-value), 적색도(a-value, redness), 황색도(b-value, yellowness) 값을 나타내었다.
- 초콜릿 제조를 위하여 템퍼링 작업을 진행하여 초콜릿을 제조하였다. 즉, 다크 초콜릿의 온도가 50℃까지 상승 하면, 온도가 31℃까지 떨어지게 실온에서 초콜릿을 방치하는 템퍼링 작업을 통하여 초콜릿을 제조하였다. 초콜릿 반죽의 온도가 떨어지면 상온에서 초콜릿 정형틀(정우공업, 한국)에 부어 25분 동안 실온에 방치하며 모양을 굳힌 후, 플라스틱 정형틀을 뒤집어 2분 동안 틀에 남아 있는 초콜릿을 덜어 내는 방법으로 초콜릿 틀을 만들었다.
- 즉, 다크 초콜릿의 온도가 50℃까지 상승 하면, 온도가 31℃까지 떨어지게 실온에서 초콜릿을 방치하는 템퍼링 작업을 통하여 초콜릿을 제조하였다. 초콜릿 반죽의 온도가 떨어지면 상온에서 초콜릿 정형틀(정우공업, 한국)에 부어 25분 동안 실온에 방치하며 모양을 굳힌 후, 플라스틱 정형틀을 뒤집어 2분 동안 틀에 남아 있는 초콜릿을 덜어 내는 방법으로 초콜릿 틀을 만들었다. 만들어진 틀 안에 가냐 슈를 삽입하여 가냐슈 초콜릿을 제조하였다.
- 고추 농축액 첨가 수준은 0, 2, 4, 6%로 예비 선행 실험을 진행하여 조건을 설정하다. 초콜릿 제조를 위하여 템퍼링 작업을 진행하여 초콜릿을 제조하였다. 즉, 다크 초콜릿의 온도가 50℃까지 상승 하면, 온도가 31℃까지 떨어지게 실온에서 초콜릿을 방치하는 템퍼링 작업을 통하여 초콜릿을 제조하였다.
- 총 폴리페놀 함량 측정은 Folin Ciocalteu(FC)의 방법을 변형하여 분석하였다(Singleton & Rossi 1965).
- 캡사이시노이드 분석은 HPLC를 이용하였다. 1 g의 동결건조시료에 5 mL의 acetonitrile을 가한 뒤, 잘 혼합하여 3,000× g에서 1분간 원심 분리하여 상등액을 취하였다(Yoo 등 2011).
대상 데이터
- 본 실험에서 초콜릿 제조를 위하여 사용한 초콜릿은 로잔느(Lausanne, Switzerland) 제품이며, 가냐슈(Ganache) 제조를 위하여 생크림(매일우유, 한국)을 사용하였다. 고추 초콜릿 제조를 위하여 사용한 고추는 2012년 9월에 수확한 것으로 경상북도 영양군 농업기술원에서 구입하여 사용하였다. 고추는 상태가 좋은 것을 선별하여 깨끗이 씻은 후 씨를 제거하고, 5분 동안 믹서로 곱게 갈아 준비하였다.
- 본 실험에서 초콜릿 제조를 위하여 사용한 초콜릿은 로잔느(Lausanne, Switzerland) 제품이며, 가냐슈(Ganache) 제조를 위하여 생크림(매일우유, 한국)을 사용하였다. 고추 초콜릿 제조를 위하여 사용한 고추는 2012년 9월에 수확한 것으로 경상북도 영양군 농업기술원에서 구입하여 사용하였다.
- 1 g의 동결건조시료에 5 mL의 acetonitrile을 가한 뒤, 잘 혼합하여 3,000× g에서 1분간 원심 분리하여 상등액을 취하였다(Yoo 등 2011). 사용된 기기는 HPLC(Dionex, USA)로, ASI-100 automated sample injector, P680 pump, 340 UV detector가 장착된 기기를 사용하였다. 사용된 column은 YMC-pack ODS-AM(250×4.
데이터처리
- 2) Values in the same column that are followed by a different letter are significantly different (*p<0.05, **p<0.01) by Duncan's multiple range test.
- 2,3) Values in the same column that are followed by a different letter are significantly different (p<0.05) by Duncan's multiple range test.
- Values in the same column that are followed by a different letter are significantly different (p<0.01) by Duncan's multiple range test.
- 통계처리는 SAS/STATTM User's guide 8.0판 프로그램을 이용하여 분산분석(ANOVA analysis of variance)과 Duncan's multiple range test를 이용하여 실시하였다.
이론/모형
- ABTS(2,2’-azobis-(3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid) 자유기 소거 활성은 Kim 등(2002)의 방법을 참고하였다.
- 초콜릿의 수분 함량 측정은 AOAC(1996)에 준하여 분석하였고, 시료 5 g을 탈화제(CM Mitsubishi Kasei Corp)로 5분간 반응한 후 수분 함량을 측정하였다.
성능/효과
- 초콜릿 맛(taste), 매운맛(spicy), 종합적 기호도(overall acceptability)평가 항목에서 통계적으로 유의적인 차이를 보였다. 고추 농축액 첨가량이 증가할수록 맛(taste)의 측정값은 증가하는 경향을 보였으나, CC4와 CC6의 맛 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 반면, 매운맛은 고추 농축액이 증가할수록 그 맛이 증가하는 것으로 나타났고, 대조군에 비하여 유의한 차이를 나타내는 것으로 나타났다.
- 고추 초콜릿의 수분 함량은 고추 농축액의 첨가량이 증가할 수록 감소하는 경향을 보였다. 고추 농축액의 첨가량이 가장 높은 CC6은 2.55%의 수분 함량을 보였으나, CC2는 2.71%, 대조군인 C는 2.91%로 나타나, 고추 농축액 첨가량을 0%에서 6%로 증가시킴에 따라 수분 함량이 감소하는 것으로 나타났다. Table 1에서와 같이 고추 초콜릿의 수분이 감소하는 이유는 대조군의 초콜릿 첨가량을 감소시키고, 고추 농축액을 증가시켰으므로 고추 농축액 함량이 증가할수록 상대적으로 수분 함량이 낮은 농축액이 첨가되면서 수분 함량이 감소되는 것으로 사료된다.
- 고추 농축액과 생크림, 초콜릿을 주재료로 가냐슈 초콜릿을 제조하였고, 색, 수분, 총 페놀, 총 캡사이시노이드, 총 카로티노이드, ABTS 자유기 소거 활성, 관능평가를 실시하였다. 고추 초콜릿의 색도는 각각의 농축액 농도가 증가될수록 L값(명도)은 감소하고, a값(적색도)과 b값(황색도)는 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 고추 추출액 첨가량이 증가할수록 초콜릿의 색도가 진해지는 경향으로 나타났다.
- 고추 초콜릿의 수분 함량과 색도 변화는 Table 2와 같다. 고추 초콜릿의 수분 함량은 고추 농축액의 첨가량이 증가할 수록 감소하는 경향을 보였다. 고추 농축액의 첨가량이 가장 높은 CC6은 2.
- 일반적으로 고추의 품질을 캡사이시노이드로 측정하여 표현하는데(Lee 등 2012), 본 연구에서는 고추 초콜릿의 총 캡사이시노이드 함량과 카로티노이드 함량을 모두 분석하였다. 고추 초콜릿의 총 캡사이 시노이드 함량은 농축액 함량이 증가할수록 그 함량이 증가 하는 것으로 나타났고, CC4가 0.31 mg/100 g으로 CC6(0.33 mg/ 100 g)와 큰 차이를 보이지 않았다. 총 카로티노이드 함량은 고추 농축액이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났고, 대조군에 비하여 CC4가 13.
- 3 mg GAE/100 g인 것으로 나타났고, 고추 농축액의 첨가량을 증가시킬수록 총 페놀 함량은 증가하는 것으로 나타났다. 고추 초콜릿의 총 페놀 함량은 고추 농축액의 첨가량이 증가될수록 통계적으로 유의한 수준에서 그 함량이 점차 증가되는 것으로 나타났다. 즉, 고추 초콜릿은 2, 4, 6% 첨가에서 각각 163.
- 즉, 고추 추출액 첨가량이 증가할수록 초콜릿의 색도가 진해지는 경향으로 나타났다. 고추 추출액이 증가될수록 총 페놀, 총 캡사이시노이드, 총 카로티노이드 함량이 증가하는 것으로 나타났고, 이것에 따라 ABTS 자유기 소거능도 점차 증가하는 것으로 나타나, 항산화성이 증가되는 결과를 보였다. 고추 농축액을 이용하여 초콜릿의 자유기 소거 활성과 총 페놀 함량이 높은 기능성 초콜릿을 개발할 수 있었다.
- 특히 CC4의 경우, 대조군에 비하여 통계적으로 매우 유의적인 종합적 기호도를 나타내었다. 관능 평가 결과, 고추 초콜릿 중 맛이 좋고, 쓴맛 차이가 없고, 종합적 기호도가 가장 높은 수치를 보이는 고추 초콜릿은 고추 농축액을 4% 첨가한 고추 초콜릿인 것으로 나타났다.
- 따라서 초콜릿 개발과 가공 평가에 있어 총 페놀 함량 측정은 주요 측정요인으로 사료된다. 대조군의 총 페놀 함량은 약 156.3 mg GAE/100 g인 것으로 나타났고, 고추 농축액의 첨가량을 증가시킬수록 총 페놀 함량은 증가하는 것으로 나타났다. 고추 초콜릿의 총 페놀 함량은 고추 농축액의 첨가량이 증가될수록 통계적으로 유의한 수준에서 그 함량이 점차 증가되는 것으로 나타났다.
- 냄새와 향은 제공된 초콜릿을 제공받은 즉시 평가하게 하였으며, 매운맛은 초콜릿을 입에 넣은 후 처음 씹었을 때 강도를 평가하도록 하였다. 모든 특성은 7점 척도를 사용하였고, 숫자가 클수록 해당 항목의 특성이 높은 것으로 하였다.
- 4%인 것으로 나타났다. 반면, 고추 농축액 첨가에 따른 자유기 소거능은 농축액 함량이 증가함에 따라 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다. 즉, CC2는 59.
- 고추 농축액 첨가량이 증가할수록 맛(taste)의 측정값은 증가하는 경향을 보였으나, CC4와 CC6의 맛 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 반면, 매운맛은 고추 농축액이 증가할수록 그 맛이 증가하는 것으로 나타났고, 대조군에 비하여 유의한 차이를 나타내는 것으로 나타났다. 쓴맛은 고추 농축액 증가에 따른 유의적 차이를 보이지 않았다.
- 특히, 적색값(a값)은 고추 농축액 첨가량이 증가될수록 높아지는 것으로 나타났고, CC6이 대조군에 비하여 적색값이 통계적으로 유의적으로 높게 나타났다. 색도는 가냐슈와 초콜릿 셀을 부순 후, 균질화 시켜서 측정한 값으로 고추 농축액의 첨가량에 따라 영향 받는 것으로 보이며, 고추 농축액이 빨간색을 나타내는 것을 감안할 때 고추 초콜릿의 a값이 상대적으로 증가되는 것으로 사료된다. 황색도도 적색도와 비슷한 경향을 보였으며, 대조군이 24.
- 반면, 고추 농축액 첨가에 따른 자유기 소거능은 농축액 함량이 증가함에 따라 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다. 즉, CC2는 59.8%, CC4는 63.4%, CC6는 67.1%인 것으로 나타나, 고추 농축액이 증가할수록 자유기 소거 활성이 약 8% 정도 향상되는 것으로 나타났다. 이것은 대조군에 비하여 약 16% 증가된 값이다.
- 고추 초콜릿의 총 페놀 함량은 고추 농축액의 첨가량이 증가될수록 통계적으로 유의한 수준에서 그 함량이 점차 증가되는 것으로 나타났다. 즉, 고추 초콜릿은 2, 4, 6% 첨가에서 각각 163.7, 169.2, 170.3 mg GAE/100 g 정도의 총 페놀 함량을 함유하고 있는 것으로 나타났다. Yoo 등(2008)은 유자 초콜릿의 총 페놀 함량은 유자 첨가량이 증가할수록 그 함량이 증가한다고 보고하였고, 본 연구에서도 고추 농축액 첨가량이 많아질수록 총 페놀의 함량이 증가하는 경향을 보였다.
- 고추 초콜릿의 색도는 각각의 농축액 농도가 증가될수록 L값(명도)은 감소하고, a값(적색도)과 b값(황색도)는 증가하는 것으로 나타났다. 즉, 고추 추출액 첨가량이 증가할수록 초콜릿의 색도가 진해지는 경향으로 나타났다. 고추 추출액이 증가될수록 총 페놀, 총 캡사이시노이드, 총 카로티노이드 함량이 증가하는 것으로 나타났고, 이것에 따라 ABTS 자유기 소거능도 점차 증가하는 것으로 나타나, 항산화성이 증가되는 결과를 보였다.
- 초콜릿의 기호도는 단맛, 쓴맛, 신맛 등에 영향을 받는 만큼 쓴맛의 차이는 거의 없고, 매운맛과 같은 다른 맛의 요소가 증가될 때 전체적인 기호도에 영향을 줄 수 있다. 즉, 대조군에 비하여 고추 농축액이 많이 함유된 초콜릿의 종합적 기호도가 증가되는 것으로 평가되었고, 이것은 고추 농축액의 다양한 맛이 초콜릿의 기호도를 증가시킨 것으로 사료된다. 특히 CC4의 경우, 대조군에 비하여 통계적으로 매우 유의적인 종합적 기호도를 나타내었다.
- 관능평가 측정 평가 항목은 초콜릿 냄새(aroma), 맛(taste), 쓴맛(bitterness), 매운맛(spicy), 종합적 기호도(overall acceptability)로 총 5가지 항목을 평가하였다. 초콜릿 맛(taste), 매운맛(spicy), 종합적 기호도(overall acceptability)평가 항목에서 통계적으로 유의적인 차이를 보였다. 고추 농축액 첨가량이 증가할수록 맛(taste)의 측정값은 증가하는 경향을 보였으나, CC4와 CC6의 맛 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.
- 활성 산소(Free radical)는 환경오염, 식품오염 등에서 발생되기도 하지만, 신체 활동에서도 자연스럽게 생성되어 몸 안에 쌓이게 되며 이것은 결과적으로 여러 가지 질병을 유발시킨다고 하였다(Lee 등 2003). 초콜릿 자체보다 고추 초콜릿을 섭취한다면 총 페놀, 총 카로티노이드 함량이 증가되고, 자유기 소거 활성을 증가되어 항산화력이 증가하는 등 생리활성 증가에 기여할 것으로 보인다.
- Yoo 등(2008)은 유자 초콜릿의 총 페놀 함량은 유자 첨가량이 증가할수록 그 함량이 증가한다고 보고하였고, 본 연구에서도 고추 농축액 첨가량이 많아질수록 총 페놀의 함량이 증가하는 경향을 보였다. 초콜릿 자체의 총 페놀보다 고추 농축액을 첨가하였을 때 총 페놀 함량이 증가하는 것으로나타나, 초콜릿과 고추 농축액을 함께 섭취할 때 총 페놀 섭취를 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
- 33 mg/ 100 g)와 큰 차이를 보이지 않았다. 총 카로티노이드 함량은 고추 농축액이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났고, 대조군에 비하여 CC4가 13.5 mg/100 g, CC6가 15.3 mg/100 g으로 고추 농축액이 증가할수록 전체적인 카로티노이드 함량이 증가하는 것으로 나타났고, 이것은 초콜릿 색도를 측정한 적색도 값과 비슷한 경향을 나타내었다(Table 2). 총 카로티노이드 함량은 붉은 색을 측정하는 값이고, 캡사이시노이드는 매운맛을 나타내는 값으로 두 개의 측정값이 다른 시료보다 높다는 것은 맵고 붉다는 것을 의미한다.
- 적색도인 a값과 황색도인 b값은 고추 농축액이 증가되는 초콜릿일수록 그 값이 증가하는 경향을 보였고, 통계적으로 유의한 결과를 보여주었다. 특히, 적색값(a값)은 고추 농축액 첨가량이 증가될수록 높아지는 것으로 나타났고, CC6이 대조군에 비하여 적색값이 통계적으로 유의적으로 높게 나타났다. 색도는 가냐슈와 초콜릿 셀을 부순 후, 균질화 시켜서 측정한 값으로 고추 농축액의 첨가량에 따라 영향 받는 것으로 보이며, 고추 농축액이 빨간색을 나타내는 것을 감안할 때 고추 초콜릿의 a값이 상대적으로 증가되는 것으로 사료된다.
후속연구
- 따라서 본 연구는 초콜릿과 같이 건강 기능성 특성이 알려진 식품과 한국산 고추를 이용한 초콜릿을 제조하면 초콜릿과 고추의 생리활성 기능이 복합적으로 작용하여 높은 생리 활성 효과를 기대할 수 있는 새로운 식품을 개발할 수 있을 것으로 판단된다. 서양의 경우, 허브 초콜릿 대한 연구가 진행되고 있다.
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