백년초 분말(제주사랑, 제주, 한국)은 제주도산 동결건조분말을 직접 구입하여 사용하였다. 아몬드가루(대한제당, 인천, 한국), 분당(꼬미다, 이천, 한국), 설탕(씨제이제일제당, 서울, 한국), 계란은 농협 하나로마트에서 신선란을 구입하여 사용하였다. Jeon ER & Park ID(2006)의 연구에 의하면 백년초 분말의 일반성분은 수분 7.78%, 조단백질 6.07%, 회분 7.37%, 환원당 6.13%였다.

백년초 분말을 첨가량을 달리한 마카롱의 재료 배합 및 제조는 Choi SY 등(2015)의 방법(Fig. 1)을 일부 변형하여 제조하였으며, 배합비는 Table 1과 같다. 백년초 분말의 첨가량은 예비실험결과 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%로 제조한 결과, 실험구간의 차이가 뚜렷하지 않았고, 6% 이상의 첨가 시 맛과 조직감이 감소하여 소비자 기호도가 낮게 나타나 실험에 부적합하였다. 본 실험에서 백년초 분말은 아몬드가루 중량을 기준으로 0%, 2%, 4%, 6%를 대체 첨가하였고, 마카롱 제조는 먼저 아몬드가루, 분당과 백년초 분말을 함께 2회 체질하고 계란 흰자를 넣어 총 200회 혼합하여 Tant Pour Tant (T.P.T.) 반죽을 만들었다. 한편, 마카롱은 Fig. 1의 제조공정과 같이 제조하였다. 각 첨가구별 설탕을 물에 넣어 녹인 후 118∼121℃가 될 때까지 끓여서 시럽을 만든 후 젖은 피크 상태(60%)까지 거품을 낸 머랭에 천천히 부어가면서 소형반죽기(GM12A, Dynasty, Taichung, Taiwan)의 가장 빠른 회전속도(3단)의 조건에서 중간피크 상태(80∼90%)의 머랭을 완성하였다. 먼저 반죽한 T.P.T에 완성한 머랭을 5회에 걸쳐 넣으면서 혼합하였다. 평철판에 실리콘페이퍼를 깔고 짤주머니에 지름 1.0 cm의 둥근 모양 깍지를 끼우고 반죽을 담아서 준비된 평철판에 직경 3 cm 정도의 크기(중량 10 g)로 반죽을 짰다. 그리고 실온에서 35분간 휴지시킨 다음, 반죽의 직경은 4.0∼4.5 cm로 커진 상태로 윗불 170℃, 아랫불 150℃로 예열한 전기 오븐기(Model FDO-7102, Dae Young Machinery Co., Seoul, Korea)에서 5분간 구운 후 오븐온도를 윗불 150 ℃, 아랫불 140℃로 낮추어 8분간 더 구웠으며, 완성된 마카롱은 실온에서 1시간 동안 냉각한 후 밀봉한 뒤에 시료로 사용하였다.

Fig. 1. 
Preparation flow of macaron-making process.

마카롱의 퍼짐성 지수(spread factor)는 AACC 방법(10-50D)에 의해 아래의 공식을 이용하여 퍼짐성 지수를 구하였다(AACC 1995). 퍼짐성은 두께에 대한 직경의 비를 나타낸 것으로 마카롱의 직경은 마카롱 6개를 수평으로 정렬한 후, 전체 직경을 Digimatic Caliper(CD-15CPX, Mitutoyo Corporation, Miyazaki, Japan)로 측정하였다. 마카롱을 90°로 회전한 후 수평으로 정렬하고, 전체 직경을 재측정한 다음 마카롱 한 개에 대한 평균 직경을 구하였다. 마카롱의 두께는 위의 마카롱 6개를 수직으로 쌓은 다음 높이를 측정하고, 다시 마카롱의 순서를 바꾸어서 높이를 재측정하여 마카롱 한 개에 대한 평균 두께를 구하고. 마카롱 1개에 대한 평균 직경과 두께는 총 3회에 걸쳐 측정한 후 평균 값을 구하였다.

마카롱의 굽기손실율(baking loss rate)은 마카롱을 굽기 전과 후 중량을 측정하여 아래의 식과 같이 계산하였다.

백년초 분말을 첨가한 마카롱의 색도는 색차계(color difference meter, JS 555, Color Techno System Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 마카롱의 중앙 부분을 3회 반복 측정하였다. 그 값은 Hunter scale에 의해 마카롱의 L 값(명도), a 값(적색도), b 값(황색도)으로 평균값을 구하였다. 이때 사용한 표준 백색판은 L=99.32, a=-0.78, b=-0.01이다.

조직감은 rheometer(Compac-100 Ⅱ, Sun Scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 5회 반복 측정하고 통계 처리하였다. 마카롱을 20×20×10 mm의 크기로 잘라 압착했을 때 얻어지는 마카롱의 texture profile analysis(TPA)를 computer로 분석하여 측정하였다. 탐침은 P20의 원통형을 장착하여 경도(hardness), 응집성(cohesiveness), 탄력성(springiness), 점착성(gumminess), 깨짐성(brittleness)을 측정하였다.

시료액 제조는 마카롱 각각의 시료 5 g에 증류수 45 mL를 가하고, 20℃에서 24시간동안 100 rpm으로 균질기에서 추출한 후, Whatman No. 1 여과지로 여과하여 시료액으로 사용하였다.

총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis 방법(Folin O & Denis W 1912)에 따라 측정하였다. 1 mg/mL로 농도를 조절한 시료 0.2 mL에 1 N Folin-Ciocalteu’s Regent(Sigma Co., St. Louis, MO, USA) 1 mL를 넣고 상온에서 3분간 반응시켰다. 반응액에 10 % Na2CO3 0.8 mL를 넣어 상온에서 1시간 반응시킨 다음 765 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 폴리페놀의 함량은 gallic acid(Sigma, Co.)를 이용한 표준곡선으로부터 산출하였다.

DPPH radical 소거능은 Blois 법(Blois MS 1958)에 따라 측정하였다. 농도 별로 제조한 시료 0.1 mL에 0.15 mM DPPH 용액 0.1 mL를 넣고, 상온에서 30분간 반응한 후 518 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH radical 소거능은 시료 첨가구와 시료 무첨가구의 차이를 백분율로 나타내었다.

환원력은 Mau JL 등(2002) 및 Seo SJ 등(2008)의 방법에 따라 측정하였다. 농도별 제조한 시료 0.25 mL에 0.2 M sodium phosphate buffer(pH 6.8) 0.25 mL와 1% potassium ferricianide 0.25 mL를 넣어 50℃에서 20분간 반응한 후, 10% TCA (Trichloroacetic acid)를 0.25 mL 가하였다. 1,000 rpm에서 10분 원심분리하고, 상징액 0.1 mL에 증류수 0.1 mL를 넣고, 0.1 % ferric chloride 0.02 mL를 가하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.

마카롱의 관능검사는 Civille GV & Szczesniak AS(1973)의 방법에 따라 마카롱의 특성 및 평가 방법에 대하여 숙지시킨 식품공학과 재학생 15명과 제과기술자 10명을 포함한 총 25명의 평가자를 선정하였다. 난수표를 이용하여 번호를 부여한 4가지의 한입 크기로 자른 마카롱을 평가자마다 순서를 다르게 하여 제시한 뒤, 한 시료의 평가가 바뀔 때마다 입안을 물로 깨끗하게 헹구도록 하였다. 각 실험구별 평가항목은 색(color), 향미(flavor), 맛(taste), 조직감(texture) 그리고 전반적인 기호도(overall acceptance)의 특성을 대하여 7점 채점법을 사용하여 측정하였으며, 7점은 매우 좋다, 4점은 보통이다, 1점은 매우 나쁘다로 하였다.

모든 실험결과 통계처리는 Windows용 SPSS 12.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 사용하였으며, 실험구별 평균과 표준편차를 구하였으며, 분산분석과 Duncan의 다중검증법으로 유의성을 검정하였다(p<0.05).

백년초 분말을 첨가한 마카롱의 퍼짐성은 Table 2와 같다. 마카롱의 퍼짐성은 대조구가 3.71로 가장 낮게 나타났으며, 백년초 분말 2∼6% 첨가구에서는 4.20∼4.30으로 대조구에 비해 유의적으로 증가한 것으로 나타났다. 이는 백년초 분말을 첨가한 마카롱 반죽의 수분함량과 점성의 영향으로 퍼짐성이 높아진 것으로 판단된다. 마카롱과 같은 제과 제품인 쿠키의 퍼짐성은 수분함량과 밀접한 관련이 있는데, 반죽 내 수분이 자유수로 존재하면 점성이 낮아 퍼짐성이 높아지고, 결합수로 존재하면 퍼짐성이 낮아진다(Kim KH 등 2016). 또한, 퍼짐성은 반죽 내 글루텐의 유리 전이(glass transition)에 의한 연속적인 상태가 되어 반죽이 유동상태가 중단될 때까지 일어나며, 반죽의 점성에 의해 조절된다(Miller RA 등 1997). 이러한 결과는 비파잎 분말을 첨가한 쿠키의 연구에서 일정수준의 첨가량 비율까지는 첨가량이 증가할수록 퍼짐성이 증가한다(Cho HS & Kim KH 2013)는 보고와 유사한 경향을 보였다. 이는 백년초 분말의 첨가량이 증가할수록 아몬드가루에 비해 대체분말인 백년초 분말이 상대적으로 높은 당과 식이섬유를 함유하고 있으며(Jeon ER & Park ID 2006), 이로 인해 반죽 내에 더 많은 수분을 보유하여 퍼짐성이 증가한 것으로 사료된다. 마카롱의 굽기손실율은 대조구 13.72%에 비해 백년초 분말 첨가량이 증가할수록 유의적으로 감소하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 백년초 분말의 높은 당성분이 수분과 결합함으로써 반죽내 수분보유력이 높아져 오븐 안에서의 수분 증발이 감소될 것으로 기대되며, 이로 인해 굽기손실율이 감소한 것으로 판단된다. 굽기손실율이 낮을수록 쿠키 내 남아있는 수분의 양이 많기 때문에 쿠키가 보다 촉촉한 질감의 쿠키가 만들어진다(Berglund PT & Hertsgaard DM 1986). 따라서 백년초 분말을 첨가한 마카롱은 일정 수준의 대체분말 첨가는 지나치게 퍼짐성을 저하시키지 않고, 굽기손실율이 줄어들어 촉촉한 질감의 품질을 높이는데 기여하는 것으로 판단된다.

백년초 분말을 첨가한 마카롱의 색도 측정 결과는 Table 3과 같다. 명도를 나타내는 L 값은 대조구에 비해 백년초 분말 첨가량이 증가할수록 낮은 값을 나타내었고, 적색도를 나타내는 a 값은 대조구 5.49보다 백년초 분말 2% 첨가구는 12.78로 매우 높게 나타났으며, 4%, 6% 첨가구도 15.92, 20.31로 유의적으로 높게 나타났다. 황색도를 나타내는 b 값은 대조구와 비교하여 백년초 분말 첨가량이 증가함에 따라 유의적으로 낮게 나타났다. 쿠키의 색은 일정한 조건하에서 환원당과 아미노산의 결합에 의한 비효소적 마이야르반응과 당류 가열에 의한 캐러멜화 반응이 가장 크게 영향을 미치며, 이러한 반응들은 매우 높은 온도가 필요하므로 굽기 중 표면색에 영향을 주게 된다(Betram GL 1953). 또한 백년초 분말 외에 아몬드가루, 분당, 설탕, 계란 등의 재료를 넣어 마카롱을 제조하는 과정에서 백년초 분말에 들어있는 적색의 betalain 색소가 변색되면서 명도인 L 값이 감소하고, 적색도인 a 값과 황색도인 b 값이 증가하거나 감소한 것으로 사료된다. Han IH 등(2007)의 연구에서 손바닥 선인장 열매 분말 첨가량이 증가할수록 L 값과 b 값은 감소하고, a 값은 유의적으로 증가한다고 보고하여 본 실험과 유사한 경향을 보였다. 이러한 결과는 백년초에 들어있는 색소의 주성분이 betalain으로 적색의 betacyanin과 황색의 betaxantin으로 분류되며, 백년초에 함유된 다양한 천연색소의 영향에 기인한 것으로 판단되어진다. 이는 Lee SM 등(2005)의 연구에서처럼 첨가하는 재료 자체의 색소에 의한 영향이 색도의 차이를 나타낸다는 보고와 같은 결과를 나타내었다. 또한, 백년초 분말 첨가량을 달리하여 제조한 마카롱의 외관 촬영 사진은 Fig. 2와 같다.

Fig. 2. 
Visual comparison of the macarons that contained different amounts of Opuntia ficus-indica var. saboten powder

A: 0% Opuntia ficus-indica var. saboten powder, B: 2% Opuntia ficus-indica var. saboten powder, C: 4% Opuntia ficus-indica var. saboten powder, D: 6% Opuntia ficus-indica var. saboten powder.

백년초 분말을 첨가한 마카롱의 조직감 측정 결과는 Table 4와 같다. 마카롱의 조직감은 경도, 응집성, 탄력성, 점착성, 깨짐성의 5가지 항목을 측정하였다. 백년초 분말 첨가구의 경도는 대조구가 4,315.18로 가장 높게 나타났으며, 첨가량이 증가할수록 낮아지는 경향을 나타내었다.

반면, 응집성과 점착성은 대조구와 2∼6% 첨가구는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났으며, 탄력성과 깨짐성은 대조구가 각각 52.75와 73.64로 가장 높게 나타났으며, 백년초 분말 2∼6% 첨가구에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 이상의 결과와 같이 백년초 분말 첨가량이 증가할수록 경도와 탄력성, 깨짐성이 대조군에 비해 낮아지는 경향을 보여 마카롱의 조직이 부드러워지고 촉촉해지는 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 굽기손실율의 결과와 같이 반죽내 수분보유력이 높아져 오븐 안에서의 수분 증발이 감소하고, 제품의 조직을 촉촉하게 함으로써 쿠키의 경도를 낮춘 것으로 보고한 연구(Jeon ER & Park ID 2006)와도 유사하였다. 반면에, Peom JW(2013)의 흑삼 분말을 첨가한 마카롱의 제조 및 품질 특성에서 경도가 증가할수록 응집성, 점착성, 씹힘성이 높아진다는 보고와는 상이하게 나타났다. 이러한 결과는 쿠키의 경도는 첨가하는 재료의 종류에 따라 달라지는 경향을 보이며, 쿠키 내부의 수분 함량에 따라 차이가 나는 것으로 판단된다.

백년초 분말의 첨가량을 달리하여 제조한 마카롱의 항산화 활성의 측정 결과는 Table 5와 같다. 페놀성 화합물은 자연계에 분포되어 있는 2차 대사산물의 하나로 2개 이상의 수산기(OH)를 가지고 있어 단백질과 같은 거대분자와 쉽게 결합하는 성질이 있으며, 항암, 항산화 및 심장질환 예방 효과 등의 생리활성 기능을 가지고 있다(Nakatani N 1990; Nozaki K 1986).

총 폴리페놀 함량은 대조구는 43.94 μg GAE/mL로 가장 낮게 나타났고, 백년초 분말 첨가구에서는 46.03∼53.60 μg GAE/mL로 대조구보다 유의적으로 증가하는 경향을 보였다.

DPPH 라디칼 소거능은 항산화 활성을 측정하는 보편적인 방법으로 페놀성 화합물과 같은 항산화 물질로부터 전자나 양성자를 받아 안정한 분자로 환원될 때 보라색이 노란색으로 탈색되는 것을 이용하여 다양한 기능성 소재로부터 항산화 물질을 측정하는 방법으로 많이 이용되고 있다(Que F 등 2006). 백년초 분말을 첨가한 마카롱의 DPPH 라디칼 소거능은 대조구의 경우 DPPH 라디칼 소거능이 26.06% 보였으며, 백년초 분말 첨가구에서는 33.43∼54.17%로 대조구보다 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05).

환원력은 ferric ion(Fe³⁺) 혼합물이 수소를 공여하여 ferrous (Fe²⁺)로 전환하는 능력을 700 nm에서 측정하여 흡광도 값으로 나타낸 것(Sa YJ 등 2010)으로. 환원력은 대조구와 2% 첨가구는 0.22와 0.24로 나타났으며, 6% 첨가구가 0.27로 가장 높게 나타나, 백년초 분말 첨가량이 증가할수록 유의적으로 증가하는 결과를 보였다.

총 폴리페놀 함량과 DPPH 라디칼 소거능은 백년초 분말 첨가량이 증가할수록 유의적으로 높게 나타났으며, 전반적인 항산화 활성 측정에서 백년초 분말을 첨가함에 따라 생리활성 기능성을 나타내는 항산화 활성이 유의적으로 증가하는 결과로 이는 백년초 분말의 항산화제 성분이 영향을 미친 것으로 판단된다. 이러한 결과는 아몬드가루보다 항산화력이 탁월한 가바쌀 가루(Choi SY 등 2015)와 들깨가루(Lee MW 등 2015)를 첨가한 마카롱이 대조군에 비해 항산화성이 증가한다는 보고와 일치하였으며, 마카롱 제조 시 백년초 분말과 같이 페놀 화합물을 지니고 있는 부재료를 사용함으로써 항산화 활성 증가에 기여할 것으로 생각된다.

백년초 분말을 첨가한 마카롱의 관능평가 항목에 대한 색, 향미, 맛, 조직감과 전반적인 기호도의 결과는 Table 6과 같다. 마카롱의 색과 향미에 대한 평가는 대조구에 비해 백년초 분말 첨가구가 모두 높은 점수를 나타내었고, 맛에 대한 평가는 4% 첨가구가 5.89로 가장 높게 나타났으며, 6% 첨가구는 5.45로 가장 낮게 나타났으나 유의적인 차이는 없었다. 조직감과 전반적인 기호도의 경우 대조구에 비해 2%, 4% 첨가구는 높게 나타났으나, 조직감에서 6% 첨가구는 4.97로 가장 낮게 나타나 감소하는 경향을 보였다. 마카롱 제조 시 백년초 분말 첨가가 전반적으로 선호하는 것으로 나타났으며, 색, 향미, 전반적인 기호도에서 2∼4% 첨가구는 대조구보다 높은 점수로 평가되어 좋은 것으로 나타났으며, 맛, 조직감의 경우 대조구에 비해 6% 첨가구는 가장 낮게 나타났으며, 이는 일정 수준(4%) 이상의 대체분말 첨가 시 다소 질겨지는 촉감 때문인 것으로 사료된다. 이러한 결과는 백년초 분말을 첨가한 반죽형 쿠키(Jeon ER & Park ID 2006)의 연구에서 관능검사 결과, 맛과 전체적인 기호도에서 1%, 3% 첨가구가 선호도가 가장 높았고, 5% 첨가군은 가장 낮은 값을 나타내어, 본 연구 결과와 같이 일정 수준 이상의 백년초 분말을 첨가할수록 부정적인 영향을 미친다는 결과와 유사한 경향을 보였다. 마카롱 제조 시 백년초 분말의 첨가는 일정한 수준의 분말(2∼4%)을 대체할 때 관능적 특성을 향상시키는 것으로 나타났으며, 마카롱의 조직감을 개선한다면 백년초 분말을 마카롱 제조에 다양한 수준으로 첨가하여 백년초의 생리활성 물질을 함유한 기능성 마카롱의 제품화 가능성을 확인할 수 있었다.