1. 서론
마요네즈는 세계적으로 가장 오래되고, 널리 사용되는 소스 중 하나이며(Depree와 Savage, 2001), 다른 식품의 질감과 풍미를 향상시키는 반고체 형태의 소스이다(He 등, 2021). 전통적 인 마요네즈는 식물성 기름, 달걀, 식초 및 겨자와 마늘 등과 같은 향신료의 혼합물이며, 일반적으로 지방이 70-80% 함유되어 있다(Yildirim 등, 2016). 높은 기름 함량에도 불구하고, 마요네즈는 세 가지 주요 구성요소인 식물성 기름(분산상), 식초와 물(연속상), 달걀 난황(유화제)으로 구성된 낮은 pH의 수중유(O/W) 유화물이다(Li 등, 2014; Mirzanajafi-Zanjani 등, 2019). 달걀 난황의 레시틴은 유화 안정성, 산화 안정성 및 표면 장력 감소 등과 같은 기능적 특성을 가지는 인지질 계열 및 지방 조성을 포함하기 때문에 일반적으로 식품의 유화제로 사용된다(Palacios와 Wang, 2005). 달걀 난황은 마요네즈의 유화 안정성에 가장 중요하며(Nikzade 등, 2012), 난황의 높은 유화 특성은 low-density lipoprotein(LDL), high-density lipoprotein (HDL), 인지질 및 phosvitin과 livetin 같은 비결합 단백질과 관련이 있다(Moros 등, 2002). 달걀은 뛰어난 유화 특성을 가지고 있지만, 달걀 알레르기 증세의 소비자들과 관련된 측면과 난황의 높은 콜레스테롤 함량 등의 제약이 있다(Meurer 등, 2020; Smittle, 2000). 따라서, 달걀 대체품에 대한 수요가 증가함으로 중요한 연구 주제로 대두되고 있으며, 마요네즈의 달걀 난황을 대체하기 위하여 다양한 식물성 원료를 사용하는 연구(Armaforte 등, 2021; Kown과 Lee, 2021)가 수행되고 있다. 최근 전 세계적으로 채식 및 비건 인구가 급증하고 있으며(Meurer 등, 2020), 채식 인구가 증가하는 이유에는 건강, 환경보호, 동물윤리 등이 있다(Lee 등, 2021). 채식주의자는 일반적으로 달걀, 육류, 생선 등과 같은 동물성 원료를 섭취하지 않거나 섭취하기도 하며, 비건은 동물성 원료가 함유된 모든 식품을 배제한다(Rosenfeld와 Burrow, 2017; Ruby, 2012). 또한, 국내 식품 소비 트렌드 변화를 살펴보면, 건강 트렌드가 가장 높은 비중을 차지하였다(Clark와 Lee, 2016). 이러한 요구들은 마요네즈의 유화제로 주로 사용되는 달걀 난황을 대체할 식물성 기반의 유화제의 필요성을 증대시킨다.
병아리콩(Cicer arietinum)은 콩과의 일년생 초본 식물이고, 단백질, 탄수화물(전분, 섬유질) 및 지방의 중요한 공급원이며, 전 세계적으로 두 번째로 많이 소비되는 콩이다(Grasso 등, 2021; He 등, 2021). 병아리콩 통조림 및 조리된 병아리콩의 부산물인 아쿠아파바(aquafaba)는 점성이 있는 액체로 유화(오일/물 거동), 발포(공기/물 거동), 겔 및 증점과 같은 특성을 나타낸다. 이러한 아쿠아파바의 기능적 특성은 주로 단백질, 수용성/불용성 탄수화물, 다당류-단백질 복합체 등의 함량에 영향을 받는다. 아쿠아파바의 단백질은 친수성 및 소수성 그룹을 포함하는 양친매성 분자이며, 이러한 분자는 기름-물 계면에서 응집되어 용액의 계면 장력을 낮춘다. 낮아진 계면 장력은 오일 방울의 캡슐화 및 단백질 분자의 결합을 일으켜 유화물을 안정화시킨다(He 등, 2021). 콩과 식물의 조리 시 발생되는 조리수의 폐기량에 대한 데이터는 없으나, 생산 공장에서 발생되는 폐수가 상당하다는 것을 유추할 수 있으며, 이를 적절하게 처리하지 않으면 많은 처리 비용이 발생하고, 환경오염에 영향을 줄 수 있다(Song, 2013). 식품에 아쿠아파바를 활용함으로 일부 콩 원재료를 사용하는 공정에서 발생되는 폐수를 줄일 수 있을 것이며, 식물성 식품 시장이 더욱 확대될 수 있을 것이다(He 등, 2021). 이러한 아쿠아파바는 식품의 유화제, 발포제, 겔화제, 증점제로 달걀 및 유제품을 대체할 친환경 식물성 첨가제로 활용되고 있으며(He 등, 2021), 최근 식물성 기반의 머랭(Starmer 등, 2018), 스펀지케이크(Mustafa 등, 2018), 마요네즈(Raikos 등, 2020)에 사용되고 있다.
고품질 식품에 대한 소비자의 요구가 증가함에 따라, 식품의 더 나은 품질을 달성하고, 기능적 특성을 향상시키기 위한 안전하고 효과적인 새로운 방법이 개발되고 있다(Ahmed 등, 2009; Arzeni 등, 2012). 초음파는 일반적으로 안전하고 무독성이며 친환경적으로 간주되어 다른 기술보다 큰 이점으로 작용한다(Kentish와 Ashokkumar, 2011). 고강도 초음파는 20-100 kHz의 주파수와 10-1,000 W/cm2 강도의 범위이며, 다양한 응용 분야에 잠재력을 가지고 있다(O’donnell 등, 2010). 초음파는 식품의 물리적, 화학적 변형을 유도하여 특성을 변형시킬 수 있으며, 이러한 초음파의 효과는 공동 현상(cavitation)으로 발생하는 전단 응력 및 난류와 관련이 있다(Awad 등, 2012; Knorr 등, 2004). 초음파 처리는 단백질의 소수성 및 용해도에 부분적인 변성 및 변화를 일으킴으로 유화 능력, 거품 안정성 및 거품 팽창에 영향을 준다(Arzeni 등, 2012; Feng 등, 2011).
우수한 유화 안정성으로 달걀 난황은 마요네즈의 유화제로 주로 사용되지만, 최근 건강, 환경 문제, 동물복지 등의 이유로 난황을 식물성 유화제로 대체하려는 추세가 증가하고 있다. 또한, 식물성 유화제의 기능적 특성을 향상시키기 위한 기술의 적용이 필요하다. 아쿠아파바를 사용하여 제조한 마요네즈 및 초음파를 처리한 아쿠아파바의 특성(Meurer 등, 2020)에 대한 연구가 수행되었지만, 아쿠아파바에 초음파를 처리하고, 이를 활용한 마요네즈의 품질 특성을 분석하는 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 마요네즈 제조에 있어 일반적으로 사용되는 달걀 난황을 병아리콩 아쿠아바파로 대체하여 식물성 마요네즈를 제조하였다. 고강도의 초음파 처리 시간을 달리한 아쿠아파바 및 이를 사용하여 제조한 식물성 마요네즈의 유화 특성 및 품질 특성을 분석하였고, 난황을 사용한 마요네즈와 비교하였다. 이를 통하여 초음파 처리에 따른 아쿠아파바와 식물성 마요네즈의 품질 향상 가능성을 확인하고자 하였다.
2. 재료 및 방법
본 연구에서 사용한 병아리콩 통조림(Fratelli Longobardi S.R.L, SA, Italy)은 이탈리아에서 멸균 가공되었고, 원재료가 병아리콩 60%, 정제수, 정제소금 및 비타민 C로 구성되어 있으며, 시중에서 구매하여 고형분인 병아리콩을 채로 분리한 후 획득한 아쿠아파바를 사용하였다. 식물성 마요네즈 제조에 사용한 카놀라유(Ottogi Co., Ltd., Seoul, Korea), 머스타드(Heinz Co., Ltd., Pittsburgh, PA, USA), 마늘분말(Malgeundeul Co., Ltd., Hongcheon, Korea), 레몬즙(Polenghi Las Co., Ltd., LO, Italy), 소금(Chungjungone Co., Ltd., Seoul, Korea), 스테비아(Viomix Co., Ltd., Seoul, Korea)는 대구시 소재의 대형마트에서 구입하였다. 대조구 마요네즈 제조에 사용한 달걀은 신선한 것을 구입하여 분리한 난황을 사용하였다.
아쿠아파바 전처리 및 마요네즈 재료의 배합비는 Table 1에 나타내었다. 초음파 처리 시간(ultrasonic treatment time, UTT)을 달리한 아쿠아파바는 분리한 병아리콩과 아쿠아파바를 2:1(w/w) 비율로 계량한 후, 초음파 기기(DH, WUC, D22H, Daihan Scientific Co., Ltd., Wonju, Korea)를 사용하여 주파수 40 kHz에서 최대 초음파 출력의 50%인 200 W로 0분, 30분, 60분, 90분 동안 초음파 처리를 진행하였으며, 온도는 20±3°C로 유지하였다.
마요네즈의 제조는 Armaforte 등(2021)의 방법을 참고하였으며, 예비 실험을 통하여 재료의 배합 양과 제조 방법을 설정하였다. 초음파 처리 시간을 달리하여 제조한 아쿠아파바를 사용하여 UTT0, UTT30, UTT60, UTT90의 총 4가지 식물성 마요네즈를 제조하였으며, 대조구는 난황을 사용한 마요네즈로 품질 특성을 비교하였다. 또한, 배합비에 첨가한 가수의 양은 아쿠아파바의 수분함량(Table 2)과 사용한 난황의 수분함량(47.41±0.44%)을 고려하여 추가하였다. 카놀라유를 제외한 모든 재료를 직경 78 mm인 계량컵에 담은 후 핸드믹서(HR2535/00, Philips Co., Ltd., Amsterdam, Netherlands)를 사용하여 14,900 rpm으로 10초간 혼합하고 카놀라유를 조금씩 첨가하면서 총 5분간 믹싱하여 마요네즈를 제조하였다. 제조한 마요네즈는 4°C에서 24시간 후 시료로 사용하였다.
0, 30, 60, and 90 stand for aquafaba with 0 min, 30 min, 60 min, and 90 min of different ultrasonic treatment time.
UTT0, UTT30, UTT60, and UTT90 stand for plant-based mayonnaise using aquafaba with 0 min, 30 min, 60 min, and 90 min of different ultrasonic treatment time.
아쿠아파바의 수분함량은 식품공전 일반시험법의 건조감량법을 사용하였다. 각 아쿠아파바를 5 g(w1)씩 취하여 105°C에서 5시간 동안 건조한 후, 시료의 중량(w2)을 측정하여 다음과 같은 식(1)으로 계산하였다. 측정값은 3회 반복 측정하였다.
단백질 용해도 함량은 분광광도법으로 측정하여 분석하였다. 동결건조기(PVTFD20R, Ilshinbio, Dongducheon, Korea)를 이용하여 얻은 각 아쿠아파바 분말에 증류수를 가하여 일정한 농도로 맞춘 용액을 사용하였다. 희석된 각 아쿠아파바 용액 125 μL에 BCA 시약(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) 1 mL를 혼합하여 37°C의 water bath(JSIB-22T, JS Research Inc., Gongju, Korea)에서 30분간 반응시킨 후 spectrometer (Evolution 201 UV-Visible Spectrophotometer, Thermo Fisher Scicentific, Brooklyn, NY, USA)를 이용하여 562 nm에서 흡광도를 측정하였다. 소 혈청 알부민(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)을 이용한 표준 곡선을 기준으로 계산하였으며, 단백질 용해도 함량은 mg/mL로 표시하였다. 측정값은 3회 반복 측정하였다.
아쿠아파바의 유화 특성인 유화 활성 지수와 열 안정성 지수는 Lafarga 등(2019)의 방법을 변형하여 측정하였다. 유화 활성 지수는 각 아쿠아파바와 카놀라유를 2:3(w/w) 비율로 계량한 후, 핸드믹서를 사용하여 14,900 rpm으로 아쿠아파바에 카놀라유를 첨가하면서 2분간 믹싱하여 유화물을 제조하였다. 제조한 각 유화물 10 g(w0)을 15 mL conical tube에 취하고 원심분리기(1580MGR, Gyrozen, Deajeon, Korea)를 사용하여 4°C에서 17,000 ×g으로 5분간 원심분리하였다. 분리된 수상(water phase)은 피펫으로 제거한 후 남은 유화물(w1)을 측정하였다. 피펫에 묻은 유화물은 n-Haptane(Duksan Chemical Co., Ansan, Korea)으로 씻어 모아 회전 감압 농축기(RV 10D, IKA, Staufen, Germany)로 농축하여 유화물(w2)을 측정한 후 다음과 같은 식(2)으로 계산하였다. 측정값은 3회 반복 측정하였다.
열 안정성 지수는 유화 활성 지수와 동일하게 제조한 각 유화물 10 g을 15 mL conical tube에 취하고, water bath를 이용하여 85°C에서 10분간 가열한 후 실온에서 5분간 냉각시켰다. 원심분리기를 사용하여 4°C에서 10,000 rpm으로 2분간 원심분리한 후, 유화 활성 지수와 동일하게 남은 유화물을 측정하여 식(2)와 같이 계산하였다. 측정값은 3회 반복 측정하였다.
점도는 점도계(DVIM, Brookfield Engineering, MA, USA)를 이용하여 측정하였으며, 25°C의 각 아쿠아파바를 회전속도 5 rpm에서 spindle No. 62를 사용하여 1분간 작동시킨 후의 값을 3회 반복 측정하였다. pH는 각 아쿠아파바 원액을 pH meter(Orion 3 Star, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)로 3회 반복 측정하였으며, 색도는 표준 백색판(L*=97.79, a*=−0.38, b*= 2.05)으로 보정된 colorimeter(CR-400, Konica Minolta, Tokyo, Japan)를 사용하였다. 색도는 5회 반복 측정하여 L*(lightness), a*(redness), b*(yellowness) 값을 나타내었다.
마요네즈의 미세구조를 측정하기 위하여 공초점 레이저 주사 현미경(LSM800, Carl Zeiss, Jena, Germany)을 사용하였다. 561 nm 파장의 레이저 및 40× water immersion 대물렌즈를 사용하여 미세구조 이미지는 800배 배율로 촬영하였다. 촬영한 DIC(differential interference contrast) 이미지는 ZEN 2.1 software(Carl Zeiss, Jena, Germany)로 분석하였다.
마요네즈의 유화 안정성 및 열 안정성은 He 등(2021)의 방법을 변형하여 측정하였다. 유화 안정성은 각 마요네즈 10 g(w0)을 15 mL conical tube에 취하고, 원심분리기를 사용하여 4°C에서 17,000 ×g으로 30분간 원심분리하였다. 피펫으로 분리된 수상을 제거한 후 남은 유화물(w1)을 측정하였으며, n-Haptane으로 피펫에 묻은 유화물을 씻어 모아 감압 농축하여 나머지 유화물(w2)을 측정하였다. 다음과 같은 식(3)으로 유화 안정성을 계산하였으며, 측정값은 3회 반복 측정하였다.
열 안정성은 각 마요네즈 10 g(w0)을 15 mL conical tube에 취한 뒤 80°C의 water bath에서 30분간 가열한 후 실온에서 5분간 냉각시켰다. 원심분리기를 사용하여 4°C에서 17,000 ×g으로 30분간 원심분리한 후, 유화 안정성과 동일한 방법으로 conical tube에 남은 유화물(w1)과 피펫에 묻은 유화물(w2)을 측정하였고, 다음과 같은 식(4)으로 계산하였다. 측정값은 3회 반복 측정하였다.
마요네즈의 조직감 측정은 각 마요네즈를 100 mL 비커에 담아 직경이 20 mm인 cylinder probe를 장착한 rheometer(Compac-Ⅱ, Sunscientific Co., Tokyo, Japan)를 사용하였으며, 2회 반복 압착실험(two-bite compression test)으로 측정하였다. 측정 조건은 pre-test speed: 2 mm/sec, test speed 및 post-test speed: 1 mm/sec, load cell: 2 Kgf, distance: 10 mm, clearance: 15 mm로 측정하였다. 측정 후 얻어진 force-distance curve로 응집성(cohesiveness), 점착성(gumminess) 값을 RDS40 software(Sunscientific Co., Tokyo, Japan)로 분석하였다. 측정값은 3회 반복 측정하였다.
마요네즈의 점도는 점도계를 이용하여 측정하였으며, spindle No. 64를 사용하여 회전속도 20 rpm으로 10초간 작동시킨 후의 값을 3회 반복 측정하였다. 각 마요네즈의 pH는 pH meter를 사용하여 3회 반복 측정하였으며, 색도는 표준 백색판(L*=97.79, a*=−0.38, b*=2.05)으로 보정된 colorimeter를 사용하여 L*, a*, b* 값을 나타내었다. 색도 측정값은 5회 반복 측정하였다.
관능평가는 훈련된 경북대학교 대학생 및 대학원생 15명(남: 7명, 여: 8명)을 대상으로 실시하였으며, 각 마요네즈와 동반 시료로 무미의 크래커(IVY, Haitai Co., Ltd., Seoul, Korea)를 함께 제시하였다. 평가항목은 외관(appearance), 향(smell), 맛(taste), 조직감(texture), 전반적인 기호도(overall acceptability)로 나누어 7점 척도법을 기준으로 절대평가 하도록 하였다. 본 관능평가는 경북대학교 생명윤리심의위원회에서 면제 승인(approval number: KNU-2021-0193)을 받고 안전하게 진행하였다.
3. 결과 및 고찰
초음파 처리 시간을 달리한 아쿠아파바의 품질 특성 결과는 Table 2와 같다. 수분함량은 초음파를 처리하지 않은 아쿠아파바가 94.07%로 가장 높았고, 초음파 처리 시간을 달리한 아쿠아파바의 수분함량은 93.86-94.04%로 초음파를 처리하지 않은 시료보다 낮았다. 이는 초음파 처리를 통한 아쿠아파바의 단백질 용해도가 증가함으로 수분함량이 감소하는 경향을 나타낸 것으로 사료된다. Shim 등(2018)의 연구에서 10가지 종류 병아리콩 통조림의 아쿠아파바를 분석한 결과, 아쿠아파바의 수분함량은 93.60%에서 95.10% 범위로 보고하였다.
단백질 용해도는 단백질의 응집에 가장 중요한 요소 중 하나로, 유화와 같은 단백질 기능적 특성의 지표이다(Dong 등, 2019). 단백질 용해도는 초음파 처리를 하지 않은 시료가 1,706.97 mg/mL로 가장 낮았고, 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 단백질 용해도 값이 유의적으로 증가하였다. Meurer 등(2020)의 연구 결과에서는 초음파 처리 시간 및 세기는 아쿠아파바의 단백질 용해도에 유의적인 영향을 주지 못하였다. 하지만 본 연구에서는 아쿠아파바와 병아리콩을 함께 초음파 처리를 하였기 때문에, 병아리콩의 단백질이 더욱 용출되어 초음파 처리 시간에 따라 아쿠아파바의 단백질 용해도가 증가한 것으로 사료된다.
단백질은 기름-물 계면의 장력을 낮추고 흡착 층을 형성하여 기름방울의 응집을 제어할 수 있으며, 이러한 능력은 유화 특성을 부여한다(Hou 등, 2017). 유화 활성 지수는 초음파를 처리하지 않은 시료가 74.80%이었고, 30분 처리한 시료가 75.40%로 가장 높았으며, 처리 시간이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.05). 초음파를 60분, 90분 처리한 시료의 유화 활성 지수 값은 처리하지 않은 시료보다 값이 낮았다. 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 아쿠아파바의 단백질 용해도는 증가하였지만, 초음파를 60분 이상 처리한 시료의 유화 활성에는 영향을 주지 않았다. 본 연구와 유사한 결과로 Huang 등(2020)의 연구에서 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 분리대두단백질의 단백질 용해도를 향상시킬 수 있었지만, 유화 활성에는 큰 영향을 주지 못하였다(p>0.05). 초음파 전처리된 단백질은 새로운 구조 형성으로 단백질과 지질 사이의 상호작용을 향상시킬 수 있으나(Bandyopadhyay 등, 2008), 과도한 초음파 처리 시간을 통하여 유도된 아쿠아파바의 가용성 단백질 응집체는 지질과 단백질 사이의 약한 상호작용으로 유화 활성의 향상에 기여하지 못한 것으로 판단된다. 열 안정성 지수 또한 초음파를 30분 처리한 시료가 75.34%로 높은 편이었지만, 다른 시료들과 유의적인 차이는 나타나지 않았으며, 초음파를 처리하지 않은 시료보다 처리 시간이 60분 이상인 시료들의 값이 낮아지는 경향을 나타내었다.
아쿠아파바의 점도는 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 유의적으로 값이 감소하는 경향을 나타내었다. 초음파를 처리하지 않은 시료의 점도 값이 16.70 cP이었고, 초음파를 90분 처리한 시료의 점도는 처리하지 않은 시료의 값보다 약 27.50% 감소하였다. 이러한 결과는 초음파 처리를 달리한 두유의 점도가 감소한 연구 결과(Branch, 2011)와 일치하였다. 초음파 처리와 같은 음향 공동 현상(acoustic cavitation) 동안에는 액체 매질이 전단과 난류를 포함하는 힘을 받게 되며, 이는 브라운 운동(Brownian motion)에 의한 파괴와 단백질 또는 단백질과 지질 사이의 약한 결합을 초래한다(Shao 등, 2011). 음향 공동 현상 동안에 생성된 물리적 힘에 의하여 점도가 감소하며(Ashokkumar 등, 2009), 따라서 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 아쿠아파바의 점도가 감소한 것으로 판단된다.
pH는 초음파 처리 시간에 따라 유의적인 차이를 나타내었다. 초음파를 처리하지 않은 시료는 6.28로 가장 낮았으며, 초음파 처리 시간이 증가할수록 높은 값의 pH를 보였다. 이러한 결과는 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바의 단백질 용해도가 증가함에 따라 pH가 증가하는 것으로 판단된다. 수용성 단백질을 첨가한 아로니아 착즙액(Park 등, 2020)의 연구에서, 단백질 첨가량이 증가함에 따라 아로니아 착즙액의 pH가 증가한 연구 결과는 본 연구와 유사한 결과를 나타내었다.
색도에서 명도를 나타내는 L*값은 초음파 처리를 함으로 값이 낮아지는 경향을 나타내었으며, 이는 초음파 처리를 통하여 아쿠아파바의 밝기가 낮아지는 것을 의미한다. 또한, 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 L*값이 감소하다가(p<0.05), 초음파를 90분 처리 시 값이 증가하여 초음파를 처리하지 않은 시료의 값과 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 적색도를 나타내는 a*값은 초음파를 처리함으로 유의적으로 값이 감소하였다. L*값과 유사한 결과로 초음파 처리 시간에 따라 a*값이 감소하다가 처리 시간 90분에서 값이 증가하였다. 황색도를 나타내는 b*값은 초음파를 처리하지 않은 시료가 가장 높았고, 초음파를 처리한 시료의 값이 유의적으로 감소하였다. 초음파를 30분 처리한 시료의 b*값이 7.98로 가장 낮았고, 초음파 시간이 증가함에 따라 값이 증가하는 경향을 나타내었다. 초음파 처리 시간은 아쿠아파바의 색도 변화에 영향을 주었다.
달걀의 난황을 사용한 대조구 마요네즈와 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 미세구조 결과와 외관 촬영 사진은 Fig. 1과 같다. 마요네즈의 미세구조는 유화물을 형성하는 데 사용되는 유화제의 유형 및 농도, 제조 방법 등 다양한 요인에 의하여 결정된다(Mun 등, 2009). 마요네즈의 미세구조 분석을 통하여 대조구 마요네즈 및 식물성 마요네즈 모두 수상 매질에 미세하게 분산된 구형 오일 방울로 구성되어 있음을 확인할 수 있었다. 대조구 마요네즈는 상당히 작은 오일 방울로 구성되어 미세하게 분산되고, 고르게 분포된 미세구조를 나타내었다. 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈는 대조구 마요네즈보다 비교적 큰 오일 방울을 나타내었으며, 오일 방울의 균질성이 더 낮은 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 동결건조 및 분무 건조한 아쿠아파바 분말을 사용하여 제조한 마요네즈와 달걀 난황으로 제조한 마요네즈의 미세구조를 비교한 He 등(2021)의 연구와 유사한 결과를 보였다. 아쿠아파바의 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 식물성 마요네즈의 오일 방울의 직경이 감소하였고 비교적 균일해지는 경향을 확인할 수 있었다. Xiong 등(2018)의 연구 결과에서 초음파 처리 후 분리완두단백질의 거품 입자 크기를 감소시켰고 더욱 균일한 구조를 나타내었으며, Martínez-Velasco 등(2018)의 연구 결과에서도 고강도의 초음파 처리를 통하여 잠두(faba bean) 단백질 거품의 평균 직경이 364 μm에서 190 μm로 감소하여 본 연구와 유사한 경향을 나타내었다. 초음파 처리에 따른 아쿠아파바아의 구조 변형으로 단백질과 지질 사이의 결합에 영향을 주었고, 이는 식물성 마요네즈의 유화 및 품질 특성에 영향을 준 것으로 판단된다.
마요네즈의 외관은 대조구 마요네즈가 식물성 마요네즈보다 진한 노란색을 띠는 것을 확인할 수 있었다. 아쿠아파바의 초음파 처리 시간에 따른 식물성 마요네즈들의 색상은 뚜렷한 차이를 나타내지 않으며, 물리적 특성에서는 점도를 제외한 응집력과 점착성은 유의적인 차이가 없었다(Table 3).
달걀의 난황을 사용한 대조구 마요네즈와 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 유화 안정성의 결과는 Fig. 2(A)와 같다. 마요네즈와 같은 유화 식품의 품질을 유지하기 위해서는 유화 안정성이 중요하며, 유화 안정성은 유화물에 가해지는 압력, 진동, 온도 변화 및 유화제의 농도와 종류 등에 영향을 받는다(Park과 Kim, 2011; Yang과 Han, 2002). 대조구 마요네즈의 유화 안정성은 87.57%이었고, 식물성 마요네즈의 유화 안정성은 77.88-81.30% 범위이었으며, 대조구 마요네즈보다 식물성 마요네즈가 약 7-11% 더 낮은 유화 안정성을 보였다. 식물성 마요네즈 중 초음파 처리를 하지 않은 UTT0의 유화 안정성은 79.80%이었고, UTT30의 유화 안정성은 81.30%로 유의적으로 증가하였다. 초음파 처리가 60분 이상의 아쿠아파바를 사용한 UTT60과 UTT90의 유화 안정성은 초음파 처리를 하지 않은 UTT0의 값보다 감소하는 경향을 나타내었다(p<0.05). 초음파 처리에 따른 아쿠아파바(Meurer 등, 2020)의 연구에서 10분에서 30분까지 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 아쿠아파바 유화물의 유화 안정성이 증가하였으며, 이는 초음파 처리의 영향으로 아쿠아파바의 부분 변성 및 무질서한 구조가 기름-물 계면에서 더 나은 흡착을 제공하여 유화 안정성을 증가시킬 수 있었다고 보고하였다. 초음파 처리된 단백질은 일반적으로 높은 소수성을 나타내어 액적 계면에서 흡착 능력을 향상시켜 유화 능력을 증가시키지만(Yanjun 등, 2014), 과도한 초음파 처리에 따른 아쿠아파바를 사용하여 제조한 식물성 마요네즈는 단백질과 지질 사이의 약한 상호작용으로 유화 안정성이 감소한 것으로 판단된다.
대조구 마요네즈와 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 열 안정성의 결과는 Fig. 2(B)와 같다. 마요네즈와 같은 수중유(O/W) 유화 시스템은 온도의 상승으로 파괴되어 기름의 삼출이 발생되며, 따라서 마요네즈의 유화 안정성은 고온에 의하여 저하된다(Huang 등, 2016). 모든 마요네즈의 열 안정성은 유화 안정성보다 낮은 것을 확인할 수 있었으며, 대조구 마요네즈의 열 안정성은 87.53%로 가장 높았고, 식물성 마요네즈들과 유의적인 차이를 나타내었다(p<0.05). 식물성 마요네즈의 열 안정성은 77.10-79.31% 범위이었으며, 식물성 마요네즈 중 UTT30의 값이 높은 편이었지만 초음파 처리 시간에 따른 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
달걀의 난황을 사용한 대조구 마요네즈와 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 조직감 결과는 Table 3에 나타내었다. 응집력은 내부 구조를 붕괴하는 데 있어 어려움의 정도를 측정한 것이며(Wolf 등, 1989), 마요네즈의 내부 결합의 강도와 파괴되기 전에 변형될 수 있는 정도를 나타낸다(Raikos 등, 2020). 응집력 값은 대조구 마요네즈가 90.53%이었고 식물성 마요네즈들은 86.57-98.37%로 사용한 아쿠아파바의 초음파 처리 시간이 증가할수록 값이 감소하였다. 모든 마요네즈 시료 간에 유의적인 차이가 없었지만, 초음파를 90분 처리한 UTT90의 응집력값은 대조구 마요네즈보다 낮아졌다. 점착성은 반고체 식품을 삼키기 위한 상태가 될 때까지 분해하는 데 필요한 힘이며(Chen과 Opara, 2013), 대조구 마요네즈와 비교하여 식물성 마요네즈들의 점착성은 1.6배 이상 값이 높았다(p<0.05). 초음파 처리 시간이 증가함에 따른 식물성 마요네즈의 점착성 값은 감소하는 경향을 나타내었지만 유의적인 차이는 없었다.
달걀의 난황을 사용한 대조구 마요네즈와 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 점도, pH, 색도를 측정한 값은 Table 3에 나타내었다. 점도는 대조구 마요네즈가 9,260.00 cP로 가장 낮았고, 식물성 마요네즈의 점도가 대조구 마요네즈보다 값이 2배 이상 높았다. 식물성 마요네즈 중 초음파를 처리하지 않은 UTT0의 점도가 26,340.00 cP로 가장 높았으며, 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 식물성 마요네즈의 점도가 감소하는 경향을 나타내었다. 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바의 점도가 유의적으로 감소하였고, 이러한 결과는 식물성 마요네즈의 점도에 영향을 준 것으로 판단된다. 이는 분자 내 유동성이 감소하여 분산된 오일 입자가 이동하려는 경향이 증가함으로 점도가 낮아졌다고 사료된다. 마요네즈의 점도는 유화 및 물리적 품질 특성을 결정하는 주요 요인 중 하나이며, 점도가 증가함에 따라 마요네즈의 유화 안정성이 증가하는 것으로 알려져 있다(Lee, 1986; Park과 Lee, 2009). 이러한 연구 결과는 본 연구의 초음파 처리에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 점도와 유화 안정성 사이에는 유사한 경향을 나타내었지만, 대조구 마요네즈의 점도와 유화 안정성과는 상반된 결과를 나타내었다.
pH는 대조구 마요네즈가 3.53으로 가장 높았고, 식물성 마요네즈 시료들과 비교하여 유의적으로 pH가 높았다. 아쿠아파바의 초음파 처리 시간이 증가함에 따른 식물성 마요네즈의 pH는 3.44-3.46 범위였으며, 시료군 간 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바의 pH가 유의적으로 증가하였지만, 식물성 마요네즈의 pH에는 영향을 주지 못하였다. 시중에 유통되는 마요네즈의 pH는 4.5 정도로 보고되어 있으며(Song 등, 2013), 본 연구에서 제조된 식물성 마요네즈는 시중에 유통 중인 마요네즈보다 낮은 pH를 나타내었다.
색도에서 L*값은 대조구 마요네즈가 85.83으로 가장 높았고 식물성 마요네즈들의 L*값은 대조구 마요네즈보다 유의적으로 낮음으로 관능적으로 다소 어두운 느낌을 줄 수 있다고 판단된다. 식물성 마요네즈 중 초음파를 처리하지 않은 UTT0의 L*값이 85.23으로 유의적으로 높았고, 아쿠아파바에 초음파를 처리함으로 마요네즈의 L*값이 감소하였지만, 초음파를 처리한 마요네즈 시료 간에 유의적인 차이는 없었다. a*값은 모든 마요네즈 시료구에서 음의 값을 나타내었으며, 대조구 마요네즈의 값은 −4.40으로 나타났다. 아쿠아파바의 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 식물성 마요네즈의 a*값이 증가하는 경향을 확인할 수 있었으며, UTT90의 값이 −4.42로 대조구 마요네즈의 값과 유사하였다. b*값은 대조구 마요네즈가 21.89로 가장 높았고, 식물성 마요네즈들의 값은 16.79-17.32 범위로 유의적으로 낮게 나타났으며, 이는 대조구 마요네즈가 비교적 진한 황색인 것을 의미하고, 마요네즈의 외관 촬영 사진(Fig. 1)에서도 확인할 수 있었다. 식물성 마요네즈 중 초음파 처리 시간이 60분 이상의 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈들의 b*값이 감소하는 경향을 나타내었다. 난황을 사용한 대조구 마요네즈와 아쿠아파바를 사용한 마요네즈를 비교하여 모든 색도 값에서 유의적인 차이가 있었으며, 이와 같은 결과는 관능적인 품질에도 영향을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
달걀의 난황을 사용한 대조구 마요네즈와 초음파 처리 시간에 따른 아쿠아파바를 사용한 식물성 마요네즈의 관능평가 결과는 Table 4와 같다. 외관 기호도는 마요네즈 시료구 간 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 식물성 마요네즈와 비교하여 대조구 마요네즈의 색도가 밝고 진한 황색을 나타내었고, 아쿠아파바의 초음파 처리 시간이 증가함에 따른 식물성 마요네즈의 L*, b*값이 감소하였고, a*값이 증가하는 경향을 나타내었지만, 외관 기호도에 큰 영향을 주지 못하였다고 판단된다. 향 기호도에서는 대조구 마요네즈가 4.60으로 점수가 가장 낮았고, 아쿠아파바의 초음파 처리 시간이 증가함에 따라 식물성 마요네즈의 기호도가 감소하는 경향을 나타내었지만 모든 시료구 간 유의적인 차이는 없었다. 맛 기호도 또한 유의적 차이가 없었지만, 대조구 마요네즈가 4.67로 가장 낮았고, 식물성 마요네즈들의 점수가 대조구 마요네즈보다 높은 편으로 나타났다. 질감 기호도에서는 점착성과 점도가 유의적으로 가장 낮은 대조구 마요네즈의 점수가 4.67로 가장 낮은 편이었고, 응집력, 점착성 및 점도가 가장 높은 UTT0의 질감 기호도가 5.73으로 높은 편이었다. 하지만, 마요네즈 시료구 간에 유의적 차이가 없으므로 관능평가에서 패널들이 질감의 차이를 인식하지 못하였고, 응집력, 점착성 및 점도 값이 질감 기호도에 영향을 주지 못하였다. 전체적인 기호도는 초음파를 처리하지 않은 UTT0이 6.27로 가장 높았고, 대조구 마요네즈의 점수가 4.27로 가장 낮았으며, 식물성 마요네즈의 점수는 5.40-6.27 범위로 대조구 마요네즈보다 유의적으로 점수가 높았다. 아쿠아파바의 초음파를 처리한 식물성 마요네즈 시료구 간에는 유의적 차이가 없었다. 전반적으로 대조구 마요네즈와 비교하여 식물성 마요네즈의 관능평가 점수가 높은 편으로 나타났으며, 전체적인 기호도는 식물성 마요네즈 시료구들의 점수가 높게 평가되었다.
UTT0, UTT30, UTT60, and UTT90 stand for plant-based mayonnaise using aquafaba with 0 min, 30 min, 60 min, and 90 min of different ultrasonic treatment time.
Values with different superscript letters in the same column indicate significant difference at p<0.05.
Rating scale: 1 (bad) ↔ 7 (good).
