토마토(Solanum lycopersicum L.)는 가지과에 속하는 한해살이 쌍떡잎식물로 남아메리카 고원지대에서 처음 경작하기 시작했으며, 현재는 주로 온대 및 열대기후에서 널리 재배되고 있다(Shi와 Maguer, 2000). 토마토는 미국 Time지에서 선정한 10대 건강식품 중 하나로 비타민 A, 비타민 C, 칼륨, 철 등 같은 영양소뿐 아니라, 라이코펜, 베타카로틴을 비롯한 파이토스테롤(phytosterol)과 같은 생리활성 물질이 풍부하다(Bhowmik 등, 2012). 특히 토마토에 함유된 라이코펜은 중요한 항산화 성분으로 질병 및 노화 예방 효과가 다른 물질에 비해 탁월한 것으로 알려져 있다(Ghadage 등, 2019). 라이코펜과 베타카로틴은 토마토의 세포벽에 존재하는 지용성 물질로 조리나 가공 과정을 거치면서 세포벽에서 완전히 분리되며 기름과 함께 섭취하면 체내 흡수가 증가한다(Arballo 등, 2021). 대부분의 신선한 과일과 채소의 영양소와는 달리 토마토에 들어있는 라이코펜은 고온의 열이나 가공에 안정하며 열처리에 의해 체내 이용도가 증가한다(Bhowmik 등, 2012). 이에 따라 토마토는 신선한 상태로 섭취하기도 하지만 상업적으로 재배되는 토마토의 80% 이상이 케첩, 페이스트, 주스, 수프, 통조림의 형태로 가공되어 소비되고 있다(Collins 등, 2022; Viuda-Martos 등, 2014). 토마토나 토마토 가공품의 섭취는 우리 건강에 많은 긍정적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 즉, 혈전, 염증 형성을 억제하고 전립선암, 유방암, 간암 등의 암 발생의 위험을 낮추며, 심혈관계 질환 및 골다공증 예방, 자외선에 의한 피부 손상 방지 및 인지기능 장애를 개선하는 것으로 보고되고 있다(Dawid, 2016; Hwang과 Bowen, 2002; Russo 등, 2020).

동결건조는 얼음이 액체를 거치지 않고 기체로 승화되는 원리를 이용한 것으로, 건조할 재료를 먼저 동결시킨 다음 높은 진공상태에서 전도와 복사열에 노출되어 동결된 액체가 승화되어 고체의 건조된 외형이 그대로 남는 다공성의 구조를 갖게 된다(Nowak과 Jakubczyk, 2020). 동결건조를 위해서는 고가의 특수한 장치가 필요하지만, 식품의 물리화학적 변화를 최소화하고 열에 민감한 영양소와 향기 성분의 변화 억제, 효소적 갈변이 최소화되고 식품의 외형이 보존된다는 장점이 있다(Nowak과 Jakubczyk, 2020; Oikonomopoulou 등, 2011). 식품의 생리활성 물질들은 과실의 과육부보다는 껍질 부위에 많이 존재하는데, 동결건조를 통해 얻은 토마토를 분말로 만들어 가공식품 제조에 활용하면 토마토의 모든 부위를 손실 없이 활용할 수 있다는 장점이 있다.

토마토를 활용한 케첩, 페이스트, 주스 등을 제조할 때는 이물감이 느껴지는 토마토 겉껍질을 제거한 후에 과육만을 끓이거나 즙을 내서 이용하였으나, 최근에는 껍질을 벗기지 않은 토마토를 동결건조한 후에 분말화하여 다양한 식품에 첨가하여 제조되고 있다. 예를 들어 토마토 분말을 첨가하여 제조한 설기떡(Kim과 Chun, 2008), 시폰케이크(Paik 등, 2013), 국수(Kim 등, 2015), 베이글(Kim 등, 2016a), 머랭쿠키(Kim 등, 2016b), 화전(Jung과 Hwang, 2021) 등이 보고된 바 있다.

본 연구에서 신선한 토마토를 구입하여 직접 동결건조한 후에 분말을 제조하여 쿠키 제조에 사용하였다. 쿠키의 주재료인 밀가루 대신 생리활성 물질이 풍부하고 항산화 활성이 우수한 토마토 분말을 2~8%까지 대체하여 쿠키를 제조한 후 쿠키의 물리적 특성, 일반성분 분석, 생리활성 물질 함량 및 항산화 활성을 측정함으로써 쿠키 제조에 첨가할 수 있는 토마토 분말의 적정량을 탐색하였다.

실험재료 및 시약

토마토는 충청남도 당진의 농장에서 재배된 것을 구입하여 표면이 붉은색으로 완숙된 것을 사용하였다. 쿠키 제조에 사용한 박력분 밀가루와 베이킹파우더(Samyang Co., Ltd.), 백설탕(CJ Cheiljedang Co., Ltd.), 버터(Seoulmilk), 달걀(CJ Freshway)은 시판품을 구입하였다. 실험에 사용한 시약들은 Sigma-Aldrich Chemical Co.와 Jensei Chemical Co., Ltd.에서 구입하였다.

토마토 분말 및 쿠키 제조

토마토를 세척한 후에 2 mm 두께로 잘라 은박도시락에 담아 -80°C deep freezer에서 24시간 동안 얼린 후에 진공도 10 mm Torr, -60°C cold trap 온도에서 48시간 동안 동결건조(FDU-1200, EYELA)하였다. 동결건조한 토마토를 분쇄기에 넣고, 고속에서 1분간 6회에 걸쳐 곱게 마쇄한 후에 850 μm(표준체 No. 20) 이하의 크기가 되도록 분말화시켜 지퍼백에 넣어 -20°C에서 보관하면서 실험에 사용하였다.

쿠키의 제조는 선행연구(Yeom과 Hwang, 2020)와 몇 차례 예비 실험을 통해 Table 1과 같은 배합 비율을 확정하였다. 쿠키에 첨가하는 동결건조한 토마토 분말 함량이 밀가루 중량의 8% 이상이 되면 반죽이 건조하고 갈라지는 것으로 나타나, 쿠키 제조에 첨가하는 토마토 분말은 밀가루 중량의 최대 8%까지로 하였다. 대조군 쿠키는 토마토 분말을 첨가하지 않고 밀가루만으로 제조하였고, 실험군 쿠키는 밀가루를 토마토 분말 2, 4, 6 및 8%로 대체하여 제조하였다. 쿠키 반죽 전에 버터는 실온에 꺼내두어 냉기를 제거하였다. 믹싱기(MUM54420, BOSCH)에 버터를 넣고 설탕을 3회에 나누어 서서히 첨가하면서 크림 상태로 만든 후에 달걀을 조금씩 첨가하면서 크림이 분리되지 않도록 잘 혼합하였다. 미리 체에 쳐서 덩어리를 제거한 가루 재료들(밀가루, 베이킹파우더, 토마토 분말)을 첨가한 후에 고무 주걱으로 재빠르게 섞어 반죽한 다음 지름 40 mm의 가래떡 모양으로 성형하여 랩으로 싸서 3시간 동안 냉장고에 넣어 휴지시켰다. 휴지가 끝난 반죽은 7 mm 두께로 잘라 오븐팬에 올려놓고 오븐(FDO-7104B, Daeyoung Bakery Machinery Inc.)의 윗불과 아랫불의 온도를 각각 160°C 및 150°C로 세팅하여 18분 동안 구운 후 실온에서 식혀 완성하였다. 완성한 쿠키는 분석 항목에 따라 제조 후 바로 실험에 사용하거나 지퍼백에 넣고 밀봉하여 -20°C에서 보관하면서 분석하였다.

Table 1

Formula of cookies prepared with different amount of tomato powder.

Ingredients (g)	Tomato powder (%)
	0	2	4	6	8
Wheat flour	100	98	96	94	92
Tomato powder	0	2	4	6	8
Butter	35	35	35	35	35
Sugar	25	25	25	25	25
Egg	25	25	25	25	25
Baking powder	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
Salt	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

수분 및 회분 정량

쿠키 제조에 사용한 토마토 분말, 밀가루 및 제조한 쿠키의 수분과 회분 함량은 AOAC 방법(1995)으로 측정하였다. 수분은 시료를 105°C 드라이오븐(EYELA)에 넣고 상압건조법으로 측정하였고, 회분은 600°C로 맞춰진 회화로(Jeil)에 넣고 회화시킨 후 정량하였다.

당도, pH, 총 산도 및 경도 측정

토마토 분말 함량을 달리하여 제조한 쿠키를 믹서기(PGR-002M, Supreme Electric Co., Ltd.)에 넣고 균일한 크기로 분쇄한 후에 시료 5 g에 95% 에탄올 10 mL를 첨가하여 혼합하였다. 혼합액은 40°C에서 10분 동안 초음파 추출을 하고 30분간 13,500×g에서 원심분리(Mega 17R, Hanil Co.)하여 얻은 상등액을 이용해서 당도, pH와 총 산도를 측정하였다. 당도는 당도계(PR-201α, Atago Co.)를 이용하였고, pH는 pH meter(420 Benchtop, Orion Research)로 측정하였다. 총 산도는 시료 추출 후 얻은 상등액을 0.1 N NaOH 용액으로 적정하면서 pH 8.3까지 도달하기 위해 사용된 0.1 N NaOH의 사용량(mL)을 구연산 함량으로 환산하여 나타냈다(AOAC, 1995).

쿠키의 경도(hardness)는 쿠키를 제조한 당일 상온에서 texture analyzer(CT3 10K, Brookfield)로 측정하였다. 지름 2 mm의 TA25/1000 실린더 타입의 probe를 이용하여 쿠키의 중심 부분이 부서질 때 받는 최대 힘을 경도로 나타냈다. Target type은 % deformation, target value는 60%였고, pre-test speed 2.0 mm/s, test speed 10.0 mm/s, load cell은 10 g으로 설정하여 측정하였다.

색도와 갈색화 지표 측정

색도는 색차계(Chrome Meter CR-300, Minolta)를 이용하여 명도(lightness, L^*값), 적색도(redness, a^*값), 황색도(yellowness, b^*값)를 3회 측정하고 평균값을 제시하였다. 표준 백색판의 L^*값은 97.10, a^*값은 +0.24, b^*값은 +1.75였다.

쿠키의 갈색화 지표(Browning index; BI)는 측정한 L^*, a^*, b^*값을 아래 계산식에 대입하여 측정하였다(Sommano 등, 2011).

BI＝100[x－0.31]/ 0.17

where, x＝(a^*_sample＋1.75L^*_sample)/ (5.645L^*_sample＋a^*_sample－3.012b^*_sample).

총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 카로티노이드 정량

토마토 분말, 밀가루 및 쿠키에 함유된 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 측정은 시료 5 g에 95% 에탄올 20 mL를 첨가하여 vortex mixer로 15초 동안 균질하게 혼합한 후 원심분리(13,500×g, 10 min)하여 상등액을 사용하였다. 총 폴리페놀 함량을 측정하기 위해 적절한 농도로 희석한 0.5 mL의 시료액에 2 N 폴린(Folin) 시약 0.5 mL를 넣고 실온에서 3분 동안 반응시킨 후에 2% sodium carbonate 1.5 mL를 첨가한 뒤 2시간 동안 암소에서 반응시켰다. 반응이 끝난 혼합액의 흡광도를 760 nm에서 분광광도계(Infinite M200 Pro, Tecan Group Ltd.)로 측정하였다. 각 시료에 함유된 총 폴리페놀 함량은 gallic acid 표준곡선을 이용하여 gallic acid equivalent(GAE)로 표시하였다.

총 플라보노이드 함량은 적절한 농도로 희석한 1 mL 시료 추출액에 2% aluminium chloride 메탄올 용액 1 mL를 넣고 15분간 실온 반응시켰다. 반응이 끝난 혼합액의 흡광도를 430 nm에서 측정하였다. 각 시료에 함유된 총 플라보노이드 함량은 quercetin 표준곡선을 이용하여 quercetin equivalent(QE)로 표시하였다.

시료 중의 카로티노이드는 Hwang 등의 방법(2012)에 따라 분석하였다. 유리 시험관(125×15 mm)에 분말화한 시료 0.1 g과 ethyl acetate 3 mL를 첨가하고 8,000×g에서 5분간 원심분리하여 상등액(ethyl acetate 층)에 포함된 카로티노이드를 추출하였다. 추출물은 감압하에서 농축한 후에 diethyl ether 0.25 mL와 high performance liquid chromatography(HPLC) 이동상(methanol:acetonitrile:tetrahydrofuran, 50:45:5, v/v/v) 0.75 mL를 넣어 완전히 용해시킨 후에 HPLC(Shimadzu Co.)로 분석하였다. 카로티노이드 분석은 C₁₈ Novapak(3.9×150 mm, 5 μm) 컬럼을 사용하였고, 컬럼은 25°C를 유지하도록 세팅하고 1 mL/min의 유속으로 480 nm에서 Schmaz Programmable Multiwavelength 검출기로 확인하고 정량하였다.

항산화 활성

토마토 분말, 밀가루 및 토마토 분말 대체 쿠키의 항산화 활성은 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량을 측정과 동일한 95% 에탄올로 시료를 추출하여 얻은 상등액을 사용하였다. DPPH 라디칼 소거 활성은 Mokoroane 등(2020)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출물과 0.2 mM DPPH 용액을 1:1로 혼합하여 30분 동안 암소에서 반응시킨 후에 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. DPPH 라디칼 소거 활성은 시료 첨가구와 대조군 간의 흡광도 차이를 백분율로 나타내었다.

ABTS 라디칼 소거 활성은 Re 등(1999)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출물과 ABTS 용액을 1:1로 혼합하여 30분 동안 37°C에서 반응시킨 후에 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. ABTS 라디칼 소거 활성은 시료 첨가구와 대조군 간의 흡광도 차이를 백분율로 나타냈다.

환원력은 Cheng과 Li(2004)의 방법으로 측정하였다. 시료 추출물 0.5 mL에 0.2 M 인산 완충액(pH 6.6) 0.5 mL와 1%의 페리시안화칼륨(K₃[Fe(CN)₆]) 0.5 mL를 혼합하여 20분간 50°C에서 반응시켰다. 이후에 10%의 삼염화아세트산(CCl₃COOH) 0.5 mL를 넣고 13,500×g에서 10분 동안 원심분리한 후 상등액을 취하여 증류수와 염화제이철(FeCl₃)을 각각 0.5 mL 넣어 어두운 곳에서 10분간 반응시켰다. 반응이 끝난 용액의 흡광도를 700 nm에서 측정하여 얻은 값을 환원력으로 나타내었고, 흡광도와 시료의 환원력은 비례관계를 갖는다.

통계분석

모든 측정은 3회 반복하여 평균(mean)±표준편차(standard deviation)로 나타내었고, 분석 결과에 대한 통계처리는 R-Studio(Version 3.5.1)를 이용하였다. ANOVA를 이용하여 각 처리군 간의 유의성을 확인한 후, P<0.05 수준에서 Duncan’s multiple range test를 이용하여 분석하였다.

수분 및 회분 정량

밀가루를 토마토 분말로 대체하여 제조한 쿠키의 수분과 회분을 분석한 결과는 Table 2와 같다. 토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 수분은 1.77%로 토마토 분말을 2~8%까지 대체하여 제조한 쿠키에 비해 가장 낮게 나타났다. 토마토 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 수분은 2.61%에서 3.56%로 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 토마토 분말의 수분이 12.89%로 밀가루에 함유된 수분 11.02%보다 높고, 토마토 분말에 있는 섬유소가 쿠키의 수분과 결합하여 수분이 외부로 빠져나가지 못하도록 하기 때문으로 사료된다. 무말랭이 분말(Cheng 등, 2023), 오디박(Jeon 등, 2013), 아사이베리 분말(Choi 등, 2014)을 첨가하여 쿠키를 제조하고 수분함량을 측정한 연구에서도 밀가루를 대체하여 첨가한 부재료의 양이 증가함에

Table 2

Moisture and ash analysis of cookies prepared with different amount of tomato powder (%).

Sample		Moisture	Ash
Cookies with tomato powder (%)	0	1.77±0.14b	0.77±0.04b
	2	2.61±0.05ab	0.75±0.01b
	4	3.37±0.10a	0.79±0.04b
	6	3.37±0.01a	0.96±0.06a
	8	3.56±0.05a	0.99±0.07a

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a,b) within the same column are not significantly different at P<0.05..

따라 쿠키의 수분도 증가하는 것으로 나타나 본 연구와 유사한 결과를 보였다. 쿠키에 함유된 회분은 대조군에서는 0.77%였고, 토마토 분말 대체량에 비례하여 0.75~0.99%로 증가하였으나 각 처리군들 사이에는 통계적으로 유의성 있는 차이는 나타나지 않았다.

쿠키의 가용성 고형물, pH, 산도 및 경도 측정

토마토 분말 첨가량을 달리하여 제조한 쿠키의 가용성 고형물, pH, 산도 및 경도를 측정한 결과는 Table 3과 같다. 본 실험에 사용한 토마토 분말과 밀가루의 가용성 고형물은 각각 23.90과 20.00 Brix로 토마토 분말의 가용성 고형물이 더 높았다. 토마토 분말을 첨가하지 않은 대조군 쿠키의 가용성 고형물은 20.70 Brix였고, 토마토 분말 첨가량이 2~8%로 증가함에 따라 가용성 고형물 함량은 20.80~20.90 Brix로 나타났다. 이는 밀가루에 비해 가용성 고형물 함량이 높은 토마토 분말을 쿠키 제조에 첨가하면 토마토 분말 함량에 비례하여 쿠키의 가용성 고형물이 높아진 것을 확인하였다.

Table 3

Sugar content, pH, total acidity, and hardness of cookies prepared with different amount of tomato powder.

Sample		Sugar content (Brix)	pH	Total acidity	Hardness (g/cm2)
Cookies with tomato powder (%)	0	20.70±0.00b	7.00±0.02a	0.01±0.00d	11,805.50±625.12ns
	2	20.80±0.14ab	6.52±0.01b	0.02±0.00c	11,663.75±320.39
	4	20.80±0.00ab	6.21±0.01c	0.02±0.00c	11,650.50±629.91
	6	20.85±0.07a	6.03±0.01d	0.03±0.00b	11,532.50±457.48
	8	20.90±0.00a	5.90±0.01e	0.04±0.00a	11,487.50±325.77

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-e) within the same column are not significantly different at P<0.05..

ns: not significant..

본 연구에 사용한 토마토 분말과 밀가루 추출물의 pH는 각각 5.35 및 6.50으로 토마토 분말의 pH가 밀가루에 비해 더 낮았다. 제조한 쿠키의 pH를 측정한 결과, 토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 대조군의 pH는 7.00으로 가장 높았고, 토마토 분말 첨가량이 2~8%까지 증가함에 따라 pH는 6.52에서 5.90까지 감소하였다. 이는 밀가루에 비해 pH가 낮은 토마토 분말을 첨가한 결과로 사료된다.

본 연구에 사용한 토마토 분말과 밀가루의 산도는 각각 0.60과 0.01로 밀가루에 비해 토마토 분말의 산도가 더 높았다. 쿠키의 산도는 토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 대조군에서 0.01로 가장 낮았고, 토마토 분말이 2~8%까지 증가함에 따라 쿠키의 산도도 0.02에서 0.04까지 높아졌다. 밀가루에 비해 토마토 분말에는 유기산 함량이 높아 pH가 낮았고, 쿠키 제조 시 첨가한 토마토 분말의 함량에 비례하여 쿠키의 pH는 감소하고 산도는 증가한 것으로 사료된다. 토마토의 품종, 기후, 토양, 성숙단계 및 수확시기에 따라 유리당과 유기산 함량이 달라진다(Casals 등, 2011; Getinet 등, 2008). 토마토가 숙성됨에 따라 당류의 총량이 증가하고 초록색의 미숙한 토마토에서는 glucose가 주요 유리당이며 붉은색으로 익어감에 따라 fructose 함량이 증가한다(Agius 등, 2018). 미숙한 토마토에서는 malic acid, oxalic acid, citric acid 및 fumaric acid와 같은 유기산을 함유하여 신맛이 강하고, 토마토가 성숙됨에 따라 citric acid 함량이 감소하는 것으로 알려져 있다(Andelini 등, 2023).

쿠키의 경도를 측정한 결과, 토마토 분말을 첨가하지 않은 대조군의 경도는 11,805.50 g/cm²였고, 토마토 분말을 2~8%까지 첨가하여 제조한 쿠키의 경도는 11,663.75에서 11,487.50 g/cm²로 수치상으로는 감소하였으나, 통계적인 유의성은 없는 것으로 나타났다. 밀가루와 토마토 분말에 함유된 수분 함량이 각각 12.89% 및 11.02%로 함량 차이가 크지 않았고, 토마토 분말에 들어있는 섬유소가 반죽 내의 수분과 결합하여 토마토 분말 첨가량이 8%까지 증가하여도 토마토 분말 함량에 따른 경도 차이는 유의성 있는 수치로 나타나지 않았다. 이상의 결과를 통해 쿠키 제조에 밀가루 대신 토마토 분말을 8%까지 첨가하여도 쿠키의 경도에는 영향을 미치지 않는 것으로 사료된다.

색도 및 갈색화 지표 측정

토마토 분말을 첨가하여 제조한 쿠키의 색도는 Table 4와 같다. 밝기를 나타내는 명도(L^*)는 토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 대조군 쿠키의 명도가 57.87로 가장 높았고, 토마토 분말 함량이 2~8%로 증가함에 따라 명도는 56.35에서 40.91로 감소하였다. 적색도를 나타내는 a^*값은 토마토 분말과 밀가루에서 각각 13.74와 -0.77로 토마토 분말이 밀가루에 비해 더 붉은색을 보였다. 토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 적색도는 7.19로 가장 낮았고, 토마토 분말 함량에 비례하여 a^*값이 10.71~13.17까지 증가하였다. 황색도를 나타내는 b^*값은

Table 4

Changes in Hunter’s color value of cookies prepared with different amount of tomato powder.

Sample		L	a	b	Browning index
Cookies with tomato powder (%)	0	57.87±0.75a	7.19±0.23d	26.05±0.33a	67.46±0.68e
	2	56.35±3.70a	10.71±0.40c	25.96±1.80a	74.24±0.55d
	4	50.48±1.90b	12.28±0.37b	23.72±0.96a	79.84±1.63c
	6	44.88±2.97c	13.15±0.19a	21.04±1.81b	83.13±0.57b
	8	40.91±1.30c	13.17±0.13a	19.27±0.94b	85.60±1.22a

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-e) within the same column are not significantly different at P<0.05..

토마토 분말과 밀가루에서 각각 21.69와 7.89로 토마토 분말이 밀가루에 비해 더 높은 값을 나타냈다. 토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 황색도는 26.05로 가장 높았고, 토마토 분말을 2~8% 첨가한 쿠키에서는 25.96에서 19.27로 급격히 감소하였다. 토마토 분말을 첨가한 시폰케이크(Paik 등, 2013), 베이글(Kim 등, 2016a), 머랭쿠키(Kim 등, 2016b), 화전(Jung과 Hwang, 2021)에서도 토마토 분말 첨가량이 증가함에 따라 명도 값은 감소하고 적색도 값은 증가하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 보였다. 다만, 이들 연구에서는 토마토 분말 첨가량에 비례하여 황색도도 증가하여 본 연구와는 상반된 결과를 나타냈으나, 이는 제품의 제조 방법, 가열방법, 가열시간 등의 따른 차이에 따른 색 변화로 사료된다.

쿠키의 색도 값을 이용하여 측정한 갈색화 지표의 경우, 대조군에서는 67.46으로 가장 낮았고, 토마토 분말을 2~8% 첨가하여 제조한 쿠키에서는 74.24에서 85.60으로 토마토 분말 첨가량에 비례하여 증가하였다. 이는 토마토 분말은 밀가루에 비해 낮은 명도 값과 높은 적색도 값을 가지며, 쿠키를 굽는 과정에서 밀가루만 첨가한 대조군 쿠키에 비해 표면색이 더 짙어져서 나타난 현상으로 사료된다. 일반적으로 쿠키의 표면색은 향, 맛 및 외관 특성과 관련된 중요한 품질 특성이며, 소비자들이 선호하는 쿠키의 표면색은 옐로우 골드 또는 먹음직스러운 갈색으로 알려져 있다(Capuano 등, 2008).

총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 카로티노이드 정량

토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 총 폴리페놀과 총 플라보노이드 함량은 Table 5와 같다. 총 폴리페놀 함량은 토마토 분말을 첨가하지 않은 대조군의 경우, 쿠키 시료 1 g당 gallic acid를 기준으로 25.76 μg이었고, 토마토 분말 첨가량이 증가할수록 쿠키에 포함된 총 폴리페놀 함량도 증가하였다. 즉, 토마토 분말을 2~8% 첨가함에 따라 총 폴리페놀 함량은 36.33 μg에서 89.71 μg으로 대조군 대비 1.41~3.48배까지 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용한 토마토 분말과 밀가루에 함유된 총 폴리페놀 함량은 각각 289.74 μg/g 및 46.06 μg/g으로 밀가루에 비해 토마토 분말에 함유된 총 폴리페놀이 약 6.29배 높았기 때문에 토마토 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 총 폴리페놀 함량도 증가한 것으로 사료된다. Cruz-Carrion 등(2022)은 토마토 추출물로부터 항산화 활성이 있는 salicylic acid, caffeic acid, p-coumaric acid, dihydrocaffeic acid 등의 폴리페놀 화합물을 확인했으며, 이들 물질을 통해 토마토 분말 첨가 쿠키의 총 폴리페놀 함량을 증가한 것으로 사료된다.

Table 5

Total polyphenol and total flavonoid contents of cookies prepared with different amount of tomato powder.

Sample		Total polyphenol (μg GAE/g)	Total flavonoid (μg QE/g)
Cookies with tomato powder (%)	0	25.76±1.02e	8.36±0.07d
	2	36.33±0.77d	25.57±0.92c
	4	52.86±0.81c	25.75±0.28c
	6	62.53±2.01b	28.19±0.59b
	8	89.71±0.95a	32.81±1.43a

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-e) within the same column are not significantly different at P<0.05..

GAE: gallic acid equivalent, QE: quercetin equivalent..

총 플라보노이드 함량은 토마토 분말을 첨가하지 않은 대조군의 경우, 쿠키 시료 1 g당 quercetin을 기준으로 8.36 μg이었고, 토마토 분말 첨가량이 증가할수록 쿠키에 포함된 총 플라보노이드 함량도 증가하였다. 즉, 토마토 분말을 2~8% 첨가함에 따라 총 플라보노이드 함량은 25.57~32.81 μg으로 대조군 대비 3.06~3.92배까지 증가하였다. 본 연구에 사용한 토마토 분말과 밀가루에 함유된 총 플라보노이드 함량은 각각 39.78 μg 및 17.71 μg으로 밀가루에 비해 토마토 분말에 함유된 총 플라보노이드가 약 2.25배 높았기 때문에 토마토 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 총 플라보노이드 함량도 증가한 것으로 사료된다. Rutin, naringenin, naringenin chalcone, kaempferol-O-rutinoside 등의 플라보노이드 성분이 함유되어 있으며, 이들이 토마토 분말 첨가 쿠키의 총 플라보노이드 함량이 증가하였다(Cruz-Carrion 등, 2022).

토마토 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 카로티노이드 함량을 HPLC로 분석한 결과는 Table 6과 같다. 쿠키 제조에 사용한 토마토 분말 1 g당 함유된 루테인, 라이코펜 및 베타카로틴 함량은 각각 5.79 μg, 194.71 μg 및 0.23 μg이었다. 토마토 분말을 첨가하여 제조한 쿠키의 카로티노이드 함량을 측정한 결과, 토마토 분말을 함유하지 않은 대조군에서는 카로티노이드가 함유되지 않았으나, 토마토 분말을 첨가하여 제조한 쿠키에서는 루테인, 라이코펜 및 베타카로틴을 확인하였다. 토마토 분말을 2% 첨가한 쿠키는 루테인이 1.51 μg/g 함유되어 있었고,

Table 6

Carotenoid contents of cookies prepared with different amount of tomato powder.

Sample		Carotenoids (μg/g dry weight)
		Lutein	Lycopene	β-Carotene
Cookies with tomato powder (%)	0	ND	ND	ND
	2	1.51±0.07b	0.88±0.28d	0.01±0.00ns
	4	1.59±0.01b	4.14±0.33c	0.01±0.00
	6	1.66±0.07ab	6.93±1.04b	0.01±0.00
	8	1.77±0.00a	13.31±0.58a	0.01±0.00

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-d) within the same column are not significantly different at P<0.05..

ND: not detected. ns: not significant..

라이코펜과 베타카로틴은 각각 0.88 및 0.01 μg/g을 확인하였다. 쿠키 반죽에 첨가한 토마토 분말 함량이 2~8%로 증가함에 따라 루테인은 1.51에서 1.77 μg/g으로 증가하였고, 라이코펜은 0.88에서 13.31 μg/g으로 증가하였다. 베타카로틴은 0.01 μg/g을 유지하였다. 카로티노이드는 밝은 노란색에서 짙은 붉은 색을 지닌 색소 물질로, 카로티노이드 섭취 시 암을 비롯한 당뇨, 고혈압 등의 위험이 감소했다는 다양한 임상 연구 결과들이 보고되고 있다(Roohbakhsh 등, 2017; Rowles와 Erdman, 2020). 특히 카로티노이드의 주요 급원 식품인 토마토에는 붉은색 색소 물질인 라이코펜이 전체 카로티노이드의 약 60~64%를 차지하는 것으로 알려져 있다(D’Evoli 등, 2013). 토마토에 함유된 카로티노이드는 지용성 물질로 토마토를 동결건조하여 분말화하고 열처리하는 과정을 거치면서 토마토의 세포벽에 단단히 결합된 카로티노이드 성분들이 분리되고 쿠키 반죽에 첨가한 버터에 용해되어 체내에 이용될 수 있을 것으로 사료된다(Hwang 등, 2012).

항산화 활성 측정

토마토 분말을 첨가하여 제조한 쿠키의 항산화 활성을 알아보기 위해 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력을 측정한 결과는 Table 7에 제시하였다. 토마토 분말과 밀가루 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 각각 71.35%와 25.88%로 밀가루에 비해 토마토 분말의 DPPH 라디칼 소거 활성이 약 4.54배 높게 나타났다. 토마토 분말 첨가 쿠키의 DPPH 라디칼 소거 활성은 대조군에서 40.32%로 나타났고, 토마토 분말을 2~8% 첨가한 쿠키에서 각각 58.72~67.16%까지 증가하여, 이는 대조군 쿠키에 비해 약 1.46~1.67배 높은 활성을 나타냈다.

Table 7

Antioxidant activities of cookies prepared with different amount of tomato powder.

Sample		DPPH radical scavenging (%)	ABTS radical scavenging (%)	Reducing power
Cookies with tomato powder (%)	0	40.32±1.15d	48.46±2.29d	0.28±0.01e
	2	58.72±0.78c	55.96±1.19c	0.47±0.00d
	4	63.75±0.62b	68.50±0.98b	0.79±0.03c
	6	66.59±0.41a	70.87±1.38ab	1.14±0.02b
	8	67.16±0.42a	71.37±1.21a	1.18±0.02a

Data were the mean±SD of triplicate experiment..

Means with the same superscript (a-e) within the same column are not significantly different at P<0.05..

ABTS 라디칼 소거 활성의 경우, 토마토 분말을 첨가하지 않은 쿠키에서는 48.46%로 가장 낮았고, 토마토 분말 첨가량 비율에 따라 각각 55.96~71.37%로 이는 대조군 쿠키에 비해 약 1.15~1.47배 높은 활성을 나타내 토마토 분말 첨가량에 비례하여 ABTS 라디칼 소거 활성도 높아짐을 확인하였다. 본 연구에 사용한 토마토 분말과 밀가루의 ABTS 라디칼 소거 활성은 각각 73.04% 및 43.75%로 밀가루에 비해 토마토 분말의 ABTS 라디칼 소거 활성이 약 1.67배 높았기 때문에 토마토 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 ABTS 라디칼 소거 활성도 증가한 것으로 사료된다.

환원력은 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성과 유사한 경향을 보였다. 토마토 분말을 첨가하지 않은 대조군의 환원력은 0.28로 가장 낮았고, 토마토 분말 첨가량이 2~8%로 많아짐에 따라 환원력은 0.47~1.18로 증가하였다. 본 연구에 사용한 토마토 분말과 밀가루의 환원력은 각각 5.87 및 0.14로 밀가루에 비해 토마토 분말의 환원력이 높았고, 이로 인해 쿠키에 첨가한 토마토 분말 함량이 많아짐에 따라 쿠키의 환원력도 증가하였다.

토마토에는 앞서 측정한 바와 같이 카로티노이드, 폴리페놀, 플라보노이드 성분이 함유되어 있으며, 이들 물질은 산화 방지에 탁월한 기능을 하는 것으로 알려져 있다(Camara 등, 2013; Ghadage 등, 2019). 선행연구에서도 토마토 분말을 첨가하여 제조한 화전(Jung과 Hwang, 2021), 베이글(Kim 등, 2016a), 크래커(Kim 등, 2017) 등에서도 토마토 분말 첨가량이 증가함에 따라 항산화 활성이 높아져 본 연구 결과와 유사함을 확인하였다.

본 연구에서는 밀가루 중량 대비 토마토 분말을 2, 4, 6 및 8%로 첨가하여 쿠키를 제조하고 쿠키의 이화학적 품질특성, 기능성 성분의 함량 및 항산화 활성을 측정하여 토마토 분말 첨가 쿠키의 최적 배합비를 선정하고자 하였다. 쿠키의 수분은 토마토 분말 첨가량에 비례하여 감소하였고, 회분과 경도는 대조군과 토마토 분말 2~8% 첨가군에서는 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 쿠키에 첨가한 토마토 분말 함량에 비례하여 쿠키의 당도와 총산도는 증가하였고, pH는 감소하였다. 토마토 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 명도와 황색도는 감소하였고, 적색도와 갈색화 지표는 증가하였다. 쿠키의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 카로티노이드 함량은 토마토 분말 첨가량에 비례하여 증가하였고, DPPH와 ABTS 라디칼 소거능과 환원력으로 측정한 항산화 활성도 토마토 분말 첨가량에 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 이상의 결과를 통해 쿠키에 토마토 분말을 첨가하면 폴리페놀, 플라보노이드 및 카로티노이드 함량이 증가하여 항산화 활성을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 수분함량과 경도 등을 고려할 때, 토마토 분말을 밀가루 중량 대비 2~8% 수준에서 첨가하는 것이 일반 쿠키와 큰 차이가 없을 것으로 사료된다.

본 연구는 한국연구재단 기본연구지원사업(과제번호 2021R1F1A1060605)의 지원에 의해 이루어진 것이며, 그 지원에 감사드립니다.