아로니아(Aronia melanocarpa)는 장미과에 속하는 베리류로 주로 폴란드, 유럽, 북아메리카 등지에서 재배되고 있으며, 내한성이 강하고 가혹한 환경에서도 잘 성장하는 것으로 알려져 있다(Kulling과 Rawel, 2008). 아로니아는 다른 베리류에 비해 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌과 같은 생리활성 물질들이 풍부하며 특히, 블루베리에 비해 3.94배의 안토시아닌을 함유하고 있고, 5.54배나 높은 항산화 활성을 지니고 있어 슈퍼푸드로 불린다(Jurendic과 Scetar, 2021). 아로니아는 강력한 항산화 작용, 항암 및 항돌연변이 활성이 있으며, 면역증진, 염증 개선, 시력 개선, 혈전형성 억제 등과 같은 다양한 건강상의 장점들이 보고(Banach 등, 2020; Gill 등, 2021; Kulling과 Rawel, 2008; Xing 등, 2021)되고 있어 식품 및 의약 소재로의 응용 가능성이 매우 높다.

짙은 보라색을 지닌 아로니아 열매는 강한 떫은맛 때문에 생과로 섭취하기보다는 엑기스, 분말 등을 제조하여 다른 식품 제조에 부재료로 첨가하거나, 우유나 요구르트 등과 혼합하여 섭취한다. 아로니아는 다른 베리류에 비해 껍질이 두껍고 과육이 단단하여 착즙 시 수율이 50~60% 전후로 낮으며, 착즙 시 생성되는 부산물의 양이 많은 편이다(Kim 등, 2017). 아로니아 착즙 후 남게 되는 부산물에는 껍질과 씨 등이 포함되고 있고(Roda-Serrat 등, 2022), 여기에는 안토시아닌과 폴리페놀과 같은 생리활성 물질들이 다량 함유되어 있음에도 불구하고 대부분 폐기되는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2017). 따라서 경제적인 측면에서도 아로니아 부산물 활용을 위한 방안을 마련할 필요가 있다.

최근 건강식품에 대한 일반인들의 관심이 높아지면서 아로니아가 지닌 생리활성에 대한 인식이 높아졌고, 아로니아를 제과, 제빵, 음료 등에 첨가하여 다양한 가공식품들을 개발하고 있다. 선행연구에서는 아로니아 착즙액을 첨가하여 젤리(Joo 등, 2015), 식초(Hwang과 Thi, 2020), 식혜(Hwang과 Sohn, 2020)를 제조하였고, 아로니아 분말을 첨가하여 파운드케이크(Lim과 Lee, 2017), 스펀지케이크(Jang 등, 2018), 설기떡(Hwang과 Hwang, 2015) 등을 제조하여 품질특성 및 항산화 활성을 측정한 연구들이 진행되었다.

쿠키는 밀가루, 버터, 설탕, 계란 등을 주원료로 오븐에서 구워낸 과자류로 맛과 식감이 좋아 남녀노소에게 널리 애용되는 대중적인 간식류 중 하나이다(Lee 등, 2002). 쿠키는 고온에서 굽는 동안 반죽에 함유된 수분이 증발하여 수분 함량 및 수분활성도가 낮아지므로 실온에서도 비교적 장기간 보관할 수 있다(Kim과 Kong, 2006; Lee 등, 2015). 전통적인 쿠키 재료에 단호박 분말(Park, 2012), 대추 분말(Kim 등, 2014), 생강 분말(Lee 등, 2015), 비타민나무 잎 분말(Park과 Joo, 2021) 등의 건강에 좋은 부재료를 첨가하여 소비자들의 취향을 반영하고 기능적인 측면을 부각한 쿠키들이 소개된 바 있다.

또한, 최근에는 환경과 지속가능한 식품 소비에 대한 인식이 확산되면서 제로 웨이스트(zero waste)나 식품의 부산물을 활용한 업사이클링(upcycling)에 관련된 연구가 진행되고 있다. 쿠키의 제조에도 건오디박(Jeon 등, 2013), 율피 분말(Joo와 Choi, 2012), 들깨박(Oh 등, 2022), 배 과피(Nam 등, 2023), 카카오빈 허스크 분말(Kim 등, 2021) 등과 같이 과거에는 버려지던 항산화 활성이 우수한 식품 부산물들을 첨가하여 항산화 활성 및 품질특성을 탐색한 연구들이 보고되고 있다. 하지만 아로니아 착즙액을 제조하고 남은 부산물인 아로니아박을 쿠키 제조에 활용한 사례는 보고되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 쿠키의 주재료인 밀가루 대신 생리활성물질이 풍부하고 항산화 활성이 우수한 아로니아박 분말을 2~6%까지 첨가하여 쿠키를 제조한 후 이화학적 품질특성, 항산화 물질의 함량, 항산화 활성을 측정함으로써 쿠키 제조에 아로니아박의 활용 가능성을 알아보았다.

실험재료 및 시약

쿠키 제조에 사용한 박력분 밀가루(Samyang Co., Ltd.), 버터(Seoul Milk), 달걀(CJ Freshway), 베이킹파우더(Geonwon Food), 백설탕(CJ Cheiljedang Co., Ltd.)은 시판품을 구입하여 사용하였다. 아로니아는 경상북도 영천의 농장에서 재배된 것을 온라인 쇼핑몰을 통해 구입하였다. Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, gallic acid, 1,1-dipheny1-2-picrylhydrazyl(DPPH)은 Sigma-Aldrich Chemical Co.에서 구입하였다. 에탄올, ethyl ether, 2,2′-azino- bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt(ABTS)는 Fluka에서 구입하였다. 그 외 시약들은 Sigma-Aldrich Chemical Co.와 Jensei Chemical Co., Ltd.에서 구입하여 실험에 사용하였다.

아로니아박 및 쿠키 제조

아로니아박은 아로니아 농축액 제조 후에 얻은 압착물을 회수하여 -80°C에서 급속 동결한 후 동결건조기(FDU- 1200, EYELA)에 넣어 건조시켰다. 동결건조된 아로니아박은 분쇄기(PGR 002M, Supreme Electric Co., Ltd.)에 넣어 고속에서 1분간 3회에 걸쳐 곱게 마쇄한 후 850 μm(표준체 No. 20) 이하의 크기가 되도록 분말화시켜 -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 아로니아박 함량이 밀가루 중량의 7% 이상이 되면 쿠키 반죽이 지나치게 건조하고 거칠어져 아로니아박 분말의 최대량은 6%까지로 하였다. 아로니아박 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키를 대조군으로 하였고, 실험군은 대조군에 사용한 밀가루 함량의 2, 4, 6%를 아로니아박 분말로 대체하여 제조하였다. 설탕과 실온에 꺼내둔 버터를 믹싱기(MUM54420, BOSCH)에 넣고 크림화하였다. 크림화된 반죽에 달걀을 첨가하여 2분간 혼합한 후 체에 친 밀가루, 베이킹파우더 및 실험군별로 필요한 아로니아박 분말을 넣고 고무 주걱으로 잘 혼합하여 쿠키 반죽을 완성하였다. 쿠키 반죽은 지름 40 mm가 되도록 원통형으로 만든 후에 마르지 않도록 랩에 싸서 냉장고에서 3시간 동안 휴지시켰다. 이후에 두께가 5 mm가 되도록 잘라 철판에 패닝하고 윗불 160°C와 아랫불 150°C로 예열한 오븐(FDO-7104B, Daeyoung Bakery Machinery Inc.)에서 15분간 구운 후, 실온에서 30분간 방랭하여 분석용 시료로 사용하였다.

Table 1 . Formula for cookies containing various amounts of aronia pomace.

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

쿠키의 퍼짐성, 팽창률 및 손실률 측정

쿠키의 퍼짐성, 팽창률 및 손실률은 AACC법(2000)에 따라 측정하였다. 퍼짐성 측정을 위해 쿠키 6개를 나란히 수평으로 정렬하여 총길이를 측정하고, 다시 90° 회전시킨 후 동일한 방법으로 총길이로 측정한 것을 평균 너비로 하였다. 쿠키의 두께는 쿠키 6개를 수직으로 쌓은 후 높이를 측정하고, 쌓은 순서를 바꾸어 또다시 측정하여 평균 두께를 계산하였다.

팽창률은 오븐에 쿠키를 굽기 전과 후의 대조군과 실험군 쿠키의 중량을 측정하여 그 차이에 대한 비율을 아래 식에 따라 계산하였다.

손실률은 쿠키를 굽기 전과 구운 후 중량을 각각 측정한 후 아래의 식에 따라 계산하였다.

일반성분 함량 측정

쿠키를 분쇄기(PGR 002M, Supreme Electric Co., Ltd.)에 넣고 균일한 크기의 분말로 균질화하여 일반성분을 측정하였다(AOAC, 1995). 수분은 드라이오븐(EYELA)에서 105°C 상압건조법으로 정량하였고, 조회분은 시료를 회화로(Jeil)에 넣고 600°C에서 회화시켜 측정하였다. 조단백질은 semimicro-Kjeldhl법으로 단백질 분석기(Kjeltec 2400 AUT, Foss Tecator)를 이용하여 정량하였고, 조지방은 diethyl ether로 추출하여 Soxhlet 추출기(Soxtec System HT 1043, Foss Tecator)로 측정하였다.

가용성 고형물, pH 및 경도 측정

아로니아박 분말 함량을 달리하여 제조한 쿠키를 믹서기(PGR 002M, Supreme Electric Co., Ltd.)에 넣고 균일한 크기로 분쇄한 후 시료 5 g에 95% 에탄올 10 mL를 첨가하여 혼합하였다. 혼합액은 40°C에서 10분 동안 초음파 추출을 하여 30분간 13,500×g에서 원심분리(Mega 17R, Hanil Co.)하여 얻은 상등액의 당도와 pH를 측정하였다. 당도는 당도계(PR-201α, Atago Co.)를 이용하였고 pH는 pH meter(420 Benchtop, Orion Research)로 측정하였다.

쿠키의 경도(hardness)는 쿠키를 제조한 당일 상온에서 texture analyzer(CT3 10K, Brookfield)로 텍스처 프로파일 분석(texture profile analysis)을 하였다. 경도는 TA25/ 1000 probe를 이용하였고, target type은 % deformation, target value는 60%였고, pre-test speed 2.0 mm/s, test speed 10.0 mm/s, load cell 100 g으로 설정하여 측정하였다.

색도 측정

쿠키의 색도는 색차계(Chrome Meter CR-300, Minolta)를 이용하여 명도(lightness, L^*값), 적색도(redness, a^*값), 황색도(yellowness, b^*값)를 측정하였다. 사용한 표준 백색판의 L^*, a^*, b^*값은 각각 97.10, +0.24, +1.75였다.

총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량 측정

분말화한 쿠키 시료 5 g에 95% 에탄올 20 mL를 넣고 vortex mixer로 15초 동안 균질하게 혼합한 후 원심분리(13,500×g, 10 min)하여 얻은 상등액으로 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량을 측정하였다. 총 폴리페놀 함량을 측정하기 위해 적절한 농도로 희석한 0.5 mL의 시료액에 2 N 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 함량을 측정하기 위해 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.

총 안토시아닌 함량을 측정하기 위해 적절한 농도로 희석한 100 μL 시료 추출액에 완충용액(pH 1) 1,900 μL와 완충용액(pH 4.5) 1,900 μL를 각각 첨가하여 혼합한 후, 520 nm와 700 nm에서 각각의 흡광도를 측정하였다. 각 시료에 함유된 총 안토시아닌 함량은 Meyers 등(2003)의 방법에 따라 계산하고, 시료 1 g에 함유된 총 안토시아닌은 아래 계산식에 따라 cyanidin-3-glucoside(C3G) 함량으로 표시하였다.

항산화 활성 측정

항산화 활성을 DPPH 라디칼 소거 활성(Cheung 등, 2003), ABTS 라디칼 소거 활성(Re 등, 1999) 및 환원력(Oyaizu, 1986)으로 측정하였다. 분말화한 시료 5 g에 95% 에탄올 20 mL를 넣어 vortex mixer로 균질하게 혼합한 후 원심분리(13,500×g, 10 min)하여 얻은 상등액으로 항산화 활성을 측정하였다. Ascorbic acid 20 μg/mL를 양성대조군으로 하여 시료의 항산화 활성과 비교하였다.

DPPH 라디칼 소거 활성은 쿠키 추출액 100 μL와 0.2 mM DPPH 용액 100 μL를 혼합하여 37°C에서 30분간 반응시킨 후 분광광도계로 515 nm에서 흡광도를 측정하였다. 아래 식에 따라 DPPH 라디칼 소거 활성을 계산하였다.

ABTS 라디칼 소거 활성은 실험 시작 24시간 전에 ABTS 양이온을 형성시키기 위해 7.0 mM ABTS와 2.45 mM potassium persulfate를 빛을 차단한 곳에서 반응시켰다. 실험 전에 735 nm에서 흡광도 값이 0.17±0.03이 되도록 에탄올로 희석하여 사용하였다. 흡광도를 맞춘 ABTS 용액 100 μL와 쿠키 추출액 100 μL를 혼합하여 37°C에서 30분간 반응시킨 후 분광광도계로 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 아래 식에 따라 ABTS 라디칼 소거 활성을 계산하였다.

환원력은 쿠키 추출액 0.5 mL에 20 mM 인산 완충액(pH 6.6) 0.5 mL와 1%의 potassium ferricyanide 0.5 mL를 순서대로 첨가한 후 50°C로 맞춰진 항온수조에서 20분간 반응시켰다. 반응액에 10% trichloroacetic acid 용액 1 mL를 넣어 혼합한 후에 13,500×g에서 15분간 원심분리하여 상등액을 얻었다. 이 상등액 1 mL에 증류수 및 ferric chloride를 각각 1 mL씩 가하여 혼합한 후 분광광도계로 720 nm에서 측정한 흡광도 값을 환원력으로 나타냈다.

통계분석

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

쿠키의 퍼짐성, 팽창률 및 손실률 측정

아로니아박 분말 첨가량을 달리하여 제조한 쿠키의 퍼짐성, 팽창률 및 손실률을 측정하고 Table 2에 제시하였다. 쿠키의 퍼짐성, 팽창률 및 손실률은 대조군에 비해 아로니아박 분말 첨가량이 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다. 아로니아 쿠키의 퍼짐성은 대조군과 아로니아박 분말 2% 첨가군에서 각각 3.62 및 3.60으로 가장 높게 나타났고, 이들 두 그룹 사이에서는 통계적으로 유의성있는 차이가 나타나지 않았다. 아로니아박 분말을 4~6%까지 첨가함에 따라 쿠키의 퍼짐성은 3.37에서 3.15까지 감소하였다. 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군 쿠키의 팽창률을 100%로 하고 아로니아박 분말 첨가량에 따른 쿠키의 팽창률을 측정한 결과, 아로니아박 분말을 2~6% 첨가함에 따라 쿠키의 팽창률은 99.85%에서 91.73%로 감소하였다. 손실률은 대조군에서 17.75로 가장 높았고, 아로니아박 분말 2% 처리군에서는 17.26으로 대조군과 유사했으나, 아로니아박 분말을 4% 및 6% 첨가한 쿠키의 손실률은 각각 16.09에서 15.27로 감소하였다.

Table 2 . Spread factor, leavening rate, and loss rate of cookies added with various amounts of freeze-dried aronia pomace.

Measurement	Aronia pomace (%)
	0	2	4	6
Spread factor	3.62±0.04a1)2)	3.60±0.12a	3.37±0.09b	3.15±0.14c
Leavening rate (%)	100.00±0.00a	99.85±1.73a	96.61±5.32b	91.73±4.81c
Loss rate (%)	17.75±0.96a	17.26±0.92a	16.09±0.60b	15.27±1.04c

¹⁾Data were the mean±SD of triplicate experiment..

²⁾Means with the same superscript (a-c) within the same row are not significantly different at P<0.05..

쿠키의 퍼짐성은 쿠키를 반죽하여 오븐에서 굽는 과정 중에 쿠키 반죽이 열을 받아 옆으로 밀리면서 두께는 얇아지고 지름이 커지는 현상이다(Mudgil 등, 2017), 퍼짐성은 굽는 온도 및 시간, 반죽의 점성, 쿠키 반죽의 수분과 지방 함량, 반죽에 첨가한 부재료의 종류 및 섬유소 함량 등에 따라 영향을 받는다(Choi 등, 2014; Mudgil 등, 2017). 특히, 쿠키 반죽의 수분 함량이 적을수록 쿠키 반죽의 유동성과 점도가 감소하므로 쿠키의 퍼짐성도 낮아지는 것으로 알려져 있다(Choi 등, 2007). 아로니아박 분말은 동결건조의 과정을 거쳐 수분을 제거하였기 때문에 밀가루에 비해 수분 함량이 낮아졌고, 이에 따라 아로니아박 분말 첨가량이 증가함에 따라 쿠키 반죽의 부드러움이 감소하여 반죽의 건조도가 매우 높아짐을 확인하였다. 아로니아 착즙 부산물인 아로니아박은 껍질 부위를 포함하고 있어 밀가루에 비해 다량의 섬유소를 함유하고 있다. 이들 섬유소가 쿠키 반죽의 수분을 흡수하였기 때문에 쿠키의 팽창에 필요한 수분이 대조군에 비해 부족하여 아로니아박 분말 함량이 높아짐에 따라 팽창률이 감소한 것으로 사료된다. 선행연구에서도 쿠키 반죽에 사용한 밀가루를 대신하여 건오디박(Jeon 등, 2013), 생강 분말(Lee 등, 2015), 아사이베리 분말(Choi 등, 2014), 녹차 분말(Hwang과 Park, 2021) 등과 같은 식이섬유가 풍부한 부재료를 첨가함에 따라 쿠키 반죽 내의 식이섬유가 수분을 흡수하여 쿠키 반죽의 유동성과 퍼짐성 및 팽창률이 감소하여 본 연구 결과와 유사한 경향을 나타냈다.

손실률은 쿠키를 고온에서 굽는 동안 증발된 수분의 양을 측정한 것으로 섬유소가 많은 부재료의 첨가량이 많아짐에 따라 이들 부재료와 결합하는 결합수의 양도 증가하여 손실률이 감소하는 것으로 알려져 있다(Nam 등, 2023). 아로니아박 분말 첨가량이 증가할수록 쿠키 반죽 내의 수분을 아로니아박에 함유된 섬유소가 흡수함에 따라 결합수의 양이 증가하여 손실률을 감소시킨 것으로 판단된다. 녹차 분말(Hwang과 Park, 2021), 들깨박(Oh 등, 2022), 배과피 분말(Nam 등, 2023) 첨가 쿠키에서도 밀가루에 비해 섬유소가 풍부한 부재료의 첨가량이 증가함에 따라 쿠키의 손실률이 감소하여 본 연구 결과와 유사함을 확인하였다.

일반성분 함량

실험에 사용된 밀가루, 아로니아박 및 아로니아박 분말을 첨가하여 제조한 쿠키의 일반성분을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 아로니아박의 수분은 1.80%로 밀가루에 함유된 수분 10.70%에 비해 낮았고, 아로니아박의 회분은 2.73%로 밀가루의 회분 함량인 0.64%에 비해 높게 나타났다. 아로니아박의 조단백질은 0.56%로 밀가루에 비해 낮았으나, 조지방 함량은 2.31%로 밀가루에 비해 높았다.

Table 3 . Proximate analysis of wheat flour, aronia pomace powder, and cookies added with various amounts of freeze-dried aronia pomace.

Measurement	Wheat flour	Aronia pomace	Cookies with aronia pomace (%)
			0	2	4	6
Moisture	10.70±0.33a1)2)	1.80±0.15d	2.94±0.12b	1.85±0.15c	1.79±0.02d	1.12±0.00e
Ash	0.64±0.05e	2.73±0.04a	0.63±0.16e	0.68±0.22d	0.79±0.04c	0.86±0.02b
Crude protein	1.40±0.08a	0.56±0.01c	1.17±0.06b	1.18±0.02b	1.16±0.04b	1.18±0.03b
Crude fat	0.22±0.30c	2.31±0.08b	20.46±0.15a	20.60±0.98a	20.85±1.82a	20.59±0.79a

¹⁾Data were the mean±SD of triplicate experiment..

²⁾Means with the same superscript (a-e) within the same row are not significantly different at P<0.05..

아로니아박을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 수분은 2.94 %로 가장 높았고, 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 수분은 1.85%에서 1.12%로 감소하는 경향을 나타냈다. 이는 아로니아박 수분 함량이 밀가루의 수분 함량보다 낮아 아로니아박 분말 첨가 비율이 높을수록 쿠키의 수분 함량이 낮아진 것으로 사료된다.

쿠키에 함유된 회분은 대조군에서는 0.63%로 가장 낮았고, 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 0.68∼0.86%로 증가하였는데, 이는 밀가루에 비해 아로니아박 분말의 회분 함량이 높아서 나타난 결과로 사료된다. 쿠키에 함유된 조단백질과 조지방 함량은 각각 1.16~1.18 % 및 20.46~20.85%로 대조군과 아로니아박 분말 첨가군에서 통계적으로 유의성 있는 변화는 나타나지 않았다. 쿠키의 조단백질과 조지방 함량은 밀가루와 아로니아박뿐 아니라 쿠키 제조에 사용한 달걀, 버터 등에 함유된 단백질과 지방 함량에 영향을 받으며, 실험군마다 동일한 양의 달걀과 버터가 첨가되어 단백질과 지방 함량에 큰 차이가 나타나지 않은 것으로 사료된다.

쿠키의 가용성 고형물, pH, 산도 및 경도 측정

아로니아박 분말 첨가량을 달리하여 제조한 쿠키의 가용성 고형물, pH, 산도 및 경도를 측정한 결과는 Table 4와 같다. 본 실험에 사용한 밀가루와 아로니아박의 가용성 고형물은 각각 19.3과 21.2 Brix로 아로니아박에서 가용성 고형물이 더 높게 나타났다. 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군 쿠키의 가용성 고형물은 20.4 Brix였고, 아로니아박 분말 첨가량이 2~6%로 증가함에 따라 가용성 고형물 함량은 20.3~20.4로 대조군과 유사하여 통계적으로 유의성 있는 차이를 보이지 않았다. 이를 통해 쿠키 제조 시 아로니아박 분말을 2~6% 첨가한 경우에는 대조군 쿠키와 비교할 때 고형물 함량에 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다.

Table 4 . Sugar content, pH, total acidity, and hardness of cookies added with various amounts of freeze-dried aronia pomace.

Measurement	Wheat flour	Aronia pomace	Cookies with aronia pomace powder (%)
			0	2	4	6
Soluble solids (Brix)	19.3±0.1c	21.2±0.1a	20.4±0.1b	20.3±0.1b	20.4±0.1b	20.3±0.1b
pH	6.13±0.01a	4.71±0.01e	6.04±0.00b	5.59±0.01c	5.58±0.01c	5.50±0.05d
Total acidity	0.01±0.00d	0.05±0.00a	0.01±0.00d	0.01±0.00d	0.02±0.00c	0.03±0.00b
Hardness	－	－	10,181.67±432.53c	10,377.00±409.62c	11,072.66±421.55b	11,620.21±562.67a

¹⁾Data were the mean±SD of triplicate experiment..

²⁾Means with the different superscript (a-e) within the same row are significantly different at P<0.05..

본 연구에 사용한 밀가루와 아로니아박 추출물의 pH는 각각 6.13과 4.71로 아로니아박의 pH가 밀가루에 비해 더 낮았다. 제조한 쿠키의 pH를 측정한 결과, 아로니아박을 첨가하지 않고 제조한 대조군의 pH는 6.04로 가장 높았고, 아로니아박 분말 첨가량이 2~6%까지 증가함에 따라 pH는 5.59에서 5.50까지 감소하였다. 이는 밀가루에 비해 pH가 낮은 아로니아박 분말을 첨가한 결과로 사료된다. 본 연구에 사용한 밀가루와 아로니아박의 산도는 각각 0.01과 0.05로 밀가루에 비해 아로니아박의 산도가 더 높게 나타났다. 쿠키의 산도는 아로니아박을 첨가하지 않고 제조한 대조군과 아로니아박 분말을 2% 첨가한 쿠키에서 0.01로 나타났고, 아로니아박 분말 첨가량이 4~6%까지 증가함에 따라 0.02에서 0.03까지 증가하였다.

아로니아에는 tartaric acid와 malic acid 함량이 높고, 그 외 citric acid, oxalic acid, fumaric acid 등의 유기산이 함유되어 있다(Hwang과 Thi, 2016; Jeon 등, 2018). 특히, 아로니아를 분쇄하는 과정 중에 세포벽이 파괴되어 유기산들의 용출이 증가하는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2017). 아로니아 농축액을 제조하고 얻은 압착물인 아로니아박에는 과육에 비해 유기산 함량이 높으므로 아로니아박 분말 첨가량이 증가할수록 산도는 높아지고 pH는 감소한 것으로 사료된다.

쿠키의 경도를 측정한 결과, 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군의 경도는 10,181.67로 아로니아박 분말 2%를 첨가한 쿠키의 경도인 10,377.00과 통계적으로 유의성 있는 차이는 나타내지 않았으나, 아로니아박 분말 함량을 4% 및 6%까지 늘려 제조한 쿠키에서는 경도가 각각 11,072.66 및 11,620.21로 아로니아박 분말 함량에 비례하여 높아졌다. 쿠키의 경도는 수분함량과 밀접한 관계가 있는데, 밀가루에 비해 동결건조한 아로니아박의 낮은 수분함량으로 인해 아로니아박 분말을 4%와 6% 첨가하여 제조한 쿠키의 경도가 증가한 것으로 사료된다. 선행연구에서도 밀가루에 비해 수분을 적게 함유한 동결건조한 오디박(Jeon 등, 2013), 배과피 분말(Nam 등, 2023), 녹차 분말(Hwang과 Park, 2021)의 첨가량에 비례하여 쿠키의 경도가 증가하는 것으로 나타났다.

색도 측정

본 실험에 사용한 밀가루, 아로니아박 및 아로니아박 분말을 첨가하여 제조한 쿠키의 색도는 Table 5와 같다. 밝기를 나타내는 명도(L^*)는 밀가루와 아로니아박에서 각각 65.47과 15.54로 아로니아박이 밀가루에 비해 어두운색임을 확인하였다. 쿠키의 경우 아로니아박을 첨가하지 않고 제조한 대조군 쿠키의 명도는 40.33으로 가장 높았고, 아로니아박 분말 함량이 2~6%로 증가함에 따라 명도는 31.99에서 23.87로 감소하였다. 적색도를 나타내는 a^*값은 밀가루와 아로니아박 분말에서 각각 -0.70과 10.72로 아로니아박 분말이 밀가루에 비해 더 붉은색을 띠었다. 아로니아박 분말을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 적색도는 3.63으로 가장 낮았고, 아로니아박 분말 함량에 비례하여 a^*값이 5.48~ 6.38까지 증가함을 확인하였다. 황색도를 나타내는 b^*값은 밀가루와 아로니아박에서 각각 6.08과 2.79로 아로니아박이 밀가루에 비해 더 낮은 수치를 보였다. 아로니아박을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 황색도는 14.32로 가장 높았고, 아로니아박 분말을 2% 및 4% 첨가한 쿠키에서는 10.21 및 6.90으로 감소하였고, 아로니아박 분말을 6% 첨가한 쿠키의 황색도는 6.20으로 가장 낮았다.

Table 5 . Changes in Hunter’s color value of cookies added with various amounts of freeze-dried aronia pomace.

Measurement	Wheat flour	Aronia pomace	Cookies with aronia pomace powder (%)
			0	2	4	6
L	65.47±4.75a	15.54±0.66f	40.33±3.63b	31.99±0.80c	27.02±3.82d	23.87±2.64e
a	−0.70±0.06f	10.72±0.70a	3.63±0.39e	5.48±0.34cd	5.92±0.92cd	6.38±0.74bc
b	6.08±0.61d	2.79±0.11e	14.32±1.19a	10.21±0.22b	6.90±1.59c	6.20±0.67c

¹⁾Data were the mean±SD of triplicate experiment..

²⁾Means with the different superscript (a-f) within the same row are significantly different at P<0.05..

쿠키의 색도는 반죽에 첨가한 부재료와 오븐에서 굽는 과정 중에 설탕을 포함한 탄수화물과 아미노산들 사이의 메일라드 반응 및 캐러멜화 반응 등에 의해 최종색이 결정된다. 쿠키에 첨가한 아로니아박은 짙은 자줏빛을 나타내는 안토시안 색소를 다량 함유하고 있어 첨가량에 비례하여 쿠키의 색도에 직접적인 영향을 준 것으로 판단된다. 아로니아를 분말 또는 엑기스의 형태로 첨가하여 제조한 설기떡(Hwang과 Hwang, 2015), 스펀지케이크(Jang 등, 2018), 식초(Hwang과 Thi, 2020)에서도 아로니아 분말 첨가량이 증가함에 따라 명도와 적색도는 증가하였고, 황색도는 감소하여 본 연구와 유사한 경향을 나타냈다.

총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량

아로니아박을 첨가하지 않고 제조한 쿠키의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량은 Table 6과 같다. 총 폴리페놀 함량은 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군의 경우, 쿠키 시료 1 g당 gallic acid를 기준으로 12.98 mg이었고, 아로니아박 분말 첨가량이 증가할수록 쿠키에 포함된 총 폴리페놀 함량도 증가하였다. 즉, 아로니아박 분말을 2, 4 및 6% 첨가함에 따라 총 폴리페놀 함량은 24.80, 41.66, 48.67 mg으로 대조군 대비 1.91~3.75배까지 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용한 밀가루와 아로니아박 에탄올 추출물 중에 함유된 총 폴리페놀 함량은 각각 4.89 mg 및 97.76 mg으로 밀가루에 비해 아로니아박에 함유된 총 폴리페놀이 약 19.99배 높았기 때문에 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 총 폴리페놀 함량도 증가한 것으로 사료된다. 폴리페놀 화합물은 페놀산과 그 유도체, 플라보노이드, 탄닌 등의 성분을 포함하며, 아로니아에는 chlorogenic acid, phenolic acid, vanillic acid, rutin hydrate, quercetin 유도체 등이 함유되어 있어 항산화 활성을 높이는 데 기여하고 있다(Hwang과 Thi, 2016).

Table 6 . Total polyphenols, total flavonoids, and total anthocyanins of cookies added with various amounts of freeze-dried aronia pomace.

Measurement	Wheat flour	Aronia pomace	Cookies with aronia pomace powder (%)
			0	2	4	6
Total polyphenols (mg GAE1)/g)	4.89±0.68f	97.76±1.39a	12.98±0.61e	24.80±0.28d	41.66±0.35c	48.67±0.68b
Total flavonoids (mg QE2)/g)	1.98±2.33f	51.91±2.47a	7.27±0.25e	10.50±1.36d	17.58±0.95c	26.67±10.21b
Total anthocyanins (mg C3G3)/g)	ND	44.28±0.54a	ND	0.97±0.01d	1.85±0.13c	2.34±0.24b

¹⁾Gallic acid equivalent. ²⁾Quercetin equivalent. ³⁾Cyanidin-3-glucoside..

⁴⁾Data were the mean±SD of triplicate experiment..

⁵⁾Means with the different superscript (a-f) within the same row are significantly different at P<0.05..

총 플라보노이드 함량은 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군의 경우, 쿠키 시료 1 g당 quercetin을 기준으로 7.27 mg이었고, 아로니아박 분말 첨가량이 증가할수록 쿠키에 포함된 총 플라보노이드 함량도 증가하였다. 즉, 아로니아박 분말을 2, 4 및 6% 첨가함에 따라 총 플라보노이드 함량은 10.50, 17.58, 26.67 mg으로 대조군 대비 1.44~3.67배까지 증가하였다. 본 연구에 사용한 밀가루와 아로니아박의 에탄올 추출물 중에 함유된 총 플라보노이드 함량은 각각 1.98 mg 및 51.91 mg으로 밀가루에 비해 아로니아 분말에 함유된 총 플라보노이드가 약 26.22배 높았기 때문에 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 총 플라보노이드 함량도 증가한 것으로 사료된다.

총 안토시아닌 함량은 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군에서는 검출되지 않았으나, 아로니아 분말 첨가량이 2~6 %로 증가함에 따라 쿠키에 포함된 총 안토시아닌 함량도 증가하였다. 즉, 아로니아박 분말을 2, 4, 6% 첨가한 쿠키의 총 안토시아닌 함량은 0.97, 1.85, 2.34 mg으로 나타났다. 본 연구에 사용한 아로니아박에는 44.28 mg이 함유되었으며, 밀가루를 아로니아박으로 대체하여 제조한 쿠키에서도 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 총 안토시아닌 함량이 증가하였다. 아로니아의 안토시아닌은 당과 결합한 배당체 형태로 존재하며, cyanidin-3-galactoside, cyanidin-3- glucoside, cyanidin-3-arabinoside, cyanidin-3-xyloside, petunidol-3-glucoside 등이 함유되어 있다(Ghendov-Mosanu 등, 2022; Hwang과 Thi, 2016).

항산화 활성 측정

본 연구에 사용한 밀가루, 아로니아박, ascorbic acid 및 아로니아박 분말을 첨가하여 제조한 쿠키의 항산화 활성을 알아보기 위해 DPPH와 ABTS 라디칼 소거능 및 환원력을 측정한 결과는 Fig. 1과 같다. 밀가루와 아로니아박 에탄올 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 각각 12.38% 및 56.23 %로 밀가루에 비해 아로니아박의 DPPH 라디칼 소거 활성이 약 4.54배 높게 나타났다. 아로니아박 분말 첨가 쿠키의 DPPH 라디칼 소거 활성은 대조군에서 21.35%로 나타났고, 아로니아박 분말을 2, 4 및 6% 첨가한 쿠키에서 각각 31.91, 47.87 및 50.71%까지 증가하여, 이는 대조군 쿠키에 비해 약 1.95~2.38배 높은 활성을 나타냈다. 양성대조군으로 사용한 ascorbic acid(20 μg/mL)의 DPPH 라디칼 소거 활성은 61.10%로 아로니아박과 아로니아박 분말 2~6% 첨가 쿠키보다 높게 나타났다.

Fig 1. Antioxidant activities of cookies added with various amounts of freeze-dried aronia pomace. A, DPPH and ABTS radical scavenging activities; B, reducing power activity. Data were the mean±SD of triplicate experiment. Means with the same letters (a-g) on the same kind of bar are not significantly different at P<0.05.

ABTS 라디칼 소거 활성의 경우 아로니아박을 첨가하지 않은 쿠키에서는 12.64%로 가장 낮았고, 아로니아박 분말 첨가량 비율에 따라 각각 27.37~52.80%로 이는 대조군 쿠키에 비해 약 2.17~4.18배 높은 활성을 나타내 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 ABTS 라디칼 소거 활성도 높아짐을 확인하였다. 양성대조군으로 사용한 ascorbic acid(20 μg/mL)의 ABTS 라디칼 소거 활성은 39.65%로 아로니아박 분말 2% 첨가 쿠키에 비해 높았으나, 아로니아박 분말을 4~6% 첨가한 쿠키의 ABTS 라디칼 소거 활성에 비해서는 낮은 수치를 보였다. 본 연구에 사용한 밀가루와 아로니아박 에탄올 추출물의 ABTS 라디칼 소거 활성은 각각 4.36% 및 68.92%로 밀가루에 비해 아로니아박의 ABTS 라디칼 소거 활성이 약 15.81배 높았기 때문에 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 ABTS 라디칼 소거 활성도 증가한 것으로 사료된다.

환원력은 DPPH 및 ABTS 라디칼 소거 활성과 유사한 경향을 보였다. 아로니아박을 첨가하지 않은 대조군의 환원력은 0.12로 가장 낮았고, 아로니아박 분말 첨가량이 2~6%로 많아짐에 따라 환원력은 0.17~0.25로 증가하였다. 양성대조군으로 사용한 ascorbic acid(20 μg/mL)의 환원력은 0.26으로 아로니아박 분말 6% 첨가 쿠키와 유사한 환원력을 나타냈다. 본 실험에 사용한 밀가루와 아로니아박의 에탄올 추출물의 환원력은 각각 0.08 및 0.68로 아로니아박은 ascorbic acid(20 μg/mL)에 비해 약 2.6배 높은 환원력을 보였고, 이로 인해 쿠키에 첨가한 아로니아박 분말 함량이 많아짐에 따라 쿠키의 환원력도 증가한 것으로 사료된다.

아로니아에는 강력한 항산화 활성을 나타내는 안토시아닌, 폴리페놀 및 플라보노이드 성분들이 다른 베리류에 비해 월등히 많은 것으로 알려져 있다(Bolling 등, 2015; Gralec 등, 2019). 따라서 쿠키 반죽의 아로니아박 분말 첨가량이 증가함에 따라 쿠키의 항산화 물질의 함량이 증가하였고, 이는 쿠키의 항산화 활성 증가로 이어졌다. 선행연구에서도 아로니아를 첨가하여 제조한 젤리(Joo 등, 2015)나 식초(Hwang과 Thi, 2020)에서 부재료로 첨가한 아로니아 함량이 증가함에 따라 DPPH, ABTS 라디칼 소거 활성과 환원력이 증가하는 것으로 나타나 본 연구와 유사한 결과를 보였다.

본 연구에서는 밀가루 중량 대비 아로니아박 분말을 2, 4 및 6%로 첨가하여 쿠키를 제조하고 쿠키의 이화학적 품질특성, 기능성 성분의 함량 및 항산화 활성을 측정하여 아로니아박 분말 첨가 쿠키의 최적 배합비를 선정하고자 하였다. 쿠키의 수분은 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 감소하였고 회분은 증가하는 경향을 나타냈다. 쿠키의 조단백질 및 조지방 함량도 대조군과 아로니아 분말 2~6% 첨가군에서는 통계적으로 유의적인 차이를 보이지 않았다. 쿠키에 첨가한 아로니아 분말 함량에 비례하여 쿠키의 퍼짐성, 팽창률, 손실률은 감소하였고, 경도는 증가하였다. 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 쿠키의 명도(L^*값)와 황색도(b^*값)는 감소하였고, 적색도(a^*값)는 증가하였다. 쿠키의 총 폴리페놀, 총 플라보노이드 및 총 안토시아닌 함량은 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 증가하였고, DPPH와 ABTS 라디칼 소거능과 환원력으로 측정한 항산화 활성도 아로니아박 분말 첨가량에 비례하여 증가하는 경향을 보였다. 이상의 결과를 통해 쿠키에 아로니아박을 첨가하면 폴리페놀, 플라보노이드 및 안토시아닌 함량이 증가하여 항산화 활성을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 쿠키의 퍼짐성, 팽창력, 경도 등을 고려할 때, 아로니아박 분말을 밀가루 중량 대비 2~4% 수준에서 첨가하는 것이 일반 쿠키와 큰 차이가 없을 것으로 사료되며, 아로니아박 분말을 6% 첨가한 쿠키에서는 팽창력이 감소하고, 질감이 단단해지는 것을 확인하였다.

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