맛(taste)은 그저 혓바닥에서 느껴지는 자극을 말한다. 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 그리고 일본어로 ‘우마미’라고 부르는 감칠맛을 혀에서 받아들이는 것이다.
하지만 풍미(flavor, 風味)라고 할 때는 식품을 섭취할 때 혀뿐만 아니라 다른 감각기관에서 느끼는 모든 것을 총칭한다.
마크 드위스는 풍미 과학자들 사이에서 제왕과도 같은 위치를 차지하고 있다. 또한 세계 최대의 식품관련 회사인 인터내셔널 플레이버 앤 플래그랜스(IFF)사의 풍미 연구개발 부장이기도 하다.
하지만 100만 달러짜리 새 기계를 설명하는 동안에는 학예회 발표 순서를 기다리지 못해 안달 난 어린아이와도 같았다. 입이 귀 밑에 걸린 그는 “이런 기계는 세계에 단 5대 밖에 없다”며 연구실 문을 열어 젖혔다.
연구실 한가운데 버티고 선, 키가 천정에까지 닿는 그 기계는 스테인리스강 튜브가 잔뜩 붙은 작은 건물처럼 보였다.
그것은 지상에서 가장 거대한 액체 색층(色層) 분석기였다. 혼합물을 넣으면 화학적 유사성에 따라 특정 용매와 수지를 사용해 분리하는 장비인 것이다.
드위스는 이 기계를 셉박스(Sepbox)라고 불렀다. 그 기계에는 커다란 투입구가 달려있고, 벽에 줄줄이 늘어선 캐비닛에는 그 기계에 들어갈 식품들이 잔뜩 들어차 있었다.
오레가노, 올리브, 커피 등 식품들의 이름은 일견 친숙했지만 모두 다양한 용매를 통해 플레이크 혹은 펠릿 형태로 분해돼 있었다. 드위스는 이 모든 것을 스테인리스강 기계에 퍼넣기 시작했다.
식품 과학자들은 오렌지 껍질에 신선한 시트러스(감귤류의 식물) 맛을 내는 분자가 있을 것이라고 생각해 왔다.
실제 드위스가 오렌지 껍질에서 나온 추출물을 셉박스에 집어넣자 그것은 수 백 가지의 화학적 혼합물로 분리됐으며, 추후의 분석을 위해 그룹별로 나뉘어졌다. 그리고 얼마 지나지 않아 새로운 맛의 에너지 드링크 제품이 시장에 등장했다.
과거 맛에 대한 연구는 식품회사에서 가장 완벽한 감자 성분을 재현할 수 있도록 가정주부들에게 여러 개의 포테이토칩을 맛보게 하는 수준이었다.
하지만 과학이 더욱 정밀하게 발전하고, 시장에서 새롭고 진짜 같은 맛을 더욱 강하게 요구하면서 풍미 과학자들은 일반적인 바비큐 맛 외에 메스키트 BBQ 칩 같은 새로운 변형을 만들어 내놓아야 했다.
드위스와 그의 동료들은 무수한 물질을 분석하고 대중들의 후각, 미각, 기분, 감정을 만족시킬 수 있는 혼합물을 개발하고 있다.
특히 풍미 과학자들은 분자, 감각기관, 뇌 구조, 유전자 코드 등의 요소를 이용해 소비자의 입맛, 건강상태, 인구통계학적 특징, 심지어는 유전자형 특성에 딱 맞는 맛을 개발하고 있다. 식품업계는 그저 맛있는 것만을 다루지 않는다.
맛있으면서도 색달라야 한다. 그리고 과학자들이 인간이 맛을 수용하는 방식을 알아내게 되면 식품 생산업자들은 개개인의 맛 취향에 더 잘 들어맞도록 제품을 만들 것이다. 바로 맞춤형 식품의 세계가 열리는 것이다.
풍미의 기본은 냄새
다소 이론의 여지가 있지만 냄새야 말로 풍미를 느끼는 데 가장 중요한 수단이다. 딸기 하나에 들어있는 분자 혼합물의 가짓수는 250가지나 된다.
이 중에는 에스테르, 테르펜, 락톤 등이 있다. 마치 싸구려 딸기 맛 사탕에서 많이 쓰듯이 이 중 4가지 혼합물만 동시에 코에 닿아도 딸기의 기본적인 풍미를 느끼게 되지만 따로따로 코에 닿으면 딸기향이 나지 않는다.
푸라에놀은 솜사탕 같은 향을 내며, 감마 데칼락톤은 크림 복숭아 향이 난다. 계피산 메틸은 구아바 향이 나며, 낙산 에틸은 파인애플 같은 향이 난다.
5번째 물질인 cis-3-헥세놀은 혼자서는 잘린 잔디 냄새가 나지만 딸기에 신선하고 생생한 향을 더해준다.
그 외에도 245가지의 물질이 딸기 맛을 내주고 있다. 이 중에서 혀로 느낄 수 있는 것은 당분의 단맛과 과일산의 신맛 밖에는 없다.
지난 1990년대 초반까지 사람의 코 안에 있는 냄새 수용기(受容器)의 종류는 냄새의 종류와 마찬가지로 수 십 가지가 채 안 된다는 설이 지배적이었다.
수용기란 자극을 직접 수용하는 세포를 말하는데, DNA 배열기술이 널리 보급되면서 냄새 수용기의 기반에 대해 유전자 단위로 식별하는 것이 가능해졌다.
시애틀 프레드 허친슨 암 연구센터의 린다 벅과 컬럼비아 대학의 리처드 액셀이 생쥐에 대한 유전자 분석 실험을 한 결과 1,000 종류의 유전자를 식별할 수 있었다. 이 유전자들은 포유류의 각개 냄새 수용기의 유전자 암호를 지정하는 것들이다.
인간은 이들 중 250~450가지만 사용하고 있으며, 그 구체적인 수나 평균치는 사람에 따라 다르다. 다시 말해 사람마다 냄새의 세계를 접하는 데 쓰는 도구가 다르다는 이야기다.
특정한 냄새, 예를 들어 앞서 말한 딸기 냄새를 맡으려면 각 냄새 혼합물들이 코 안의 여러 수용기(후각기관 뉴런에 있는)를 활성화해야 한다. 각 후각기관 뉴런은 특정한 종류의 분자에만 반응하는 단 한 가지 종류의 수용기만을 가지고 있다.
모든 풍미는 냄새 분자의 집합체이기 때문에 풍미마다 냄새 뉴런을 활성화하는 고유한 패턴을 가지고 있다.
인간의 뇌는 활성화된 뉴런의 패턴을 인식하고 다른 과일이 아닌 딸기 냄새가 난다고 알린다. 하지만 사람마다 냄새 뉴런의 배치는 조금씩 다르기 때문에 같은 냄새도 사람에 따라 조금씩 다르게 받아들인다.
2004년 벅과 액셀은 노벨 물리학상과 의학상을 수상했다.
냄새의 신비에 비한다면 맛은 그래도 덜 복잡한 편이다. 필라델피아에 위치한 모넬 화학감각센터의 부장인 게리 뷰챔프는 이렇게 말한다. “맛을 느끼는 감각은 음식물의 영양 성분에 대해 매우 중요한 판단을 내리는 감각이 진화한 것입니다.”
단맛은 음식에 열량, 비타민, 미네랄이 들어있음을 의미한다. 또한 짠맛은 심장과 뉴런 운영에 필수적인 나트륨이 들어있음을 의미한다. 반면 쓴맛은 독성이 있을 수도 있다는 경고다.
물론 사람은 혀에 붙어 있는 한 다발의 세포 뭉치, 즉 미뢰를 통해 맛을 감지한다. 여러 연구 결과에 의하면 이들 세포 하나 당 하나씩의 수용기가 있다고 한다.
단맛, 쓴맛, 감칠맛 등의 맛 분자와 수용기는 기본적으로 열쇠 및 자물쇠와 같다. 특정한 모양을 한 맛 분자(열쇠)가 그에 맞는 모양을 한 수용기(자물쇠)와 결합하는 것이다.
연구를 통해 쓴맛 수용기의 다양한 아류형(학자에 따라 12가지, 20가지, 심지어는 50가지가 있다는 설도 있음)을 발견해낸다 하더라도 활성화될 때에는 그리 미묘한 차이가 없이 맛이 수용된다.
혀의 수용기가 짠맛과 신맛을 가진 맛 분자와 상호작용하는 방식은 잘 알려져 있다.
맛의 3번째 요소는 열기, 냉기, 통증, 저림 등을 느끼는 물체 감각이다. 감각 연구는 1950년대부터 시작됐으며, 상업적으로 활용되기 시작한 1990년대 이후 연구결과를 활용한 상품들이 시장에 출시되기 시작했다.
쿨 버스트나 아이스 같은 제품들은 박하 향 대신 시원한 맛을 내는 분자를 가지고 있는데, 이 분자들은 혀 표면에 있는 냉기 수용기에 직접 작용한다.
장뇌 분자처럼 따뜻한 느낌을 주는 것은 혀뿐만 아니라 피부에도 있는 온기 수용기를 반응시킨다.
사천 후추에서 나온 혼합물은 혀를 얼얼하게 한다. 그리고 핫 칠리에 있는 캡 사이신은 입의 온기 수용기와 통증 수용기를 동시에 자극한다.
이 수용기들은 연결된 뉴런이 쉽게 지치기 때문에 사람은 이런 맛에 쉽게 적응할 수가 있다.
하지만 감각 수용 뉴런의 통로는 훨씬 오랫동안 신호를 내보낸다. 예를 들어 사천 후추를 먹고 혀가 얼얼한 느낌은 20분이나 지속된다.
최근의 연구는 소금이나 감미료를 훨씬 적게 사용하고도 더 풍부한 맛을 내는 인헨서(enhancer)를 발견하는데 중점을 두고 있다. 인헨서란 유전자 발현 정도를 제어하는 것을 말한다.
샌디에고 세노믹스사의 연구개발 부사장인 마크 졸러는 이것을 ‘숫자 게임’이라고 부른다. 이 회사는 50만 종이 넘는 자사의 합성 및 천연 혼합물 목록 중에서 매년 수백~수천가지를 골라내 그 중 수용기에 들어맞는 맛 혼합물을 찾고 있다.
문자 그대로 모래사장에서 바늘 찾기나 다름없다.
이 회사의 감칠맛 인헨서는 MSG를 줄이거나 대체할 수 있으며, 이미 네슬레 제품에 들어가고 있다.
세노믹스는 지난 8월 김미료 서크랄로즈의 단맛을 훨씬 높여주는 인헨서를 개발했다고 발표했다. 이로 인해 식품회사들은 서크랄로즈를 최대 75%나 덜 쓰고도 똑같은 단맛을 낼 수 있게 됐다.
하지만 맛 수용의 최전방인 혀와 코에서 벌어지는 물리적 과정은 알고 보면 배관을 통해 신호를 흡수하는 일에 불과하다.
혀와 코에서 받아들인 신호는 결국 뇌, 특히 안와정두피질(보상, 의사결정, 풍미 인식 등에 관련된 부분), 시상하부, 편도체(냄새에 대한 감정적 반응과 관련된 부분), 해마(기억 및 음식에 대한 강렬한 욕구에 관련된 부분) 등에서 해석해야 한다. 이 단계에서 기억 및 무의식적 판단 같은 것들이 생긴다.
ANATOMY OF TASTE
인간의 혀는 5개의 맛, 즉 단맛·짠맛·신맛·쓴맛·감칠맛을 탐지하고 반응한다. 사람들 중에는 혀의 특정 부위가 특정한 맛을 감지한다고 그려진 그림을 본 경우가 있을 것이다.
하지만 그것은 사실이 아니다. 모든 미뢰는 모든 맛을 다 느낄 수 있다.
미뢰는 양파처럼 생긴 감각세포의 모음이다. 미뢰는 혀에 무수히 달려있는 유두돌기라는 돌기에 있다.
돌기의 모양은 여러 가지인데, 과학자들도 그 이유는 모른다. 그리고 모양에 따라 미뢰의 집결도 역시 다르다.
미뢰를 포함하고 있는 유도돌기 중 성벽 모양의 것이 가장 많은 미뢰를 지니고 있다.
모든 사람의 혀는 다 다르다. 예를 들어 맛의 달인 같은 사람의 혀에 달린 미뢰는 보통 사람보다 특정한 쓴맛을 더 잘 감지한다.
맛의 달인에게 케일, 순무, 양배추 같은 음식은 도저히 참을 수 없을 만큼 쓰다.
기쁨을 느끼는 원리
풍미산업은 결국 인간이 즐거움을 느끼는 방식을 해석하는 산업이다. 인간과 동물을 대상으로 한 연구를 통해 풍미 취향은 주로 경험에 의해 정해진다는 것이 밝혀졌다. 즉 환경의 영향이 가장 크다는 것이다.
어떤 풍미와 좋은 자극이 연관되면 그 풍미를 선호하게 된다. 모넬의 연구가인 마샤 펠채트는 이렇게 말한다.
“다른 조건이 모두 같은 경우 친숙한 맛을 색다른 맛보다 더 선호하게 됩니다. 낮선 사람이 좋아하는 음식이 무엇이고 싫어하는 음식이 무엇인지 알아내려면 그 사람이 성장한 곳을 알면 됩니다.”
풍미 과학은 아이가 어머니의 음식을 좋아하듯이 소비자들이 특정 식품을 고집하는 이유가 무엇인지를 밝히려고 한다.
음식에 대한 감정적 연계를 밝히는 일은 화학만으로 할 수 있는 게 아니라 신경생물학, 개인의 이력, 유전적 특성까지 파악해야 한다.
양념 생산회사인 맥코믹사의 기술 및 플랫폼 개발 부사장인 마리안느 질레트는 이렇게 말한다.
“냄새는 다른 감각이 불러올 수 없는 사랑, 공포, 기억 등을 불러올 수 있습니다. 이 분야를 탐구할 분위기는 충분히 무르익어 있습니다.”
장기적인 관점에서 보면 풍미산업은 여러 지역의 고유한 입맛을 사로잡을 뿐 아니라 아동 대 10대, 남성 대 여성 등 인구통계학적 집단 특성에 따라 소비자들에게 가장 적합한 방식으로 접근할 수 있을 것이다.
인터내셔널 플레이버 앤 플래그랜스(IFF)의 풍미개발 부장인 메리 라이트는 이렇게 말한다. “1988년에 우리는 신선하고 잘 익은 챈들러 딸기 맛을 내라는 요청을 받았습니다. 오늘날 그 맛은 신선하고 활기찬 느낌을 원하는 베이비 붐 세대를 대상으로 하고 있습니다.”
식품 회사들은 모든 사람들의 입맛에 잘 맞고 감정적인 반향을 불러올 수 있는 딸기 맛을 만들어 내고자 한다.
IFF 연구실로 다시 돌아와 보자.
드위스는 셉박스에 라스프베리 잼, 초콜릿 쿠키, 스테이크 등 사람들이 좋아하는 음식을 집어넣어 그 맛을 분석하려고 했다.
이 회사가 음식에 대한 무의식적인 선호를 과학적인 방식으로 해석하려고 노력했지만 라이트는 그래도 과학적으로 접근할 수 없는 신비한 부분이 있다는 것을 시인했다.
여러 해 동안 풍미 연구를 한 그녀는 결국 사람의 입이야말로 그 신비를 가장 잘 알고 있다고 믿고 있다. 그녀는 이렇게 말한다. “분석 데이터에만 의존하는 것이야말로 최악이지요.”
셉박스가 음식을 구성하는 모든 분자를 정밀하게 식별해 내고, 모든 풍미 과학자들이 좋은 풍미를 개발하는 방법을 알아내며, 모든 냄새 수용기의 특성이 밝혀져 완벽한 전자 코가 나온다고 해도 가장 민감한 풍미 수용기는 역시 인간의 혀일 수밖에 없다. 그리고 그것만이 당신이 가장 좋아하는 음식이 무엇인지를 알고 있다.
FLAVOR'S HEAVY HITTER: SMELL
우리가 수용하는 맛의 대부분은 냄새를 통해 온다. 인간의 코 안에는 250~400가지의 냄새 수용기가 있으며, 코에서 뻗어 나온 뉴런의 16차선 고속도로는 후구를 통해 뇌의 감정, 만족, 풍미 중추로 향한다.
인간이 냄새를 맡는 과정은 매우 복잡하다.
냄새 분자(B)가 비강(A) 내를 돌아다니다가 후각상피(E)의 후각뉴런(D)에 연결된 수용기(C)에 들러붙는다. 각 후각뉴런은 한 종류의 수용기만 가지고 있다.
뉴런이 활성화되면 신호가 세포를 타고 후구(G)로 이동한다. 여기에서 한 수용기 뉴런에서 온 신호가 해당 사구체(H)로 모아져 안와정두피질, 시상하부, 편도체 등 냄새를 감정적으로 판단하는 부분 및 냄새에 대한 기억을 처리하는 해마 등 뇌의 여러 부분으로 이동한다.
A. 비강
B. 냄새 분자
C. 수용기로 덮인 섬모
D. 후각뉴런
E. 후각상피
F. 뼈
G. 후구
H. 사구체
I. 뇌로 연결된 신경
Kitchen Science 101
파스타를 끓일 때 끓어 넘치지 않게 하는 방법
과학적 원리: 파스타를 요리하면 전분 성분이 당분으로 변한다. 이 같은 포도당의 변화는 물의 점성을 높여 물의 끓는점을 높인다.
식품기술연구소의 전문가이자 워싱턴 주립대학의 식품과학 교수인 베리 스완슨에 의하면 파스타를 끓이는 동안 점성, 온도, 거품의 수와 크기가 모두 함께 증가되기 때문에 마구 끓어 넘친다는 것이다.
해결책: 파스타가 익을 공간이 넉넉해야 한다.
필요한 양보다 훨씬 더 많은 물에 넣고 끓이면 점성이 넓게 퍼져나갈 여유를 줄 수 있는 것은 물론 파스타를 끓이는 시간도 단축된다.
물과 파스타의 비율을 높이면 높일수록 파스타는 물의 온도에 따른 영향을 덜 받게 돼 더 빨리 익는다.
거품으로 인해 끓어 넘치는 것을 막으려면 냄비 한 가운데에 나무 숟갈을 걸쳐 놓아 거품이 생기자마자 터뜨리는 방법이 있다.
Kitchen Science 101
눈물을 흘리지 않고 양파를 써는 방법은?
과학적 원리: 양파는 토양에서 흡수한 유황을 4가지 화학물질로 바꾸어 세포액 속에 저장한다. 그리고 세포액은 방아쇠 역할을 하는 효소를 가지고 있다.
칼로 자른다든지 해서 효소가 화학물질에 닿으면 휘발성 유황 혼합물이 사람의 눈 속으로 들어간다.
가스와 눈물이 만나면 황산, 이산화황, 황화수소가 생기면서 대단히 불쾌한 느낌을 받게 된다.
해결책: 양파를 30분간 냉장 보관하거나 얼음물 속에 담가 효소의 반응을 둔화시키고 양파에 있는 휘발성 분자의 에너지를 뺏는다.
베리 스완슨은 “이 같은 과정을 거치면 유황 혼합물의 휘발성이 줄어든다”며 “저녁식사를 준비할 때 덜 처량해 보일 것”이라고 말한다.
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