내가 초콜릿을 도저히 거부하지 못하는 과학적 이유

아이 건 어른이건 할 것 없이 세계의 수많은 사람들이 초콜릿을 좋아하는 이유는 뭘까요? 달콤해서? 발렌타인 데이를 그냥 지나칠 수 없기 때문에? 자주 선물로 받으니까? 다 아닙니다. 전문적인 연구 결과에 따르면 초콜릿을 입에 넣었을 때 도저히 거부할 수 없는 오묘한 작용이 일어나기 때문이라고 하는데요. 과학자들이 초콜릿 한 조각을 입에 넣었을 때 일어나는 물리적인 과정을 정밀하게 관찰해 봤다고 합니다. 그랬더니 초콜렛 덩어리가 스르르 녹으면서 부드러운 유화액으로 변하는데, 그게 사람들이 도저히 거부할 수 없는 느낌과 맛을 내더라는 것이죠.
 
이러한 과학적 연구 결과를 잘 살피면 더 건강하고 고급스러우며, 신비로운 맛을 내는 초콜릿도 만들어 낼 수 있을 것입니다.
 
그렇다면 과학자들은 어떤 실험 과정을 거쳐 이런 결과를 얻었는지 함께 살펴볼까요?
 

 
영국 잉글랜드 웨스트요크셔주 리즈에 있는 공립 연구중심 종합대학교인 리즈대학교(University of Leeds). 이 대학의 여러 분야 전문가들로 구성된 학제간 연구(interdisciplinary research)팀은 초콜릿이 입에 들어와서 삼켜질 때까지 각각의 단계를 분석했습니다.
 
초콜릿 덩어리가 입 안으로 들어오는 순간 초콜릿이 녹을 때 혀에서 느껴지는 독특한 감각은 초콜릿이 스스로 녹거나, 침에 의해 녹거나, 초콜릿 자체의 성분과 타액의 조합에 의해 녹을 때 초콜릿이 윤활제처럼 유화됨으로써 발생합니다. 초콜릿에 들어있는 지방은 초콜릿 조각이 혀에 닿을 때 가장 먼저 즉각적으로 핵심적인 기능을 하게 됩니다. 고체 코코아 입자가 방출되면 혀에 닿는 촉감 측면에서 중요해지기 때문에 초콜릿 내부 더 깊이 들어 있는 지방은 다소 제한적인 역할을 하며 초콜릿의 느낌이나 감각에 영향을 미치지 않고 감소될 수 있습니다.
 
리즈대 식품영양학과의 안웨샤 사카르(Anwesha Sarkar) 교수는 다음과 같이 말했습니다. 그녀는 콜로이드와 표면과학 분야 전문가입니다. 콜로이드(colloid)는 보통의 분자나 이온보다 크고 지름이 1nm~1000nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 상태를 말합니다. 생물체를 구성하고 있는 물질의 대부분이 콜로이드이며, 우리말로는 교질(膠質)이라고 합니다.
 

“윤활 과학(lubrication science)은 음식이 실제로 어떻게 입 안에서 어떻게 느껴지는지에 대한 기계적인 원리를 알 수 있게 해줍니다. 이러한 원리를 파악함으로써 축적되는 지식은 더 맛있고 식감이 뛰어나며, 건강 측면에서도 이점이 있는 음식을 만들어내는 데 사용됩니다.

초콜릿에 함유된 지방이 5%이건, 또는 50%이건, 초콜릿은 입 안으로 들어오면 액체 방울들을 형성하면서 혓바닥에 촉감을 일으킵니다. 이 때 초콜릿 안에서 지방이 어디에 있는가에 따라 느낌이 달라지기 때문에 지방의 위치가 매우 중요함에도 불구하고 지금까지 거의 연구되지 않았습니다.

이 연구를 통해 밝혀낸 것은 초콜릿이 더 좋은 맛을 내려면 지방층이 초콜릿 속이 아닌 바깥층에 발라져 있어야 한다는 것입니다. 그러므로 코코아 입자를 지방으로 효과적으로 코팅하는 것이 기분 좋은 맛을 내는 초콜릿을 만드는데 도움이 됩니다."

 
이 연구 결과는 미국 화학회에서 발간하는 생체재료·생명공학 분야의 국제 학술지 ‘ACS Applied Materials and Interface’에 발표됐는데요. 이 연구는 초콜릿 맛이 어떤지에 대한 조사를 한 것이 아니라, 초콜릿이 혀에 주는 느낌과 질감에 초점을 맞췄습니다.
 
실험은 리즈 대학이 설계한 3D 인공 혀 모양의 표면에 고급 브랜드의 다크 초콜릿 사용하여 수행되었습니다. 연구원들은 '인 시튜 이미징(in situ imaging)' 기법이 포함된 연구를 진행하기 위해 윤활공학(tribology)의 엔지니어링 분석 기법을 사용했습니다.
 
인 시튜 이미징 기법은 현상이 일어나는 바로 그 위치에서 관찰되는 현상을 단계별로 이미지화 하여 분석하는 기법을 말합니다. 또 윤활공학은 어떤 물체에 놓여있는 액체가 그 물체의 표면과 어떻게 상호작용하는지, 표면과 유체 사이의 마찰 수준은 어떤지, 그리고 윤활제의 역할은 무엇인지 등에 관해 연구하는 학문분야입니다. 이 연구에서는 액체가 초콜릿에서 형성되는 액체나 침입니다. 이러한 메커니즘은 초콜릿을 먹을 때 모두 입에서 발생합니다.
 
초콜릿이 혀와 접촉하면 혓바닥과 입 안의 다른 표면을 코팅하는 지방막을 형성합니다. 초콜릿이 입 안에 있는 동안 내내 매끄러운 느낌을 주는 것은 바로 이 지방막 때문입니다.
 

 
리즈대 식품영양학과 시아바시 솔타나마디(Siavash Soltanahmadi) 교수는 이렇게 설명합니다.
 

“우리는 초콜릿을 먹을 때 입 안에서 일어나는 물리적 메커니즘을 알아냈습니다. 이 결과를 통해 차세대의 더 건강한 초콜릿은 지방이 적게 함유되더라도 고지방 초콜릿의 느낌과 감각을 제공하는 제품이 될 것이라고 결론 지을 수 있습니다.

우리 연구를 잘 살펴본다면 생산업체들이 전반적인 지방 함량은 줄이면서도 효과적이고 지능적으로 다크 초콜릿을 만들어낼 수 있을 것입니다.

예를 들면, 초콜릿 표면과 분자들 지방으로 덮는 것이 중요함으로, 초콜릿 겉은 지방층이 두껍고 내부로 들어갈수록 점점 옅어지는 그라데이션형 다층 구조로 설계한다면 지방을 더 적게 첨가하고도 훨씬 식감이 뛰어난 제품을 만들 수 있다고 봅니다.”

 
연구원들은 이 연구에 사용된 물리적 기술이 아이스크림, 마가린 또는 치즈와 같이 고체에서 액체로 변형되는 상 변화(相變化, phase change)를 겪는 다른 식품에 대한 연구에도 적용될 수 있다고 말합니다.
 
많은 사람들이 초콜릿 산업을 생각할 때 “그까짓 초콜릿”이라고 쉽게 생각하는데, 세계인들의 초콜릿 소비력은 대단합니다. 사람들의 기분을 북돋우는 것에서부터 다양한 선물에 이르기까지 초콜릿은 우리의 모든 삶에서 중요한 역할을 한다는 점을 생각해보면 당연하지 않을까 싶습니다. 2023년 현재 세계의 초콜릿 시장 규모는 대략 1,279억 달러, 우리돈으로 170조원 에 이릅니다. 더구나 럭셔리 초콜릿에 대한 관심이 계속 높아지면서 세계 초콜릿 산업 역시 매년 수십억 달러씩 계속 성장할 것으로 예상됩니다.
 
많은 사람들이 초콜릿의 원료인 '카카오' 열매와 그 가공품인 '코코아'를 몹시 헷갈려 합니다. 이 기회에 정확히 알아보도록 할까요? 카카오는 초콜릿의 1차 원료인 카카오 나무 열매입니다. 카카오나무에 열린 열매를 카카오 포드(cacao pod) 라고 부르는데요. 참고로 카카오 나무의 학명은 '테오브로마 카카오(Theobroma cacao)'로 '신의 음식'이란 뜻입니다. 카카오 포드 안에는 달콤한 과육으로 둘러싸인 카카오빈(cacao bean)이 있습니다. 이것을 발효해서 건조시키면 초콜릿의 재료가 되는 카카오가 되는 것입니다.
 

카카오 열매

 
건조시킨 카카오 빈(cacao bean)을 가루로 만들면 카카오 닙스(cacao nibs)가 되는데, 식이섬유가 풍부하고 항산화물질이 많다고 알려져 요즘 다이어트나 항산화 식품으로 인기가 많습니다.
 
코코아(cocoa)는 카카오를 가공한 것을 말합니다. 코코아 매스, 코코아 버터, 코코아 분말 등 가공품에는 '코코아'라는 용어를 사용하고 나무나 열매에는 '카카오'라고 쓰는 것이죠. 카카오빈을 로스팅하고 곱게 갈면 코코아 매스(cocoa mass)가 되고, 다시 압착해서 지방을 분리하면 코코아 버터(cocoa butter)가 됩니다. 코코아매스, 코코아버터 그리고 설탕을 섞으면 다크 초콜릿이 되는 것이죠.
 
끝으로 초콜릿과 관련된 주요 통계 몇가지만 살펴보기로 하겠습니다.
 

1. 1년 중 초콜릿을 가장 많이 사는 절기는 할로윈입니다.
2. 미국인은 90% 이상이 크리스마스에 초콜릿을 선물합니다.
3. 하루 중 초콜릿을 가장 많이 먹는 시간은 저녁입니다.
4. 2022년 전 세계 초콜릿 소비량은 약 750만 톤이었습니다.
5. 미국인은 1인당 평균 144달러 90센트(19만원)를 초콜릿에 씁니다.
6. 미국인은 일주일에 평균 3개의 초콜릿 바를 먹습니다.
7. 누텔라는 세계 초콜릿 스프레드 시장의 50% 이상을 차지합니다.
8. 세계에서 초콜릿을 가장 많이 먹는 사람들은 스위스인들로 1인당 약 12kg을 먹습니다.
9. 세계에서 가장 큰 초콜릿 시장은 유럽으로 2022년에 450억 달러(60조원)의 초콜릿 매출을 기록했습니다.
10. 중국의 초콜릿 시장은 2025년까지 40억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
11. 카카오 재배 농부들이 버는 돈은 초콜릿 바 소비자 가격의 6% 남짓입니다.
12. 2021년에 소비된 카카오 원두는 500만 톤이었습니다.
13. 세계 1위 카카오 생산국인 아프리카 코트디부아르 사람들은 약 40%가 코코아 농사에 관여하고 있고, 카카오 농부 80% 이상이 하루 1달러 미만을 벌고 있습니다.

 

카카오 열매를 수확하는 어린이

 
13번 통계와 같은 문제로 인해 커피를 비롯해 초콜릿 공정무역 운동이 펼쳐지고 있습니다. 이 운동이 좀 더 빠르게 확산 되어서 아프리카의 초콜릿 재배 농가와 아이들이 공정한 노동의 댓가를 받는 날이 빨리 오길 바래 봅니다.