[주말N수학] 찰떡궁합 음식 찾기 '푸드 페어링'

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다크 초콜릿과 오이, 밀크 초콜릿과 간장, 굴과 키위를 같이 먹으면 어떨까. 치킨과 감자튀김, 고구마와 김치, 딸기와 우유처럼 찰떡궁합이라는 생각이 바로 들지 않는다. 하지만 '푸드 페어링' 연구가들에 따르면 이보다 더 좋을 수 없는 꿀 조합이라고 한다. 

푸드 페어링은 어떤 재료가 서로 잘 어울리는지 식별하는 방법이다. 영국의 요리사 헤스턴 불루먼솔은 향미가 비슷한 재료끼리 궁합이 잘 맞는다고 생각했다. 이후 벨기에의 요리 컨설턴트 베르나르 라후스가 각종 식재료의 화학 성분을 분석해 향미가 비슷한 음식끼리 분류해 푸드 페어링 알고리즘을 만들었다. 먼저 고기와 잘 어울리는 조합부터 살펴보자.

고기의 푸드 페어링 - 소고기와 돼지고기, 닭고기는 비슷한 듯하지만 제각기 다른 맛과 향을 담고 있다. 세 종류의 고기는 모두 홍차와 비슷한 향미를 갖고 있다. 그러나 닭고기의 향미는 감자튀김, 돼지고기 등심의 향미는 딸기와 비슷하다. 따라서 우리가 치킨과 감자튀김을 같이 먹는 건 향미 차원에서 봤을 때 매우 좋은 선택이라는 것을 알 수 있다. FoodPairing 제공

푸드 페어링 알고리듬을 이용해 향미가 비슷한 재료들을 찾아 만든 요리. FoodPairing 제공

● 맛 네트워크 알려주는 푸드 페어링 알고리즘

푸드 페어링 알고리즘은 원하는 재료를 하나 선택하면 비슷한 향미를 갖는 재료를 분석해 알려준다. 아래 그림은 안용열 미국 인디애나대 교수가 푸드 페어링 알고리즘을 이용해 '조미 홍합 요리'와 '새우에 토마토를 곁들인 요리'의 재료의 연결망을 만든 것이다. 

안 교수는 각각의 재료를 원으로 나타낸 뒤 각 재료가 같은 화학 성분을 가지면 선으로 연결해 표현했다. 원의 크기는 그 재료가 얼마나 많은 요리에 등장하는지를 나타낸 것이고 화학 성분을 많이 공유하는 재료끼리는 두꺼운 선으로 연결돼 있다. 안 교수는 이런 식으로 5만 가지 요리에 이용된 재료 간의 관계를 계량화해 연결망을 구성했다. 

푸드 페어링 알고리듬. 수학동아 제공

● 수학식으로 향미 비슷한 재료 조합 찾는 법 

향미가 비슷한 재료끼리 만든 음식이 맛있는 음식이라면 세계 어느 나라든 요리법이 비슷할 것이다. 실제로 그럴까. 

안 교수는 공통된 맛 조합을 가진 재료의 조리법이 나라마다 비슷한지 알아봤다. 그는 온라인에 공개된 세계 각지의 요리법 약 5만 가지를 조사해 데이터베이스를 만들었다. 그다음 요리에 쓰인 재료 사이의 관계를 파악하기 위해 두 재료가 공유하는 화학 성분을 살펴봤다. 그리고 동아시아, 북아메리카, 라틴아메리카, 서유럽, 남유럽 다섯 지역의 요리에서 자주 쓰이는 재료와 조합을 찾았다. 

그 결과 각국의 사람들이 요리를 만들 때 선호하는 재료 조합을 알 수 있었다. 그런데 요리에 향미가 비슷한 재료를 이용하는 나라도 있었지만 완전히 다른 곳도 있었다. 이에 안 교수는 데이터베이스에 있는 모든 요리에 대해 재료를 두 개씩 짝지어 공유하는 화학 성분의 개수를 셌다. 개수를 세기 위해 이용한 수학식은 다음과 같다.

수학동아 제공

안 교수는 이 수학식을 이용해 재료들이 공유하는 화학 성분의 평균 개수를 측정해 비교했다. 먼저 요리에 포함된 서로 다른 두 재료가 공유하는 화학 성분의 가능한 교집합을 모두 더했다. 그리고 가능한 재료 쌍의 개수로 나눴다. 재료의 모든 조합을 계산해 재료들이 평균적으로 공유하는 성분의 개수를 구한 것이다.

안용열 교수가 도출한 식에 따르면 커피와 맥주에 공통으로 들어있는 화학 성분은 무려 102개지만 새우와 레몬은 단 9개의 화학 성분만 공유한다. 공유하는 화학 성분이 많을수록 향미가 비슷하다는 뜻이니 커피를 좋아하는 사람은 맥주도 좋아할 가능성이 크다. 수학동아, 게티이미지뱅크 제공

● 맛있는 음식의 기준은 서로 다르다

안 교수는 데이터베이스의 재료를 이용해 무작위로 가상의 요리를 만들고 요리에 이용한 재료 사이의 무작위 공유도 'Nrand'를 구했다. 그리고 앞서 구한 NS(R) 값과 비교했다. NS(R)의 값이 Nrand보다 크면 재료 사이에 공유하는 화학 성분이 많다는 뜻이자 향미가 비슷한 재료로 만든 요리라는 의미다. 반대로 NS(R)의 값이 Nrand보다 작으면 향미가 서로 다른 재료로 만든 요리다.

계산 결과 공통된 향미 조합을 가진 재료끼리 짝짓는 경향은 북아메리카에서 두드러지게 나타났다. 반면 동아시아는 공통 조합이 많지 않았다. 요리에 화학적으로 다양한 재료를 많이 사용했다. 푸드 페어링 가설은 북아메리카 요리에서 딱 들어맞았다.

이후 이 방법을 이용해 인도 공학자 아누팜 자인은 인도 음식 2500가지를 분석했다. 인도 음식도 동아시아 음식과 마찬가지로 재료들의 화학 성분 공유도가 낮았다. 인도도 동아시아 국가들처럼 요리에 향미가 다양한 재료를 이용했다.

전 세계 요리를 분석한 결과 동아시아와 라틴아메리카, 남유럽의 요리에는 공통된 식재료가 있었다. 이 세 지역은 특히 마늘을 주재료로 많이 이용했다. 반면 북아메리카와 서유럽은 서로 비슷한 재료를 이용해 요리하지만 앞서 언급한 지역들과는 식재료가 겹치지 않았다. 수학동아, 게티이미지뱅크 제공

● 달라도 너무 다른 동아시아와 북아메리카 요리 

동아시아 지역과 북아메리카 지역의 요리는 특징이 다르다. 동아시아는 마늘, 참기름, 간장 같은 재료를 많이 사용하는데 이 재료가 들어가는 요리의 다른 재료들과 화학 성분을 비교해보니 화학 성분 공유도가 낮았다. 요리에 자주 쓰는 재료의 향미가 서로 다른 것이다. 

반면 북아메리카에서 많이 쓰이는 재료인 우유, 버터, 달걀, 크림치즈를 마찬가지 방법으로 따져 보니 화학 성분 공유도가 높았다. 다시 말해 북아메리카 요리는 향미가 비슷한 재료들을 사용했다.

동아시아와 북아메리카의 향미 피라미드. 게티이미지뱅크 제공

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수학동아 5월호, 찰떡궁합 음식 찾기, 푸드 페어링

[수학동아 편집부 ]