[감칠맛의 화학] 당신의 혀를 홀릴 '감칠맛'

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by 오가네손 2022. 7. 31. 15:00

[※ 본 컨텐츠는 한국화학연구원 제3기 케미러브 서포터즈 활동을 위해 작성된 컨텐츠입니다.]

안녕하세요! 작년 케미러브 서포터즈 2기 활동에 이어서

올해도 또다시 케미러브 서포터즈 3기 활동으로 돌아왔습니다 ㅎㅎ

올해는 한국화학연구원의 최신 연구 성과는 물론이고

화학연구원에서 만든 여러 컨텐츠도 함께 소개해드릴 예정이니까요!

재미있게 봐주시면 감사드리겠습니다!

그럼 시작할게요😊

▶ ‘감칠맛’을 아시나요?

어느새 2022년도 절반을 지나고 무더운 여름이 찾아왔습니다! COVID-19로 인한 거리두기가 어느 정도 완화된 이후로 처음 맞이하는 여름인 만큼 산으로, 계곡으로, 그리고 바다로 피서를 떠날 계획을 세우신 분들이 많으실텐데요. 신나는 물놀이와 선선한 바닷바람도 좋지만 개인적으로 무엇보다도 피서의 꽃은 바로 맛있는 음식이라고 생각해요. 숯불 향 그득하게 머금은 바비큐, 삼겹살 구이에는 빠질 수 없는 된장찌개, 갓 잡아 올린 싱싱한 생선을 그 자리에서 구워 주는 생선구이, 땀을 뻘뻘 흘리며 산을 오른 다음 정상에서 끓여 먹는 라면… 아는 맛이 무섭다고, 생각만 해도 벌써 입에 군침이 싹 도는데요😋

그런데 얼핏 보면 전부 다른 맛을 내는 것처럼 보이는 이 음식들이 사실은 하나의 ‘같은 맛’을 기반으로 하고 있다는 것, 믿어지시나요? 무어라 정확히 설명하기는 힘들지만 한국인이라면 다 알고 있을 그 맛, 바로 ‘감칠맛’입니다!

▶ 당신의 혀를 즐겁게 할 여섯 가지 맛

아마 저와 비슷한 20대 중반이신 독자분들만 하더라도, 학창 시절 과학 시간에 인간의 혀는 네 가지 맛, 즉 단맛, 신맛, 짠맛, 쓴맛을 각각 독립적으로 느낄 수 있고, 각각의 맛을 잘 느끼는 혀의 부위들이 나누어져 있다고 배우셨던 것이 기억나실 겁니다. 그런데 시간이 지나고 연구가 계속 진행되면서 혀에 대해서 새로이 밝혀진 사실들이 있는데요. 하나는 사실 인간의 혀에는 ‘혀 지도’ 같은 것은 없고 모든 부위가 맛을 잘 느낄 수 있다는 것이고, 또 다른 하나는 인간의 혀가 독립적으로 느낄 수 있는 맛의 종류는 사실 네 가지가 아닌 여섯 가지라는 것이죠.

"엥? 달고, 시고, 짜고, 쓴 것 말고 맛이 또 있어?"

라고 이야기 하실 분들도 계실 것 같아요. 그렇다면 매운맛이나 떫은맛이 제5, 제6의 맛이 아닐까 생각하실 수도 있는데요. 이 둘은 엄밀히 말하면 ‘맛’이 아닙니다. ‘맛’은 혀에 오돌토돌하게 돋아있는 ‘미뢰(맛봉오리)’를 통해 맛을 내는 물질이 수용되면서 느껴지는 감각을 의미하는데, 매운맛은 미뢰가 아닌 피부의 통점에 의해 느껴지는 통증의 일종이고 떫은맛은 혀나 입속의 얇은 막이 눌려서 느껴지는 압박감의 일종이기 때문이죠. 연구에 의해 밝혀진 제5와 제6의 맛은 바로 이름도 독특한 ‘감칠맛’과 ‘지방맛’입니다.

제6의 맛인 ‘지방맛’은 이름 그대로 지방이 포함된 음식에서 느껴지는 맛으로, 지방이 분해되면 만들어지는 ‘지방산’이 미뢰의 ‘CD36 수용체’와 ‘GRP120 수용체’라는 두 단백질의 복합적인 작용으로 감지되어 느껴지는 맛이라고 합니다. 우리가 흔히 버터나 마요네즈, 크림 같은 음식들을 먹을 때 ‘느끼하다’ 내지는 ‘고소하다’고 느끼는 맛이 바로 이 맛이라고 해요! 제5의 맛인 감칠맛은 바로 오늘 포스팅의 주인공이라고도 할 수 있는 맛인데요, 다음 장에서 더 자세히 설명을 하도록 하겠습니다.

▶ ‘다시마’에서 새로운 맛을 뽑아내다

1907년 일본의 화학자였던 ‘이케다 기쿠다에(Kikunae Ikeda)’는 아내가 차려준 밥을 먹던 중 문득 화학자로서의 직업 정신이 발동합니다. 아내가 끓여준 맛있는 국의 맛은 어디서부터 나온 것일까 궁금해진 것이죠. 이케다 박사에 대해 서술한 글에 따르면, 1901년 독일에서 유학을 했던 당시부터 그는 이미 치즈나 고기에서 무언가 색다른 맛이 느껴짐을 인지하고 있었고, 다시마를 넣은 국에서 그와 비슷한 맛이 난다고 느낀 것이 식재료를 연구한 계기가 되었다고 합니다. 어쩌면 이케다는 화학지식은 물론이고 탁월한 미각의 소유자였을 수도 있겠네요.

어쨌든 이케다는 아내가 쓴 식재료 중에서도 다시마를 집중적으로 연구하였고, 다시마로부터 분리해낸 한 물질이 기존에 알려진 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛과는 또 다른 특유의 맛을 띤다는 것을 알아내었습니다. 그는 자신이 발견한 이 맛을 ‘맛있다’라는 뜻을 가진 일본어 ‘우마이(うまい)’와 맛을 뜻하는 미(味) 자를 합쳐 ‘우마미(うま味, umami)’라고 명명하였는데요. 개발자의 뜻을 존중하는 의미에서 ‘우마미’ 라는 표현을 그대로 쓰기도 하지만, 영어권에서는 주로 이를 ‘Savory taste’, 한국에서는 ‘감칠맛’으로 번역합니다.

그가 다시마로부터 뽑아낸 물질은 ‘글루탐산(glutamate)’이었습니다. 글루탐산은 우리 몸을 구성하고 있는 단백질의 단량체인 20가지의 아미노산 중 한 종류인데요. 우리가 고기와 생선, 치즈 등에서 감칠맛을 느낄 수 있는 것은 단백질을 포함한 음식이라면 글루탐산을 포함한 폴리펩타이드 사슬을 함유하고 있을 가능성이 높기 때문입니다.

이케다는 글루탐산이 감칠맛의 원인이라는 것까지는 알아내었으나, 글루탐산이 정확히 어떤 원리로 감칠맛을 느끼게 하는 것인지를 알아내지는 못했습니다. 그 비밀은 한참이 지난 21세기에 들어서야 속속 밝혀졌는데요. 몇몇 연구에 따르면 우리의 혀에 돋아있는 미뢰의 ‘mGluR1’ 혹은 ‘mGluR4’ 수용체에 ‘L-글루탐산’이 결합하거나, 약간의 퓨린 뉴클레오타이드가 존재하는 환경에서 몇몇 L-아미노산 조각들이 ‘T1R1+3’이라는 단백질 이형중합체(heteromer)에 결합하면 느껴지는 맛이라는 것이 밝혀졌습니다. 즉, 글루탐산 뿐만 아니라 다른 아미노산도 감칠맛에는 어느 정도 기여를 한다는 것이죠.

▶ MSG = 맛소금?

열정 넘치는 화학자였던 이케다는 단순히 새로운 맛을 발견한 데에 그치지 않고, ‘우마미’ 맛을 낼 수 있으면서도 보관이 편리한 조미료를 만들고자 했습니다. 이를 위해 그는 다시마에서 뽑아낸 글루탐산을 중탄산나트륨과 반응시켜서 ‘우마미 맛’이 나는 조미료를 만들어내었습니다. 1908년 이 조미료에 대한 특허를 출원한 이케다는 1909년 한 기업과 손을 잡고 이를 상업화하여 출시하였는데요. 이 제품의 선풍적인 인기 덕분에 이케다와 손을 잡은 이 기업은 일견 거대한 식품기업으로 발돋움하였고 1946년에는 이 조미료의 이름으로 회사명까지 바꾸었습니다. 그래서 이 기업이 어디냐고요? 바로 일본 이공계 학생들이 선정한 꿈의 직장 1위이자 대한민국에서는 유명 인스턴트 수프의 제조사로 유명한 동시에 강제징용이라는 어두운 과거를 가진 전범기업으로 알려진 ‘아지노모도(Azinomoto)’ 사입니다. 그리고 같은 이름을 가진 제품 ‘아지노모도’의 핵심 성분인 ‘L-글루탐산나트륨염(L-monosodium glutamate)’이 바로 우리가 흔히 ‘MSG’라 부르는 물질입니다.

흔히들 약간의 짭짤함이 느껴지는 MSG를 두고 “MSG는 맛소금의 약자다!”라는 농담을 하고는 하는데요. 소금과 MSG는 근본적으로 맛을 내는 핵심 성분이 다른 조미료입니다. 앞서 감칠맛의 원리에 대하여 설명할 때 보셨다시피 MSG의 맛을 내는 주성분은 나트륨이 아닌 L-글루탐산^[각주:1]이거든요. 물론 소금처럼 나트륨도 포함하고 있기는 합니다만, 이는 가루 형태로 안정적으로 보관할 수 있으면서도 물에도 쉽게 녹게 만들기 위해서이지 맛을 내기 위한 것은 아닙니다.

▲ L-글루탐산과 D-글루탐산은 서로 거울상의 구조를 가지는 ‘거울상 이성질체’입니다. 보다 자세한 설명은 위 영상을 참고해주세요! (영어를 모르셔도, 그림만 보시더라도 어느 정도 이해는 되실 겁니다 :)

앞서 감칠맛에 대해 설명하면서 다른 아미노산들도 감칠맛을 감각하는 데에 기여한다고 말씀을 드렸었죠? 그럼에도 불구하고 MSG, 즉 글루탐산이 조미료로 주로 쓰이는 이유는 감칠맛 수용체 중 하나인 T1R1+3 수용체가 다른 아미노산에 비해 특히 글루탐산과 높은 결합 선택성을 보여 감칠맛을 내는 데에 효과적이기 때문입니다.

▶ MSG는 억울하다

그런데 어느 순간부터인가 MSG 이야기를 할 때면 항상 같이 따라오는 꼬리표가 있습니다. 바로 ‘화학조미료’ 내지는 ‘인공조미료’라는 용어인데요. 보통 본래의 식재료를 쓴 것이 아니라 공장에서 화학약품들을 기반으로 합성이 된 것이기 때문에 건강에 좋지 않다는 부정적인 인식을 담아 쓰는 경우가 많습니다. 그런데 정말로 MSG는 공장에서 여러 시약들을 섞어서 만들어내는 것일까요?

비록 이케다는 다시마에서 MSG를 만들었지만, 기술이 더욱 발전한 현재는 다시마가 아니라 사탕수수로부터 MSG를 뽑아냅니다. 네, 맞아요! 설탕의 원료인 바로 그 사탕수수입니다. 다만 설탕은 사탕수수 원액에서 당을 정제해내어 생산한다면, MSG는 ‘발효’ 과정을 거쳐 생산한다는 점이 다른데요. 이 분야의 원조 아지노모도 사(社에) 따르면 사탕수수 원액에 발효를 일으키는 미생물을 풀어서 글루탐산 생성을 유도한 후에, 원액으로부터 글루탐산을 추출하여 나트륨 이온과 붙이는 방식으로 대량 생산을 한다고 하네요.

한편 몇몇 분들은 MSG의 정식명칭을 알게 된 후로, 글루탐산‘나트륨’이라는 이름 때문에 소금과 마찬가지로 MSG 역시 건강에 좋지 않은 영향을 미친다는 우려를 하시기도 합니다. 하지만 MSG는 워낙 역치(각주 : 맛이 느껴지기 위해 필요한 조미료의 최소한의 양을 의미합니다.)가 작아 소량만 넣어도 맛이 확 느껴지기 때문에, 음식에 들어가는 MSG의 나트륨으로 인한 건강 악화를 소금 섭취만큼 우려하실 필요는 없습니다. 이에 더해서 MSG 특유의 맛이 짭짤함에 대한 욕구를 어느 정도 상쇄시켜주어서 음식에 들어가는 소금의 양을 줄여주는 효과도 있다고 해요. 그래서 미국 식약청에서도 오히려 요리 과정에서 소금 대신 일정량의 MSG를 사용하는 것을 권고하고 있다고 합니다.

물론 MSG 사용이 마냥 좋은 것만은 아닙니다. 역치가 낮다는 특성 덕에 웬만한 요리를 살리는 특효약처럼 여겨지기도 하지만, 때로는 재료 본연의 맛을 묻어버리고 음식의 맛을 천편일률적으로 만든다는 단점도 존재합니다. 특히 재료의 맛이 쉽게 묻히고 웬만한 사람들에게는 MSG가 맛있게 느껴진다는 특성을 악용해서, 신선하지 않은 재료에 MSG를 잔뜩 넣어서 판매한 악덕 식품업자들의 사례도 있었죠... 하지만 MSG를 쓰는 사람이 나쁠지언정, MSG 자체가 나쁜 물질이라고 볼 근거는 부족하다고 생각합니다.

▶ 어머니의 된장국

▲화학연구원 연구원 님들, 그리고 쯔양 님과 함께 된장이 왜 맛있게 느껴지는지에 대해 알아볼까요??

그런데 사실 MSG가 발명되기 훨씬 전의 옛날에도 사람들은 가지고 있는 식재료를 활용하여 ‘감칠맛’을 내는 음식을 만들기 위해 노력했는데요. 그중에서도 대표적인 것이 바로 서양의 ‘치즈’와 동아시아권의 ‘장’입니다. 된장, 고추장, 간장 할 때 그 ‘장’ 말이죠!

혹시 그런 의문이 드신 적은 없으신가요? 왜 삶은 콩은 고소하거나 약간 비릿한 맛이 나는데, 된장이나 간장은 짭짤하면서도 감칠맛이 도는 것일까요? 그 이유를 이해하기 위해서는 ‘장’이 만들어지는 과정을 살펴보아야 합니다.

된장이든 간장이든 고추장이든 우선은 메주를 빚어야 하는데요. 메주는 메주콩을 물에 불려 삶은 다음에 마구 으깬 뒤, 네모난 틀에 꾹꾹 눌러 담아서 만듭니다. 이렇게 만든 메주는 볏짚으로 묶어서 처마 같은 곳에 대롱대롱 매달아 놓는데요. 이러면 메주가 자연스럽게 건조되는 동시에 ‘발효’가 이루어지게 됩니다.

메주의 발효는 ‘고초균 (Bacillus Subtilis )’과 ‘황누룩곰팡이(Aspergillus Oryzae)’라 불리는 박테리아들이 일으킵니다 된장이 되기 직전의 메주를 보신 분들은 메주의 겉면에 희끄무레하게 무언가가 피어있는 것을 보신 적이 있으실텐데요. 이 녀석들이 바로 열심히 발효를 진행하고 있는 미생물들입니다. 특히 황누룩곰팡이는 단백질을 분해하여 더 작은 분자인 펩타이드와 글루탐산을 포함한 아미노산을 생성하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 이 발효 과정 덕분에 MSG를 따로 뿌리지 않더라도 된장에서 감칠맛이 느껴지는 것인데요. 메주를 굳이 볏짚으로 묶는 것도 물론 재료의 한계도 없지는 않았을 테지만 무엇보다도 발효 과정에 필수적인 미생물들이 볏짚에 많이 살고 있기 때문이라고 합니다.

▶ ‘감칠맛’을 구현하라!

“기분이 저기압일 때는 고기 앞으로 가라!”라는 말, 들어보셨나요? 고기에 대한 사람들의 각별한 사랑이 잘 드러나는 말이라고 생각하는데요. 잘 익은 고기의 감칠맛은 꽁해있던 우리의 기분마저도 사르르 녹게 하죠.

그런데 고기가 우리의 얼어붙은 기분만이 아니라 북극의 빙하까지도 녹일 수 있다는 경고의 목소리가 높아지고 있는데요. 육류 생산을 위한 축산업이 지구온난화를 가속하는 원인 중 하나라는 염려 때문입니다. 축사를 짓거나 사료에 쓰일 곡물을 재배하기 위해 숲을 밀어버리는 행위, 육류의 유통 과정에서 발생하는 이산화탄소, 그리고 가축의 배설물에서 발생하는 메테인 가스 등이 복합적으로 지구온난화를 심화한다는 것이죠. 워낙 복잡한 이해관계가 얽혀있는 산업인 만큼 의견이 첨예하게 대립하고 있기는 하지만, ‘탄소중립’ 달성을 위해 개인 단위로는 채식을 지향하고 국가 단위로는 축산업의 규모를 축소해야 한다는 주장도 등장하고 있습니다.

이러한 상황에서 큰 관심을 얻고 있는 기술이 바로 ‘대체육’ 기술입니다. 대체육이란 가축의 도축 이외의 방식으로 제조되는, 가축의 고기를 대체할 수 있는 식품을 의미하는데요. 크게 ‘식물성 고기’, ‘배양육’, ‘버섯 고기’ 그리고 ‘공기단백질’의 네 가지로 구분할 수 있습니다. 그럼 각각이 무엇을 의미하는지 자세히 살펴보도록 할까요?

▲ 약간의 노력과 정성과 요리 지식과 손재주(...)만 있다면 집에서 식물성 고기 대체육을 직접 만들어 볼 수 있다고 합니다!

식물성 고기는 쌀이나 콩과 같은 식물에서 추출한 단백질을 농축한 후에, 맛과 식감, 비주얼을 보강하기 위한 각종 재료를 넣어 가공한 제품을 의미합니다. 각종 라면의 플레이크 스프에 들어가는 ‘콩고기’가 어떻게 보면 아주 간단한 형태의 식물성 고기라고 할 수 있죠. 실제로 상업화도 활발히 이루어지고 있어서, 맥도날드나 롯데리아, 버거킹과 같은 거대 패스트푸드 프랜차이즈에서는 이미 식물성 고기를 활용한 패티를 넣은 햄버거 혹은 치킨너겟 제품을 출시하기도 하였습니다.

배양육은 이름 그대로 실험실이나 공장에서의 ‘배양’ 과정을 통해 생산된 대체육을 의미합니다. ‘고기’는 결국 동물의 근육과 지방이 한데 모여있는 것이기 때문에, 동물의 줄기세포를 추출한 뒤에 이를 분열시켜서 고기와 비슷한 세포 무더기를 만드는 원리인데요. 이때 세포분열에 필요한 각종 물질을 공급하기 위해 ‘배양액’을 사용하는데, 배양액 안에 소의 태아로부터 뽑아낸 혈청을 넣느냐 아니냐에 따라 ‘혈청 배양액’과 ‘무혈청 배양액’으로 분류가 됩니다.

▲ 길러낸 버섯을 베이컨은 물론이고 햄버거 패티, 심지어는 스티로폼(?!)으로 만들어내는 연구를 하는 기업도 있다고 해요!

버섯 고기는 이름 그대로 버섯을 이용해 고기의 맛과 질감을 재현하려는 제품입니다. ‘응? 그럼 식물성 고기랑 같은 거 아닌가?’ 싶으실 수도 있겠지만, 분류학적으로 버섯은 식물이 아니라 ‘균’에 해당하기 때문에 보통 버섯 고기는 식물성 고기와는 구별해서 부릅니다. 버섯이 균류라는 특성을 활용해서, 단순히 고기를 대체할 제품을 만드는 것을 넘어서 버섯을 기르는 과정에서 쓰레기가 분해되도록 하는 등 일석이조의 효과를 노리는 연구도 진행이 되고 있다고 해요!

마지막으로 공기단백질은 최근 들어 점점 연구가 활발해지고 있는 제품으로, 공기 중의 메테인이나 이산화탄소를 아미노산으로 전환하는 미생물들을 활용하여 제조한 단백질입니다. 아직은 단순한 단백질만을 제조할 수 있고 이 때문에 동물용 사료나 식품 첨가제로 쓰이는 정도이지만, 차후에는 대체육으로도 활용될 가능성이 있다고 평가받고 있습니다.

이러한 모든 노력에도 불구하고 여전히 대체육은 생산 단가가 비쌀 뿐만 아니라, 일반적인 고기에 비하면 감칠맛이 떨어지고 특유의 씹는 질감도 부족해서 가공되지 않은 형태로 유통되지 못하고 있습니다. 그러나 최근 여러 스타트업들은 물론이고 식품 대기업들조차도 앞장서서 햄, 소시지, 치킨 너겟과 같은 가공육 제품에 대체육을 활용하기 위한 연구를 진행하고 있는데요. 그 과정에서 콩이나 버섯은 물론이고 땅콩, 마카다미아, 말린 해조류 등의 다양한 식재료들을 활용함은 물론 3D 프린팅 기술을 활용하여 배양육 세포들을 고기와 비슷한 입체 구조로 쌓거나 인공지능을 활용하여 고기의 식감과 맛을 낼 수 있는 최적의 재료 배합을 찾는 등의 다양한 시도가 이루어지고 있다고 합니다. 어쩌면 정말로 몇십 년 후에는 축사가 아니라 공장 혹은 실험실에서 만들어진 고기들을 일상적으로 먹는 날이 올 수도 있을 것 같네요!

▶ ‘아는 맛', 얼마나 알고 계신가요?

작년 기준 대한민국의 2021년 국민 1인당 육류 소비량은 54.3 kg으로 쌀 소비량인 56.9 kg과 거의 비슷한 수준을 기록했다고 하는데요. 쌀로 짓는 밥이 한국인의 주식이라는 점을 고려하면, 21세기의 우리가 평소에 얼마나 많은 고기를 먹고 있는지가 대충 짐작이 가실 것입니다.

이처럼 육류 소비량이 월등히 높아진 지금, 감칠맛은 정말로 많은 사람들의 '아는 맛'이 되어가고 있는데요. 그런 감칠맛에 대해 독자 여러분들은 얼마나 알고 계셨나요? 이 포스팅이 우리에게 익숙한 그 맛을 진짜 '아는 맛'으로 바꾸는 계기가 되었길 바랍니다! 긴 글 읽어주셔서 감사합니다😄

[참고문헌]

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- 이상규, "최태원 회장도 반한 아이스크림…SK, 통큰결단 美 퍼펙트데이에 650억원 추가 투자", 매일경제, 2021년 10월 2일 수정, 2022년 7월 30일 접속. https://www.mk.co.kr/news/business/view/2021/10/933636

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- 이근영, "고기 없이, 우유 없이 ‘곰팡이’로 치즈·버거 패티 만든다고?", 한겨레, 2021년 2월 17일 수정, 2022년 7월 30일 접속, https://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/983318.html

- 이현경, "버거킹에 ‘임파서블 와퍼’ 있다면 맥도날드엔 ‘맥플랜트’ 있다", 동아사이언스, 2021년 2월 13일 수정, 2022년 7월 30일 접속, https://www.dongascience.com/news.php?idx=43866

- 최문희, 신현재, 배양육의 최신 연구 현황과 공학적 과제, Korean Society for Biotechnology and Bioengineering Journal 34(3): 127-134 (2019), DOI : http://dx.doi.org/10.7841/ksbbj.2019.34.3.127

[이미지 출처]

- 메주 : Image by Republic of Korea, Flickr. https://flic.kr/p/nXQVvw. CC BY-SA 2.0
- 녹차 : <a href="https://www.flaticon.com/free-icons/green-tea" title="green tea icons">Green tea icons created by monkik - Flaticon</a>
- 꿀 : <a href="https://www.flaticon.com/free-icons/honey" title="honey icons">Honey icons created by Adib Sulthon - Flaticon</a>
- 버터 : <a href="https://www.flaticon.com/free-icons/butter" title="Butter icons">Butter icons created by amonrat rungreangfangsai - Flaticon</a>
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- 레몬 : <a href="https://www.flaticon.com/free-icons/lemon" title="lemon icons">Lemon icons created by Febrian Hidayat - Flaticon</a>
- 소금 : <a href="https://www.flaticon.com/free-icons/salt" title="salt icons">Salt icons created by Freepik - Flaticon</a>
- 비욘드미트 햄버거 : Pascal Shirley, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons