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대체감미료를 먹었을 때 단맛을 느낄 수 있는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 질문해주신 것과 같이 설탕 이외의 대체감미료를 먹었을 때에도 단 맛이 느껴지는 이유는 혀의 단맛 수용체와 분자 구조의 상호작용 때문입니다. 혀의 맛봉오리에는 단맛 수용체(T1R2/T1R3 단백질)가 있는데요 이 수용체는 G-단백질 연결 수용체(GPCR)의 일종으로, 특정한 입체 구조를 가진 분자가 붙으면 활성화되어 뇌로 단 맛이라는 신호를 보냅니다. 즉, 꼭 포도당이나 자당이 아니더라도 수용체에 맞는 열쇠 모양(분자 구조)을 가진 물질이면 단맛을 느낄 수 있습니다. 천연 및 합성 감미료(아스파탐, 사카린, 스테비오사이드 등)는 설탕과 완전히 동일한 화학식은 아니지만, 수용체가 인식할 수 있는 공간적·전하적 배열을 가지고 있는데요, 그래서 설탕과 유사하게 단맛 수용체를 자극하는 것이며, 일부는 설탕보다 훨씬 강하게 결합하기 때문에 같은 양으로도 수십~수천 배의 단맛을 낼 수 있는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.24
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물의 자동이온화 반응이 일어나는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼 산-염기 반응이 나타날 때 물은 스스로 약한 산과 약한 염기로 동시에 작용할 수 있는데요, 자동이온화가 일어나는 이유는 물 분자가 양성자(H⁺)를 주고받을 수 있는 능력을 갖기 때문입니다. 물 분자는 O–H 결합이 극성이며, 산소는 전기음성도가 크기 때문에 전자 밀도가 산소 쪽으로 치우쳐 있는데요, 이 때문에 수소 원자는 부분 양전하(δ⁺)를 띠어 쉽게 떨어져 나갈 수 있습니다. 이때 한 분자의 물이 산(Acid)처럼 H⁺를 내놓을 수 있고, 다른 분자의 물이 염기(Base)처럼 H⁺를 받아들일 수 있는데요 따라서 물 분자끼리 충돌 시, 일부가 H⁺를 주고받게 되며 상온(25 ℃)에서 물 분자들이 끊임없이 운동하다가 일부가 이온화되며, 대부분은 다시 결합합니다. 즉 물은 순수해도 이온이 전혀 없는 것이 아니라 소량의 H+을 주고 받은 이온 상태로 존재하게 되며 이 때문에 pH 개념을 정의할 수 있고, 산성과 염기의 기준이 마련됩니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.24
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스테이크를 뒤집는 횟수와 타이밍이 열전달과 표면 갈변에 미치는 영향이 무엇인가요
안녕하세요.네, 말씀해주신 것과 같이 스테이크 조리에서 언제, 얼마나 자주 뒤집는가는 단순한 조리 습관이 아니라 열전달 방식과 화학 반응(특히 갈변, Maillard 반응)에 직접적으로 관여하는데요, 우선 스테이크가 팬이나 그릴에 닿으면 전도와 복사 및 대류를 통해 열이 내부로 퍼집니다. 이때 한쪽 면만 오래 두면 열이 한쪽에서 깊숙이 들어가고 반대쪽은 상대적으로 차가운 상태가 되어, 내부 온도 분포가 비대칭이 됩니다. 뒤집기를 적게 할 경우에는 한쪽 면이 오랫동안 가열되어 표면이 빠르게 갈변하고 바삭한 껍질이 잘 형성될 수 있지만, 내부 온도가 한쪽에서만 들어가므로 중앙부까지 고르게 가열되기까지 시간이 오래 걸리고 과열 및 수분 손실이 늘어날 수 있습니다. 반대로 뒤집기를 자주 할 경우 열이 양쪽에서 번갈아 들어오기 때문에 내부가 더 고르게 데워집니다. 이로 인해 스테이크 전체가 목표 온도에 빨리 도달하고, 내부 온도 기울기가 완만해져 균일한 미디움 레어나 미디움을 얻기 쉽습니다.대신 한쪽 면에 장시간 고온이 머무르지 않기 때문에 표면의 강한 갈변이나 두꺼운 크러스트는 다소 약해질 수 있습니다. 다음으로 Maillard 반응은 아미노산과 당이 140~165℃ 이상에서 반응하여 갈색 색소와 향미를 만드는 과정인데요, 한 면을 오래 구우면 해당 면이 지속적으로 높은 온도를 유지하므로 짙은 갈변과 진한 풍미가 납니다. 자주 뒤집으면 표면이 열을 받다가 곧 식는 과정을 반복하므로, 각 사이클에서 갈변 속도가 조금씩 끊기게 되며 따라서 고르게 얇은 갈변층이 형성되고, 강렬한 크러스트는 약할 수 있습니다. 그러나 충분히 예열된 팬에서 자주 뒤집더라도, 전체 누적 열량이 확보되면 갈변은 일어나므로 완전히 부족해지지는 않을 것입니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.23
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카페인 추출 실험 및 물벼룩 심장박동 실험에 대해서..
안녕하세요. 질문해주신 것처럼 카페인 추출 실험 및 물벼룩 심장박동 실험을 진행하실 때, 카페인 분자(C₈H₁₀N₄O₂)는 천연이든 합성이든 화학식과 구조가 완전히 동일하므로, 카페인만 순수하게 분리해서 물벼룩이나 식물에 투여한다면 생리학적 효과에 차이는 나지 않을 것입니다. 다만 실제 실험에서는 공저추출된 커피의 메틸잔틴이나 폴리페놀, 에너지음료의 타우린 등의 다른 성분이 미량만 섞여도 결과에 영향을 줄 수 있으므로 따라서 순도 관리와 대조군 설계가 중요할 것 같습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.23
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듣는것만 해도 왜이리 지치는것인지 궁금합니다
안녕하세요.네, 말씀하신 것처럼 듣기만 해도 지치는 이유는 뇌의 정보 처리 과정과 심리적 부담이 크게 작용하기 때문인데요 말을 듣는 동안 청각 피질은 단순히 소리를 감지하는 데서 그치지 않고, 언어를 해석하고 의미를 연결하며, 기억 속 정보와 비교하고 통합하는 일을 계속합니다. 즉, 듣는 행위는 단순한 소리 인식이 아니라 끊임없는 정보 처리 작업이기 때문에 뇌의 에너지를 많이 소모합니다. 또한 듣는 것은 상대방이 언제 멈출지, 어떤 핵심을 말할지 알 수 없기 때문에 집중을 놓지 않고 기다리는 태도가 필요한데요, 이런 지속적 주의집중은 뇌의 전두엽과 작업 기억을 계속 사용하게 하여 피로를 유발합니다. 즉 대화에서 말을 하면 능동적으로 흐름을 조절할 수 있지만, 듣기만 하면 수동적이 되는데요 수동적 상태에서는 자율성 상실감이 커지고, 뇌는 "언제 끝날까"라는 긴장과 예측 불가능성을 처리해야 해서 더 지치게 됩니다. 게다가 단순히 정보만 듣는 것이 아니라 상대의 감정, 말투, 뉘앙스를 해석하며 공감 반응까지 해야 하며 특히 흥미롭지 않거나 부정적 주제일 경우, 공감 회로가 스트레스로 작용하면서 피로가 더 빠르게 쌓이는 것입니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.23
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무향실에 가게 되면 사람이 공황이오거나 소리를 듣게 느껴지나요
안녕하세요.사람이 무향실에 들어갔을 때 공포나 불안, 심지어 환청 비슷한 경험을 하게 되는 것은 뇌와 감각 시스템의 특성 때문인데요, 이는감각 박탈의 효과입니다. 평소 사람의 뇌는 외부에서 끊임없이 들어오는 소리, 빛, 촉각과 같은 감각 자극에 맞춰 활동을 유지하는데요 무향실은 벽·천장·바닥에서 반사음이 전혀 없어 절대적인 정적 상태가 되므로, 청각에 입력되는 정보가 거의 사라집니다. 이런 환경은 뇌 입장에서 이상 상태로 받아들여지고, 감각 입력 부족을 메꾸기 위해 내부 잡음을 증폭시키는데 이때 자신의 심장 박동, 혈액이 흐르는 소리, 근육의 수축음, 관절 마찰음까지 들리게 되며 이런 소리가 생소하고 낯설게 느껴지면서 불안이 증폭됩니다. 또한 인간의 뇌는 단순히 자극을 받는 기관이 아니라, 앞으로 어떤 자극이 올지 예측하는 기관인데요 따라서 외부 소리가 차단되면, 뇌는소리가 있어야 정상인데 왜 없지? 라는 불균형을 느끼게 되며 이때 뇌는 스스로 가짜 소리를 만들어내어 그 공백을 채우려 하며, 이 때문에 환청처럼 뭔가 들린다고 착각할 수 있습니다. 이는 시각적 입력이 사라졌을 때 환영이 나타나는 것과 유사한 원리입니다.또한 사람은 ‘완전한 정적’이라는 환경에 익숙하지 않은데요 무향실에서는 방향 감각을 잃고, 자기 신체 내부 소리에 과도하게 집중하게 되며, 이는 고립감·통제 상실감을 불러옵니다. 이런 상태가 심해지면 공황 발작(심박수 증가, 호흡 곤란, 극도의 불안) 으로 이어질 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.23
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우유는 산성인가요 알칼리인가요??
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 우유가 산성인지 알칼리성인지에 대해서는 두 가지 다른 관점이 섞여 있어서 혼란이 생길 수 있는데요, 우선 화학적으로 측정한 pH 기준으로 봤을 때 신선한 우유의 pH는 약 6.5 ~ 6.8 정도입니다. pH 7이 중성이므로, 이 범위는 약산성이며 따라서 화학적으로는 산성에 가깝다고 말할 수 있습니다. 하지만 영양학, 생리학적 분류 기준으로 식품을 섭취한 뒤 몸에서 대사 후 남기는 최종 산화 생성물(회분, ash) 을 기준으로 분류하는 경우가 있는데요 우유는 칼슘, 마그네슘 같은 알칼리성 무기질이 풍부하기 때문에 대사 후 체내에서 알칼리성 반응을 나타내는 식품으로 분류됩니다. 이 때문에 건강서적이나 인터넷에서는 우유는 알칼리성 식품이라고 흔히 표현하기도 합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.23
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냉동밥의 플라스틱용기를 전자레인지로 돌릴때 어떤 안좋은 문제점이 있나요
안녕하세요.네, 질문해주신 것처럼 냉동밥이 담긴 플라스틱 용기를 전자레인지로 그대로 데울 때는 몇가지 문제점이 생길 수 있는데요 우선 플라스틱의 열 안정성 문제가 가장 큽니다, 전자레인지로 가열하면 플라스틱이 국소적으로 매우 뜨거워지면서 변형되거나 녹아내릴 수 있는데요,특히 냉동 상태에서 곧바로 전자레인지에 넣으면, 일부는 차갑게 남아 있고 일부는 과열되면서 용기 표면이 쉽게 손상될 수 있습니다. 또한 모든 플라스틱이 전자레인지용으로 안전하게 설계된 것은 아닌데요, 전자레인지에 적합하지 않은 플라스틱은 비스페놀 A (BPA), 프탈레이트 등과 같은 환경호르몬 계열 화합물이 열에 의해 음식으로 스며들 수 있으며 이들 물질은 내분비계 교란, 호르몬 균형 이상 등 장기적인 건강 문제와 관련이 있습니다. 게다가 전자레인지 가열은 균일하지 않기 때문에, 용기 일부가 국소적으로 고온(100°C 이상)이 되면서 플라스틱 분해물 발생 가능성이 커지는데요 또한 음식 내부는 덜 데워져 세균이 살아남을 수 있는 반면, 가장자리 플라스틱은 손상될 수 있으므로 주의가 필요합니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.23
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바닷물의 소금 농도비율이 젓갈이나 국과 비교시 얼마나 높은건가요
안녕하세요.네, 우선 바닷물의 경우 평균 해수의 염분은 약 3.5% (w/v) 정도인데요, 이는 리터당 약 35g의 소금이 녹아 있다는 뜻입니다. 젓갈은 발효 과정에서 부패를 막기 위해 소금을 많이 넣는데, 보통 15~20% 이상의 소금 농도를 가지는데요 즉, 바닷물보다 약 5배 이상 짜다고 볼 수 있습니다. 다음으로 가정에서 조리하는 국물의 염도는 보통 0.7~1% 정도인데요, 이는 바닷물(3.5%)의 약 1/3 ~ 1/5 수준입니다. 따라서 바닷물은 우리가 먹는 국보다는 훨씬 짜서 직접 마실 수 없지만, 젓갈이나 장아찌 같은 고농도 발효식품에 비하면 오히려 훨씬 싱거운 편이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
학문 / 화학
25.08.23
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생명체 내에서 광학 이성질체가 구분되는 것이 중요한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요.네, 말씀해주신 것처럼 생명체 내에 광학이성질체가 구분되는 것은 중요한 문제인데요, 이는 생명 시스템이 본질적으로 키랄(chiral)한 분자들로 이루어져 있기 때문입니다. 생체 내에서 단백질, 효소, 수용체는 모두 L-아미노산으로 이루어져 있으며, 따라서 3차원 구조가 한쪽 방향으로 고정되어 있는데요 이 때문에 기질이나 리간드가 결합할 때, 입체적으로 맞는 이성질체만 인식할 수 있습니다. 예를 들어서 D-글루코스는 대사되지만, L-글루코스는 동일한 화학식이지만 효소가 인식하지 못해 거의 이용되지 못하는데요 즉 두 이성질체는 화학식과 물리적 성질은 같아도, 생리학적 효과는 완전히 다를 수 있습니다. 대표적인 또다른 예시로 탈리도마이드는 한쪽 이성질체는 입덧 완화 효과를 갖지만 다른 쪽은 심각한 기형을 유발할 수 있습니다. 즉, 생명체 내 반응은 단순한 화학 반응이 아니라 입체적으로 정밀한 상호작용이기 때문에 광학이성질체 구분은 중요한 의미를 갖습니다. 감사합니다.
학문 / 생물·생명
25.08.23
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