답변 내역

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.치즈 제조 시 우유가 엉겨 붙어 커드가 되는 원리는, 우유 속에 떠 있는 카제인 미셀 표면의 음(-)전하와 입체적 장애를 산이나 효소로 제거하여 단백질끼리 서로 결합할 수 있는 상태로 만드는 것입니다. 우유의 주단백질인 카제인은 단독으로 떠다니지 않고, 수천 개의 분자가 모여 카제인 미셀이라는 미세한 덩어리를 이룹니다. 치즈를 만들 때 산이나 렌넷 효소를 첨가하면 이 전기적 반발력이 사라져 응고가 일어나고, 산을 첨가하면 수소 이온이 공급되어 카제인의 등전점에 도달하면서 표면의 음전하가 중화됩니다. 반면 렌넷 효소는 카파-카제인의 음전하를 띤 친수성 꼬리 부위를 정밀하게 잘라내어 미셀 표면의 보호막을 제거합니다. 결국 두 방법 모두 단백질 간의 전기적 척력과 입체적 장애를 제거하여, 노출된 소수성 부위들이 서로 끌어당기고 칼슘 이온이 결합하면서 단단한 불용성 단백질 덩어리인 커드를 형성하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.아플라톡신 생성 곰팡이가 오염된 음식을 섭취하거나 독소에 노출될 경우, 전신 컨디션 저하와 식욕 부진 및 입맛 변화를 유발할 가능성이 매우 높습니다. 아플라톡신은 곰팡이가 만드는 강력한 간독성 곰팡이 독소로 체내 들어왔을 때 간 기능을 크게 저하시켜 심한 전신 피로와 소화기 장애를 유발합니다.노출된 독소의 양과 기간에 따라 급성 중독과 만성 중독으로 구분되는데, 급성 중독 증상은 상복부의 강한 통증, 메스꺼움, 구토, 설사 등을 유발하며 간 기능 저하로 눈의 흰자위나 피부가 노랗게 변하는 황달이 발생합니다. 또한, 간이 부어올라 우상복부에 압통과 불쾌감이 나타나고, 간에서 응고 인자를 합성하지 못해 잇몸 출혈, 피부 멍, 내장 출혈 위험이 증가합니다. 만성 중독은 간 질환과 간암을 유발하며, 체내 면역계가 억제되어 다른 감염성 질환에 취약해집니다. 또한, 소아의 경우 영양 흡수 장애로 인해 체중 감소 및 심각한 신체 성장 부진이 일어납니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.옥수수 알갱이가 팝콘으로 변하는 과정은 단단한 껍질 내부의 밀폐 구조, 수분의 수증기 변환 및 압력 상승, 전분의 호화, 그리고 순간적인 감압에 의한 폭발적 팽창에 의한 반응입니다. 팝콘용 옥수수는 단단하고 밀폐된 외피 속에 약 14%의 수분을 품고 있어 옥수수에 열을 가하면 내부 수분이 수증기로 변하지만, 밀폐된 껍질 때문에 밖으로 빠져나가지 못하고 고온·고압의 과열 상태가 됩니다. 이 과정에서 단단했던 배유 속 전분 입자들이 고온의 수증기에 의해 녹아내리며 점성이 높은 젤리 상태, 즉 호화로 변합니다. 내부 온도와 압력이 상승하면 외피가 한계를 견디지 못하고 폭발하듯 찢어지고, 내부 압력이 대기압으로 급격히 떨어지며 과열 상태의 수증기가 순간적으로 팽창합니다. 이때 젤리 상태의 전분이 수증기와 함께 밖으로 끌려 나와 미세한 기포를 머금은 거품 형태로 부풀어 오르고, 수증기가 빠져나가며 온도가 떨어짐과 동시에 순식간에 식어 단단하게 고화됩니다. 이로 인해 특유의 바삭하고 하얀 스펀지 구조의 팝콘이 완성됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.벌꿀이 수천 년이 지나도 부패하지 않고 보존되는 이유는 높은 당도로 인한 강한 삼투압, 미생물이 이용할 수 없는 최저 수준의 수분 활성도, 그리고 미생물 생존을 불가능하게 만드는 강한 산성 결합되어 천연 방부 조건을 형성하기 때문입니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.벌꿀의 80% 이상은 포도당과 과당으로 이루어진 극단적인 고농도 당류 수용액입니다. 꿀 속에 세균이나 효모 같은 미생물이 침입하면, 극심한 농도 차이로 인해 삼투 현상이 일어납니다. 상대적으로 농도가 낮은 미생물 세포 내부에서 고농도의 꿀 쪽으로 세포 내부의 수분이 순식간에 빠져나가 미생물은 세포막이 수축하고 원형질이 분리되는 탈수 현상을 겪으며 신진대사를 하지 못하고 사멸하거나 완전히 불활성화됩니다.또한, 부패는 단순히 물의 양이 아닌, 미생물이 실제 생명 활동에 사용할 수 있는 미결합 수분의 비율인 수분 활성도에 의해 결정되는데, 벌꿀의 수분 함량은 약 17~18%에 불과할 뿐만 아니라, 그 미량의 물 분자조차도 촘촘한 당분 분자들과 강하게 결합해 있어서 부패가 일어날 수 없습니다.벌꿀은 높은 산성을 띄는데, 병원균과 부패 미생물 대부분은 중성 환경에서 가장 잘 자라며, 이 정도의 강산성 환경에서는 세포막 유지와 단백질 작용이 마비되어 살아남지 못합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.소금에 생선이나 채소를 절일 때 일어나는 삼투 현상은 세포막이라는 반투과성 막을 경계로, 용매인 물 분자가 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 자발적으로 이동하는 현상입니다.식재료 표면에 소금을 뿌리면 표면의 자채 수분에 소금이 녹으면서, 세포 외부가 세포 내부보다 염류 농도가 훨씬 높습니다. 생물체의 세포막은 입자의 크기나 전하에 따라 물질을 선택적으로 통과키는데, 물 분자처럼 작은 용매 입자는 미세한 막을 자유롭게 통과하지만, 나트륨 이온이나 염화 이온 같은 용질 입자는 막을 신속히 통과하지 못합니다.소금 이온이 세포 안으로 빠르게 들어가지 못하므로, 농도가 낮아 상대적으로 물 분자의 밀도가 높은 세포 내부에서 외부의 고농도 소금물 쪽으로 물 분자가 이동하여 외부 소금물을 희석하려 합니다. 채소는 수분이 빠져나가면서 식물 세포 내부의 팽대압이 감소하여 세포벽의 팽팽함이 줄어들어 딱딱했던 채소가 숨이 죽고 부드럽게 구부러지며, 양념이 내부로 잘 침투할 수 있는 구조가 됩니다. 생선은 근육 세포 내 수분이 배출되면서 단백질 조직이 밀도 높게 수축하여 살이 탄탄해지고, 가열 조리 시 쉽게 부서지지 않습니다. 또한 미생물이 생존하는 데 필요한 유기 수분이 제거되어 부패 세균의 증식이 억제되는 보존 효과를 얻게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.와인을 디캔팅할 때 일어나는 맛과 향의 변화는 산소에 의한 폴리페놀의 산화, 중합 반응과 휘발성 향기 분자의 방출 및 불쾌한 환원성 화합물의 제거 반응이 작용합니다.타닌은 단량체 또는 소량체 형태의 폴리페놀 화합물입니다. 와인을 마실 때 이 타닌 분자들이 침 속의 프롤린 풍부 단백질과 강하게 결합하여 미세한 침전을 일으키고, 구강 점막의 윤활 작용을 순간적으로 빼앗으면서 혀가 마르고 거칠어지는 떫은 감촉을 느끼게 됩니다. 디캔팅을 통해 와인이 공기 중의 산소와 대량으로 접촉하면, 와인 내 금속 이온의 촉매 작용으로 산소가 와인 속 단량체 타닌을 키논 형태로 산화시킵니다. 산화된 키논 분자는 주변의 다른 타닌 및 안토시아닌과 격렬하게 반응하여 서로 사슬처럼 연결되는 중합 반응을 일으킵니다. 단량체 타닌들이 서로 결합하여 분자량이 거대해지면, 침 단백질과의 반응성이 달라지고 혀 표면의 수용체를 거칠게 자극하는 능력이 떨어집니다. 이로 인해 찌르는 듯한 떫은맛이 줄어들고 비단처럼 부드럽고 매끄러운 질감으로 변하게 됩니다. 동시에 넓어진 표면적을 통해 과일과 꽃 향을 내는 휘발성 에스테르 및 테르펜 분자의 방출이 활성화됩니다. 또한 밀폐 상태에서 생성된 불쾌한 유황계 환원취가 산화되어 날아가며 갇혀 있던 본연의 풍부한 아로마가 피어오르게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.물이 투명함에도 물에 젖은 물체의 색이 진해지고 어두워지는 이유는 우리 눈으로 튕겨 나오는 하얀 빛의 양이 줄어들고, 빛이 물질 내부에 갇히기 때문입니다.물체가 말라 있을 때는 표면의 미세한 틈새에 공기가 채워져 있는데, 빛이 이 울퉁불퉁한 표면에 부딪히면 사방으로 불규칙하게 튕겨 나가고 이때 물체 고유의 색뿐만 아니라 반사된 하얀 빛이 대량으로 섞여 우리 눈에 들어오기 때문에, 물체 본래의 색보다 연하고 밝게 보입니다.반대로, 물에 젖으면 투명한 물이 표면의 미세한 공기 틈새를 매끄럽게 채우면서 얇은 물막을 형성합니다. 공기와 물체 사이의 굴절률 차이보다, 물과 물체 사이의 굴절률 차이가 훨씬 작기 때문에 빛이 표면에서 튕겨 나가지 않고 물을 타고 물체 내부로 쉽게 깊숙이 침투합니다. 물체 내부로 들어간 빛이 다시 밖으로 나오려고 할 때, 물과 공기의 경계면에 막혀 다시 내부로 튕겨 들어가 빛이 밖으로 빠져나가지 못하고 물체 안에서 여러 번 튕기면서, 물체 속 색소에 대부분 흡수되어 버립니다. 우리 눈에 도착하는 전체 빛의 양 자체가 줄어들기 때문에 눈은 이를 진하다고 인식하게 됩니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.파인애플의 브로멜라인과 키위의 악티니딘은 모두 시스테인 프로테아제 계열의 단백질 분해 효소로, 고기 속 단백질 사슬의 펩타이드 결합을 가수분해하여 잘라내는 방식으로 연육 작용을 일으킵니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.고기의 근육과 결합조직은 아미노산들이 아미드 결합의 일종인 펩타이드 결합을 통해 길게 연결된 거대한 고분자 단백질 구조입니다. 브로멜라인과 악티니딘 효소의 활성 부위에는 시스테인 아미노산의 티올기가 존재하여 효소가 고기 단백질과 접촉하면, 티올기의 황 원자가 단백질 펩타이드 결합의 카르보닐 탄소를 강하게 공격합니다. 이 공격으로 효소와 고기 단백질이 일시적인 중간체를 형성한 후, 주변의 물 분자가 개입하여 펩타이드 결합을 완전히 끊어버립니다. 거대하고 촘촘했던 단백질 사슬이 수많은 짧은 펩타이드 조각과 자유 아미노산으로 쪼개지면서, 고기의 단단한 분자 그물망 구조가 화학적으로 해체됩니다.단백질 사슬이 끊어지며 내부 공간이 확장되어, 물 분자를 가두는 성질이 향상되고, 이로 인해 구웠을 때 육즙이 쉽게 빠져나가지 않고 촉촉함이 유지됩니다. 효소 반응이 너무 오래 지속되면 단백질 구조가 완전히 파괴되어 고기가 부드러워지는 것을 넘어 형체를 잃고 죽처럼 흐물거리는 현상이 발생합니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.손톱과 발톱은 피부 아래의 조모에서 케라틴 단백질을 함유한 세포가 끊임없이 분열하여 밀려 나오기 때문에 평생 자라납니다. 손발톱 뿌리 부분에 위치한 조모에는 혈관과 신경이 밀집되어 있어 세포 분열이 매우 왕성하게 일어나서 새로 만들어진 상피세포들은 단단한 경질 케라틴 단백질을 채우면서 단단하게 각질화됩니다. 새로 생겨난 세포가 기존 세포를 밖으로 계속 밀어내면서 우리가 보는 손발톱 판이 앞으로 길어지게 됩니다. 손톱은 보통 한 달에 약 3.5mm, 발톱은 한 달에 약 1.6mm 정도 자라지만, 개인과 환경에 따라 속도 차이가 크게 나타납니다. 손톱이 발톱보다 2~3배 이상 빠르게 자라는데, 손은 심장과 더 가깝고 물리적 활동이 많아 혈액 순환이 잘 되며 영양 공급이 원활하기 때문입니다. 여름이 겨울보다 더 빨리 자랍니다. 따뜻한 날씨에는 말초 혈관이 확장되어 세포 분열에 필요한 산소와 영양소가 원활히 공급되고, 일조량 증가로 비타민 D 합성이 촉진되기 때문입니다.임신 중에는 신진대사가 활발해지고 여성호르몬 및 혈류량이 급증하여 손발톱이 평소보다 훨씬 빠르게 자랍니다. 또한, 케라틴을 합성하는 단백질, 비오틴, 아연, 철분이 부족하면 성장 속도가 급격히 느려지거나 손발톱이 쉽게 얇아지고 부서집니다.

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.원자력 발전소에서 제어봉은 우라늄의 연쇄 핵분열 반응 속도를 조절하고 통제하는 속도 조절 장치 역할을 합니다.원자로 내부의 우라늄-235 원자핵에 중성자가 충돌하면 핵분열이 일어나면서 거대한 열에너지와 함께 2~3개의 새로운 중성자가 튀어나옵니다. 이 중성자들이 주변의 다른 우라늄에 계속 충돌하면서 연쇄 반응이 발생합니다. 제어봉은 붕소, 카드뮴, 인듐, 은처럼 중성자를 흡수하는 능력이 매우 뛰어난 물질을 사용합니다. 제어봉이 원자로 내부로 들어가면 튀어나온 중성자를 스펀지처럼 흡수하여, 다른 우라늄 원자에 충돌하는 중성자 수를 줄여줍니다. 출력을 높일 때는 제어봉을 노심 밖으로 위로 뽑아 중성자를 흡수하는 물질이 줄어들므로 우라늄 연쇄 반응이 활발해져 열 발생량과 전력 생산량이 늘어납니다. 출력을 낮출 때는 제어봉을 노심 안으로 깊게 집어넣어 중성자 흡수량이 늘어나면서 연쇄 반응이 줄어들고 발생 열량이 떨어집니다.원자로 내부의 온도나 압력이 이상 상승하거나 긴급한 사고가 발생하면, 모든 제어봉을 중력이나 가압 장치를 이용해 순식간에 노심 바닥까지 일시에 삽입시킵니다. 중성자가 모두 차단되면서 연쇄 핵분열이 즉시 멈추고 원자로가 정지합니다.