Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 궁금한데요. 김치냉장고에서 탄산수를 꺼내서 한입 먹었는데 갑자기 얼었는데 왜 이런현상이 생기나요,
안녕하세요. 김치 냉장고에서 꺼낸 탄산수가 갑자기 얼어버리는 현상은 '과냉각(supercooling)' 때문에 발생합니다. 과냉각이란 액체가 그 동결점 아래의 온도까지 냉각되었음에도 불구하고 아직 얼지 않은 상태를 말합니다. 이 상태에서 액체는 매우 불안정하며, 작은 충격이나 움직임만으로도 급속도로 얼어붙을 수 있습니다. 탄산수의 경우, 깨끗하고 매끄러운 병 안에서는 얼음이 형성될 '핵'이 부족할 수 있습니다. 이러한 핵이란 얼음 결정이 성장하기 시작하는 고체 입자나 불순물을 말합니다. 병이나 용기가 매우 깨끗하고, 액체가 매우 순수한 경우, 물은 정상적인 동결점 아래로 온도가 내려가도 곧바로 얼지 않을 수 있습니다. 하지만 병을 열거나, 탄산수를 마시는 등의 작은 진동이나 충격을 가하면, 이것이 과냉각된 액체에 충분한 자극을 주어 순간적으로 결정화를 유도하며 전체가 급속도로 얼어붙게 됩니다.
Q. 어떠한 물건이나 음식같은것들을 얼렸다 녹였다할떄 화학반응같은것이 일어나기도 하나요?
안녕하세요. 음식을 냉동하고 해동하는 과정은 실제로 여러 가지 화학 반응 및 물리적 변화를 수반하며, 이는 음식의 품질, 맛, 영양소 함량에 중대한 영향을 미칠 수 있습니다. 먼저, 음식을 냉동할 때 가장 주목할 만한 현상은 수분이 얼어 결정을 형성하고, 이 과정에서 음식의 세포 구조가 손상될 수 있다는 점입니다. 이는 세포 내부의 수분이 얼면서 부피가 팽창하고 세포벽을 파괴하기 때문입니다. 단백질과 같은 생화학적 분자들은 온도 변화에 민감하게 반응할 수 있으며, 특히 냉동 과정에서 이러한 분자들의 고유 구조가 변형될 가능성이 있습니다. 이러한 변형은 단백질의 기능성 감소 또는 영양소의 생물학적 이용 가능성 감소로 이어질 수 있습니다. 효소 활동의 변화 역시 중요한 요인입니다. 대부분의 효소는 저온에서 활동이 억제되지만, 완전히 비활성화되는 것은 아니며, 해동 과정에서 다시 활성화되어 음식의 변질을 촉진할 수 있습니다. 이는 효소가 음식 내 다른 성분들과 상호작용하여 색이나 맛의 변화를 일으킬 수 있음을 의미합니다.
Q. 음식에서 냄새가 계속 날아가게 된다면 음식이 가벼워지나요?
안녕하세요. 음식에서 발생하는 냄새는 대부분 휘발성 화합물들이 공기 중으로 방출되면서 발생합니다. 이러한 휘발성 화합물들은 음식의 구성 성분 중 아주 미세한 부분을 차지하지만, 지속적으로 방출되면 음식의 총 질량에서 소량이 감소하게 됩니다. 실제로 음식의 무게가 감소하는 현상은 매우 미세하여 일반적인 환경에서는 측정하기 어렵습니다. 그러나 이론적으로는, 음식에서 휘발성 화합물이 계속해서 방출된다면 그 질량은 점차 감소하게 됩니다. 이는 화학적으로 물질이 손실되기 때문에 발생하는 자연스러운 결과입니다. 또한, 이 과정은 음식이 건조해지고 수분이 증발하는 것과도 연관이 있을 수 있습니다. 음식이 건조해짐에 따라 수분 또한 증발하여 질량이 감소하고, 이는 음식의 전체 무게를 줄이는데 기여합니다. 따라서, 냄새의 방출과 함께 수분의 증발이 음식의 무게 감소에 영향을 미칠 수 있습니다.
Q. 커피에는 어떤한 성분들이 들어있나요?
안녕하세요. 커피는 단순히 카페인만을 함유하고 있는 것이 아니라 ,다양한 화학 성분들이 복합적으로 어우러져 그 독특한 맛과 향, 효능을 발휘합니다. 커피에 포함된 주요 화학 성분으로는 카페인(Caffeine)이 가장 잘 알려져 있으며, 중추신경계를 자극해 정신을 맑게 하고 피로를 감소시키는 역할을 합니다. 또한, 클로로겐산(Chlorogenic acids)은 강력한 항산화 효과를 지니며, 커피의 쓴맛을 주는 성분으로도 알려져 있습니다. 이 외에도 트리고넬린(Trigonelline)은 커피가 로스팅 과정에서 니아신(Niacin ; 비타민 B₃)으로 변환되어 비타민의 공급원으로 작용합니다. 커피의 향을 결정짓는 휘발성 아로마 화합물은 로스팅 과정 주에 생성되며, 이는 커피의 품질과 종류에 따라 다양한 향미를 내는데 결정적인 역할을 합니다. 커피에는 리피드(지방 성분)와 다양한 유기산(ex : 구연산, 초산)도 포함되어 있어, 이들 성분이 커피의 몸매와 산미를 결정짓는 중요한 요소입니다.
Q. 월리스라인을 사이에 두고 동식물들이 확연하게 다른 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 윌리스라인은 동남아시아의 주요 생물지리학적 경계로서, 인도네시아 내에서 특히 발리와 롬복 섬 사이, 보르네오와 술라웨시 섬 사이에 설정되어 있습니다. 이 경계선은 아시아와 호주 대륙의 동식물 군집이 명백하게 다른 분포를 보이는 현상을 설명하는데 중요한 역할을 합니다. 윌리스라인을 기준으로 서쪽인 아시아 측은 대형 포유류와 다양한 숲 생태계가 특징이며, 동쪽인 호주 측은 유대류와 특이한 새들이 우세한 특징을 보입니다. 이러한 차이는 주로 지질학적 고립과 생태적 서식지의 차이에서 기인합니다. 지질학적으로 아시아와 호주는 오랜 시간 동안 분리되어 있었기 때문에 각기 독특한 동식물이 진화할 수 있었습니다. 또한, 이 지역은 지난 빙하기 동안 해수면의 변동이 크게 일어나면서 일시적으로 육지가 연결되거나 분리되는 현상이 반복되었습니다. 이러한 과정에서 서로 다른 대륙의 동식물 사이에 자연적인 교류가 제한되었고, 결과적으로 독특한 생물 다양성이 유지되었습니다.