학문
과일을 자른 후 시간이 지나면 갈색으로 변하는 현상의 원리는?
안녕하세요. 과일을 자른 후 시간이 지나면 갈색으로 변합니다. 이 현상은 어떤 효소 반응에 의해 일어나는 것이며 이를 늦추는 방법은 화학적으로 어떻게 이루어질 수 있는지 궁금합니다.
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안녕하세요.
과일을 자른 후 갈색으로 변하는 현상은 일상 속에서 자주 볼 수 있는 효소적 갈변 반응으로, 이는 산화효소의 작용에 의해 일어나는 화학 반응인데요, 원래 과일의 세포가 잘리거나 손상되면, 그 속에 있던 효소와 기질이 공기 중의 산소(O₂)와 접촉하게 됩니다. 이때 핵심적으로 작용하는 효소는 폴리페놀옥시다아제(PPO) 또는 타이로시나아제이며, 이 효소들은 과일 속의 폴리페놀 성분을 산화시켜 퀴논이라는 중간산물을 만들고, 이 퀴논들은 불안정하여 서로 결합하거나 중합되어 갈색 색소를 형성하게 됩니다.
과일의 갈변을 늦추기 위해서는 이산화 효소 반응을 억제하거나 산소 접촉을 줄이는 것이 핵심인데요, 우선 낮은 온도 유지가 중요합니다. 효소 반응 속도는 온도에 비례하므로, 낮은 온도에서는 효소의 활성과 반응속도가 감소합니다. 또한 산성 용액(레몬즙, 식초 등)을 가하면 폴리페놀옥시다아제는 pH 5~7에서 가장 활성이 높기 때문에 산성 환경에서는 효소의 3차 구조가 변해 활성이 저하됩니다. 이외에도 항산화제 사용(비타민 C, 아스코르빈산)이 가능한데요, 비타민 C는 퀴논을 다시 폴리페놀로 환원시켜 산화반응을 되돌립니다. 감사합니다.