껍질을 벗긴 바나나가 검게 변하는 이유가 무엇인가요?

Question

껍질을 벗긴 바나나가 검게 변하는 이유가 무엇인가요? 바나나 속의 폴리페놀 성분이 공기 중의 산소와 만나 폴리페놀 옥시데이스 효소의 작용으로 퀴논 구조를 형성하고 결합하여 멜라닌 색소로 변하는 과정으로 설명해주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

바나나를 껍질에서 분리하면 세포 내부 구조가 무너지면서 그동안 격리되어 있던 폴리페놀 화합물과 폴리페놀 옥시데이스라는 효소가 서로 뒤섞이게 됩니다. 이때 공기 중의 산소가 이들과 접촉하면서 본격적인 화학 반응이 시작됩니다.

​먼저 효소의 촉매 작용을 통해 폴리페놀 성분이 산소와 반응하면 퀴논이라는 중간 물질이 만들어집니다. 이 퀴논 구조는 화학적으로 매우 불안정한 성질을 띠고 있어, 주변의 다른 퀴논 분자들과 빠르게 결합하는 중합 반응을 거치게 됩니다. 이렇게 수많은 분자가 복잡하게 엉겨 붙으면서 최종적으로 어두운 색을 내는 멜라닌 색소로 변하게 되는 것입니다.

​결국 우리가 보는 바나나의 검은색은 과일 자체가 산화로부터 자신을 보호하거나 손상된 부위를 치유하려는 과정에서 생성된 결과물이라고 볼 수 있습니다. 이러한 갈변 현상을 늦추려면 레몬즙 같은 산성 물질을 발라 효소의 활성을 떨어뜨리거나, 공기와의 접촉을 물리적으로 차단하여 산소 공급을 막는 방법이 효과적입니다. 이러한 과정은 사과나 감자에서도 흔히 볼 수 있는 자연스러운 생화학적 변화입니다.

Answer 2

안녕하세요.

바나나의 껍질을 벗기거나 잘랐을 때 시간이 지나면서 표면이 갈색이나 검게 변하는 현상은 식물 조직 내부에서 일어나는 대표적인 효소적 갈변 반응 때문입니다. 본래 정상적인 바나나 세포 내부에서는 여러 성분들이 각각 분리된 공간에 저장되어 있는데요, 예를 들어 항산화 성질을 가진 폴리페놀 성분과, 산화 반응을 촉진하는 폴리페놀 옥시데이스는 세포 구조 안에서 분리되어 존재합니다. 하지만 바나나 껍질을 벗기거나 과육이 눌리거나 잘리면 세포막과 액포 구조가 손상되면서, 분리되어 있던 폴리페놀과 효소가 서로 접촉하게 되고, 동시에 공기 중의 산소도 과육 표면으로 들어오게 됩니다.

이때 폴리페놀 옥시데이스가 촉매 역할을 하면서 폴리페놀 화합물을 산화시키기 시작하며, 결과적으로 폴리페놀은 산화되어 퀴논 구조를 가진 화합물로 전환됩니다. 이때 퀴논은 전자적으로 매우 반응성이 높은 분자이기 때문에, 주변의 다른 분자들과 쉽게 반응하며 서로 연결되기 시작하며, 연속적인 중합 반응이 진행되면서 점점 더 크고 복잡한 갈색~흑갈색 고분자 색소가 만들어집니다. 이때 최종 생성물은 흔히 멜라닌 유사 색소라고 부르는 색소성 고분자인데요, 즉 바나나가 검게 변한다고 느끼는 것은 바나나 속 폴리페놀 성분이 산소와 만나고, 폴리페놀 옥시데이스 효소의 촉매 작용으로 퀴논 구조로 산화된 뒤, 이 퀴논들이 서로 결합해 어두운 색의 고분자 색소를 형성하기 때문입니다. 감사합니다.