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사과를 자르면 왜 갈색으로 변하나요?
사과나 감자를 잘라서 놔두면 시간이 지나면서 갈색으로 변하는데, 이게 산소와 관련된 화학반응이라고 들었어요. 정확히 어떤 성분이 산소와 반응해서 이런 변색이 일어나는 건지 궁금합니다.
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
사과나 감자를 잘랐을 때 갈색으로 변하는 것은 효소적 갈변 현상 때문으로 평소에는 세포막이 단단히 보호하고 있어 폴리페놀과 산화효소가 서로 섞이지 않고 격리되어 있지만 칼로 깎거나 잘라 세포가 파괴되면 화학 반응이 시작됩니다. 산화효소의 촉매 작용으로 폴리페놀이 산소와 반응하면, 반응성이 매우 높은 퀴논을 형성하고, 퀴논 분자들이 서로 결합하고 중합 반응을 일으키면서 최종적으로 갈색이나 검은색을 띠는 멜라닌 색소가 만들어집니다.
결국 단단했던 세포막이 손상되면서 격리되어 있던 폴리페놀과 산화효소가 산소와 만나 퀴논을 거쳐 멜라닌 색소로 변환되는 연속적인 산화 반응이 일어나는 것입니다.
채택된 답변안녕하세요. 사과나 감자를 자른 뒤 갈색으로 변하는 현상은 대표적인 효소적 갈변인데요, 이때 산소가 중요한 역할을 하지만, 산소가 과일의 성분과 단순히 직접 반응해서 갈색이 되는 것은 아니고 폴리페놀 산화효소라는 효소가 산소를 이용해 페놀성 화합물을 산화시키는 과정이 핵심입니다.
사과의 세포가 온전한 상태에서는 효소와 기질인 페놀성 화합물이 서로 분리되어 있는데요, 사과를 자르면 세포막과 세포 구조가 손상되면서 이들이 서로 만나게 되고, 공기 중의 산소도 조직 내부로 들어옵니다. 이때 PPO가 촉매 역할을 하여 페놀성 화합물을 퀴논이라는 반응성 높은 물질로 산화시킵니다. 즉, 페놀성 화합물 + 산소 → 퀴논 → 여러 중합 및 축합 반응 → 갈색의 고분자 물질과 같은 과정이 진행됩니다. 생성된 퀴논은 매우 반응성이 높아서 서로 결합하거나 다른 세포 성분과 반응하면서 멜라닌과 유사한 갈색 고분자 색소를 형성하는데요, 우리가 눈으로 보는 갈색은 바로 이러한 산화, 중합 생성물들이 축적된 결과입니다. 감자에서도 기본적인 원리는 비슷한데요, 감자 조직이 손상되면 PPO와 페놀성 기질이 만나 산소와 함께 반응하면서 갈변이 일어납니다. 따라서 갈변을 늦추는 방법도 이 원리를 이용합니다. 레몬즙이나 식초처럼 산성인 물질을 넣으면 PPO의 활성이 감소하고, 물을 이용해 산소와의 접촉을 줄이거나 밀폐하면 산소 공급을 줄일 수 있습니다. 또한 냉장 보관은 효소의 반응 속도를 낮추어 갈변을 늦추는 데 도움이 됩니다. 감사합니다.