사과나 바나나의 껍질을 벗겨 두었을 때 표면이 갈색으로 변하는 갈변 현상의 화학적 원리와, 이를 방지하기 위해 레몬즙이나 소금물을 활용하는 원리는 무엇인가요?

Question

사과나 바나나의 껍질을 벗겨 두었을 때 표면이 갈색으로 변하는 갈변 현상의 화학적 원리와, 이를 방지하기 위해 레몬즙이나 소금물을 활용하는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

사과나 바나나의 껍질을 벗겨 두었을 때 표면이 갈색으로 변하는 것은 효소적 갈변 반응 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.

과일 세포 내부에는 폴리페놀 화합물과 이를 산화시키는 효소인 폴리페놀 산화효소가 서로 격리된 상태로 존재하는데, 칼로 썰거나 껍질을 벗기면 세포막이 파괴되면서 격리되어 있던 폴리페놀과 폴리페놀 산화 효소가 섞이고, 공기 중의 산소와 접촉하게 되면, 폴리페놀 화합물을 산화시켜 반응성이 매우 높은 중간 물질인 퀴논을 만들어냅니다. 생성된 퀴논 분자들이 아미노산 및 단백질과 반응하면서 흑갈색을 띠는 고분자 물질인 멜라닌 색소를 형성하여 표면이 갈색으로 변합니다.

레몬즙이 갈변을 방지하는 원리는 레몬즙의 구연산이 폴리페놀 산화 효소의 단백질 구조가 변성되어 촉매 기능을 완전히 잃습니다. 비타민 C는 강력한 항산화제로 이미 생성된 퀴논을 다시 갈변 전 물질인 폴리페놀로 되돌려놓음으로써 멜라닌 색소 합성을 중간에서 차단하고 자신은 산소와 먼저 반응하여 소모됩니다.

소금물의 갈변을 방지하는 원리는 소금(염화나트륨)이 물에 녹으면서 해리된 염소 이온은 폴리페놀 산화효소의 활성 부위에 경쟁적으로 결합합니다. 이로 인해 폴리페놀 산화효소의 작용이 직접적으로 억제됩니다.