베이킹파우더 속의 산성 물질과 염기성 물질이 수분 및 열과 만나 이산화탄소를 발생시키는 화학적 원리를 설명해 주세요.

Question

빵을 부풀릴 때 이스트는 미생물의 발효를 이용하고, 베이킹파우더는 화학 반응을 이용합니다. 베이킹파우더 속의 산성 물질과 염기성 물질이 수분 및 열과 만나 이산화탄소를 발생시키는 화학적 원리를 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

베이킹파우더가 이스트 없이 반죽을 부풀릴 수 있는 비결은 건조 상태의 산성 물질과 염기성 물질이 수분 및 열을 만나 일어나는 산-염기 중화 반응에 있습니다. 관련 내용을 설명해 드리도록 하겠습니다.

베이킹파우더의 구성 성분은 염기성 물질인 탄산수소나트륨과 물이나 열에 반응하여 수소 이온을 내놓는 산성 염, 그리고 보관 중 공기 중의 수분을 흡수하여 두 성분이 미리 반응하는 것을 막아주는 건조제 겸 부피 조절용 충전제가 적절한 비율로 섞여 있습니다. 베이킹파어더가 건조한 가루 상태에서는 화학 반응이 일어나지 않지만, 반죽에 물이나 우유 같은 액체가 들어가면 고체 상태였던 염기성 탄산수소나트륨과 산성 가루가 수용액 상태로 이온화되고, 이 반응으로 생성된 불안정한 탄산이 즉시 물과 이산화탄소 기체로 분해됩니다. 이때 발생한 이산화탄소 기포가 반죽 내부에 작은 공기 주머니를 만들며 부풀어 오릅니다. 시중에서 사용하는 대부분의 베이킹파우더는 이중 작용 제품으로, 오븐의 열이 가해질 때 팽창이 더 일어납니다. 오븐 속 고온에서 폭발적으로 발생한 이산화탄소 가스가 반죽 안에서 팽창하면, 반죽 속의 밀가루 단백질인 글루텐과 계란의 단백질 그물망이 기포를 가둡니다. 이후 반죽이 열에 의해 굳어지면서 폭신하고 거품 같은 스펀지 구조가 완성됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 베이킹파우더는 이스트처럼 미생물의 발효를 이용하는 것이 아니라, 산성과 염기성 물질이 화학 반응을 일으켜 이산화탄소를 만드는 팽창제입니다. 이때 발생한 이산화탄소 기체가 반죽 속에 작은 기포를 형성하고, 오븐에서 반죽이 굳어지면서 기포가 그대로 유지되어 빵이 부드럽고 폭신하게 부풀어 오르게 됩니다. 베이킹파우더의 핵심 성분은 탄산수소나트륨과 산성 물질인데요, 산성 물질로는 주석산염, 인산염, 황산알루미늄나트륨 등의 산성염이 사용되며, 여기에 수분을 흡수하지 않도록 전분이 함께 들어 있습니다. 가루 상태에서는 산성과 염기성 물질이 서로 분리되어 있기 때문에 거의 반응하지 않지만, 반죽을 만들면서 물이 들어가면 두 성분이 녹아 서로 접촉하게 되고 화학 반응이 시작됩니다.

이 반응에서는 산성 물질이 수소 이온을 제공하고, 탄산수소나트륨은 이 수소 이온과 반응하여 탄산을 형성하는데요, 그러나 탄산은 매우 불안정한 물질이기 때문에 곧바로 물과 이산화탄소로 분해됩니다. 즉, 반죽 속에서 많은 이산화탄소 기체가 만들어지고, 이 기체가 기포를 형성하면서 반죽을 부풀리는 것입니다. 반응은 NaHCO₃ + H⁺ → Na⁺ + H₂O + CO₂↑로 표현할 수 있는데요, 특히 최근의 베이킹파우더는 대부분 이중 작용형입니다. 이는 서로 다른 두 종류의 산성 물질이 들어 있어 반죽에 물을 넣었을 때 한 번, 오븐에서 가열될 때 다시 한 번 이산화탄소를 발생시키는 방식인데요, 처음 발생한 기체는 반죽이 기본적으로 부풀도록 돕고, 오븐에서 추가로 발생하는 기체는 반죽이 굳기 전까지 계속 팽창하도록 하여 더욱 부드럽고 균일한 조직을 만들어 줍니다.

반면에 이스트는 살아 있는 효모가 밀가루 속 당을 분해하는 발효 과정을 통해 이산화탄소를 생성하는데요, 이 과정은 시간이 필요하지만, 발효 과정에서 알코올과 다양한 향기 성분도 함께 만들어져 빵 특유의 깊은 풍미를 형성합니다. 반대로 베이킹파우더는 화학 반응이므로 수분과 열만 있으면 짧은 시간 안에 이산화탄소를 만들 수 있어 케이크, 머핀, 팬케이크처럼 빠르게 만드는 제과에 주로 사용됩니다. 감사합니다.