학문
냉철한라마35
우리가 사과를 깎아서 식탁 위에 하얗게 깎아둔 채로 방치해 두면 왜 금방 갈색으로 변색되어 보기 싫어지는 걸까요
싱싱하고 하얀 속살을 드러낸 사과나 배를 깎아서 공기 중에 잠시만 두면 표면이 서서히 붉고 갈색 빛으로 변하는 갈변 현상이 일어나는데, 과일 속의 어떤 성분이 공기 중의 산소와 만나서 이런 화학 반응을 일으키는 걸까요. 소금물이나 설탕물에 담가두면 이 갈변 현상을 막을 수 있다는데 그 화학적 차단 원리도 함께 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 사과나 배를 깎아 놓았을 때 갈색으로 변하는 현상은 대표적인 효소적 갈변인데요, 이는 단순히 과일의 성분이 산소와 직접 반응하는 것이라기보다, 과일 속에 존재하는 폴리페놀 산화효소라는 효소가 산소를 이용해 페놀성 화합물을 산화시키면서 시작됩니다.
사과의 세포가 온전하게 있을 때는 효소와 기질인 폴리페놀 성분이 세포 안에서 서로 분리되어 있으나, 사과를 깎거나 자르면 세포가 손상되면서 이 둘이 만나게 되고, 동시에 공기 중의 산소가 들어옵니다. 이때 PPO가 폴리페놀을 산화시켜 퀴논이라는 반응성 물질을 만들고, 퀴논들이 서로 결합하거나 다른 성분과 반응하면서 갈색의 고분자 물질을 형성합니다. 그래서 처음에는 하얗던 사과의 표면이 시간이 지나면서 노란색, 붉은색, 갈색으로 점점 변하게 되는 것입니다.
그렇다면 소금물에 담그면 갈변이 늦어지는 경우에 대해 말씀드리자면, 소금물은 여러 방식으로 효소적 갈변을 억제할 수 있습니다. 소금에 의해 과일 표면의 이온 환경이 달라지고 PPO의 활성이 어느 정도 억제될 수 있으며, 과일 조직으로 산소가 접근하는 것도 일부 제한됩니다. 다만 소금물의 농도가 너무 높으면 과일의 맛이나 조직에 영향을 줄 수 있기 때문에 일반적으로는 적당한 농도를 사용합니다. 설탕물 역시 과일 표면에 일종의 보호 효과를 줄 수 있는데요, 설탕물에 과일을 담그면 과일 표면과 공기 사이의 직접적인 접촉이 줄어들고 산소가 효소와 기질에 접근하는 것이 어느 정도 방해됩니다. 또한 높은 당 농도는 과일 조직 주변의 삼투 환경을 변화시켜 효소 반응 속도에 영향을 줄 수 있습니다. 하지만 소금물이나 설탕물이 갈변을 완전히 차단하는 것은 아니며, 효과는 농도와 시간 등에 따라 달라집니다. 갈변을 더 효과적으로 막는 대표적인 방법이 레몬즙처럼 산성인 물질을 사용하는 것입니다. PPO는 특정 pH 범위에서 활발하게 작용하는데, 산성 환경에서는 효소의 활성이 떨어집니다. 레몬에 들어 있는 비타민 C는 산성 환경을 만드는 것뿐 아니라 이미 생성된 산화 물질을 다시 환원시키는 역할도 하기 때문에 갈변 억제에 더욱 효과적입니다. 감사합니다.
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채택된 답변안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
사과나 배의 겉면이 갈색으로 변하는 이유는 과일 속의 폴리페놀 성분이 공기중의 산소와 만나 산화되어 갈변하기 때문입니다.
사과를 깍기전에는 세포막이 단단하게 보호하고 있어 폴리페놀과 이를 산화시키는 효소와 분리가 되어 있습니다. 하지만 사과를 깍는 순간 이 세포막이 파괴되면서 폴리페놀과, 폴리페놀 산화효소가 서로 만나게 됩니다. 여기에 산소까지 더해지게 되면 멜라닌 섹소가 만들어지는데 이것이 갈색을 띄고 있습니다.
소금물이나 설탕물에 넣어놓으면 갈변을 막을 수 있습니다만 둘은 원리가 다릅니다.
소금물은 나트륨과 염소이온이 존재하는데 여기에 깍은 과일을 넣어놓으면 염소이온이 폴리페놀 산화효소가 작용하지 못하게 방해하여 갈변을 막습니다.
설탕물은 점성이 높아 사과를 코팅하여 산소가 표면을 침투하는 것을 막아서 갈변을 막아냅니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
사과나 배를 깎아 두었을 때 표면이 갈색으로 변하는 현상은 효소적 갈변이라는 화학 반응 때문에 발생하는 것으로 이 현상의 구체적인 원인과 소금물이나 설탕물이 이를 막아주는 원리에 대해 자세히 설명해 드리겠습니다.
사과가 갈색으로 변하는 이유는 사과 세포 속에는 폴리페놀이라는 항산화 물질과 폴리페놀 산화효소라는 효소가 들어 있는데, 평소에는 이 성분들이 세포 안에 따로 분리되어 있지만, 칼로 깎거나 상처를 내면 세포벽이 파괴되면서 흘러나온 폴리페놀과 폴리페놀 산화효소가 공기 중의 산소와 만나게 됩니다. 산화효소의 촉매 작용으로 폴리페놀이 산화되어 퀴논이 되고, 이것이 서로 결합해 갈색 색소인 멜라닌을 만들어내면서 표면이 갈색으로 변하는 갈변 현상일 일어납니다.
소금물과 설탕물 모두 갈변을 막아주지만, 작용하는 과학적 원리는 차이가 있습니다. 소금물의 원리는 소금이 물에 녹아 생기는 염소 이온이 갈변을 일으키는 폴리페놀 산화효소의 활성 부위에 결합하여 효소의 기능을 마비시키게 되면, 효소가 산소와 반응할 수 없어 갈변 현상이 일어나지 않습니다. 반면, 설탕물의 원리는 설탕물은 화학적으로 효소를 억제한다기보다, 농도가 높은 설탕물이 사과 표면을 얇게 코팅해 주는 역할을 합니다. 이 코팅막이 공기 중의 산소가 과육 안으로 파고드는 것을 물리적으로 차단하여 갈변을 막아줍니다.