안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
젤리가 액체에서 고체 같은 형태로 변하는 원리는 젤라틴 단백질 사슬이 식으면서 3차원 그물망을 형성하고, 그 내부에 물 분자를 물리적으로 가두기 때문입니다.
동물성 콜라겐에서 추출한 젤라틴은 원래 단단한 3중 나선 구조를 가지지만 이를 50°C 이상으로 가열하면 분자 간 수소 결합이 끊어지며 무작위로 풀린 폴리펩타이드 사슬 상태가 됩니다. 열에너지로 인해 분자 운동이 활발하여 단백질 사슬이 물속을 자유롭게 돌아다니므로 액체처럼 잘 흐릅니다. 온도가 낮아지면 단백질 사슬의 운동 에너지가 감소하여 사슬의 특정 구간들이 다시 뭉치면서 부분적인 3중 나선 구조를 복원하고, 전체적으로 거대한 3차원 그물망을 만들어 단백질 그물망 사이의 빈 공간에 수많은 물 분자가 갇힙니다. 이때 단백질의 친수성 부위와 물 분자가 수소 결합을 이루어 물이 외부로 빠져나가지 못하고 정지합니다.
이 겔화 과정은 강한 공유 결합이 아닌, 온도 변화에 민감한 수소 결합과 소수성 상호작용으로 유지됩니다. 따라서 체온 정도로 온도가 올라가면 단백질 그물망이 다시 풀어져 입안에서 부드럽게 녹는 특성을 가집니다.