계란은 왜 익으면 투명에서 흰색으로 변하는 것인가요?

Question

안녕하세요. 계란은 왜 익으면 투명에서 흰색으로 변하는 것인가요? 날계란 흰자는 원래반투명한데, 익히면 왜 하얗게 변하는 것인지 이때 단백질의 3차 구조는 열에 의해 어떻게 변하며, 왜 빛을 산란시키게 되나요?

Answer 1

안녕하세요.

계란 흰자가 익으면서 투명한 상태에서 불투명한 흰색으로 변하는 현상은 단백질의 구조 변화와 그에 따른 빛의 산란 방식 변화와 관련있습니다. 날계란 상태의 흰자는 주로 물과 여러 종류의 단백질로 이루어져 있는데, 이 단백질들은 정상 상태에서 3차 구조를 유지한 채 물속에 균일하게 분산되어 있습니다. 이때 단백질 분자들의 크기는 매우 작고, 물과 굴절률 차이도 크지 않기 때문에, 빛이 흰자를 통과할 때 거의 산란되지 않고 그대로 지나갑니다. 그래서 날계란 흰자는 무색에 가까운 반투명한 액체로 보이는 것입니다.

이제 열을 가하면 상황이 급격히 달라지는데요 계란 흰자의 단백질은 열에 매우 민감한데, 가열되면 단백질을 접어 두고 있던 수소 결합, 이온 결합, 소수성 상호작용 같은 약한 결합들이 끊어지기 시작합니다. 이 과정에서 단백질의 3차 구조가 붕괴되며, 단백질은 원래의 정교하게 접힌 형태를 잃고 길게 풀어진 상태가 됩니다. 이를 단백질의 열 변성이라고 합니다.

또한 풀어진 단백질 사슬들은 물속에서 다시 안정해지기 위해 서로 엉키고 달라붙기 시작하는데요 이때 새로운 결합들이 형성되면서, 단백질들은 큰 덩어리를 이루고, 이 응집체들이 서로 연결되어 그물망 구조를 만들게 됩니다. 이것이 우리가 계란 흰자가 익어 굳는다고 느끼는 물리적 변화입니다. 이 지점에서 색의 변화가 나타나는데요 단백질이 응집해 만들어진 구조물의 크기는 이제 빛의 파장과 비슷한 수준이 됩니다. 이렇게 되면 빛은 흰자 내부를 직진하지 못하고, 여러 방향으로 강하게 산란되며 모든 파장의 가시광선이 거의 동일하게 산란되기 때문에, 우리 눈에는 특정 색이 아니라 하얀색으로 인식되는 것입니다. 감사합니다.