사과나 배를 깎아서 공기 중에 그대로 방치하면 과일 속의 페놀성 화합물이 산소와 만나 갈색으로 변하는 갈변 현상의 원인을 산화 관점에서 설명해 주세요.

Question

사과나 배를 깎아서 공기 중에 그대로 방치하면 과일 속의 페놀성 화합물이 산소와 만나 갈색으로 변하는 갈변 현상의 원인을 산화 관점에서 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

사과나 배를 깎아두었을 때 갈색으로 변하는 갈변 현상은 과일 세포 속에 있던 성분과 공기 중의 산소가 만나 전자를 잃고 결합하는 전형적인 산화 반응 때문에 일어납니다.

​과일 내부에는 페놀성 화합물이라는 유기 화합물과 이를 산화시키는 폴리페놀 산화효소가 각각 다른 세포 소기관에 분리된 채 존재합니다. 하지만 칼로 과일을 깎거나 충격을 주면 세포벽이 파괴되면서 격리되어 있던 페놀성 화합물과 산화효소가 서로 섞이게 되고, 동시에 공기 중의 산소와 직접 접촉하게 됩니다.

​이때 폴리페놀 산화효소는 공기 중의 산소를 이용해 페놀성 화합물로부터 수소와 전자를 빼앗는 산화 반응을 촉진합니다. 전자를 잃고 산화된 페놀성 화합물은 먼저 퀴논이라는 중간 물질로 변합니다. 이 퀴논 분자들은 화학적으로 매우 불안정하여 자기들끼리 서로 결합하거나 주변의 아미노산 등과 복잡하게 엮이면서 거대한 고분자 물질인 멜라닌을 형성하게 됩니다. 우리가 눈으로 보게 되는 갈색 빛깔이 바로 이 산화 중합 반응을 통해 최종적으로 만들어진 멜라닌 색소의 색입니다.

​결국 갈변은 과일 표면이 산소에 의해 전자와 수소를 빼앗기는 산화 과정을 거치고, 그 결과물들이 뭉쳐 색소를 만들어내면서 발생하는 자연스러운 화학적 변화입니다.