맛있는 음식 속에 숨겨진 화학 이야기

목차

 

Intro

혹시 음식을 먹을 때 "왜 이렇게 맛있지?"라는 생각과 함께 궁금증이 든 적 있으신가요?

오늘은 우리가 사랑하는 음식 속에 숨겨진 놀라운 화학 반응들을 살펴보고, 맛있는 요리의 비밀을 과학적으로 풀어보는 시간을 가져볼게요!

 

1. 맛있는 냄새의 비밀

맛있는 음식 냄새를 맡으면 저절로 침이 고이는 경험, 다들 해보셨죠? 이건 단순히 냄새 때문만은 아니에요! 음식을 조리할 때 발생하는 다양한 휘발성 화합물들이 우리 코의 후각 수용체를 자극하고, 뇌는 이 신호를 받아 침샘을 자극하는 거랍니다.

 

• 커피: 갓 볶은 커피 원두의 향긋한 냄새는 수백 가지의 휘발성 화합물 덕분이에요. 특히 2-Furfurylthiol이라는 성분은 커피 특유의 구수한 향을 만들어내는 핵심 성분이죠.
  
  2-Furfurylthiol은 커피 원두 로스팅 과정에서 생성되는 휘발성 유기 화합물로, 커피 특유의 구수하고 볶은 듯한 향을 내는 핵심 성분입니다. 하지만 이 화합물은 단순히 커피 향을 넘어 다양한 특징과 활용 가능성을 가지고 있습니다.
  
  화학적 특징:
  
  구조: 퓨란 고리에 메틸티올기(-CH2SH)가 결합된 형태를 갖는 황 함유 화합물입니다.
  냄새: 극소량에서는 커피, 캐러멜, 구운 견과류 등의 향긋하고 달콤한 향을 내지만, 고농도에서는 불쾌한 유황 냄새를 풍깁니다.
  휘발성: 쉽게 증발하여 공기 중에 퍼지기 때문에 커피 향을 멀리까지 전달할 수 있습니다.
  반응성: 다른 화합물과 쉽게 반응하여 다양한 향미 물질을 생성하는 데 기여합니다.
  
  커피 향에서의 역할:
  
  로스팅: 커피 원두를 로스팅하는 과정에서 아미노산과 당이 반응하여 2-Furfurylthiol을 비롯한 다양한 휘발성 화합물이 생성됩니다. 로스팅 정도에 따라 생성되는 2-Furfurylthiol의 양과 다른 향미 물질과의 조합이 달라지므로, 커피 향의 다양성을 만드는 데 중요한 역할을 합니다.
  추출: 뜨거운 물로 커피를 추출하는 과정에서 2-Furfurylthiol은 휘발성이 높아 쉽게 추출되어 커피 향을 풍부하게 만듭니다.
  
  다른 분야에서의 활용 가능성:
  
  식품 향료: 커피 향 외에도 캐러멜, 견과류, 구운 빵 등의 향을 내는 식품 향료로 사용될 수 있습니다.
  의약품: 특정 질병의 진단이나 치료에 활용될 가능성이 연구되고 있습니다. 예를 들어, 코로나19 감염 후 발생하는 후각 장애(parosmia)의 원인 물질로 지목되어 진단 마커로 활용될 가능성이 있습니다.
  환경 모니터링: 대기 오염 물질 중 하나인 황화수소와 반응하여 특정 냄새를 발생시키므로, 환경 모니터링에 활용될 수 있습니다.
  
  흥미로운 사실:
  
  2-Furfurylthiol은 극소량으로도 강력한 향을 내기 때문에, 커피 향을 분석하고 조절하는 데 중요한 지표로 활용됩니다.
  커피 향은 수백 가지의 휘발성 화합물의 복잡한 조합으로 이루어지지만, 2-Furfurylthiol은 그 중에서도 가장 중요한 역할을 하는 성분 중 하나입니다.
  2-Furfurylthiol은 빛과 열에 민감하여 쉽게 분해되므로, 커피를 보관하고 추출하는 과정에서 향을 유지하기 위한 노력이 필요합니다.
  
  
• 빵: 빵 굽는 냄새는 누구나 좋아하죠! 빵이 구워질 때 발생하는 마이아르 (Maillard) 반응은 아미노산과 당이 만나 갈색으로 변하면서 맛있는 냄새를 만들어내요.
  
  마이야르 반응이란?
  마이야르 반응은 아미노산과 환원당이 열에 의해 반응하여 갈색 물질인 멜라노이딘을 생성하는 비효소적 갈변 반응입니다.
  1912년 프랑스 화학자 Louis Camille Maillard에 의해 처음 기술되었습니다.
  140~165°C 사이의 비교적 높은 온도에서 발생하며, 수분 함량이 낮을수록 반응 속도가 빨라집니다.
  
  마이야르 반응의 과정
  초기 단계: 아미노산과 환원당이 결합하여 질소배당체(glycosylamine)를 형성합니다.
  중간 단계: 질소배당체가 Amadori 전위를 거쳐 케토사민(ketosamine)으로 변환됩니다.
  최종 단계: 케토사민이 다양한 분해 및 축합 반응을 거쳐 멜라노이딘과 휘발성 향기 성분을 생성합니다. 멜라노이딘은 갈색 색소이며, 휘발성 향기 성분은 음식의 풍미를 결정합니다.
  
  마이야르 반응의 결과
  색깔 변화: 음식 표면이 갈색으로 변합니다. (예: 구운 고기, 빵 껍질, 커피)
  향 생성: 다양한 휘발성 향기 성분이 생성되어 음식의 풍미를 풍부하게 만듭니다. (예: 구운 빵 냄새, 커피 향, 견과류 향)
  맛 변화: 새로운 맛 성분이 생성되어 음식의 맛을 복잡하고 풍부하게 만듭니다. (예: 구운 고기의 감칠맛, 캐러멜의 단맛)
  질감 변화: 음식 표면이 바삭해지거나 쫄깃해지는 등 질감 변화를 일으킬 수 있습니다. (예: 빵 껍질, 구운 치즈)
  마이야르 반응이 일어나는 음식
  고기: 스테이크, 닭고기, 돼지고기 등을 구울 때
  빵: 빵을 구울 때 껍질 부분에서
  커피: 커피 원두를 로스팅할 때
  맥주: 맥아를 볶을 때
  양파: 양파를 볶거나 캐러멜라이즈할 때
  견과류: 견과류를 볶을 때
  마이야르 반응을 이용한 요리 팁
  고온: 마이야르 반응은 높은 온도에서 더 잘 일어나므로, 고기를 구울 때는 팬을 충분히 달궈 사용합니다.
  수분 조절: 수분이 너무 많으면 마이야르 반응이 잘 일어나지 않으므로, 재료 표면의 물기를 제거하고 조리합니다.
  당 추가: 설탕이나 꿀 등을 추가하면 마이야르 반응을 촉진하여 더욱 풍부한 맛과 향을 낼 수 있습니다.
  산도 조절: 약간의 산성 환경은 마이야르 반응을 촉진하므로, 레몬즙이나 식초를 약간 첨가할 수 있습니다.
  마이야르 반응의 주의점
  과도한 갈변: 너무 높은 온도에서 오래 조리하면 멜라노이딘이 과도하게 생성되어 쓴맛이 날 수 있습니다.
  발암물질 생성 가능성: 아크릴아마이드 등 일부 발암 가능성 물질이 생성될 수 있으므로, 적절한 조리 온도와 시간을 지키는 것이 중요합니다.

2. 음식 색깔의 화학

먹음직스러운 음식 색깔은 우리의 식욕을 자극하는 중요한 요소예요. 이 색깔들은 음식 속에 들어있는 다양한 색소 때문인데요, 이 색소들은 단순히 예쁜 색깔만 내는 것이 아니라 건강에도 영향을 미친답니다.

 

• 초록색 채소: 엽록소는 녹색 채소의 색깔을 만들어내는 색소이면서, 항산화 작용을 하는 중요한 영양소예요.
• 빨간색 토마토: 라이코펜은 토마토의 빨간색을 만들어내는 색소이면서, 강력한 항산화 작용으로 암 예방에도 도움을 줘요.
• 노란색 강황: 커큐민은 강황의 노란색을 만들어내는 색소이면서, 항염증 효과가 뛰어나 슈퍼푸드로 각광받고 있어요.

3. 혀끝에서 펼쳐지는 화학 반응

단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 감칠맛... 우리 혀는 다섯 가지 맛을 느낄 수 있어요. 각 맛은 혀의 미뢰에 있는 특정 수용체와 음식 속 화학 물질의 상호작용으로 만들어지는데요, 맛있는 음식은 이 다섯 가지 맛의 조화로운 균형을 이루고 있답니다.

• 단맛: 설탕, 과당 등의 당류는 혀의 단맛 수용체를 자극하여 단맛을 느끼게 해요.
• 짠맛: 소금의 주성분인 염화나트륨은 혀의 짠맛 수용체를 자극하여 짠맛을 느끼게 해요.
• 신맛: 레몬, 식초 등에 들어있는 산은 혀의 신맛 수용체를 자극하여 신맛을 느끼게 해요.
• 쓴맛: 커피, 녹차 등에 들어있는 폴리페놀은 혀의 쓴맛 수용체를 자극하여 쓴맛을 느끼게 해요.
• 감칠맛: 다시마, 멸치 등에 들어있는 글루탐산은 혀의 감칠맛 수용체를 자극하여 감칠맛을 느끼게 해요.

4. 요리, 그것은 화학 실험과도 같다.

하지만 전 요리를 잘 못합니다. 아마도 어떠한 이유가 있을거에요. 그럴겁니다.

요리는 단순히 재료를 섞는 것이 아니라, 다양한 화학 반응을 이용하여 새로운 맛과 질감을 만들어내는 과정이에요.

 

• 고기 굽기: 고기를 구울 때 발생하는 Maillard 반응은 아미노산과 당이 만나 갈색으로 변하면서 풍미를 더해줘요.
• 빵 굽기: 빵 반죽 속 효모는 발효 과정에서 이산화탄소를 발생시켜 빵을 부풀리고 폭신한 질감을 만들어요.
• 김치 담그기: 김치는 유산균 발효를 통해 독특한 맛과 향을 만들어내요.