답변 내역

안녕하세요. 고기를 먹을 때 익히지 않은 날 것의 생고기를 먹는 것보다 적당히 구워야 맛이 더 좋은 이유는 고기를 140~180℃ 정도로 가열해야 마이야르 반응이 진행되기 때문입니다. 이 반응은 고기 속에 존재하는 단백질의 분해 산물인 아미노산과 당류가 열을 받으며 반응하는 과정인데요, 이 반응의 결과로 수백 종 이상의 화합물이 생성되는데 고기 특유의 구운 향, 고소함, 감칠맛이나 바삭한 표면의 풍미를 담당하는 물질들이 포함됩니다. 이 반응이 일어나는 대표적인 조건이 바로 적당히 구웠을 경우이며 생고기에서는 온도가 낮아 반응이 거의 일어나지 않고, 반대로 너무 센 불에서 오래 구우면 반응이 과도하게 진행되어 쓴맛이나 탄 맛 성분이 늘어납니다. 또한 고기에 포함된 지방은 가열 시 부분적으로 분해 및 산화되면서 알데하이드, 케톤, 락톤과 같은 향기 분자를 만들어내는데요, 이 물질들이 바로 고소한 냄새를 유발하는 것입니다. 다음으로 생고기는 화학적 문제 이전에 미생물학적 위험이 있는데요 육류에는 살모넬라, 대장균, 캠필로박터 등 병원성 미생물이 존재할 수 있습니다. 하지만 이들은 60~70℃ 이상에서 대부분 사멸합니다. 따라서 적당한 가열은 병원균 제거, 기생충 위험 감소, 식중독 예방과 같은 이점을 제공할 수 있습니다. 감사합니다.

안녕하세요.비 오는 날이나 샤워 후 거울이 흐려지는 것은 말씀하신 것처럼 수증기가 응결되기 때문인데요 따뜻하고 습한 공기가 상대적으로 온도가 낮은 거울 표면에 닿으면, 공기 중 수증기가 더 이상 기체 상태로 유지되지 못하고 액체로 변합니다. 이때 거울 위에는 연속적인 물막이 아니라 수많은 미세 물방울이 형성됩니다. 이때 표면 온도는 응결 양상에 매우 결정적인 역할을 하는데요, 표면 온도가 공기 이슬점보다 약간 낮을 때에는 수증기가 서서히 응결되어 핵 생성 지점이 제한되고 비교적 큰 물방울이 드문드문 형성됩니다. 표면 온도가 이슬점보다 훨씬 낮을 때에는 급격한 응결 발생하고 많은 핵이 동시에 생성되므로 아주 작은 물방울이 고밀도로 분포합니다. 이때 특히 상대습도 90% 이상에서는 아주 작은 온도 변화만으로도 대규모 응결이 일어나기 때문에, 비 오는 날이나 샤워 후처럼 습도가 극단적으로 높은 환경에서는 거울이 거의 즉각적으로 흐려집니다. 다이소 등에서 판매하는 김서림 방지 제품의 원리는 표면의 젖음성, 즉 친수성을 조절하는 것인데요, 일반적인 거울 표면은 상대적으로 소수성이어서, 물이 닿으면 퍼지지 않고 둥근 물방울을 형성합니다. 반면 김서림 방지 코팅은 표면에 친수성 분자층을 형성합니다. 얇은 물막은 빛을 거의 산란시키지 않기 때문에, 거울의 반사 기능이 유지되고 김이 서리지 않은 것처럼 보이게 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.사과나 감자를 깎아 놓았을 때 5~10분 내에 표면이 갈색으로 변하는 현상은 식물 조직에서 일어나는 정상적인 효소 반응때문인데요, 이 현상은 생물학적으로 효소적 갈변이라고 부릅니다. 사과나 감자의 세포가 살아 있을 때는, 세포 내부가 여러 구획으로 나뉘어 있는데요 그중 폴리페놀이라는 물질은 액포에 저장되어 있고, 폴리페놀 산화효소라는 효소는 세포질이나 소기관에 분리되어 존재합니다. 즉, 평소에는 기질과 효소가 서로 만나지 않도록 구조적으로 차단되어 있습니다.그런데 껍질을 깎거나 썰게 되면 세포막과 세포벽이 파괴되며 이 순간 공기 중의 산소가 조직 내부로 들어오고, 그동안 분리되어 있던 폴리페놀과 산화효소가 만나게 됩니다. 그러면 효소가 산소를 이용해 폴리페놀을 산화시키는 반응이 시작되고, 이 과정에서 퀴논이라는 중간 산물이 만들어지고 이 퀴논들이 서로 결합하면서 점점 더 큰 고분자 물질로 변하는데, 이 고분자 색소가 바로 우리가 눈으로 보는 갈색 색소입니다.갈변을 막을 수 있는 방법으로는 산소를 차단하는 방식이 있습니다. 갈변 반응은 산소가 반드시 필요하므로, 공기와의 접촉을 줄이면 반응 속도가 급격히 느려집니다. 깎은 사과나 감자를 물에 담가두는 것이 가장 간단한 방법인데요, 물이 표면을 덮어 산소 유입을 막기 때문입니다. 랩으로 밀착 포장하는 것도 같은 원리입니다. 또는 효소의 활성을 억제하는 방법이 있겠습니다. 폴리페놀 산화효소는 특정 pH와 온도에서 가장 활발히 작동하는데요, 이 효소는 산성 환경에서 활성이 크게 떨어집니다. 그래서 사과에 레몬즙이나 식초를 살짝 바르는 것이 효과적인 이유는, 산성이 효소 구조를 변화시켜 산화 반응을 억제하기 때문입니다. 감사합니다.

안녕하세요.말씀해주신 것처럼 콜레스테롤은 생명 유지에 필수적인 물질입니다. 콜레스테롤은 지방의 한 종류이지만, 우리가 흔히 떠올리는 에너지원으로 쓰이는 중성지방과는 역할이 전혀 다른데요, 콜레스테롤은 주로 구조 재료이자 원료 물질입니다. 실제로 우리 몸에 존재하는 콜레스테롤의 약 70~80%는 음식이 아니라 간에서 스스로 합성됩니다. 이는 곧, 인체가 콜레스테롤을 없어도 되는 해로운 물질이 아니라 반드시 필요해서 직접 만들어 쓰는 물질로 인식하고 있다는 뜻입니다. 또한 콜레스테롤의 가장 중요한 역할은 세포막의 구성 성분이라는 점인데요 우리 몸의 모든 세포는 세포막으로 둘러싸여 있는데, 이 막은 너무 딱딱해도 안 되고 너무 흐물거려도 안 됩니다. 콜레스테롤은 세포막 사이에 끼어들어 막의 유동성과 안정성을 조절하는 완충재 역할을 합니다. 특히 뇌세포와 신경세포에는 콜레스테롤 함량이 매우 높은데요 이때 뇌에 존재하는 콜레스테롤은 혈액 속 콜레스테롤과는 별도로 관리될 정도로 중요하며, 신경 신호 전달의 효율 유지에 핵심적인 역할을 합니다.이때 문제가 되는 것은 콜레스테롤 자체가 아니라 운반되는 방식인데요, 콜레스테롤은 물에 녹지 않기 때문에 혈액 속에서는 지질단백질인 LDL, HDL 형태로 운반됩니다. 흔히 말하는 나쁜 콜레스테롤과 좋은 콜레스테롤은 물질이 다른 것이 아니라, 어디로 운반되느냐, 어떻게 회수되느냐의 차이입니다. LDL은 말초 조직으로 콜레스테롤을 공급하는 역할을 하고, HDL은 남은 콜레스테롤을 간으로 회수합니다. 문제가 되는 상황은 LDL이 과도하고, 회수 시스템인 HDL이 상대적으로 부족할 때, 그리고 혈관 내 염증 환경이 동반될 때입니다. 감사합니다.

안녕하세요.전을 부칠 때 나는 그 고소한 냄새는 단순히 기름 향이 아니라, 식용유의 지방산 구조가 열을 받으면서 식재료 성분과 만드는 복합적인 화학반응의 결과입니다. 식용유는 분자 수준에서 보면 중성지방이 99% 이상을 차지하는데요, 이 중성지방은 글리세롤 1분자에 지방산 3분자가 에스터 결합으로 붙어 있는 구조입니다. 이 지방산의 종류가 바로 향의 출발점입니다. 식용유에는 주로 올레산, 리놀레산, 소량의 팔미트산과 스테아르산이 들어 있으며 이 조성 자체만으로는 냄새가 거의 없습니다. 차가운 식용유에서 향이 거의 느껴지지 않는 이유가 여기에 있습니다.하지만 전을 굽기 시작해 150~180℃ 정도의 온도가 되면 상황이 달라지는데요 이 온도에서 지방산, 특히 불포화지방산은 부분적으로 분해 및 산화되면서 작은 휘발성 분자들을 만들어냅니다. 이 과정에서 알데하이드, 케톤, 락톤같은 물질이 생성되는데, 이들이 바로 고소하다고 느끼는 향의 핵심 성분입니다. 또한 전 냄새가 유독 좋은 이유는 식용유 혼자서 나는 향이 아니기 때문인데요 전의 재료인 부침가루, 달걀, 채소, 고기에 들어 있는 단백질과 당류가 열을 받으면서 마이야르 반응을 일으킵니다. 이 반응에서 생성되는 수백 종의 향기 물질이 기름에서 나온 지방산 분해 산물과 섞이면서 특유의 향이 완성되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.우선 식물성 식용유의 본질은 식물 씨앗이나 열매에 원래 들어 있던 중성지방인데요, 화학 구조로 보면 돼지기름이나 소기름과 동일하게 글리세롤 + 지방산 3개로 이루어진 분자입니다. 분자 수준에서는 동물성 지방과 식물성 지방이 같은 계열이지만 사람들이 화학유라고 느끼는 이유는 제조 공정이 가정에서 상상하는 짜서 나오는 기름보다 복잡하기 때문입니다.공장에서 식용유가 만들어지는 과정은 먼저 대두, 유채, 해바라기씨 같은 원료를 분쇄합니다. 대부분의 식물성 기름은 씨앗에 기름 함량이 낮아 기계 압착만으로는 수율이 매우 낮은데요 그래서 산업적으로는 식품용 용매를 사용해 기름을 최대한 추출합니다. 여기서 많은 분들이 화학물질을 쓴다는 것을 위험하다고 느끼시는데, 이 용매는 이후 공정에서 완전히 증발 및 제거되며, 최종 식용유에서 검출되는 잔류량은 법적으로 극히 엄격하게 관리됩니다. 돼지기름보다 식용유가 더 안 좋다는 말이 나오는 이유에는 지방산 조성 차이가 있는데요, 식물성 식용유에는 오메가-6 계열의 다불포화지방산이 매우 많습니다. 이 지방산은 필수지방산이지만, 고온에서 산화에 취약한데요 전을 부칠 때처럼 170~200℃ 이상의 열을 받으면 산화되어 과산화지질, 알데하이드류 같은 물질이 생길 수 있습니다. 이 점에서는 포화지방산 비율이 높은 돼지기름이 열 안정성은 더 좋은 것이 사실입니다. 또한 식당이나 가정에서 식용유를 여러 번 재사용하면, 불포화지방산이 많은 기름일수록 산화 부산물이 더 빠르게 축적됩니다. 이때 식용유는 몸에 나쁘다는 체감이 생기기 쉬운데요 하지만 이는 식용유 자체의 문제라기보다는, 고온에서의 반복된 사용이 문제입니다. 돼지기름도 같은 방식으로 반복 가열하면 결코 안전하지 않습니다. 게다가 돼지기름은 도축 후 바로 얻어지는 반면, 식용유는 공정이 길기 때문에 더 인공적으로 느껴질 뿐입니다. 그러나 인체는 지방의 출처가 아니라 지방산 조성과 산화 상태에 반응하기 때문에 신선한 식용유를 적절한 온도에서 사용하면, 돼지기름보다 특별히 더 해롭다고 말할 근거는 없습니다. 감사합니다.

안녕하세요.손 소독제에서 알코올 농도가 100%보다 약 70%일 때 더 높은 살균력을 보이는 이유는 알코올이 물과 함께 작용할 때 단백질 변성과 지질막 파괴가 가장 효율적으로 일어나기 때문입니다. 먼저 알코올은 세균과 바이러스의 단백질 구조를 유지하는 수소결합과 이온결합을 끊어 3차 구조를 붕괴시키는데요 이 과정에서 물은 매우 중요한 역할을 합니다. 단백질 변성은 완전히 건조한 환경보다, 물 분자가 존재할 때 알코올이 단백질 내부로 더 잘 침투하고, 극성 부위와 상호작용하여 구조를 느슨하게 만든 뒤, 알코올이 이를 완전히 무너뜨리는 방식으로 진행되는 것입니다.따라서 알코올 농도가 100%에 가까워지면, 오히려 표면에 있는 단백질이 빠르게 응고되어 보호막처럼 굳어 버리는 현상이 생길 수 있습니다. 이렇게 되면 알코올이 세포 내부로 깊숙이 침투하지 못하고 겉부분만 손상시키게 되어 살균 효율이 떨어지는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요. 탄산음료를 흔든 뒤 곧바로 뚜껑을 열었을 때 거품이 폭발적으로 넘쳐나는 현상은 음료 속에 녹아 있던 이산화탄소가 유지하고 있던 용해 평형이 갑작스럽게 붕괴되었기 때문입니다.밀폐된 탄산음료 병 안에서는 높은 압력이 유지되고 있으며, 이 압력 덕분에 많은 양의 CO₂가 액체 속에 녹아 평형 상태를 이루고 있는데요 이때 병을 흔들면 액체 내부에 미세한 기포가 다수 생성되고, 병 벽과 액체 곳곳에 기체가 빠져나갈 공간이 급격히 늘어납니다. 이로써 흔들기 전보다 CO₂가 기체 상태로 빠져나오기 쉬운 조건이 만들어지는 것입니다.그 상태에서 뚜껑을 열면 병 내부 압력이 외부 대기압으로 급격히 떨어지는데요 헨리의 법칙에 따르면 기체의 용해도는 압력에 비례하므로, 압력이 낮아지는 순간 액체 속에 녹아 있을 수 있는 CO₂의 양도 급격히 줄어들게 됩니다. 그 결과, 더 이상 액체 속에 머무를 수 없게 된 CO₂가 한꺼번에 기체로 빠져나오게 되는 것입니다. 감사합니다.

안녕하세요.사과나 감자를 깎아 공기 중에 두었을 때 빠르게 갈색으로 변하는 현상은 산소와 효소가 동시에 관여하는 생화학 반응 경로인데요, 이를 효소적 갈변이라고 하며, 식물 세포 속에 존재하던 페놀 화합물이 효소에 의해 산화되어 갈색 고분자 색소로 변하는 과정입니다.사과나 감자를 자르면 세포막이 파괴되면서, 평소 분리되어 있던 폴리페놀과 폴리페놀 산화효소가 만나며 공기 중 산소까지 이 세 가지가 동시에 존재하면서 갈변 반응이 시작됩니다.전체 반응은 페놀 화합물 → (PPO + O₂) → o-퀴논 → (자가 중합) → 갈색 고분자로 갈변은 산소 + 효소 + 페놀 기질이 동시에 작동하는 효소 촉매 산화–중합 반응 경로라고 보시면 됩니다. 감사합니다.

안녕하세요.설탕의 캐러멜화는 단순히 타는 현상이 아니라 당 분자가 고온에서 스스로 분해, 재배열, 중합되며 새로운 향과 색을 만들어내는 일련의 연쇄 화학 반응입니다. 약 160 °C 이상에서 자당은 물과 함께 포도당과 과당으로 분해되며 이 단계는 가수분해이면서, 이후 반응의 출발점이 됩니다. 분해된 단당류는 고온에서 물 분자를 잃는 탈수 반응을 겪는데요 이 과정에서 고리 구조가 깨지고, 알데하이드나 케톤 계열의 불안정한 중간체가 형성됩니다. 탈수된 분자들은 서로 결합하면서 점점 더 큰 분자가 되는데요 알돌 축합, 고리화, 불포화 결합 형성, 중합 반응의 결과로 갈색 고분자 색소들이 생성됩니다.즉 캐러멜화는 당 → 분해 → 탈수 → 재배열 → 중합 → 갈색 고분자 생성이라는 다단계 열화학 반응이며, 분자 구조는 점점 작은 단당류에서 불포화 고리를 거쳐 고분자 갈색 색소로 변형됩니다. 감사합니다.