발효해서 만드는 음식에는 어떤 과학적 원리가 숨어 있을까요?
문득 우리나라는 발효를 해서 만드는 음식들이 많은거 같은데요 이런 발효과학이라고도 불리는 이런 방법들은 어떤 과학적 원리가 있길래 음식을 맛있게 하는지 궁금하더라구요 발효에 숨겨진 과학적 원리에 대해서 알려주세요
1개의 답변이 있어요!안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
발효의 전통적인 (고전적인) 정의는 "미생물이 무산소 조건에서 사람에게 유용한 유기물을 만드는 과정"을 말한다. 가장 대표적인 것이 효모균의 알코올 발효와 젖산균의 젖산발효다. 효모균이 발효에서 만드는 알코올(에탄올)은 효모균에게 독성을 나타내고 젖산도 젖산균의 생장을 억제한다. 즉 자신들이 원해서 만드는 것이 아니고 무언가 다른 목적을 이루기 위하여 부산물로 이들이 생성되는 것이다. 알코올과 젖산이 생성되는 대사반응을 요약하면 다음과 같다.
원핵세포인 대장균부터 사람에 이르기까지 동일한 과정으로 진행되는데 산소를 직접적으로 필요로 하는 반응이 없다. 그러나 최종 산물인 pyruvate(피루브산)는 다시 산화와 분해반응을 거치며 여러 개의 NADH와 FADH를 생성하면서 이산화탄소로 제거된다. 그리고 NADH와 FADH는 전자전달계를 통하여 다량의 ATP를 생성하면서 각각 NAD와 FAD로 재생되고 자신이 필요한 반응에 다시 작용한다. 바로 전자전달계의 마지막 생화학반응에 산소가 필요하며 이 산소는 수소를 받아 물로 전환되어 (2H2+O2=2H2O) 우리들이 호흡하면서 배출된다. 산소가 없으면 역으로 전자전달계가 작동되지 못하고, 이어서 NADH와 FADH는 NAD와 FAD로 재생되지 못하며, 따라서 세포 내부에 더 이상 NAD와 FAD가 존재하지 않게 된다. 물론 사람은 당연히 산소공급이 없으면 죽지만, 일부 미생물들은 발효라는 과정을 거쳐 무산소 환경에서도 생존한다.
젖산균은 산소가 없는 환경(정확하게 표현하면 산소농도가 극히 적은 환경)에서 서식하며 해당과정에서 ATP를 얻는다. 산소가 없으므로 세포질의 NAD는 모두 NADH 상태로 전환되었고, 더 이상 기질로부터 수소를 제거하는 산화 반응을 수행할 NAD가 없다. 따라서 ATP도 합성할 수 없는데, 젖산균은 위의 반응에서 생성된 NADH의 수소 두 개를 피부르산에게 전달하고 NAD를 재생시킨다