우유를 데우면 표면에 생기는 얇은 막(람스덴 현상)의 형성 과정이 어떻게 되나요?

Question

우유를 데우면 표면에 생기는 얇은 막(람스덴 현상)의 형성 과정이 어떻게 되며, 수분 증발에 따라 표면에 농축된 유청 단백질과 지방 분자들이 열에 의해 응고되고 서로 엉겨 붙는 결합 과정에 대해 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

우유를 따뜻하게 데울 때 표면에 형성되는 얇은 막은 람스덴 현상이라고 불리며, 이는 단순히 우유가 식는 과정이 아니라 단백질과 지방이 열에 반응하여 일으키는 정교한 화학적 상호작용의 결과입니다.

​가장 먼저 일어나는 변화는 수분의 증발입니다. 우유를 가열하면 표면에서 물 분자들이 기체 상태로 빠르게 날아가는데, 이로 인해 우유 표면층의 단백질과 지방 농도가 내부보다 상대적으로 훨씬 높아지게 됩니다. 이렇게 농축된 상태에서 온도가 약 60도 이상으로 올라가면, 우유 속에 녹아 있던 유청 단백질인 락토글로불린이 열에 의해 구조가 풀리는 변성 과정을 겪게 됩니다.

​구조가 풀린 단백질들은 서로 결합하려는 성질이 강해집니다. 이때 단백질 사슬들이 그물망처럼 서로 엉겨 붙기 시작하는데, 이 그물망 사이에 우유 속의 지방 입자들이 끼어들면서 막의 구조가 더욱 단단해집니다. 지방은 단백질 사이의 빈틈을 채워주며 막이 쉽게 찢어지지 않도록 보강하는 역할을 합니다. 여기에 우유 속의 칼슘 이온들이 단백질 사이의 전기적 결합을 도와 다리 역할을 함으로써, 아주 짧은 시간 안에 질긴 막이 완성됩니다.

​결국 이 막은 수분 증발로 농축된 단백질들이 열 변성을 일으키고, 여기에 지방과 칼슘이 결합하여 만들어진 거대한 유기물 복합체라고 볼 수 있습니다. 이 현상은 우유의 영양 성분이 파괴되는 것이 아니라 물리적인 형태만 변하는 것이므로 섭취해도 건강에는 아무런 지장이 없지만, 막이 생기는 것을 방지하고 싶다면 데우는 동안 계속 저어주어 수분 증발을 막고 표면 온도가 급격히 올라가는 것을 방지하면 됩니다. 이러한 미세한 결합 과정이 모여 우리가 눈으로 보는 얇은 우유 막을 형성하게 되는 것입니다.

Answer 2

안녕하세요.

우유를 가열할 때 표면에 얇은 막이 형성되는 현상은 람스덴 현상이라고 하는데요, 수분 증발로 인해 단백질과 지방이 표면에 농축되고 열에 의해 변성된 유청 단백질이 지방이 함께 엉겨 붙으면서 만들어집니다.

우유는 기본적으로 물 속에 지방 방울과 카제인과 유청 단백질이 분산된 콜로이드 상태인데, 가열이 시작되면 먼저 표면에서 수분 증발이 활발하게 일어나게 됩니다. 이때표면층은 점점 물의 비율이 줄어들고 단백질과 지방의 농도가 상대적으로 높아집니다. 특히 유청 단백질인 β-락토글로불린은 약 60~70℃ 이상의 온도에서 열에 의해 변성되는데요, 구조가 풀린 단백질들은 서로 가까이 접근했을 때 소수성 상호작용이나 이황화 결합을 형성하며 점차 서로 엉겨 붙기 시작합니다. 또한 우유 속 지방도 가열 과정에서 액체 상태로 존재하면서 표면으로 일부 이동하게 되는데, 이 지방 분자들은 변성된 단백질과 함께 물-공기 경계면에 모입니다. 단백질은 친수성과 소수성 부분을 모두 가지므로 계면에 잘 흡착되는 성질이 있다보니 이로 인해 표면에 단백질-지방 복합 막이 형성되는 것입니다. 감사합니다.