깎아 놓은 사과가 갈색으로 변하는 것은 효소에 의한 산화 반응인데요. 레몬즙을 뿌리면 갈변이 억제된다고 하는데 왜 그런 것인가요?

Question

깎아 놓은 사과가 갈색으로 변하는 것은 효소에 의한 산화 반응인데요. 레몬즙을 뿌리면 갈변이 억제된다고 하는데 , 왜 그런지 pH 변화에 따른 효소(생체 촉매)의 활성 저하와 관련 지어 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

사과가 깎인 후 갈색으로 변하는 현상은 사과 속에 존재하는 폴리페놀 산화효소(PPO)가 폴리페놀을 산화시켜 퀴논을 만들고, 이 퀴논이 중합되어 갈색 색소가 형성되는 과정에서 나타납니다. 효소는 단백질로 이루어져 있으며, 특정한 pH 범위에서 가장 안정적이고 활발하게 작용합니다. PPO는 대체로 중성에 가까운 환경에서 활성이 높습니다.

레몬즙을 사과에 뿌리면 표면의 pH가 낮아져 산성 환경이 조성됩니다. 산성 조건에서는 효소의 구조가 변형되거나 활성 부위가 제대로 기능하지 못해 촉매 작용이 크게 떨어집니다. 따라서 폴리페놀 산화 반응이 억제되어 갈변 현상이 줄어듭니다.

또한 레몬즙에는 비타민 C가 포함되어 있는데, 이는 산화된 퀴논을 다시 환원시켜 갈색 색소가 형성되는 과정을 방해합니다. 즉, 레몬즙은 pH 변화를 통한 효소 활성 저하와 항산화 작용이라는 두 가지 메커니즘으로 사과의 갈변을 억제하는 것입니다.

결국, 레몬즙을 뿌렸을 때 갈변이 억제되는 이유는 산성 환경으로 인해 PPO 효소의 활성이 떨어지고, 동시에 레몬 속 항산화 성분이 산화 생성물을 되돌려 색소 형성을 막기 때문이라고 설명할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요.

깎은 사과가 갈색으로 변하는 현상은 사과 속에 있는 폴리페놀 산화효소가 공기 중 산소와 반응하여 페놀류를 산화시키고, 갈색의 멜라닌 유사 물질이 생성되기 때문입니다. 단백질로 이루어진 효소는 저마다 가장 잘 작용하는 최적 pH를 가지고 있는데요, 폴리페놀 산화효소의 경우에는 중성에 가까운 pH에서 활성이 높습니다. 이때 레몬즙을 뿌리면, 레몬즙에는 구연산과 같은 유기산이 풍부하하기 때문에 사과 표면의 pH를 낮춰 산성 환경으로 만듭니다. 이처럼 pH가 낮아지면 효소의 입체 구조가 변형되거나, 활성 부위의 전하 상태가 바뀌어 기질과의 결합이 어려워집니다. 결과적으로 효소의 촉매 작용이 크게 감소하게 되는데요, 산성 환경에서는 폴리페놀 산화효소의 활성이 떨어져 산화 반응 자체가 느려지는 것입니다. 또한 레몬즙에는 항산화 작용도 있어 이미 생성된 산화 중간체를 다시 환원시키는 효과도 일부 있습니다. 감사합니다.