첨가물에 의한 사과의 갈변 억제[실험조리13]

폴리페놀옥시다아제에 의한 갈변현상을 알아본다.

폴리페놀옥시다아제는 구리(Cu)를 함유하는 금속효소로 폴리페놀류를 산소의 존재 하에서 퀴논 화합물로 산화시키고, 생선 된 퀴논은 계속해서 산화되고 중합 또는 축합 되어 갈색의 멜라닌을 형성한다. 폴리페놀옥시다아제가 작용하는 기질에는 갈산, 카페산, 클로로겐산, 카테킨류, 에피카테킨, 피로카테킨, 카테콜, 키레스틴, 피로갈롤, 헤스페리딘, 루틴, 알부틴, 퀴놀 등이 있으며, 이들 기질 및 효소의 함량과 분포는 식물의 종류나 품종에 따라 달라 이에 대한 갈변 정도도 식품의 조류에 따라 다르다. 사과나 배를 깎아서 공기 중에 놓아두면 갈변하는데, 이것은 클로로겐산, 피로카테킨 등의 폴리페놀류가 폴리페놀옥시다아제에 의해 퀴톤으로 산화되고 그 뒤에 이것이 중합 또는 축합 되어 갈색의 멜라닌을 형성하기 때문이다. 폴리페놀옥시다아제의 형성은 구리나 철 이온에 의해 촉진되고 염소 이온에 의해 억제되므로 사과나 배의 갈변은 금속 용기를 피하고 묽은 소금물에 담그면 방지할 수 있다. 폴리페놀류의 효소적 갈변은 일반적으로 바람직하지 못하지만 반대로 품질을 향상하는 예가 홍차의 적색색소인 테아플라빈의 생성이다. 즉, 녹차가 발효되어 홍차가 될 때 녹차에 존재하는 카테킨, 갈로카테킨 같은 탄닌이 산화, 중합하여 홍차의 색소인 테아플라빈을 생성한다. 

 

효소적 갈변 방지법을 알아본다.

1. 효소의 작용 억제효소의 기능을 저해하는 방법에는 여러가지가 있다. 효소는 단백질로 구성되어 있기에 열에 약하다. 단백질은 가열하면 쉽게 불활성화된다. 따라서 통조림 제조 시 열처리를 통해 효소가 불활성화되어 갈변을 억제할 수 있다. 반대로 냉장, 냉동 온도 특히 -1~0℃ 이하의 온도에서는 효소의 작용이 저해되어 갈변 현상을 방지할 수 있으나 동결은 과일의 조직에 변화를 주므로 과일 자체의 독특한 질감을 상실하게 된다. 폴리페놀옥시다아제의 최적 pH는 5.8~6.8이며 구리나 철이온은 이 효소를 활성하고 염화 이온은 억제한다. 그러므로 과일을 산성용액, 즉 레몬즙, 오렌지즙 같은 과즙에 담가 과일의 환경을 바꾸어 주거나 희석된 소금물에 담가두면 갈변현상을 방지할 수 있다. 또한 과일을 자르거나 껍질을 벗기는데 철제 칼을 사용하지 않는 것도 효소의 작용을 억제하는 방법 중 하나다.
2. 산소의 제거와 환원성 물질의 첨가갈변 반응을 일으키는 산소의 접촉을 피하는 방법으로는 껍질을 깎거나 절단한 과일을 설탕에 붇히거나, 설탕물, 비타민C 용액 또는 물에 담그는 방법이 있다. 비타민C는 강력한 항산화제로 스스로 산화되면서 페놀화합물의 산화 과정의 중간 산물을 산화시켜 이들의 축합을 막아서 갈변을 방지한다. 아스코르브산뿐만 아니라 황화수소 화합물인 시스테인, 글루타티온 등도 퀴논류와 부가화합물을 형성하여 산화의 진행을 막아준다. 파인애플 주스에는 황화합물이 많기 때문에 파일애플 주스에 깎은 과일을 담가두면 갈변을 막을 수 있다. 또는 진공포장을 하거나 질소가스나 탄산가스로 대체하면 갈변 억제에 효과적이다. 그러나 산소를 제거한 혐기적인 상태가 오래 지속되면 이상대사물질이 형성되고, 세포의 파괴현상이 일어나므로 산소 제거 시 주의하여야 한다.

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[실험재료]

• 사과 1/4개*6
• 0.5% 철용액 5mL
• 0.5% 아스코르빈산액 5mL
• 10% 소금물 5mL
• 2% 설탕물 5mL
• 레몬즙 5mL
• 물 5mL

1. 실험목적

 사과의 갈변원리를 이해하고 그 반응을 억제할 수 있는 방법을 습득하여 효소에 의한 갈변현상과 방지법을 이해한다.

 

2. 실험방법

 1) 사과를 씻어 껍질 째 4등분한다.

 2) 강판을 이용해 사과를 갈아 그릇에 넣는다.

 3) 물, 0.5% 철용액, 10% 소금물, 레몬즙, 0.5% 아스코르빈산액, 2% 설탕물 5mL씩을 준비하여 그릇에 붓는다.

• 같은 사과  + 물 5mL
• 같은 사과  + 0.5% 철용액 5mL
• 같은 사과  + 0.5% 아스코르빈산액 5mL
• 같은 사과  + 10% 소금물 5mL
• 같은 사과  + 2% 설탕물 5mL
• 같은 사과  + 레몬즙 5mL

 4) 10, 20, 30분 후에 색의 변화를 묘사법으로 평가한다. 

 

 

[참고도서]

한눈에 보이는 실험조리, 교문사, 우인애·이병순·김동희·송태희, 2012

식품학, 교문사, 조신호 외 4명, 2004

조리원리, 교문사, 조미자 외 8명, 2007