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김치속의 화학

Posted at 2005-12-04 03:22:35

<table height="100%" cellspacing="0" cellpadding="0" width="97%" align="center" border="0" style="line-height: 14.4px;"><tbody><tr><td valign="top" width="544" height="150" style="line-height: 14.4px;">김치속의 화학 우리 나라의 중요한 부식이며, 전통 발효 식품인 '김치'에서 일어나는 화학적 특성을 살펴보고자 한다. 우리가 모두 잘 알고 있듯이 주재료가 야채이므로 유기산, 비타민 등이 풍부하고, 젖산 발효와 향신료, 젓갈류에 의한 독특한 맛이 특징이라고 할 수 있다.&nbsp; 날마다 식탁에 오르는 김치에서 화학작용이 일어날까? 무의식적으로 지나치기 쉬운 우리의 주요 부식인 김치에는 어떤 화학적 성분이 첨가되며 그 효과는 무엇일까? 김치의 절임 과정에 있어서 소금이 미치는 화학적 영향과 더불어 발효, 숙성에 있어서의 미생물과 효소의 작용에 대하여 자세하게 살펴보자. 소금 김치를 담그기 전에 배추나 기타 채소를 소금으로 절이는 이유는 무엇일까? 다음과 같은 대답을 얻을 수 있다. 푸른 채소에 소금을 첨가하면, 윤이 나고 뻣뻣했던 채소가 나긋나긋하고 연해지게 된다. 이것은 염에 의해 싱싱한 채소의 수분이 밖으로 나오는 성분 교환이 일어나게 되는데, 흔히 말하는 삼투압의 원리가 적용된 것이라고 할 수 있겠다. 이것은 수억 개의 세포로 이루어진 집합체인 채소가 그 세포막 내에 여러 수분을 비롯한 성분을 가지고 있는데, 미생물이 침투되기 전에 조미료의 침투력에 의해 강제적으로 사멸되고 그 결과 신선도를 잃게 되며 따라서 세포 내외로 성분 교환이 일어나 맛이 침투하게 되는 것이다.&nbsp; 펙틴&nbsp; 소금에 의해 절임으로써 채소를 연하게 하는 것도 중요하지만, 신선도를 유지하여 씹히는 맛을 좋게 하는 거 또한 중요하다. 따라서 김치류는 채소의 조직이 살아있는 상태를 유지하려면 채소의 펙틴(pectin)이 유출되기 전에 담궈야 한다. 펙틴은 물에 불용성이지만 끓는 물에서는 잘 놓기 때문에 채소를 데칠 경우 펙틴이 유출되어 세포를 덩어리로 만들게 되고, 그래서 바삭 바삭 씹히는 기분 좋은 소리를 나게 할 수 없는 것이다. 이 펙틴은 pectinase라고 하는 효소에 의해 분해되는데, 크게 연화 억제 효소인 pectinesterase와 연화 촉진 효소인 polygalacture로 구분된다. 이들은 채소와 세포 내에 존재하고 있으며 어떤 조건하에서 세포막이 파괴되면 세포 밖으로 나와 pectin을 용해하게 된다. 미생물이 세포에 침투하거나 또는 성숙한 세포 내 특정 효소가 작용하여 세포막을 파괴하게 되며, 과일류가 완숙해지면 연해지는 것도 이러한 이유 때문이다. Pectinesterase는 펙틴을 pectic acid와 alcohol로 분해시키며, 이때 생성된 pectic acid는 Ca와 salt bridge를 형성하여 채소 조직이 경화를 일으키게 된다. 한편 polygalacturonase는 pectin의 기본 구조인 olygalacturonic acid를 분해함으로써 조직의 연화를 일으키게 된다. 이것은 신선한 김치에서 많이 보여지므로, 조직의 연화를 돕는다고 힘주어 말할 수 있다. 그러므로 김치를 담그기 위해서는 pectin이 분해되기 전에 담궈야 한다. 펙틴의 분해를 방지하기 위한 두 가지 방법을 살펴보면, 첫째로 건조법을 들 수 있다. 채소를 건조시키면 펙틴은 그 상태로 남게 되고, 나중에 물에 담그면 조직감이 되살아나게 된다. 두 번째 방법으로 펙틴의 분해 효소 작용을 억제하는 것을 들 수 있다. 이것은 보통 펙틴을 Ca염으로 처리하여 pectin-Ca복합체를 만들어 pectinase에 의한 용해를 방지하는 원리로 설명된다. Ca염을 첨가하는 방법으로는 다량의 황산 칼슘이 존재하고 있는 천일염으로 절이는 것이 가장 좋은 방법이다.&nbsp; 미생물&nbsp; 식품에서 미생물은 곰팡이(사상균), 효모, 세균의 3종류로 분류되고, 고온 다습하고 37-38℃에서 가장 왕성한 번식력을 보인다. 김치는 채소와 소금 따위로 조미료를 혼합하면 조미료의 침투력에 의해 채소 중의 성분은 밖으로 배출되는데, 이 때 채소 중의 미생물과 공기중의 낙하 미생물이 조미료의 농도가 아주 진하지 않는 한 활동을 시작한다. 이러한 균들은 단백질을 ptomaine(단백질이 썩어서 발생되는 유독 화합물)으로 변환시키는 등 여러 가지 유해, 무해, 무익한 작용을 한다. 그러면서 발효 혹은 부패의 두 가지 작용을 한다. 김치에서의 발효는 젖산균의 작용에 의한 젖산발효가 있고, 그 결과 젖산이 생성되어 이 젖산에 의해 김치 담금이 촉진되기도 하며 맛을 부여하기도 한다. (얼마나 빨리 익느냐, 또 신 김치가 되느냐를 결정) 다음으로 부패라 함은, 발효와 상대적인 개념으로서 곰팡이가 생길 수도 있으며, 젖산균의 번식을 억제하여 김치에 큰 해를 입힐 수도 있다.&nbsp; 위에서 살펴본 것과 같이 절임류, 특히 김치에 있어서 미생물의 중요한 작용은 젖산발효이다. 젖산균의 작용에 의해 과당 또는 설탕을 젖산으로 변화시키는 현상을 젖산 발효라고 하며, 이 젖산이 많아지면, 만들어진 젖산 때문에 오히려 생육이 저해되기도 한다. 하지만 젖산은 다른 균의 발육을 저지하며, 일종의 향미를 만들며, 전체적으로 산도를 감소시키기도 한다. 다시 말해서, 당류가 젖산균에 의해서 젖산과 기타 유기산으로 변하여 신선한 맛을 주기도 하지만, 일정 기간이 지나면 과도한 산이 생성되고, 펙틴질이 분해되면 호기성 세균의 번식으로 불쾌한 냄새가 생성되면서 품질이 손상되기도 한다.&nbsp; 　 산(Acid)&nbsp; 산은 염과 함께 김치 제조에 없어서는 안되는 것으로서, 김치를 담금에 있어서 식염과 협력하고 다른 조미료와 조화와 산 자신의 단독 작용 등 중요한 역할을 가지고 있다. 일반적으로 산이라 하면 신맛을 떠올리기 쉬운데, 김치에는 그 외 여러 가지 종류의 산이 있다. 먼저 젓갈 맛을 느끼게 하는 sodium malate(사과산 나트륨), 좋은 맛을 느끼게 하는 amino acid(아미노산), succinic acid(호박산)등이 있고, 사람에 따라서 쓴맛을 느끼게 하는 benzoic acid soda(안식향산소다)등이 있다. 그렇다면 신맛을 어떻게 느끼는 것일까? 산은 크게 무기질 산으로서 염산, 황산, 인산 등을 들 수 있으며, 유기산으로서 주석산(tartaric acid), 구연산(citric acid), 젖산(latic acid), 초산(acetic acid)등을 들 수 있다. 식품 가공에서는 무시산류도 많이 사용되나 인산을 제외하고는 아직 식품위생법으로 금지되고 있다. 또한 식품의 가공 조리에 주로 사용하는 것은 유기산이며, 이것은 채소와 과실에 널리 내재되어 있다. 이러한 신맛의 차이는 무기질산과 유기산의 차이 뿐만 아니라, 유기산에 있어서도 수소 이온 농도를 일정하게 한 경우, 신맛을 강하게 느끼는 것은 개미산, 젖산, 초산, 부틸산 순서로 약해진다. 이처럼 산은 그 종류에 따라서 가가 다른 신맛으로 나타나지만, 과실 등에서 신맛은 2종류 이상의 산이 합쳐 한가지의 신맛을 형성하는 경우가 많다. 이 신맛에는 비타민 C가 큰 영향을 미치며, 무기질과 결합한 결합산이라고 하는 것이 중요한 영향을 미친다.&nbsp; 　 그 외 영양 성분&nbsp; 앞에서 살펴본 바와 같이 김치류는 야채산 발효 식품의 일종이며, 김치의 다양한 종류와 숙성 조건의 변화에 따라서 맛과 풍미가 각양각색이라고 할 수 있다. 김치류의 주재료는 공통적으로 칼로리가 낮고 수분이 많으며 섬유소를 많이 함유하고 있다. 또한 배추나 무, 열무와 같이 녹색 잎을 지닌 것들은 녹색 잎을 지닌 것들은 녹색 잎에 비타민 A가 상당히 들어 있으므로 녹색 이파리를 너무 많이 제거하지 않도록 해야 한다. 고추는 당근 다음으로 비타민 A를 많이 함유하고 있다. 한편 당근은 비타민 C를 파괴하는 ascorbinase(아스코르브산)이라는 요소를 갖고 있으므로 가급적 사용을 피하는 추세이다. 또한 고춧가루는 김치 재료 중 가장 많은 비타민 C를 함유하고 있으며, 마늘은 탄산의 15배 가량이나 살균력이 높은 알릴설파이드(allyl sulfide)라는 자극성 물질을 갖고 있어 여러 가지 효능을 나타낸다. 파도 마늘과 같이 자극 성분을 지니고 있는 동시에 비타민 A와 C를 많이 함유하고 있다. 또한 오이에는 에라테린(elaterin)이라고 하는 쓴맛 성분을 함유하고 있어 소화를 순조롭게 해주며, 칼륨 성분(K)이 많이 이뇨작용을 도와준다. 새우젓이나 멸치젓은 야채류에 부족하기 쉬운 단백질, 아미노산 및 지방질의 좋은 공급원이 되며 김치의 독특한 맛의 형성에도 기여하게 된다. 또한 이러한 젓갈류는 칼슘 함량이 놓은 알칼리성 식품으로 체액을 중화시켜 주는 역할도 한다. 해산물 중에서 김치의 재료로 가장 많이 사용되는 굴은 바다의 우유라고 할 정도로 칼슘, 철분 등 조혈 성분이 풍부하고 글리코겐, 비타민 류가 많이 함유되어 있다. 출처 : 한양대학교 화학과&nbsp; </td></tr></tbody></table>

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