음식에 있는 다양한 과학적 현상과 마이야르 반응

음식과 과학은 매우 밀접한 관련이 있습니다. 지금은 많이 알려진 마이야르 반응과 빵과 달걀, 고기 등에서 일어나는 다양한 화학적, 물리적 반응을 알아보겠습니다.

마이야르 반응

마이야르 반응은 음식을 요리하는 과정에서 발생하는 가장 중요한 화학 반응 중 하나입니다. 이 반응은 특히 고온에서 요리될 때 식품의 색, 향, 맛을 결정하는 주요 요인으로 작용합니다.

마이야르 반응은 단백질의 아미노산과 감소당류(설탕)가 열에 반응하여 복잡한 향과 맛을 생성하는 과정을 말합니다. 이 반응은 일반적으로 섭씨 140~165도 에서 가장 잘 일어나며, 이 온도 범위를 넘어가면 카라멜화라는 다른 형태의 설탕 분해 반응이 일어나기 시작합니다.

마이야르 반응은 크게 다음 단계로 이루어집니다

 

탄수화 반응

따뜻한 온도에서 설탕과 아미노산이 반응하여 글리코스일아미노산을 형성합니다. 이는 마이야르 반응의 초기 단계입니다.

 

아미노카바오닐 반응

글리코스일아미노산은 재배열되어 아미노카보닐을 형성합니다. 이 화합물은 다양한 방식으로 반응하여 여러 가지 다른 화합물을 생성합니다.

 

폴리머화

마이야르 반응의 마지막 단계에서는 이들 중간 생성물들이 서로 연결되어 복잡한 구조의 폴리머를 형성합니다. 이 폴리머들이 음식에 고유한 갈색 색조와 풍미를 부여합니다.

마이야르 반응은 고기를 구울 때, 빵을 굽거나 커피를 볶을 때, 그리고 캬라멜을 만들 때 등 다양한 요리 과정에서 발생합니다. 이 반응을 통해 생성되는 풍미 화합물들은 우리가 음식에서 느끼는 많은 복잡하고 맛있는 향미를 만들어냅니다. 따라서 마이야르 반응은 요리 과학에서 핵심적인 개념으로 이해하고 활용할 수 있는 지식입니다.

 

빵이 구워지는 과정

빵이 구워지는 과정에는 여러 가지 화학적 반응이 일어납니다. 이 중 가장 중요한 것이 마이야르 반응입니다. 마이야르 반응은 많이들 알고 계시는 고기를 굽는과정 뿐 아니라 다양한 요리에서 나타나는 현상입니다. 마이야르 반응이 일어 날때 빵에 갈색 색조와 맛을 부여합니다. 또한, 이스트(효모)는 빵 반죽에서 설탕을 발효시켜 이산화탄소와 알코올을 생성하며, 이 이산화탄소가 반죽 내부에서 거품을 만들어 빵이 부풀어 오르게 합니다. 빵이 구워지는 과정은 아래 단계를 거칩니다.

발효

이스트(효모)는 빵 반죽의 설탕을 에탄올과 이산화탄소로 발효시킵니다. 이 이산화탄소가 빵 반죽 내부에서 작은 기포를 생성하게 되고, 이 기포들이 반죽을 부풀게 만들어 빵의 부드러움을 만들어냅니다.

 

오븐에서 일어나는 현상

반죽을 오븐에 넣으면, 이스트가 생성한 이산화탄소 기포들이 확장되어 빵이 더욱 부풀어오릅니다. 이 기포들이 확장되면서 빵의 내부는 공기로 가득 차게 됩니다. 빵의 표면에서는 고온에서 아미노산과 설탕이 반응하여 마이야르 반응이 일어납니다. 이 반응은 빵에 고유한 갈색 색조와 향미를 부여합니다.

스타치 젤화(전분의 호화)

스타치 또는 전분은 식물이 탄수화물을 저장하는 주요 형태로, 식물의 뿌리, 줄기, 씨앗 등에서 발견됩니다. 스타치는 주로 밀, 쌀, 감자, 옥수수 등의 식물에서 추출됩니다.

 

스타치를 가열하면, 스타치 입자가 더욱 팽창하며 물을 더 많이 흡수합니다. 이 과정이 바로 젤화입니다. 젤화 과정에서 스타치는 점점 더 많은 물을 흡수하며 젤 상태로 변하게 됩니다. 이렇게 젤화 된 스타치는 빵의 내부 구조를 안정화시키며, 빵이 완성된 후에도 그 형태를 유지하게 도와줍니다.

 

탄수화물의 카라멜화

마지막으로, 빵의 표면에서는 설탕이 열에 의해 분해되어 카라멜화되는 과정도 있습니다. 이 과정은 빵의 표면에 특유의 맛과 질감을 부여합니다.

 

달걀을 삶을 때 일어나는 일

날달걀은 투명과 노랑색의 액체를 띄고 있습니다. 하지만 잘 삶긴 달걀을 보면 흰자와 노른자로 분명히 구분이 됩니다. 달걀을 삶을 때 달걀 흰자의 색이 흰색에서 투명색으로 바뀌는 이유는 단백질의 구조 변화 때문입니다.
달걀 흰자는 주로 단백질로 이루어져 있으며, 단백질은 열에 의해 변성됩니다. 즉, 단백질의 구조가 바뀌면서 색이 변화하게 됩니다. 또한, 달걀을 너무 오래나 강한 열에 노출시키면, 달걀 노른자의 황이 단백질과 결합하여 철 화합물을 생성하게 되며, 이로 인해 노른자 표면에 녹색 반응물이 생성됩니다. 이는 달걀을 삶는 시간을 조절하면 방지할 수 있습니다.

 

 

고기가 구워지는 과정

고기를 구울 때는 다양한 화학적 및 물리적 변화가 일어나며, 이들 변화를 통해 고기는 그 특유의 맛과 질감을 가지게 됩니다. 이러한 과정을 이해하면, 우리는 고기를 구울 때 어떤 변화가 일어나는지, 그리고 이러한 변화가 고기의 풍미에 어떻게 영향을 미치는지를 더 잘 이해할 수 있습니다.

단백질의 디네츄레이션

고기를 구울 때 가장 먼저 일어나는 것은 단백질의 데네츄레이션입니다. 앞서 설명한 달걀이 삶길때와 같은 변화입니다.  이는 단백질의 3차원 구조가 열에 의해 변형되는 현상으로, 이로 인해 고기의 질감은 단단하고 탄력 있는 것으로 변화하게 됩니다. 

 

수분의 증발

고기가 가열되면서 내부의 수분이 증발합니다. 이로 인해 고기의 부피가 줄어들며, 고기의 질감은 더욱 단단해집니다.

 

마이야르 반응

고기의 표면에서는 고온에서 아미노산과 설탕이 반응하며 고기에 고유한 갈색 색조와 향미를 부여합니다. 고기를 구울 때 느껴지는 특유의 향은 대부분 이 마이야르 반응에서 비롯됩니다.

 

지방의 산화

고기의 지방은 열에 의해 분해되며, 이 과정에서 풍미가 풍부한 화합물들이 생성됩니다. 이 화합물들은 고기의 맛을 더욱 풍부하게 만듭니다.

 

카라멜화

고기 표면의 지방과 단백질에 포함된 설탕이 열에 의해 분해되어 '카라멜화'되는 과정도 있습니다. 이 과정은 고기의 표면에 특유의 맛과 질감을 부여합니다.