개념 한 쪽
식품의 색은 색소 성분의 화학 구조와 주변 환경에 따라 유지되기도 하고 변하기도 한다. 엽록소의 중심 금속이 바뀌면 녹색이 갈색으로 변하고, 카로티노이드와 안토시아닌은 산소와 빛, 열에 약하다. 발색단과 조색단의 구분도 색의 원리를 이해하는 기본이 된다.
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출제기준 단원 「식품의 갈변」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 엽록소 용해성 판별 | 1 | 지용성 색소가 녹는 용매와 녹지 않는 용매를 가리기 |
| 김치 갈변의 치환 이온 | 1 | 산성 환경에서 마그네슘을 대체하는 성분을 고르기 |
| 추출 색소와 정색 반응 | 1 | 감귤 백색 부위의 색소와 염화제이철 반응 색을 연결하기 |
엽록소는 잎의 녹색을 내는 지용성 색소다. 비극성 용매인 아세톤, 에테르, 벤젠에는 잘 녹지만 극성 용매인 물에는 잘 녹지 않는다. 그래서 잎에서 엽록소를 추출할 때 아세톤이나 알코올을 쓴다.
엽록소의 중심에는 마그네슘 이온이 결합해 있다. 산성 조건이 되면 이 마그네슘이 수소 이온으로 치환되어 피오피틴이 생성되고, 녹색이 사라져 갈색으로 변한다. 배추김치가 발효되며 산성이 되면서 녹색이 갈색으로 바뀌는 현상이 이 원리다. 반대로 마그네슘을 구리로 치환하면 내열성과 내산성이 강해져 녹색을 오래 보존할 수 있다.
카로티노이드 계열의 붉은 색소는 산소와 빛, 열에 의해 쉽게 분해된다. 고춧가루의 붉은 색을 유지하려면 항산화제를 첨가하고 진공포장하며 저온에서 보관한다. 햇빛을 이용한 건조는 자외선과 열로 색소를 파괴하므로 색을 선명하게 유지하는 방법이 아니다.
안토시아닌은 딸기와 포도, 가지의 붉은색과 보라색을 내는 수용성 배당체다. pH 변화에 민감해 색이 달라지고, 열과 빛, 산소에 불안정해 가공과 저장 중 쉽게 갈색으로 변한다. 철이나 알루미늄 같은 금속 이온과 만나면 색이 짙어지거나 변하기도 한다.
발색단은 빛을 흡수해 색을 나타내는 원자단으로 불포화 결합을 가진다. 카보닐기와 아조기, 니트로기가 대표적이다. 하이드록실기는 단일 결합만 있어 발색단이 아니며 조색단으로 작용한다. 감귤 겉껍질의 백색 부위에는 플라보노이드가 풍부하고, 염화제이철과 반응하면 흑갈색을 띤다.
엽록소의 용해성을 묻는 문제는 지용성이라는 성질을 뒤집는다. 물에 잘 녹는다고 하면 틀리다. 김치의 갈변 원인을 묻는 문제는 산성 환경에서 마그네슘이 수소 이온으로 치환되는 흐름을 따라가야 하며, 구리나 철을 치환 이온으로 내세우면 함정이다.
발색단 문제는 불포화 결합의 유무로 판별한다. 카보닐기와 아조기, 니트로기는 발색단이고 하이드록실기는 단일 결합만 있어 해당하지 않는다.
배추김치에서 배추의 녹색이 갈색으로 변화되는 이유는 엽록소의 Mg이 어떤 성분으로 치환되었기 때문인가?
정답 ③ · 김치 발효 중 배추의 녹색이 갈색으로 변하는 현상은 파이토페이틴(Phaeophytin) 생성 때문입니다. 이는 엽록소 중심의 마그네슘(Mg²⁺) 이온이 수소 이온(H⁺)으로 치환되면서 발생합니다.
김치 발효 중 산성 환경에서 엽록소의 마그네슘(Mg)이 수소 이온(H+)으로 치환되어 파이토페이틴이 생성되며 녹색이 퇴색한다.
Chlorophyll의 용해성에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ① · 문항은 엽록소의 용해성 특성 중 틀린 설명을 찾는 문제이다. 엽록소는 지용성 색소로 비극성 용매인 아세톤·에테르·벤젠 등에는 잘용해되지만 극성 용매인 물에는 잘 녹지 않는다.
엽록소는 비극성 용매인 아세톤, 에테르, 벤젠에는 녹지만 극성 용매인 물에는 잘 녹지 않는 지용성 색소이다.
감귤류 겉껍질의 백색 부위를 취한 비커에 이 물질이 잠길 정도로 메탄올을 가하여 색소( ① )를 추출하였다. 이 색소 용액을 또 다른 비커에 취하고 1% 염화제이철(iron chloride)메탄올 용액(메탄올에 염화제이철을 용해시킨 용액)을 수 방울 가하고 색의 변화를 확인하였다( ② ). 이때 ①은 무슨 색소이며, ②는 어떤 색인가?
정답 ③ · 문제는 감귤 백피에서 메탄올로 추출한 색소의 정체와 염화제이철 처리 시 색변화를 묻고 있다. 감귤의 흰 속껍질에는 플라보노이드 계열 물질이 풍부하고, 철 이온과 반응하면 착물 형성으로 흑갈색 또는 갈색 계열의 색을 나타낸다.
감귤 껍질 백색 부위에는 플라보노이드가 풍부하며, 염화제이철과 반응하면 흑갈색을 띤다.
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