개념 한 쪽
식물성 색소는 물에 녹는지 기름에 녹는지에 따라 갈린다. 같은 색소라도 산이나 염기, 금속 이온을 만나면 색이 달라진다. 이 용해도와 변색 원리가 식품 가공과 저장 중의 색 변화를 가른다.
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출제기준 단원 「식물성색소」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 색소 용해도 분류 | 1 | 기름에 녹는 색소와 물에 녹는 색소를 가리기 |
| 산성 조건 엽록소 변색 | 1 | 유기산과 반응한 클로로필의 변화를 고르기 |
| 염화제이철 정성 반응 | 1 | 감귤 백피 색소와 반응 색을 짝짓기 |
식물성 색소는 크게 지용성과 수용성으로 나뉜다. 카로티노이드는 지방이나 기름에 잘 녹는 지용성 색소이고, 안토시아닌과 플라보노이드는 물에 잘 녹는 수용성 색소이다. 탄닌은 색소라기보다 떫은맛을 내는 성분으로 분류되며 수용성 성향이 강하다.
엽록소는 녹색을 띠는 색소로 중심에 마그네슘 이온을 가진다. 산성 환경이 되면 이 마그네슘이 수소 이온으로 치환되어 갈색의 페오피틴으로 변한다. 배추김치의 녹색이 갈색으로 바뀌는 것이 이 원리이고, 유리된 클로로필이 조리나 가공 중 유기산과 반응할 때도 마그네슘이 수소로 바뀌어 갈색으로 변한다.
안토시아닌은 딸기, 포도, 가지 같은 붉은색과 보라색을 내는 수용성 색소이다. 당분과 결합한 배당체 형태를 띠고, pH 변화와 금속 이온에 민감하게 반응해 색이 달라진다. 이 불안정성 때문에 가공이나 저장 중 쉽게 갈색으로 변한다.
플라보노이드는 감귤류 겉껍질의 백색 부위에 풍부하다. 메탄올로 추출한 뒤 염화제이철 용액을 가하면 철 이온과 반응해 흑갈색을 띤다. 이 정성 반응으로 성분을 확인한다.
갑각류의 적색은 아스타잔틴에서 나온다. 생새우와 게는 아스타잔틴이 단백질과 결합해 푸른빛을 띠지만, 가열이나 산 처리로 결합이 끊어지면 붉은 색이 드러난다. 가공육에서는 아질산염이 메트미오글로빈을 미오글로빈으로 환원시켜 붉은 색을 유지한다.
색소 문제는 용해도와 변색의 인과를 뒤바꾼다. 카로티노이드를 수용성으로, 안토시아닌을 지용성으로 적으면 틀린다. 김치의 갈변을 두고 마그네슘이 다른 금속으로 치환됐다고 하거나, 클로로필이 산과 반응해 청록색이 된다고 하면 원리와 어긋난다. 가공육에서 아질산염이 메트미오글로빈을 형성한다는 설명도 환원 작용과 정반대다. 감귤 백피 추출물에 염화제이철을 가했을 때의 반응 색을 클로로필의 녹색으로 돌리는 선지도 함정이다.
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.
유리된 Chlorop yll이 조리나 가공시에 유기산과 반응하면 어떻게 되는가?
정답 ① · 문항은 유리된 엽록소가 유기산과 반응할 때 어떤 변화가 일어나는지를 묻고 있다. 중심의 마그네슘 이온이 양성자에 의해 치환되어 Mg가 H로 바뀌면 페오피틴이 되어 엽록소의 선명한 녹색이 갈색으로 변한다.
유리된 클로로필은 유기산과 반응하여 마그네슘이 수소로 치환되어 갈색의 페오피틴을 형성한다.
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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