사과의 갈변에 대한 탐구 보고서
Ⅰ. 탐구 동기
사과를 먹으려고 깎아 두었다가 잊고 먹지 않았는데 나중에 보니 색이 변해 있었던 것을 많이 보았다. 바나나, 복숭아 등 몇 개의 다른 과일에서도 색이 변하는 현상을 볼 수 있었다. 하지만 수박이나 포도와 같은 과일에서는 색이 변하는 것을 볼 수 없었다.
사과를 오래 두면 왜 색이 변하는지 궁금했고, 사과 외에도 이러한 현상이 일어나는 과일에는 무엇이 있는지 알아보고 싶었다. 또, 색이 변하는 것을 최대한 막는 방법을 조사해보고 싶었다. 그래서 ‘사과의 색이 왜 변할까‘ 를 주제로 조사를 하였다.
그리고 색이 언제 잘 변하고 언제 잘 변하지 않는지 알아보기 위해서 여러 가지 용액에 사과를 넣었다 뺀 후 실험을 하였다.
Ⅱ. 탐구 과정
실험 과정
1. 사과를 5등분으로 자른다.
2. 4개의 사과를 각각 수돗물, 소금물, 설탕물, 식초에 넣었다가 꺼낸다.
3. 나머지 1개의 사과는 그대로 둔다.
4. 10분마다 5개의 사과의 색이 변한 정도를 사진으로 찍는다.
5. 30분 정도 지나서 5개의 사과를 서로 비교해본다.
Ⅲ. 탐구 결과
실험 결과
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상온 |
수돗물 |
소금물 |
설탕물 |
식초 |
처음 |
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10분 후 |
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20분 후 |
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30분 후 |
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갈변정도 |
식초 > 상온 > 수돗물 > 설탕물 > 소금물 |
조사 결과
1. 갈변현상
갈변은 효소적 갈변과 비효소적 갈변으로 나눌 수 있고, 과일이나 채소류 등의 갈변은 효소적 갈변에 해당한다. 갈변현상은 과일이나 채소가 가지고 있는 어떤 성분이 공기 중의 산소와 만나 산화효소의 작용으로 인해 점차 갈색으로 되는 현상을 말한다.
사과, 바나나, 홍차 감자 등과 같은 식물성 조직 중에는 카테킨, 카테콜, 갈릭산, 티로신 등 흔히 ‘폴리페놀’이라는 페놀성화합물이 많이 함유되어 있으며, 보통 이들 식품자체에는 이 페놀성화합물을 산화시키는 효소인 폴리페놀 산화 효소가 들어 있다. 만약 신선한 과일의 껍질을 깎거나 상처를 내게 된다면 이 효소가 분비되고 산소와 반응하여 폴리페놀을 산화시켜 갈색물질을 만들어 낸다.
식물체에 상처가나면 상처를 통해 식물자체가 가진 폴리페놀 산화 효소와 공기 중의 산소와 만나 반응하면서 카테골과 같은 폴리페놀 성분들을 퀴논과 같은 물질로 산화시키기 때문이다. 이렇게 생긴 퀴논이나 그 퀴논유도체들은 활성이 대단히 크기 때문에 비효소적으로 계속 산화되고 결국 멜라닌색소와 같은 갈색 또는 검은색의 효소를 형성하게 된다.
2. 깍지 않은 사과는 갈변이 일어나지 않는 이유
사과의 껍질은 공기 중의 산소와 직접적인 접촉을 막아주는 역할을 하는 동시에 껍질에는 천연왁스 성분이 있어서 또 한 번 산소와의 접촉을 막아주게된다. 그래서 갈변이 생기지 않고 껍질속의 과육이 신선하게 유지될 수 있다.
3. 갈변이 잘 일어나는 과일이나 채소
사과, 배, 바나나, 복숭아, 살구, 감자, 고구마, 가지
4. 갈변을 막는 방법
①묽은 소금물이나 설탕물에 담근다.
②깎아놓은 과일에 레몬즙을 조금 탄 레몬수를 뿌려주거나 오렌지 주스 등에 살짝 담그면 갈변현상을 억제할 수 있다.
이유: 레몬이나 귤, 포도 같은 신맛이 강한 과일은 갈변이 일어나지 않는데, 그 이유는 비타민 C를 많이 함유하고 있기 때문이다. 바로 이점을 이용해서 깍은 과일을 레몬 주스나 오렌지 주스 등에 담그면 갈변을 억제할 수 있다. 또한 감의 떫은맛의 성분은 디오스프린이라는 타닌 성분인데 디오스프린은 수용성이기 때문에 쉽게 떫은맛을 나타낸다. 여기서 타닌의 성분이 효소와 결합해서 효소가 활성을 잃기 때문에 갈변이 일어나지 않는다.
③랩에 씌워서 보관하여 공기 중의 산소와 접촉을 최소화 한다.
④폴리페놀 산화 효소는 단백질로 구성되어 있어서 가열하면 그 작용이 억제된다.
Ⅳ. 결론
이 실험으로 식물의 갈변 현상을 알 수 있다. 껍질을 벗긴 사과나 감자, 바나나와 같은 식물이 산소와 접촉하면 갈색이나 검은색으로 변하는 현상이다.
하지만 단순히 산소와의 접촉만을 원인으로 볼 수는 없다. 산소 노출 정도는 다섯 개의 사과 모두가 비슷하지만 식초 물과 소금물 속 사과의 갈변 정도는 전혀 다르기 때문이다.
산소는 분명히 갈변 현상에서 주요한 역할을 하고 있다. 중요한 것은 사과나 감자처럼 공기와 접촉했을 대 갈변하는 식물의 다른 특징이다. 그 특징을 효소에 관한 것이다. 사과, 감자, 바나나, 홍차 같은 식물에는 갈변을 일으키는 특정 효소가 있다. 사과 바깥쪽에 상처가 나면 사과 속에 있는 페놀성 화합물이 산소를 만나 산화되는데 이때 사과 속에 있는 폴리페놀 산화 효소가 그 촉매 역할을 한다. 또, 이 폴리페놀 산화 효소는 pH 5.8~6.8의 약산성 환경에서 더 많은 작용을 하므로 중성인 pH 7의 수돗물에 비해 약산성인 식초 물에서 더 활발한 작용을 하게 된다.
폴리페놀 산화 효소를 억제하려면 실험 결과대로 소금물이나 설탕물을 이용하면 된다. 또한, 폴리페놀 산화 효소는 단백질로 구성되어 있어서 가열하면 그 작용이 억제된다.
Ⅴ. 더 알고 싶은 점
식초가 사과나 다른 과일의 갈변 현상을 방지하는 것에 효과가 있다는 말을 들었다. 그런데 실험 결과로는 식초에 넣었다가 꺼낸 사과가 색이 가장 많이 변했다. 왜 이렇게 되는지 한번 알아보고 싶다.
Ⅵ. 자료 출처
http://blog.naver.com/rlaalfk815?Redirect=Log&logNo=50018600343
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