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음식과 요리 — 달걀을 익히면 흰자가 굳는 까닭을 분자로 설명하는 책
세포와 물질대사 · 세포의 구조와 기능 · 식품영양학
책 소개
'주방의 화학자'로 불리는 해럴드 맥기가 우리가 매일 먹는 음식 속에서 일어나는 일을 과학으로 풀어낸 책입니다. 저자는 달걀을 익히면 왜 투명한 흰자가 하얗게 굳는지, 고기를 구우면 왜 표면이 갈색으로 변하며 향이 진해지는지처럼 익숙한 현상을 하나씩 분자 수준에서 설명합니다. 학교에서 '단백질이 열에 의해 변성된다'를 한 줄로 배웠다면, 이 책은 그 한 줄을 어떤 결합이 어떤 온도에서 풀리고 그 결과 음식이 어떻게 달라지는지까지 펼쳐 보여 줍니다. 음식을 영양소 표가 아니라 분자의 변화로 바라보는 식품영양학의 시각을, '음식은 무엇으로 이루어져 있고 조리하면 그 물질이 어떻게 변하는가'라는 의문으로 처음 접하기 좋은 책입니다.
책은 음식을 이루는 기본 물질을 단백질, 지질, 탄수화물, 물로 나누고, 조리할 때 이 물질들이 어떻게 변하는지를 사례와 함께 설명합니다. 저자는 달걀 흰자를 가열하면 그 속 단백질이 본래의 접힌 모양을 잃고 서로 얽히면서 투명하던 흰자가 불투명하게 굳는다고 풀이합니다.
고기나 빵 표면이 갈색으로 변하며 고소한 향이 나는 현상은, 높은 온도에서 단백질의 아미노산과 당이 반응해 새로운 물질을 만들기 때문이라고 설명하는데, 이를 마이야르 반응이라고 부릅니다. 이처럼 '맛있게 익었다'는 감각 뒤에는 음식 속 분자가 열을 받아 구조를 바꾸는 화학 변화가 자리한다는 점을 책 곳곳에서 확인할 수 있습니다.
생명체는 물과 함께 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산 같은 여러 물질로 이루어져 있고, 이를 생명체의 구성 물질이라고 합니다. 탄수화물은 포도당 같은 단당류가 기본 단위이며 주로 에너지원으로 쓰이고, 지질은 물에 잘 녹지 않는 물질로 에너지를 저장하거나 세포막을 이룹니다.
단백질은 그 가운데 종류와 역할이 가장 다양해서, 우리 몸에서 효소가 되어 화학 반응을 돕기도 하고 근육이나 항체 같은 구조를 이루기도 합니다. 같은 단백질이라도 어떤 아미노산이 어떤 순서로 이어지느냐에 따라 접히는 모양이 달라지고, 이 입체 구조가 그 단백질의 기능을 결정합니다.
달걀을 익히면 왜 투명한 흰자가 하얗게 굳을까요? 생명과학에서 배우는 단백질의 구조로 그 까닭을 설명할 수 있습니다.
흰자에는 물에 녹아 있는 단백질이 들어 있는데, 단백질은 아미노산 사슬이 일정한 모양으로 접혀 있어야 본래의 성질을 유지합니다. 그런데 열을 받으면 접힌 모양을 잡아 주던 약한 결합이 풀려, 사슬이 펼쳐지고 서로 엉겨 붙습니다. 이렇게 단백질이 열 때문에 본래의 입체 구조를 잃고 성질이 변하는 것을 단백질의 변성이라고 하며, 흰자가 굳는 것도 변성된 단백질끼리 얽혀 굳기 때문입니다. 고기 표면이 갈색으로 변하며 향이 진해지는 마이야르 반응 역시 단백질을 이루는 아미노산이 당과 반응해 새로운 물질을 만드는 변화이므로, 음식이 익는 과정의 상당 부분은 단백질이 어떻게 변하는가로 설명됩니다. 한편 단백질이 변성되면 효소처럼 모양에 의존하는 기능은 사라지는데, 이 점은 조리뿐 아니라 식품을 가공하고 보관하는 데에도 그대로 적용됩니다.
단백질이 변성된다는 것은, 아미노산 사슬이 접혀 만든 입체 구조가 풀려 본래의 성질을 잃는다는 뜻입니다. 단백질은 같은 아미노산 사슬이라도 어떻게 접히느냐에 따라 기능이 달라지는데, 이 접힌 모양은 사슬 곳곳의 약한 결합들이 서로 잡아당기며 유지됩니다.
열을 가하거나, 산을 더하거나, 세게 휘저으면 이 약한 결합이 끊어져 사슬이 펼쳐지고, 그러면 효소처럼 정밀한 모양에 기대던 단백질은 더 이상 제 기능을 하지 못합니다. 조리는 이 변성을 의도적으로 일으키는 과정이라고 볼 수 있습니다. 달걀을 익혀 굳히는 것, 우유에 산을 넣어 단백질을 엉기게 해 치즈를 만드는 것, 고기를 가열해 질긴 결합조직을 부드럽게 바꾸는 것이 모두 단백질이 변성되며 구조가 바뀐 결과입니다.
다만 변성이 늘 좋기만 한 것은 아니어서, 지나치게 가열하면 단백질이 너무 엉겨 음식이 뻣뻣해지고 일부 비타민이 파괴되기도 합니다. 이 책에서 본 조리 현상을 출발점 삼아, 익숙한 음식 한 가지를 골라 그 속 단백질이 가열·산·교반 가운데 무엇 때문에 변성되는지를 따라가 보면, 조리와 식품 가공을 단백질 구조의 변화라는 관점에서 탐구할 수 있습니다.