카라멜화 반응이란!?



안녕하세요. 롯데정밀화학 유쾌발랄소화제의 화통이입니다.


어릴 때 한 번씩 겪어봤을 달고나 만들기!


달고나를 만들 때 하얀 설탕이 녹으면서 갈색으로 변하는 과정을 다들 한번씩은 보셨을텐데요. 


이 현상에 화학반응 있다는 사실을 알고 계셨나요?


경험은 해보았지만 알지 못했던 비효소적 갈변 즉, 카라멜화 반응(Caramelization)에 대해서 알아보도록 합시다!





달콤한 향이 나는 카라멜화 반응(Caramelization)은 마이야르 반응(Mailard)과 달리 아미노 화합물이 없는 환경에서 당류의 가열에 의한 산화 및 


분해 산물의 중합에 의해서 갈색의 카라멜을 형성하는 반응을 말합니다. 이 반응은 효소가 없는 환경에서 일어나는 현상이라 비효소적 갈변현상


이라고도 하는데요. 열이 반드시 필요하기 때문에 계속적인 에너지가 있어야하며 가열하면서 생기는 물질들이 분해되기도 하고 중합을 일으키


며 다양한 형태의 분자들이 만들어집니다. 이 물질들의 조합에 따라 향기와 맛이 달라진다고 하네요.




마이야르 반응에 대해 궁금하시다면? http://www.finelfc.com/50 (호빵엔 없고 호떡엔 있는 그것?)




온도 변화에 따른 변화 관찰


 100℃

 설탕이 녹기시작하여 표면이 불투명해지기 시작 

 102℃~166

 색과 향에 변화없음

 168

 색이 약간 나오기 시작, 향은 변화 없음

 180

 약간 호박색을 뛰며 풍부한 향 나타남

 180~188 

 갈색이 진해지며 향을 지님 

 188℃~204 

 매우 어둡고 쓴맛이 생김 

  210~ 

 탄화되며 탄 냄새가 남 

(출처: www.food-info.net)



커피 속의 카라멜화 반응





커피의 원료인 생두는 원래 향기물질도 적고 양도 적습니다. 


그러나 생두에 열을 가하는 볶음 과정(로스팅, Roasting)을 거치면 생두에 있던 여러 가지 성분들이 카라멜화(Caramelization)나 마이야르반응


(Mailard) 등을 거치게 되는데 이 반응들이 커피 특유의 풍미를 완성시켜주는 기능을 합니다.


로스팅이 진행될수록 원두의 색상은 녹색에서 짙은 갈색으로 변하는데요. 커피의 떫은 향을 내는 클로로겐산은 줄어들고 카라멜화 반응


(Caramelization)이 진행되면서 달달한 향도 같이 증가하는 것을 느끼실 수 있습니다. 단 너무 오래 로스팅이 진행될 경우 당분이 탄화되어 탄 맛


이 생기니 볶는 시간에 유의하셔야 해요!



맛있는 화학_달고나 만드는 방법

 


카라멜화 반응(Caramelization)이 있어야 만들어지는 달달한 달고나, 어떻게 만들어지는지 알아볼까요?

재료 : 설탕, 소다, 국자 혹은 냄비


1.   국자(혹은 냄비)에 설탕을 녹여줍니다.

     설탕의 용해: 설탕의 녹는점은 185℃ 정도 되는데요. 고체가 액체로 변하는 용해과정이 일어나죠.

2.   설탕이 다 녹으면 소다를 소량 넣으면서 섞어줍니다.

     소다(탄산수소나트륨)이 가열되면 이산화탄소와 물로 분해가 되는데요. 이 때문에 소다를 넣고 저으면 부풀어오르는 현상을 

     관찰하실 수 있어요.

3.   소다가 다 섞이면 철판에 부어서 식혀줍니다.

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소통이와 화통이가 전하는 화학 이야기. 세상에 빛을 더하는 정밀화학 이야기를 들려 드립니다 :) Leading Fine Change

 

 

<과학교사가 알려주는 원소이야기 10.

 과유불급의 원소, 나트륨>

 

 

안녕하세요! 과학교사 정은희입니다. 10년 전만해도 초등학교 앞에서 50원, 100원에 팔던 달고나. 저 무늬대로 쪼개면 하나 더 주시곤 하셨죠. 참 달아서 지금은 많이 못 먹을 것 같은데 어릴 때는 어찌나 먹고 싶었는지… 다들 좋아하시나요? 달고나에도 나트륨이 들어가죠? 달고나를 만들 때 넣는 소다 성분이 탄산수소나트륨인데요. 가열하게 되면 이산화탄소를 방출하게 되죠. 그래서 볼록하게 부푸는 것을 볼 수 있답니다.

오늘은 이 나트륨에 대해서 알아보도록 해요~

 

 

 

폭발성을 가진 금속

 

나트륨은 아라비아어 suda에서 유래된 Sodium,  독일어로는 Natrium이라고 부릅니다.부드럽고 은백색이며 반응성이 큰 알칼리 금속 중 하나인데요. 일반적으로 반응성이 칼륨보다는 적고 리튬보다는 크다고 합니다. 반응성이 좋은 편이다 보니 공기와도 빠르게 반응하며, 물과는 폭발적으로 반응하는데요. 물과 닿으면 열을 발생하고 수소와 수산화나트륨으로 변화합니다. 이처럼 쉽게 반응하기 때문에 액체 탄화수소(석유)와 같은 비산화성 물질에 담아 보관해야합니다. 자연계에서는 홑원소로 존재하지 않고 모두 화합물 형태로 존재하는데요. 원소 상태인 나트륨 금속과는 달리 화합물들은 안정적이기 때문에 취급은 용이한 편입니다.

 

노란색 불꽃의 나트륨

 

알칼리 금속 원소들은 특징적인 불꽃 색을 가지는데요, 나트륨의 불꽃색은 노란색입니다. 조명 중에 간혹 노란빛을 보이는 것들은 나트륨 램프입니다. 나트륨 램프의 노란 빛은 대기 중에서 산란되지 않고 안개를 잘 투과하는 특성이 있습니다. 또한 눈에 자극이 없고 수명이 길어 고속도로 나 터널 내부의 조명에 많이 사용되고 있죠!

  

 

소듐냉각고속로에서의 나트륨

 

액체 나트륨은 열전도율이 높고 중성자를 잘 흡수하지 않기 때문에 원자력 발전에서 물 대신 냉각재로 이용됩니다. 핵분열연쇄반응에서 생기는 중성자는 물을 만나면 에너지가 줄어 저속중성자가 되는데요. 나트륨은 물보다 중성자의 에너지를 덜 뺏기 때문에 고속중성자 상태를 유지하도록 도와주는 역할을 합니다. 이 고속중성자는 독성이 강하고 높은 열을 내는 원소들을 핵분열시켜 독성과 열을 크게 줄이는 기능을 합니다. 사용한 핵연료의 처리 부담을 줄여주는 청소부같은 존재이죠.

소듐냉각고속로는 우라늄 활용도를 기존보다 최대 100배 이상 높이는 것은 물론, 독성을 1/1000, 열은 1/100, 폐기물 부피는 1/20으로 줄여 친환경적인 원자로라 할 수 있습니다. 또한 나트륨이 지구상에서 6번째로 풍부한 원소인만큼 지속가능성이 높다는 장점이 있죠. 그러나 물과 닿으면 화재 발생할 수 있기 때문에 안전성에 의문을 제기하는 의견도 있습니다.

 

 

부족해도 많아도 문제인 우리몸의 나트륨

 

 

나트륨은 인간에게 필수적인 원소입니다. 혈액 양과 혈압, 삼투압과 pH를 조절 등 많은 역할을 하기 때문이죠. 생체 내에서는 Na+(양이온)상태로 존재하며, 이의 약 90%가 전해질 성분으로 있습니다. Na+가 결핍되면 수분 과잉으로 부종 상태가 나타나는 저나트륨혈증이나 탈수, 저혈압 등이 유발됩니다. 그럼 Na+을 많이 섭취하면 괜찮을까요?  나트륨은 음식을 통해 대부분 섭취되는데 많은 곳에 들어있어, 하루 적정량은 2g이지만 사람들은 이보다 더 많은 양을 섭취하고 있습니다. 이처럼 Na+을 과다섭취하면 고혈압, 신장병, 심장병 등 여러 질병에 걸릴 위험이 높아지는 것이랍니다. 2014년 8월 14일, The New England Journal of Medicine (NEJM)에 의하면 전세계적으로 나트륨 과다섭취로 사망하는 사람이 약 165만명이라고 합니다. 우리의 짜게 먹는 식습관이 얼마나 대중화 되어있는지 알 수 있는 항목이죠. 저희학교는 급식에서 매달 한번씩 나트륨을 적게 먹는 날을 정해 운영하고 있는데요.여러분도 조금씩 나트륨 먹는 양을 줄여보는 것은 어떨까요?

우리의 생체 리듬을 맞춰주고 생활 여러 곳에 쓰임으로써 큰 도움을 주는 소듐. 유용한 원소라고 해서 함부로 막 사용하다가는 큰 사고가 발생하거나 건강을 해치겠네요. 모두 함께 주의합시다!

 

선생님의 한마디

이 글을 읽기 전에 여러분은 어떤 식사를 하셨나요? 라면? 냉면? 현대인들은 잦은 외식과 인스턴트, 패스트푸드 등의 영향으로 권고량의 2배에 달하는 나트륨을 섭취하고 있다고 해요. 그로 인해 관련 질병에 쉽게 걸리게 되었죠. 그래서 전세계적으로 “짜지 않은 식단” 열풍, “저나트륨” 열풍이 불고 있어요. 사회나 기업에서 장려하고 있답니다. 한국도 식품의약품안전처를 중심으로 “나트륨 줄이기”운동을 하고 있어요.

삼성 웰스토리는 급식 업체 중 가장 많은 나트륨 저감화 급식소를 운영하며, ‘Health giving 365’라는 코너를 마련하여 저염식을 제공하고 있다고 해요. 그리고 시중에 파는 드레싱보다 나트륨 함량이 최대 67% 낮은 드레싱도 개발하여 이슈가 되었죠!

저염식이 몸에 좋은 것은 알지만 가끔은 맵고 짠 음식이 먹고 싶을 때가 있잖아요~(절대 그냥 혼자 먹고 싶어서가 아닙니다.)

어쩔 수 없이 나트륨을 많이 먹을 수 밖에 없는 저와 여러분을 위해 나트륨을 배출할 수 있는 방법을 알아볼까요? 바로 나트륨 배출 음식인 칼륨이 많은 음식을 드시면 됩니다. 칼륨은 체내 삼투압 농도와 수분 상태를 조절해주는 역할을 하는데요. 신장에서 나트륨이 흡수되는 것을 막아주고 소변을 통해 나트륨 배출을 촉진시켜준다고 해요. 칼륨이 많은 음식은 해조류, 바나나, 브로콜리, 아보카도, 양송이 버섯입니다. 이 외에도 감자, 연근, 부추 등 많다고 하네요! 여러분들도 이 음식들 잘 챙겨 드시면서 건강도 챙기도록 해요 :D

 

 


 

 

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