효소적 갈변 반응을 막는 7가지 방법 - 사과, 감자의 '갈변' 억제하기

효소 불활성화 방법에 이어, 이번 포스팅에서는 효소작용을 억제하는 다양한 방법과 메커니즘을 소개합니다!

- 최적 조건의 변동
모든 효소는 각각 효율적으로 작용할 수 있는 최적의 pH, 온도 및 기타의 조건들이 있습니다. 폴리페놀 옥시 데이스의 경우 최적 pH는 일반적으로 5.8~6.8입니다. 따라서 식품의 pH를 citric acid, malic acid, 염산, 인산 등을 가하여 산성으로 변동시키면 효소작용을 억제할 수 있습니다. 폴리페놀 옥시 데이스는 pH 3.0 이하에서는 그 활성이 완전히 상실됩니다. 또한 식품 자체를 저온에 둠으로써 효소작용을 억제할 수 있으나 저온에 둘 경우 효소작용은 -10℃까지 계속되므로 식품의 온도를 -10℃ 이하로 유지하여야 합니다. 한편, 폴리페놀 옥시 데이스의 작용은 소금, thiourea 등에 의해서도 상당히 억제되지만 실제로 사용되는 소금의 농도는 1% 내외이기 때문에 그 억제 작용은 완전하지는 못합니다.

 산소의 제거
갈변반응이 효소에 의한 것이거나 효소에 의하지 않은 것이거나 산소가 존재하지 않으면 갈변 또는 갈변 반응의 중요 과정인 산화반응은 원칙적으로 일어나지 않습니다. 따라서 잘 밀폐된 용기에 식품을 넣어 공기를 제거하거나 공기 대신에 탄산가스 또는 질소 등으로 대체시키면 갈변 반응을 효과적으로 억제할 수 있습니다. 그러나 동물식물조직 중의 산소를 제거하게 되면 혐기적인 상태가 되고 또한 이 상태가 오래 지속되면 이상 대사물질(abnormal metabolite)이 형성되는 동시에 세포의 파괴 현상이 일어납니다. 

 기질의 제거
고구마는 껍질에 기질이 존재하기 때문에 가공할 때 박피 후 물에 담그면 폴리페놀 화합물에 의한 갈변을 막을 수 있습니다.

 아스코르브산의 첨가
과실 조직 내부에 존재하는 아스코르브산(ascorbic acid)은 자신이 dehydroascorbic acid(DHA)로 전환될 때까지는 갈변반응을 억제하는 작용을 합니다. 폴리페놀 옥시 데이스에 의해서 형성된 퀴논류는 아스코르브산의 환원 작용을 받아 본래의 다이 페놀(di phenol)로 전환되고 아스코르브 산은 dehydroascorbic acid로 산화되어 갈변이 억제됩니다.

 환원성 물질의 첨가
- 아황산가스(SO2) 또는 아황산염 용액의 이용
아황산가스와 아황산염들은 갈변반응 특히 효소에 의한 갈변 반응을 효과적으로 억제합니다. 즉 아황산염은 퀴논과 부가 화합물을 형성하여 산화가 더 이상 진행되는 것을 억제합니다. 실제로 감자, 사과, 복숭아 등의 가공에 있어서 갈변 반응을 억제하기 위하여 아황산가스처리법(sulfuring)과 아황산염 용액 침지법이 이용됩니다. 이 방법은 비용이 적게 드나 건조식품에 흡수되는 아황산가스의 농도를 조절할 수 없고 부식성이 큰 아황산가스를 폐기가스로 처리하여야 하는 큰 단점이 있습니다. 한편, 아황산소다, 산성 아황산소다의 일정한 농도의 용액에 이들 식품의 절편들을 침지한 후 건조 또는 냉동하는 아황산염 용액 침지법은 식품 속에 흡수된 아황산가스의 농도를 일정하게 조절할 수 있고 또한 부식성의 아황산가스가 발생하지 않는 등의 장점이 있으나 비용이 많이 듭니다.

이와 같은 아황산가스나 아황산염 용액의 처리는 미생물의 성장에도 강한 억제 작용을 가지고 있어서 부패 방지에도 도움이 되며, 비타민 C를 보존하는 효과도 가지고 있지만 반면에 비타민 B1과 B2를 파괴하는 결점이 있습니다.

- SH 화합물
시스테인(cysteine), 글루타싸이온(glutathione) 등의 일부 SH 화합물은 효소에 의한 갈변 반응을 억제하여 줍니다. SH 화합물의 갈변 억제 작용은 일반적으로 클로로젠산(chlorogenic acid), 타이로신(tyrosine) 또는 3, 4-dihydroxyphenylalanine 등이 산화되어 형성하는 퀴논류와 부가 화합물을 형성하여 산화가 더 이상 진행되는 것을 억제하는 데 있습니다. 실제로 시스테인은 산화된 클로로젠산과 결합하여 엷은 황색의 착색 물질을 형성합니다.

- 주석 이온
주석 이온은 강한 환원력을 가지고 있으며 갈변을 억제하지만 이와 같은 목적으로 주석산염을 식품에 첨가하는 일은 없습니다. 다만 내부에 특별한 칠을 하지 않은 통조림 관을 사용한 복숭아, 사과 등의 통조림에서는 그 과즙 중의 유기산에 의해서 주석 이온이 상당량 용출되어 나오므로 이들 내용물에서 일어날 수 있는 갈변 반응을 억제하여 줍니다.

 소금의 첨가
폴리페놀 옥시데이스와 타이 로시 네이스는 염소이온(Cl-)에 의해 활성이 억제되기 때문에 묽은 소금물에 담그면 갈변이 억제됩니다.

 금속이온의 제거
폴리페놀 옥시데이스와 타이 로시 네이스는 구리(Cu)를 함유한 산화 효소로 금속이온에 의해 활성화됩니다. 따라서 Fe, Cu 등 금속이온을 제거하고 이들 금속이온이 존재하는 용기나 기구를 사용하지 않는 것이 갈변을 막을 수 있습니다.

 붕산 및 붕산염
폴리페놀 옥시데이스는 기질의 o-di hydroxy기에 작용하기 때문에 붕산 및 붕산염과 같이 o-di hydroxy기와 에스터 결합을 형성하는 물질들은 이 두 개의 수산기를 효소들이 이용할 수 없게 하여 줌으로써 효소작용을 억제합니다. 그러나 붕산염이 갈변을 억제하는 데 효과가 있으나 독성을 가지고 있기 때문에 실제로 식품에 사용되고 있지는 않습니다.