Transcript 에 따라 갈변 정도가 달라질까?
영재학급 자율탐구 과제 보고서
갈변 현상이 일어나는 이유와 갈변을 막는 방법은?
광주광명초등학교 5학년 4반 지도교사 : 정용석 선생님
4) 사과를 깎아 담가두는 용액 (소금물, 설탕물, 식초물, 레몬물, 물, 알코올)에 따라 갈변 정도가 달라질까?
-사과를 담가둔 용액에 따라 갈변 정도가 달라질 것이다.
5) 용액의 농도에 따라 갈변 정도가 달라질까?
-용액의 농도에 따라 갈변 정도가 달라질 것이다.
목차
1) 연구 동기 2) 연구 문제(연구 가설) 3) 연구 기간 4) 이론적 배경 5) 용어 정리 6) 연구 내용 7) 실험 과정 및 결과 8) 실험 결론 9) 제언 10)연구 진행 중 가장 힘들었던 점
1. 연구 동기
어느 날, 어머니께서 점심식사 후에 간식으로 먹으라고 사과와 감을 포함해 여러 가지 과일을 싸주셨다. 하지만 점심을 먹고, 과일을 꺼내 어 보니 사과는 색깔이 보기 싫게 누렇게 변해있었다. 자세히 보니 과 일들을 담았던 지퍼백이 책들과의 부딪힘 때문에 그런지 약간의 구멍 이 나고 군데군데 찢겨져 있었다. 하는 수 없이 그 날 나는 누렇게 색 이 변해 맛이 없어 보이는 사과를 먹게 되었다. 물론 사과는 색만 변한 게 아니라 싱싱하지 않아 평상시보다 맛도 훨씬 별로였던 기억이 난다.
그런데 이번 영재학급에서는 평소 내가 궁금했던 것을 실험을 통해 스스로 연구해보라는 숙제가 주어졌다.
그래서 나는 이번 탐구실험 주제를 ‘갈변현상’으로 정하게 되었다. 이번 탐구를 통해 나는 과일의 색깔이 변한 이유와 어떤 요인에 의해 과일이 변색되고, 여러 가지 환경을 만들어 그 과일의 변색정도를 알아보기로 하였다. 또한 그런 과일의 변색을 막기 위해서는 어떠한 방법들이 효과적인지도 함께 실험해 보기로 하였다.
3. 연구 기간
2011년 9월 24일 ~ 10월 5일 까지
4. 이론적 배경
1) 갈변은 왜 생길까?
과일을 깎게 되면 식물성 조직 중에 ‘폴리페놀 산화효소(Polyphenol Oxydase)’라는 효소가 분비되는데 이것이 공기 중에 산소를 만나 반응하 여 폴리페놀을 산화시켜 갈변이 된다. 그래서 사과를 깎으면 카테콜(Catechol)과 같은 폴리페놀 성분들이 공기 중의 산소에 의하여 퀴논(Quinone)과 같은 물질로 산화시킨다. 여기서 생긴 퀴논들은 활성이 매우 크기 때문에 비효소적으로 계속 산화되고 중합 또는 축합되어 멜라닌색소 또는 이와 유사한 갈색 또는 검은색의 효소를 형성한다. 이러한 과정을 통해 과일의 갈변이 일어나게 되는 것이다.
2) 깎지 않은 사과는 갈변이 일어나지 않는 이유는?
사과의 껍질은 사과의 옷과도 같아서 공기 중의 산소를 막아주는 역할을 하는 동시에 천연왁스 성분이 있어서 산소와의 접촉을 막아주게 된다.
그래서 깍지 않은 사과에는 갈변이 생기지 않고, 껍질 속의 과육까지 신선하게 유지되는 것이다.
3) 갈변의 종류는?
갈변에는 효소가 관여하는 경우인 효소적 갈변과 효소가 전혀 관여하지 않는 경우인 비효소적 갈변이 있다.
효소적 갈변은 과일이나 채소류 등의 갈변을 말하고, 비효소적 갈변은 식품의 가공, 조리에 있어서 일어나는 갈변이다.
5. 용어 정리
1) 갈변: 갈변이란 감자, 사과, 바나나, 홍차 등과 같은 식 물성 조직 중에는 카테킨, 갈릭산, 티로신 등의 페놀성 화합물을 함유하고 있으며, 보통 이들 식품에는 이 페놀성 화합물을 산화하는 효소가 들어 있 어서 신선한 식물체에 상처를 내면 이 둘이 반응을 하여 갈색 물질로 변하는 현상을 말한다.
2) 카테킨: 카테킨은 플라보노이드 그룹에 속하며, 폴리페놀 일종으로 녹차의 떫은 맛 성분이다. 차 종류에서 파생되었으며, 백차, 녹차, 홍차, 우롱차에 포함되어 있다. 3) 산화: 산화는 산소와의 결합, 수소의 떨어져 나감, 산화수의 증가(전자의 수가 줄어듦)의 경우를 말한다.
4) 퀴논: 방향족화합물 속의 벤젠고리의 수소 2원자가 산소 2원자로 치환된 화합물을 말한다.
5) 폴리페놀 산화효소: 산화환원효소의 일종으로 페놀을 산화하여 퀴논(quinone)을 생성하는 반응을 촉매하여 효소적 갈변의 원인이 되는 효소이다.
6) 멜라노이딘: 아미노카르보닐 반응에 의한 갈변에서 반응의 최종 생성물인 갈색색소를 말한다.
7) 캐러멜화 반응: 당의 농후액을 가열하면 분해반응을 일으켜 갈색으로 착색하는 것을 말한다. 캐러멜은 이 반응을 이용하여 설탕을 엿 형태로 만든 것이다.
6. 연구 내용
가. 연구문제 1. 사과를 깎아 놓아두는 온도 (상온, 냉장고)의 차이에 따라 갈변현상 정도에 차이가 있을까? 1)준비물 : 사과 2개, 접시 2)연구방법 ①접시 두 개에 깎아놓은 사과를 상온과 냉장고 각각에 놓아둔다.
②그 후 시간에 따른 사과의 갈변 정도를 비교한다.
3)변인통제 ①독립변인 : 온도의 차이 ②종속변인 : 사과의 갈변 정도 ③통제변인 : 사과를 관찰하는 시간, 사과의 종류
나. 연구문제 2. 사과를 잘라 그냥 둔 것과 랩을 씌운 사과 중 갈변이 잘 일어나지 않는 것은 어느 것일까?
1)준비물: 사과 2개, 랩, 접시 2)연구방법 ①접시 하나는 사과를 랩에 싸서 놓고, 다른 접시에는 아무 조치도 취하지 않은 사과를 놓는다.
②그 후 사과의 갈변 정도를 비교한다.
3)변인통제 ①독립변인 : 랩의 사용 유뮤 ②종속변인 : 사과의 갈변 정도 ③통제변인 : 사과를 관찰하는 시간, 사과의 종류, 사과를 놓는 위치
다. 연구문제 3. 여러 가지 과일 중 갈변이 잘 일어나지 않는 과일은 무엇일까?
1)준비물 : 사과, 배, 바나나, 귤, 포도, 감, 고구마, 감자, 접시 2)연구방법 ①사과, 배, 바나나, 귤, 포도, 감, 고구마, 감자를 그릇에 담아 상온에 둔다.
②그 후 과일들에 차이가 있는지 비교한다.
3)변인통제 ①독립변인 : 과일들의 종류 ②종속변인 : 과일들의 갈변 정도의 차이 ③통제변인 : 과일들을 관찰하는 시간, 과일들을 놓는 위치
라. 연구문제 4. 사과를 깎아 담가두는 용액(소금물, 설탕물, 식초물, 레몬물, 물, 알코올)에 따라 갈변 정도가 달라질까?
1)준비물 : 설탕, 소금, 식초, 물, 레몬물, 알코올 2)연구방법 ①사과를 설탕물, 소금물, 식초물, 레몬물, 맹물, 알코올에 넣는다.(물150ml + 설탕 2스푼) ②그 후 사과의 갈변 유무를 알아본다.
3)변인통제 ①독립변인 : 사과를 담가두는 용액 ②종속변인 : 갈변의 유무와 정도차이 ③통제변인 : 용액의 양, 컵의 크기
마. 연구문제 5. 용액의 농도에 따라 갈변 정도가 달라질까?
1)준비물 : 설탕, 사과 2)연구방법 ①한 쪽 컵에는 물에 설탕을 2 숟가락을 녹이고, 다른 한 쪽 컵에는 물에 설탕을 1숟가락 녹인다.
②그 후 사과의 갈변 유무를 알아본다.
3)변인통제 ①독립변인 : 사과를 담가두는 용액의 농도 ②종속변인 : 갈변의 정도차이 ③통제변인 : 용액의 양, 컵의 크기
7. 실험 과정 및 결과 연구문제 ① -사과를 깎아 놓아두는 온도(상온, 냉장고)의 차이에 따라 갈변현상 정도에 차이가 있을까?
구분 15분 후 30분 후 1시간 후 2시간 후 상온에 둔 사과 연한 갈색줄 생김 전체적으 로 갈색줄 이 생김 갈색으로 변함 변화 없음 냉장고에 둔 사과 차이 없음 연한 갈색 줄이 생김 갈색 줄로 변함 조금 더 진 해짐
상온에서 1시간 냉장고에서 1시간 상온에서 2시간 냉장고에서 2시간
연구문제 ② 사과를 잘라 그냥 둔 것과 랩을 씌운 사과 중 갈변이 잘 일어나지 않는 것은 어느 것일까?
구분 랩을 싸지 않은 사과 랩을 싼 사 과 15분 후 연한 갈색줄 생김 차이 없음 30분 후 전체적 으로 갈색줄 생김 연한 갈색줄 몇개 생김 1시간 후 진한 갈색으로 변함 갈색줄 생김 2시간 후 변화 없음 약간 더 진해짐
상온에서 1시간 뒤 상온에서 2시간 뒤
구분 사과 배 귤 포도 바나나 감 감자 고구마 연구문제 ③ 여러가지 과일 중 갈변이 잘 일어나지 않는 과일은 무엇일까?
2시간 후 30분 후 전체적으로 연한 갈색줄 연한 갈색 1시간후 갈색으로 변함 중심부 갈색으로 변함 좀 더 짙은 갈색 전체적으로 짙은 갈색 차이 없음 차이 없음 연한 갈색 차이 없음 별 차이없음 갈색 “ “ 갈색 “ 갈색 진한 갈색 “ “ 진한 갈색 “ 진한 갈색 변화 없음
여러가지 과일 1시간 뒤 여러가지 과일 2시간 뒤
구분 설탕물 소금물 식초물 레몬물 물 알코올 연구문제 ④ 사과를 깎아 담가두는 용액에 따라 갈변 정도가 달라질까?
15분 후 변화 없음 30분 후 1시간 후 연한 갈색줄 조금 짙어짐 변화 없음 변화 없음 변화 없음 별 차이없음 별 차이없음 연한 갈색줄 별 차이없음 연한 갈색줄 좀더 짙어짐 연한 갈색줄 더 진해짐 짙은 갈색 연한 갈색줄 좀더 진해짐 짙은 갈색
여러가지 용액 시작 여러가지 용액 1시간 뒤
구분 설탕을 1숟가락 녹인 물 설탕을 2숟가락 녹인 물 연구문제 ⑤ 용액의 농도에 따라 갈변 정도가 달라질까?
10분 후 연한 갈색줄 1~2줄 30분 후 1시간 후 좀더 짙어짐 약간 더 진해짐 변화 없음 연한 갈색줄 약간 더 진해짐
용액의 농도 시작 용액의 농도 1시간 뒤
8. 실험 결론
① 실험결과
1) 사과를 깎아 놓아두는 온도(상온, 냉장고)의 차이에 따라 갈변현상 정도에 차이가 있을까? - 갈변 현상 정도에 차이가 있을 것이다.
-> 상온에 놓아둔 사과는 갈변 현상의 정도가 매우 심했지만, 냉장고에 둔 사과는 갈변 현상의 정도가 그다지 심하지 않았으므로 사과를 깎아 놓아두는 온도의 차이에 따라 갈변현상 정도에 차이가 있을 것이라는 가설은 채택되었습니다.
2) 상온에서 사과를 자른 것과 랩을 씌운 것 중 갈변현상이 잘 일어나지 않는 사과는 어느 것일까?
- 랩을 싼 사과에서 갈변 현상이 잘 일어나지 않을 것이다.
-> 아무 조치도 취하지 않은 사과는 갈변 현상의 정도가 보통이었고, 랩을 싼 사과는 갈변 현상의 정도가 그다지 심하지 않았으므로 공기와의 접촉에 따라 갈변현상 정도에 차이가 있을 것이라는 가설은 채택되었습니다.
3) 여러 가지 과일 중 갈변이 잘 일어나지 않는 과일은 무엇일까?
- 비타민 C를 많이 보유한 과일은 갈변이 잘 일어나지 않을 것이다.
->비타민 C를 많이 보유한 과일인 귤, 포도는 갈변이 잘 일어나지 않았고, 나머지 과일인 사과, 배, 바나나, 감자, 고구마는 갈변이 잘 일어났으므로 비타민 C를 보유한 과일은 갈변이 잘 일어나지 않을 것이라는 가설은 채택되었습니다.
단, 감도 갈변을 거의 볼 수 없었는데, 그 이유는 효소가 감의 떫은 맛 성분이 Tannin(탄닌)과 결합하여 그 활성을 잃기 때문이다.
4) 사과를 깎아 담가두는 용액(소금물, 설탕물, 식초물, 레몬물, 물, 알코올)에 따라 갈변 정도가 달라질까?
- 사과를 담가둔 용액에 따라 갈변 정도가 달라질 것이다.
->(물 150cc+2스푼)-소금물>식초물>설탕물>알코올>레몬물>물 순서로 갈변이 잘 일어나지 않았으므로 사과를 담가둔 용액에 따라 갈변 정도가 달 라질 것이라는 가설은 채택되었다.
5) 사과를 깎아 담가두는 용액(소금물, 설탕물, 식초물, 레몬물, 물, 알코올)에 따라 갈변 정도가 달라질까?
- 용액의 농도에 따라 갈변 정도가 달라질 것이다.
->설탕 용액의 농도가 높을수록 갈변 정도가 달라졌으므로 용액의 농도에 따라 갈변 정도가 달라질 것이라는 가설은 채택되었다.
8. 실험 결론
② 실험종료 후 소감
1. 종합적인 결론 갈변은 온도가 낮을수록, 공기와 차단이 잘될수록 덜 되었다. 또한 비타민C나 탄닌(Tannin)이 함유된 과 일은 갈변현상이 일어나지 않았으며, 갈변을 막기 위 해서는 과일을 소금물이나 설탕물 등에 담가두어야 하고, 설탕물의 농도에 따라서도 갈변의 정도 차이가 있다는 결론을 얻게 되었다.
2. 소감
실험 주제를 정하고, 시간의 흐름에 따라 실험을 한다는 게 정말 쉽지 않다는 걸 느꼈다. 간단하게 느껴졌던 실험은 처음 생각했던 거와 다르게 정말 복 잡했고, 찍은 사진들이 제대로 나오지 않아 실험을 여러 번 해야 했을 때도 정말 힘들었다. 보통 방과 후에 시작한 실험은 해가 짧아 실험이 채 끝 나기도 전에 해가 져서 같은 환경 속에서 사진을 찍지 못해 다시 실험을 해야 했던 경험도 생각이 난다.
평상시에도 실험은 자주 해보았지만, 하나의 주제를 갖고 며칠 동안 실험을 해본 것은 이번이 처음 이었다. 어려운 점도 많았지만, 실험을 통해 몰랐던 여러 가지 사실을 알게 되면서 점점 더 흥미가 생기게 되었고, 결국은 즐겁게 탐구실험을 마치게 되어 기쁜 마음이다.
이번 실험을 하면서 자주 느낀 점은, 다음 탐구실험을 할 때는 좀 더 시간적인 여유를 갖고 차분하게 실험에 임해야겠다는 것이다. 그리고 준비물도 충분하게 구입해서 실험도중 실험이 잘못 되었을 때, 다시 준비물을 구입하러가는 시간적인 낭비도 줄여야겠다. 앞으로는 내 주변에서 일어나는 자연현상에 더욱 관심을 가지고, 궁금한 것은 충분한 시간과 철저한 조사과정을 거쳐서 처음부터 다시 실험을 하는 시행착오를 줄여야겠다는 생각도 들었다.
9. 제언
• • • 1. 과일의 변색을 방지하기 위해서 설탕, 소금, 레몬이나 식초에 넣는 것 이외에 실험 후 과일을 먹을 수 있는 제품으로 또 다른 방법이 있을까? 2. 완전한 진공상태를 만들어서 사과 나 배를 그 안에 넣으면 정말 갈변이 전혀 안 일어날까?
3. 채소가 변색되는 것을 막는 방법 은 무엇이 있을까?
10. 연구 진행 중 가장 힘들었던 점
1. 방과 후 집에 와서 실험을 하다 보면 해가 빨리 져서 같은 환경에서 사진 찍기가 쉽지 않았다.
2. 사진을 찍은 것이 제대로 나오지 않아 실험을 여러 번 해야 했을 때는 정말 힘들었다.
3.실험 준비를 하다 보면 쉽게 갈변 되는 과일들 때문에 잠깐 사이에도 색이 변해 새로운 과일을 준비해야 했다.