안녕하세요! 박주은 기자입니다.

화학기자단 2기 실험키트 3가지 중 '김치 발효의 원리' 실험을 해 보았습니다.

(실험 내용 : https://www.chemworld.kr/contents/view/10128?page=1)

실험을 보면 알 수 있듯이 효모와 따뜻한 물, 그리고 설탕이 만나니 풍선이 부풀어올랐습니다!

바람을 불지도 않았는데, 어떻게 부풀었을까요?

바람을 불지 않았는데 풍선이 부풀었다는 것은 기체가 생겨났다는 뜻입니다!

어떻게 기체가 생겨났고, 또 왜 기체가 생겨났을까요?

지금 한번 알아보겠습니다!

먼저 실험에 사용된 “효모”는 무엇일까요?

저도 궁금해서 일단 광학 현미경으로 관찰해봤습니다!

위의 사진은 효모를 눈으로 봤을 때의 모습입니다.

다음 사진은 광학 현미경으로 확대해 본 모습입니다.

광학 현미경으로 관찰해보니 총알같이 생겼습니다!

위의 사진이 가장 잘 나온 것이에요 ㅎㅎ

광학 현미경으로 관찰해봐도 눈으로 봤을 때와 큰 차이가 없어보입니다.

효모는 3~4 ㎛(마이크로미터. 1 ㎛는 100만 분의 1 m)라서 광학 현미경으로도 정체를 알 수 없습니다!

효모! 도대체 정체가 무엇일까요?

흔히 “이스트(Yeast)” 라고도 불리는 이 효모는 가루일 때 무생물처럼 보이지만, 사실은 살아있습니다!

(영어로는 “이스트(Yeast)”인데, 네덜란드어로는 “기스트(Gist)”였다고 합니다!

이스트(기스트)의 본래 뜻은 ‘끓어오르다, 거품이 올라오다’라는 의미입니다.)

효모는 균(fungus)계에 속하는 세포 하나로 이루어진 단세포의 진핵미생물입니다.

효모는 ‘발효 음식의 기초가 되는 재료’ 라는 뜻을 지니고 있습니다.

그럼 이제 효모가 뭔지는 알겠는데, 도대체 어떻게 발효를 하는 것일까요?

그리고 발효되어 나오는 가스는 무엇일까요?

(궁금해!!!)

일단 발효과정을 살펴보기 전에, 무성 생식에 관해 알아보겠습니다.

생물은 자신과 닮은 자손을 만드는 생식을 합니다.

생식은 크게 무성 생식과 유성 생식으로 구분할 수 있습니다.

유성 생식은 암컷과 수컷의 생식세포가 결합하여 새로운 자손을 만듭니다.

대부분의 동물은 유성 생식을 하고, 식물은 무성생식을 합니다.

무성 생식은 암컷과 수컷의 구별이 필요 없고, 직접 자신의 몸의 일부에서 새로운 자손을 만드는 방법입니다.

일반적으로 몸의 체재가 하나의 세포로 된 단순한 생물이 무성 생식을 합니다.

무성생식의 방법은 간단하고, 시간이 짧게 걸리며, 부모와 자손의 유전적인 특징이 같습니다.

무성생식에는 분열법, 출아법, 포자법, 영양 생식이 있습니다.

(네 가지 방법이 다 궁금하시다면 아래 링크를 참고해주세요.)

(참고 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=6557944&cid=47309&categoryId=47309)

효모는 이 네 가지 생식 방법 중 출아법을 사용합니다.

출아법은 몸의 일부에서 혹처럼 튀어나온 후 자라다가 원래의 몸에서 떨어지면 새로운 개체가 됩니다.

이제 드디어! 발효과정을 살펴보겠습니다.

효모는 공기가 있으면 호흡을 하고 공기가 없으면 당분을 분해하는데, 효모에 의해 당분은 알코올과 이산화탄소로 분해됩니다.

효모가 섞인 따뜻한 물과 설탕이 만나면 효모가 발효를 시작하는데, 이에 해당하는 화학식은 이렇습니다.

C6H12O6 → 2CH3CH2OH+2CO2

따라서 풍선 안에 가득 차 있던 가스는 바로 이산화탄소입니다!

(참고 : https://www.scienceall.com/%EC%95%8C%EC%BD%94%EC%98%AC%EB%B0%9C%ED%9A%A8alcoholic-fermentation/)

(참고 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=2446890&cid=51642&categoryId=51643)

이와 같이 효모는 포도당을 분해하여 에탄올과 이산화탄소를 배출합니다.

이 과정을 “발효” 라고 하는 것입니다.

발효되어 맛을 내는 음식들이 여러가지입니다!

요구르트, 낫또(콩으로 만든 일본음식), 청국장, 김치 등...

실험의 제목에 나오는 김치도 발효됨으로써 만들어집니다.

요구르트는 발효 음식입니다!

요구르트는 우유로 만듭니다.

그런데 우유를 그냥 놔두면 상해서 ‘부패’가 됩니다.

똑같은 우유인데 어떻게 서로 다르게 되는 것일까요?

바로 ‘부패’ 했기 때문입니다.

그럼 ‘부패’란 무엇일까요?

발효는 발효균(효모)에 의해 일어납니다.

하지만 발효는 일반적으로 특정한 조건과 환경을 갖추었을 때에만 나타납니다.

그런데 부패는 부패균에 의해 일어나는데, 부패균은 유기 화합물이 자연 상태에 놓여 있을 때 거의 예외 없이 나타납니다.

부패균에 의해 음식물이 부패되면 아민과 황화수소라는 물질이 생겨 악취가 납니다.

따라서 음식이 “발효”되었을 때는 우리가 먹을 수 있지만,

부패가 되면 상해서 먹을 수 없습니다.

<간단하게 정리>

효모는 포도당을 만나면 에탄올과 이산화탄소를 배출하는데, 실험에서 풍선을 부풀게 한 기체는 이산화탄소입니다.

효모는 출아법을 이용해 번식합니다.

발효의 반대는 부패입니다.

이렇게 효모, 발효와 부패에 대해서 살펴봤습니다!

알면 알게 될수록 신기하고 궁금한 것이 많아지는 실험이었습니다.

긴 기사 읽어주셔서 감사합니다!

이상, 박주은 기자였습니다.