[과학탐구]사과의 갈변 현상

과학탐구
주제: 사과의 변색
목차

1. 사과를 조사하게 된 계기

2. 사과가 변색하는 이유

3. 변색을 방지하는 법

4. 사과의 성분과 종류

5. 사과의 변색이 잘 되는 조건

6. 실험결과 정리

7. 과학탐구를 하면서 느낀 점, 아쉬운 점

목차1
사과를 조사하게 된 계기
우리가 일상생활에서 자주 보는 사과.
이 맛있는 사과에도 엄청난 비밀이 숨겨져있다.
사과를 잘 관찰해 보면 신기한 일이 일어난다.
사과를 공기 중에 놓아두면 사과의 색이 흰색에서 갈색으로
변해버린다.
사과는 왜 공기 중에 놓아두면 색깔이 변하는 것일까
혹시 사과에 이상한 물질이 들어가 있나
나는 이런 생각을 가지고 사과를 조사하기로 마음 먹었다.
이제부터 사과에 비밀이 밝혀진다.
목차2
사과가 갈변하는 이유
사과가 변색하는 이유는 사과내부에 들어 있는 1폴리페놀
옥시다아제라는 성분 때문이다.
이 ...

과학탐구
주제: 사과의 변색
목차
1. 사과를 조사하게 된 계기

2. 사과가 변색하는 이유

3. 변색을 방지하는 법

4. 사과의 성분과 종류

5. 사과의 변색이 잘 되는 조건

6. 실험결과 정리

7. 과학탐구를 하면서 느낀 점, 아쉬운 점

목차1
사과를 조사하게 된 계기
우리가 일상생활에서 자주 보는 사과.

이 맛있는 사과에도 엄청난 비밀이 숨겨져있다.

사과를 잘 관찰해 보면 신기한 일이 일어난다.

사과를 공기 중에 놓아두면 사과의 색이 흰색에서 갈색으로
변해버린다.

사과는 왜 공기 중에 놓아두면 색깔이 변하는 것일까

혹시 사과에 이상한 물질이 들어가 있나

나는 이런 생각을 가지고 사과를 조사하기로 마음 먹었다.

이제부터 사과에 비밀이 밝혀진다.
목차2
사과가 갈변하는 이유
사과가 변색하는 이유는 사과내부에 들어 있는 1폴리페놀
옥시다아제라는 성분 때문이다.

이 성분이 공기 중에 있는 산소와 만나게 되면 화학 반응을 일으키며 색이 갈변하는 것이다.

갈변이란
감자, 사과, 바나나, 홍차 등과 같은 식물성 조직
중에는 2카테킨, 3갈릭산, 4티로신 등의 5페놀성 화합물을 …(생략)

산화되면 중합 축합 반응으로 갈색의 멜라닌 색소를 만들어 낸다.

이 효소는 구리를 함유한 산화효소로서 식물의 종류에 따라서 그 성질이 다소 다르며, 또한 이 효소가 작용하는 기질의 종류도 효소의 출처에 따라 다소 다르다.

일반적으로 이 효소는 그 원료에 들어 있는 폴리페놀류를
잘 산화한다.

폴리페놀 산화효소는 일반적으로 최적의 pH가 5.7~6.8이며, 과일의 경우는 pH가 5~6이다.

pH가 낮은 과일은 10산성쪽에, 산이 적은 과일인 경우는
중성쪽에 있다.

일반적으로 폴리페놀 산화효소가 가장 작용하기에 좋은
pH는 그 원료 자체의 pH에 가깝다.

귤은 비타민C 함량이 많기 때문에 거의 갈변이 일어나지
않는다.

감도 갈변을 거의 볼 수 없다.

그 이유는 효소가 감의 떫은맛 성분인 탄닌과 결합하여 그 활성을 잃기 때문이다.

단어정리

1. 폴리페놀 산화효소

폴리페놀이 산소분자에 의해 산화되어 퀴논을 생성하는 반응을 촉매하는 효소.

2. 카테킨

폴리페놀이의 일종이다.

3. 갈릭산

알칼리성 수용액은 산소를 흡수하는 성질이 있어 기체분석의 산소흡수제로
이용되며 사진현상, 항균, 국소자극, 방부 작용을 하는 물질
4. 티로신
단백질의 가수분해에 의해 얻은 혼합물의 무게 중 1~6％를 차지하는 아미노산.
5. 페놀성
벤젠고리 또는 방향족 탄소 고리 부분을 형성하는 탄소 원자에 히드록시기(-OH)가 결합되어 있는 유기화합물.
6. 폴리페놀

동일 분자내에 히드록 시기를 여러 개 갖는 페놀.

7. 퀴논

6개의 원자로 이루어진 불포화 고리에서 비닐렌기(－CH=CH－)에 인접해 있거나 떨어진 위치에 2개의 카르보닐기(＞C=O)가 있는 고리형 유기화합물.

8. 카테콜

카테콜은 클로로페놀의 알칼리성 수용액을 약 200℃ 로 가열하면 얻을 수 있는
사진 현상액의 주성분이며, 산화가 되기 쉽다. 무색의 결정으로 끓는점 245℃, 녹는점 105℃이다. 피로카테콜, 브렌츠카테킨, 디히드록시벤젠이라고도 한다

9. 벤조퀴논

유기화합물 중 퀴논 계열에 속하는 가장 간단한 퀴논 화합물

10. 산성

유기화합물 중 퀴논 계열에 속하는 가장 간단한 퀴논 화합물
목차3
사과의 변색 방지법
사과에 변색을 방지하는 데에는 여러가지 방법이 있다.

`1번째`
연한 소금물에 잠깐 담가 두었다가 손님이 왔을 때 접시에 담아 내 놓으면 효과적이다.

`2번째`
설탕물에 담구어 놨다가 꺼내면 얇은 설탕막으로 인해 변색되지 않지만 시간이 오래 지나면 변색된다.

`3번째`
식초를 1,2방울 떨어트린 곳에 사과를 넣었다가 빼면 변색이 되지 않지만 시간이 지나면 냄새가 고약하다.

`4번째`
랩으로 씌워 공기를 차단해 두면 오랫동안은 아니지만 조금이나마 변색을 막을 수 있다.

`5번째`
차가운 얼음물에 사과를 넣어 두면 변색하지 않는다.
목차4
사과의 성분과 종류
사과의 성분

알카리성 식품으로서 주성분은 탄수화물이며 단백질과
지방이 비교적 적고 비타민 c와 칼리, 나트륨, 칼슘 등의
무기질이 풍부하다.
비타민 c는 피부 미용에 좋고 칼리는 몸속의 염분을
내보내는 작용을 하여 고혈압 에방과 치료에 도움을 주며,
섬유질이 많아서 장을 깨끗이 하고 위액분비를 활발하게
하여 소화를 도와주며 철분 흡수율도 높여 주고,
긴장을 풀어주는 진정작용을 하여 불면증에 좋고 빈혈,
두통에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.
사과의 종류
-사과에 종류는 300여가지가 넘는다.
여기서는 5가지의 사과만 골라서 조사했다.

`1번째` 후지

후지는 11월에 수확되는 대표적인 가을사과이다.
황록색 바탕에 붉은 줄무늬가 있다.
육질이 치밀하고 과즙이 많으며 신맛과 단맛이 적절히 조화를 이룬다.
1939년에 일본 과수시험장에서 국광에 델리셔스를 교배하여 1962년에 최종 선발하여 명명한 품종이다.
과수연구소에서는 1967년에 도입하여 1972년에 선발 보급하였다.
숙기는 10월 하순으로 만생종이며 과실의 상온 저장력은 180일 정도로 최상이며, 수송성 및 보구력이 강하다.
과중은 300ｇ정도이며 과형은 원형 또는 장원형으로 크기가 균일하다.
과피는 황록색 바탕에 담홍색 줄무늬로 착색되며 과육은 황백색이며 육질은 치밀하고 과즙이 많다.
당도는 14.6도(°Bx)로 높고 산도는 0.38%로 감산이 적당하게 조화되어 있어 맛이 농후한 품종이다.

`2번째` 아오리

아오리는 속어이고 정식명칭은 쓰가루이다.
1930년 일본 아오모리현 사과시험장에서 골든에
명칭 미상의 품종을 교배하여 1943년에 아오리 2호로
선발된 품종으로 1975년에 ‘쓰가루’로 명명되었다.
과수연구소에서는 1973년에 도입하여 1976년 선발하였다.
쓰가루 사과는 숙기가 8월 하순에서 9월 상순으로
조숙종이며 수원지방에서 수확기는 9월 1일 경이다.
과중은 250g~300g이며 과형은 장원형으로 균일하다.
과피는 담홍색으로 착색되며 동녹 발생이 극히 많다.
과육은 황백색으로 육질이 치밀하고 과즙이 많고 당도가
13.5-14.5도(°Bx)로 높고 산미가 적어 맛이 아주 좋다.
하지만 쓰가루는 7월 중순이면 등장하는 녹색사과다.
하루라도 빨리 사과를 먹고 싶어 하는 ‘급한’ 사람들의
욕구 때문에 채 익지도 않고 시장에 나오게 된 것이다.
이렇게 일찍 나온 쓰가루는 단맛보다는 신맛이 강해
시큼하고 떫은맛이 난다. 익으면 맛이 훨씬 좋으니 붉게
변신할 때까지 기다려 보는 것도 좋겠다.
[출처] 사과의 품종|작성자 예레미야

[출처] 사과의 품종|작성자 예레미야
[출처] 사과의 품종|작성자 예레미야


`3번째` 홍로

홍로는 9월 상순 수확이 가능한 추석용 대표 품종으로
진한 홍색이며 달고 향기가 은은하다.
1980년 과수연구소에서 스퍼얼리블레이즈에
스퍼골든데리셔스를 교배하여 얻은 163배체중
과실 특성조사 결과 유망시 된 14-20을 1987년
‘원교가-01’로 1차 선발한 품종이다.
1988년 ‘홍로’로 명명하여 종묘업체에 분양 완료하였으며,
1990년부터 1992년까지 지역적응시험을 실시한 결과
공시 전지역에서 착색 및 품질이 우수한 추석 출하용 다수성 품종으로 인정되었다.
홍로의 숙기는 쓰가루 보다 약 10일 정도 늦은
9월 상순으로 조숙종이며 수원지방에서 수확기는 9월 2일
경이다.
과중은 300ｇ으로 중과종이며 과형은 원 또는 장원형이다. 과피색은 황록색 바탕에 선홍색 줄무늬로 농홍색으로
전면 착색되며 과육은 백색으로 육질이 치밀하고 과즙
및 향기가 많다.
당도는 15도(°Bx)로 매우 높고 산도는 0.32%로
감산이 적당하게 잘 조화되어 있어 맛이 매우 좋다.
[출처] 사과의 품종|작성자 예레미야

`4번째` 양광

양광의 숙기는 10월5일경(중만생종)이며 과중은 약 300g, 당도는 13.8도(°Bx), 저장력은 60일로 강한 편.
양광은 현재 출하되고 있는 사과 중 맛과 향,
그리고 색상이 제일 미려한 최고급 사과로,
선물용으로도 선호도가 높으며 일본에서도 제일 인기가 높은 품종이다.

`5번째` 국광

국광은 우리나라에서 가장 먼저 들어온 품종 중 하나이다. 원명은 Ralls Genet이다.
한국에서 가장 많이 재배되었지만 품질이 좋지 않아
부사로 대체되어 현재는 거의 재배하지 않는 품종이다. 과중은 155g 정도로 소과종이며 과형은 편원형이다.
빛깔은 홍색이며 껍질이 두껍고 육질(肉質)이 거칠고 신맛이 적은 편이다.
수확기는 11월 상순으로서 저장력은 180일 정도로 극히 강하다.
[출처] 사과의 품종|작성자 예레미야
[출처] 사과의 품종|작성자 예레미야
목차5
사과의 변색이 잘되는 조건
바람(온도)과의 관계
찬바람 = 선풍기 뜨거운 바람 = 드라이기

종류
10분
20분
30분
40분
50분
60분
찬바람

변화없음
색이 연한 노란빛

색과 선이 진해짐

끝에서부터
갈색으로 변함
변화없음
갈색이 반을
차지함
뜨거움
바람

변화없음
갈색선이 조금 생김

선이 뚜렷하게 생김
변화없음

선이
조금 더 진함

변화없음

선풍기 드라이기


10분 10분

30분 30분


60분 60분


밝기와의 관계
어두운 곳 = 서랍속 밝은 곳 = 형광등

종류
10분
20분
30분
40분
50분
60분
어두운곳
변화없음
살짝
노란빛
색과 선이 뚜렷

줄 많고 진한
노랑색
끝
부분부터
갈색이 되고
선도
많아짐

사과의 반이
갈색이
됨
밝은 곳
변화없음
살짝
노란빛
색과 선이 뚜렷

줄 많고 진한
노랑색
끝
부분부터
갈색이 되고
선도
많아짐

갈색선이 더
많아짐
서랍속 형광등


10분 10분


30분 30분


60분 60분


습도와의 관계
습한 곳 = 젖은 솜 건조한 곳 = 마른 솜

종류
10분
20분
30분
40분
50분
60분
습한 곳
변화없음
변화없음

색과
선이 뚜렷
생
노랑색에 선은
보통
끝부분이 갈색으로 변함
선이
많아짐

선이
진함
건조한 곳
변화없음

갈색선 생김
색이
조금
변하기 시작함

색은
연한
노랑색임
끝부분이 갈색으로 변함
선은
보통임

끝부분이 갈색으로 변함

공기와의 관계
공기가 통하는 곳 = 그냥 놔두기
공기가 통하지 않는 곳 = 랩 씌우기

종류
10분
20분
30분
40분
50분
60분

공기가
통하는 곳

변화없음
갈색선이
조금
있고
색도
변함

선이
더 생김
거의
노랑에
가까운색. 선이 많이 있음

선이 더 많아짐
바깥쪽
부터
갈색으로 변하기 시작함

공기가 통하지 않는 곳

변화없음

갈색선 조금
생김

색이
약간
변함
선이
조금 더 생김.
색은 진한 노랑색
선이
많아짐. 바깥쪽 부터
갈색으로 변함
갈색선이 많아짐
고체와 액체의 관계
고체 = 얼음 액체 = 물

종류
10분
20분
30분
40분
50분
60분
고체
변화없음
변화없음
변화없음
변화없음
변화없음
변화없음
액체
변화없음
살짝
노란색
으로
변함

선과
노랑색
뚜렷

색이 더 진해짐
바깥쪽
부터
갈색으로 변하기 시작함

선이 더 많아짐