발효와 부패(Feat. 세포호흡)

안녕하세요~ 흥미롭고 재미있는 과학의 흥. 재. 과입니다!

 

대한민국 사람이라면 오래된 김치에 하얀색 막 같은 것들이 피어났던 것을 한 번쯤 보셨을 텐데요.

이것은 곰팡이가 아닌 이것은 발효과정 중 생겨나는 '골마지'입니다.

 

'세계김치연구소'의 연구 결과에 따르면 골마지에는 독성 반응이 일어나지 않았으며

유전체 또한 독성 관련 유전자가 없다고 발표하였습니다.

따라서, 하얀색 골마지가 낀 경우 물로 씻은 뒤 섭취하여도 문제가 없다는 것이죠.

 

하지만, '골마지'가 아닌 초록색, 파란색, 검은색 등 곰팡이가 핀 경우에는

발효가 아닌 부패했다는 것이고 독성이 있기에 절대로 먹으면 안 됩니다.

 

오늘은 미생물의 증식함에 따라 생기는

음식의 발효와 부패에 대해 알아보겠습니다!

 

김치

 

발효와 부패

 

1. 세포호흡

 

기본적으로 발효와 부패는 같은 메커니즘을 가지고 있습니다!

미생물이 증식하고 분해함에 따라 인간에게 유익한 영향을 미친다면 발효,

인간에게 부정적인 영향을 미친다면 부패로 구분되는데요.

 

이러한 발효와 부패가 일어나는 이유는 바로 미생물들의

무산소호흡(무기호흡)에 의해서 에너지(ATP)를 얻기 때문입니다.

 

※ATP(Adenosine Triphosphate)란?

아데노신 삼인산이라고 하며 모든 생물체의 에너지를 운반하는 역할을 합니다.

세포분열, 운동, 신경전달, 단백질 합성 등에서 사용되는

가장 기본적인 분자이기에 '에너지 화폐'라는 별명도 있습니다ㅎㅎ

 

대부분의 생물들은 산소가 있는 환경에서 유산소호흡(유기호흡)을 통해 

ATP를 얻지만 그렇지 못하는 경우 무산소호흡을 통해 ATP를 얻습니다.

 

※ 1 포도당(1 glucose)에 얻을 수 있는 ATP

무산소 호흡 : 2 ATP

유산소 호흡 : 36~38 ATP

 

이렇게 산소가 없는 특수한 환경에서 특정 미생물들은 이 ATP를 얻기 위해서

무산소 호흡을 하며 이때 바로 발효와 부패가 일어나는 것입니다!

 

2. 발효의 종류

 

발효주정

 

알코올(에탄올) 발효

맥주, 와인, 양주, 막걸리, 사케 등 다양한 주류업계에서는

이 효모를 이용한 발효를 통해 술을 만드는데요.

 

이를 '발효주정'이라고 합니다

 

주정은 에탄올을 의미하며 말 그대로 에탄올을 발효시킨다는 것인데요.

곡물에서 나오는 효소를 발효하여 증류 및 정제 과정을 거쳐

식음용, 공업용으로 판매되고 있습니다!

 

아세트산(초산) 발효

 

아세트산 발효의 대표적인 음식은 식초가 되겠는데요!

 

알코올 발효는 무산소호흡을 통해서 발효가 되지만

아스테산 발효는 산소가 이용되며 에탄올을 에너지원으로 사용하는 발효입니다.

 

술은 곡물에서 나오는 효모가 작용을 하여 ATP를 얻었다면

식초는 아세트산 박테리아(Acetic acid Bacteria)가 작용을 하여 ATP를 합성합니다!

 

젖산으로 인한 근육 뭉침

 

젖산 발효

 

젖산발효는 요구르트, 치즈, 절임야채(김치, 피클 등) 다양한 음식에 적용되고 있습니다!

 

유산균이라고도 하는 젖산균을 무산소상태에서 포도당을 반응시키게 되면

젖산을 만들어 내는데 이러한 과정을 젖산 발효라고 합니다!

 

이러한 과정은 인간의 몸에서도 일어나는데요.

평소보다 무리하게 달리기를 하게 되면 허벅지나 종아리의 근육이

뭉치는 경험을 해보신 적이 있을 겁니다.

 

달리는 동안 유산소호흡을 통해 얻어지는 에너지가 부족해지기에

무산소호흡을 통해 에너지를 얻어 전산발효가 일어나게 되고

이렇게 생성된 젖산은 몸의 피로를 느끼게 합니다!

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3. 부패의 종류

박테리아 부패

육류 및 어패류, 야채가 상하게 되는 원인은

대부분 이 박테리아에 의한 부패 때문인데요.

 

※ 박테리아의 종류

- 호기성균 : 산소가 있는 조건에서 증식

- 혐기성균 : 산소가 없는 조건에서 증식

- 통성혐기성균 : 산소의 존재유무와 무관하게 증식

 

이렇게 박테리아로 부패가 된 음식들은 인간들에게 식중독의 형태로

악영향을 미치게 됩니다.

 

대표적인 식중독의 균으로 고온으로 끓여도 쉽게 파괴되지 않는 황색포도상구균,

주로 오염된 생선, 조개, 오징어 등을 날것으로 먹을 때 위험한 장염비브리오균,

채소, 육류, 달걀껍데기 혹은 달걀 자체에 있는 살모넬라균 등이 있습니다!

 

빵곰팡이

 

곰팡이와 효모

박테리아와 함께 음식의 부패를 일으키는 주요 원인 중 하나로서

주로 탄수화물 식품에 곰팡이 미생물이 증식하게 됩니다.

 

일상생활에서는 빵이나 잼, 견과류 등에 곰팡이가 핀 경우를 많이 보셨을 텐데요.

푸른곰팡이, 누룩곰팡이, 빵곰팡이 등 다양한 형태로 존재합니다!

 

간혹 식품에 피어있는 곰팡이 부분을 제거하고 음식을 섭취하는 경우가 있는데요.

개개인마다 차이는 있을 수 있지만 곰팡이의 뿌리가 어디까지 뻗어져 있는지

확실히 알 수는 없기에 곰팡이가 난 음식은 전부 폐기하는 것을 권장합니다.

 

곰팡이의 독소에는 아플라톡신(Aflatoxin)이라고 하는 암을 유발하는 독소가 있기에

장기간 섭취 하게 된다면 위암 혹은 간암 등 치명적인 피해를 입을 수 있습니다!

 

부패와 발효는 미생물 혹은 균을 어떻게 활용함에 따라

음식의 맛과 보존성을 높일 수 있는 인간의 지혜라고 생각합니다.

음식 문화를 발전하고 식품 안전 및 위생 규칙을 철저히 준수하여

앞으로도 안전하고 즐거운 먹거리 문화가 이어나가길 기대해 봅니다!

 

이상 흥. 재. 과였습니다!