요리과학
소금은 왜 참기름에 잘 안 녹을까?
용해와 침전
소금이나 설탕을 물에 녹이려면 숟가락으로 저어주거나 뜨겁게 가열을 해야만 한다. 진한 소금물이나 설탕물을 끓여서 졸이거나 냉장고에 넣어서 차갑게 식히면 소금이나 설탕이 침전으로 가라앉게 된다. 반대로 소금이나 설탕을 참기름에 넣으면 좀처럼 녹지 않는다. 그런데 커피 믹스는 물에 넣기만 하면 곧바로 녹아버린다. 이처럼 소금이나 설탕과 같은 고체를 물이나 참기름 같은 액체에 녹이는 과정에서도 복잡한 과학적 변화가 일어난다.
고체가 액체에 녹으면 더 이상 액체와 고체를 구별할 수 없는 '용액'이 만들어진다. 용액은 두 가지 이상 물질이 분자 수준에서 고르게 섞여 있는 혼합물이다. 물질을 구성하는 분자는 우리 눈으로 직접 볼 수 없을 정도로 작기 때문에 우리에게 용액은 어느 곳이나 똑같은 균일한 상태로 느껴진다. 우리는 일상생활에서 일부러 용액을 만들어서 이용한다. 주방에서 뜨겁게 끓인 국과 찌개도 용액이고, 한약재를 물에 넣고 끓이는 것도 한약재에 들어 있는 약효 성분이 물에 녹아나오도록 만들기 위한 것이다.
모든 고체가 모든 액체에 녹아들어 가는 것은 아니다. 액체에 잘 녹는 고체도 있고, 그렇지 않은 경우도 있다. 액체와 화학적으로 비슷한 성질을 가지고 있는 고체가 액체에 잘 녹는다. 고체와 액체의 분자들이 분자 수준에서 서로 고르게 섞이기 위해서는 화학적 성질이 비슷해야 하기 때문이다. 그래서 소금과 같은 '염'이나 설탕과 같은 극성 분자들은 물과 같은 극성 액체에는 잘 녹지만, 참기름과 같은 비극성 용매에는 잘 녹지 않는다.
그런데 고체가 액체에 '잘 녹는다'라는 말에는 두 가지 뜻이 있다. 일정한 양의 액체에 많은 양의 고체가 녹는 경우에도 '잘 녹는다'는 말을 쓴다. 고체의 '용해도'가 클수록 잘 녹는 셈이다. 용액 속에 용해도보다 더 많은 양의 고체를 녹이면 일부가 '침전'으로 남게 된다. 고체의 밀도가 액체보다 크면 침전이 용액의 아래쪽으로 가라앉고, 고체의 밀도가 액체보다 작으면 침전이 용액의 위쪽에 뜨게 된다. 용해도는 액체와 고체의 열역학적 성질에 의해서 결정된다. 액체와 고체 분자가 서로 잡아당겨서 안정화될수록 용해도가 커진다.
용해도가 충분히 큰 경우에도 실제로 고체가 녹아들어가는 속도가 너무 느리면 문제가 된다. '잘 녹는다'라는 말에는 고체가 액체에 녹아들어 가는 속도에 대한 의미도 포함되어 있다는 뜻이다. 고체가 액체에 녹기 위해서는 고체로 뭉쳐져 있는 분자들이 떨어져서 액체 분자 속으로 퍼져 나가야만 한다. 용액을 저어주면 고체에서 떨어져 나온 분자들이 액체 속으로 쉽게 퍼져 나가기 때문에 고체가 녹는 속도가 빨라져서 더 잘 녹는 것처럼 보인다.
뜨겁게 가열해서 온도를 높여주는 것도 고체를 빨리 녹게 만드는 방법이다. 일반적으로 온도를 높여주면 용해도가 커진다. 두 물질이 서로 섞여서 엔트로피가 늘어나는 열역학적 효과가 더 큰 역할을 하기 때문이다. 더욱이 용액의 온도를 높여주면 분자의 운동이 빨라지기 때문에 고체가 액체 속으로 녹아들어 가는 속도도 빨라지게 된다.
주방에서 곰국을 끓이거나 한약재를 달일 때 오랜 시간 동안 뜨겁게 가열하는 것도 고기나 한약재에 들어있는 성분의 용해도와 녹는 속도를 증가시켜서 더 많은 양이 더 빨리 녹아나오도록 만들기 위해서다. 뜨겁게 끓인 곰국을 식혀서 냉장고에 넣어 충분히 차갑게 만들면 건강에 좋지 않은 것으로 알려진 지방 성분의 용해도가 줄어들면서 곰국 위로 뜨게 된다.
식은 음식은 맛이 없다?
맛있는 요리는 온도의 지배를 받는다. 찌개를 끓일 때 아무래도 싱거워서 소금을 넣었다가 짜서 못 먹게 되는 경우가 있다. 팔팔 끓을 때는 짠맛을 민감하게 느낄 수 없기 때문에 벌어지는 일이다.
단맛, 신맛, 쓴맛, 짠맛 등 맛은 온도에 따라 느껴지는 강도가 다르다. 짠맛과 쓴맛은 높은 온도에서 크게 느껴지지 않지만 식으면 강하게 느껴진다. 식은 요리가 맛없게 느껴지는 것은 쓴맛과 짠맛이 강해지기 때문. 신맛은 온도와 그다지 상관이 없지만 단맛은 35℃ 정도에서 가장 강하게 느껴진다. 아이스커피에는 설탕과 시럽을 많이 넣어도 달지 않게 느껴지는데 이것은 낮은 온도 때문에 단맛이 억제되기 때문이다.
냉장고에 넣어둔 과일도 마찬가지다. 달콤한 맛을 내는 과일은 과당, 포도당 등 단당류와 함께 시트르산, 말산 등의 신맛 성분을 가지고 있다. 이런 과일을 냉장고에 보관하면 단맛이 억제되고 신맛은 그대로 남아 맛이 없다고 느껴지게 되는 것이다. 사과, 포도, 귤 등이 여기에 해당된다.
인간의 혀가 가장 민감한 온도는 20~40℃. 체온과 25℃ 이상 차이 나는 경우 자극이 커지면서 불쾌하게 느껴질 수 있다. 70℃ 이상, 5℃ 이하의 음식은 맛을 느끼기 어렵다. 따라서 뜨거운 음식일 경우 60~70℃, 차가운 음식은 5~12℃ 정도로 내는 것이 적당하다.
요리 재료 보관에도 온도가 중요하다. 고구마, 호박, 오이, 가지, 피망 등의 야채는 10~15℃가 적정 보관 온도. 장기 보관을 위해 냉장고를 이용하는 경우가 많지만, 냉장 보관을 할 경우 저온 장애를 일으키는 것들도 있다. 저온에 보관하면 오이는 표피 세포가 손상되어 표면이 미끌미끌하게 되고, 가지는 5일 이상 냉장 보관할 경우 표피에 갈색 함몰이 생기고 내부에 검은 점이 생긴다.
헌 짚신도 짝이 있고, 음식도 짝이 있다!
몸에 좋은 재료도 어떤 재료와 만나느냐에 따라 효과가 더 커지기도 하고 해가 되는 성분으로 변하기도 한다. 미역에는 콜레스테롤이 혈관에 붙는 것을 방지하고 유해물질을 해독해주는 알긴산 성분이 있는데 파와 함께 조리하면 이 성분의 효능이 떨어진다. 시금치는 많이 먹으면 결석이 생기는 원인이 되는데 근대와 함께 먹으면 그 위험이 높아지지만, 반대로 참깨와 함께 먹으면 결석이 생길 위험을 방지할 수 있다. 오이와 무는 함께 조리하면 오이의 효소가 무의 비타민C를 파괴한다.
본래 재료의 장점을 더욱 살려주는 좋은 궁합을 가진 것으로는 당근과 기름이 대표적인 예. 볶음 등 기름이 들어가는 조리법을 사용하면 당근의 지용성 비타민의 흡수가 더욱 좋아진다. 맛이 좋지만 콜레스테롤 걱정 때문에 꺼리게 되는 새우는 표고버섯과 함께 요리한다. 표고버섯은 새우의 칼슘 흡수를 촉진하되 콜레스테롤은 낮춰 준다. 쇠고기 요리에 흔히 쓰이는 배는 소화를 촉진하는 과학적인 효능이 있다. 배에는 전분과 단백질 분해효소가 들어 있어 고기를 연하게 하고 소화도 쉽게 만든다.
재료가 음식으로 바뀌는 과정은 마법같이 보이지만 실은 수학 문제처럼 정직하다. 좋은 재료를 정해진 양만큼 사용하고, 정해진 수순으로 만들면 맛있는 음식이 탄생한다.
요리 땐 설탕·소금·식초·간장·고추장·조미료 순서로
식초는 비타민파괴, 조미료는 불에서 내린 후 넣어야
같은 재료로 만든 음식이라도 조리에 따라 많은 맛의 차이를 보인다.
맛좋은 음식은 조미료의 배합순서와 음식의 특성에 따른 조리법을 잘 선택함으로써 만들 수 있다.
조미료는 설탕·술·소금·식초·간장·된장·고추장·화학조미료의 순으로 사용하는 것이 좋다. 이는 식품재료에 대한 침투력·조미향 발산·가열작용 등의 물리적 화학적 요소를 고려해야하기 때문이다.
소금은 국물엔 1%, 생선엔 1∼2%, 졸임엔 2%, 풋김치엔 3%가 알맞다.
식초는 해독작용이 뛰어나 생선회 등엔 좋으나「비타민」을 파괴하므로「비타민」함유식품엔 적당치 않다.
식용유는 열을 가하면 분해가 잘 되므로 분량을 조금씩 나누어 여러 번 보태가면서 쓰는 것이 좋다.
화학조미료는 불에 약하므로 불에서 내려놓은 후 넣어야 제 맛을 낼 수 있다.
같은 요리책을 보고 같은 재료로 음식을 만들어도 요리사에 따라 맛은 천지차이가 난다.
혹자는 '많이 해보면 저절로 실력이 는다'거나 '음식 맛은 손맛'이라는 말로 그 이유를 설명하지만, 실제로는 수학공식처럼 똑 떨어지는 과학 정보가 요리 맛을 결정하는 가장 중요한 요소다.
가장 먼저 조미료를 넣는 순서다. 설탕, 소금, 식초, 간장, 된장 같은 조미료들은 어차피 한데 섞이는 것이므로 넣는 순서는 아무 상관없다고 생각하기 쉽지만 전혀 그렇지 않다.
소금분자는 설탕분자보다 알갱이가 작고 재료를 꽉 조여 주는 성질이 있기 때문에 일단 소금을 넣은 뒤 설탕을 넣으면 단맛이 재료에 스미지 않는다. 간장 역시 마찬가지다. 때문에 단맛이 중요한 요리를 할 때는 분자량이 큰 설탕부터 넣어야 제 맛을 낼 수 있다. 또, 참기름은 다른 양념이 재료에 스며드는 것을 방해하므로 맨 나중에 넣어야 하고, 휘발성이 있는 식초 역시 조리 과정의 후반부에 넣어야 한다.
다음으로 음식의 온도다. 단맛, 신맛, 쓴맛, 짠맛 등 맛은 온도에 따라 느껴지는 강도가 크게 다르다. 특히 짠맛과 쓴맛은 높은 온도에서는 크게 느껴지지 않지만 식으면 강하게 느껴진다. 식은 요리가 맛없는 것은 온도가 낮아지면서 쓴맛과 짠맛이 강하게 느껴지기 때문.
또, 단맛은 35℃ 정도에서 가장 강하게 느껴진다. 국이나 찌개를 끓일 때, 펄펄 끓는 국물을 떠먹어가며 간을 맞추면 소금국을 끓이기 십상인 이유도 그 때문이며, 아이스커피에는 설탕과 시럽을 많이 넣어도 달지 않게 느껴지는 이유 역시 맛과 온도의 상관관계 탓이다.
냉장고에 넣어둔 과일도 마찬가지다. 달콤한 맛을 내는 사과, 포도, 귤 등의 과일을 냉장고에 넣어 차게 하면 단맛은 억제되고 신맛은 그대로 남아 맛이 없어진다.
음식재료 사이의 궁합도 중요하다. 미역에는 콜레스테롤이 혈관에 붙는 것을 방지하고 유해물질을 해독해주는 알긴산 성분이 있는데 파와 함께 조리하면 이 성분의 효능이 떨어지기 때문에 미역국에는 파를 넣지 않는 것이 좋다.
또, 시금치는 많이 먹을 경우 결석이 생기는 결점이 있는데, 근대와 함께 먹으면 결석의 위험이 더 커지고 반대로 참깨와 함께 먹으면 위험이 줄어든다.
재료 사이의 찰떡궁합으로 유명한 것들도 있다. 당근을 요리할 때 기름을 사용하면 지용성 비타민의 흡수가 좋아지고, 콜레스테롤 걱정 때문에 꺼리게 되는 새우를 표고버섯과 함께 요리하면 표고버섯의 성분이 새우의 칼슘 흡수를 돕고 콜레스테롤은 낮춰 주는 역할을 한다. 또, 배에는 전분과 단백질 분해효소가 들어있기 때문에 쇠고기 요리에 사용하면 고기를 연하게 하고 소화도 쉽게 만든다.
음식재료가 멋진 요리로 탈바꿈하는 과정은 마치 마법같이 보인다. 유명한 요리사들에겐 일반인들이 감히 넘볼 수 없는 비밀스런 능력이 있는 것도 같다. 그러나 요리는 수학 문제처럼 정직하다.
좋은 재료를 정해진 양만큼 사용하고, 정해진 수순으로 만들면 맛있는 음식이 탄생한다. 요리하면서도 공식이나 과학 원리를 생각해야 하다니!
부엌에 서는 순간, 우리는 모두 과학자다. 오랜 시간 인류가 음식을 만들고 먹으며 직접 깨우치고 발명해낸 생활 과학의 전령이 되는 것이다.