팝콘에서 인조 고기, 알약 식품, 곤충 식량까지 끝없는 음식의 과학 혁명
과학 한 스푼을 첨가하면 음식이 더 맛있어진다?
과학이 이끄는 음식의 미래 이야기!
■ 책 소개
어린 시절 요리 선생님인 어머니가 주방에서 일하시는 모습을 보며 많은 요리를 배운 저자는 음식 다루는 법, 주방용품 사용하는 법, 레시피 따라 하는 법 등을 배웠다. 그리고 음식과 과학이 깊은 연관이 있음을 생각하지 못하고 처음으로 혼자 케이크를 만들면서 실망을 했던 저자는 훗날, 그저 레시피대로 따라 한다고 해서 요리를 할 수 있는 게 아니라는 것을 깨달았다. 요리란 결국 과학을 적용하는 일이라는 것 그리고 요리 과정을 제대로 이해하지 못해도 음식을 맛있게 요리하는 법을 배울 수는 있지만 이는 그저 기계적인 요리가 될 것이며, 우리가 직접 준비하지 않은 음식들 뒤에는 무척 거대하고 놀라운 과학의 세계가 있다는 것을 깨달은 것이다.
슈퍼마켓에서 흔히 볼 수 있는 식품들을 생산할 때, 또 주방에서 음식을 만들 때 과학이 얼마나 큰 역할을 하는지, 이 책을 통해 단순한 음식의 과학 그 이상을 보여주고 있다. 일상에서 흔히 접하는 뻥튀기와 압력솥, 칼과 도마에 적합한 소재, 음식을 저온으로 요리하는 수 비드, 초콜릿 가공, 커피, 발효, 최고의 스테이크를 만들어주는 마이야르 반응, 캐러멜화, 우리를 질병으로 이끌거나 도움을 주는 수많은 세균, 살균법, 인조 고기와 미래의 농사법 등의 다양한 과학적 원리를 한눈에 들여다볼 수 있다.
■ 책 속으로
나무와 플라스틱 중 어느 쪽이 더 좋은 도마 재료일까? 전문 요리사와 식품공학자, 미생물학자들은 오래 전부터 어떤 도마가 가장 실용적이며 내구성이 좋고 위생적인가를 놓고 열띤 논쟁을 벌여왔다. 여러 다른 요소들이 끼어들면 이 논쟁은 더 복잡해진다. 예를 들어, 나는 잘 아는 한 요리사로부터 오랜 세월 동안 도마를 겪어보니 나무 도마 외에 다른 도마를 쓰면 팔이 쑤시더라는 말을 들었다. 반면에 영국의 많은 사용자들은 설거지해줄 사람이 따로 없고 식기 세척기 안에 넣고 돌려도 좋기 때문에 플라스틱 도마를 나무 도마보다 선호한다. 한편으로는 나무 도마의 페놀 화합물이 도마 표면에 남아 있는 세균을 없애준다고 주장하는 사람들도 있다. 내가 볼 때 도마의 과학에서 가장 중요한 측면 중 하나는 위생이다. -22쪽(〈주방 안에 숨은 과학〉)
이 모든 가열 장치와 기계들은 한 가지 기능, 즉 요리하는 음식의 온도를 바꾸는 기능을 한다. 음식을 요리한다는 행위는 그 음식의 온도를 바꿔 다양한 생화학 반응 중 하나가 일어나게 하는 것이다. 당신이 어떤 생화학 반응을 일으킬 것인지는 당신이 정확히 무엇을 요리하려 하는지, 또 그 요리의 맛과 식감이 어떠기를 바라는지에 달려 있다. -29쪽(〈주방 안에 숨은 과학〉)
당신이 요리하려 하는 단백질 덩어리에 대해 생각해보자. 스테이크일 수도 있고 생선 한 마리 또는 달걀 하나일 수도 있다. 당신의 최종 목표는 단백질 분자들을 가지고 정상적이거나 자연스런 상태의 단백질에서 열로 변형된 이른바 ‘변형 단백질’로 변화시키는 것이다. 이를 제대로 이해하려면, 단백질에 관한 기본적인 과학을 상기할 필요가 있다. 모든 단백질은 아미노산이라는 화학물질들의 사슬들로 이루어져 있다. 전체 단백질 안에는 아미노산 하나당 적어도 한 개의 질소 원자가 존재하며, 또 단백질 안에는 대개 각기 다른 20종류의 아미노산만 있다. 단백질 사슬 내 아미노산의 순서에 따라 단백질의 종류가 달라지는 것이다. -29~30쪽(〈주방 안에 숨은 과학〉)
자, 이제 허릿살 스테이크 요리를 한다고 생각해보자. 중탕기 온도를 섭씨 57도로 맞춘 뒤 스테이크를 봉지 안에 넣고 진공 밀봉해 수조의 물 안에 넣는다. 이제 약 한 시간 동안 서서히 스테이크의 온도가 수조 내 물의 온도인 섭씨 57도까지 올라간다. 이 정도 온도가 되면, 스테이크 안에 있는 여러 종류의 단백질 분자들이 모두는 아니지만 대부분 변형된다. 스테이크 덩어리를 이루는 미오신 단백질도 변형되므로 고기가 부드러워진다. 고기를 붉은색으로 만드는 미오글로빈이라는 단백질 역시 변형되기 시작하므로 스테이크는 선홍색이 아닌 분홍색을 띠게 된다. 그러나 액틴 단백질은 아직 자연 상태 그대로를 유지하는데, 이는 좋은 현상이다. 이 단백질이 변형되면 고기가 질겨지고 육즙 맛도 줄어들기 때문이다. -39쪽(〈주방 안에 숨은 과학〉)
압력솥의 특이한 점은 그 안의 물이 섭씨 100도가 넘는 온도에서 끓는다는 것이다. 김이 나기 시작하는 압력솥 안의 끓는 물은 온도가 섭씨 약 120도다. 모두들 물은 섭씨 100도에서 끓는다고 알고 있을 테니, 이 사실은 놀라운 일일 것이다. 물이 섭씨 100도에 끓는다는 상식은 어디까지나 표준적인 기압〔해수면에서의 평균 기압으로 약 14.70프사이 또는 101,325파스칼Pa(1제곱미터의 넓이에 1뉴턴의 힘이 가해질 때의 압력을 뜻한다 — 옮긴이)〕하에서의 얘기다. 이 현상을 제대로 설명하려면, 액체가 왜 끓는지를 살펴봐야 한다. -44~45쪽(〈주방 안에 숨은 과학〉)
우리가 그렇게 많은 음식을 냉장할 수 있는 이유는 ‘아레니우스 등식’으로 요약된다. 그 등식을 한마디로 설명하면, 온도가 섭씨 10도 올라갈 때마다 화학반응 속도는 2배씩 늘어난다는 것이다. 반대로 온도가 섭씨 10도 떨어질 때마다 화학반응 속도 역시 절반씩 줄어든다. 어떤 음식이 상하는 주된 이유는 결국 그 음식 속의 분자들이 화학반응을 일으켜 변화하기 때문이다. 온도를 적당히 내리면 반응 속도 역시 느려지고, 그 결과 음식은 더 오랫동안 최상의 상태를 유지하게 된다. 음식을 상하게 만드는 가장 흔한 원인은 세균인데, 살아 있는 모든 생명체와 마찬가지로 세균 역시 그 자체가 기본적으로 화학반응 덩어리다. -56쪽(〈주방 안에 숨은 과학〉)
말토덱스트린은 가장 흔히 볼 수 있는 변성 녹말들 중 하나다. 이 변성 녹말은 복잡하게 가지 치지 않은 길다란 글루코오스 사슬인 아밀로오스 분자들이 보다 짧은 글루코오스 10개 정도 단위로 잘려 만들어진다. 그렇게 만들어진 녹말은 아주 가벼운 가루 같은 물질로 혀에서 조금 특이하게 느껴진다. 이 녹말은 또 믿을 수 없을 만큼 쉽게 녹지만, 약간 달콤한 것 외에는 별다른 맛이 나지 않는다. 이는 대부분의 순수한 변성 녹말 제품들도 마찬가지여서, 그 제품들은 별 맛이 없지만, 식품유동학 전문가들 입장에서 아주 흥미로운 여러 가지 특성이 있다. 예를 들어 말토덱스트린은 지방을 잘 빨아들인다. 그래서 이 변성 녹말을 이용해 액체 상태의 지방을 특별한 맛의 변화 없이 마른 가루 상태로 변화시킬 수 있다. 그 가루를 기름에 튀긴 간식용 음식들에 첨가하면 남아 있는 기름을 다 말려버려 그 음식을 만지거나 입에 넣어도 끈적거리지 않게 해준다. -71쪽(〈가공식품의 마력〉)
밀가루에 물을 섞어 밀가루 반죽을 만들 때는 많은 일이 일어난다. 반죽 과정에서 깨진 녹말 입자들이 물을 흡수하고, 거기서 나온 효소들이 노출된 녹말을 삭이기 시작한다. 이 과정에서 당분이 나오고, 밀가루 반죽 속 효소들이 그걸 먹어 탄산가스를 발생시키며, 그 결과 밀가루 반죽이 부풀어 오르기 시작한다. 빵을 굽는 과정에서는 이 부분이 아주 중요하지만, 밀가루에 들어 있는 글루테닌과 글리아딘이라는 두 종류의 단백질이 물을 흡수한다는 사실도 무척 중요하다. 두 단백질이 물을 흡수하면 글루테닌이 저절로 풀려 구불구불하게 긴 분자들로 변하고, 거기에 글리아딘이 결합한다. 그 결과 생겨나는 것이 글루텐이라는 단백질 복합체다. 일단 글루텐이 형성되면 글루텐 복합 분자들이 서로 들러붙고, 곧 글루텐 가닥들이 네트워크처럼 얽히고설키게 된다. 빵 반죽에 탄력이 생기는 것은 바로 이 때문이다. -78쪽(〈가공식품의 마력〉)
식초와 식물성 기름은 마요네즈의 주재료들이다. 그렇다면 마요네즈에 들어 있는 식초와 기름은 어떻게 서로 섞여 안정화될까? 이 불가능한 혼합물의 비밀은 레시틴이라는 특별한 물질이 함유된 달걀 노른자를 추가한 데 있다. 레시틴이 함유된 달걀 노른자를 식초와 섞은 뒤, 거기에 기름을 가늘게 부으며 미친 듯이 휘저어보라. 기름이 점차 액체 안으로 통합되면서도 조그맣고 안정된 방울들이 생길 것이다. 계속 기름을 휘저으면 점점 더 작은 방울들이 만들어지며 혼합물이 더 진해진다. -94쪽(〈가공식품의 마력〉)
각종 임상 연구에 대한 논평과 과학 문헌들에 따르면, 아스파탐 소비와 건강 문제들 간에는 눈에 띄는 인과관계가 나타나지 않았다. 그런 인과관계를 보여준 연구도 두어 건 있었지만, 그렇지 않은 연구가 압도적으로 많았다. 이는 다른 많은 인공감미료의 경우도 마찬가지다. 쥐를 이용한 실험에서 독성 효과가 나타난 연구 사례들이 더러 있었지만, 인간을 대상으로 한 실험에선 그런 사례가 없었다. -107쪽(〈가공식품의 마력〉)
주방에서 일하는 모든 요리사의 목표는 맛좋은 요리를 만드는 것이다. 이는 분명한 사실이다. 그런데 좋은 맛을 내려면 현기증 날 정도로 많은 분자들을 만들어내는 화학반응들이 일어난다. 그 모든 화학반응들 가운데 유독 군계일학처럼 돋보이는 화학반응이 하나 있다. 빵과 고기 요리, 커피, 간장, 맥주, 초콜릿, 팝콘, 튀긴 양파, 쿠키 등등의 수많은 음식을 맛있게 만들어주는 마이야르 반응이다. 요리사들은 수천 년간 이 반응을 이용해왔으나, 실제 그 작동 원리 등을 과학적으로 규명한 인물은 약 1백 년 전인 1912년, 파리대학교에 재직하던 프랑스 물리학자이자 화학자 루이 마이야르Louis Maillard다. -112쪽(〈꼭 알아야 할 주방 화학〉)
단백질 덩어리라고 알고 있는 고기에 대체 어떻게 마이야르 반응이라는 것이 일어날까? 단맛을 내는 당은 대체 어디에서 오는 걸까? 동물 몸속의 에너지는 피 속에서 글루코오스 형태로 이동하며, 글리코겐이라고 알려진 길다란 사슬 형태로 근육 속에 저장된다. 그 결과 스테이크 고기에는 글루코오스와 글리코겐 형태의 당이 대량 함유되어 있다. 마이야르 반응으로 맛이 더 좋아지는 건 고기뿐이 아니다. 밀가루 음식들도 오븐 등에서 구워질 때 마이야르 반응을 거친다. 노릇노릇하게 구워진 빵이나 베이글의 겉면은 마이야르 반응으로 생기는데, 이 덕분에 고소한 맛이 풍부해진다. 채소 역시 적절한 온도로 오븐에 굽거나 튀기면 마이야르 반응이 일어나며 맛있어진다. -116쪽(〈꼭 알아야 할 주방 화학〉)
마이야르 반응이 ‘맛의 왕’이라면, ‘맛의 여왕’은 캐러멜화caramelization 반응이다. 설탕을 프라이팬에 넣고 열을 가해보라. 설탕이 곧 녹아 거품이 일고, 황금빛 갈색으로 바뀌면서 맛있는 캐러멜 냄새가 퍼져 나올 것이다. 캐러멜화 과정에는 설탕만 있으면 되는데, 이 과정은 설탕을 평범한 단맛에서 입에 침이 고일 정도로 매혹적인 다양한 향으로 변화시킨다. 이 과정은 마이야르 반응처럼 음식을 갈색으로 변화시키는데, 이때 음식이 갈색으로 변한다는 건 맛이 더 좋아진다는 의미다. -122~123쪽(〈꼭 알아야 할 주방 화학〉)
화학적으로 보면, 사람들이 초콜릿에 푹 빠지는 이유는 ‘테오브로민theobromine’이라는 다소 헷갈리는 이름의 화합물 때문이다. 그 헷갈림은 이 화합물 안에 브로민은 전혀 없고 탄소와 질소, 산소, 수소만 있다는 데서 온다. 테오브로민이란 이름은 코코아 식물을 가리키는 라틴어 ‘테오브로마 카카오Theobroma cacao’에서 왔는데, 테오브로마란 이름은 테오theo(신)와 브로마broma(음식)라는 그리스어의 합성어다. 문자 그대로 풀이하면 초콜릿은 ‘신들의 음식’이다. -133쪽(〈꼭 알아야 할 주방 화학〉)
커피 로스팅 과정의 특징들 중 하나는 원두 안에 이산화탄소들이 생긴다는 것이다. 이산화탄소들이 원두 안에 있는 수분과 산소를 내몰기 때문에, 일단 로스팅이 끝난 원두들은 굵게 간 원두들(며칠)에 비해 실온에서 비교적 오랫동안(2주 정도) 상하지 않은 상태로 보관할 수 있다. 에스프레소 커피 위에 특유의 크레마 거품이 생기는 현상도 원두 안에 갇혀 있던 이산화탄소 때문에 나타난다. 굵게 간 에스프레소 커피 사이로 고압수를 흘려보내면, 이산화탄소 가스가 빠져나가며 조그만 거품들이 생기고, 그 거품들이 굵게 간 커피에서 흘러나온 기름 안에서 안정적으로 유지되기 때문이다. -145쪽(〈꼭 알아야 할 주방 화학〉)
아일랜드 과학자들은 심한 우울증에 걸린 사람들로부터 장내 세균을 빼내 무균 쥐들의 장에 이식하면 쥐들도 우울증에 걸린다는 사실을 발견했다. 쥐가 우울증에 걸렸다는 말이 이상하게 들릴지 모르지만, 실험실 상황에서 쥐의 정신 상태를 측정할 수 있는 방법들이 있다. 여기서 주목할 점은 우울증에 걸린 인간의 장내 세균이 쥐의 감정을 부정적으로 바꾸었다는 것이다. 미국 휴스턴의 과학자들은 어린 쥐들의 몸에 비만한 쥐의 장내 세균을 넣어 반사회적인 쥐로 만들었고, 이후 어린 쥐들에게 세균 보충제를 먹여 사회적인 쥐로 만들었다. 적어도 쥐의 경우 장내 세균이 부분적으로 체중에 영향을 미칠 뿐 아니라 기분과 행동에까지 영향을 미친다고 나타난 것이다. -161~162쪽(〈벌레들과 음식 공유하기〉)
알약 식품으로 권장되는 에너지를 취하려면 대략 200개의 알약을 섭취해야 하는데, 이는 아침, 점심, 저녁 매끼마다 약 66개의 알약을 섭취해야 한다는 얘기다. 성인 남성은 식사 자리에 앉을 때마다 80개가 넘는 알약 식품을 섭취해야 한다. 에너지 밀도의 물리학 또는 화학에 따르자면 매 식사마다 접시 가득 알약을 섭취해야 한다는 얘기인데, 이는 한 알짜리 간단한 알약 식품과는 거리가 멀다. -188~189쪽(〈음식의 미래〉)
인조 소고기나 닭고기는 장점이 아주 많다. 큰 장점은 육류 제품을 생산하는 과정에서 일어날 수 있는 모든 동물 복지 문제가 없다는 것이다. 게다가 동물 사육에 필요한 거대한 땅이 없어도 된다. 소를 예로 들면, 더 이상 소들을 풀밭에 방목하지 않아도 되고, 소들에게 먹일 풀을 기르기 위해 땅에 공을 들이지 않아도 된다. 또한 인조 소고기나 닭고기 생산에 필요한 에너지 수요를 생각해보더라도, 훨씬 에너지 효율적이다. -195쪽(〈음식의 미래〉)
식물의 뿌리는 아주 중요한 기능 2가지를 한다. 첫째, 물과 몇 안 되는 영양분들을 흡수한다. 이 일을 하는 데는 흙이 필요 없고 많은 물만 있으면 된다. 뿌리의 또 다른 기능은 식물을 고정하여 똑바로 설 수 있게 해주고, 이를 통해 잎사귀들이 햇빛을 제대로 받도록 해주는 것이다. 그러기 위해 뿌리들은 흙 속으로 뻗어 그 흙을 움켜쥐는 쪽으로 진화해왔다. 그러나 뿌리 대신 우리 인간이 식물 줄기를 똑바로 서게 해 이 두 번째 기능을 제거한다면 흙은 없어도 된다. 즉, 이제 식물 뿌리가 적절한 수준의 광물들이 함유된 물에 잠기게 되는 것이다. 프랜시스 베이컨 이후 수경 재배는 많은 발전을 거듭해왔고, 현재는 온실 안에서 후추나 상추 같은 샐러드 채소들을 재배하는 데 널리 사용된다. -236쪽(〈음식의 미래〉)
