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우유로 만들기|
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어른과 함께 하세요. |
| 준비물 |
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| 실험과 관찰 |
1.우유를 냄비에 붓고 약한 불로 가열한다.
2. 우유가 충분히 뜨거워지면 식초를 2-3스푼 정도 넣으면서 저어준다.
4.플라스틱처럼 엉긴 것이 생겼으면 거즈 등으로 걸러서 물기를 제거한다.
5. 걸러진 덩어리 중 일부로 원하는 모양을 만들어서 굳힌다.
6. 남겨놓은 덩어리에 물 세 숟가락과 베이킹 소다 (차 숟가락으로 반정도)를 넣고 잘 섞어준다. → 나무 조각 등을 붙여본다.
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왜 그럴까요? |
소의 젖인 우유는 각종 영양소도 풍부하고 소화 흡수도 잘 되는 것이 특징이지요. 우유 속에는 물 외에 단백질과 작은 지방 알갱이가 혼합되어 있습니다. 단백질로는 치즈를 만들고 지방으로는 버터를 만들지요.
우유 1L에는 대략 35g의 단백질이 있습니다. 그 중 3/4 정도가 카제인이라고 하는 단백질입니다. 단백질은 아미노산이라고 하는 작은 분자들이 아주 많이 연결되어 있는 것입니다. 아미노산은 탄소, 수소, 산소 그리고 질소를 포함하는 복잡한 구조를 갖습니다. 아미노산은 여러 종류가 있는데, 여러 종류의 아미노산이 길게 연결되어 있는 것이 단백질입니다. 단백질의 성질은 어떤 아미노산으로 이루어져 있는 지에 따라 달라집니다.
이제 우유의 카제인을 더 자세히 살펴봅시다. 우유에는 4가지 종류의 카제인이 들어 있다고 합니다. 그 중 3가지 카제인의 분자는 기름과의 인력은 커서 기름은 좋아하지만(친유성), 물과는 인력이 작아 물을 싫어합니다. 나머지 카제인의 분자는 기름에 의해 인력을 받는 부분과 물에 의해 인력을 받는 부분 모두 가지고 있습니다. 그래서 기름을 좋아하는(친유성) 부분과 물을 좋아하는(친수성), 부분 모두 가지고 있지요.
만약 수없이 많은 카제인 분자들을 물에 퐁당 빠뜨리면 분자들이 어떻게 할까요?
물을 싫어하는 3가지 분자들은 서로 모이려고 합니다. 그리고 친수성 부분을 가진 분자는 친유성 부분을 친구들 쪽으로, 친수성 부분을 물 쪽으로 두고 친구들을 둘러쌉니다. 이렇게 카제인 분자의 덩어리가 생깁니다.
카제인 분자 덩어리의 현미경 사진
[사진 출처: https://www.cheese-in-the-city.com/2019/05/01/milk-coagulation.html]
물론 우유에는 이런 덩어리들이 수없이 많이 있습니다. 그런데 그것들은 서로 달라붙지 않고 물 속에서 따로따로 떠있습니다. 어떻게 그럴 수 있을까요? 그 비밀은 친수성 부분에 있습니다. 이 부분은 (-) 전하를 띠고 있습니다. 그러니까 카제인 분자 덩어리는 바깥 쪽에 (-) 전하를 내밀고 있는 것입니다. 따라서 다른 분자 덩어리들을 서로 밀어냅니다. 그래서 따로따로 떨어져 떠있을 수 있는 겁니다.
이런 우유에 식초를 넣어봅시다. 식초는 산성 수용액으로 수소 양이온(H+)를 내어놓을 수 있습니다. H+가 우유 속에 들어가면, 카제인 분자 덩어리의 (-) 부분에 달라붙습니다. (-)전하 때문에 서로 달라붙지 않고 있었는데 사리진 것입니다. 이제 카제인 분자 덩어리들은 서로 엉켜 붙어서 큰 덩어리가 되고, 바닥에 가라앉습니다. 이것이 이번 실험에서 만든 우유 플라스틱입니다.
이 카제인 플라스틱을 분리한 다음, 소다를 넣어주면 부글부글 거품이 일어나지요. 이 거품은 식초와 소다가 반응해서 생기는 이산화탄소 기체 덩어리들입니다. 소다는 염기인데, 우유 단백질을 응고시키기 위해 사용한 식초 중 여분의 산을 중화시킵니다. 그러면 우리가 많이 사용하는 아교풀이 만들어집니다.
실제로 단추, 섬유, 페인트 등을 만들 때 주원료로 카제인이 사용되기도 합니다. 이렇게 화학반응은 우리 주위에 흔히 있답니다.
- 카제인으로 만든 플라스틱 제품들 -
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