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옥수수 녹말
1. 개요
綠末, 전분(澱粉) / starch.녹말은 탄수화물의 일종으로서, 여러 개의 포도당이 글루코시드 결합으로 결합된 다당류이다. 본래는 녹두를 물에 불린 후 갈아서 앙금앉혀 말려서 나온 가루만을 의미했다.
다른 말로 전분(澱粉)이라고도 한다.[1] 드물게는 농마라고도 하는데 북한에서는 이쪽이 복수표준어. 참고로 함경도에는 농마국수라는 음식이 있는데, 녹말로 국수를 뽑아서 만든 음식이다.
녹말은 모든 녹색 식물이 에너지 저장용으로 생성하는 것으로서, 식생활에서 가장 흔히 볼 수 있는 탄수화물이다. 밀, 쌀, 감자, 옥수수, 카사바 같이 주식이 되는 식재료에 많이 들어 있다. 대응하는 당알코올은 폴리글리시톨.[2]
2. 특성
다양한 식물이 녹말을 함유하고 있는데, 특히 주식이 되는 재료에는 녹말이 많다. 인류가 섭취하는 녹말의 대부분은 쌀이나 밀 같은 곡물, 그리고 감자 같은 줄기식물/뿌리식물에서 온다. 따라서 주식이 되는 빵이나 밥, 국수 같은 음식은 모두 녹말을 포함하고 있다. 그리고 주식용은 아니지만 보리, 콩, 수수, 고구마, 녹두 같은 다양한 식재료 또한 재배되고 있고 이들 또한 녹말을 함유한다.녹말은 무미, 무취에 흰색을 띤다. 녹말 자체로는 아무런 맛이 없지만, 오래 씹으면 침 속의 아밀레이스라는 효소에 의해 당류로 분해되어 단맛이 난다.
녹말은 아밀로스(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectin)이란 2가지의 성분으로 구성된다. 둘 다 다당류인데, 포도당이 곧은 사슬 모양 및 나선형으로 결합된 것이 아밀로스이고, 포도당이 나뭇가지 모양으로 결합된 것이 아밀로펙틴이다. 식물의 종류에 따라 둘의 비율이 다르긴 한데, 대개 20~25%의 아밀로스와 75~80%의 아밀로펙틴으로 녹말이 구성된다.
초등학교 때 한 번씩 해 봤던 것처럼, 아이오딘 용액을 녹말에 떨어뜨리면 청람색으로 변한다. 아밀로스가 많을수록 푸른 쪽으로 변하고, 적을수록 붉은 쪽으로 변한다.
녹말에 포함된 포도당 분자는 쉽게 가수분해 된다. 반면 같은 다당류이면서 식물에서 흔한 섬유소는 가수분해가 잘 안 된다. 따라서 녹말은 소화가 쉽게 되지만, 섬유소는 소화가 어려워서 포유류에서는 초식동물만이 장 내 박테리아의 도움을 받아 소화할 수 있다. 다만, 녹말 또한 생 녹말 자체로는 소화가 잘 안 된다. 녹말은 반결정 구조를 가지는데, 소화 효소는 그런 물질을 잘 소화시키지 못하기 때문이다. 따라서 생 녹말을 먹으면 십이지장과 소장에서 흡수가 잘 안 되고 결장에서 박테리아에 의한 분해가 일어난다. 녹말에 물을 부어 열을 가하면 소화가 잘 되는 형태로 녹말이 변형되는데, 이를 알파(α)화 또는 호화라 한다. 대개 조리 과정에서 녹말이 호화된다.
녹말은 아밀레이스라는 효소에 의해 당으로 가수분해 된다. 아밀라제에는 알파 아밀라제와 베타 아밀라제의 2종류가 있다. 알파 아밀라제는 녹말의 결합을 무작위적으로 분해함으로써 녹말액을 맑은 용액으로 만들기 때문에 액화효소라고도 한다. 사람의 침 속에 알파 아밀라제가 많고, 췌장 또한 이 효소를 분비한다. 베타 아밀라제는 녹말을 맥아당으로 분해해서 녹말액을 당용액으로 만들기 때문에 당화효소라고도 한다. 베타 아밀라제는 술을 만드는 양조에서도 중요한 역할을 한다. 술의 원료인 곡물에 베타 아밀라제가 포함되어 있고, 이것이 곡물의 녹말을 맥아당으로 바꿈으로써 알코올을 생산하는 효모에 먹이감을 제공하기 때문이다.
이 현상을 점탄성(viscoelasticity)이라고 하는데, 분자 구조 속 일종의 빈 곳에 물이 끼어들어가서 순간적인 충격엔 강하지만, 천천히 움직이면 구조 속 물이 빠져나와 부드러워 지는 것이다. 농도를 잘 맞추고 발놀림이 빠르면, 마치 바실리스크도마뱀처럼 사람도 녹말을 섞은 물 위를 빠지지 않고 건너다닐 수 있다. 실제로 이런 실험도 여럿 있다. 실험 영상[3]
3. 식물과 녹말
녹색 식물은 광합성을 하는데, 이는 빛 에너지를 이용해서 이산화 탄소로부터 포도당을 만드는 과정이다. 생성된 포도당은 주로 녹말 형태로 변형되어, 엽록체나 특히 녹말체에 저장된다. 이 녹말은 씨, 알뿌리, 열매, 과실 등에 축적되어 다음 세대의 성장에 대비하는 용도로 사용된다. 식물이 광합성의 산물인 포도당을 직접 저장하지 않고 굳이 녹말로 바꾸는 데는 이유가 있다. 포도당은 물에 녹는 데다가, 친수성이기 때문에 물을 끌어들이는 성향이 있다. 따라서 포도당이 저장될 때 물 또한 같이 저장되어, 저장에 많은 공간이 필요하게 된다. 반면 녹말은 물에 녹지 않으므로 포도당에 비해 적은 공간에 저장이 가능하다. 따라서 포도당이 녹말 형태로 변형되면 작은 공간에 많은 양을 축적할 수 있는 이점이 생긴다.많은 식물이 녹말을 생산해내지만, 산업적으로 녹말을 추출하는 용도로는 옥수수, 타피오카, 밀, 감자가 주로 이용된다. 그중에서도 옥수수가 독보적이며, 2000년 기준으로 녹말 추출 원료의 80% 가까이를 옥수수가 차지했다. #
같은 감자라도 한국의 수미 감자와 미국 감자의 질감이 다른 것도 이 녹말의 함량이 다르기 때문이다. 흔히 이야기하는 '포슬포슬하게 부스러지는 식감'의 미국 감자는 아이다호의 러셋 버뱅크 감자로, 수미 감자에 비해 녹말 함량이 훨씬 높다. 이런 감자를 분질 감자라고도 한다.[4]
4. 호화와 노화 (또는 α화와 β화)
녹말은 찬 물에는 녹지 않지만, 뜨거운 물에는 겔 형태로 녹아 풀처럼 된다. 녹는다고 해서 설탕이나 소금처럼 단순히 용해되는 것은 아니고, 호화(糊化, gelatinization) 또는 알파(α)화라는 좀 복잡한 과정을 거친다. 녹말은 원래 반결정 구조를 이루고 있다. 그런데 녹말을 뜨거운 물에 넣으면 녹말 입자 사이로 물이 침투해서 녹말입자가 부풀어 오르고, 결국에는 녹말의 반결정 구조가 붕괴된다. 이 때 갇혀있던 아밀로스 분자가 녹말입자로부터 빠져나오고, 이 아밀로스 분자들이 서로 연결되면서 녹말액의 점성이 높아져서 풀처럼 끈적하게 된다. 이것이 호화 또는 알파화라고 하는 반응이다. 녹말이 호화되면 맛도 좋아질 뿐 아니라, 소화 효소가 쉽게 작용할 수 있게 되어 소화도 잘 되게 된다. 녹말이 주 성분인 식품을 가공할 때 필요한 과정이다.호화된 녹말액을 찬 곳에 오랫동안 내버려 두면 아밀로스가 다시 반결정 상태로 돌아간다. 이를 노화(老化, retrogradation) 또는 베타(β)화라고 한다. 노화가 일어나면 녹말액이 진해지고, 이 과정에서 물을 배출하기 때문에 녹말액 윗부분에 물이 생긴다. 빵이나 떡이 딱딱해지는 것도 노화와 관련이 있다. 빵이나 떡이 딱딱해지는 것은 단순히 수분이 말라서만은 아닌데, 축축한 환경에서도 딱딱해지기 때문이다. 찬 곳에 놔둘수록 더 쉽게 딱딱해지며 대략 섭씨 0~4도에서 노화의 속도가 가장 빠르다. 이것은 냉장고에 넣어둔 밥이나 옥수수 등 녹말류 음식에서도 볼 수 있는 현상이다. 노화된 녹말류 음식은 맛이 떨어지고 소화하기 불편하다. 수분이 응결되는 영하의 온도에서는 노화의 속도가 크게 떨어지므로 호화된 상태를 오래 지속할 수 있다. 떡이나 밥, 옥수수 등을 노화 전에 냉동 보관한 후 데우면 그냥 실온보관이나 냉장 후 데웠을 때에 비해 어느 정도 더 부드럽게 먹을 수 있는 것이 이러한 예이다.
일부 식물은 아밀로스가 없이 아밀로펙틴만으로 된 녹말을 생산한다. 찰옥수수와 찹쌀 등이 그런 종류. 아밀로펙틴만으로 된 녹말은 노화가 일어나지 않아 안정적이다. 찹쌀로 지은 밥은 식어도 멥쌀로 지은 밥보다 덜 딱딱한 것이 이 때문이다. 참고로 녹말에 설탕을 많이 넣으면 노화가 잘 일어나지 않는데, 이는 설탕이 탈수제로 작용하기 때문이다.
5. 용도
녹말은 2008년 기준으로 1년에 6천 6백만 톤이 생산될 정도로 쓰임새가 많은 탄수화물이다. 크게 나누어 식품용과 산업용/제조업용으로 이용된다.5.1. 식품용
녹말은 그 상태 그대로 요리에 쓰이기도 하고, 가공되어 당의 형태로 변형된 후 쓰이기도 한다.녹말이 주재료가 되는 것에는 당면이 있다. 잡채나 군만두속 등에 쓰이는 투명한 국수인데, 감자나 고구마의 녹말로 만든다. 북한의 함경도에서는 농마국수라 해서 감자의 녹말로 국수를 만들어 먹기도 한다. 쫄면은 전분과 밀가루를 섞어서 만든다.
중국 요리에서는 튀김옷으로 사용된다. 중국식 튀김은 밀가루가 아닌 녹말을 쓴다. 물에 풀고, 잘 가라앉힌 후 밑부분의 앙금만 사용한다. 일본의 가라아게 역시 닭고기에 전분을 묻혀서 튀기는 음식이다.
요리에서 첨가제로서 사용되기도 한다. 첨가된 녹말은 음식을 걸쭉하게 만들어 주며, (특히 서양요리에서는) 모양을 잡아주는 역할을 하기도 한다. 한식이나 중식에서는 물과 녹말을 1:1 비율로 섞어서 "물녹말(녹말물, 전분물)"을 만들어 쓰는 경우가 많다. 물녹말은 특히 중국 음식에서 많이 쓰이는데, 가장 흔히 볼 수 있는 것이 짜장 소스와 탕수육 국물이며, 울면, 유산슬, 팔보채 등 그냥 걸쭉하다 싶으면 다 전분물을 넣은 음식이라고 보면 된다. 녹말은 국물이나 소스를 걸쭉하게 만들거나[5] 스프 음식이 빨리 식지 않게끔 하는 역할을 한다. 그리고 볶음요리에는 윤기를 더해 주는 용도로도 사용된다. 한식에서도 낙지볶음이나 아귀찜에 물녹말을 넣는 경우가 많으며 해물덮밥용 등의 소스에도 녹말이 들어간다. 서양 요리에서는 푸딩이나 커스터드 등에 쓰인다.
주의해야 할 점은, 이렇게 녹말물이 첨가된 음식에 입을 너무 많이 대다 보면 침의 아밀라아제에 의해 점점 분해되어 흥건하게 물이 생긴다는 것이다.[6] 식감도 나빠지고 맛도 없어지므로 가급적이면 앞접시에 따로 덜어 먹는 습관을 들이는 것이 좋다.[7]
직접 식재료로 쓰이기도 하지만, 가공되어 다른 형태로 사용되기도 한다. 사실 이쪽의 사용량이 비교도 안 될 정도로 더 많다. 녹말은 산이나 당화효소에 의해 좀 더 간단한 형태의 당류로 가수분해 될 수 있는데, 이렇게 분해된 산물을 전분당(starch sugar)이라 한다. 전분당에는 말토 덱스트린, 액상 포도당, 액상과당, 물엿 등이 있다. 전분당은 녹말을 원료로 하는 식재료 중에서 압도적으로 많이 쓰이며, 각종 식품과 음료에 단맛을 내는 감미료로 사용된다. 그리고 전분당을 환원시켜 당알코올을 만들기도 하는데, 이에는 자일리톨, 소르비톨 등이 있다.
5.2. 산업용 / 제조업용
의외로 종이를 만들 때 사용된다. 사실 제지 공정은 식품 분야를 제외하면 녹말의 수요가 가장 많은 분야로서, 흔히 볼 수 있는 복사용지에는 약 8%까지도 녹말이 함유되어 있다. 제지 과정 중 첫 공정인 조성공정, 즉 펄프액를 만드는 과정에 녹말이 사용된다. 공정 후반부에 녹말을 펄프액에 첨가하는데, 이는 종이 강도를 높이기 위해서다. 녹말입자는 양전하를 띠며 종이섬유는 음전하를 띠므로 녹말이 종이 섬유들과 결합하게 되고, 따라서 종이의 강도가 높아진다. 다음 공정인 초지공정, 즉 펄프액을 말려서 종이를 만드는 과정에서도 역시 녹말이 사용된다. 초지공정 후반부에 초벌 완성된 종이를 녹말이 포함된 용액으로 적시는데, 이렇게 하면 종이의 강도가 높아지고 인쇄 품질이 높아지기 때문이다. 다음 공정인 도공공정, 즉 종이의 표면처리를 하는 공정에서도 녹말이 쓰이며, 여기서는 고령토와 염료 등이 들어간 코팅제를 결합시키는 역할을 한다. 녹말과 함께 쓰이는 첨가제로 탈크[8]가 있다.골판지[9] 제조에 많은 양이 사용된다. 골을 가진 종이 양면에 판지를 접착해서 만드는데, 접착에 사용하는 풀을 녹말에 붕사 또는 수산화나트륨을 조금 섞어서 만든다. 이 풀을 골 부분에 바르고 양쪽 면에 판지를 붙인 후 뜨거운 열로 말리면 골판지가 완성된다.
석고 보드 제조에도 많은 양이 쓰인다. 석고 보드는 석고를 소성로에서 소성시켜 반수석고(stucco)로 만들고 점토와 녹말을 첨가한 후, 이를 두 장의 종이 사이에 채워 넣어 만들기 때문이다. 참가된 녹말은 석고와 종이 간에 접착제 역할을 하면서 동시에 완성품의 강성을 높인다.
옷을 관리하는데 사용된다. 흔히 풀을 먹인다고 하는 것인데, 특히 한복이나 모시옷은 풀을 먹이는 경우가 많다. 옷에 풀을 먹이면 다음과 같은 장점이 있다.
- 옷의 표면이 매끄러워지고, 까실한 느낌이 나서 촉감이 좋아진다.
- 소매나 옷깃을 빳빳하게 만들어 보기 좋게 만들 수 있다.
- 때가 섬유보다는 녹말에 주로 달라 붙게 되어서 세탁이 쉬워진다.
- 옷 표면에 광택을 줄 수도 있다.
미용이나 화장품 용도로 사용되는 활석(베이비 파우더)의 대체제로 사용되기도 한다. 질 낮은 베이비 파우더는 석면이 나오기도 하기 때문에 아예 값싸고 안전한 녹말을 사용하는 것인데, 현재는 베이비 파우더의 제조과정을 법으로 엄격하게 감시하기 때문에 석면이 나오는 질 낮은 베이비 파우더는 시중에서 사라젔지만[10] 여전히 민감피부나 호흡기 근처에 바르는 경우 녹말을 사용한 파우더가 사용되고 있다.[11] 대신 보존성이 기존 활석을 사용한 파우더보단 떨어져서 완전히 대체하지는 못하고 있다.
벽지를 바르는 데 쓰이는 도배용 풀이 녹말과 접착제로 만들어진다.[12]
생분해가 되는 바이오 플라스틱을 만드는 데 사용된다. 대표적으로 녹말 이쑤시개가 있다.
제약 분야에서 알약을 만들 때 약의 형태를 유지시키는 역할을 위해 첨가되기도 한다. 이런 경우 보통 옥수수 전분(corn starch)을 주로 사용한다. 이는 약을 다루기 쉽게 하는 용도로 첨가되는 것이다. 알약 1정에 포함된 약물 자체의 양은 수 mg 내외로 얼마 안 되는 경우가 많다. 그럴 경우 약 성분만으로 알약을 만들면 너무 크기가 작게 되어 다루기가 불편하다. 따라서 효능과는 상관없이 녹말을 넣어서 알약의 크기를 크게 하여 취급이 쉽도록 한다. 또한 크기를 조절하여 약물의 흡수속도를 조절할 수도 있다.
[1] 일본 요리 만화 번역본에서는 상당히 높은 확률로 "점분"이라는 표현을 볼 수 있는데 국적불명의 잘못된 표기다.[2] 실제로 공업적으로 폴리글리시톨을 제조할 때 녹말을 재료로 해서 만든다.[3] 2007년 9월 19일에 방영된 SBS UCC 과학탐험대에서도 이 내용을 다룬다.[4] 어떤 데서는 녹말이 낮아서 더 포슬포슬 잘 부스러진다고 하는데 이건 잘못 알려진 것이다. 한국 감자는 수분이 많아서 점도가 높다. 그래서 점질 감자라고 불린다. 사족으로 분질감자는 주로 한랭한 기후에, 점질감자는 주로 온난한 기후에 각각 적합하다.[5] 이탈리아 요리에도 만테카레(mantecare)라는 비슷한 조리법이 있다.[6] 짜장면을 먹다 보면 짜장 소스에 물이 많아지는 이유가 바로 이 때문. 녹말물을 쓰지 않는 간짜장의 경우에는 이런 현상이 발생하지 않는다.[7] 효소는 열에 약하기 때문에 먹다 남긴 음식을 보관하기 전에 살짝 끓여주는 편이 음식의 점성을 더 오래 유지시킬 수 있다.[8] 모스 굳기계 1번 광물인 '활석'으로 잘 알려져 있다.[9] 종이 박스 등에 흔히 쓰이는 그 갈색 종이이다.[10] 식용 껌이 붙지 말라고 활석 분말을 껌종이에 바를 만큼 안전해젔다.[11] 3:50 참조[12] 90년대까지만 해도 물에 갠 밀가루를 끓여서 벽지나 창호지를 바르는 데 많이 썼다.