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감자전, 감자찜, 감자튀김, 포테이토칩…. 감자를 이용한 음식은 정말 다양하다. 이런 감자를 이용해 과학적 원리를 확인해보자.

뚝딱 실험1 빨대로 감자 뚫기

왜 그럴까?!

끝을 막지 않은 채로 빨대를 감자에 찌르면 빨대가 구부러진다. 하지만 빨대의 끝을 손가락으로 막고 찌르면 빨대가 쉽게 감자 속을 뚫고 지나간다. 왜 그럴까.
빨대를 막고 막지 않는 것의 차이는 빨대 안의 공기가 바깥으로 빠져나갈 수 있느냐 없느냐의 차이다. 즉 빨대를 막으면, 빨대 안에 있는 공기가 바깥으로 빠져나가지 않게 된다.
따라서 감자를 찌르면 빨대 안의 공기는 압축되고 그로 인해 압력이 커져 빨대는 단단해지게 된다. 이는 온도가 일정할 때 기체의 압력과 부피가 반비례한다는 보일의 법칙에 의해서다.
공기의 압력이 커서 물체가 단단해지는 예로는 자동차 타이어, 에어 매트리스 등을 들 수있다. 또한 물을 주면 식물의 잎이 싱싱하게 살아나는 것도 흡수된 물의 압력이 커져서 단단해지는 보일의 법칙 현상의 일종이다.

뚝딱 실험2 감자로 산소 만들기

왜 그럴까?!

과산화수소는 그대로 놓아두면 아주 서서히 분해돼 물과 산소로 변하는 물질이다. 이러한 과산화수소를 빨리 분해시키고 싶으면 화학도우미(촉매)를 사용한다. 감자가 바로 여기서 촉매로 사용된 물질이다.
감자 안에는 카탈라아제라는 촉매가 들어있다. 이렇게 생물 안에 들어있는 촉매를 일컬어‘효소’라고 부른다. 카탈라아제는 과산화수소를 분해시킬 수 있는 효소이므로 소독약에 감자를 넣어주면 과산화수소가 분해돼 산소 기체가 발생한다. 과산화수소가 분해해서 발생하는 산소 기체는 살균과 소독 작용을 할 수 있다. 때문에 과산화수소는 소독약으로 쓰인다. 발생하는 산소 기체의 성질을 알아보기 위해서 불씨만 남은 향을 넣어본다. 산소는 타는것을 도와주는 기체이므로 산소가 많은 곳에서는 물질이 잘 타게 된다. 그래서 불씨만 남은 향을 넣으면 다시 불꽃이 일어나는 것이다.

체내 유해 과산화물 분해하는 카탈라아제

카탈라아제는 과산화수소를 물과 산소로 분해시키는 작용을 하는 효소로, 산소를 싫어하는 혐기성세균을 제외한 거의 모든 생물체 안에 들어있다. 특히 포유동물에게 많으며, 적혈구, 신장, 간 등에 주로 분포한다. 또한 고등식물에서는 엽록체에 많이들어있다.
생물체 내에서 신진 대사를 통해 만들어진 유독한 과산화물을 분해해 생체 조직을 보호하는 역할을 한다. 매우 안정해 냉동 보관하면 한달 이상 활성을 잃지 않는다. 상처가 났을 때 과산화수소 소독약으로 소독하면 거품이 생기는 이유도 바로 카탈라아제 때문이다. 적혈구에 포함돼 있는 카탈라아제가 과산화수소를 분해해 산소가 발생하기 때문이다.
카탈라아제 분자 하나는 1분에 5백만개의 과산화수소 분자를 분해할 수 있다. 효소의 반응 중 가장 빠른 것이다. 이는 생물체 내의 유해 과산화물을 빨리 분해하기 위한 것으로 알려져 왔다. 최근들어 생체 내 산화에 직업 관여하고 널리 생리적 기
능을 가지고 있다는 사실이 받아들여지고 있다.