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★ 아이스크림의 과학
언제부터 아이스크림을 만들어 먹었을까? 고대 중국인들이 3천 년 전부터 눈과 얼음에 과일즙을 섞어 먹었다는 것이 가장 오랜 기록이다. 옛 이집트나 바빌론에서도 설탕을 친 과일을 얼려 먹었다는 기록이 있다.
기원전 4세기 경, 알렉산더 대왕은 동굴에 눈과 얼음을 보관했다가, 음료수를 차갑게 하여 병사들에게 나누어 먹였다고 한다. 1세기 경, 네로 황제는 포도주에 과일 섞은 것을 알프스 산에서 가져온 얼음에 얼려 먹었다.
1292년 마르코 폴로가 중국으로부터 돌아와 물과 우유를 얼려 만드는 법을 유럽에 전했다. 프랑스 왕 앙리 2세의 왕비 카트린느 드 메디치는 아이스크림 요리사를 자신의 고향인 이탈리아에서 프랑스로 데려왔고, 1685년 헨리 4세의 딸이 영국 찰스 1세와 결혼할 때 도버 해협을 건너가 라스베리, 오렌지, 레몬 등을 넣어 영국의 아이스크림을 만들었다. 1789년 바스티유 감옥 습격 당시 혁명 지도자들은 프로코프 아이스크림 가게를 본거지로 삼았는데, '냉철한 이성을 유지하기 위해' 아이스크림을 먹었다.
1670년에 시실리 사람인 콜테리가 프랑스 파리에 '프로코프'라는 카페를 열고 휘핑크림을 얼려 "그라스 아 라 샹디"를 만들어 팔았는데, 이것이 세계 최초의 근대적인 아이스크림이었다. 영국을 거쳐 미국에 전해진 아이스크림은 1851년, 미국 볼티모어의 우유 상인 야콥 후셀이 세계 최초로 대량 생산하여 산업화 되었다. 후셀은 아이스크림의 아버지로 불린다. 1904년 아이스크림 제조기와 아이스콘의 폭발적인 인기로 아이스크림은 전 세계에 보급되기 시작했다.
아이스크림 역사에서 가장 중대한 발전은 한 쪽 끝에다가 재료를 넣으면 다른 끝에서 계속 아이스크림이 되어 나오는 '지속 제조기'(Continuous Freezer, 1925)와 '즉석 소형 제조기'의 발명(1939)이다. 그 전까지는 한 번 얼려서 한 번 아이스크림을 만드는 일회적인 생산방식이었으나 '지속 제조기'가 나와 연속적인 대량 생산이 가능해졌고 아이스크림의 대중화가 이뤄질 수 있었다.
◎ 합성 향료가 인간의 미각을 담당
1910년에 오토 발라흐(Otto Wallach, 1847-1931)는 테르텐 및 캠퍼 연구로 노벨 화학상을 받았다. 스위스에서 강의를 하던 크로아티아의 화학자 루지치카(Leopold Ruzicika)는 폴리메틸렌과 테르펜에 관한 연구로 1939년에 노벨 화학상을 받았다. 이 내용만 보고는 그가 무엇을 연구하여 노벨상을 받았는지 화학에 대한 전문가가 아니면 거의 알지 못할 것이다.
그러나 이들이 합성 향료를 연구했으며 특히 루지치카가 향수의 중요한 성분인 사향의 냄새를 처음으로 합성하였다면 이들이 무엇을 연구했는지 금방 이해할 수 있을 것이다. 사향은 '사랑의 묘약'으로 로마의 시저와 안토니우스를 유혹했던 이집트의 클레오파트라가 사용한 비장의 무기로 알려져 있다. 조선 시대 황진이가 허리춤에 숨겨두었던 것도 사향이었던 것으로 전해진다.
이 세상에는 수많은 향기가 있는데 왜 특수한 향기들만 유달리 향수, 향료로 불리며 인간의 사랑을 받을까?
지구상에 존재하는 화합물은 약 2백만 종으로 이 중 약 40만 종의 물질이 냄새를 갖고 있는 것으로 추정된다. 냄새를 갖고 있다는 것은 이 물질들이 공기를 통해 날아갈 수 있을 정도의 미세한 입자로 쪼개질 수 있으며 특히 이 입자들이 수분이나 기름에 녹을 수 있다는 것을 말한다. 금속에 냄새가 없는 것은 금속의 구조 결합이 매우 단단해 입자화가 불가능하고 아울러 먼지에 냄새가 없는 것은 코에 달라붙어도 점막 내에서 화학 반응을 일으키지 않으므로 후각 신경이 이를 파악할 수 없기 때문이다.
사람이 코로 맞는 냄새의 향기가 좋고 나쁨은 대체로 일치한다. 된장이나 김치의 냄새의 경우 외국인들이 대부분 싫어하는 대신 우리나라 사람들은 좋아하는데 엄밀히 따져 볼 때 된장이나 김치는 발효 과정, 즉 썩는 과정을 거친 것이므로 냄새로만 따지면 좋지 않은 것이 틀림없다. 다만 우리나라 사람들은 특유한 식생활 때문에 이를 의식적으로 좋은 냄새로 분류하고 구수하다고 표현하는 것이다. 그렇지만 된장 냄새나 김치 냄새가 한국인들에게 익숙하다고 하여 향수를 만들었다가는 파산하기 십상일 것이다. 막걸리의 경우도 냄새를 싫어하는 사람이 많은데 그것도 발효주이기 때문이다.
향수의 기원은 원래 수렵인들이 신에게 동물을 바칠 때 살이 타는 냄새를 숨기기 위해 시체에다 뿌리던 탈취제에서 시작되었다. 시간이 가면서 연기가 나는 향 자체가 동물의 시체를 대신하게 되었다. 고대에 유향, 몰약, 계피, 감송 등의 수지 고무를 태우는 것은 인간이 신에게 바칠 수 있는 최대의 경의였다.
탈취제에서 향수로의 발전은 6천 년 전 극동과 중동에서 일어났고 기원전 3천년 경의 메소포타미아 지역의 수메르인들과 나일강 유역의 이집트인들은 자스민, 히야신스, 붓꽃 등으로 만든 기름과 주정으로 목욕을 했다.
이집트인들은 몸의 각 부분마다 다른 향수를 발랐고, 고대 그리스인들은 화장품은 사용하지 않았지만 향수는 풍부하게 사용했다. 아테네 민주주의의 토대를 만든 정치가 솔론은 아테네 남자에게 향수 판매를 금하는 법을 반포하기까지 했다. 로마인들은 적당한 향수를 바르지 않으면 전쟁터로 출정할 준비가 안 되었다고 여겼다. 이렇게 향수를 남용하는 것이 교회의 비위를 건드려 급기야 향수는 타락과 사치의 동의어가 되었고 교회는 기독교인들이 향수를 사용하는 것을 금지했다.
유럽에서 향수와 향수 제조에 대한 관심을 다시 일깨운 것은 십자군 전쟁이었다. 십자군이 동양으로부터 수입한 것 중 가장 비싼 것은 '장미향수'였는데 그것은 장미 꽃잎의 정수만을 짠 것이었다. 식물성 천연 향수만 유럽인들의 눈길을 끈 것은 아니었다. 그들은 네 가지의 동물 기름이 사람을 취하게 하는 효과가 있는 것을 알았다. 이것은 사향, 용연향, 영묘향 그리고 해구향인데 오늘날 향수에서 없어서는 안 될 기본적인 요소들이다.
발라흐는 벤젠의 구조를 밝힘으로써 화학의 역사상 새로운 시대를 선도한 아우구스트 케쿨레(Friedrich August Kekule von Stradonitz)와 공동 연구할 수 있는 행운아였다. 특히 케쿨레는 실험실 연구에 별 관심이 없어 이론적인 연구만 좋아한 대신 발라흐는 실험실에서 연구하는 것을 좋아했다. 케쿨레의 연구실에는 당시 산업체로부터 증류된 여러 가지 오일들이 많이 보관되어 있었는데 그는 그 오일들의 성분을 직접 조사하여 가능하면 인공적으로 합성하겠다고 요청하여 허락을 얻었다.
식물성 오일은 강한 맛과 냄새를 풍기는 휘발성 성분을 갖고 있는데다가 이를 잘 혼합하면 인간의 기분을 좋게 하고 성적인 자극을 유발하는 특이한 냄새를 갖고 있는 각종 방향제로 사용할 수 있는 등 인간 생활에 매우 중요한 역할을 한다. 발라흐는 이와 같이 인공 향료를 개발한 공로로 1910년도 노벨 화학상을 수상한 것이다.
현재 우리들의 식생활에 관련되는 수많은 향료들은 인공으로 만든 것으로 매년 나오는 새로운 음료수도 역시 인공 향료로 만든 것이 대부분이다. 그 중에서도 아이스크림에 넣는 향료는 수백 가지에 이르는데 이들 인공향료는 발라흐를 비롯한 노벨상 수상자들의 연구에 큰 혜택을 입었음을 알 수 있다.
◎ 아이스크림은 건강관리의 척도
한여름 입안에서 사르르 녹으며 더위도 달래주는 아이스크림. 아이스크림의 인기 비결은 뭐니뭐니 해도 차가우면서도 부드럽고 향이 다양하다는 것이다.
유지방은 2㎛(1㎛=100만분의 1m)이하의 크기로 입안에서 쉽게 녹고 크림과 같은 부드러운 조직을 갖도록 한다. 대체로 고형성분은 지방과 같이 아이스크림의 조직을 매끄럽게 유지시키면서 저장 중에 온도가 변하더라도 아이스크림 내부입자들이 서로 결합해 커지는 것을 막는다.
유지방 덕분에 사르르 녹는 아이스크림일지라도 너무 쉽게 녹아버리면 곤란하다. 이 문제를 해결해주는 것이 수용성 고분자인 안정제이다. 이것은 수분과 결합해 쉽게 녹아 흘러내리는 것을 막아주고 아이스크림의 부드러운 맛을 유지시켜준다. 〈10대들의 신문〉에 나온 내용을 참고로 아이스크림에 대한 과학성을 설명하면 다음과 같다.
안정제가 없으면 얼음결정이 빨리 자라기 때문에 부드러운 조직 대신에 거친 조직이 만들어진다. 흔히 녹았다가 다시 얼린 아이스크림을 먹으면 모래같이 딱딱한 얼음알갱이가 들어있는 느낌을 받는데 이는 아이스크림 내부의 얼음과 유당의 결정이 자랐기 때문이다.
그러므로 아이스크림 보관 온도는 대체로 섭씨 영하 20도 이하이다. 이보다 온도가 더 높은 상태에서는 아이스크림의 얼음 결정이 서서히 자라게 된다. 크림과 버터 등 지방성분을 물에 잘 유화시킨 유화제도 아이스크림의 조직을 부드럽게 만드는데 한몫한다.
그러나 아이스크림을 부드럽게 하는 1등 공신은 사실상 공기다. 우유 크림 분유 설탕 등을 섞어 얼릴 때 조직을 부드럽게 하기 위해 공기를 주입하는데 이때 들어가는 공기의 양에 따라 아이스크림은 부드럽거나 진한 맛을 띤다.
보통의 아이스크림은 재료 부피의 80 100퍼센트에 해당하는 공기를 넣는다. 예를 들어 우리가 먹는 1 의 아이스크림에는 0.5 즉 절반 정도의 공기가 들어있다. 아이스크림의 부피를 공기로 두 배 뻥튀긴 것이 아이스크림이다.
아이스크림이 부피에 비해 가벼운 것도 공기 때문이다. 근래 등장한 유지방 15% 이상의 고급 아이스크림이 진한 맛을 내지만 다른 것에 비해 단단하게 느껴지는 것은 공기의 함량이 20에서 30퍼센트 밖에 되지 않기 때문이다.
그러나 아이스크림은 사람들이 좋아하는 만큼 신경 써서 먹어야 할 음료이기도 하다.
◎ 아이스크림에 대한 상식 두 가지
첫째는 다이어트 하는 사람에게 아이스크림을 먹지 말라고 충고하는 것은 분량에 비해 엄청나게 많은 열량을 갖고 있기 때문이다. 유지방이 8퍼센트인 일반 아이스크림은 100그램 당 180kcal의 열량을 낸다. 여기에 초콜릿이나 과자가 들어가면 열량은 더 늘어난다.
그런데 성인 남자의 1일 소요 열량은 2500kcal이다. 그러므로 아이스크림 컵 한 두 개나 아이스크림 바 몇 개만 먹어도 하루 열량을 모두 채울 수 있는 양이고 추가로 먹는 음식은 모두 비만의 요인이 된다는 것이 열량학자들의 추정이다. 비만이 되는 요인은 열역학적으로 따지면 매우 간단하다. 자신이 하루에 소비하는 열량보다 섭취하는 열량이 많기 때문이다.
둘째는 평소에 편두통으로 고생하는 사람들은 여름철에 아이스크림을 주의할 것. 2004년 4월 터키 코카엘리대학교의 마지트 셀레클레르 박사는 편두통을 가진 사람이 아이스크림처럼 찬 것을 먹으면 갑자기 머리가 띵해지며 1-5분까지 고통이 지속되는 '아이스크림 두통'이 발병할 수 있다고 발표했다. 그 원인은 찬 음식의 영향으로 뇌 주위 혈관이 수축돼 산소 공급이 부족해지기 때문에 젖산이 쌓이면서 혈관을 더욱 수축시켜 통증을 일으키는데 편두통환자들은 통증을 더 심하게 겪는다는 것이다. 실험에 의하면 편두통환자의 70퍼센트가 통증을 크게 느낀 반면 일반인들은 8퍼센트만이 통증을 느꼈다고 한다.
/이종호 과학저술가 mystery123@korea.com 2004.08.02 ⓒScience Times
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