모니카 페케테(Monika Fekete) 박사는 우유과 두유에서 응고가 발생하는 이유와 이를 방지하는 방법을 이해하기 위해 단백질 화학에 대해 깊이 파고 들었다.
손님들을 위해 자주 두유 커피를 만든다면 유제품보다 두유가 더 다루기 어렵다는 사실을 눈치 챘을 것이다. 두유는 특히 뜨겁게 스팀할 때, 커피 안에서 보다 응고되는 경향이 있다. 일부 커피들과는 잘 반응하지만 몇몇 커피들과는 그렇지 않다.
우유의 섬세한 단백질 구조가 바로 이 응결 효과의 원인이다.
단백질은 길고 접힌 아미노산 사슬이다. 인간은 약 20 개의 다른 아미노산만을 사용하는데, 이들은 아무 순서대로 서로 연결될 수 있다. 대부분의 단백질에는 수백 가지 아미노산이 들어 있다.
우리가 음식을 소화할 때는 위산과 효소가 단백질을 아미노산 블록으로 분해한다. 그 다음에, 아미노산 블록을 인간이 사용하는 단백질로 다시 만든다. 인간의 단백질은 우유의 단백질이나 두유의 단백질과 다르다. 인간의 단백질은 마치 레고처럼, 근육, 머리카락, 효소와 같은 거대한 구조도 형성할 수 있다. 인간의 단백질은 체인에서 그들이 뒤따라 자리잡은 순서에 의해, 그리고 중요하게는 이 체인이 접히는 3D 구조에 의해 이러한 변형을 이뤄낸다. 아미노산의 순서와 3D 구조가 한 단백질을 다른 단백질과 다르게 만드는 것이다.
단백질은 그들을 만들어 내는 종마다 고유하다. 유제품에는 여러 종류의 특유한 단백질이 있다. 한편, 두유에도 또한 두유의고유한 단백질의 세트가 있다.
단백질 퇴화
단백질이 최적의 환경에 있는 한, 단백질은 단백질의 규칙적인 구조를 유지할 수 있다. 그러나 이 원본이 되는 기반을 파괴하기 위해 할 수 있는 몇 가지 작업들이 있다. 이 과정을 변성(denaturation)이라고 한다. 그 과정 동안 3D 구조를 유지하고 있는 약한 결합이 끊어지고 체인이 풀린다. 다음은 단백질을 변성시키는 가장 좋은 방법들이다.
1) 열
물리적인 차원에서 무언가를 가열한다는 것은 원자들이 흔들리는 속도를 높이는 것을 의미한다. 단백질에 대해서도 마찬가지다. 온도가 높을수록 원자들이 더욱 더 진동하여 약한 결합이 끊어지고 질서정연한 단백질의 구조가 흐트러진다. 그들은 궁극적으로 원래 모양과 완전히 다르게 보일 수 있는 다른 구조를 형성한다. 열을 가하면 시간이 지남에 따라 단백질의 색상과 농도가 변하는 달걀을 부치는 것을 상상해보라.
2) pH
산 또는 염기의 첨가는 아미노산 사슬의 하전입자 가지들 사이의 결합을 방해하여 원래의 내부 연결을 깨뜨리고 다시 한번 단백질 구조를 풀어낸다. 산과 유사하게 알코올 분자도 아미노산 가지와 결합하여 단백질을 변성시킬 수 있다. 우유에 보드카를 추가해본 적이 있는가?
우유가 응고되는 것은 단백질의 변성 때문이다. 두유의 단백질은 우유의 단백질과 다르므로 커피 에서 다르게 반응한다.
커피의 효과
두유가 스팀까진 잘 된다는 것을 알더라도 커피와 두유를 섞으면 자주 굳어진다. 연하게 로스팅한 커피는 진하게 로스팅한 커피보다 더 자주 문제를 일으킨다. 진한 에스프레소 로스팅은 일반적으로 연한 로스팅보다 산성이 적다. 산도가 그 답이라면, 왜 두유가 약배전에서 더 응결하는 경향이 있는지 설명할 수 있을 것이다. 이 이론을 시험하기 위한 실험을 해보자.
1) 실험
일반 슈퍼마켓 브랜드의 두유와 우유가 견딜 수 있는 가장 산성이 높은 커피의 pH를 테스트해보자. 우유는 두유보다 더 높은 산성(낮은 pH 수치)를 견뎌낼 것으로 예상된다. 우리는 또한 차갑고 뜨거운 우유로 같은 실험을 시도하고 온도가 커피의 밸런스에 어떻게 영향을 미치는지 보려 한다.
커피의 산성도(pH)는 pH 4에서 pH 5.5의 범위까지 넓다. pH 4는 다소 강한 산성이며, pH 5 내지 5.5는 보다 약한 산성의 커피이다. 이 실험에서 우리가 사용한 커피는 pH 5의 순한 산성 커피이다.
우리는 미세한 단계별로 pH를 조절하기 위해 식초를 방울로 떨어뜨려 사용할 것이다. 상온에서 우유와 두유 모두 pH 5의 커피와 부드럽게 섞인다. 그러나 커피의 pH를 4로 조정하면 우유와 두유가 모두 응결된다.
이것은 4 ~ 5 사이의 결정적인 pH 값을 맞춰야만 우유가 응고되지 않고 커피와 부드럽게 섞일 수 있다는 것을 의미한다. 가장 안전한 pH의 한계치 말이다. 그러나 그 값이 무엇이고, 두유와 우유에 다르게 적용될까?
작은 단계별로 pH를 조절해 나가면 각 우유가 응결되는 조건을 파악하기 시작한다. 차가운 두유는 다소 약한 커피, pH 4.6에서 응고된다. 한편 우유는 훨씬 더 내성이 강하다. 우유를 응고시키기 위해서는 매우 산성인 pH 4.1이 필요하다. 결론적으로, 두유는 우유보다 산성도에 훨씬 민감하다.
여기서 멈추기엔 우리는 보통 커피를 뜨겁게 즐기기에 아직까진 이야기의 절반 밖에 되지 않는다. 그렇다면 더 높은 온도에선 과연 어떻게 변화할까?
뜨거운 우유들과 뜨거운 커피로 실험을 반복해봤을 때, 두유의 최소 안전 한도는 pH 4.7이며 우유의 경우 4.5이다. 큰 차이는 아니지만 일반적으로 우유와 함께 사용되는 커피들에선 중요한 차이일 수 있다. 연한 로스팅은 pH 4.7의 경계를 쉽게 통과할 수 있는데, 이 산성도에서 두유는 응결되기 매우 쉽다.
2) 화학적 해결책
문제에 대한 해결책을 제안하기 위해 배운 것을 사용하여 과학의 진정한 힘을 보도록 하자.
문제는 두유가 산성 커피에서 너무 쉽게 응결된다는 것이다.
따라서 커피와 두유를 혼합하기 전에 커피의 pH를 빠르게 조절하는 것이 도움이 될 수 있다.
pH가 안전 한도 안에 위치할 때까지 커피에 중탄산염 소다를 약간 첨가할 수 있다. 이것은 에스프레소의 맛에 영향을 미칠 수 있으므로 먼저 실험해보는 것이 좋다. 실제로, 커피 pH가 pH 4.7 이상으로 조정된 후에는 두유는 더 이상 응결되지 않았다.
3) 응축되는 문제에 대한 해결책
커피의 pH를 측정했을 때 안전 한도 밖에 있으면 항상 문제가 될 것이다. 정말 간단한 해결책은 두유와 산성 커피를 같이 사용하지 않는 것이다.
원문 출처: https://www.beanscenemag.com.au/proteins-with-purpose-why-milk-curdles-and-how-to-avoid-it/
