마이야르 반응이란? 과연 탄 고기일까?(Maillard reaction)

Maillard reaction

프랑스의 의사 겸 화학자 루이 카미유 마이야르(Louis Camille Maïllard, 1878~1936)가 1912년 발견해 공표한 화학반응으로, 한국에서는 스펠링을 보고 마일라드, 메일라드 등으로 발음하기도 한다. 실제로 일본에선 메일라드 반응(メイラード反応)이라고 부른다. 프랑스어가 아닌 영어 발음이 바로 그 발음이기 때문.

요리에서 흔히 쓰이는 것으로 알려져 있지만 본래 마이야르는 요리엔 아무 관심없이 인체 세포 속에서 아미노산과 당이 어떻게 반응하는지를 연구하다 발견한 것으로, 나중에서야 이 반응이 요리에서 늘 일어난다는 걸 깨닫게 된 것이다.

 

 

 

 

 

 

TV나 모니터에서 스테이크가 지글지글 익어가는 모습을 보면 절로 침이 고인다. 그때 진행자나 출연자가 꼭 하는 말이 있다. “센 불에 구워서 스테이크의 육즙을 가둬야 고기가 맛있어져요.” 육즙을 가두는 게 정말 가능한 걸까? 결론부터 말하자면 그렇지 않다. 스테이크를 맛있게 하는 것은 육즙 가두기가 아니다. 바로 ‘마이야르 반응(Maillard reaction)’이다.
 
스테이크를 불에 구우면 고기 표면에서 수분이 제거되며 마이야르 반응이라는 화학반응이 일어난다. 이로 인해 고기의 색은 먹음직스러운 갈색으로 변하고 침샘을 자극하는 향기가 생겨난다.
 
고기를 씹을 때 나는 맛은 단백질의 맛이 아니다. 단백질은 인간이 맛을 느낄 수 있는 분자의 크기보다 더 크기 때문이다. 하지만 단백질에 마이야르 반응이 일어나면 큰 분자들이 작고 다양한 분자로 변하면서 맛과 향이 풍부해진다.
 
마이야르 반응은 온도와 깊은 관련이 있다. 섭씨 130~200도(℃) 사이에서 격렬하게 반응이 일어나고 수많은 향기 물질이 만들어진다. 이 반응을 일어나게 하려면 고기를 섭씨 130~200도의 높은 온도에서 구워야 한다는 뜻이다. 일반적으로 스테이크를 강한 불에 굽는 이유는 마이야르 반응을 일으키기 위해서다.
 

높은 온도에서 스테이크를 구워도 육즙은 빠질 수밖에 없다. 높은 온도에서 스테이크를 굽는 이유는 마이야르 반응을 일으키기 위해서이다.  
 
그렇다고 너무 높은 온도에서 스테이크를 굽는 것은 좋지 않다. 온도가 섭씨 200도 이상 올라가면 마이야르 반응에서 새로운 분자가 나타나기 때문이다. 이때 생기는 분자는 발암물질이 섞여 있고 맛 또한 좋지 않다.
 
마이야르 반응을 이용해 맛있는 소스를 만들기도 한다. 스테이크를 굽고 난 팬에 육수나 물, 술, 우유 등을 넣어 팬을 닦아내 이 국물로 소스를 만드는 것이다. 이 요리 기술은 ‘데글라이즈(Deglaze)’라고 불린다. 마이야르 반응을 통해 팬에 남은 향기 물질들을 모아서 사용하는 요리 기술로 유명하다.
 
그렇다면 향기를 발생시키는 마이야르 반응은 무엇일까. 이 반응은 1912년 프랑스 생화학자 루이 카미유 마이야르(Louis Camile Maillard)가 발견해 처음으로 보고했다. 하지만 그가 한 연구는 음식에 관한 것이 아니었다. 그는 생물 세포의 생화학 분야에 몰두한 의사로, 인체 세포 속에서 발견되는 아미노산과 당이 어떻게 반응하는지에 대해 연구했다. 그가 죽은 이후에야 음식에서도 아미노산과 당의 반응이 일어난다는 것이 알려져 동일한 이름으로 불리게 됐다.
 
마이야르 반응은 환원당의 카복시기(-COOH, 이온화하기 쉽고 산성을 나타내는 작용기)와 아미노산, 펩티드, 단백질 등 아미노기(-NH₂, 한 개의 질소 원자와 두 개의 수소 원자로 이루어진 작용기)를 갖는 화합물 사이에서 일어난다. 식품의 대표적인 성분 간 반응으로 식품의 가열처리, 조리 혹은 저장 중에 일어나는 갈변현상이나 향기 생성에 관여한다.

1단계	아미노기 + 카보닐기 > 글루코실아민 > 케토세아민 (이때 케토세아민으로 변하는 도중 아마도리 전위에 따라 반응속도가 결정되며 이 반응의 반응속도가 이후 전체의 반응 속도를 결정한다.) 케토세아민은 케토 폼과 에놀 폼으로 구성되는데 에놀 폼의 반응성이 더 커서 케토 폼만 남게 된다.
2단계	케토세아민이 산화되어 3-데옥시오존 > 3.4-다이데옥시오존 > 5-hmf > reductone 순으로 변화한다.
3단계	reductone과 나머지 산화생성물들이 멜라노이딘 반응을 일으켜 색소를 생성하고 반응이 끝난다. aldol : reductone > 알코올 + 카보닐 strecker : reductone + 아미노기 > 알데하이드 + 기타 생성물

 

타는 것과의 차이

 

열을 가해 반응을 일으킨다는 점 때문에 일반인들의 이해 방식으로는 '약하게 타는 것'으로 보인다. 결국 마이야르 반응과 타는 것을 가르는 것은 곧 굽는 것과 태우는 것의 구별이라고도 할 수 있다.

마이야르 반응은 화학반응 후 색소와 다른 몇몇 물질이 생겨 음식의 풍미를 더하지만 음식을 태우는 것은 더 높은 온도에서 연소가 진행되어 그을음 등이 생기는 것이다. 200°C 까지는 마이야르 반응이 일어나지만 그 이상의 온도로 올라가게 되면 마이야르 반응이 약하게 일어나다가 타기 시작한다.

마이야르 반응이 일어난 결과 환원당이 산화된다는 것은 연소와 같지만 연소는 중간과정 다 제끼고 산화가 끝까지 진행되어 이산화탄소와 물, 그리고 그을음으로 나오는 탄소 덩어리만을 남기는 것이라면 마이야르 반응은 여러 종류의 산화반응들 중 풍미와 색을 나타내는 화합물이 만들어지는 단계까지만 진행되고 더 이상 산화가 진행되지 않는 것이라고 할 수 있다. 

 

즉 엄밀한 의미에서 '약하게 타는 것'은 고기의 매우 적은 부분이 산화가 끝까지 진행되고 나머지 부분에서는 산화가 일어나지 않는 것이라면 마이야르 반응은 넓은 부분에서 산화가 일부만, 그것도 특정한 경로로 진행되는 것이다.

 

 
반응에 관여하는 당과 아미노산의 종류는 매우 다양하다. 한 가지 당과 아미노산 쌍에서 만들어지는 실제 생성물은 반응 온도나 산성도, 옆에 있는 다른 화학 물질 등에 의해 달라진다. 심지어는 운에 의해서도 좌우된다니, 똑같은 재료로 요리를 해도 온도와 환경에 따라 다른 향기가 만들어질 수밖에 없다.
 
고기를 구울 때 나는 향기 외에도 빵집에서 빵을 굽는 향기, 커피 향기, 소시지를 자를 때 나는 고소한 향기 등도 모두 마이야르 반응에 의해 생긴다.
 
마이야르 반응이 고온에서만 일어나는 것은 아니다. 간장이나 된장을 만들 때에도 마이야르 반응은 중요한 작용을 한다. 이 경우 실온상태에서 아주 천천히 반응이 진행된다. 장맛이 오래 묵힐수록 깊어지는 이유가 바로 이 때문이다.

 
마이야르 반응에서 만들어지는 분자는 2011년 현재까지 1,000가지 이상 발견됐다. 그만큼 마이야르 반응은 대단히 복잡한 화학 반응이다. 당과 아미노산의 타입에 따라 수 백 가지의 서로 다른 향미를 만들어낼 수 있기 때문에 과학자들은 이를 이용해 인공 향미를 만들어낸다. 마이야르 반응의 정확한 메커니즘을 밝히고 더욱 다양한 향미를 만들기 위해 과학자들의 연구는 계속되고 있다. 향기의 과학이 우리의 식생활을 더욱 풍요롭게 만들어주길 기대해 본다.

 

 

스테이크의 레어, 미디엄, 웰던 익히는 방법과 각각의 맛과 질감의 차이점