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Date 2021/07/18 21:19:30
Name 짬뽕순두부
Subject 와인과 나의 케미스트리 (1) - 이산화황,아황산 (수정됨)
안녕하세요

계속되는 코로나 상황에 밖으로는 못 나가고 집에서 술을 마시다 보니 요새 와인에 부쩍 많은 관심이 생겼습니다.
와인에 대한 관심은 점점 커지는 것에 비해, 자주 마실 수 없는 재정적, 건강적 이유로 매일 글과 유튜브로 와인을 공부하고 있습니다.
이렇게 깊게 공부하다 보니 전공지식과 와인의 상관관계가 많이 있다는 것을 느끼고, 제가 공부한 내용들을 정리하고 또 나누고 싶어 이렇게 글을 쓰게 되었습니다.

이어질 글들은 가벼운 과학적 이야기들이고, 사실 알아도 인생에 큰 도움이 되지 않을만한 와인 속 화학에 대한 이야기입니다. 제가 이해할 수 있을 만큼 이해한 내용들에 대해 가급적 쉽게, 고등학교 수준으로 한 번 풀어 내보도록 하겠습니다.

 

0. 아황산? 이산화황? 대체 뭘까?
분위기 있게 와인을 마시다가 와인병의 뒷편을 보면 항상 써 있는 내용이 있습니다. 바로 “이산화황함유” 혹은 성분명에 무수아황산, 아황산 등의 표현이죠
3sbfmpJ.jpg
(저의 소중한, 루이자도 줴브리 샹베르탱 2014 입니다. 2년 내에 마실 일이 있을까요…?)

뭔가 위험한 느낌으로 이산화황 함유에 대한 강조를 하는 것 보니 이 성분이 몸에 좋지 않을 것 같다는 느낌이 물씬 듭니다. 사실 주의 깊게 보지 않았으면 아무도 관심없을 이 성분은 대체 뭘까요!?


1. 아황산(H2SO3)이란?
아황산은 이산화황(SO2)의 수용액 상태를 나타냅니다. 일반적으로 이산화황은 일반적으로 기체상태로 자연에 많이 존재하는데, 유황 냄새 혹은 달걀 썩는 냄새 등의 악취를 유발하는 물질로 알려져 있습니다. 주로 메타중아황산나트륨(Na2S2O5), 메타중아황산칼륨(K2S2O5) 등의 파우더 형태로 구입하여 희석하여 사용하게 됩니다.

 
2. 왜 와인에 아황산을 사용할까?
아황산을 사용하는 가장 큰 목적은 두 가지 입니다.
1) 산화 방지제
와인 속에 용해된 SO2는 O2를 산화환원 반응으로 잡아줍니다. 이것이 필요한 이유는, 대부분의 향을 내는 성분들(Aroma compound)는 고리형 구조와 이중결합들을 가지고 있기 때문에 산화되기 쉽습니다. (그래서 심지어 고리형 구조를 가진 불포화 화합물을 방향족 화합물, aromatic compound라고 부르지요) 따라서 이런 화합물들보다 더 잘 산화환원 반응을 해줄 수 있는 이산화황이 꼭 필요한 것입니다.
2) 방부제(보존제)
또한 산소 농도를 낮게 유지해줄 수 있기 때문에, 산소를 이용하여 대사하는 미생물들의 번식을 막아줄 수 있습니다. 사실 완성된 와인은 그 자체만으로도 낮은 pH(2~4)를 가지고 있어 미생물 번식이 쉽진 않습니다. 하지만 와인이 완성되기 전, 효모에 의해 당이 알코올로 완전히 치환되기 전에는 아주 당연히도 원하지 않는 미생물에 취약합니다. 따라서 와인 생산자들은 발효를 해치지 않는 적절한 타이밍에 아황산을 투입하여 와인을 보존합니다. 또한 포도를 재배하는 과정에서도 각종 병충해로부터 포도를 지키는 용도로도 사용하기도 하지요. 자세한 내용은 뒤에서 더 설명하겠습니다.


3. 아황산은 어떻게 와인속에 존재할까?  그리고 어떻게 방부 효과를 가질까?
(이제부터 조금 자세한 화학 이야기가 나옵니다.)

1) SO2의 농도와 효과
용해된 SO2는 와인의 pH영역에서 대부분(90%이상) HSO3의 형태로 존재하게 되며(SO2의 pKa = 1.81 ), 5% 이하만 SO2의 형태로 존재하게 됩니다. HSO3-는 용해되어 있는 상태에서 당분, 알데하이드, 케톤들과 어느정도 반응하여 비활성 상태로 존재하게 되고, 이 경우 방부효능을 가지지 않습니다. 따라서, 이미 반응한  SO2를 먼저 구분할 필요가 있습니다.

 SO2total = SO2free (SO2, SO3, HSO3-) +  SO2reacted
로 구분을 하겠습니다. 

또한  SO2free 역시 모두 방부효과가 있는 활성상태로 존재하진 않습니다. 
대부분의 방부효능은 SO2에서 발생한다고 볼 수 있고,이를 Active SO2로 분류하기도 하는데 
최종적으로 이 Active SO2가 와인에 0.35 mg/L 있어야 최소 방부 효과가 있다고 보고 0.6 mg/L 가 최대로 방부 효과를 보여줍니다.
따라서 숙성 및 저장 기간동안은 25~30 mg/L 의  SO2free 농도를 권장합니다.
자연적인 발효과정을 통해 10-20 mg/L의 SO2가 형성되고 최종적으로 첨가되는 SO2를 포함하면 대략적으로 20-200 mg/L의 SO2가 와인내에 존재하게 됩니다.

2)그럼 어떻게 SO2는 효과를 가질까요? 
SO2 미생물의 세포 막은 일반적으로 전하를 띈 이온들이 투과될 수 없습니다. SO2는 전하를 띄지 않기 때문에 투과되어 침투되는데,
이때 세포 내부의 pH 는 6정도이기 때문에 세포내에서 SO32-로 변하면서 세포 단백질과 효소들과 결합하여 변성을 일으켜 파괴하게 됩니다.

특히 와인에 관심이 있으신분들이라면 들어보셨을 Brett(브레타노마이스)라는 효모로 인한 오염과 악취에 대해서 어느정도 도움을 줍니다. SO2가 0.4 ppm 이상일때 효모의 세포벽을 약하게 하여 균을 억제합니다. (살균이 되진 않습니다)

그리고 앞서 말씀드린대로, SO2는 산화방지제로써 Poly Phenol Oxidase(PPO)이라는 효소의 활성도가 낮춰줍니다.
PPO는 안토시아닌이 갈변하는데 주요한 역할을 하는데 이 효소에 직접 결합하여 갈변을 막아 줍니다.

ielnIoF.jpg
그래서 주로 과일을 말릴 때 보존재로 SO2를 엄청나게 많이 사용하지요. (건과일 한줌이면 와인 10병정도 마시는거랑 비슷하다고 합니다)




4. 아황산의 위험성과 규제
아황산은 알러지 반응을 유발할 수 있습니다. 특히 천식 등의 호흡기 문제가 있는 분들에게 더 심각한 반응을 유발하는 경향이 있으며 급성 반응으로 일어나기 때문에 이전에 와인을 마셨을 때 기침이나 재채기, 호흡곤란, 두드러기 등의 반응이 일어나셨던 분들은 와인을 안드시는 것을 추천드립니다. 세계 보건기구에서 정한 1일 허용치는 이산화황으로 0.7 mg/kg(체중) 이며, 이를 환산할 경우 와인 약 4잔이라고 합니다. 따라서 매일 지나치게 많은 와인을 드시는 것은 건강에 해로울 수 있으니 주의하시기 바랍니다.
(와인 외에도 일회용 젓가락, 세척된 채소, 건조한 과실류에도 많이 사용된다고 합니다.)

대부분의 국가에서 총 함량에 대한 제한을 하고 있으며 당의 함량에 따라 규제가 다릅니다.

- EU
 1) 5 g/L 미만의 당을 포함하는 경우
  : 화이트, 로제와인은 200 mg/L, 레드와인은 150 mg/L
 2) 5g/L 이상의 당을 포함하는 경우
  : 화이트, 로제와인은 250 mg/L, 레드와인은 200 mg/L
 3) 기타 스위트 와인(소테른 등) : 300~400 mg/L 

- 아르헨티나
  : 레드 130 mg/L, 화이트,스위트레드 180 mg/L, 스위트화이트,로제 210 mg/L 
- 호주, 뉴질랜드
  : 35g/L 초과의 당을 포함하는 경우 300 mg/L, 미만일경우 250 mg/L
- 그 외 대표 국가
  : 한국, 일본, 미국,캐나다 350 mg/L
(테이블 기능이 없어서 가독성이 안좋군요 ㅠㅠ)

5. 아황산의 대체품은 없을까?
1) 아스코르브산(ascorbic acid)
비타민C의 다른 말입니다. 0.05 ~ 0.15 g/L 의 아스코르브산이 들어갈 경우 좋은 방부 효과를 보이지만,
어느정도의 SO2 free가 있어야 방부 효과를 보이므로 단독으로 쓰이기 쉽지 않습니다.
그 자체로 신맛이 있으므로 많은 양을 사용하기 어렵지만, 화이트와인의 병입 전에 종종 사용하는 편입니다.

2) 소르빈산(Sorbic acid)
주로 Potassium sorbate 파우더 형태로 사용되며, 100 ppm 이상 되어야 효과가 있습니다. 하지만 방부제로 많은 규제를 받는건 마찬가지라 큰 매리트가 있진 않습니다. 주로 홈브루잉 등에서 사용하는 편입니다.

6. 내추럴 와인에도 아황산이 있다고?
내추럴 와인의 기준에 대한 의견은 분분하지만, 1) 이산화황을 최소한만 사용한 경우 2) 완전히 안쓴 경우 두 가지로 나누었을 때, 보관 및 판매의 관점에서 대부분 내추럴 와인이라도 이산화황을 사용하는 편입니다. 
유럽에서는 내추럴 와인에 대해 30~40 mg/L 정도까지 사용이 가능하다고 합니다. (정말 최소량이기 때문에 장기 보관은 절대 안됩니다)

하지만 실제로 첨가하지 않는 제품들도 있는데, 앞서 말씀드린 대로 자연적으로 이산화황, 소르빈산 등은 생성될 수 있으므로 국내 유통하는 제품들에는 이산화황 함유 등의 문구가 표기되어 있기도 합니다.
(관련기사: https://www.hankyung.com/news/article/2008031866461)


7. 맺음말
다 써놓고 보니 정말 알아두면 쓸데없는 지식 같습니다 하하...
이 글을 왜 여기에 썼는지도 모르겠는데... 
그냥 쓱 곁눈질로 보시고 그 시간에 와인 한 잔 더 드시길 바랍니다.



* 이 글은 Alcohol-free로 작성되었습니다.
* 퍼가실 땐 댓글 남겨주시고, 출처를 꼭 밝혀주세요.

참고자료
1) http://hqcenter.snu.ac.kr/archives/jiphyunjeon/우리가-먹는-음식의-이면에-숨겨진-비밀-아황산
2) Pat Henderson, Wine 3(introduction to enology) 수업자료, Santa Rosa Junior college, (2014) 
    (http://srjcstaff.santarosa.edu/~jhenderson)
3) OIV Collective Expertise document SOand Wine : review , (2021)
4) Howe, Patricia A., Randy Worobo, and Gavin L. Sacks. "Conventional measurements of sulfur dioxide (SO2) in red wine overestimate SO2 antimicrobial activity." American Journal of Enology and Viticulture 69.3 (2018): 210-220.

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짬뽕순두부
21/07/18 21:22
수정 아이콘
혹시... 윗첨자, 아랫첨자를 쓰는 방법이 따로 있을까요? 있다면 알려주시면 감사하겠습니다!! HTML로는 제대로 보이는데, 글쓴 후에는 sub, sup이 작동을 안하네요... 전공자로서 HSO3- 라고 써있는건 보기 괴롭습니다...
21/07/18 22:13
수정 아이콘
하.. 설퍼를 피쥐알서 보다니.. 루이자도 지브리샹베르탱14면 지금따서드시는것도 좋겠네요! 여름은 너무더우니 온도컨트롤이 힘들어서 가을에 드심도.. 저는 비오디나미좋아하고 비오디나미 혹은 오가닉 아니면 내츄럴와인들이라 불리는 것들서 느껴지는 나름의특성이 참 재밌고 좋은데요(물론 쓰레기품질인데도 비싸게 파는 업계사람들도많죠) 이 설퍼 사용을 마치 기만행위처럼 호도하는 것도 참 역겹더라구요. 그러면서 컨벤셔널이란 단어를쓰는것도 좀 그렇고..

말씀하신데로 내츄럴와인에서도 꽤 많이사용합니다. 안쓸수가 없어요. 다만 인증기관마다 그 사용에 대한 허용범위가 아주 달라서 어떤곳은 소량 어떤곳은 무조건 금지 이런식이긴 할건데요

대표적으로 프랑스 안에서는 일반적인 와인보다 내츄럴와인이 좀더 메이저한 보졸레 특히 그 중에서도 갱스오브4라고 불리는 집중하나인 막셀 라피에르는 수출용와인에 설퍼첨가한다고 하더라구요
21/07/18 22:17
수정 아이콘
아 또 설퍼사용이 최소화한다고 해서 장기숙성이나 보관이 불가능하다고 보진 않습니다. 적어도..위대한 비오디나미 와인들은 그렇지않은거같아요 당장..가장 비싼 와인인 르루아가 비오디나미 협회 장? 심사위원이셨죠 레 르네상스 데 테루아였나..이름은 잘..르루아 와인의 생명력은 뭐 유명하죠.

또 비오디나미를 세상에알린 니콜라졸리의 와인들은 기본적으로 화이트와인임에도 생명력이 엄청나죠. 일주일동안 오픈해서 테이스팅해도 괜찮을 정도입니다 와인드스는 분이라면 이게 얼마나 대단한지 아시죠 꼭 드셔보세요

그만큼 설퍼사용을 안하는 대신 산도를 통해 어떻게든 보존력을 높이려하고 있습니다. 혹은 화이트라도 줄기의탄닌을 좀 이용해보려고 하고있구요. 그래서 왠만큼 잘만들어진 와인들 경우 그런 장기보존력이 떨어진다고 할수는 없는거같아요
짬뽕순두부
21/07/18 22:30
수정 아이콘
제가 비오디나미 공법들에 대한 지식은 거의 없어 어떻게 방부와 산화를 조절을 하는지 공부가 필요하겠네요. 잘만든 비오니다미, 오가닉 와인들은 아주 훌륭하다고 들었는데 아직 경험해본적이 없어서 궁금하네요! 나중에 비오디나미 소개해주시는 글을 써주시면 정말 감사하겠습니다! 많은 정보를 알려주셔서 감사합니다!
21/07/18 22:38
수정 아이콘
당장...가장 최상급의 와인들은 거진. 비오디나미가 많습니다 디알씨..르루아..르플레브..등등..보르도서도 꽤많이도입하고 있죠.
다만 비오디나미가..지나치게 추상적이고 관념화된 사실 미신에 기반한 것도 너무 많아서 절충하는 집들이 상당수라고 들었습니다.
그럼에도 나름 의미있는걸 보면.. 토양의 ph수준을 낮게하기위한 여러 조치들이 있는데요 트랙터를 쓰지않아 미생물이나 자렁이같은...것들이 잘 자랄 수있는 환경을 조성한다던지.. (사실 문과라 잘 이해는 안가네요..)가 있던거 같습니다.

사실 ..근데 파파괴라...
짬뽕순두부
21/07/18 22:54
수정 아이콘
https://www.youtube.com/watch?v=9-2ouiAmCVA
저도 여기서 그 개념을 처음 들었는데... 좀 이과로서 받아드리기는 어려운 개념들이 많더라구요 흐흐....
그치만 위 영상에서 말한것처럼.. 열심히 만들겠다는데 굳이 말릴 이유는 없는 것 같기도 해서 그냥 받아드리려 합니다. 말씀하신 최상급 와인들은 살면서 경험해볼 일이 과연있을까 싶기도 하구요 헛헛
21/07/18 23:10
수정 아이콘
니콜라 졸리의 최상급뀌베인 쿨레드 세랑이 16정도라서요 아무래도 부르고뉴 1등급 밭보단 싸잖아요..허허..경험해보시기엔 정말 괜찮을 겁니다. 보통 하루 디.캔.팅.을 추천 하더라구요. 전 그냥 와인셀러 맨 윗칸서 4일간 먹었습니다. 디캔터에 부어서.. 안죽더라구요..
사실 비오디나미농법이란게 루돌프 슈타이너라는 사람에게서 보통 기초했다고하잖아요? 근데 이 루돌프슈타이너의 학문이 신지학 인데 여기서 신자가 귀신 할때의 신 자입니다..
정확히말하면 주술적인 것이죠..
짬뽕순두부
21/07/18 23:54
수정 아이콘
하루의 디캔팅이라니... 기다리는 하루가 너무 설레겠어요. 추천해주신 쿨레드 세랑은 한번 도전해봐야겠습니다 ^^ 하루빨리 코로나가 잠잠해져서 sm5cap님과 잔을 기울이는 날도 오면 좋겠네요! 감사합니다.
21/07/19 00:02
수정 아이콘
학 저야 알못이라.. 특히 이런 이과적인 지식은 너무몰라서 참 답답할때가많습니다. 같이 드시면 배울게너무많아서 노트준비해야겠네요! 쿨레드세랑은 정말 드셔보실만합니다!
초보저그
21/07/18 22:13
수정 아이콘
질소는 대체품이 안 되려나요? 몰리두커도 질소 쓰는 걸로 알고 있고, 남은 와인 보관하는 질소 주입기도 있으니까요.
짬뽕순두부
21/07/18 22:27
수정 아이콘
저도 몰리두커가 그런식으로 하는것은 몰랐는데 감사합니다. 질소 분위기을 만들어주면 산소를 극단적으로 제한할 수 있기 때문에 효과가 있을 것 같습니다. 다만 오크통 숙성에서는 질소 분위기를 적절히 이용하기 어렵기 때문에 발효 전후로 잡균이 득세하지 않도록 컨트롤 하는것이 쉽진 않겠네요. 남은 와인에 질소를 주입하는 것은 산화 방지 목적입니다.
영소이
21/07/18 23:02
수정 아이콘
이런 글 너무 좋아요 항상 건강하시고 앞으로도 여유 되시면 글 써주세요
짬뽕순두부
21/07/18 23:51
수정 아이콘
댓글 감사합니다. 영소이님도 건강하시구 좋은 한주 보내시기 바랍니다!
alphaline
21/07/19 00:44
수정 아이콘
줴브리 샹베르땡 저도 참 좋아하는 마을입니다
빌라쥬급이면 지금 드셔도 정말 맛있지 않을까요?
피노누아의 장점 중 하나가 어릴 때도, 브리딩이 충분치 않을때도 정말 맛있는 점이라고 생각해서요
물론 장기숙성을 노리고 만든 그랑크뤼면 다르겠지만요
이산화황에 대해선... 많은 내추럴와인을 마셔본 것은 아니지만
지금까지 마셨던 대놓고 내추럴을 표방하는 와인들은 거의 다 실망스러웠네요
짬뽕순두부
21/07/19 01:18
수정 아이콘
많은 분들께서 내추럴에 아직 부정적인 것은 괜찮은 생산자가 그만큼 없기도 해서겠지요.. 달라질 여지도 있다고 봅니다만 내추럴이 꼭 옳은것도 또 아니라고 생각합니다. 즐거운 와인생활 하시고 좋은 와인은 종종 소개해주시면 좋을 것 같습니다!
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