발효

숨을 쉴 때 우리 몸의 세포는 산소를 태워 밥에서 얻은 에너지를 알뜰하게 꺼내 써요. 하지만 김칫독 깊숙한 곳이나 꽉 닫힌 술통 안처럼 공기가 전혀 통하지 않는 캄캄한 틈새도 있어요. 이런 곳에 사는 미생물들은 산소가 없어도 굶어 죽지 않고 살아남는 비상 대책을 마련해 두었어요.

바로 산소의 도움 없이 포도당을 잘게 쪼개어 에너지를 만드는 방식이에요. 산소를 쓸 때보다 얻을 수 있는 에너지의 양은 훨씬 적지만, 숨이 막히는 극한의 환경에서도 끈질기게 생명을 이어갈 수 있는 소중한 생존 기술이랍니다. 다만 모두에게 비상 수단인 건 아니에요. 유산균처럼 산소가 있든 없든 원래 발효로 살아가는 미생물도 있고, 효모는 당이 많으면 산소가 있어도 발효를 하기도 해요.

미생물이 이렇게 에너지를 쥐어짜 내고 남긴 찌꺼기가 바로 우리 식탁을 풍성하게 해주는 알코올이나 시큼한 산 성분이에요. 미생물에게는 그저 생존의 부산물일 뿐이지만, 사람에게는 음식의 풍미를 돋우고 보관 기간을 늘려주는 훌륭한 먹거리의 선물이 되는 셈이에요.

식빵을 상온에 오래 두어 곰팡이가 피고 고약한 냄새가 나면 부패했다고 부르고, 우유가 걸쭉하고 상큼한 요거트가 되면 발효되었다고 불러요. 두 현상 모두 미생물이 유기물을 분해한다는 공통점이 있어요.

일상에서는 사람에게 이로우면 발효, 해로우면 부패라고 구분해요. 우리 몸에 무해하고 독특한 감칠맛을 내거나 영양을 더해주면 발효로 인정받고, 배탈을 일으키거나 치명적인 독소를 뿜어내면 부패로 분류되는 것이죠. 다만 이는 사람 기준의 구분이에요. 생화학에서 발효는 산소 없이 당을 분해하는 특정 대사를 뜻하고, 부패는 주로 단백질이 분해되며 악취 물질이 생기는 과정이라 기질과 경로가 다른 경우가 많아요.

식품에서 말하는 발효는 생화학적 발효보다 넓은 개념이에요. 된장이나 치즈처럼 오랜 역사를 지닌 발효 식품들은 사람들이 미생물의 존재를 몰랐던 시절부터 만들어졌어요. 소금 농도나 온도, 밀폐 같은 조건을 경험으로 조절해 유익한 미생물은 우세하게 자라고 해로운 잡균은 잘 자라지 못하게 해 온 오랜 지혜의 산물이에요.

생물학적으로 발효는 산소를 쓰는 호흡 과정(미토콘드리아의 전자전달계 등)을 거치지 않고 해당과정만으로 에너지를 얻는 방식이에요. 산소가 충분하면 포도당 한 분자에서 약 30개에서 32개의 생체 에너지 화폐(ATP)를 뽑아내지만, 발효 경로를 거치면 단 2개의 에너지(ATP)만 얻을 수 있어요.

효모는 포도당을 분해해 에탄올과 이산화 탄소를 남기는 알코올 발효를 하고, 유산균은 시큼한 젖산을 만드는 젖산 발효를 해요. 빵 반죽이 폭신하게 부풀어 오르는 이유는 효모가 뿜어낸 이산화 탄소 기포 덕분이고, 막걸리의 톡 쏘는 탄산과 알코올 역시 효모가 열심히 일한 흔적이에요.

놀랍게도 우리 몸의 근육 세포도 100미터 달리기처럼 격렬한 운동을 할 때 산소 공급이 에너지 수요를 따라가지 못하면 젖산 발효로 ATP를 급히 보충해요. 이때 생긴 젖산은 흔히 다리가 뻐근해지는 주범으로 오해받지만, 실제로는 나중에 다시 에너지원으로 재활용된답니다.