[신나는 과학이야기] 녹색 시금치에 숨어있는 색소들/홍준의 한성과학고 과학교사

‘녹색의 시금치 잎에는 녹색 색소만 있을까?’

옷에 잉크를 떨어뜨리는 사소한 실수로 얼룩이 생기는 낭패를 당하는 일이 종종 있다. 그런데 잉크는 번지면서 한가지 색이 아니라 여러 색이라는 사실을 금방 알 수 있다. 식물에서도 잉크와 비슷한 예를 찾을 수 있다.

●시금치의 숨겨진 색깔을 찾아라

홍준의 한성과학고 과학교사

먼저 준비물을 챙겨보자. 시금치, 투명한 유리컵, 아세톤, 가위, 연필, 스테이플러, 여과지, 그릇 또는 접시, 돌멩이, 모래 등을 준비한다. 준비물이 갖춰졌으면 우선 시금치 잎을 가위로 잘게 잘라 접시 위에 놓는다. 이 접시에 아세톤을 시금치 잎이 적셔질 정도로 붓는다. 접시에 모래를 조금 넣은 후 시금치 잎이 뭉개져서 녹색의 액체가 스며나올 때까지 돌멩이로 간다. 모래는 시금치 잎이 잘 으깨지도록 첨가한 것으로, 구하기 어려우면 없어도 된다.

다음으로 잘 갈아진 시금치 액을 투명한 유리컵에 붓는다. 둥근 여과지를 길게 잘라 한쪽 끝을 연필에 여과지를 감은 후 스테이플러로 찍어 컵에 걸친다. 여과지의 다른 한쪽은 아세톤에서 잘 갈아진 시금치 액에 1㎝가량 잠기게 해 1시간가량 놓아둔다.

실험할 때 주의할 점은 아세톤 냄새가 강하므로 환기가 잘 되는 곳에서 실험하는 게 좋다. 냄새가 심할 경우 아세톤 대신에 알코올을 이용해도 괜찮지만 알코올에는 식물의 색소가 잘 녹지 않아 색소를 분리할 때 색깔이 진하게 나타나지 않고 실험도 오래 걸리는 단점이 있다.

●원리는 색소의 무게차와 확산

그럼 실험 결과는 어떻게 나왔을까. 거름종이에는 옅은 녹색과 진한 녹색, 노란색, 붉은색 등이 나타난다. 이중 녹색을 나타내는 색소는 엽록소, 노란색의 색소는 크산토필, 붉은색의 색소는 카로틴이다. 실험을 하다 보면 붉은색은 잘 보이지 않을 수도 있는데 이는 거름종이의 길이가 짧아서 생기기 때문에 좀 더 긴 거름종이를 사용하면 된다.

이렇게 색소가 분리되는 원리는 식물 세포에 들어있는 각 색소의 무게가 다르기 때문이다. 즉 가벼운 색소일수록 높이 올라갈 수 있기 때문이다. 여기에서 적용된 또 다른 원리는 확산 현상이다. 물에 떨어진 잉크가 사방으로 퍼져나가 듯이 농도가 높은 용액과 낮은 용액이 있으면 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물질이 이동하는 현상이 바로 확산이다.

그런데 시금치는 평소에 왜 녹색으로 보이는 것일까. 이는 시금치에 녹색 색소가 다른 색소보다 많기 때문이다. 컬러 프린터로 그림이나 사진 등을 출력할 때와 마찬가지 현상으로 설명할 수 있다. 즉 보라색을 나타내려면 미세한 점으로 찍힌 붉은색 잉크와 파란색 잉크가 섞여있는데 그것을 우리가 눈으로 볼 때에는 보라색으로 보이는 것과 같다.

식물 잎에서 녹색 이외의 다른 색은 언제 보일까. 이는 여름내내 녹색을 나타내던 잎이 가을이 되면 단풍이 들면서 노란색이나 붉은색으로 바뀌는 현상에서 알 수 있다.

엽록소가 파괴되면서 녹색이 사라지고 이전에 나타나지 않았던 소수의 색소인 카로틴이나 크산토필이 드러나기 때문이다.

홍준의 한성과학고 과학교사