4주차. 탄수화물의 변화

탄수화물의 변화


1. 전분의 호화(α화)

1) 생전분의 특징

가. 전분 입자의 크기 : 곡류(쌀, 보리, 옥수수)는 작고, 서류(감자, 고구마)는 크다.

나. 미세결정(micelle) 구조를 하고 있어 전분 마다 독특한 X선 회절을 보인다. 

다. β 전분이라고도 하며, 규칙적으로 배열하여 소화가 어렵다.

 

 

2) 호화

가. 전분에 을 첨가하여 가열하면 micelle 구조가 파괴되고 팽윤되어 풀처럼 된다.

나. X선 회절이 일정해지고, α화라고도 한다.

 

 

 

3) 호화전분의 특징

가. 점도가 커진다. 

다. 전분의 미세결정구조가 파괴되어 효소가 쉽게 작용하기 때문에 소화가 잘된다.

라. 딱딱한 물성이 개선되기 때문에 먹기도 편하다.

 

4) 전분의 호화에 영향을 미치는 인자

가. 수분 : 수분은 전분 호화의 필수적인 조건이다. 수분함량이 높을수록 호화가 잘 일어난다.

나. 온도 : 대개 60~80℃에서 호화가 되는데, 온도가 높을수록 호화가 잘된다.

다. pH : 전분의 수소결합은 pH에 의해 영향을 받는데, 알칼리성에서 호화가 잘된다.

라. 염류 : 염류 또한 수소결합에 영향을 주는데, 염류는 전분의 호화를 촉진시켜 호화 시작 온도를 낮춘다. 황산염은 반대로 호화를 억제한다. 

마. 전분의 종류 : 전분입자가 작으면 호화온도가 높아진다. 쌀, 보리 등의 곡류 전분은 감자, 고구마와 같은 서류 전분보다 입자가 작아 호화가 느리다. 또한 아밀로펙틴이 많을수록 호화는 느리다.

바. 당류 : 고농도의 당은 전분에서 수분을 탈수하는 효과가 있어 호화를 억제한다. 양갱이 이에 해당한다.

 

2. 전분의 노화(β화) 

1) 특징

가. 호화 전분을 상온에 방치하면 부분적인 미셀구조로 되돌아가 굳어지는 현상

나. 구조가 규칙적으로 되어 효소작용 받기가 곤란하므로 소화가 잘 되지 않는다.

2) 전분의 노화에 영향을 미치는 인자

가. 수분 : 수분이 30~60%일 때 노화가 가장 잘 일어나고 그 이상이나 이하에서는 억제된다. 밥이나 떡은 노화가 잘되고, 건조하여 수분이 10%이하인 국수나 비스킷은 노화가 잘되지 않는다. 고온 건조나 동결 건조 전분은 호화상태를 유지한다.

나. 온도 : 0~5℃의 냉장온도에서 노화가 가장 잘 일어난다. 60℃이상에서는 노화가 일어나기 어렵다.

다. pH : 산성에서는 노화가 촉진되고 알칼리성에서는 억제된다.

라. 염류 : 호화를 촉진하고 노화는 억제하지만, 황산염은 반대로 작용한다.

마. 전분의 종류 : 전분입자가 작은 쌀, 옥수수 등의 곡류는 노화가 쉽고, 감자와 고구마 같은 근경류는 노화가 어렵다. 찹쌀과 찰옥수수와 같이 아밀로펙틴으로만 구성된 전분은 노화가 어렵다. 

 

 

3) 전분의 노화 억제 방법

가. 고온 건조 : 80℃이상의 고온에서 급속히 열풍건조하여 수분함량을 10%이하로 만들면 노화가 억제된다. 라면, 건빵 등이 이런 원리를 이용한 제품이다. 

나. 냉동 또는 가열 : -20~-30℃로 냉동하거나 60℃이상으로 가열하여도 노화되지 않는다.

다. 설탕 첨가 : 탈수효과가 있어 노화를 억제한다. 양갱이 대표적인 식품이다. 

라. 염류 첨가 : 소금과 같은 무기 및 유기염류 사용하면 노화 방지

마. 유화제 사용 : 유화제가 호화전분의 교질 안정성을 높여 노화억제

 

3. 전분의 호정화

1) 전분을 건열로 160℃ 정도로 가열하면 전분이 부분적으로 분해되어 호정(dextrin)이 된다. 

2) 빵을 굽거나 뻥튀기를 할 때 일어나는 현상

3) 물리적, 화학적 변화가 모두 일어나며, 소화가 잘된다.

 

 

 

4. 전분의 가수분해

1) 알파 아밀라제(액화효소) : 전분 → 덱스트린

가. 전분의 α-1,4 결합을 분해하여 덱스트린을 생산하는 효소로 호정화효소라고도 한다. 전분의 크기가 작아지므로 점도가 크게 감소되어 액화효소라고 한다. α-1,6결합은 분해하지 못한다. 

나. 이 효소는 타액, 췌장, 맥아, 곰팡이, 세균 등에 존재하며, 분해 정도에 따라 다양한 크기의 덱스트린이 만들어지며, 식품가공 산업에 많이 사용되고 있다.

 

2) 베타 아밀라제(당화효소): 전분 → 맥아당

가. 전분의 비환원성 말단에서 맥아당 단위로 분해하는 당화효소이다.

나. 베타-한계 덱스트린: 베타 아밀라제는 α-1,6결합이 있는 가지 부분에서는 작용하지 못하기 때문에 베타 아밀라제로 아밀로펙틴을 분해할 경우 더 이상 분해되지 않는 덩어리가 생기는데, 이를 베타 한계 덱스트린이라고 한다.

다. 맥아, 세균, 곰팡이 등에 존재하는 효소이다.

 

3) 글루코아밀라제(당화효소): 전분 → 포도당

가. 전분의 비환원성 말단에서 포도당 단위로 분해하는 당화효소이다.

나. 곰팡이, 세균 등에 존재하는 효소이다.

 

 

5) 전분당

가. 전분을 가수분해하여 생산하는 맥아당, 물엿, 포도당을 총칭하여 전분당이라고 한다.

나. 효소작용이 쉽게 되도록 일단 전분을 호화시킨 후 액화효소를 처리하고, 당화효소를 처리하면 된다.

다. 분해를 많이 할수록 감미도는 증가하고, 점도는 낮아진다. 

 

 

5. 당류의 효소 반응

1) 전화당

가. 설탕을 분해하는 효소(invertase)를 처리하면 설탕이 동일한 비율의 포도당과 과당으로 분해된다. 이렇게 포도당, 과당의 혼합 상태를 전화당이라고 한다. 

나. 벌꿀이 대표적 전화당 식품이다. 설탕보다 더 달다. 

 

 

 

 

2) 이성화당

가. 포도당에 glucose isomerase를 처리하면 포도당의 일부가 (과당)으로 변하는데, 이렇게 만들어진 포도당과 과당의 혼합 상태를 이성화당이라고 한다. 

나. High fructose corn syrup이라고도 한다. 

 

 

6. 당류의 캐러맬화

1) 당류를 고온으로 가열하면 갈색의 캐러맬이 만들어진다.

2) 캐러맬은 색소로 사용된다.

 

 

7 복습하기 : 1단계

1) 생전분과 호화전분

항목

생전분

호화전분

영문명

베타전분

알파전분

구조

결정구조

결정구조 파괴

외관

단단

말랑말랑

소화

어렵다

쉽다

효소작용

어렵다

쉽다

점도

낮다

높다

 

2) 호화와 노화

항목

호화

노화

반응

생전분 → 호화전분

호화전분 → 노화전분

조건

수분 + 열

냉각 방치

구조

결정구조 파괴

유사 결정 구조

외관

말랑말랑

단단

소화

잘 된다.

잘 되지 않는다.

 

3) 호화에 영향을 미치는 인자

항목

영향

 

수분함량

많을수록 촉진

 

온도

높을수록 촉진

 

전분 종류

서류가 곡류보다 빠르다

감자가 쌀보다 빠르다.

pH

알칼리성에서 촉진

 

염류

호화촉진(황산염 제외)

 

아밀로펙틴

호화를 느리게 한다.

찹쌀이 호화 느리다.

 

4) 노화에 영향을 미치는 인자

항목

영향

노화억제방법

수분함량

30~60%에서 촉진

고온 건조 또는 동결 건조

온도

냉장온도에서 촉진

급속냉동 또는 고온 유지

전분 종류

서류가 곡류보다 느리다.

 

pH

산성에서 촉진

 

염류

노화를 억제(황산염 제외)

 

아밀로펙틴

노화를 느리게 한다.

 

 

5) 호화와 호정화

항목

호화

호정화

조건

수분 + 열

물리적 변화

팽윤

팽윤

화학적 변화

없다.

전분분해 → 덱스트린 생성

소화

소화 잘된다.

소화 잘된다.

 

6) 아밀라제

항목

α-amylase

β-amylase

gluco-amylase

생성물 

덱스트린

맥아당

포도당

특징

전분 액화

전분 당화

전분 당화

존재

침, 소화액

맥아

세균

 

 

8. 복습하기 2단계

 

전분을 맥아당 단위로 절단하는 가수분해효소는? 베타아밀라제

전분 액화효소란 어떤 효소를 말하는가? 알파아밀라제

비환원당에는 어떤 것이 있는가? 설탕

생전분에 물을 가하고 가열하면 전분이 풀처럼 되는 것은? 호화

베타전분이란 무엇인가? 생전분

호화전분을 냉각하면 생전분과 유사하게 되는데, 이를 무엇이라고 하는가? 노화

아밀로오스와 아밀로펙틴 중 노화가 더 쉽게 되는 것은? 아밀로오스

노화가 가장 잘 일어나는 수분 함량은? 30~60%

노화가 일어나기 쉬운 온도는? 냉장온도

β-amylase에 의해 생성되는 물질은 무엇인가? 맥아당

Glucoamylase에 의해 생성되는 물질은 무엇인가? 포도당

밥을 상온에서 그대로 오래두면 굳어지는 것을 무엇이라고 하는가? 노화

전분질 식품을 볶거나 구울 때 일어나는 현상은 무엇인가? 호정화

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