식 품 학 제 3 장 탄수화물. 6CO 2 +6H 2 O----------C 6 H 12 O 6 +6O 2.

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1 식 품 학 제 3 장 탄수화물

2 6CO 2 +6H 2 O----------C 6 H 12 O 6 +6O 2

3 탄수화물의 기능 생리적 기능 인간이 섭취하는 에너지원 의 60% 이상은 탄수화물 신체에 에너지 공급 두뇌에 에너지 공급 : 두뇌 의 유일한 에너지원, 포도당 물리적 기능 식품의 부피와 식감 형성 식품에 감미 부여 : 감미료 식품에 색상 부여 식품의 발효

4 탄수화물의 소화 전분 --- 덱스트린 ---- 말토오즈 ---------- 글루코즈 + 글루코즈 수크로오즈 -------- 글루코오즈 + 프락토오즈 락토오즈 ---------- 글루코오즈 + 갈락토오즈 타액 아밀라아제 췌장 아밀라아제 소장 말타아제 수크라아제 락타아제 다당류이당류 단당류

5 탄수화물의 정의 화학적 정의 [1] C( 탄소 ), O( 산소 ) 와 H( 수소 ) 로 구성 [2] 분자식은 C n H 2m O m 으로 이루어짐.C n H 2m O m 예 ) 단당류 C 6 H 12 O 6 ( 포도당, 과당 ) 이당류 C 12 H 22 O 11 ( 설탕, 팔라티노스 ) 삼당류 C 18 H 32 O 16 ( 라피노스 ) [3] 탄수화물은 두개 이상의 hydroxy 기 (-OH) 을 보유 [4] 또한, aldehyde 기 (-CHO) 혹은 ketone 기 (>C=O) 보유 화학적 반응기로 작용됨

6 단당류 포도당, 과당, 갈락토스, 만노스, 자일로스, 아라비노스, 당알콜류 이당류 설탕, 맥아당, 팔라티노스, 트레할룰로스, 유당, 이소말토스, 트레할로스, 당알콜류 올리고당류 프락토올리고당, 갈락토올리고당, 자일로올리고당, 라피노스 다당류전분, 덱스트린, 이눌린 탄수화물의 분류

7 하나의 당으로 구성된 탄수화물 구성 탄소수에 따라 3 탄당 -6 탄당으로 존재 식품에 제일 흔하게 들어있는 단당류는 6 탄당 6 탄당에는 포도당 (glucose), 과당 (fructose), 갈락토스 (galactose) 등이 있음 5 탄당에는 자일로스 (xylose), 아라비노스 (arabinose) 등이 있음 단당류

8 포도당 과당 단당류 (6 탄당 ) 의 구조

9 갈락토스 만노스 단당류 (6 탄당 ) 의 구조

10 자일로스 아라비노스 단당류 (5 탄당 ) 의 구조

11  포도당 (glucose, dextrose, grape sugar) 과실, 동물의 혈액 (0.1%) 전분 (starch), 글리코겐 (glycogen), 섬유소 (cellulose) 의 구성성분 과당 (fructose, levulose, fruit sugar) 좌선성 당 (-), 가장 단맛이 강함. 케톤기 가짐 (C=O). 과실, 과즙, 벌꿀 용해도가 크다. 과포화되기 쉽다, 흡습조해성이 있다. 결정화하기 어렵다

12 단당류 당알콜 – 솔비톨, 자일리톨 glucose xylose sorbitol xylitol 환원 포도당 및 과당을 환원하여 합성. 비타민 C 의 합성 원료 당뇨병 환자의 감미제로 사용

13 꿀사과 - 후지사과의 과육에 투명한 부분, 솔비톨이 축 적 ( 밀증상, water core)

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15 자일리톨의 충치 예방효과

16 두개의 당으로 구성된 탄수화물 기본적으로 포도당을 함유하고 있음 가장 중요한 이당류는 설탕 (sucrose), 맥아당 (maltose), 유당 (lactose) 등이 있음 설탕의 이성질체로서 팔라티노스, 트레할룰로스 등 맥아당의 이성질체로서 트레할로스 등 이당류

17 α-glucoseβ-fructose α1-β2 Linkage 설탕 비환원당 환원성 1 1 2 2 설탕 (sucrose)

18 설탕  사탕수수, 사탕무우 등  포도당, 과당이 1:1 로 결합  환원력이 없음 ( 비환원당 ) - 가수분해하면 환원력 이 재생  전화당 : 설탕이 산, 알칼리 또는 효소 ( 전화당 효 소, invertase, sucrase) 등에 의해 가수분해 되 어 포도당과 과당이 1:1 로 혼합된 당  설탕의 캬라멜화 : 설탕을 고온 (184 ℃ ) 에서 가열 하여 생성된 갈색 물질 명 ( 비효소 갈색화 반응 )

19 α-glucose 맥아당 (Maltose) α1-4 Linkage 환원당 1 4 1 4 맥아당 (maltose)

20 맥아당  엿기름 ( 맥아, malt), 즉 발아한 보리에 함유  맥아당 효소 (maltase) 에 의해 분해 됨  2 분자의 포도당이 α-1,4 결합한 것  환원성  효모에 의해 발효됨  감미도는 60( 설탕 100)

21 유당 (lactose) 모유 (6-7%), 우유 (4-5%) 갈락토오스와 포도당이 결합 환원력 있음 β 형이 α 형보다 더 달음 유산균의 발육에 사용됨 - 정장작용, 칼슘 흡수가 좋음 효모에 의해 발효되지 않음 glucose galactose

22 세개 이상의 당으로 구성된 탄수화물 복합당으로서 감미는 단당류나 이당류에 비해 낮음 대부분 난소화성이며, 혈당을 크게 상승시키지 않음 장내 유산균 증식 (Prebiotic) 및 무기질 흡수 촉진 이소말토올리고당, 프락토올리고당, 갈락토올리고당, 자일로올리고당 등이 대표적 올리고당류 ( 소당류 )

23 프락토올리고당 설탕의 과당 잔기에 과당이 결합 설탕 혹은 이눌린으로부터 제조 가격이 저렴하여 많이 사용됨 열에 불안정하며, 감미는 설탕의 30% 건강기능식품 원료로써 인정 ( 배변, 정 장기능 및 칼슘흡수 )

24 시판 올리고당의 종류 큐원 제품 목록 프락토올리고당 – 썬올리고, 엑스리고 ( 수출용 ) 프락토올리고당 – 썬올리고, 엑스리고 ( 수출용 ) 이소말토올리고당 – 썬올리고 M500 이소말토올리고당 – 썬올리고 M500 갈락토올리고당 – 썬올리고 L500 갈락토올리고당 – 썬올리고 L500 말토올리고당 – 썬올리고 T500 말토올리고당 – 썬올리고 T500

25 기타 소당류  라피노오스 (raffinose) : 갈락토오스 - 포도당 - 과당 ( 삼 당류 )  젠티아노오스 (gentianose) : 포도당 - 설탕 ( 삼당류 )  스타키오스 (stachyose) : 갈락토오스 - 라피노오스 ( 사당 류 ), 면실, 대두

26 다당류 (polysaccharide)  단당류들이 결합. 생명체에서 구조와 영양 역할 저장다당류 : 전분, 글리코겐 구조다당류 : 섬유소 단순다당류 : 한 종류의 당으로 구성 ( 전분, 섬유소 ) 복합다당류 : 다른 종류의 당으로 구성 ( 펙틴 )

27 아밀로오스 (amylose) 1) 포도당이 α-1,4 결합한 것. 전분의 15-30% 2) 비환원말단과 환원말단이 있음 3) 입체적인 구조는 α-helix 형태 ( 나선형 ) 4) 포접화합물 형성 ( 예 : I 2 ( 요오드 ) 와 포접화합물 형성 ⇒ 청색 ) α-glucose (α1,4 bonding) 아밀로스의 함량 감자전분 > 25% 타피오카전분 > 17% 옥수수전분 > 25% 밀전분 > 30%

28 아밀로펙틴 (amylopectin) 1) 나뭇가지 모양 ( 곁가지, branch) 2) α-1,4 α-1,6 결합 가짐 ⇒ α-1,6 결합이 가지 형성 3) 아밀로오스 보다 분자량이 큼 4) 포접화합물을 형성하지 않음 ( 요오드와 반응 시 자색 )

29 전분가수분해 효소 1) α- 아밀라제 (amylase) : 무작위적으로 전분의 α-1,4 결합 을 분해. 2) β- 아밀라제 : 전분의 비환원 말단서부터 maltose 단위 로 α-1,4 결합 을 가수분해 α, β- 아밀라제 모두 아밀로펙틴의 α-1,6 결합은 분해하지 못함 3) 글루코아밀라제 (glucoamylase) : α-1,6 결합도 분해 ※ β- 한계 덱스트린 (dextrin) : 아밀로펙틴을 β-amylase 로 처리하였을 때 분해되지 않고 남은 부분

30 전분의 호화  생전분에 물과 함께 가열 시 전분입자의 구조 붕괴되고 끈기와 탄력성의 반고체가 되는 현상 ( 젤화, 젤라틴화 )  제 1 과정 : 수화 (hydration). 전분에 물분자가 흡수. 전분 의 형태 유지됨 ( 전분입자간의 수소결합 ). 가역적.  제 2 과정 : 전분입자의 현탁액 온도 상승에 따라 전분내 수 소결합이 절단. 결정성 구조 ( 미셀, micelle) 가 붕괴. 수분 흡수와 부피가 늘어남 ( 팽윤, swelling).  제 3 과정 : 최고 팽윤을 지나 전분입자가 형태를 잃고 완 전 붕괴. 졸상태 (sol). 투명한 교질용액 냉각  sol( 액상 ) ---------→ gel( 반고체 )

31  전분의 호화에 영향을 주는 요인 ① 전분의 종류 : 아밀로오스 함량이 많은 전분은 호 화가 잘 됨 ② 전분의 수분함량 : 수분이 많을수록 잘 일어남 ③ 전분 현탁액의 pH : 알칼리성에서 팽윤과 호화 촉진 ④ 염류의 종류 : 음이온은 팽윤제 작용일 강함 (OH -. CNS -, I, Br -, Cl - ), 황산염은 제외 (SO4 -2 )

32 전분의 노화 ① 건조 등에 의해 호화전분의 일부가 미셀을 형성하는 현상 ② 노화는 주로 아밀로오스에 의해 일어남 노화에 영향을 주는 요인 ① 전분의 종류 : 밀, 옥수수 전분은 노화 잘 됨 ⇒ 아밀로오 스 함량이 많기 때문 찹쌀, 감자, 고구마 전분은 노화 잘 안됨 ⇒ 아밀로펙틴 함량 이 많기 때문 ② 수분함량 : 수분함량 30-60% 에서 노화가 잘 일어남 60% 이상, 30% 이하에서는 노화가 잘 안 일어남 ③ 온도 : 온도가 낮을수록 노화가 잘 일어남

33 냉동된 후에는 노화가 잘 안 일어남 ④ pH : 중성 pH 노화에 별 영향 없슴. 알칼리에서도 노화는 잘 안 일어남. 산성조건에서는 노화속도 증가 ⑤염류 : 양이온성 물질 (Ca +2, Na + 등 ) 은 노화 방지 황산염 (MgSO 4) 는 노화 촉진

34 노화 억제 방법 ① 수분함량 조절 : 수분함량을 10% 이하로 조절 ( 비스켓, 건 빵, 라면 등 ) ② 냉동에 의한 조절 : 호화전분 상태로 동결시키면 노화가 일시적으로 방지됨 ③ 설탕 첨가 : 고농도의 설탕은 탈수 효과를 나타내 노화가 방지됨 ④ 유화제 사용 : monoglyceride 등의 유화제는 결정형성 방지하여 노화억제

35 덱스트린 전분을 산 · 열 · 효소 등으로 가수분해 시킬 때, 전분에서 맥아당에 이르는 중간단계에서 생기는 여러가지 가수 분해 산물을 총칭 전분을 약간 분해한 고분자량에서 요오드 - 녹말반응을 보 이지 않는 저분자량의 것까지 넓은 범위의 것과 이를 농축 · 건조 등의 방법으로 가공한 것 가용성 전분도 덱스트린의 일종 찬물에 완전히 녹고 점성도는 낮음

36 이눌린 다양한 식물들이 가지고 있는 에너지 Fructan 라는 성분군에 속하는 탄수화물 이눌린과 올리고당은 일반 과일 이나 야채에 풍부히 함유 난소화성 및 정장기능 (Prebiotic) 칼슘흡수 촉진

37  뚝감자

38 동물성 다당류 (1) 글리코겐 (Glycogen)  저장 다당류 ( 간에 )  포도당이 결합 (α-1,4 결합, α-1,6 결합 ), 나뭇가지모양  가지의 길이가 짧음.  가지의 수가 더 많음 ⇒ 물에 불용. 호화, 노화현상 없슴.

39 (2) 키틴 (chitin)  갑각류의 껍질 ( 새우, 게 등 )  N-acetyl-glucosamine 이 β-1,4 결합한 직선상의 단순 다당류 (3) 히알뉴론산, 콘드로이틴 황산 동물의 탄성조직,, 피부, 결합조직, 관절윤액 등에 단백질과 결합된 상태로 존재 (4) 헤파린 (heparin)  세포내 존재 β- 글루코사민과 글루쿠론산이 결합  혈액응고 저지작용 ( 항응고작용 )

40 홍어 가오리 우렁이 멍게

41 해조 다당류 (1) 한천 (agar)  우뭇가사리 ( 홍조류 ) 에서 추출  한천은 1-2% 농도와 30 ℃에서 gel 이 형성됨. 형 성된 gel 은 85 ℃이하에서는 녹지 않음  빵, 과자류의 안정제로, 화장품, 약품에 사용. 소 화되지 않음. 다이어트 식품. (2) 알진산 또는 알진  미역, 다시마 ( 갈조류 ) 등에 존재  만뉴론산이 존재  성질은 한천과 유사

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44 식이섬유 : 복합 탄수화물 : 인체에 의해 소화될 수 없는 식물의 부분 : 필수 영양소는 아님 : 무 칼로리로서, 비타민과 무기질도 아님 : 인체에 생리적으로 중요한 기능을 수행 : 일일 섭취량 20 – 35g

45 수용성 식이섬유 : 펙틴, 검류, 점액질류 등 : 주로 감귤류, 사과, 감자, 두류, 오트밀, 오트 의 겨 등에 많이 함유 불용성 식이섬유 : 셀룰로스, 리그닌 등 : 주로 밀겨, 통밀, whole grain cereals, 브로 컬리, 당근, 아스파라거스, 배 등에 많이 함 유

46 식이 섬유 분류생리 효과 용해성만복감 부여 당, 콜레스테롤, 무기질 흡수 지연 불용해성장 통과시간 단축, 배변량 증대 → 배변 속도와 양 증대 그래엄 목사 : 그래엄 크래커 켈로그 박사 (1870): 캘로그 포스트 (1900): 포스트 대장암, 동맥경화증 : 담즙산 배설 비만 게실증 당뇨병 비만

47 게실증