식 품 학 제 3 장 탄수화물

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

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

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

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

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

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

포도당 과당 단당류 (6 탄당 ) 의 구조

갈락토스 만노스 단당류 (6 탄당 ) 의 구조

자일로스 아라비노스 단당류 (5 탄당 ) 의 구조

 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

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

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

자일리톨의 충치 예방효과

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

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

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 )

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

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)

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

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 )

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 )

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

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

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 )

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%

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 )

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

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 )

 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 )

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

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

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

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

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

 뚝감자

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.

(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 )

홍어 가오리 우렁이 멍게

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

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

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

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

게실증