식 품 학 제 8 장 식품의 색

발색단 : 발색의 기본이 되는 원자단 -C=C-(에틸렌기, ethylene), C=O(케톤기, ketone), N=N(아조기, azo), NO2(니트로기, nitro), NO(니트로소기, nitroso) 등 조색단 : -OH, NH2기 등 발색단과 조색단이 결합하여 색을 나타냄 색의 발색

색의 분류 ① 식물성 색소 지용성 색소 : 클로로필(chlorophyll), 카로티노이드(carotenoid) 수용성 색소 : 안토시안(anthocyan), 플라보노이드(flavonoid) ② 동물성 색소 헤모글로빈(혈액), 카로티노이드(우유, 달걀노른자), 미오글로빈(근육)

1-1 클로로필(chlorophyll, 엽록소) 1. 식물성 색소 1-1 클로로필(chlorophyll, 엽록소) ① 구조 : 네 개의 피롤(pyrrole) + 메틴 탄소(-CH) → 포르피린(porphyrin), Mg, 파이톨(phytol, C20), 메틸알콜로 구성 파이톨

② 클로로필 a(청록색) : b(황록색) = 3 : 1 보통잎, c와 d는 해조류에 존재

1) 클로로필의 변화 ① 산에 의한 변화 : Mg+2가 H+이온으로 치환되어 녹갈색이 됨(페오피틴, pheophytin) (김치, 오이의 녹갈색화, 발효에 의해 산생성)

클로로필라아제(chlorophyllase) ② 알칼리에 의한 변화 클로로필 ------------------------→ 클로로필리드(chlorophyllide, 선명한 알칼리 녹색) + 피톨 (phytol) ---→ 클로로필린(chlorophylline, 선명한 녹색, 수용성) + 메틸알콜 클로로필라아제(chlorophyllase)

1-2. 카로티노이드 카로틴 - 탄소와 수소만으로 구성 잔소필 - OH기, COOH기, CO 등이 결합한 것

1) 카로틴류 ① α-, β-, τ-카로틴 : 당근, 살구 등

② 리코펜(lycopene) : 수박, 감, 토마토 등

2) 잔소필(xanthophyll)류 ① 캡산신(capsanthin) : 고추 ② 크립토잔신(crytoxanthin) : 오렌지 껍질, 옥수수 ③ 루테인(lutein) : 호박, 계란노른자 ④ 제아잔신(zeaxanthin) : 옥수수, 토마토, 복숭아 ⑤ 아스타잔신(astaxanthin) : 새우, 가재 등

3) 카로티노이드의 성질과 변화 ① 산, 알칼리에 의해 파괴되지 않음. 산화에 약함 ② 아스타잔신(astaxanthin) : 동물조직내에서 단백질과 결합하여 청색, 남색. 가열 하면 단백질이 변성, 분리되어 아스타신(astacin, 홍색)으로 변함

1-3. 플라보노이드(flavonoid) 색소 ① 안소잔신(anthoxanthin, 보통 플라보노이드라고 함, 화황소) ② 안소시안(anthocyan, 화청소)

1) 안소잔신(anthoxanthin) ① flavone, 녹엽, 밀감류의 껍질, 담황색 내지 황색의 색소 ② 구조 : 벤조파이론(benzopyrone)의 2번 탄소위치에 pheny기를 가짐

③ 종류 : flavone, flavonol(무색), flavanone(무색), flavanonol(무색), isoflavone (책 p237) ④ 당류와 결합하여 배당체로 존재(7번 탄소위치의 OH기에 포도당, 람노오스, 갈락 토오스, 아라비노오스, 루티노오스 등이 결합) ⑤ 성질 : 산에 안정, 알칼리에 불안정 ⑥ pH 11-12에서 아글리콘(aglcone)의 고리구조가 개열 → 찰콘(chalcone), 황 색, 또는 짙은 갈색

⑦ 종류 아피제닌(apigenin) : 옥수수의 황색 성분 퀘르세틴(quercetin) : 양파 껍질 다이제인(daizein) : 콩 헤스페리딘(hesperdin) : 감귤류의 껍질, 비타민 P 작용(모세혈관 증강작용) 나린진(naringin) - 감귤류, grape fruit, 무색(염기성에서 황색) 루틴(rutin) - 메밀 (염기성에서 황색)

① 꽃, 과실, 채소류에 존재. 빨간색, 자색, 청색의 수용성 색소 (화청소) 2) 안소시아닌(anthocyanin) ① 꽃, 과실, 채소류에 존재. 빨간색, 자색, 청색의 수용성 색소 (화청소) ② 구조 : 배당체로 존재 ③ 안소시아닌 ------→ 안소시아니딘(아글리콘, aglycone) +당 산, 알칼리, 효소

④ 종류 : 펠라고니딘(pelargonidin), 시아니딘(cyanidin), 델피니딘(delphinidin), 페 튜니딘(petunidin), 맬비딘(malvidin) --------------------------→ 청색증가 ⑤ 펠라고니딘(페닐환에 OH 1개) → 시아니딘(OH 2개) → 델피니딘(OH 3개) --------------------------→ 적색증가 ⑥ 델피니딘(OCH3, 메톡시기 없음) → 페튜니딘(OCH3,1개) → 맬비딘(OCH3,2개)

⑦ 식품에 함유된 안소시아닌계 색소 가지 : 내스닌(nasunin), 적색, 델피니딘 계 가지 : 히아신(hyacin), 청색, 델피니딘 계 포도 : 오에닌(oenin), 심홍색, malvidin 계

⑧ 안소시아닌의 성질과 변화 ․ 물, 알콜에 녹음. 에테르, 벤젠에는 녹지 않음, 알칼리에서 불안정 ․ pH 3 이하 : 적색 pH 4～5 : 무색 pH 8.5 : 자색 pH 11 : 청색 ⑨ 금속과 반응하여 금속착화합물 생성

3) 탄닌(tannin) 폴리페놀성 물질 카테킨(catechin) 금속과 반응하여 복합염 생성, 회색, 갈색 통조림에서 제1철(Fe+2)과 반응 → 회색의 복합염 → 산소 존재시 제2철(Fe+3)과 복합염 형성(흑청색, 청록색)

2. 동물성 색소 1. 헴(heme) 색소 미오글로빈(myoglobin) : 근육, 한분자의 단백질(글로빈, globin)과 헴으로 구성

헤모글로빈(hemoglobin) : 혈액, 한분자의 글로빈과 네분자의 헴이 결합

1) 헴색소의 구조 포르피린(pophyrin, 4개의 피롤(pyrrole)이 메틴(methyne, =CH-)탄소로 연결)에 메틸기, 비닐기(-CH=CH2), 프로피온산(propionic acid)들이 연결된 구조 중심부에 Fe+2이 존재 히스티딘과 연결되어 존재

산화된 포피린(oxidized porphyrin) 2) 헴 색소의 성질과 변화 산소화(oxygenation) Myogolbin Fe+2 빨간색 Oxymyoglobin Fe+2, 짙은 빨간색 환원 산화 산화 유화물존재(sulfide) 세균작용 환원 환원 Metmyoglobin Fe+3, 갈색 유화물존재세균작용 유화물존재,세균작용 Sulfmyoglobin 초록색 Choloemyogoobin 초록색 산화된 포피린(oxidized porphyrin) 갈색, 노란색, 무색

3) 육류 가공 ․ 질산염(KNO3), 아질산염(KNO2) 처리시 → 니트로소미오글로빈(nitrosomyoglobin), 니트로소헤모글로빈(nitrosohemoglobin), 홍적색 4) 그 밖의 동물성 색소 ① 아스타잔신 : 갑각류. ② 달걀 노른자 : 루테인(lutein), 제아잔신(zeaxanthin) ③ 멜라닌 색소 : 먹물

3. 갈색화 반응 조리가공, 저장 중 갈색으로 색깔변화 일어남 외형, 냄새의 변화, 비타민 등 영양가 손실로 인한 품질 저하 인위적인 갈색화 가공도 있음(홍차, 빵, 간장) : 새로운 풍미 생성

3-1 효소에 의한 갈색화 반응 1) 폴리페놀 산화효소(polyphenol oxidase) ① 구리에 의해 활성화, 염소이온은 억제작용 ② 최적 pH는5.8～6.8 ③ 반드시 산소가 존재하여야 함

티로시나아제(tyrosinase) 1/2 O2 티로시나아제(tyrosinase) 1/2 O2 ① 야채류, 과실류에서 현저함(감자, 사과 등) 티로신(tyrosine) DOPA(dihydroxyphenylalanine) DOPA 퀴논(quinone) 멜라닌(melanin) ② 특성은 polyphenol oxidase와 유사 ③ 티로신(tyrosine)은 수용성이므로 감자를 물에 담가두면 갈변이 잘 안 일어남 티로시나아제(tyrosinase) 1/2 O2 티로시나아제(tyrosinase) 1/2 O2

3) 효소에 의한 갈색화 반응의 억제 ① 가열처리 : 데치기(blanching). 효소를 불활성화 ② 효소의 최적 조건 변동 : 구연산 첨가로 최적 pH를 바꿈. 온도 낮춤 ③ 산소제거 ④ 환원성 물질 첨가 : SO2 gas, SH 화합물(시스테인, 글르타치온), 비타민 C, 주 석산염(Sn2+)등을 첨가 ⑤ 기질제거 및 침출 ⑥ 금속이온의 제거 : Fe, Cu 이온이 함유된 용기 사용 피함

3-2 비효소적 갈색화 반응 1) 마이얄 반응(Maillard reaction) 아미노-카보닐 반응 : 환원당과 아미노산과의 반응 멜라노이딘(melanoidin) 반응 : 최종 생성물 자연발생적. 필수 아미노산(리신, lysine)의 파괴로 인한 영양가 손실

아마도리 전위(Amadori rearrangement) 2) 마이얄 반응 과정 I. 초기단계 환원당과 아미노산 화합물의 축합 (색깔 변화 없음) ① 포도당+RNH2(아민류, 글리신, glycin) N-치환 글리코실아민(glycosylamine) ② N-치환 글리코실아민(glycosylamine) 프락토실아민(fructosylamine) 아마도리 전위(Amadori rearrangement)

오존류(osone), 푸르푸랄류(furfural), 리덕톤류(reductone) II. 중간단계 오존류(osone), 푸르푸랄류(furfural), 리덕톤류(reductone) 무색 내지 담황색 ① 프락토실아민(fructosylamine) 3-데옥시글루코존(glucosone, 간장, 된장, 청 주 등에서 분리됨) + 아민(글리신) 가수분해

② 3-데옥시글루코존(glucosone) 불포화 3,4-dideoxyglucosone HMF(hydroxymethyl furfural) ③ 리덕톤류(reductone, 산화생성물) → 환상물질 생성. 저분자량, 휘발성이 큰 분 해생성물 형성(알돌, 아세토인, diacetyl, glyoxal 등)

① 알돌 축합반응 : 리덕톤류의 분해 생성물이 결합하여 고분자량의 불포화 물질 생성 III. 최종단계 ① 알돌 축합반응 : 리덕톤류의 분해 생성물이 결합하여 고분자량의 불포화 물질 생성 ② 스트레커(Strecker) 분해 불포화 3,4-dideoxyglucosone + RNH2(글리신) - enaminol(갈색화에 적극 참여) + 알데히드(RCHO, aldehyde) 탈탄산, -CO2 가수분해

③ 착색색소(멜라노이딘, melanoidin) 형성 : 중간단계에서 형성된 HMF, 리덕톤류, 알돌 축합물, 스트레커 반응 생성물들이 아미노화합물과 다시 반응하여 중합체 형성(멜라노이딘) 멜라노이딘 : 질소화합물, 불포화도가 큼, 갈색 및 형광성

4) 마이얄 반응 억제법 ① 저온유지 ② pH 저하 ③ 반응물질을 희석(농축과즙을 희석하면 효과적) ④ 반응물질의 제거(포도당 대신 설탕 사용) ⑤ 수분함량을 낮출 것(수분 10～18에서 갈변 가장 쉬움) ⑥ 저해물질 첨가 : 아황산염 첨가

․ 아미노화합물이 존재하지 않은 상태에서 당류의 가열에 의해 일어남 5) 캐러멜화 반응 ․ 아미노화합물이 존재하지 않은 상태에서 당류의 가열에 의해 일어남 ① 초기단계 : 설탕을 160～180℃로 가열(포도당은 147℃) → 포도당 + 과당 ② 중간단계 : 과당 → HMF → 리덕톤류 및 분해 생성물 ③ 종결단계 : HMF, 리덕톤류, 분해생성물들의 축합 또는 중합 → 휴민(humin)물 질 형성. 이것을 캐러멜이라 함. 독특한 맛과 냄새 가짐