건강상식, 식품기사, 영양사, 식품 공무원 대비 식품화학 요약 정리 (2) 지질과 단백질

■ 지질

 

 

① 단순지질 → 지방산 + 글리세롤

② 복합지질 → 지방산과 글리세롤 이외에 다른 성분(인, 당, 황 등)을 함유하고 있는 지방

③ 유도지질 → 단순 지질과 복합지질의 가수분해로 생성되는 물질

 

1. 지방산 → 짝수 개의 탄소를 가지며, 말단에 카르복실기(-COOH)를 갖는다.

 

1) 포화지방산 vs 불포화지방산

 

(1) 포화지방산

① 이중결합이 없는 지방산

② 상온에서 대부분 고체 상태

③ 탄소수가 증가할수록 융점이 높아지고, 물에 녹기 어려움

 

(2) 불포화지방산

① 이중 결합이 있는 지방산

② 상온에서 액체

③ 공기 중의 산소에 의해 쉽게 산화

④ 이중결합수가 증가할수록 산화속도는 빨라지고 융점은 낮아짐

⑤ 포화지방산보다 산패가 빨리 일어남

⑥ 불포화지방산 ↑ → 잘 녹지 않음

 

★⑦ 불포화지방산 중 linoleic acid,

linolenic acid, arachidonic acid는 필수지방산

※ 유리지방산 → 유지품질의 지표

※ 식용유지에서 가장 함량이 적은 지방산

butyric acid

※ 산패가 가장 빠른 지방산

Arachidonic acid

※ 검화될 수 없는 지방질에 속하는 성분

토고페롤(tocopherol)

※ β - 카로틴

KOH를 첨가하였을 때 글리세롤을 형성하지 못하는 지방질

※ 유지의 경화

액체유지를 고체유지로 만듬

 

2. 단순지질

 

1) 중성지방 → 고급지방산 + glycerol

① glycerol 1분자에 지방산 3분자의 ester 결합을 한 것

② 식품으로써 사용하는 유지는 triglyceride가 주성분으로 중성지방에 속함

③ 식용유는 융점이 낮고 범위가 넓은 것이 좋음, 반건성유가 적당

④ 고급지방산↑ → 융점↑ , 불포화지방산 ↑ → 융점↓

 

2) 왁스

① 고급1가 알코올과 고급 지방산이 ester결합한 것

 

3. 복합지질(인지질, 당지질 등이 있음)

 

1) 인지질

① Lecithin : 생체의 세포막, 뇌, 신경조직, 난황, 대두에 많이 함유 유화제로 쓰임

 

4. Sterol류

 

1) 동물성 sterol

 

(1) 콜레스테롤(cholesterol)

① 동물의 뇌, 근육, 신경조직 등에 분포

② 과잉섭취 시 동맥경화, 고혈압, 뇌출혈 등의 원인

③ 비타민 D, 성호르몬, 부신피질 등의 전구체

※ 혈청 콜레스테롤 낮출 수 있는 성분

① HDL ② 리놀렌산 ③ sitosterol ④ 리놀레산 ⑤ 필수지방산

2) 식물성 sterol → sitosterol

 

5. 지방의 물리적 성질

1) 용해성

① 소수성 용매인 에테르, 석유에테르, 벤젠 등에 쉽게 용해

② 탄소수가 많고 불포화도가 높을수록 잘 녹지 않음

 

2) 융점

① 포화지방산을 함유하고 분자량이 큰 고체 지방은 융점이 높음 불포화지방산이 많은 액체 기름은 융점이 낮음

② 식용유는 융점이 낮은 것이 좋음

 

3) 비중

① 비중 : 0.92~0.94

② 지방산기의 길이가 길수록, 산의 불포화도가 높을수록 비중 증가

 

★ 4) 유화성 → 지방을 유화시키는 성질

① 수중유적형(O/W) : 우유, 아이스크림, 마요네즈

② 유중수적형(W/O) : 버터, 마가린

 

5) 굴절률

① 산가와 검화가가 클수록 굴절률은 적어짐, 불포화도가 클수록 굴절률 커짐

 

6) 발연점, 인화점, 연소점

① 발연점 : 유지를 가열할 때 유지표면에서 엷은 푸른 연기가 발생하기 시작하는 온도

② 연화점 : 고형물질이 가열에 의하여 변형되어 연화를 일으키기 시작하는 온도

③ 인화점 : 유지를 발연점 이상으로 가열할 때 유지에서 발생하는 증기가 공기와 혼합되어 발화하는 온도

④ 연소점 : 인화점에 달한 후 다시 가열을 계속해 연소가 5초간 계속되었을 때의 최초온도

 

6. 지방의 화학적 성질

1) 산가 → ① 유지1g중의 유리지방산을 중화하는데 소요되는 KOH의 mg수

② 신선한 유지는 산가가 낮고 산패한 것은 높음

 

2) 검화가 → ① 유지 1g을 검화하는데 필요한 KOH의 mg수

② 유지의 구성 지방산의 분자량이 크면 검화가는 작아 반비례

③ 일반적인 검화가 180~220정도

 

3) 옥도가 → ① 100g의 유지가 흡수하는 의 g수, 불포화지방산의 양

② 이중 결합의 수 에 비례하여 증가

③ 건성유 : 130이상, 아마인유, 들기름, 마유, 호도유, 개자유, 송실유 등

반건성유 : 100~130, 참깨유, 채종유, 쌀겨기름 등

불건성유 : 100이하, 올리브유, 피자마유, 동백유, 땅콩기름

 

4) acetyl value → 아세틸화한 유지 1g을 가수분해 할 때 얻어지는 초산을 KOH로 중화하는데 필요한 KOH의 양을 mg수

※ 유지가 가열할 때 낮아지는 것

요오드가

※ 기름 튀김공정 일어나는 주요 변화

① 중합 ② 유리지방산 증가

③ 에스터 결합분해 ④ 열산화

※ 유지의 가열산화

① 카르보닐화합물 형성

② Diels-Alder첨가반응에 의해 중합반응이 일어남

③ 가열산화에 의해 생성된 중합체는 요소 와 내포화합물을 형성하지 않는다.

7. 유지의 산패

※ 유지의 산패도 → TBA시험

1) 가수분해에 의한 산패

① 유지가 물, 산, 알칼리, 효소에 의하여 유리지방산과 글리세롤로 분해→불쾌한 냄새나 맛을 형성

2) 산화에 의한 산패

(1) 유지 중의 불포화지방산이 산화에 의하여 불쾌한 냄새나 맛 형성, 가장 보편적으로 일어나는 현상

(2) 자동산화(자동적으로 진행)

유지가 산소를 흡수→유지를 산화 →과산화 생성물 형성→유지 산화 촉매

① 향기성분이 변화되고 악취가 발생

② 유지의 자동산화 중 과산화물과 알콜 류, 케톤류, 알데히드류 등의 카르보닐 화합물들이 생성

③ 산패되면 필수지방산 함량 감소

※ 유지 산화 중 생성되는 성분

① hydroperoxide ② ketone

③ aldehyde ④ alcohol

※ 유지의 자동산화 촉진

① 금속이온 ② 광선 ③ 온도

3) 유지의 산패에 영양을 미치는 인자

① 온도의 영향

온도↑ → 반응속도↑

② 금속의 영향

Cu > Fe > Ni > Sn

③ 광선의 영향

2537Å이하의 파장 → 유지의 산패↑

④ 자방산의 불포화도

불포화도↑ → 유지의 산패↑

⑤ 수분의 영양

수분↑ → 자동산화↑

4) 항산화제 → 미량으로 유지의 산화속도를 억제하여 주는 물질

① 천연항산화제 : tocopherol(대두유, 식물유), ascorbic acid(과실,채소), sesamol(참깨), gosypol(면실유)

② 합성항산화제 : EP, PG BHA, BHT

5) 시너지스트(Synergist, 상승제)

① 항산화 효과가 없거나 미약하지만 항산화제와 함께 사용 시 항산화제의 효력을 강화시키는 물질

② 구연산, 주석산, 인산, phytic acid, ascorbic acid, lecitin 등

 

■ 단백질(아미노산의 peptide결합)

 

 

단백질의 구성 원소 : C, H, O, N, S

그 밖의 P, Fe

1, 아미노산의 성질

① 극성용매(물, 염류용액)에 잘 녹음

비극성 유기용매(ether, chloroform) 불용

② 양성전해질(carboxyl기, 아미노기)

③ 정미성

단백질은 맛이 없음

아미노산은 특유의 맛이 있음(단맛과 관계)

→ 일반적으로 육류의 맛은 단백질 가수분해인 아미노산에 의해 지미를 나타냄

※ 이노신산

이들 아미노산 외에 중요한 또 하나의 맛 성분을 ATP가 분해되어 생김

④ 아질산과의 반응

⑤ 탈 carboxyl기 반응

2. 필수아미노산

valine, leucine, isoleucine, threonine, lysine, methionine, tryptophan : 곡류 단백질의 조성에 있어서 부족한 필수아미노산

phenylalanine(방향족아미노산)

※ methionine

우유나 두류식품의 제한 아미노산으로

문제가 됨

※ tryptophan의 화학명

1-amino-3-indolepiomic acid

3. 아미노산의 종류

① 중성아미노산 : glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, serine, threonine 등

② 산성 아미노산 : asparic acid, glutamic acid 등 → acid로 끝나는 것들

③ 염기성 아미노산 : lysine, arginine, histidine 등

④ 함유황 아미노산(유황함유) : cysteine, cystine, methionine 등

※ glycine - 광학적 이성질체가 존재하지 않는 아미노산

※ cystine - S-S결합을 가지는 아미노산

※ 히스티딘 - 이미다졸기를 분자 내에 가지고 있는 아미노산

4. 단백질의 분류

① 단순단백질

globulin, collagen, albumin, histidine

※ collagen → 열변성시 수용성 증가,

젤라틴 생성

② 복합단백질(단순단백질+비단백질)

인, 핵, 당, 금속, 색소, 지단백

③ 유도단백질 (종류 : gelatin)

천연단백질(단순단백질, 복합단백질)이 물리적, 화학적 변화를 받은 단백질

5. 단백질의 구조

① 1차 구조

peptide결합(아미노산의 조성과 배열순서)

② 2차 구조

수소결합(α-helix구조,β-병풍구조)

③ 3차 구조

이온결합, 수소결합, S-S 결합, 소수성결합

(2차 구조의 peptide사슬 변형, 중합)

④ 4차 구조

polypeptide 사슬이 여러 개 모여 하나의 생리 기능을 가진 단백질 구성)

6. 단백질의 열 변성

① 온도 - 60~70℃가 최적

② 수분 - 수분이 필요

③ pH - 산성, 등전점에서 가장 잘 응고

④ 전해질 - 염화물, 황산염, 인산염 등이 전해질을 가해

※ 단백질 변성 변화

① 용해도 감소 ② 반응성 증가

③ 응고 및 겔화 ④ 생물학적 활성 소실

7. 단백질 변성 제품

① 요구르트 : 젖산에 의해 단백질을 응고시켜서 만든 제품

② 치즈 : 산과 응류효소(renine)에 의해 단백질을 응고시켜서 만든 제품

③ 두부 : 가열 및 염류에 의해 단백질을 응고시켜서 만든 제품

무기질 → 식품을 태운 후에 재가 되어 남은 부분으로 회분

※ 단백질의 젤 강도에 영향을 미치는 요소

① 단백질 그물망 구조에서의 가교결합수

( ※ 단백질 그물망 구조

신선하고 건조한 씨리얼이나 전분을 기 초로한 스sor식품의 바삭거리는 성질)

② 단백질 분자량

③ 단백질의 3차 구조 표면의 카르복실기수와 염의 농도

④ 단백질의 침강계수와 확산속도→ 가장 영향력 적음

※ 육의 숙성과정 중에 일반적으로 발생하는 문제점

① 육색의 변화

② 수분의 손실로 인한 감량

③ 미생물 번식

8. 단백질의 성질

① 용해성

albumin - 물에 잘 녹음

② 등전점

③ 정색 반응

※ Millon 반응

phenol기를 가진 아미노산에 의해 일어남

④ 응고성

albunim, globulin - 가열에 의해 응고

glutelin - 가열에 의해 응고 안 됨

※ 밀가루 - gliadin (lysine 부족)

옥수수 - zein

보리 - hordenin

쌀 - oryzenin, glutelin

대두(질소환산계수 가장 큼) - glycinin (methionine 부족)

감자 - tuberin

※ prolamin에 속하는 단백질 :

hordein, gliadine, zein, sative 등

※ albumin에 속하는 단백질 :

leucisin, legumelin, myogen, ovalbumin, lactoalbumin 등

※ globulin에 속하는 단백질 :

legumin, vicilin, phaseolin 등

※ 대두 단백질 중 trypsin의 작용 억제

단백질 → albumin

※ 대두에 함유된 isoflavane

① glycitein ② daidzein ③ genistein

※ 검은콩에 함유된 것

① isoflavone

② daidzein(대두에 특유한isoflavone 색소) ③ saponin(거품)

※ 근육에 존재하는 알부민→ myogen

※ 섬유상 단백질

① 미오신 ② 액틴 ③ 액토미오신

※ 엘라스틴(elastin)

소고기에 많아 식용으로 먹기에 딱딱한 단백질

※ 단백질 분해하는 효소 작용 순서

endo > exo > di

※ 파인애플

bromelain이라는 단백질 분해효소가 있어 연육소로 사용

※ 아미노산의 정색반응

① 닌히드린반응 (ninhydrin) → 양성반응

ninhydrin가해 가열 발생-청색

② 밀론반응 (millon)

미량의 아질산 첨가- 황색

③ 뷰렛반응 (Biuret)

1~2% NaOH와 - 적자색

④ 크레산토프로테인반응 (xanthoprotein)

진한 질산 가해 가열 - 황색

※ 킬달법(kjeldahl방법) - 조단백질 함량

※ strecker반응

aldehyde+ 형성하는 반응

alanine의 분해에 의하여 strecker반응을 거치면 acetaldehyde 형성

9. 식품

1) 우유

① 알코올첨가 : 우유의 신성도 측정 시험

② α-락토알부민 → 유청단백질

pH 4.6에서 침전되는 카제인을 제거한 나머지 부분인 유청에 α- 락토알부민 함유

카제인에 rennin첨가 → 우유

③ 알칼리식품

④ 우유는 유화액 중의 하나

2) 계란

① 계란 흰자 단백질 : 오브알부민

② 날계란에 함유된 아비딘은 핵단백질과 결합되어 있어 비오틴의 활성을 방해

③ 알류에는 유독성분이 없으나 계란의 알깍지 및 난각막에는 미세한 구멍이 있어 침입하여 부패 됨

④ 계란음료 제조 시 가열 살균에 의하여 응고되는 것을 방지하기 위해 파파인을 청가

⑤ 마요네즈 제조 시 식초는 미생물에 의한 변화를 최소화 시키나 유화가 완전하지 못하므로 저장 중 분리 현상이 일어남

⑥ 난황의 유화능은 친수성기와 소수성기가 뚜렷하게 구분되어있어 게면활성제로서의 역할을 충분히 함

※ 계란에 함유된 단백질

① 라이소자임 ② 오브뮤신 ③ 아비딘

※ cuticle

계란 껍질을 덮고 있는 물질

미생물의 침입을 막는 역할

3) 육류

(1) 육류단백질 주성분 - 미오신

미오신 꼬리부분- 굵은 필라멘트형성

(2) 동물 도살-① pH↑ ② ATP↓ ③ 젖산↓

글리코겐 함량↓ → pH 빨리 떨어짐

(3) 사후강직

① 사후경직 시 액토미오신 생성

② 미오신에 ATP가 흡착되면 액틴과의 결합 방해 → 액토미오신의 양이 적어짐

(4) 가열

미오글로빈(선홍색)→옥시미오글로빈→메트미오글로빈(회갈색)





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