본문내용
1. 효소의 개요
1.1. 효소의 정의와 특징
효소는 화학반응을 촉진시키는 단백질 촉매이다. 즉, 효소는 생물체 내에서 일어나는 각종 화학반응을 빠르게 진행시키는 역할을 하는 단백질이라 할 수 있다. 효소는 일반적으로 화학반응에서 반응물질 외에 소량만 있어도 반응 속도를 크게 증가시킬 수 있는 특성을 가진다. 생물체 내에서 일어나는 화학반응도 효소에 의해 촉매되어 반응 속도가 빨라지는데, 이렇게 생물체 내에서 촉매 역할을 하는 단백질을 효소라 부른다. 효소는 단백질로 구성되어 있기 때문에 무기 촉매와는 달리 온도나 pH와 같은 환경 요인에 의해 기능이 크게 영향을 받는다. 즉, 모든 효소는 특정한 온도와 pH 범위 내에서 가장 활발하게 작용하며, 그 범위를 벗어나면 오히려 활성이 떨어진다. 또한 효소는 기질 특이성을 가지고 있어 한 가지 효소는 한 가지 반응만을 또는 극히 유사한 몇 가지 반응만을 선택적으로 촉매한다. 이는 효소와 기질의 공간적 입체구조가 결합하는 관계 때문이다. 효소는 화학반응의 활성화 에너지를 낮춤으로써 반응 속도를 증가시키는데, 이는 화학반응에 참여할 수 있는 분자의 수를 늘리기 때문이다.
1.2. 효소의 화학적 특성
효소의 화학적 특성은 다음과 같다. 효소는 단백질로 구성되어 있기 때문에 여러 화학적 특성을 가지고 있다. 첫째, 단백질이기 때문에 특정 온도와 pH 범위에서만 활성을 유지할 수 있다. 대부분의 효소는 온도 35~45도, pH 6.5~7.5 범위에서 가장 활성이 높다. 온도나 pH가 이 범위를 벗어나면 단백질 구조가 변형되어 효소 활성이 떨어진다. 둘째, 단백질의 입체구조와 관련된 기질 특이성을 가지고 있다. 효소는 한 가지 반응 또는 유사한 반응만을 선택적으로 촉매하는데, 이는 효소의 활성 부위와 기질의 입체구조가 꼭 들어맞기 때문이다. 셋째, 효소는 다양한 보조 인자를 필요로 한다. 금속 이온이나 비타민 등의 보조 인자가 효소의 활성 부위에 결합하여 촉매 반응을 돕는다. 넷째, 효소는 반응 생성물을 선택적으로 생산하는 특징이 있다. 화학 반응에서는 부산물이 생성되지만, 효소 촉매 반응에서는 목적하는 생성물만 선택적으로 생산된다. 이처럼 효소는 단백질의 화학적 특성으로 인해 온도, pH, 기질 특이성, 보조 인자 의존성, 선택성 등의 고유한 특성을 나타낸다.
2. 효소의 산업적 이용
2.1. 식품산업에서의 효소 활용
2.1.1. 전분가공
전분 가공 공업은 미국에서 1842년에 최초로 본격적인 생산체계를 갖추게 되었고, 1866년에 옥수수 전분으로부터 포도당을 처음으로 생산하게 되었다. 오늘날의 전분 가공 공업은 옥수수를 가공하는 산업이라고 할 정도로 옥수수가 가장 많이 사용되고 있다. 그 이유는 값싼 옥수수 원료의 안정된 공급에 기인하는 바가 크지만, 옥수수로부터 전분을 효율적으로 추출할 수 있는 가공기술의 발전과 포도당을 생산하는 효소류의 개발 및 저렴한 공급가격 때문이라고 할 수 있다. 전분당 공업의 주원료인 옥수수를 가공 처리하면 그 옥수수의 60∼65%(무수물기질)에 해당하는 전분이 생성된다. 이 전분을 산이나 효소로 가수분해하면 전분당(starch sugar)과 부산물인 섬유질, 글루텐, 기름 등이 생산된다. 전분당이란 전분을 산이나 효소로 가수분해하여 얻어지는 탄수화물을 총칭하는 것으로 물엿류, 포도당류, 이성화 액당류 등으로 구분되고 있다. 전분을 이용한 가공 산업은 화학적 또는 효소적 방법에 의해 이루어지고 있으나, 최근에 계속 새로...
