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1. 서론
1.1. 당의 특성과 중요성
당은 식품화학 및 생체화학 분야에서 매우 중요한 물질이다. 당은 단당류, 이당류, 다당류의 형태로 존재하며, 각각 고유한 특성을 지니고 있다. 단당류는 산, 알칼리, 효소 등에 의해 더 이상 가수분해되지 않는 가장 기본적인 당 구조이다. 포도당, 과당, 갈락토오스 등이 대표적인 단당류이다. 이당류는 두 개의 단당류가 결합한 형태로, 맥아당, 자당, 유당 등이 이에 해당한다. 다당류는 많은 수의 단당류가 결합한 형태로, 글리코겐, 셀룰로오스, 전분 등이 여기에 속한다.
또한 당은 환원당과 비환원당으로 구분된다. 환원당은 알데히드기 또는 케톤기를 가지고 있어 환원성을 나타내는 당이며, 비환원당은 이당류 및 다당류 형태로 환원성이 없는 당이다. 환원당과 비환원당의 구분은 당의 화학적 반응성에서 중요한 의미를 갖는다.
당은 식품과 생체에서 매우 중요한 역할을 한다. 탄수화물의 주성분인 당은 에너지원으로 사용되며, 세포의 구조와 기능에도 관여한다. 또한 감미료, 보존료, 증점제 등 다양한 용도로 활용된다. 따라서 당의 특성을 이해하는 것은 식품화학과 생체화학 분야에서 매우 중요하다.
1.2. 실험 목적
실험의 목적은 단당류인 포도당(glucose)과 과당(fructose), 이당류인 설탕(sucrose)의 수분 흡수능력과 열에 대한 안정성, 그리고 설탕의 가수분해와 환원당 측정을 통해 이들 당의 특성을 알아보고자 함이다. 이를 통해 당류의 성질과 구조, 반응 등을 이해하고 이를 실생활에 적용할 수 있는 방안을 모색하고자 한다.
2. 당의 종류와 특성
2.1. 단당류
단당류는 하나의 당으로 이루어진 당이다. 단당류에는 포도당, 과당, 갈락토오스가 있다.
포도당은 포도에 다량 함유되어 있고 혈당으로 혈액에도 존재한다. 포도당은 뇌와 신경세포의 유일한 에너지원이다. α형과 β형의 두 이성질체가 존재하며, α형이 β형보다 단맛이 강하다. 또한 α형이 β형보다 용해도가 적다. 용액의 농도가 커질수록 α형 쪽으로 평형이 기울어져 상대적 감미도가 커진다.
과당은 과일과 벌꿀에 함유되어 있으며 당류 중 단맛이 가장 강하다. α형과 β형의 이성질체가 존재하나 자연에서는 언제나 β-D-furanose 형태로만 존재한다. α형이 β형보다 덜 달며, 그 단맛은 β형의 1/3 정도이다. 온도가 상승함에 따라 α형 쪽으로 평형이 크게 기울어진다. 용해도가 크고 과포화되기 쉬운 특징으로 인해 결정화시키기 매우 어렵다.
갈락토오스는 유당의 구성성분으로 존재하며 단당류 중 단맛이 가장 약하다.
이와 같이 단당류는 포도당, 과당, 갈락토오스 등 하나의 당으로 이루어진 당류이다. 각각의 단당류는 분자구조, 용해도, 단맛의 강도 등에서 차이를 보인다.
2.2. 이당류
이당류는 단당류 두 개가 결합한 형태의 당이다. 맥아당(엿당)은 포도당과 포도당이 결합된 형태로 발아되는 곡류에 함유되어 있다. 자당(서당)은 포도당과 과당이 결합된 형태로 사탕무, 사탕수수, 과일에 다량 함유되어 있다. 유당(젖당)은 포도당과 갈락토오스가 결합된 형태로 우유, 유제품, 유즙에 함유되어 있다.
이당류 중 자당은 비환원당이다. 자당의 분자 구조에서 포도당과 과당이 α-1,2결합을 하고 ...
