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1. 영양소 검출
1.1. 탄수화물
1.1.1. 탄수화물의 정의
탄수화물은 주요 에너지원으로, 생체 내에서 중요한 기능을 하는 유기화합물이다. 탄소(C), 수소(H), 산소(O)로 이루어져 있으며, 일반적으로 (CH2O)n의 화학식을 갖는다. 즉, 탄소 원자에 수소와 산소가 결합된 형태로 존재한다. 탄수화물은 분자 내에 알데히드기(CHO) 또는 케톤기(C=O)를 포함하고 있는데, 이를 가지고 있는 탄수화물을 환원성 탄수화물 또는 환원당이라고 부른다. 이러한 구조적 특징으로 인해 탄수화물은 환원력을 가지게 된다. 따라서 탄수화물은 생체 내의 주요 에너지원으로 활용되며, 구조에 따라 다양한 기능을 수행한다.
1.1.2. 단당류, 이당류, 다당류
단당류는 분자 내에 알데히드나 케톤기를 하나만 가지고 있는 탄수화물이다. 단당류에는 포도당, 과당, 갈락토스 등이 있으며, 이들은 각각 6개의 탄소를 가진 6탄당에 해당한다. 단당류는 생물체에서 가장 기본적인 탄수화물 단위이며, 몸의 주요 에너지원으로 이용된다.
이당류는 두 개의 단당류가 결합한 형태의 탄수화물이다. 이당류에는 자당(sucrose), 맥아당(maltose), 젖당(lactose) 등이 있다. 자당은 포도당과 과당이 결합한 것이고, 맥아당은 포도당 두 개가 결합한 것이며, 젖당은 포도당과 갈락토스가 결합한 형태이다. 이당류는 소화 효소에 의해 단당류로 가수분해되어 흡수된다.
다당류는 여러 개의 단당류가 결합한 고분자 탄수화물이다. 대표적인 다당류로는 녹말, 글리코겐, 셀룰로오스 등이 있다. 녹말은 포도당이 α-1,4 glycosidic bond로 연결된 것이며, 글리코겐은 동물 체내에 존재하는 저장 다당류이다. 셀룰로오스는 식물 세포벽을 구성하는 주요 성분으로, 사람이 직접 소화할 수는 없지만 섬유질로서 중요한 기능을 한다. 다당류는 단당류들이 결합하여 만들어진 거대 분자로, 생물체의 중요한 구조 물질이자 에너지 저장 물질로 작용한다.
1.2. 녹말 검출
1.2.1. 요오드-요오드화칼륨 용액 반응
요오드-요오드화칼륨 용액은 녹말 검출에 사용되는 반응 시약이다. 녹말 분자는 나선형 구조를 가지고 있는데, 이 나선형 구조 속으로 요오드 분자가 포함되면 청남색을 나타낸다.
녹말의 주성분인 아밀로오스와 아밀로펙틴은 포도당 단위가 축합 반응을 통해 연결되어 만들어진 거대 분자이다. 이 때 반응이 많이 진행될수록 포도당 사슬의 길이가 길어지게 된다. 요오드-요오드화칼륨 용액을 처리하면 이러한 녹말의 나선형 구조 속으로 요오드 분자가 끼어들어가게 되고, 사슬의 길이에 따라 청남색, 자색, 적색 등 다양한 색깔로 발색한다. 일반적으로 포도당 사슬이 6개 이하일 때는 발색하지 않고, 8~12개에서는 적색, 그 이상에서는 점차 자색을 띠게 되며, 30~35개 이상이면 완전한 청남색을 나타낸다.
따라서 요오드-요오드화칼륨 용액은 녹말 검출 반응에서 녹말의 구조와 가수분해 정도를 확인할 수 있는 지표로 활용된다. 이를 통해 녹말의 양과 가수분해 정도를 간접적으로 확인할 수 있다.
1.3. 단백질
1.3.1. 아미노산과 폴리펩티드
아미노산은 약 20종류가 존재하며, 이들 아미노산이 화학적 결합을 통해 서로 연결되어 폴리펩티드를 이루게 된다. 아미노산들이 결합할 때는 아미노기와 카르복시기 사이에 펩티드 결합이 형성되며, 이러한 펩티드 결합이 여러 개 존재하게 되면 폴리펩티드가 된다.
폴리펩티드는 단백질의 기본 단위로, 단백질은 이러한 폴리펩티드가 복잡한 구조를 형성하여 만들어지게 된다. 단백질에는 분자량이 비교적 작은 것부터 매우 큰 것까지 다양한 종류가 존재하며, 일반적으로 분자량이 작은 것은 폴리펩티드라 하고 분자량이 매우 큰 것은 단백질이라 한다. 따라서 단백질도 넓은 의미에서 폴리펩티드라고 볼 수 있다.
1.3.2. 단백질 검출 - 뷰렛 반응
단백질의 알칼리성 수용액에 저농도의 황산구리 용액을 몇 방울 떨어뜨리면 청자~적자색을 띠는 단백질 발색반응이 나타난다. 이러한 발색은 구리(II) 이온과 단백질이 착체를 형성하면서 일어나는 것이다. 이때 발색의 정도는 펩티드에 따른 차이가 거의 없으며, 트리펩티드 이상의 펩티드도 같은 반응을 보인다.
이 반응은 뷰렛(NH2...
