본문내용
1. 우유와 치즈의 이해
1.1. 우유의 구성과 성질
1.1.1. 우유 단백질의 종류와 등전점
우유의 단백질은 크게 카제인과 유청 단백질로 구분된다. 우유 단백질의 약 80%는 카제인이며, 나머지 20%가 유청 단백질이다.
카제인은 4가지 주요 종류로 나뉘는데, αs-, β-, κ-, γ-카제인이 그것이다. 카제인은 이들이 복합체를 이루어 20~600nm 크기의 미셀 구조를 형성하고 있다. 소수성을 가지는 αs-, β-카제인은 미셀의 내부에, 친수성의 κ-카제인은 외부에 위치하여 안정한 구조를 이루고 있다.
이러한 카제인 미셀은 일반적으로 우유의 정상적인 pH인 6.6에서 칼슘과 인이 결합한 칼슘포스포카제이네이트 형태로 존재하며, 안정한 콜로이드 상태를 유지한다. 그러나 우유의 pH가 4.6의 등전점에 도달하게 되면, 카제인 미셀 내부의 칼슘이온이 수소이온으로 대체되면서 전하를 잃게 되어 응고된다.
즉, 우유에 산이나 미생물에 의해 생성된 젖산이 첨가되면 pH가 4.6 부근으로 낮아지게 되고, 이로 인해 카제인 미셀이 응집되어 치즈 제조에 활용될 수 있게 된다.
1.1.2. 우유 단백질의 열 안정성
우유 단백질의 열 안정성은 우유 가공에 있어 매우 중요한 특성이다. 우유의 주요 단백질은 열에 안정적인 카제인과 열에 불안정한 유청 단백질로 구분된다.
카제인은 우유의 80%를 차지하는 주요 단백질로, 열에 안정적이다. 이는 카제인 단백질의 구조적 특성 때문이다. 카제인은 αs-, β-, κ-카제인으로 구성되어 있는데, 이들이 복합체를 형성하여 안정한 콜로이드 상태의 미셀을 이룬다. 미셀 내부의 소수성 아미노산과 외부의 친수성 아미노산이 열에 안정적인 구조를 유지하기 때문이다. 따라서 카제인은 열처리에 의해 응고되지 않는다.
반면 유청 단백질은 열에 불안정하여 가열시 변성된다. 유청 단백질은 α-락토글로불린, β-락트알부민, 면역글로불린 등으로 구성되어 있는데, 이들은 열에 의해 2차, 3차 구조가 파괴되어 변성된다. 가열시 유청 단백질은 응고되거나 피막을 형성하는 등 물리적 특성이 변화하게 된다.
이러한 우유 단백질의 열 안정성 차이는 우유 가공 시 중요한 역할을 한다. 카제인은 열처리에도 안정적이므로 살균, 멸균 등의 열처리 공정에서 큰 영향을 받지 않는다. 반면 유청 단백질은 열에 의해 변성되므로, 치즈 제조나 유제품 생산 시 이를 고려해야 한다. 예를 들어 치즈 제조 시 유청을 제거하는 이유는 유청 단백질의 열 불안정성 때문이다.
따라서 우유 단백질의 열 안정성 차이는 우유와 유제품의 가공, 저장, 유통 등에 있어 매우 중요한 특성으로 작용한다고 볼 수 있다.
1.2. 치즈의 제조 원리
1.2.1. 산에 의한 치즈 제조
산에 의한 치즈 제조는 치즈 제조에 있어 중요한 방법 중 하나이다. 산에 의한 치즈 제조 방식에서는 원유에 산을 첨가하여 카제인 단백질을 응고시킴으로써 치즈를 만들게 된다.
우유의 단백질 중 80%를 차지하는 카제인은 정상적인 pH 상태에서 칼슘과 결합하여 미셀 구조를 형성하고 있다. 그러나 산을 첨가하면 pH가 내려가면서 수소이온이 칼슘과 결합하게 되고, 이에 따라 카제인 미셀이 응고되어 치즈가 만들어진다. 이때 칼슘은 유청에 남아있게 된다. 따라서 산에 의해 제조된 치즈, 예를 들어 커티지 치즈, 크림치즈, 모짜렐라 치즈 등은 칼슘의 함량이 상대적으로 낮은 특징을 가지고 있다.
산에 의한 치즈 제조 과정에서는 주로 미생물이 생성한 유산이나 식초, 레몬즙 등의 유기산이 사용된다. 이러한 산을 첨가하면 우유의 pH가 4.6 부근까지 낮아지게 되고, 그 결과 카제인 단백질이 응고된다. 응고된 카제인과 지방 성분은 응고물을 형성하고, 유청은 분리된다.
산에 의한 치즈 제조 방식은 효소를 이용한 방식에 비해 단순하고 빠르다는 장점이 있다. 또한 숙성 과정이 필요 없어 제조 기간이 짧다. 이에 따라 비숙성 치즈라고도 불리는데, 이러한 치즈는 수분 함량이 높아 부드러운 질감과 신선한 맛을 지니고 있다. 대표적인 비숙성 치즈로는 커티지 치즈, 크림치즈, 모짜렐라 치즈 등이 있다.
1.2.2. 효소에 의한 치즈 제조
효소에 의한 치즈 제조는 치즈 제조의 또 다른 중요한 방법이다. 우유에 렌넷(rennet)이라고 불리는 응유효소를 첨가하여 카제인 단백질을 응고시켜 치즈를 만드는 것이다. 렌넷은 일반적으로 송아지, 양, 염소의 위액에서 추출한 효소로, 우유의 카세인을 효소적으로 응고시킨다.
렌넷을 첨가하면 우유의 pH가 떨어져 카제인이 불용성 응고...
