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전분을 연구한 사례

전분의 성질을 학문적으로 연구 한 사례 조사교과담당 교수 :제출자 :제출일 : ○ ○ ○ (16pt)내 용목 차제 1 장 서 론11. 전분이란?2. 전분의 분자구조가. 아밀로오스와 아밀로펙틴3. 전분의 특성제 2 장 이론적 배경101. 전분의 학문적으로 연구가. 전분의 호화a. 호화b. 전분의 호화과정c. 전분의 호화에 미치는 요인나, 전분의 노화a.전분의 노화b. 전분의 노화 억제 방법c. 노화 방지의 연구d. 노화 방지에 좋은 식품제 3 장 결 론(혹은 제언)21제 1장.서론1. 전분이란?전분(starch)은 수백, 수천 개의 포도당이 중합된 것으로 녹색식물 잎의 엽록소에서 공기 중의 이산화탄소와 흙 속의 수분을 이용하여 태양에너지를 흡수하는 광합성으로부터 만들어져서 종자나 뿌리 등에 저장된 대표적인 식물성 저장 탄수화물이다. 쌀, 보리, 밀 등의 곡류와 감자, 고구마 등 서류의 주성분으로 동식물의 주요 에너지원이다.탄소동화작용에 의해 생성된 전분은 식물세포 내 세포질에 존재하는 색소체(plastid)내부에 축적되어 단단하게 조직화된 모양의 전분 입자(granules)를 형성한다. 전분 분자는 입자 중앙의 생장점(hilum) 주위로 층을 형성하면서 쌓여 있어 결정과 같은 형태의 체계적인 구조를 가지고 있다.전분 입자의 형태와 크기는 전분의 출저, 식물의 종류에 따라 다르다. 형태는 원형, 타원형, 렌즈형, 다각형 등 식물의 종류에 따라 다양하다. 곡류 전분의 입자는 소형이며 크기 차이가 작고(직경 2~20㎛) 감자, 고구마 등의 근경류 전분 입자는 5~150㎛로 크며, 입자의 크기 차이가 심하다.2.전분의 분자구조전분은 수많은 포도당이 다수 결합된 것이며 분자식은 (C6H11O5)으로 표시되나, 전분은 수백~수천 개의 포도당이 연결되어 있는 중합체로 α-1,4결합으로 포도당이 직쇄상으로 결합한 아밀로오스(amylose)와 아밀로오스 사슬의 일부에 포도당 15~30개마다 α-1,6 결합에 의해 가지가 있는 아밀로펙틴(amylopectin)으로 구조가 다른 동 있는 부분은 전체의 약 30% 정도이며 나머지는 비결정질이다.가. 아밀로오스와 아밀로펙틴의 특성대부분 전분 중 아밀로오스와 아밀로펙틴의 함량 비율은 일반적으로 20:80 정도이나 전분의 종류에 따라 차이가 있다. 찹쌀, 옥수수, 찰옥수수, 차조, 귀리, 보리 등의 찰 품종(waxy varieities)은 아밀로오스가 거의 없어 아밀로펙틴만으로 구성되어 있으며 유전자 조작으로 만들어진 고아밀로스 옥수수인 '아밀로메이즈(amylomaize)'는 약 70%의 아밀로스를 함유한다.1)아밀로오스 : 아밀로오스는 대략 420~980개 정도의 포도당이 α-1,4결합만으로도 연결된 직선상의 긴 사슬 모양을 한 고분자 중합체이다. 평균 중합도는 전분의 종류에 따라 다르나 일반적으로 200~3000 정도이다.아밀로오스는 대개 6개 정도의 포도당 연결체가 한 번씩 회전하면서 길게 연결된 α - 나선형(α - helical form)의 입체구조를 가진다.아밀로오스 분자는 가지, 즉 곁사슬(side chain)이 없으므로 직선상의 분자(linermolecular)로 나타내고 있다.아밀로오스 나선의 내부 공간에는 지방산 분자나 요오드 분자가 들어가서 포접 화합물(incILision compound)을 형성할 수 있다. 아밀로오스에 요오드를 반응시키면 요오드 분자들이 내부 공간에 복합되어 특유의 정색 반응을 나타내는데, 이를 요오드-전분 반응이라고 한다. 아밀로오스는 정색반응에 의해 청남색을 띠며 아밀로오스의 사슬 길이가 길수록 청색이 짙어진다. 전분 내 아밀로오스는 전분을 가열, 냉각하였을 때 젤을 형성하는데 관여한다.2) 아밀로펙틴 : 아밀로펙틴은 α-포도당이 α-1,4결합으로 연결된 아밀로오스의 사슬 군데군데에 다른 아밀로오스 사실이 α-1,6결합에 의해서 가지를 지닌 구조이며, 포도당 18~27개마다 가지를 가지고 있다. 아밀로펙틴 분자량은 아밀로오스 분자량보다 훨씬 커 최소한 1000여 개 이상의 포도당의 구성단위로 이루어져 있다. 아밀로펙틴은 나선상의 형태를 이루고 있지 않형의 것도 있고 쌀의 전분입자는 모진육각형과 비슷하다. 전분이 특이하게 전분입자를 둘러싸고 있는 막이 존재하지 않는 데에도 불구하고 식물체 내에서 일정한 형태의 입자를 유지하고 있는 것은 전분입자들 상호간에 수소결합에 의하여 강하게 결합되어 있기 때문이라고 한다.아래 사진은 왼쪽 위에서부터 아마란스, 애로루트, 메밀, 카사바나무, 옥수수, 귀리, 감자, 밥, 콩나물순 이다.전분의 분해효소전분을 가수분해하면 전분의 중간 분해 산물로 다양한 분자량을 가지는 덱스트린(dextrins)이 형성되며, 계속 분해하면 10개 이하의 포도당이 연결된 소당류와 포도당 2개가 연결된 맥아당이 된 후 단당인 포도당으로 분해된다. 전분을 분해하는 효소에는 α-아밀라아제, β- 아밀라아제, 글루코아밀라아제가 있다.효 소작 용α-아밀라아제· 전분의 α-1,4결합을 무작위로 가수분해함.· 타액, 췌장액, 발아 종자, 미생물 등에 존재함.· 아밀로펙틴에서 α-아밀라아제가 작용하지 못하고 남은 부분을 α-아밀라아제 한계 덱스트린(limit dextrin)이라고 함.? 계속해서 맥아당과 포도당으로 분해함.· 전분을 가수분해 하여 용액상태로 만드므로 액화 효소(liquefying enzyme)라고 함.β- 아밀라아제· 전분의 α-1,4결합을 맥아당 단위로 말단에서부터 가수분해함.? α-1,6결합과 그 외의 결합은 가수분해 할 수 없음.· 감자, 곡류, 두류, 엿기름, 타액에 존재함.· 아밀로펙틴에서 β- 아밀라아제가 작용하지 못하고 남은 부분을 β-아밀라아제 한계 덱스트린이라고 함.· 전분을 가수분해하여 맥아당과 포도당의 함량을 증가시켜 단맛을 높이므로 당화효소(saccharifying enzyme)라고 함.글루코아밀라아제· 전분분자의 비환원성 말단기부터 α-1,4결합과 α-1,6결합, α-1,3결합까지도 포도당 단위로 끝에서부터 순서대로 가수분해하여 직접 포도당 생성함.· 말토오스 가수분해효소(maltase) 또는 γ-아밀라아제라고도 함.· 곰팡이류, 효모와 동물의 간조직과 각종 미생물에 존결정성 영역(crystalline region, 30%)과 불규칙하게 배열된 비결정성 영역(amorphous region, 70%)이 존재한다.전분입자는 분자 상호간에 강한 결합력에 의하여 규칙적으로 모인 미셀조로 되어있는데, 이를 생전분(β전분)이라 한다. 생전분에 물을 넣어 가열하면 미셀 구조의 수소결합이 끊어지면서 일부에 빈틈이 생기고, 물분자가 전분입자 내부에 침입하고 일부 아밀로오스가 빠져나가 준분 분자의 일부와 결합하게 된다(수화). 이와 같이 미셀의 사이가 넓어지면 물을 흡수하여 팽윤하게 되며, 물의 흡수와 팽윤이 어느 한계점에 도달하면 전분 입자가 붕괴하고 미셀이 전부 파괴되어 전분 분자들은 단분자가 되어 자유로이 활동하게 되며, 다량의 물분자에 포위되어 교질(colloid)용액이 형성된다. 이때 전분 분자들은 무질서하게 퍼져 있는 긴 사슬이나 가지 모양의 분자이므로 서로 끌려서 이동하기 때문에 점성이 큰 풀(paste)이 되는 것이다.이와 같은 상태의 변화를 전분의 호화(gelationization)라고 한다.전분이 호화되면 전분입자의 팽창, 입자 내 작은 결정 영역의 용융, 복굴절의 소실과 전분 분자의 가용화 같은 비가역적인 변화가 일어난다.전분의 호화가 일어나는 최저 온도는 전분의 종류에 따라 일정하지 않으나 대체로 60℃ 전후이며 온도가 증가함에 따라 빨라진다.폴란드 카츠(Katz)는 미셀(micelle)구조를 가지는 생전분을 베타 - 전분(β-starch)이라 하고, 미셀이 파괴된 상태의 전분을 알파 - 전분(α-starch)이라고 하였다. 따라서 전분의 호화과정은 알파(α)화되는 과정으로 볼 수 있다. 베타 - 전분은 물분자나 효소와의 친화력이 적기 때문에 소화되기 어려우나, 알파 - 전분은 효소의 작용을 받기 쉬우므로 소화되기 쉽다. 이와 같은 사실은 쌀(베타 - 전분)과 밥(알파 - 전분), 밀가루(베타 - 전분)와 빵(알파 - 전분) 등 관계에서 쉽게 납득 할 수 있다.b. 전분의 호화과정전분의 호화는 수화, 팽윤, 교질용액의 형 들어 옥수수전분의 경우에 60℃에서는 자기 중량의 약 300%의 물을, 70℃에서는 약 1000%의 물을 흡수하며 온도가 계속 상승하여 최고의 팽윤에 달하였을 때, 즉 팽윤된 전분입자들이 붕괴하기 전에는 약 2500%의 물을 흡수한다고 한다. 이 단계에서 물의 흡수과정은 비가역적이며 전분중의 가용성 성분들이 전분 입자 속에서 빠져나와 물에 녹게 된다.? 제 3단계 : Micelle의 붕괴전분현탁액의 온도가 계속 상승해서 각 전준의 특유한 호화온도에 도달하면 전분입자들은 붕괴되고 그 속의 아밀로오스나 아밀로펙틴 분자들이 분산되어 전분현탁액은 비가역적으로 그 형태를 잃게 되고 투명한 교질용액(colloidal solution)을 형성하게 된다. 호화가 완결된 colloid용액은 점도가 크게 증가하고 투과율이 증가하며 결정성의 전분입자들이 가지는 방향부동성(amisotropy)의 성질이 없어진다.교질용액을 급속 냉각하면 3차원 구조 내에 물을 가두어 반고체 상태의 젤을 형성하며 완만 냉각하면 전분 입자들이 침전되면서 수소결합을 통하여 규칙성 있는 결정 영역을 형성하며 노화가 일어난다.? 제 4단계 : Gel 형성젤화(gelation)는 전분용액을 호화시킨 후 냉각하였을 때 나타나는 현상이다. 호화과정 중 팽창된 전분 입자가 붕괴되면서 일부 아밀로오스가 빠져나와 새로운 결합을 형성하여 매우 질서 정연한 영역을 이룬다. 이러한 결합이 삼차원적 망상 조직(3-dimensional network)을 만들고 그 안에 물을 가두어 젤을 형성하고 견고성이 증가한다. 아밀로펙틴 분자들은 팽창된 전분입자 내부에 남아 재결정화 과정에서 새로운 분자 간의 결합이 매우 느리게 일어난다. 또한 헝클어진 아밀로펙틴 가지 간의 결합도 아주 약하여 실제적으로 전분 젤의 견고성이 크게 영향을 미치지 못한다. 따라서 아밀로오스를 함유하고 있지 않은 찰전분은 젤을 형성하지 못하며 옥수수 전분처럼 많은 양의 아밀로스를 포함한 전분은 단단한 젤을 형성한다.이 gel을 가열할 때는 다시 colloid 제한다.

자연과학| 2012.05.08| 22페이지| 2,000원| 조회(216)

전분, 노화, 아밀로펙틴, 전분의 호화, 호화, 아밀로오스, 전분의 특성, 전분의 분..

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전분의 성질을 학문적으로 연구한 사례조사 호화와 노화

전분의 성질을 학문적으로 연구 한 사례 조사교과담당 교수 : 김윤태교수님제출자 : 201233071 이상윤제출일 : 2012년 4월 29일한국관광대학내 용목 차제 1 장 서 론11. 전분이란?2. 전분의 분자구조가. 아밀로오스와 아밀로펙틴3. 전분의 특성제 2 장 이론적 배경101. 전분의 학문적으로 연구가. 전분의 호화a. 호화b. 전분의 호화과정c. 전분의 호화에 미치는 요인나, 전분의 노화a.전분의 노화b. 전분의 노화 억제 방법c. 노화 방지의 연구d. 노화 방지에 좋은 식품제 3 장 결 론(혹은 제언)21제 1장.서론1. 전분이란?전분(starch)은 수백, 수천 개의 포도당이 중합된 것으로 녹색식물 잎의 엽록소에서 공기 중의 이산화탄소와 흙 속의 수분을 이용하여 태양에너지를 흡수하는 광합성으로부터 만들어져서 종자나 뿌리 등에 저장된 대표적인 식물성 저장 탄수화물이다. 쌀, 보리, 밀 등의 곡류와 감자, 고구마 등 서류의 주성분으로 동식물의 주요 에너지원이다.탄소동화작용에 의해 생성된 전분은 식물세포 내 세포질에 존재하는 색소체(plastid)내부에 축적되어 단단하게 조직화된 모양의 전분 입자(granules)를 형성한다. 전분 분자는 입자 중앙의 생장점(hilum) 주위로 층을 형성하면서 쌓여 있어 결정과 같은 형태의 체계적인 구조를 가지고 있다.전분 입자의 형태와 크기는 전분의 출저, 식물의 종류에 따라 다르다. 형태는 원형, 타원형, 렌즈형, 다각형 등 식물의 종류에 따라 다양하다. 곡류 전분의 입자는 소형이며 크기 차이가 작고(직경 2~20㎛) 감자, 고구마 등의 근경류 전분 입자는 5~150㎛로 크며, 입자의 크기 차이가 심하다.2.전분의 분자구조전분은 수많은 포도당이 다수 결합된 것이며 분자식은 (C6H11O5)으로 표시되나, 전분은 수백~수천 개의 포도당이 연결되어 있는 중합체로 α-1,4결합으로 포도당이 직쇄상으로 결합한 아밀로오스(amylose)와 아밀로오스 사슬의 일부에 포도당 15~30개마다 α-1,6 결합에 의해 가지가 있는 아밀로오스와 아밀로펙틴의 함량 비율은 일반적으로 20:80 정도이나 전분의 종류에 따라 차이가 있다. 찹쌀, 옥수수, 찰옥수수, 차조, 귀리, 보리 등의 찰 품종(waxy varieities)은 아밀로오스가 거의 없어 아밀로펙틴만으로 구성되어 있으며 유전자 조작으로 만들어진 고아밀로스 옥수수인 '아밀로메이즈(amylomaize)'는 약 70%의 아밀로스를 함유한다.1)아밀로오스 : 아밀로오스는 대략 420~980개 정도의 포도당이 α-1,4결합만으로도 연결된 직선상의 긴 사슬 모양을 한 고분자 중합체이다. 평균 중합도는 전분의 종류에 따라 다르나 일반적으로 200~3000 정도이다.아밀로오스는 대개 6개 정도의 포도당 연결체가 한 번씩 회전하면서 길게 연결된 α - 나선형(α - helical form)의 입체구조를 가진다.아밀로오스 분자는 가지, 즉 곁사슬(side chain)이 없으므로 직선상의 분자(linermolecular)로 나타내고 있다.아밀로오스 나선의 내부 공간에는 지방산 분자나 요오드 분자가 들어가서 포접 화합물(incILision compound)을 형성할 수 있다. 아밀로오스에 요오드를 반응시키면 요오드 분자들이 내부 공간에 복합되어 특유의 정색 반응을 나타내는데, 이를 요오드-전분 반응이라고 한다. 아밀로오스는 정색반응에 의해 청남색을 띠며 아밀로오스의 사슬 길이가 길수록 청색이 짙어진다. 전분 내 아밀로오스는 전분을 가열, 냉각하였을 때 젤을 형성하는데 관여한다.2) 아밀로펙틴 : 아밀로펙틴은 α-포도당이 α-1,4결합으로 연결된 아밀로오스의 사슬 군데군데에 다른 아밀로오스 사실이 α-1,6결합에 의해서 가지를 지닌 구조이며, 포도당 18~27개마다 가지를 가지고 있다. 아밀로펙틴 분자량은 아밀로오스 분자량보다 훨씬 커 최소한 1000여 개 이상의 포도당의 구성단위로 이루어져 있다. 아밀로펙틴은 나선상의 형태를 이루고 있지 않아 포접화합물을 형성하지 않으므로 요오드와 거의 반응하지 않고 아밀로오스와 달리 정색반응에 의해 자주색을 나타낸다. 위에서부터 아마란스, 애로루트, 메밀, 카사바나무, 옥수수, 귀리, 감자, 밥, 콩나물순 이다.전분의 분해효소전분을 가수분해하면 전분의 중간 분해 산물로 다양한 분자량을 가지는 덱스트린(dextrins)이 형성되며, 계속 분해하면 10개 이하의 포도당이 연결된 소당류와 포도당 2개가 연결된 맥아당이 된 후 단당인 포도당으로 분해된다. 전분을 분해하는 효소에는 α-아밀라아제, β- 아밀라아제, 글루코아밀라아제가 있다.효 소작 용α-아밀라아제· 전분의 α-1,4결합을 무작위로 가수분해함.· 타액, 췌장액, 발아 종자, 미생물 등에 존재함.· 아밀로펙틴에서 α-아밀라아제가 작용하지 못하고 남은 부분을 α-아밀라아제 한계 덱스트린(limit dextrin)이라고 함.? 계속해서 맥아당과 포도당으로 분해함.· 전분을 가수분해 하여 용액상태로 만드므로 액화 효소(liquefying enzyme)라고 함.β- 아밀라아제· 전분의 α-1,4결합을 맥아당 단위로 말단에서부터 가수분해함.? α-1,6결합과 그 외의 결합은 가수분해 할 수 없음.· 감자, 곡류, 두류, 엿기름, 타액에 존재함.· 아밀로펙틴에서 β- 아밀라아제가 작용하지 못하고 남은 부분을 β-아밀라아제 한계 덱스트린이라고 함.· 전분을 가수분해하여 맥아당과 포도당의 함량을 증가시켜 단맛을 높이므로 당화효소(saccharifying enzyme)라고 함.글루코아밀라아제· 전분분자의 비환원성 말단기부터 α-1,4결합과 α-1,6결합, α-1,3결합까지도 포도당 단위로 끝에서부터 순서대로 가수분해하여 직접 포도당 생성함.· 말토오스 가수분해효소(maltase) 또는 γ-아밀라아제라고도 함.· 곰팡이류, 효모와 동물의 간조직과 각종 미생물에 존재함.· α-1,4결합만으로 구성된 아밀로오스는 모두 분해하여, 아밀로펙틴은 80~90% 분해함.· 고순도의 결정포도당을 공업적으로 생산하는 데 이용됨.전분의 X선 회절도전분 입자 내부는 부분적으로 규칙적으로 배열되어 있는 결정성 영역(crystaline region)이 존재하고 . 이와 같이 미셀의 사이가 넓어지면 물을 흡수하여 팽윤하게 되며, 물의 흡수와 팽윤이 어느 한계점에 도달하면 전분 입자가 붕괴하고 미셀이 전부 파괴되어 전분 분자들은 단분자가 되어 자유로이 활동하게 되며, 다량의 물분자에 포위되어 교질(colloid)용액이 형성된다. 이때 전분 분자들은 무질서하게 퍼져 있는 긴 사슬이나 가지 모양의 분자이므로 서로 끌려서 이동하기 때문에 점성이 큰 풀(paste)이 되는 것이다.이와 같은 상태의 변화를 전분의 호화(gelationization)라고 한다.전분이 호화되면 전분입자의 팽창, 입자 내 작은 결정 영역의 용융, 복굴절의 소실과 전분 분자의 가용화 같은 비가역적인 변화가 일어난다.전분의 호화가 일어나는 최저 온도는 전분의 종류에 따라 일정하지 않으나 대체로 60℃ 전후이며 온도가 증가함에 따라 빨라진다.폴란드 카츠(Katz)는 미셀(micelle)구조를 가지는 생전분을 베타 - 전분(β-starch)이라 하고, 미셀이 파괴된 상태의 전분을 알파 - 전분(α-starch)이라고 하였다. 따라서 전분의 호화과정은 알파(α)화되는 과정으로 볼 수 있다. 베타 - 전분은 물분자나 효소와의 친화력이 적기 때문에 소화되기 어려우나, 알파 - 전분은 효소의 작용을 받기 쉬우므로 소화되기 쉽다. 이와 같은 사실은 쌀(베타 - 전분)과 밥(알파 - 전분), 밀가루(베타 - 전분)와 빵(알파 - 전분) 등 관계에서 쉽게 납득 할 수 있다.b. 전분의 호화과정전분의 호화는 수화, 팽윤, 교질용액의 형성과정으로 이루어진다. 첫 단계인 수화과정에서는 전분에 물을 가하면 물 분자들은 미셀을 형성하고 있는 아밀로오스나 아밀로펙틴 분자들 사이에 침투한다. 전분입자들은 현탁액의 온도가 높아짐에 따라 중량의 20~30%의 물을 흡수하는데 이 과정은 가역적이고 건조시키면 원상태로 돌아온다. 그 다음 단계는 팽윤단계로서 현탁액의 온도가 상승하면 수분을 계속 흡수하고 전분이 팽윤하고 분자들 사이의 간격은 계속 늘어나게 된다. 이 과정은 비가역적으로 일어난al solution)을 형성하게 된다. 호화가 완결된 colloid용액은 점도가 크게 증가하고 투과율이 증가하며 결정성의 전분입자들이 가지는 방향부동성(amisotropy)의 성질이 없어진다.교질용액을 급속 냉각하면 3차원 구조 내에 물을 가두어 반고체 상태의 젤을 형성하며 완만 냉각하면 전분 입자들이 침전되면서 수소결합을 통하여 규칙성 있는 결정 영역을 형성하며 노화가 일어난다.? 제 4단계 : Gel 형성젤화(gelation)는 전분용액을 호화시킨 후 냉각하였을 때 나타나는 현상이다. 호화과정 중 팽창된 전분 입자가 붕괴되면서 일부 아밀로오스가 빠져나와 새로운 결합을 형성하여 매우 질서 정연한 영역을 이룬다. 이러한 결합이 삼차원적 망상 조직(3-dimensional network)을 만들고 그 안에 물을 가두어 젤을 형성하고 견고성이 증가한다. 아밀로펙틴 분자들은 팽창된 전분입자 내부에 남아 재결정화 과정에서 새로운 분자 간의 결합이 매우 느리게 일어난다. 또한 헝클어진 아밀로펙틴 가지 간의 결합도 아주 약하여 실제적으로 전분 젤의 견고성이 크게 영향을 미치지 못한다. 따라서 아밀로오스를 함유하고 있지 않은 찰전분은 젤을 형성하지 못하며 옥수수 전분처럼 많은 양의 아밀로스를 포함한 전분은 단단한 젤을 형성한다.이 gel을 가열할 때는 다시 colloid 상태, 즉 sol 상태로 가역적으로 변화한다. 또한 전분 gel은 밀가루풀의 경우와 같이 교반하면 쉽게 액상인 sol로 되고 또 방치하면 gel을 형상하는 thixotropic gel의 성질을 나타낸다.각종 전분의 호화 온도(℃)전분의 종류호화 개시 온도호화 완료 온도감자 전분66.080.0고구마 전분68.081.0옥수수 전분70.586.6쌀 전분64.572.0밀 전분55.066.5다. 호화에 영향을 미치는 요인전분의 종류 : 전분의 호화는 전분의 종류에 따라 다르게 나타난다. 전분입자들의 내부구조와 크기, 형태, 내부구조, 아밀로오스와 아밀로펙틴 함량 등은 호화에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 전분 입는다.

자연과학| 2012.04.29| 23페이지| 3,000원| 조회(422)

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