5.다당류

 

다당류는 단당류와 단당류의 유도체가 다수 결합한 것으로, 구성하고 있는 단당류가 한가진 단순다당류(simple polysaccharide)와 두 가지 이상인 복합다당류(complex polysaccharide)로 구분한다.

 

 

1)전분, 녹말

 

전분은 곡류와 감자류 등에 저장물질로 다량 축적되어 있으며, 식물체의 뿌리와 종자 등에 널리 분포되어 있고 주로 식물체의 조직에 저장되어 있다.

 

 

전분은 식물체가 공기 중에 CO2와 토양 중 H2O를 이용하여 엽록소로부터 태양 에너지를 흡수해 광합성을 함으로써 합성되는 저장물질이다.

 

 

 

전체 반응식.jpg

 

 

 

 

 

 

광합성이란 엽록식물의 세포에 의하여 일어나는 CO2의 동화작용을 말하며, 크게 두 단계로 나눌 수 있다.

 

제 1단계로는 명반응이 있으며 CO2의 환원에 필요한 환원제를 물에서 형성하는 반응이다.

 

제 2단계는 암반응으로 명반응에서 생성된 환원제에 의해서 CO2가 환원되는 반응을 말한다.

 

 

전분은 glcouse의 중합제로 amlysoe와 amylopection으로 구성되어 있다.

 

 

아밀로.jpg

 

 

amylose는 클루코오스가 α-1, 4가 결합한 직쇄상 구조를 가지고 있고, 아밀로펙틴은 글루코오스의 α-1, 4의 결합에 부분적으로 α-6, 1결합이 가지를 뻗은 구조를 가지고 있다.

 

아밀로오스와 아밀로펙틴은 전분 내에서 아밀로오스가 20~30%, 아밀로펙틴은 70~80% 비율로 존재하며, 찹쌀과 찰옥수수같은 찰전분은 전부 아밀로펙틴으로 되어 있다.

 

분자량은 아멜로펙틴이 아밀로우스보다 훨씬 크다.

 

전분은 식물체 내에서 원형의 전분립으로 존재하며, 크기와 협상은 식물의 종류에 따라서 다르나 일반적으로 종자의 전분 근경 전분보다 직경이 작다.

 

전분은 규칙적인 배열을 한 미셀구조를 하고 있으며, 냉수에서는 변화되지 않으나 물을 넣고 가열하면 micelle이 풀려서 팽윤(swelling)현상이 일어나고 온도를 더 높게 올리면 호화(gelatiization)상태가 된다.

 

아밀로스와펙틴.jpg

 

이렇게 호화된 전분은 α- 전분이라고 하며, 본래의 생전분은 β-전분이라고 한다.

 

호화된 α-전분은 소화효소의 작용을 받기 쉬우므로 사람이 밥을 짓거나 빵을 만드는 것이 이에 해당된다.

 

이 때 호화되기 위한 수분의 최소 필요량은 30%이고, 호화온도는 보통 50~70°C 정도에서 시작된다.

 

 

 

α-전분은 수분 존재하에 80°C 이하로 방치하면 생전분 상태인 β-전분으로 되돌아가는데, 이 현상을 전분의 노화(retrogradtion)라고 한다.

 

전분의 노화는 수분 30~60%에 온도 0°C일 때 가장 잘 일어난다.

 

그러나 온도가 영하 20°C 이하가 되면 노화현상이 일어나지 않는다.

 

또한 전분의 노화를 방지하려면 α-전분 상태에서 수분을 15% 이하로 한다.

 

전분은 강한 요오드반응을 나타내는데, 아밀로스는 청색을 나타내고, 아밀로팩틴은 적갈색을 나타낸다.

 

그러나 아밀로오스에 의한 반응이 강하기 때문에 전분의 요오드 반응은 청색으로 나타나며, 이때 색깔은 가온하면 없어지고 다시 냉각시키면 나타난다.

 

전분은 묽은 산이나 효소로 가수분해를 하면 덱스트린과 말토오스를 거쳐 글루코오스로 되는데, 전분을 가수분해하는 효소를 amylase라고 한다.

 

α-아밀라아제, β-아밀라아제, 글루코아밀라아제, 아이소아밀라아제 등이 있다.

 

α-amylase는 전분의 내부에서부터 절단하여 덱스트린 말토 올리고당, 말스글루코오스 등을 생성하며, 이를 액화효소라고 한다.

 

β-amylase는 전분의 비환원 말단에서 말토오스 단위로 분해하며, 이를 당화효소라고 한다.

 

β-amylase는 아밀라아제에 작용하면 완전히 맥아당까지 분해되나 아밀로펙틴에서는 α-1, 6결합 부분에서 작용을 멈추는데 이것을 한계호정(limit dextrin)이라고 한다.

 

amylopectin의 가지 부분의 분해에는 glucoamylase가 필요하다.

 

 

2)dextrin

 

전분을 가열하거나 묽은 산으로 끓이면 전분이 분해되는데 이러한 전분의 기수분해 중간산물을 호정(dextrin)이라고 하며, 그 크기에 따라 amylodextrin 과 erythro-dextrin 등으로 나뉘며, maltodextrin은 말토오스와 글루코오스로 가수분해된다.

 

 

3)glycogen(Animal Starch)

 

동물체 내의 저장탄수화물로 일명 animal starch라고 부르나,

 

사람의 경우 간장에 6~8%, 근육에 0.5~0.8% 정도 존재한다.

 

전분과 다른 점은 입자로 존재하지 않고 세포 내의 원형질에 존재한다는 사실이다.

 

글리코겐의 구조는 아밀로펙틴과 비슷하나 가지가 더 많고 사슬의 길이가 짧다.

 

요오드에 의한 반응은 적갈색을 나타내며, 가수분해효소인 glycogenase또는 amylase의 작용으로 말토오스를 생성한다.

 

그러나 글리코겐은 호화되지 않는다.

 

 

4)섬유소(Cellulose)

 

셀룰로오스.jpg

 

섬유소는 나무나 풀과 같은 모든 식물의 세포벽의 구성성분으로 자연계에 가장 많이 존재하는 탄수화물이다.

 

섬유소는 전분이나 글리코겐과 마찬가지로 글루코오스의 중합체로 되어 있으나 β-1, 4결합으로 되어 있다는 점에서 다르다.

 

사람의 채네에는 섬유소를 분해하는 소화효소가 없기 때문에 영양소로 이용할 수 없으나 장의 연동운동을 촉진하는 기능이 있다.

 

그러나 초식동물은 에너지원으로 이용할 수 있으며, 이용률은 25% 정도로 비교적 낮은 편이다.

 

셀로로오스는 나무에 50% 정도 함유되어 있고, 솜이나 마는 98% 정도를 차지한다.

 

섬유소를 물을 가하여 가열을 해도 분해되지 않으며, 묽은산이나 셀룰라아제에 의하여 가수분해되어 β-D-glucose를 생성한다

 

달팽이와 흰개미의 소화기관에는 셀룰라아제가 존재하므로 셀롤로오스를 완전히 이용한다.

 

셀롤로오스의 유도체인 CMC(carboxy methyl cellulose)는 식품첨가물로서 안정제 또 팽윤제로 이용된다.

 

 

5)Inulin

 

Fructuose의 중합체로 돼지감자나 달리아 뿌리 등에 존재하며, 산이나 가수분해 효소인 이눌라아제에 의해 fructose를 생성한다.

 

사람의 소화기관에는 분해효소가 없으며 위액 염산에 의해 약간 분해된다.

 

이눌린은 요오드 반응이 없으며, 냉수에는 불용이나 온수에 잘 녹는다.

 

 

6)Hemicellulose

 

해미셀룰로오스는 고등식물의 세포벽에 존재하는 다당류로 셀롤로오스와 펙틴 이외의 것을 말한다.

 

Xylose, arabinose, glucose, galactose, mannose, glucuron 산 등이 혼합된 다당류로 단일의 단당으로만 되어 있는 경우는 적다.

 

묽은 산을 가하여 가열하면 가수분해가 일어난다.

 

그러나 사람의 소화효소에는 작용을 받지 않으므로 영양소로서의 가치는 없다.

 

모든 식물체에 널리 분포하는데, 특히 해조류에 많이 존재한다.

 

 

7)한천(agar)

 

한천은 우뭇가사리와 같은 홍조류의 세포막 성분으로 존재하는 다당류이다.

 

galactose를 주체로 한 다당류로 agarose와 agaropectin으로 구성되어 있다.

 

agarose는 한천의 70%를 차지하며, agaropectin은 한천의 30% 정도로 소량의 glucuron산, pyruvic acide과 황산 등이 함유되어 있다.

 

한천은 gelatin보다 응고력이 강하며 양갱 및 우무와 젤리 등 식품가공에 이용되거나 미생물의 고체배향에 이용된다.

 

 

8)Alginic Acid

 

알긴산은 갈조류의 세포벽 성분으로 산성 다당류이며, Ca염 또는 Mg염의 형태로 존재한다.

 

 

9)Pectin

 

펙틴은 식물의 세포벽 사이에 존재하며 세포벽을 결착시켜 주는 물질로 단일 물질로 존재하지 않고 galacturonic acid를 주체로 하여 pectic acid과 pectinic acid 및 protopectin 등과 methyl, ester되어 있는 polygalacturonic acid이다.

 

펙틴은 적당한 산과 당이 존재하면 gel 상태로 되며, 이것을 이용하여 만든 것이 젤리(jelly)이다.

 

주로 과일 중에 많이 존재하며, 당산의 동종중합체로 특히 감귤의 속껍질이나 사과 등에 많아 산성 추출몰로 정제, 산포제나 요리용으로 쓰인다.

 

 

10)뮤코(Muco) 다당류

 

뮤코 다당류는 생체의 점성물질, 연조직, 결합조직의 성분으로서 아미노당과 uronic acid들로 구성된 복합다당류다.

 

결합조직에 존재하는 hycluronic acid와 chondroitin 황산, 그리고 간의 윤활물질인 heparin 등이 있다.

 

 

11)천연 Gum질

 

동식물의 종자나 수액 중에는 점도가 높으며, 독특한 성질을 가진 다당류의 물질들이 많아 식품가공에서 결착제, 유화제, 안정제, 팽윤제 등으로 사용되고 있다.

 

아카시아나무 껍질에서 얻는 arabic gum, 종자에서 얻어진 auar gum, 해조에서 추출되는 고무질인 agar, 미생물에서 분비되어 나온 dextran이 있다.

 

김치를 담글 때 설탕을 첨가하면 유산균이 설탕을 분해시켜 dextran으로 변화시키므로 국물이 걸쭉해지는 경우가 있다.

 

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