본문내용
1. 당의 특성
1.1. 당의 종류
1.1.1. 단당류
단당류는 하나의 당으로 이루어진 당이다. 대표적인 단당류에는 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose) 등이 있다.
포도당은 포도에 다량 함유되어 있으며, 혈액 내에도 존재하는 당이다. 포도당은 뇌와 신경세포의 유일한 에너지원이다. α형과 β형의 두 가지 이성질체가 존재하며, α형이 β형보다 단맛이 강하고 용해도가 낮다. 포도당 용액의 농도가 높아질수록 α형 비율이 높아져 상대적 감미도가 증가한다.
과당은 과일과 벌꿀에 다량 함유되어 있는 단당류로, 당류 중 단맛이 가장 강하다. α형과 β형의 이성질체가 존재하나 천연상태에서는 β-D-furanose 형태로만 존재한다. α형이 β형보다 덜 달고 용해도가 크며 과포화되기 쉬워 결정화하기 어려운 특징이 있다.
갈락토오스는 유당의 구성성분으로, 단당류 중 단맛이 가장 약한 편이다.
이처럼 단당류는 구조와 기능, 단맛의 강도가 서로 다른 특성을 가지고 있다. 이러한 차이는 단당류의 생리학적 역할과 생화학적 대사 과정에 영향을 미친다.
1.1.2. 이당류
이당류(disaccharide)는 두 개의 단당류가 결합된 형태로, 자당(sucrose), 맥아당(maltose), 유당(lactose) 등이 대표적이다. 이당류는 가수분해 과정을 거치면 단당류로 분해되므로 단당류에 비해 훨씬 복잡한 구조와 특성을 지닌다.
자당(sucrose)은 포도당(glucose)과 과당(fructose)이 α-1,2-결합된 형태로, 식용 설탕의 주성분이다. 자당은 주로 사탕무와 사탕수수에서 추출된다. 자당은 단맛이 강하고 수용성이 뛰어나 광범위하게 식품에 사용된다. 자당은 비환원당으로, 환원당인 포도당이나 과당과 달리 수용액 중에서도 환원성을 나타내지 않는다.
맥아당(maltose)은 두 개의 포도당이 α-1,4-결합된 형태로, 맥주 제조나 당화 과정에서 생성된다. 맥아당은 물에 잘 녹으며 단맛이 강하다. 맥아당은 환원당이므로 펠링 테스트에 반응한다.
유당(lactose)은 포도당과 갈락토오스가 β-1,4-결합된 형태로, 젖에 함유되어 있다. 유당은 다른 이당류에 비해 단맛이 약하며, 유아나 어린아이에게 중요한 영양소이다. 성인의 경우 유당 섭취에 어려움을 겪을 수 있다.
이와 같이 이당류는 단당류와 달리 두 개의 단당류가 결합된 복잡한 구조를 지니고 있어 각각 고유한 물리화학적 특성과 생리적 기능을 나타낸다.
1.2. 환원당과 비환원당
환원당은 유리한 알데히드기 또는 케톤기를 갖고 환원성을 나타내는 당이다. 환원당은 결정 상태에서는 헤미아세탈상의 고리식 구조를 갖지만 수용액 중에서는 알데히드 혹은 케톤의 구조를 취하며 수용액 중에서는 알데히드 혹은 케톤의 구조를 취하며 환원성을 나타낸다. 단당은 모두 환원당이지만 다당에서는 글리코시드 결합을 이루지 않으므로 헤미아세탈상의 OH기가 분자 말단에 남아있는 다당이 환원성을 갖는다. 예를 들면 말토오스, 락토오스 등이 있다.
반면 비환원당은 이당 기타의 다당 중 성분 단당이 서로 헤미아세탈상의 OH기끼리 결합하여 형성된 것이다. 단당의 헤미아세탈 OH는 수용액 중에서 알데히드 구조를 취하여 환원성을 보이지만 상기 구조의 이당은 환원성이 있는 OH기끼리 결합하여 변화하였으므로 수용액 중에서도 환원성을 보이지 않는다. 대표적인 예는 서당, 이당에서도 환원성을 보이는 직접 환원당에 대해 가수분해하지 않으며 환원성을 보이지 않는 서당 같은 다당을 비환원당이라 한다.
즉, 환원당은 수용액 내에서 알데히드 또는 케톤 구조를 취하면서 환원성을 나타내지만, 비환원당은 단당이 서로 결합하여 헤미아세탈 구조를 형성하므로 수용액 중에서도 환원성을 나타내지 않는다는 것이 차이점이다. 환원당과 비환원당의 이러한 특성은 당류의 다양한 반응 및 특성을 이해하는데 매우 중요하다.
1.3. 캐러멜화
당류가 일으키는 산화 반응 등에 의해 생기는 현상이 바로 캐러멜화이다. 캐러멜화는 요리에 고소함과 진한 색의 원인이 되는 중요한 현상이다. 캐러멜화 작용의 발현에 효소가 관여하지 않는 비효소적 갈색화 작용이며, 발생하는 휘발성 화학 물질이 캐러멜 고유의 맛을 자아낸다.
당류에서 일어나는 캐러멜화 반응은 환원당인 포도당이나 과당에서 더 빠르게 진행된다. 이당류인 설탕은 포도당과 과당이 결합된 형태이기 때문에 설탕이 가수분해되어 포도당과 과당으로 분해되어야 캐러멜화 반응이 일어난다. 따라서 환원당에 비해 설탕의 캐러...
