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비누화 반응

Title: 비누화 반응 (원리)Name: 박기정Affiliation: 생명환경공학과 2013111083Date: 2014년 10월 1일Introduction:- 지질생물체의 지질은 화학적으로 다양한 화합물의 집합으로 물에 대하여 불용성이라는 공통적인 특징으로 정의할 수 있다. 이 지질의 생물학적 기능 또한 화학적 특성만큼이나 다양하다. 지방과 기름은 여러 생물에서 에너지의 주요한 저장형태이고, 인지질과 스테롤은 생체막의 중요한 성분이다. 그 밖의 지질은 비록 양이 상대적으로 적으나 효소의 보조인자, 전자 운반체, 광흡수 색소, 단백질에 대한 소수성 닻, 막 단백질의 접힘을 돕는 “샤페론(chaperon)”, 소화관의 유화제, 호르몬, 그리고 세포 속의 전령자 등의 중요한 역할을 하고 있다.-에스터의 비누화 반응에스터는 일반적으로 염기에 의해서 가수분해된다. 이 반응을 비누화(saponification, 비누라는 뜻의 라틴어 sapon에서 유래)라고 하는데, 왜냐하면 이 반응르 이용하여 지방으로부터 비누를 만들 수 있기 때문이다. 일반적인 반응식은 다음과 같다.이 반응의 메커니즘은 친핵성 아실 치환 반응의 한 예이다. 이 반응은 강한 친핵체인 하이드록 사이드(hydroxide)이온이 에스터 카보닐 탄소에 친핵성 공격(nucleophilic attack)을 함으로써 일어나는 반응이다.중요한 반응단게는 카보닐기에 친핵성 첨가반응이 일어나는 단계이다. (1단계). 이 반응은 사면체형 중간체를 거쳐서 일어나지만 반응물과 생성물의 형태는 삼각형이다. 비누화 반응은 가역적이 아니다; 마지막 단계(3단계)에서 강한 염기인 알콕사이드(alkoxide)이온이 산으로부터 양성자를 뗴어내어 카복실산 음이온과 알코올을 생성하며 이 과정은 완전히 정반응으로 진행한다.비누화 반응은 자연에서 분리한 미지의 에스터를 산과 알코올로 가수분해하여 구조를 알아내는 데 특히 유용하다.- 지방과 오일: 글리세롤의 트라이에스터지방과 오일은 우리 일상생활에서 낯익은 물질이다. 흔히 볼 수 있는 것으로본 구조를 가지고 있다. 지방(fat)과 오일(oil)은 글리세롤(glycerol)의 트라이에스터로서 트라이글리세라이드(triglyceride)라고 부른다.지방이나 오일을 알칼리와 함께 끓인 후에 산 처리하면 글리세롤과 지방산(fatty acid)의 혼합물이 얻어진다. 이 반응을 비누화라고 부른다.이와 같은 방법으로 얻을 수 있는 가장 흔한 포화 및 불포화 지방산들이 있다. 예외도 있지만, 대부분의 지방산은 가지가 없고 짝수 개의 탄소 원자를 가지고 있다. 이중결합이 있는 경우에는 시스(또는 Z)형태로 되어 있으며, 콘쥬게이트 되어 있지 않다.트라이글리세라이드에는 두 종류가 있다: 즉, 지방산 3개가 모두 동일한 단순형(simple) 트라이글리세라이드와 서로 다른 지방산으로 되어 있는 혼합형(mixed) 트라이글리세라이드이다.- 지방과 오일의 비누화 : 비누지방 또는 오일을 알칼리와 함께 가열하면, 이들의 에스터는 글리세롤과 지방산의 염으로 전환된다. 한 예로 다음과 같은 glyceryl tripamitate의 비누화 반응을 들 수 있다.여기서 생기는 긴 사슬을 가지는 지방산의 염(보통은 소듐의 염)이 바로 비누(soap)이다.동물성 지방(예, 염소지방)을 나무를 태운 재(이것은 알칼리이다.)와 함께 가열하여 비누를 만드는 것은 가장 오래된 화학 공정의 하나이다. 고대 켈트족과 로마인에게도 비누가 알려진 점으로 보아, 비누는 적어도 2300년 동안 사용되어 왔다는 것을 알 수 있다.비누는 배치공정(batch process)또는 연속공정(continuous process)으로 만든다. 배치 공정에서는, 지방이나 오일을 솥에서 약간 과량의 알칼리(예, NaOH)와 함께 가열한다. 비누화가 완결되면 염을 가해서 두꺼운 커드(curd)로 침전시킨다. 염, 글리세롤 그리고 과량의 알칼리를 포함하고 있는 수용액 층은 버리고, 글리세롤과 같은 불순물이 들어있기 때문에 물을 가해서 끓이고 염으로 여러 번 침전시켜 정제한다. 마지막으로, 비누 덩어리를 충분한 양의 물과 함꼐 여 세탁비누를 만들 수도 있다. 처리 방법을 달리하여 화장 비누, 분말 비누, 약 또는 향료를 첨가한 비누, 세탁비누, 액체 비누, 또는 물에 뜨는 비누 등을 만들 수도 있다.오늘날 보다 일반화 된 연속공정에서는 지방 또는 오일을 아연 비누(zinc soap)와 같은 촉매의 존재 하에서 고온, 고압으로 물로 가수분해시킨다. 지방 또는 오일과 물을 커다란 반응 용기의 반대쪽 끝에서 연속적으로 가해준다. 생성되는 지방산과 글리세롤은 증류하여 제거한다. 이렇게 만든 산을 적당량의 알칼리로 중화시키면 비누가 된다.- 비누의 작용 원리옷이나 피부에 묻은 대부분의 때는 얇은 오일 막에 달라붙어 있다. 따라서 오일 막을 제거 할 수 있다면, 먼지 입자를 씻어서 버릴 수 있다. 비누 분자는 탄화수소 같은 긴 탄소 원자의 사슬로 되어있는데 한쪽 끝에는 매우 극성 또는 이온성인 작용기가 붙어 있다. 탄소사슬은 친유성(lipophilic, 지방 또는 오일에 달라붙거나 잘 녹음)이고, 극성인 부분은 친수성(hydrophilic, 물에 달라붙거나 잘 녹음)이다.비누를 물과 함꼐 흔들어 주면 콜로이드 형태로 분산되는데, 이것은 진정한 의미에서의 용액은 아니다. 이 비누 용액에는 마이셀(micelle)이라고 하는 비누 분자들의 집합체가 들어 있다. 비극성 또는 친유성의 탄소사슬은 마이셀의 한 가운데로 향하고 있다. 극성 또는 친수성의 다른 한쪽 끝은 물과 접해 있는 마이셀의 표면 쪽으로 향하고 있다. 보통의 비누에서는 마이셀의 바깥 부분이 음전하를 띄며, 양전하를 띤 소듐 이온은 각 마이셀 주위에 모인다.때를 제거하는 작용을 하는 데 있어서, 비누 분자는 오일 또는 그리스의 방울을 둘러 싸고 유화시킨다. 비누 분자의 친유성 “꼬리”는 오일에 녹는다. 친수성 말단은 물을 향해서 오일 방울을 벗어나 물 쪽으로 뻗어 있다. 이렇게 해서 오일 방울이 물 속에서 안정화되는데 그 이유는 방울들의 표면 음전하가 이들이 서로 엉기는 것을 방해하기 때문이다.비누 용액의 또 다른 흥미로운 성질은 표면장력 유화 능력(emulsifying power)과 표면작용(surface action) 때문에 세탁해야할 표면으로부터 더러운 먼지, 그리스, 또는 오일이 떨어져나가 유화되어 씻겨나가는 것이다. 이러한 세척작용의 원리가 합성세제에도 응용되고 있다.Meterials & Instruments : 식용유, 10M NaOH, Ethanol, 100ml beaker, 나무젓가락, heating plate (35℃), 틀Method :① 식용유 40㎖을 비커에 넣고 나무젓가락으로 저어주면서 35-40℃ 까지 가열한다.② 35-40℃를 유지하면서 10M NaOH 용액 20㎖ 와 에탄올 10㎖을 넣어준다.③ 나무젓가락으로 비커의 용액이 불투명하게 될 때까지 잘 저어준다.④ 용액 표면이 비늘처럼 변했을 때, 재빨리 틀에 부어준다.⑤ 틀에 부어 완전 건조 시킨다.Result:공기방울이 있다. 일주일이 지나도 비누가 굳지 않았다. 겉의 2mm만 굳엇다. 가루는 전혀 없고 속은 물컹물컹 했다.공기방울이 생긴이유 : 너무 오래 저음, 너무 빠르게 젓거나 두드림, 전기블랜더를 과다하게 사용함일주일이 지나도 비누가 굳지 않은 이유 : 가성소다가 부족하다, 보온과정에서 온도가 너무 높았다, 오일이 너무 많고 소다가 부족함, 오일의 불포화 지방산 비율이 너무 높다.▶ 너무 많이 과하게 빠르게 저었던 것 같다, 또한 열을 가하는 블랜더의 열이 높았고 가성소다가 부족했던 것 같다.Discussion:① 비누화 반응 결과에 대한 고찰비누에 공기방울이 생긴 것은 공기방울에 가성소다가 포함되어 있지 않으면 사용해도 되지만 공기방울 안에 가성소다가 포함되어 있으면 사용하면 안된다.비누가 2mm만 굳은 결과 더 시간을 두고 굳는 것을 기다리고 다 굳으면 사용해도 무방하다.② 비누화 반응과 에스테르화 반응에 대해 설명하기-비누화반응현재는 에스터가 가수분해를 일으켜 카복실산과 알코올을 생성하는 반응, 즉 에스터화의 역반응을 말한다.RCOOR' + H2O → RCOOH + R'OH (R, R'는 알킬기)비누화를 예로 유지(油脂)로부터 글리세롤을 얻을 때 묽은 황산을 쓰는 경우가 있으나, 유지와 산이 잘 혼합되지 않으므로 이때는 적당한 에멀션화제를 첨가한다.-에스테르화 반응에스테르는 산과 알코올로부터 물이 빠져 생성하는 화합물을 말한다. 따라서, 산이 에스테르 화합물로 변환하는 것을 에스테르화(반응)라고 한다. 카르복실산 에스테르, 설폰산 에스테르, 무기산의 에스테르 등이 있지만 가장 중요한 것은 카르복실산 에스테르이다. 에스테르화 방법에는 1) 산 촉매에 의하여 다량의 알코올과의 반응. 2) 공비에 의하여 물을 제외하고 가역반응을 지연시킨다. 3) 탈수제를 사용하여 물을 제거한다. 4) 염화물 등(할로게화 아실) 또는 산 무수물과 알코올과의 반응. 5) 아실라아제 등의 효소반응 등이 있다.③ 비누화 반응에서 에탄올 또는 NaCl을 넣는 이유는 무엇인가.염석효과란 지방과 수산화 나트룸을 반응시킨 용액에서 형성된 비누 분자들이 덩어리를 형성하도록 하기 위해 사용되는 원리이다. 즉, 혼합용액에서 비누와 글리세롤 등을 분리하기 위해서 염화나트륨(NaCl)과 같은 전해질을 반응 용기에 넣어줘 많은 양의 전해질을 가하게 되면, 전해질이 물에 녹아 용액이 비누분자보다 큰 극성을 띠게 되고, 비누는 상대적으로 약한 극성을 갖게 된다. 그러면 이온화 되지못한 비누입자들끼리 서로 뭉쳐지면서 침전되게 되는데 이효과가 바로 염석 효과이다. 결국 뭉쳐진 비누는 위로 떠오르고 글리세린은 아래에 남게 된어 비누를 분리해 얻을 수 있다.친핵체가 에스터 카보닐기에 첨가되여 사면체형의 중간체를 생성하는 전형적인 친핵성 아실 치환반응으로 일어난다. 그러고나서 RO-를 잃어 카복실산을 생성하고 양성자 이탈 반응이 일어나 카복실산 음이온이 된다.④ 세제에 의해 때가 제거 되는 원리에 대해 설명하기비누는 비누분자의 양쪽 끝이 완전히 다르기 때문에 세척제로 작용한다. 긴 사슬 분자의 카복실산 음이온 말단은 이온성이고, 따라서 친수서(hydrophilic, 물을 좋아함)이어서 물에 녹으려 한다. 그러나 분자.

자연과학| 2014.11.05| 9페이지| 2,000원| 조회(637)

비누, 비누화, 비누화반응, 에스터화

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핵산정량, 정성 방법 (원리).

Title: 핵산 정량, 정성 방법 (원리)Name: 박기정Affiliation: 생명환경공학과 2013111083Date: 2014년 9월 24일Introduction:-핵산핵산(nucleic acid)는 유전정보의 저장, 전달 및 용도로 특수화된 중합체이다. 핵산에는 두 종류, 즉 DNA(deoxyribonucleic acid)와 RNA(ribonucleic acid)가 있다. DNA는 유전정보를 암호화하고 이를 세대에서 세대로 전달하는 거대분자이다. DNA에 암호화되어 있는 정보는 RNA 중간물질을 통해 단백질의 아미노산 서열을 지정하는 데 사용된다. 번식과정에서 정보는 DNA로부터 DNA로 전해진다. 세포의 비 번식 활동에서 정보는 DNA로부터 RNA로 단백질로 흐른다. 궁극적으로 단백질이 생명의 기능을 수행한다.뉴클레오티드는 핵산의 조립단위이다.핵산을 뉴클레오티드(nucleotide)라 부르는 단량체로 구성되며, 각각은 1개의 오탄당, 1개의 질소함유 염기(base)로 구성된다. [오탄당과 질소염기로만 구성되어 있고 인산기가 없는 분자는 뉴클레오시드(nucleoside)라 부른다.] 핵산의 염기는 두 가지 화학적 형태, 즉 피리미딘(pyrimidine)이라 부르는 6각형의 단일 고리구조 또는 퓨린(purine)이라 부르는 융합된 이중 고리구조 중 하나를 가진다. DNA에서 오탄당은 디옥시리보오스(deoxyribose)이며, 이는 1개의 산소원자가 없다는 점에서 RNA에서 발견되는 리보오스(ribose)와 다르다.DNA와 RNA에서 거대분자의 골격은 오탄당과 인산이 번갈아 나타나는 사슬(당-인산-당-인산)로 이루어져 있다. 염기는 당에 부착되어 뉴클레오티드 사슬로부터 돌출되어 있다. 뉴클레오티드는 한 뉴클레오티드의 당과 다음 뉴클레오티드의 인산기 사이에 인산디에테르결합(phosphodiester linkage)에 의해 연결된다. [디에스테르(diester)는 산성인 인산기와 반응하는 ?OH에 의해 형성된 2개의 공유결합을 말한다.] 인산기는 한 오탄당의결합에 의해 묶여있다. DNA의 두 가닥은 서로 반대방향으로 놓여 있다. 5번 탄소에서 다음 리보오스의 3번 탄소로 인산기를 통하여 화살표를 그려보면, 이것이 무엇을 의미하는지 알수 있을 것이다. DNA의 역평행 방향은 사을을 3차원 공간에서 꼭 들어맞도록 한다.-DNA 농도측정의 원리퓨린 및 피리미딘 염기의 방향족 구조핵산은 260 ㎚(자외선)을 강하게 흡수(염기들은 각각 다른 자외선)→ 260 ㎚에서의 흡광도를 측정, DNA 농도를 산출-분광광도법의 이론만일 백색광이 색이 있는 화합물의 용액을 통과하면 빛의 특정 파장이 선택적으로 흡수된다. 결과적으로 생기는 색은 통과된 빛에 기인한다. 이러한 원리는 리보플라빈(riboflavin)의 흡수 스펙트럼, 즉 주어진 파장에서 흡수된 빛의 양을 도시한 것을 가지고 설명할 수 있다. 리보플라빈은 눈에는 노란색으로 보이는데, 이는 가시범위 (400~700nm) 내에서의 유일한 흡수가 청색범위(최대흡수 450nm)이기 때문이다. 260nm와 370nm 에서의 자외선 흡수는 가시범위 밖이어서 특별한 기기로 측정할 수 있다. 광도측정법이란 자외선(UV, 200~400nm), 가시광선, 적외선(가까운 IR, 700~900nm) 등의 범위에서 빛을 흡수하는 물질로부터 얻어지는 흡광도를 정성분석 및 정량분석에 이용하는 것을 말한다. 광도측정법의 대부분은 두 가지 법칙에 근거를 둔다. 첫째는, Lambert의 법칙이다. 이 법칙에 의하면 매질에 의해 흡수된 입사광의 비율은 입사광의 강도와는 무관하며 또 매질의 각 연속적 단위층은 그것을 통과한 빛의 동등한 부분을 흡수한다. 광도측정법의 두 번째 법칙인 Beer의 법칙은 Lambert의 법칙에 있을 수 있는 변수를 다룬다. 일반적으로 Beer의 법칙은 빛의 흡수는 빛이 통과하는 흡광물질의 분자수에 비례한다고 표현할 수 있다. 그러므로 만약 흡수하는 물질이 투명한 용매에 녹아 있다면 용액의 흡광도는 흡광물질의 몰 농도에 비례한다.-광도측정법에 의한 정성분석생화학적으로 흥미있는 많은 화러므로 빛을 흡수하는 미지의 순수한 시료를 가지고 있을 때, 이 미지 화합물의 흡수스펙트럼은 화합물의 정성적인 구조적 특성을 어느 정도 암시할 수 있다. 따라서 광도측정법은 화합물의 판별에 있어서 중요한 도구가 되고 있다.Purpose:DNA를 정제하는 방법을 습득하고 그 원리를 이해한다.DNA의 구조 및 DNA의 흡광도를 측정하여 정량하는 원리를 이해하고, 직접 DNA의 순도 및 양을 측정할 수 있다.Method:실험Ⅰ: 핵산의 정성①EtBr을 첨가한 1.6% agarose gel판을 만든다.② 1~4번 test tube에 D.W를 먼저 넣고 DNA를 피펫을 이용하여 각각의 양에 맞춰 넣는다.③ 각각의 DNA Sample이 들어 있는 e-tube를 centrifuge로 spin down 해준다.④ DNA sample 1,2,3,4와 DNA의 양을 모르는 미지의 sample A, B를 pipette을 이용하여 각 Sample 당 15㎕ 와 6X loading buffer 3㎕씩 넣어 pipetting을 통해 섞어준다.⑤ 총 18㎕를 1.6% agarose gel well에 1, 2, 3, 4, A, B 차례로 loading 한 후 100V에서 5분 정도 짧게 전기영동 한다.⑦UV-transilluminator로 관찰한다.실험Ⅱ: 핵산의 정량① 실험Ⅰ에서 전기영동을 하고 남은 DNA sample 1-4, A, B를 준비한다.② Nano-drop을 통해 260nm에서 흡광도를 측정한다.③ 흡광도 값을 기록하고, 각 DNA sample 1-4, A, B의 농도를 계산한다.[Nano-drop]① DNA를 희석했을 때 사용한 물(D.W)로 Blank를 지정한 후, 값을 영점에 맞춘다.② 각 DNA sample을 1㎕씩 기기에 떨어뜨린다.③ sample의 이름을 입력한 후, measure을 눌러 측정한다.Result:실험Ⅰ: 핵산의 정성Sample 1~4에서 DNA양에 따른 형광정도가 비례한지 확인 4>3>2>1DNA의 양이 많은 순서대로 sample의 번호를 나열하기 ㎍/㎖429.06615.7961.841453.3㎍/㎖A4.9652.7501.81232.5㎍/㎖B14.8078.1381.82740.35㎍/㎖흡광도그래프sample 1: A260/A280 1.16 ▶ DNA sample을 넣지 않았으므로 측정되지 않았다.sample 2: A260/A280 1.76 ▶ DNA sample을 1㎕넣었다. 1.76으로 측정되어서 DNA는 순수하게 뽑혔다.sample 3: A260/A280 1.84 ▶ DNA sample을 5㎕넣었다. 1.84로 측정이 되어서 DNA는 순수하게 뽑혔다.sample 4: A260/A280 1.84 ▶ DNA sample을 20㎕ 넣었다. 1.84로 측정이 되어서 DNA는 순수하게 뽑혔다.sample A: A260/A280 1.81 ▶ A260/A280 값이 1.81로 나와 DNA는 순수하게 뽑혔다.sample B: A260/A280 1.82 ▶ A260/A280 값이 1.82로 나와 DNA는 순수하게 뽑혔다.Discussion:-우리가 실험한 방법 [핵산 정성법, 정량법]의 특성과 장, 단점한천 전기영동한천은 값이 싸고, 무독성의 화학적으로는 규명이 덜 된 화합물로 2가지의 galactose based polymer인 agarose와 agaropectin을 성분으로 하는 분말의 혼합물이다. 한천은 수용액에서 40℃이상에서 용해하여 약 38℃에서 젤이 된다. 1%(w/v) 한천젤은 수분함량이 높고, 훌륭한 섬유구조(그러므로, 대류현상을 막아줌) 및 큰 기공(pore), 낮은 마찰저항을 나타낸다. 그 결과, 전기영동시 이온의 이동이 빠르고, 특히 고분자물질의 분리가 용이하다. 한천의 단점으로는 정제과정에서 sulphate성분을 제거하지 않으면, electro-osmosis가 심하다.molecular sieving효과 및 electro-osmosis가 적기 때문에 핵산이나 분자량이 큰 단백의 분리에 정제된 agarose젤이 주로 사용되고 있다.NANO DROPnano drop의 장점은 1㎕의 적은 시료로도 샘플로 여러번 찍어보면 편차가 심하게 나타난다.-핵산의 구조와 특징핵산(nucleic acid)는 폴리뉴클레오타이드(polynucleotide)이다. 즉, 뉴클레오타이드의 선형 중합체로 포스포다이에스터 결합(phosphodiester bridge)에 의해 3‘에서 5’으로 연결되어 있다. 이것은 5‘뉴클레오사이드 1인산이 앞에 있는 뉴클레오타이드의 3’수산기에 연속적으로 첨가되어 생기는데 이런 과정 때문에 중합체에 방향성이 생긴다. 라이보뉴클레오타이드의 중합체는 라이보핵산(ribonucleic acid)또는 RNA로 명명한다. 또한 디옥시라이보오뉴클레오타이드 중합체는 디옥시라이보핵산(deoxyribonucleic acid)또는 DNA로 명명된다. 디옥시라이보뉴클레오타이드에서 C-1’과 C-4’은 퓨라노오스 고리 형성에 관여되어 있고 수산기가 없기 떄문에 오직 3‘-과 5’-의 수산기만이 뉴클레오타이드 사이를 잇는 포스포다이에스터 결합에 관여할 수 있다. DNA의 경우 폴리뉴클레오타이드 사슬에는 뉴클레오타이드 단위체가 수백만개 정도 포함되어 있다. 핵산의 표기법에서는 관습적으로 폴리뉴클레오타이드 사슬을 5‘말단에서 3’말단으로 읽는다. 이 방향으로 읽는 것은 실제로 각 포스포다이에스터를 3‘에서 5’으로 지나가며 읽는 것이라는 점에 유의해야한다. 폴리뉴클레오타이드 공유결합 골격은 동일하게 반복되어 있다.핵산은 염기서열의 핵산의 독특한 특징이다.핸산의 화학구조 내에서 일반적으로 일어나는 유일하고 중요한 변화는 각 뉴클레오타이드 위치엣의 염기의 성질이다. 이 염기들은 당-인산 골격에 속하는 부분이라기보다는, 마치 폴리펩타이드 골격구조를 따라 있는 아미노산의 R기처럼, 외부에서 볼 때 구분이 되는 곁사슬로 작용한다. 이 염기들이야 말로 중합체를 구분할 수 있는 유일한 부분이다. 핵산구조에 대한 간단한 표기법은 하나의 대문자(A, G, C, U [또는 T])를 사용하여 폴리뉴클레오타이드 내의 염기 순서를 나열하기만 하면 된다. 때로는 포스포다이에스터 결합을 나타내기 위해

자연과학| 2014.11.05| 9페이지| 2,000원| 조회(882)

정성, 핵산, 원리, 정량, 핵산 정량정성

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Title : 단백질 응고 반응 (치즈 만들기)Name : 박기정Affiliation : 생명환경공학과 2013111083Date : 2014년 10월 8일Introduction :① 단백질단백질은 세포에서 실제로 일어나는 모든 과정을 중개하며 끊임없이 다양한 기능을 보인다. 단백질은 모든 세포에 들어 있으며 또한 세포의 어느 곳에나 존재하는 가장 풍부한 거대분자이다. 단백질의 종류는 대단히 많으며 1개의 세포 내에도 수천 가지의 서로 다른 단백질을 찾아볼 수 있다. 분자적 기전의 중재자로서 단백질은 정보 흐름에 있어서 가장 중요한 최종 산물이다. 단백질은 유전 정보를 표현하기 위한 분자적인 수단이다.비교적 간단한 단량체 소단위(monomeric subunit)는 몇 천 가지의 서로 다른 단백질 구조의 기본이 된다. 가장 원시적인 세균으로부터 가장 고등한 생물에 이르기까지 모든 단백질은 널리 존재하는 20가지 종류의 아미노산이 특징적인 선상의 서열로 공유결합된 것이다. 이러한 각 아미노산은 각각의 특유의 화학적인 성질을 나타내는 곁사슬을 가지고 있으며 이 20가지 종류의 전구체 분자로 된 집단은 단백질 구조의 언어로 쓰이는 알파벳과 같다고 볼 수 있다. 단백질은 몇 개의 아미노산 잔기로 이루어진 비교적 간단한 펩타이드에서 분자량이 수백만이나 되는 거대한 중합체(polymer)까지 존재한다.② 펩타이드와 단백질생물계에 존재하는 펩타이드의 크기는 2~3개의 아미노산 밖에 갖고 있지 않은 작은 분자부터 몇 천 개나 되는 아미노산을 가지고 있는 거대분자에 이르기까지 광범위하다.펩타이드는 아미노산 사슬이다.2분자의 아미노산은 펩타이드 결합(peptide bond)이라고 불리는 치환 아마이드 결합(amide linkage)에 의하여 공유결합을 형성하여 다이펩타이드(dipeptide)가 된다. 이런 종류의 결합은 아미노산 1분자의 ?-카복실기와 또 다른 아미노산 1분자의 ?-아미노기로부터H _{2} O 를 제거함(탈수)으로서 이루어진다. 펩타이드 결합의 생성은 축합반응의 체의 형태를 하는 것도 있다. 어떻게 해서 이러한 변화가 일어나게 되는지 우유의 응고현상에 따른 커드형성 원리를 이해하여야 할 필요가 있다.가열에 의한 응고는 바람직하지 않은 응고현상이지만, 요구르트와 치즈를 제조하기 위하여 위하여 인위적으로 우유를 응고시키는 것은 물론 우유의 이화학적 변화의 원리를 이해하기 훨씬 이전부터 인류가 응용하고 있는 응고현상이다.1. 등전점에서 일어나는 단백질의 침전우유단백질의 아미노산은 우유의 pH에 따라 결정되는 전하(electric charge)를 지니고 있다. 중성의 pH에서 aspartic acid와 glutamic acid는 음전하를 갖는 반면, lysine과 arginine은 양전하를 갖는다. 만일 단백질이 중성 pH에서 염기성 아미노산보다 산성 아미노산을 더 많이 함유하고 있으면 음전하를 지니게 되지만, 그 반대의 경우도 있다. 유기산을 첨가하여 우유의 pH를 변화시키면 단백질의 전하분포도 변한다. 단백질에 대한 양전하가 음전하와 동일하게 되는 pH의 값, 즉 NH3+와 COO-기의 수가 동일하게 되면 전하는 0이 되고 단백질 분자들은 서로 응결하여 침전(precipitation)된다. 이때의 pH를 단백질의 등전점(isoelectric point)라고 하며, 우유 단백질의 등전점은 pH 4.6이다.2. 산에 의한 우유의 응고우유에 산을 가하거나 젖산생성 박테리아가 성장하여 pH가 서서히 낮아지면, pH가 케이신의 등전점에 이르게 되어 산성응고물(acid coagulum)을 형성하게 된다. 산에 의한 우유의 응고현상은 요구르트와 같은 발효유제품을 제조하는 원리가 된다.3. 효소에 의한 우유의 응고우유를 응고시키는 또 다른 방법은 우유단백질로부터 케이신의 안정성을 유지하는 κ-casein을 분해함으로서 설명된다. κ-Casein의 분해는 렌닌(chymosin)이라고 하는 효소를 첨가하면 가능해 진다. 케이신 마이셀을 보호하던 κ-casein이 제거되면 우유중에 존재하는 칼슘과 반응하여 칼슘은 케이신 입자사이에서 교량역할진하기 위하여 커드절단, 교반, 가온, 퇴적 및 압착 등에 의한 유청 배제법이 있다. 신선치즈의 유청 배제는 원심분리기(separator)나 막여과를 통하여 배출시키기도 한다⑥ 치즈(cheese)치즈란 우유에 응유효소(rennin)를 작용시켜 카제인과 지방을 응고시켜 덩어리로 만든 다음 세균이나 곰팡이 등으로 숙성시켜 만든 식품을 말한다.(1) 치즈의 종류① 특별경질치즈(very hard cheese)수분이 25~30%이기 때문에 매우 딱딱하여 분말치즈로 많이 이용되고, 세균으로 약 1년간 숙성시켜 만든다.② 경질치즈(hard cheese)수분이 30~40%인 치즈이며 세균으로 최소한 5~6개월간 숙성시켜 만든다.③ 반경질치즈(semihard cheese)수분이 38~45%인 치즈이며 세균으로 숙성시킨 것과 곰팡이로 숙성시킨 것이 있다.④ 연질치즈(soft cheese)수분이 40~60%인 치즈로 곰팡이로 숙성시킨 것과 숙성시키지 않은 것이 있다.⑤ 특수치즈여러 가지가 있으나 두 가지 이상의 자연 치즈를 혼합하여 만든 가공 치즈가 대표적이다.(2) 치즈의 일반적인 제조방법원료유 → 검사 → 표준화 → 살균 ? 제균 → 발효 → rennet 첨가 → curd 절단→ 가온 → whey 배출 → 압착 → 가염 → 숙성 → 제품① 원료유: 양질의 우유가 필요하다. 항생물질이 존재하면 안 된다.② 살균 및 제균: 원료유는 72~75℃에서 15초간 살균한다. 이 살균조건에서 사멸하지 않은 내열성균, 포자형성균은 원심제균법에 의하여 제거한다.③ 발효: rennet에 의한 응고작용에 적당한 산도를 갖게 하기 위하여 스타터를 넣고 산도가 0.18~0.22가 될 때까지 발효시킨다.④ Rennet의 첨가: 우유가 소정의 산도에 달하면 적당한 양(원료유의 0.002~0.004%)의 rennet을 약 2%의 식염수에 용해시켜 우유를 저으면서 균일하게 첨가한다.⑤ 커드의 절단: 커드가 형성되면 커드의 표면적을 넓게 하여 훼이의 배출을 용이하게 하고 가열 시 균일하게 열을 받도록 하기 드를 넣고 압착한다.⑨ 가염: 치즈의 풍미를 좋게 하고 과도한 발효를 억제하며 잡균에 의한 이상발효를 억제하기 위하여 가염을 한다. 가염방법은 1~2%의 식염을 압착을 하기 전에 섞는 건염법과 18~24%의 식염수에 48~72시간 동안 담그는 습염법이 있다.⑩ 숙성: 숙성을 시킬 때는 먼저 나무선반에서 표면을 건조시킨 후 실내온도 10~20℃, 습도 80~95%인 숙성실에서 매일 반전시키면서 수주 또는 수개월간 숙성시킨다. 숙성 1~2주 후에는 수분증발에 의한 감량과 곰팡이의 발생을 방지하기 위하여 왁스 또는 파라핀으로 코팅한다.Meterials & Instruments : 우유 200ml, 생크림 100ml, 소금 한수저, 그릇, 수저, 거름, 천, heating plate, 일히용 장갑, 밀폐용기Method :① 그릇에 우유 (200ml)와 생크림 (100ml)을 넣고 저으면서 끓인다.▶ 30℃에서 거품이 몽글몽글 올라 올 때 까지 (25-30분 소요) 막이 생긴다.② 우유가 끓기 시작하면 소금을 (반 숟가락) 넣고 2-3번 저어준다.▶ 일회용 플라스틱 숟가락 기준③ 레몬즙 (1숟가락) 과 식초 (2숟가락)를 넣어준다.④ 3번 저어주고 가만히 둔다.▶ 아주 약한 불, 덩어리가 생기는지 관찰한다. (25-30분 소요)⑤ 덩어리 생성이 끝났으면 그릇 위에 거름 천을 놓고 천천히 부어준다.▶ 양쪽에서 두 명이 천을 잡고, 한명이 부어준다.⑥ 유청이 얼마간 빠져 나가면 천을 손으로 짜 준다.▶ 이때, 유청을 많이 짜 줄수록 치즈의 경도가 강해진다.⑦ 마지막 물기를 짜내고, 모양을 잘 다듬어 밀페용기에 넣는다.▶ 공기가 들어가지 않도록 살살 눌러 담는다.⑧ 냉장실에서 8시간 숙성과정 후에 치즈가 완성된다.▶ 숙성시간 후에 확인을 한다.Result :쫀쫀하며 딱딱하지 않고 물컹물컹하기도 하다.맛은 살짝 짭짤하고 우유 맛이 많이 느껴져 고소한 맛이 난다. 일반 시중 치즈보다 짠맛은 덜하고 더 고소하다.Discussion :① 치즈를 만들 때 우유와 생크림을 가열하는 이 낮추면 단백질의 등점점으로 인해서 단백질을 침전 시키게 된다.단백질은 용액에서 산이 작용하며 등점점에 이르렀을 때 용해성이 최저에 이른다. Ca-caseinate-complex는 이 등점점에서 응고된 산성 casein으로 전화되며, 이때 Ca이온은 calciumlactate으로 방출된다. 각각의 단백질 분자는 차례로 응고하므로 응고는 서서히 이루어진다. 산성 casein은 Ca를 함유한 para- caseinate과는 차이가 있다.③ 유청의 성분과 유청이 남는 이유?- 카제인 (casein)casein은 우유 중의 중요한 특유의 단백질로 포유동물의 종류에 따라 함량이 다르다. 여기에서 보면 우유의 casein 함량은 21.5%로 모유의 0.91%보다 2배 이상 많은 양이 함유되어 있다. 또한 기타 단백질과 casein의 비를 보면 우유의 경우 0.19에 불과하나 모유의 경우는 1.35로 확연히 다른 것을 알 수 있다. 이것으로 송아지는 태어나자 곧 뛰어다니지만 사람은 태어나서 혼자 서서 걷기까지 근 1년이 걸리는 반면 두뇌의 발달은 신생아 때부터 활발하게 이루어지는 것과 관련이 있는 것으로 보인다.모든 casein은 유일하게 인산칼슘과 함께 카세인 미셀로 알려진 아주 높게 수화된 구상의 복합체로 존재한다. 이들 복합체의 크기는 직경이 30~300nm로 다양하며 극소량은 직경이 600nm가 되는 것도 있으며 총 전하는 음전하를 나타낸다.αs1-casein은 등전점이 pH 4.94이며 전하수는 pH 6.6에서 -20.6으로 전 분자의 전하수의 대부분을 차지하며 αs2는 등전점이 pH 5.37이고 pH 6.6 에서 전하수는 -13.8로 αs1보다 적으나 casein보다 친수성이 더 높다. 한편 β-casein은 casein중에서 가장 소수성이 크며, 온도에 매우 민감하다. 이들 casein에 비해 κ-casein은 소수기와 극성영역을 함유하는 대단히 양성적인 것으로 다른 casein이 음전하의 덩어리를 형성하는데 반하여 κ-casein은 덩어리를 형성하지 않아 c없다.

자연과학| 2014.11.05| 10페이지| 2,000원| 조회(902)

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