1.Theme사과잼 만들기2.Date2003년 3월 27일 6,7,8,9교시3.Name&Coworkers허미애(20001029)홍순옥, 홍민영, 박현수, 홍순배4.Abstract이번 실험은 사과잼 만들기라는 Theme아래 과실잼을 만드는데 있어서의 최적화 조건을 알아보고 잼 가공에 있어 최적화 조건의 중요성을 알아보는 것이었다. 잼의 형성에 있어서 기본은 펙틴, 산(PH), 당으로 펙틴과 산은 과일 자체에 있는 것이고 당은 약간 있어 설탕을 첨가하여 당의 농도를 맞추어 잼을 형성하게 된다. 이번실험에서도 사과를 가지고 설탕의 농도를 맞추어 잼형성의 최적화 조건을 컵법, 스푼법, 온도계법, 당도계법으로 알아보아 실제 가공에 있어서의 활용을 기대하는 것이 목적이다.5.Principle1잼2잼 형성에 필요한 기본적인 조건①펙틴②산(PH)③당1. 잼류잼류는 잼, 젤리, 마멀레이드, Preserve 등의 총칭이다. 과육을 설탕과 함께 가열 농축한 것이 잼이고 과즙을 위와 같이 처리 한 것이 젤리이다. 마멀레이드는 잼이나 젤리 속에 과피를 혼재시킨 것이고 Preserve는 잼 속에 과실의 일부 또는 전부가 혼합되어 있는 것이다.잼은 과실 속에 함유되어 있는 Pectin질이 젤리화하는 성질을 이용한 것이다. 젤리화의 기구는 복잡하지만 Pectin의 methoxyl기의 다소에 따라 경향이 달라진다, 즉 높은 methoxylpectin 경우는 유기산의 H+가 Pectin의 OH와 결합하여 그 전하를 낮추기 때문에 Pectin 단위의 중합을 촉진해서 gel 화 시킨다.낮은 농도의 methoxylpectin 에 있어서는 Ca 등의 금속 이온이 Pectin의 carboxl기와 결합해서 젤리화가 된다. 이 때 당은 탈수작용에 관여한다.잼은 보통 통조림, 병조림으로 하고 있으나 , Sucrose가 50~70%함유되어 있기 때문에 그대로도 상당히 저장성이 높다.잼이나 마멀레이드 등은 높은 온도에서 보존하면 그 색이 갈변하거나 anthocyan색소의 퇴색 또는 비타민C의 손실 등을 볼 수인 수치일 뿐이지 이것을 어긴다고 젤 형성이 안되 잼이 만들어지지 않는 것은 아니다.예를 들어 펙틴의 농도가 이상적인 1~1.5%rk 되지 않은때 당의 비율을 높이면 되는 것이고 산, 펙틴의 함량이 많아지게 되면 당이 조금 낮아도 만들어지는 상대치 개념이다.(1)펙틴의 분류펙틴은 과실이나 야채를 비롯한 식물조직 중에 넓게 함유되어 있는 galacturonic acid를 주체로 하는 복합 다당류로 protopectin, pectinic acid, pectic acid로 대별한다.①불용성 펙틴-protopectin②가용성 펙틴-pectic acid:고methoxyl pectin, 저methoxyl pectin-pectin acid(2)펙틴의 물성①기본적인 성질pectin은 많은 OH기와 COOH기를 갖고 있기 때문에 매우 수화되기 쉽고 강한 흡습성이 있다. 물에서 친수성 교질용액을 형성하고 외관상 점도는 매우 크다.펙틴은 적당한 PH와 적당량의 당이 존재하거나 일부 pectin은 칼슘이온과 같은 다가 금속이온이 존재하면 반고체인 gel을 형성한다.pectin은 알콜이나 아세톤에는 녹지 않으면, 흰색의 솜털같은 침전이 형성된다. 알콜에 녹지 않는 성질은 식품으로부터 추출 및 분리방법으로 이용된다.②식물체에서의 펙틴펙틴은 식물의 세포벽과 세표벽 사이의 중엽의 주성분으로 세포벽 내부에도 존재하며, 셀룰로스나 헤미셀룰로스, 단백질 등과 함께 세포벽의 기능을 분답하고 있다,세포벽 외측의 중엽에 있는 펙틴은 세포를 접착시키는 역할울 하며, 조직에 적당한 굳기, 탄성, 가소성 등의 역학적 성질을 부여하는데 결정적으로 기여하는 성분이다. 또 펙틴은 셀룰로스와 헤미셀룰로스에 비해 훨씬 보수성이 크고 세포벽의 보수 유지를 위해서도 중요한 성분이다.③식품 가공에서의 펙틴산성 조건하에서의 수분과 당을 함유하면 젤리를 형성하는 물질인 펙틴(이때 pectin은 polygalacturonic acid를 말한다.)은 처음 과실로부터 추출하여 처음 펙토스라하고 펙틴으로 몀명되었다. 그 후 펙틴활성된다. 이 때문에 펙틴의 mrthyl este는 껌화되고 carboxyl 기는 증가하녀 세포내에서 투과하여 밖으로 빠져나가 마그네슘이나 칼슘과 가교결합을 하므로 조직은 딱딱해 지고 가열해도 연화되지 않는다. 야채를 중성용액 중에서 가열하면 조직은 부드럽게 되는데 이것은 β-탈리(transelimination)에 의해 펙틴의 glycoside결합이 끊어지기 때문이다. 그러나 연근, 우엉, 감자 등을 식초에서 담가 둘 경우 조직은 부드럽게 되지 않고 딱딱하게 씹히는 느낌을 가지게 되는데 이것은 약산성에서 탈리 현상에 의한 분해가 일어나지 않기 때문이다.펙틴은 가열용액에서 ph7.1에서는 빠르게, ph6.3에서는 서서히 탈리현상에 의해 분해되며, ph4.1에서는 반응이 나타나지 않는다. 도 펙틴 용액을 가열하면 강산성 조건에서는 가수분해에 의해 중성 또는 알칼리성 조건에서는 탈리현상에 의해 glycosid결합이 끊어지게 된다.④산저장식품과 펙틴산저장 식품의 저장중 조직변화는 펙틴질과 밀접한 관계를 가지며 알코올 불용성 고형물과도 관계가 있는데 숙성하면 알코올 불용성 고형물 함량이 감소하고, protopectin의양이 소량 감소하는 경향을 보인다. 야채류를 염절임 할 경우의 조직변화는 펙틴딜의 에스테르화 정도와 펙틴질과 2가 양이온이 결합하는데 따른 펙틴질의 용해성 차이에 기인한다. 이러한 연화는 용액 중에 염화칼슘을 첨가할 경우 현저히 감소한다.(3)펙틴의 gel형성①겔화제와 겔화겔화제로서의 주된 다당류는 펙틴, 한천 카라기난 등이 있다. 일반적으로 다당겔은 고체상과 액체상이 공존한 2분산단계인데 고체상인 쇄상분자는 접합영역과 풀린 영역을 조합하여 그물망 구조를 만들고 그 다공성막의 무게 때문에 소포를 형성한다. 형성된 소포는 액상의 작은 물방울로 채워 지지만, 전 시스템은 비 유동성의 반고체적 물성을 가지게 된다.과실-pectin:D-galacturonic acid, 기타, L-rhamnose,arabinose, D-galactose를 함유고 methoxylp함 유-carrageenan:galactose, 3,6-anhydro기, 황산기가 함유된, 함량비가 다름에 따라 K-,i-,λ-carrageenan이 결정됨미생물 생산-curdllaran:D-glucose잔기가 β(1,3) rufgkqehls 다당류가열응고 type의 겔 조직은 젤라틴과 한천의 중간②High methoxyl pectin 의 gel 형성 메카니즘High methoxyl pectin은 산성(pH2.0~3.6)에서 당을 50% 이상 넣으면 gel화한다. prctin분자들은 산성 ph의 free carboxyl기가 해리하녀 음의 전하를 갖고 있기 때문에 물분자들에 의해 강한 수화현상과 pectin용액에 산을 가하면 carboxyl기의 해리가 감소되어 pectin 분자들이 상호 결합하여 망상구조의 형성을 용이하게 한다. 첨가된 설탕은 자신의 hydroxyl기에 의해 pectin용액 내의 물분자나 pectin과 수화하고 있는 분자를 일부 제거하여 수화함으로 탈수제의 역할을 한다.이러한 결과로 pectin분자들의 수화에 의한 안정성을 파괴하고 불앙정한 pectin분자간에 결합하기 쉬운 상태가 된다.산에의해 생성된 수소이온들은 pectin 분자들이 가진 음하전을 중화시켜줌으로써 pectin분자들의 안전성을 감소시켜 pectin분자들이 3차원의 망상구조로 결합 형성을 용이하게 한다. 이상과 같이 pectin분자들은 분자내의 유기산기, 에스테르기, 수산기 등을 통해서 직접 도는 설탕분자들이나 물분자들에 의한 간접으로 수소결합을 람으로써 3차원의 망상구조를 형성한다.③Low methoxyl pectin의 gel 형성 메카니즘Low methoxyl pectin은 산과 당 특히 high methoxyl pectin의 gel 형성시 첨가해야 하는 설탕을 첨가하지 않고 Ca이온과 같은 다가의 양이온들을 첨가하면 gel형성이 된다.low methoxyl pectin분자들은 유리 유산기가 칼슘이온들과 같은 다가 양이온과 이온결합을 통해 pectin 분자들 사이의 이온결합을 약화내지 억제함으로 gel 형성을 억제한다.(4)펙틴 분해효소펙틴 물질은 과채류의 세포벽을 결착물질로 존재하며, 과채류의 연화현상에 중요한 역할을 한다. 또한 과실류나 야채류의 조직, 과즙, 가공품과 같은 과실의 가공품들의 조직에 중요한 역할을 하고 과채류의 가공품들의 품질에도 많은 영향을 준다. 이러한 펙틴의 성질을 변화시킬 수 있는 분해효소들의 작용도 이들 가공품의 품질관리상에 매우 중요하다.즉, 분해효소들의 작용은 성숙 및 저장중의 과채류의 조직의 연화를 가져오며, 또한 과즙의 펙틴물질을 분해함으로써 혼탁제거, 즉 청정화에도 중요한 역할을 한다.pectin의 분해에 관여하는 효소응 통털어 pectin분해효소라고 하며 이들 효소는 종자의 발육 및 과실의 성숙중에 pectin질을 분해하여 조직의 연화에 관여한다.①ProtopectinaseProtopectinase는 식물 조직의 세포벽 사이에 존재하며, 결착물질로 작용하고 있는 protopectin에 작용하여 수용성의 pectin과 다른 성분으로 분해하며 그 결과 조직의 연화를 가져온다.②PectinesterasePectinesterase는 pectin의 methylester부분을 가수분해하여 methylalcohol을 유리시키는 효소로서 pectase 라고도 한다. pectin의 methoxyl기의 함량은 pectin의 성질에 많은 영향을 줌으로 이 효소의 작용은 매우 중요하다. 이 효소는 과실이나 야채류의 pectin의 methoxyl 기를 제거함으로 polygalacturonase의 작용을 용이하게 하여 연화를 촉진한다.③PectinasePectinase는 Polygalacturonase라고도 하며, polygalacturonic acid의 α-1.4결합을 끊는 효소로서 pectin 분자의 크기를 감소시켜 과실류와 야채류의 연화를 촉진하는 효소로 알려져 있다. 이 효소는 주로 곰팡이와 세균류 및 과실, 야채류에 존재한다, 특히 polygalacturonase는 미숙한 과실에서는 활성이 거의 없으나 익어
1.Theme식혜만들기2.Date2003년 4월 17일3.Name&Coworkers허미애(20001029)홍순옥, 홍민영, 홍순배, 박현수4.Abstract이번 실험은 식혜만들기라는 Theme아래 곡류의 가공 중 엿기름의 제조와 식혜가 만들어지는 원리인 당화작용에 대해 알아보고 만들어보는 것이다. 곡류의 탄수화물 성분이 가수분해되어 당화하게되는데 가수분해와 당화에 대해 이해하고 이를 이용하여 당화 최적의 조건으로 식혜를 만들고 각 조별로 엿기름의 종류를 달리하여 제조하는데 가공품 티백 엿기름, Powder가공품 엿기름, 천연맥아에 따른 식혜의 상태를 관찰하여 분석하는 것이 이번 실험의 목적이다.5.Principle식혜는 우리나라의 전통성있는 대표적인 음료로서 엿기름 중에 함유된 효소 아밀라아제에 의하여 밥알의 전분이 당화되어 맥아당과 포도당의 생성량이 많아져 단맛이 증가되고 밥알은 비중이 감소되어 뜰 수 있게 된다. 식혜 제조시에 가장 중요한 것은 엿기름인데 이것은 보리의 싹인 맥아를 건조시켜 갈은 것으로 탄수화물이 가수분해되어 당화하게 되는 것으로 Amylase(아밀라제)효소의 반응으로 이루어 지게 된다.(1)보리의 구조보리는 탄수화물이 75%정도(그 중 60%가량이 전분)인 곡류로 성숙할 때 껍질이 낟알에 강하게 밀착되어 껍질을 제거하기가 매우 어려운 구조를 하고 있다. 전체적으로 약간 넓적한 방추형 모양으로 등쪽의 기부에 배아가, 배쪽에는 고랑이 있으며 끝에는 털이 나 있다. 보리알의 색깔은 황색이며 껍질이 잘 분리되지 않는 껍질보리와 분리가 다소 쉬운 쌀보리가 있다. 보리는 거친 껍질이 존재하는데 여기에는 섬유질, 회분, 펙틴 성분이 많아 이 성분들이 보리구조를 강하게 해 준다. 이러한 구조적 특징 때문에 껍질보리와 쌀보리 등은 우선 종피(껍질)을 없앤 후 고열증기로 찌고 로울러로 납작하게 눌러서 건조시켜 만든 납작보리를 식용, 또는 가공원료료 사용하고 있다. 껍질보리(보통 보리)의 단면구조를 더 자세히 보면 배아를 제외하고는 부피, 파괴, 호분층, 배렵고 성숙하면 피막(반투막)을 형성하는 내부 보호조직, 사람은 이 부분을 소화하기 힘들다배유-호분층-전분저장세포발아 후 싹이나 뿌리에 양분을 공급할 영양소가 저장되어 있는 부분, 전분이 많고 그 외 단백질, 기타 성분이 들어있는 주요 가식부이다.호분층을 단백질, 지방이 많지만 세포막이 두꺼워 소화가 잘 되지 않는 부분, 전분저장세포는 대부분이 전분으로 세포막이 얇다.배아발아시 새로운 식물체(뿌리나 잎)를 형성하는 부분으로 지방, 질소, 무기질 함량이 높다.(2)보리의 도정보리의 도정방식은 혼수도정, 무수도정, 할맥도정으로 구분한다.①혼수도정:부피만을 제거하는 공정으로 도정하면서 물을 섞거나 도정전에 미리 물을뿌려 도정한다. 물을 사용하므로(원맥에 대해 보통3~8%)껍질 벗기기가 쉽고 도정 효 율도 좋고 압편이 잘 되지만 도정 후 건조시켜야 한다. 마찰식 도정기를 주로 사용한다.②무수도정:보리의 부피와 외피가 제거되는데 혼수도정보다 흰 보리를 얻을 수 있으나 도감 율이 큰 편이다.수직형 연삭식은 바로 무수도정기 이다.③할맥도정:보리의 흠을 연삭식 도정기로 1차로 제거한 뒤(1차도정) 홈을 중심으로 할맥기 를 사용하여 두쪽으로 절단한 후 연삭식 도정이로 2차 도정한다. 도정한 보리는 희고 홈이 제거되지만 일부 등겨층이 남아있는 상태이다.-할맥은 보리의 고랑을 따라 절단, 도정한 것으로 수율은 60~80%정도이다.-납작보리는 도정한 보리를 14~16%의 수분으로 조절한 후 예열통에 넣고 60~80℃의증기로 간접적으로 가열 시킨 후 260~300℃의 가열증기나 포화증기오서 25~30%의 수분함량으로 하여 조직을 연화한 후 2개의 압편기로 눌러 맛과 소화가 좋도록 한 것이다.④보리의 도정정도:요오드 염색법을 이용한느데 도정한 보리에 요오드액을 넣어 반응시킨 후 물로 씼으면 녹말층에 색깔이 생겨 그 색깔로 도정도를 판정한다.-도정 과정에서 제거되는 부분의 모형도-보리를 이용한 주 가공식품은 엿기름, 쌀보리밥, 보리가루, 보리면류, 미숫가루, 보리차, 보리후레이크, 맥주 서 일반적으로 맥주용에는 이조대맥이 사용되고 엿, 알코올, 디아스타제 등에는 사조대맥과 육조대맥이 쓰인다. 보리가 발아하기 위해서는 종자가 신선해야 하는데 고온 다습한 곳에서 오래 저장하거나 가열 건조한 것은 사용 할 수 없다.엿기름은 녹말을 당화시키는 주 원료인데 원래 보리 자체는 아밀라아제를 많이 가지고 있지 않으나 발아한 엿기름은 α, β-amylase를 많이 가지고 있다. 엿기름에 존재하는 효소의 양은 싹이 터기 시작하면서 생겨 싹의 길이가 겉보리 알맹이 길이의 1~1.5배일때 가장 높다.보리 후레이크는 보리쌀을 2시간 정도 물에 담가 수분함량이 45~55%되게 한 후 압착과 동시에 건조시켜서 160~180℃에서 4~10초 튀기거나 팽화시킨 것이다.①정선 및 세정②침지(물속):3~5일 물속에 담가두는데 45%수분 흡수 시키며 가수량은 보리의 3~4배 정도③발아:원래 보리의 1.5~2배까지 싹을 틔운다.④건조⑤분쇄효소는 생물체에 의하여 생산되어 극미량으로 화학반응의 속도를 촉진시키는 일종의 촉매라 할 수 있다.우리가 섭취하는 식품의 대부분은 생물체로서 가열하지 않은 식품에서는 그 중에 존재하는 효소가 활동을 계속하여 여러 가지 복잡한 화학변화가 일어나므로 식품으로 하여금 미묘한 변화를 받도록 만든다.①효소의 분류:효소는 생화학국제연합의 효소위원회에서 정한 체계적 분류법에 따란 산화환원효소(oxidoreductase), 전이효소(transferase), 가수분해효소(hydrolase), 제거효소(lyase), 이성화 효소(isomerase), 합성효소(synthetase)의 여섯가지로 나뉜다. 식품 가공에 이용되는 효소는 대부분 가수분해 효소와 산화환원효소에 속한다.②효소를 얻는 방법:신선한 식품 조직에 함유되어 있는 여러 가지 효소는 식품성분의 변화를 일으켜 품지을 저하시키기도 하지만 식품가공에서 중요한 역할을 하는 경우가 많다 전통적인 식품 가공에이용되어 온 레닌(rennin)이나 파파인(papain)같이 동,식물레서 얻는 효소도 있지만, 최근에 산업에의 가수분해로 쓴맛을 제거할 때 이용된다.리파아제지방의 가수분해, 치즈의 숙성에 이용된다.포스포타아제우유의 살균검사의 지표로 이용된다.퍼록시다아제과실, 채소의 데치기(blanching)효과를 검사할 때 지표로 이용된다.폴리페놀옥시다아제폴리페놀의 산화로 과실, 채소의 갈변에 관여한다리폭시다아제지방, 비타민A의 산화이취 생성에 관여한다.아스코르브산 옥시다아제비타민 C의 산화티아미나아제티아민의 파괴, 분해이번 실험에서 사용된 효소는 엿기름에서 추출한 amylase(아밀라아제)로 밥알을 당화시켜 식혜의 단맛을 형성한다.(1)α-amylase①작용:α-amylase는 전분 분자의 α-1,4 glucosidase결합을 임의의 위치에서 가수분해하는 것으로, starch는 저분자의 dextrin이 되어 가용화하므로 액화amylase또는 dextrin을 생성한다고 하여 호정화 효소라고도 한다. α-amylase는 분지점인 α-1,6결합을 분해하지 못하지만 분자내의 α-1,4결합을 분해함으로서 전분의 점도를 급속도로 감소시킨다.-α-amylase의 작용-②성질:α-amylase의 성질은 급원에따라 차이가 있지만 일반적으로 최적 pH는 4.7~6.9이며 안정한 pH는 5.0~10.5이고, 일반적으로 pH4.0이하의 산성에서는 쉽게 활성이 소실된다. 대부분의 α-amylase는 칼슘이온을 구성금속으로 갖고있는 금속효소인 것으로 알려져 있다. 따라서 칼슘이온은 pH, 온도, 열에대한 효소의 내성이 증가된다.③여러 출처에서 얻은 α-amylase의 성질들α-amylase의 출처15분 가열온도PH에대한 안정성(30℃에서24시간)최적작용PH칼슘이온에의한보호작용의유무염소이온에의한활성화bacteria(액화형)65804.8~10.65.4~6.2+-bacteria(당화형)55704.0~7.84.8~5.2--bacteria(내열형)7590Asp.oryzae55704.7~9.54.9~5.2+-Asp.niger55704.7~9.54.9~5.2+-Rhizopus50605.4~7.03.6+-Asp.nig첨가하여 줌으로써 빵의 가스생산을 증가시키며, 또한 빵껍질의 색깔을 개선시킬 수 있는 사실이 알려져 있다.-α-amylase에 의한 amyopectin의 가수분해-④존재하는 곳:α-amylase는 발아중인 여러 곡류 종자들에 많이 함유되어 있는데 정상적인 곡류낟알의 경우 α-amylase의 활력은 거의 없으나 발아할 때는 그 활력이 발아 전에 비해서 1000배 이상으로 급증한다고 한다. 그 외에도 취장액이나 침, 타액(salvia), 그리고 일부 세균들, 곰팡이들 등에 많이 존재한다.(2)β-amylase①작용:β-amylase는 starch분자의 비환원성 말단에서 maltose단위로 분해하여 maltose를 유리시킨다. amylopectin에 대한 β-amylase의 작용은 말단에서 차례로 maltose단위로 분해하여 β-1,6glucoside결합의 분지점에서 가까운 2~3개의 glucose를 남기고 작용이 정지하며 그 내부는 분해되지 않고 남는다. 이 미분해의 분자량이 큰 것을 β-한계dextrin이라 한다. 이와같이 β-amylase는 전분의 maltose단위로 차례로 가수분해 하기 때문에 당화효소라고도 한다.-β-amylase에 의한 amylose의 가수분해-비 환원성 말단이 생성되어 β-amylase로 다시 분지부분에 부디치기까지 분해를 계속 한다.-β-amylase에 의한 amylose의 가수분해와 β-한계dextrin-②성질β-amylase의 출처Rhizopus delemarAsp.niger최적작용 pH4.53.8pH에 대한 안정성(30℃에서24시간)3.5~8.02.2내열성(pH5.5에서 15분간)가열온도℃50℃~55℃50℃~70℃등전점(isoelectric point)pH7.46.5③존재하는 곳:고구마와 같은 서류, 곡류, 두류, 또는 엿기름, 침, 즉 타액에 널리 포함되어 있다.성질α-amylaseβ-amylase급원자연에 널리 존재식물종자분자량~50,000~50,000분해하는 결합α-1,4glicosid결합α-1,4glicosid결합생성된말토.
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