우유에 대해서

[이지훈(11A)]

우유

: 우유는 단백질, 지방, 탄수화물, 무기질, 비타민 등 각종 영양소가 잘 배합된 소화되기 쉬 운 양질의 액체식품이다. 우유는 버터와 치즈의 원료일 뿐 아니라 케이크, 빵, 커스터드, 푸딩 등을 만드는 데도 이용된다.

1. 우유의 구조

우유는 매우 작은 카세인 미셀(casein micell:지름이 50~300㎚인 미소한 구상의 입자로 서 이것은 10~20㎚크기의 구성단위들이 칼슘과 인산들에 의한 이온결합을 통하여 결합되 어 있다.)과 지방구(fat globule:얇은 단백질막에 싸인 지름 0.1~10㎛인 미세한 구상)가 여 러 가진 성분을 함유하는 유장(milk serum)에 교질 상태로 분산된 액체이다.

우유는 액체식품 가운데 고형물 함량이 비교적 높음에도 불구하고 점도가 낮은 유동성 유 체를 유지한다.

♤흰색을 띠는 이유 : 분산된 지방구와 카세인 미셀이 광선을 난반사하기 때문이다.

2. 우유의 구성성분

우유의 성분함량은 품종, 연령, 출산 후 경과 시일, 사료, 계절 등 여러 가지 인자들에 의 해 큰 영향을 받는다.

우유의 성분은 원심분리에 의해 지방층인 크림과 비 지방층인 탈지유로 분리되고 탈지유는 산에 의해 응고되는 카세인 부분과 유장부분으로 나누어진다.

(원심분리)

우유 크림 지방, 지용성 비타민(비타민A, 카로틴, 비타민D, 비타민E)

(산)

탈지유 카세인

유장 락트알부민, 락트글로불린

유당, 무기질, 수용성 비타민(비타민B1, 비타민B2, 나이 아신, 비타민C)

1) 단백질

카세인(casein)과 유장단백질(whey protein : lactoalbumin, lactoglobulin)로 분류된다.

① 카세인

-20℃, pH4.6(등전점)에서 응고(백색 침전)하는 우유 단백질을 카세인이라 한다.

인을 함유한 단백질로 전체 우유 단백질의 약 80를 차지한다.

-여러 종류의 인단백질들로 구성된다. 다량의 칼슘, 인과 소량의 마그네슘, 구연산을 함유한다.

-우유에 산이나 응유효소(rennin)를 가하여 생기는 응고물(curd)의 주성분은 카세인이 다.

♤산을 가하여 얻어진 카세인-칼슘과 인을 함유하지 않는다.

(산패한 우유의 응고도 같은 현상이며 요거트는 젖산균에 의하여 만들어진 젖산 의 작용에 의하여 젖이 응고한 것이다).

♤레닌작용으로 얻어진 카세인- 레닌에 의하여 카세인이 약하게 가수분해 되어 (paracasein)칼슘 등과 결합하여 응고된다. 칼슘과 인을 함유한다.

100℃로 가열하여도 응고하지 않는다. 치즈 제조시 이용된다.

-전기 영동법에 의하여 α-,β-,r-카세인으로 구분된다

-α-카세인은 칼슘에 대한 감수성이 다른αs-및 k-카세인으로 이루어져 있다.

②유장 단백질

-탈지유로부터 카세인이 제거되고 남은 용액(유장)에 용해되어 있는 단백질이다.

-20℃,pH4.6에서 수용성이며 60℃이상의 온도에서 변성된다.

-카세인을 제거하는 방법에 따라 산성 유장과 레닌 유장으로 분류 한다.

산성유장 : 산을 가하여 pH4.6에서 카세인을 제거하고 얻은 유장

-카세인을 함유하지 않으나 칼슘함량이 높다

레닌유장 : 레닌 작용에 의하여 얻은 유장

-효소작용에 의하여 생성된 유리 아미노산과 카세인 단편들의 함량이 높다.

-주요 단백질

β-lactoglobulin : 유장단백질의 50를 차지하는 주된 단백질

-물에 용해되지 않는데 강산, 강알칼리의 희석액이나 무기염류에 용해하며, 산에 의해 응고된다.

-함황 아미노산을 많이 함유하고 있다.

-SH-기는 가열한 우유에서 나는 가열취의 원인이다.

α-lactoalbumin : 유장단백질의 25%를 차지한다.

-물에 녹고 산에는 응고 하지 않는다.

-SH-기를 함유하고 있지 않다.

면역글로불린 : 초유에 많이 함유되어 있다.

갓 낳은 송아지는 이것을 섭취하여 면역성을 얻는다고 한다.

이밖에도 혈청알부민, 면역글로불린, 프로테오스-펩톤등이 있다.

2) 지질

-우유 중의 지질 함량은 3.0~3.8%이다

-우유 지질의 97~98%는 중성지방이며 그 밖에 인지질, 스테롤, 카로티노이드, 지용성 비타민들이 함유되어 있다.

-우유 성분 중 가장 그 함량의 변동이 심하다.

-우유의 지방구는 2~6층의 지단백질이나 인지질로 구성되어 있는 막으로 둘러싸여 있 으며, 이들이 지방구와 물의 계면에 흡착되어 상당히 안정한 유탁질(emulsion)로서 존 재한다.

-유지방은 다수의 포화 지방산과 불포화 지방산의 glyceride로 된 복잡한 혼합물이다. 구 성지방산으로 특히 함량이 많은 것은 올레산과 팔미트산이다.

-탄소 10개 이하인 저급 포화지방산의 비율이 비교적 높다.→특징적인 풍미를 주며, 변 패취를 빨리 발생하게 하는 원인이다.

-우유 지방은 다른 지방에 비하여 휘발성 지방산이 많은 것과 불포화 지방산이 적은 것 이 특징이다. 또 저급 지방산이 많기 때문에 비누화값은 다른 지방에 비하여 비교적 크 다.

3) 탄수화물

-우유의 주된 탄수화물은 유당(lactose)으로 5%정도 함유되어 있다. 그 밖에 미량의 포 도당, 수크로오스 및 기타의 당들이 존재한다.

-유당: 수용성이 낮아 유가공품(예: 아이스크림) 내에서 유당의 결정화가 문제된다

(저온에서 단단하고 예리한 결정 형성하여 입 속에서 거칠고 깔깔한 감촉을 느끼게 한다.)

-유당의 감미도 : 설탕을 100으로 했을 때 16 정도로 낮다.

유당은 우유에 들어있는 다른 성분들과 함께 우유특유의 맛을 낸다.

4) 효소

-대부분이 가열살균시 불활성화 된다.

-병원균의 파괴온도와 효소 불활성화되는 온도가 동일하므로 살균우유 중에 효소 알칼 린 포스파타아제(살균에 가장 민감)가 없으면 살균이 잘 된 것으로 간주 한다.

-리파아제는 유지방에 작용하여 부티르산을 유리시켜 산패취를 생성하며, 일반적인 저온 살균철리를 하면 활성을 상실한다.

-프로타아제(카세이 나아제)는 넓은 pH범위(6.5~9)에서 최대활성을 나타낸다. 유리상태 에서 80℃에서 10분 동안 가열하면 활성을 상실하지만 우유 속에서는 열에 대한 저항 성이 크다. 때문에 열처리한 우유나 우유제품에 이 효소가 남아 있으며 우유의 품질에 영향을 미친다.

-퍼옥시다아제는 우유에 가장 많이 들어 있는 효소로 수소 공여체가 존재하면 과산화수 소를 분해한다.

5) 무기질

-우유의 0.6~0.8를 차지한다.

-칼슘의 함량이 높으며, 칼륨, 인, 염화물, 나트륨, 마그네슘 등이 존재한다. 그 외에 아 연 철, 망간, 구리, 요오드가 미량 존재한다.

-전체 칼슘의 2/3는 단백질과 결합되어 교질상태로 분산되고 나머지 1/3만이 이온상태 로 존재한다.

-철과 구리는 유아의 영양상 중요한 무기질인 반면, 우유의 가공 조작 중 지방이나 비타 민 C 등의 산화를 촉진하는 유해 작용이 있으며, 특히 용기 중에서 용출된 철 또는 구 리 이온이 문제되는 경우가 많다.

6) 비타민

-각종 비타민이 들어 있는데 그 함량은 사료나 계절 등에 따라 다소 차이가 있다.

-지용성 비타민 : A, D, E, K

(비타민 K를 제외한 지용성 비타민의 함량은 동물이 섭취한 사료에 영향을 받는다.)

-수용성 비타민 : B1, B2, niacin, B12, cholin, C

-비타민 K 및 수용성 비타민들은 소의 첫째 위(rumen)안에 있는 세균에 의해 합성되기 때문에 동물이 섭취한 사료와 상관없이 함량이 일정하다.

-비타민 C : 함량이 적고 파괴되기 쉽다.

-비타민 D : provitamin형태로 존재하며 필요량에 비하여 대단히 적게 들어있다.

-비타민 A : 카로틴 형태로 존재하며 사료 중의 카로틴 함량에 좌우된다.

-일반적으로 비타민류는 niacin처럼 안정한 것도 있으나 가열이나 일광에 파괴되지 않도 록 살균법, 보장법 및 용기 등에 주의 하여야 한다.

-탈지유에는 지용성 비타민이 거의 함유되어 있지 않다.

7) 색, 맛, 냄새 및 기타 성분

-미황색을 띤 백색의 액체 : 지방에 용해되어있는 카로틴 및 잔토필에 의한 것이다. 버 터나 치즈가 황색을 띠는 것도 이 때문이다. 우유가 전체로서 유백색을 나타내는 것은 콜로이드 상태로 존재하는 Ca-caseinate phosphate complex의 반사에 의한 것이다.

-우유의 단맛 : 젖당에 기인한다. 모유는 그 젖당의 함량이 다소 많아 우유보다 더 달 다.

-이밖에 염류 및 지방 등이 우유의 맛에 관계하며, 초유, 비유말기의 우유, 유방염 및 소화불량에 걸린 젖소의 우유는 약간 쓴맛을 가진다.

-우유 향기의 주성분 : 아세톤, 알데하이드, 저급지방산 및 메틸설파이드 등이다.

열, 금속, 광선, 미생물 등에 의하여 영향을 받아 변화한다.

3. 우유의 가열에 의한 변화

우유 또는 유제품 가공에 있어서 열처리는 공통적이며 필수적이다. 가열처리를 하는 것은 식품위생상 필요한 살균 및 멸균과 제품의 품질향상, 안정화, 저장성 향상, 농축 및 건조 등에 그 목적이 있다.

1) 우유 카제인의 변화

① 카제인은 100℃이하에서는 화학적 변화를 일으키지 않는다.

② 55～95℃에서 30분 가열하였을 때, 실온에서 24시간 내에 응고되었다.

③ 100℃까지의 가열에서는 거의 변화가 없었고, 125℃ 가열에서는 변성된다.

2) 유장 단백질의 변화

① 유장단백질 함량은 약 0.6%이다.

② 유장단백질 중 베타락토글로부린(β-lactoglobulin)이 56% 정도 차지하며, 우유의

가열 변화에 중요한 역할을 한다.

③ 유장단백질이 열변성을 일으키면 다음과 같은 현상이 발생한다.

가. 가열취의 생성 : 베타-락토글로불린(β-lactoglobulin) 또는 지방구막 단백질의 열변성에 의해서 활성화된 -SH기로부터 생기는 것이다. 가열취는 주로 휘발 성 황화물과 황화수소(H2S)로 구성되어 있다.

나. 농축후의 열안정성 증가

다. 동결시켰을 때 colloid 안정성의 감소

라. 렌넷작용에 의한 응고지연

마. 커드의 장력 저하

④ 유장 단백질 중 열에 대한 저항력이 강한 순서로 나열하면, 면역 글로불린, 혈청

알부민, β-락토글로불린 및 α-락트알부민 순이다.

⑤ 탈지유를 70℃, 30분 가열시 α-락트알부민은 6%, β-락트글로불린은 32%, 혈청

알부민은 52%, 면역 글로불린은 89%가 변성된다.

3) 지방의 변화

① 우유를 100℃로 가열하면 지방은 화학적 변화를 거의 일으키지 않는다.

② 변성된 글로불린이 부상하는 지방구 사이의 응집체 형성을 촉진하므로 크림층

형성에 변화를 일으킨다.

4) 유당의 변화

① 유당은 100℃까지의 가열에 의해서는 변화하지 않는다.

② 110～130℃에서 약간 갈변화되어 소량의 CO2를 발생한다.

③ 150～160℃에서는 갈변화가 뚜렷해진다.

④ 170℃에서는 갈변화가 현저해져서 당 특유의 카라멜취를 발생하고 중량의 30%를

상실한다.

5) 무기질의 변화

① 가열에 의한 우유 염류의 변화는 가열의 정도에 따라서 다르다.

② 유가공에 있어서는 특히 가열에 의한 가용성 칼슘과 인산염의 감소가 문제될 수

있다.

4. 동결에 의한 변화

1) 동결에 의한 우유 성분의 변화는 동결 온도, 속도, 방법 등에 따라 차이가 있다.

2) -10℃에서 동결해서 3개월 저장 후 해동한 결과 풍미가 상하고 침전물이 생겼으나, -27.5℃～-33℃에서 동결해서 같은 온도에서 저장하였을 때는 4～5개월 후에 아무런 변화가 없었다고 한다.

3) 유지방은 동결시에 지방의 유화상태가 파괴되기 쉽다.

4) 지방구의 균질화와 급속동결은 유화상태의 파괴를 방지할 수 있다.

5) 단백질의 불안정화는 동결자체에 의해서는 일어나지 않으며, 동결해서 저장하는 사이 에 일어난다.

6) 동결속도와 저장온도의 영향은 크며, 동결 후 해동하였을 때 침전이 발생되는데, 이 것은 카제인 칼슘인 것으로 알려지고 있다.

7) 동결저장중의 단백질의 불안정화는 동결에 의해서 부분적으로 농축된 염류, 특히 칼 슘과 동결유 중에 생성되는 유당 결정 등에 의해서 영향을 받는다.

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