농축산식품이용학 -- 01강부터 08강

[佳飛 주재석(농학과 3학년)]

농축산식품이용학 1강 제1장 성분화학

가. 식품의 가치 및 효과적인 이용

1. 식품기능

영양성분 공급 : 세포에서 에너지 생산대사 및 물질 합성대사의 원료

대사반응에 필수적으로 요구되는 보조물질의 공급

기호 개선 : 관능적(향미) 요구 및 영양적 선택요구의 충족

기능성 : 영양성분외에 건강에 기여하는 물질의 공급

2. 훌륭한 식품의 조건

영양의 균형 있는 공급

기호성 충족

기능성 물질의 공급

훌륭한 위생적 품질

*한 가지 식품이 영양, 기호성, 기능성을 모두 충족하는 경우는 없다. 그러나 위생적 품질은 모든 식품이 갖추어야 한다.

3. 농축산식품을 효과적으로 이용하는 방법

훌륭한 식품원료를 생산할 수 있는 유전적 능력을 가지는 농업생물체의 개발 및 확보

농업생물체의 효과적인 재배 및 사육에 의한 유전적능력 발현 최대화

훌륭한 원료의 선택

원료의 가치 보존

가치개선 및 새로운 가치의 창출

나. 제1장 성분화학

1. 학습목표

1) 식품의 가치가 식품에 존재하는 성분에 기인한다는 사실의 이해

2) 성분의 영양적 기능

3) 가공특성

4) 성분에 의해 야기되는 문제점

5) 기호관련성분

2. 강의 요약

1) 탄수화물

기능 : 에너지원의 공급-전분, 포도당, maltose, fructose, 설탕

정장 물질의 공급 - 섬유소, hemicellulose, 펙틴질, stachyose

문제점 : lactase 분비 부족에 기인하는 유당소화장애

galactose-1-p uridyl transferase 분비 부족에 기인하는 galactosemia

가공특성 : 전분의 호화 - β-전분 분자사이에 수분이 침투하여 전분 분자들을 상호 결합시 켜 α-전분으로 변화하는 현상.

전분의 노화 - α-전분으로부터 수분이 이탈하여 β-전분으로 변화하는 현상.

캐러멜화 - 과도하게 가열하여 갈색물질인 hydroxyl methylfurfural 중합체 혹 은 humin 물질이 생성되는 현상.

젤리의 응고 - 당, 산, pectin이 수소결합에 의해 연경되어 gel화 하는 현상.

2) 단백질

기능 : 비필수 아미노산합성을 위한 질소 공급, 필수아미노산 공급

제한아미노산 : 쌀, 밀 단백질 - lysine, threonine

콩 단백질 - methionine

옥수수 단백질 - lysine, tryptophane

식품단백질의 영양적 가치 : 계란단백질>우유단백질>고기단백질>콩단백질>쌀단백질>밀단백 질

가공특성 : 변성 - 두부, 치즈, 콩단백질 가열에 의한 소화 향상

Maillard 반응 - 고온에서 단백질의 유리 아미노산과 탄수화물의 유리 카르복실 기 간의 반응에 의한 malanoidin 색소의 생성. 유용성 lysine 감소의 원인.

3) 지질

기능 : 에너지원 공급

필수지방산 공급

sterol 공급 - 비타민 D, 담즙산, 성호르몬 합성 원료

지용성 물질 공급 - 지용성 비타민, 향미물질

ω-3 지방산 공급 - 동맥경화, 심장질환 방지

가공특성 : 식물성지방에 수소를 첨가하여 융점 상승 - 마가린

유화성의 이용 - 마요네즈, 버터

변패 특성 : 가수분해 - 산패취

산화 - 산화취

4) 비타민

기능 : 대사반응의 조효소 구성 성분

생체 기능물질 구성성분

분류 : 지용성비타민 - A, D, E, K

수용성 비타민 - B군, C

5) 무기질

기능 : 골격형성, 체액 pH 및 삼투압 조절, 효소기능 보조

식품의 무기물 성분에 의한 분류 : 알칼리생성식품 - Ca, Fe, Na, K 다량 함유 식품

산생성 식품 - P, S 다량 함유 식품

6) 색깔

식물 : 엽록소(청책), 카로티노이드(황색), 안토시아닌(적색, 자색, 청색)

동물성 색소 : myoglobin, hemoglobin - 적자색

oxymyoglobin, oxyhemoglobin - 선홍색

metmyoglobin, methemoglobin - 갈색

7) 맛

단맛 : 분자 내에서 hydroxy, imino, amino, methine 등의 기능기와 O, N와의 거리가 3Å 이내. 설탕 10% 수용액을 기준으로 하여 감미를 표현 함.

쓴맛 : alkaloid, 배당체

신맛 : 산

짠맛 : SO42->Cl->Br->I-

매운맛 : 산 amide 류 - capsaicine(고추)

guaicol 유도체 - gingerone(생강)

8) 냄새

식물성 식품 : 과일 - 알코올, aldehyde, ester, 유기산

양파, 파, 마늘 - 휘발성 유기화합물

동물성 식품 : 육류 - acertaldehyde

우유 - acetone, acetaldehyde, 저급지방산

다. 학습의 확인

1. 식품의 세 가지 기능

2. 여러 가지 식품을 골고루 섭취해야 하는 이유

3. 모든 식품이 반드시 갖추고 있어야 할 조건

4. 전분의 호화 와 노화를 전분 상태로 구분

5. 유당소화장애의 현상과 원인

6. 식품단백질들의 영양적 가치 비교

8. 식물성식품 단백질의 제한 아미노산

9. 알칼리생성식품과 산생성식품의 성분차이

10. 소금의 짠맛의 원인

2강 제2장 미생물

가. 학습목표

1. 미생물의 생물계에서의 위치

2. 미생물 번식속도 표현 방법

3. 미생물 번식조건 및 번식 조절 방법

4. 박테리아, 곰팡이, 효모의 일반특성

5. 발효식품의 발효미생물 명칭

나. 강의 요약

1. 미생물의 생물계에서의 위치

진핵세포의 protists, 원핵세포

2. 미생물 표기방법

속, 종, 계(strain) 표기

속명과 종명은 이태릭체로 표기

속명의 첫 글짜는 대문자로 하고 그 외에는 소문자로 표기

3. 미생물의 분류방법

크기, 형태→생화학적 성질, 번식 특성, DNA 구조

4. 농축산 식품의 미생물학적 품질에 영향을 미치는 조건

오염 미생물의 종류 : 식품종류, 식품원료가 생산된 환경, 식품원료 생산후 관리 환경

농축산 식품의 특성 : 성분의 종류 및 식품의 물리적 특성에 따라 미생물의 번식양태가 다 름.

미생물의 번식과 관련한 환경 : 온도, 수분함량

5. 미생물 번식 속도

세대기간 : 1회 세포분열에 필요한 시간

Escherichia coli : 17분

Bacillus cereus : 19분

Lactobacillus acidophilus : 75분

6. 번식양태

폐쇄된 배지에서의 번식주기 :

유도기 - 미생물이 새로운 환경에 적응하는 시기. 성분 이용에 필요한 효소 생산.

대수기 - 미생물 번식이 왕성하여 숫자가 대수적으로 증가

정체기 - 번식 시간이 경과 하면서 영양성분 소모, 대사산물 생성에 의한 환경 악화로 인해 미생물번식속도가 약화하고 일부미생물이 사멸하는데 새로이 생성되는 미생물수와 사멸하는 미생물의 수가 동일하여 생존 미생물 수가 일정하게 유 지되는 시기.

사멸기 - 새로이 생성되는 미생물 수 보다 사멸하는 미생물 수 가 많아 생존 미생물 수 가 감소하는 시기.

연속배양기에서의 번식 : 미생물이 번식하고 있는 배지의 일부가 지속적으로 제거 되고, 새 로운 배지가 지속적으로 공급되어 미생물 번식환경이 최선의 상태로 유지되 기 때문에 미생물 번식은 항상 대수기를 유지함. 미생물체 생산, 미생물로 부터 물질을 합성코자 할 때 이용하는 번식체계.

7. 미생물 번식 조건

1) 영양소

미생물이 번식한다는 것은 살아가면서 세포분열을 통해 세포숫자가 증가하는 것이다. 살아가기 위해서는 원료가 필요하고 그 원료가 영양소이다. 필요한 영양소는 여러 가지가 있으나 중요한 것이 에너지원과 탄소원이다.

필요로 하는 에너지원 과 탄소원에 따라 미생물을 분류 할 수 있는데 농축산식품 관련 미생물은 거의가 화학에너지와 유기물 탄소를 이용하는 chemoheterotrops 임.

2) 온도

모든 생물체는 살아가는데 적당한 온도가 필요하다. 이는 세포내에서 대사반응이 제일 활발하게 일어나는 온도인데 다시 말하면 대사반응을 주도하는 효소에게 적합한 온도이다.

미생물마다 적합한 온도는 각기 다르나 크게 고온성, 중온성, 저온성으로 분류한다. 식품원료에 존재하거나, 식품의 가공에 이용되는 미생물은 거의 모두 중온성이다.

3) pH

생물체에서 대사반응을 포함하여 생명현상에 관련하는 물질은 거의 대부분 pH에 따라 하전상태가 다르며, 특정 pH에서 생명현상이 제일 효율적으로 일어날 수 있는 상태로 물질들이 하전된다. 고등생물체는 모두 중성 pH가 적당한 pH이나, 미생물은 매우 다양하다. 세균은 번식에 적당한 pH와 번식 가능 pH가 미생물에 따라 매우 다양하여 산성, 중성, 알칼리성으로 한정할 수 없다. 그러나 효모와 곰팡이는 대부분 산성 pH에서 번식을 잘 한다.

4) 수분

모든 생물체는 살아가기 위해서는 몸체 혹은 세포내에 일정량 이상의 수분이 필요하다. 세포내의 수분 량은 그 생물체가 생활하는 환경의 영향을 받는데 미생물은 특히 영향을 많이 받아 미생물체가 존재하는 장소의 수분함량이 생존 및 번식에 대단히 중요하다. 생물체에 영향을 미치는 수분은 다른 물질과 전기적으로 결합하고 있지 않는 수분인데 이를 자유수분이라 하고 자유수분 함량은 수분 활성도 로 표현한다. 식품에서 용질함량이 높으면 수분들이 용질과 전기적으로 결합하게 되기 때문에 수분활성도가 낮고, 이는 미생물의 번식이 저해되는 요인이 된다. 설탕절임, 소금 절임이 식품의 장기간 저장법으로 이용되는 것은 이러한 이유 때문이다. 건조에 의해 수분활성도를 감소시킬 수 있다.

곰팡이가 세균과 효모보다 수분활성도가 낮은 환경에서 잘 번식할 수 있다.

5) 산소

산소가 생물체의 flavoprotein을 산화하면 superoxide와 과산화 수소가 생산되는데 이들이 생물체구성분을 과도하게 산화시키므로서 독성물질이 되어 생물체가 살 수 없다. 산소가 존재하는상태에서 살아가는 생물체는 이 두 물질을 분해하는 효소인 superoxide dismutase, catalase, peroxidase 를 생산할 수 있다. 이들 효소를 생산하지 못하는 효소는 산소가 존재하는 상태에서 생존할 수 없다. 이러한 생물체는 산소가 존재하지 않는 혐기상태에서 생존할 수 있다.

산소는 에너지생산대사와 밀접한 관계를 가진다. 산소를 소모하는 에너지생산대사에 의해 다량의 에너지를 생산해야 하는 생물체는 산소가 반드시 존재하는 호기 상태에서 생존 할 수 있다. 혐기상태에서 생존하는 생물체는 산소를 소비하지 않는 혐기대사에 의해 에너지를 생산하며, 혐기대사에 의해서는 에너지생산량이 적기 때문에 번식이 왕성하지 않다.

생물체에 따라 산소가 존재하면 산소를 이용하여 호기대사를 , 산소가 없는 상태에서는 혐기대사로 생존하며 이를 통성혐기성 생물체라 한다.

고등생물체는 모두 호기성 생물체이며 미생물에는 호기성, 혐기성, 통성혐기성 미생물들이 존재한다. 곰팡이는 대부분 호기성이고 혐기성 곰팡이가 근래에 발견되었다. 효모는 통성혐기성이고, 세균은 호기성, 혐기성, 통성혐기성이 존재한다. 젖산균은 통성혐기성 미생물인데 다른 통성혐기성 미생물과는 달리 산소가 존재해도 혐기대사에 의해 에너지를 생산한다.

8. 미생물번식 조절

미생물번식 촉진 : 모든 조건을 적절하게 갖추어 주어야 한다.

미생물번식 제어 : 조건 중에서 한 가지만 적절치 않으면 번식속도가 저하하고, 두 가지 이 상의 조건이 적절치 않으면 적절치 않은 정도에 따라 매우 많이 혹은 거의 완전에 가 까운 정도로 저해될 수 있다.

9. 박테리아(세균)

1) 특성

형태 : 다양함.

세포벽 : 세포벽 의 성분(peptidoglycan, lipopolysaccharide)에 따라 그람염색법으로 염색 했을때 청색(세포벽이 peptidoglycan만으로 구성됨) 혹은 적색(peptidoglycan에 lipopolysaccharide가 피복되어 있음) 으로 염색된다. 청색으로 염색되는 박테리 아를 그람양성 박테리아, 적색으로 염색되는 것을 그람 양성 박테리아 라 한다.

포자 : 환경이 나쁘면 이를 극복하기 위해 포자를 형성하는 박테리아 가 있음. Bacillus, Clostridium이 대표적인 포자형성 박테리아이다. 박테리아 포자는 열에 대한 저항성 이 강하여 끓는 온도에서도 살아남는 포자가 있 다.

산소이용성 : 호기성, 혐기성, 통성혐기성 등 다양함.

번식 : 분열에 의해 번식하며 번식조건도 매우 다양함.

2) 주요 박테리아

Pseudomonas : 냉장온도에서 식품을 부패시킴.

Escherichia : 분변에 존재하기 때문에 이 미생물이 식품에 존재하면 위생적관리가 잘못되 었다고 판단함. 그러므로 위생적 품질의 지표가 되는 미생물임.

Salmonella, Vibrio : 식중독 미생물

Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Lactobacillus : 젖산발효 미생 물

Bacillus : 포자형성, 식품부패 및 식중독

Clostridium : 포자형성, 식중독

10. 곰팡이

1) 특성

형태 : 포자 및 균사 로 구성됨

산소이용성 : 대부분 호기성

수분 요구 : 다른 미생물 보다 낮음(Aw0.8 이상)

번식 : 포자발아, 분열, 균사증식, 중온성, 산성에서 번식 잘함.

2) 주요 곰팡이

Aspergillus : 장류 생산

Penicillium : 페니실린 생산

11. 효모

1) 특성

형태 : 구형, 난형, 타원형, 원통형, 레몬형 등

산소이용성 : 통성혐기성

영양특성 : 설탕을 잘 이용함.

번식 : 출아, 분열, 중온성, 산성에서 번식 잘 함.

2) 주요 효모

Saccharomyces : 빵, 포도주, 맥주 제조

다. 학업확인

1. 세균의 대략적인 세대기간

2. 폐쇄된 배지와 연속배양기에서의 미생물의 번식주기 차이

3. 식품을 냉장고에 보관하는 이유

4. 육포가 잘 부패하지 않는 이유

5. 끓여서 보관한 식품이 부패하였다. 부패 원인균 으로 추측되는 미생물은 ?

6. 술 제조에 널리 이용되는 미생물은 ?

7. 된장제조에 이용되는 미생물은 ?

8. 젖산발효식품제조에 이용되는 미생물은 ?

농축산식품이용학 3강 제3장 농축산물의 가공이용공학

가. 학습목표

1. 가공과정중의 물질수지 계산방법

2. 저장 시설이 받는 압력

3. 수송, 가열에 필요한 에너지 계산 방법

4. 가열기, 건조기의 종류

나. 강의 내용

1. 농축산식품 가공공정

1) 가공에 포함되는 공정들의 공통목적

원료가 가지고 있지 않던 새로운 가치를 창출

위생적 품질의 확보

2) 가공공정의 종류

저장, 수송, 분쇄, 분리, 혼합, 가열, 냉각, 살균

2. 물질수지

1) 가공물질수지

(1) 원리

입량 즉 투입되는 원료의 양은, 제품과 폐기처리물의 양인 출량과

기계에 남아있는 양인 축량을 합한 것과 동일하다.

(2) 예

(문제) 고형분 8%인 오렌지주스를 농축기에 시간당 4000kg 투입하여

고형분 20%의 농축주스를 제조하고자 할 때, 농축주스의 생산속도를 계산 하시오. 단. 기계에 남아있는 축량은 없는 것으로 한다.

(풀이) 생산속도를 x kg/hr, 수분제거속도를 y kg/hr라하면

원료 투입 총량과 농축주스와 수분생산량 총량이 같으므로

x kg/hr + y kg/hr = 4000 kg/hr 이 됨---(식 1)

또한 원료고형분과 농축주스 고형분량이 동일하므로

0.2 ☓ x kg/hr + 0 ☓ y kg/hr = 0.08 X 4000 kg/hr 이 됨---(식 2)

이 두 식을 풀면 농축주스 생산속도를 구할 수 있음.

2) 수송물질수지

(1) 원리

파이프로 들어가는 물질의 총무게와 파이프를 나오는 물질의 총무게는 동일하다.

총무게= 유속 X 밀도 X 파이프단면적

(2) 예

(문제) 물이 2m/sec의 속도로 직경이 10cm인 파이프를 흐르고 있는데

파이프 직경이 4cm로 좁아졌을 경우의 물의 유속을 계산하시오.

(풀이) 좁은 파이프에서의 유속을 x라 하면

2m/sec ☓ 물의밀도 ☓ (5cm)2 ☓ 파이 = x ☓ 물의밀도 ☓(2cm)2 ☓ 파이

이 식에서 x를 구할 수 있음.

3. 가공공학

1) 저장시설(탱크)이 견뎌야할 압력

(1) 원리

저장탱크가 받는 압력 = 유체에 의한 압력 + 대기의 압력

(2) 예

(문제) 탱크에 밀도가 0.917되는 유체가 5m 높이로 저장되어 있을 때, 저장탱크가 받는 압력을 계산하시오.

(풀이) 대기압은 1.013 X 105 Pa

저장유체에 의한 압력 = 높이 ☓ 밀도 ☓ 중력가속도

탱크가 받는 압력은 = 1.013 X 105 Pa +5m ☓ (0.917☓1.03kg/m3)☓(9.806m/sec2)

1kg/m.sec2=1 Pa임을 고려하여 탱크가 받는 압력을 Pa 단위로 계산할 수 있다.

일반적으로 탱크는 안전을 위해 바닥에 가해지는 압력의 30~40% 정도 더 큰 압력을 견딜 수 있도록 제조한다.

2) 수송에 필요한 에너지

(1) 원리

펌프가 유체를 수송하기 위해 해야 필요한 에너지는 유체를 높은 곳으로 올리는 위치에너지,일정한 속도로 수송되게 하는 속도에너지, 유체에 가해지는 압력이 증가할 경우 극복해야 하는 에너지에 해당하는 압력에너지, 파이프의 마찰을 이겨내는 마찰에너지 등을 극복할 수 있는 정도의 에너지임.

(2) 예

(문제) 유체를 직경 5cm의 파이프를 통해 15m 위로 수송하려 하고, 이 때 압력에 변화가 없고 마찰이 없다고 가정할 경우의 수송동력을 계산하는 과정을 제 시 하시오.

(답) 펌프가 해야 할 일을 계산

↓

이 일을 전기에너지로 전환 : 전기에너지= 일☓질량속도

↓

전기에너지를 마력으로 전환 : 마력은 말 한 마리가 1초당 할 수 있는 일을 의미 하며 0.746KW 임.

3) 파이프 내 흐름

(1) 흐름의 종류

층류 : 마찰이 최소화 된 상태에서 흐름

난류 : 마찰이 심한 상태의 흐름

(2) 흐름종류의 판단

흐름의 모양을 판단할 수 있는 지표 : 레이놀드 수

레이농드 수 = 파이프 직경 ☓ 밀도 ☓ 속도 ☓ 점도

층류 : 레이놀드 수가 2100이하

난류 : 4000 이상

4) 가열

(1) 열의 기능과 종류

열의 기능 : 열은 온도를 높이는 기능과 고체에서 액체로 또는 액체에서 기체로 상을 변화시키는 기능을 갖고 있음.

열의 종류 : 현열 - 온도를 높이는데 필요한 열

잠열 - 상태를 변화시키는데 필요한 열

(2) 열처리 필요 에너지량

온도변화에 필요한 에너지량 = 물질량과 비열 ☓ 온도차이

상태변화에 필요한 에너지량 = 물질량 ☓ 상태를 변화시키는데 필요한 잠열

* 예 : 비열이 1.0cal/g.C의 액체식품(20℃, 2kg)을 100℃로 가열하여 증발시키는 데 필요한 에너지량을 계산하시오. 단, 증발잠열은 539cal이다.

(풀이) 2000g☓1.0cal x (100-20도) + 2000g x 539 cal 의 식을 계산하면

필요한 에너지량을 구할 수 있음.

(3) 열전달의 종류

① 전도

전도는 열전달 매질을 따라 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 에너지가 이동하여

가열되는 것으로, 고체를 통한 열전달의 형태

열전달속도 = 열전도도 X 열이 전달되는 단면적 X 두곳의 온도차이/열이 전달되는 거리

*열전도도는 W/m.C의 단위를 가지며, 열이 전달되는 매질에 따라 다름.

공기를 포집하고 있는 스티로폼은 열전달효율이 매우 낮아 건축에서 열전열체로

많이 이용되고 있음.

② 대류

대류는 액체, 공기에서의 열전달 형식으로, 가열된 뜨거운 유체는 부피가

증가하여 밀도가 낮아지기 때문에 상층으로 부상하며서 열이 전달되는 현상.

③ 복사

복사는 열이 열파로서 물질에 흡수되어 온도가 상승하는 현상으로서, 오븐에서의

가열이 복사에 의한 가열형태 중 하나 임.

4. 가공기구

1) 가열기

(1) 가열방법의 종류

직접가열 : 열매체와 피가열 물질(식품)이 직접 접촉하여 가열하는 방법

간접가열 : 열매체(뜨거운 물 혹은 증기)가 격벽을 사이에 두고 식품과 간접적으로 접촉하면서 열이 식품으로 전달되어 가열되는 것. 간접가열 방식에서는 열이 교환되기 때문에 간접가열기구를 열교환기라 함.

(2) 열교환기의 종류

재킷형 열교환기 : 이중벽을 가진 큰 솥에 식품을 넣고 2중벽 사이에 증기 혹은 뜨 거운 물을 순환시켜 가열하는 방법으로, 열교환기의 가장 오래된 방법으로 뱃취 식이라도 합니다.

코일형 열교환기 : 스팀 혹은 뜨거운 물이 코일관을 흐르면서 코일과 접촉하고 있 는 식품을 가열하는 형태임. 이 형태를 변형하면 식품과 열매체가 코일의 격 벽을 사이에 두고 반대방향으로 계속 흐르게 하면서 식품을 연속적으로 가열 할 수 있으며, 대량의 액체 식품을 빠른 속도로 가열할 수 있는 특징이 있음.

2) 건조기

(1) 터널건조기

열풍이 흐르는 건조기에서 식품이 이동되면서 건조되는 형태임. 식품은 열풍과 같은 방향 혹은 반대방향으로 이동하는데, 반대방향으로 이동하는 것이 건조효율이 높음. 고체식품을 건조할 때 이용하는 방법임.

(2) 드럼건조기

가열된 드럼이 회전할 때 밑에 존재하는 액체식품이 표면에 피복되면서 건조되는 방식으로서, 건조된 식품은 드럼 양끝 하단의 칼날에 의해 회수되고, 주로 액상식품 건조에 이용됨.

(3) 분무건조기

열풍이 공급되는 chamber 상부에서 건조될 식품이 분무되어 내려오며, 건조된 분말은 사이콜론에서 회수되는데 분말의 입자가 어느 정도 커야 함. 입자가 너무 고우면 공기와 함께 다시 분무기로 되돌아가 재건조됨. 분무건조기 내부는 일반적으로 감압상태가 유지되는 것이 특징임.

(4) 냉동건조기

식품을 냉동시킨 후에 수분을 승화시켜 건조하는 방법. 냉각판 위에 있는 식품을 냉동시킨 후에 건조기의 압력을 낮추고 온도를 높이면 수분이 액체를 거치지 않고 수증기로 승화하여 식품이 건조됨. 냉동건조는 낮은 온도에서 식품의 상태변화가 없이 건조되므로 성분의 변화를 최소화 할 수 있는 장점이 있음.

다. 연습문제

1. 직경 10cm의 파이프를 2m/sec로 통과하고 있는 우유의 속도를 질량속도로

표현하시오. 우유의 비중 = 1.032.

답) 5cm X 5cm X 3.14 X 200cm/sec X 1.032

= 15700 cm3/sec X 1.032g/cm3 = 16202 g/sec

2. 유체를 파이프로 운송할 때 층류로 운송해야 하는 이유는?

답) 마찰에 의한 에너지 손실 방지

3. 건조시 건조에 필요한 온도를 낮추는 방법은?

답) 감압에 의한 비열 강하

4. 성분의 변화를 최소화 하면서 건조할 수 있는 방법은?

답) 냉동건조

농축산식품이용학 제5장 생물공학

가. 학습목표

1. 생물공학에서 미생물을 대상 생물체로 주로 이용하는 이유

2. 발효식품생산 체계

3. 생물공학에서 생산되는 유용 물질

4, 유전자 조작 응용방법 및 분야

나. 강의내용

1. 생물공학의 개념

1) 개념

생물공학이란 생물체를 이용하여 사람이 필요로하는 물질을 인위적으로 조작된 방법으로 만드는 것.

2) 분야

(1) 발효식품

사실 인간은 생물공학이라는 개념이 만들어지기 전부터 발효라고 하는 생물공학의 범주에 속하는 분야를 가지고 있었는데, 이 발효식품은 동서양을 막론하고 식품에서 대단히 중요한 위치를 차지하고 있다. 전통적인 발효식품은 해당지역의 공기를 포함하는 자연에 존재하는 미생물들이 자연적으로 이용되면서 해당 발효식품의 전통미생물로 지속적으로 이용되어왔으며 근래에는 발효식품이 대량으로 생산되면서 미생물이 별도로 선발되어 사용되고 있다.

(2) 유용물질 생산

생물체 특히 미생물로부터 아미노산, 비타민, 항생제 등 유용한 물질을 생산할 수 있다. 해당물질을 잘 생산하는 생물체가 정밀한 실험을 통하여 선발되고, 정밀하게 관리되는 생산체계에 의해 유용물질을 생산한다.

(3) 유전자 조작

근래에 유전자를 이해하고 유전자 조작 기술이 발전하면서 유전자 조작에 의해 물질 생산성을 향상할 수 있게 되었다. 그런데, 유전자 조작이 포함되어 있는 과정을 거쳐 생산된 이 유전자조작 식품은 장점과 문제점을 모두 가지고 있어 논란의 대상이 되고 있다.

2. 미생물 유용성

① 미생물은 매우 다양하기 때문에 필요로 하는 특성을 가진 미생물을 쉽게 구할 수 있다.

② 미생물은 세대기간이 대단히 짧기 때문에 번식속도가 대단히 빠르고 번식의 조절이 용이하며, 넓고 복잡한 시설이 필요하지 않기 때문에 번식관리가 대단히 쉽다.

③ 미생물이 생산한 물질은 세포 안에 있거나 세포 밖으로 분비하는데, 이들을 분리하기 쉽고 이물질을 제거하여 순수하게 정제하기 쉽다.

3. 미생물 보존

1) 냉장

냉장보관은 영하 2도부터 영하 6도 사이의 온도에서 보관하는 것으로, 가장 수월한

방법이긴 하지만 보관가능 기간이 수주일 이내로 짧은 편이다.

2) 냉동

냉동보관은 -18℃ 이하에서 보관하는 것으로, 수개월까지 보관할 수 있지만

냉동 및 해동 과정에서 미생물의 약 95%가 죽기 때문에 글리세롤 같은 내동제를

첨가하여 냉동해야 한다.

3) 냉동건조

냉동건조보관은 수년이상 저장할 수 있어 가장 좋은 방법이다.

4. 생물공학 공정체계

목표로 하는 제품 혹은 물질을 생산할 수 있는 우수한 능력을 가진 생물체를 선발

↓

생물체의 환경 및 물질생산과 관련한 특성을 조사

↓

필요한 공정에서 이용

5. 발효식품 생산체계

1) 전통(재래식)발효식품

지역에 존재하는 미생물

↓ ↓

보존(메주, 누룩 등) ↓

↓ 메주

미생물 재생 ↓

↓ ↓

발 효 식 품 제 조

2) 개량식 발효식품

미생물 선발

↓

발효체계(조건) 결정

↓

미생물 보존

↓

미생물재생

↓

전배양

↓

본배양

↓

발효식품 제조

6. 발효식품제조 미생물조건

① 비 병원성 미생물

② 해당 미생물에 의해 생산된 발효식품은 그 특성이 해당식품에 적절해야 할 뿐 아니 라 향미와 외관 등 기호특성이 좋아야 함.

③ 발효미생물의 번식이 왕성해서 오염미생물의 번식을 억제할 수 있어야 함.

④ 위생적 품질관리가 용이하고 제조 경비도 절약할 수 있어야함.

⑤ 건강을 증진시킬 수 있는 물질 생산

7. 발효식품의 종류 및 이용 미생물

유제품 : 요구르트 - Lactobacillus, Streptococcus

치즈 - Lactococcus, Penicillium

발효버터 - Lactococcus, Leuconostoc

주류 : 약주, 청주 - Aspergillus, Saccharomyces

맥주, 포도주 - Saccharomyces

장류 : 간장, 된장, 고추장 - Aspergillus

청국장 - Bacillus subtilis

침채류 : 김치 - Lactobacillus, Leuconostoc

8. 유용물질 생산체계

목적하는 물질을 생산하는 미생물을 분리, 선발

↓

선발한 미생물의 특성에 근거하여 최적 배지조건과 환경조건 확립

↓

확립된 조건에서 물질을 생산

↓

물질을 분리하고 정제

9. 물질 분리, 정제

미 생 물 배 양 액

↓

원 심 분 리

↙ ↘

세포내 물질 세포외 물질

↓ ↓

미생물 세포체 배양 여액

↓ ↓

세포벽 파괴 농축

↘ ↙

정 제(염석, pH 조절, 크로마토그라피)

10. 미생물 생산 유용물질

유기산 : 혐기대사 생산물 - 젖산

호기대사 생산물 - TCA 회로 중간에 여러 가지 유기산이 생산됨.

효소 : amylase(전분 분해), cellulase(섬유소 분해), invertase(설탕을 glucose와 fructose 로 분해), lactase(유당을 galactose와 glucosefh 분해), protease (단백질 분해), penicillinase(페니실린 분해), naringinase(귤의 쓴맛 성분인 naringin분해)

아미노산 : glutamic acid, 필수아미노산

항생물질 : penicillin, streptomycin, tetracyclin, chloramphenicol, kanamycin

용매 : ethanol, glycero, acetone

생리활성 물질 : 비타민, carotenoid, 호르몬, 호르몬, 지베렐린

11. 유전자조작

1) 유전자 조작 특성

① 유전자를 조작하기 때문에 물질 생산을 정확하게 조절할 수 있다.

② 유전자를 번식이 왕성하고 관리가 용이한 생물체에 전이하거나 생물체의 환경에 대 한 적응 및 지향성을 개선하여 생산량을 증가시킬 수 있다.

③ 유전자를 변환하여 생산하는 물질의 특성을 개선하거나 유전자를 특정 생물체에 전 이 시킴으로써 필요한 특성을 갖는 생물체로 전환시킬 수 있다.

④ 유전자변화에 의한 현상 중 확인하지 못하는 것도 있을 수 있기 때문에 유전자 조작 에 의한 생산물에 대한 검증이 매우 면밀하게 이루어지고 있으나 유전자 조작식품의 안정성에 대한 논의는 끊임없이 계속되고 있다.

2) 유전자조작 이용체계

목적하는 유전자를 갖고 있는 생물체를 선발하여 유전자를 분리한

↓

다른 생물체에 전이시키기 위해 유전자를 운반하는 plasmid 혹은 virus에 삽입

↓

Cloning( 운반체에 삽입된 유전자를 대장균에 넣어 대장균을 번식시키면 운반체와

전이된 유전자도 함께 증가하는데요, 이와 같이 복제된 유전자를 clone이라 하고

이러한 작업을 cloning이라 함) ↓

↓ ↓ ↓

생물체 전이 유전자 변환 재조합단백질 대량 생산

↓ ↓

형질전환 생물체 물질특성 개선

3) 유전자조작 응용

생물물질 생산 : 효소, 호르몬

형질변환 생물체 : 작물-내병성 강화

젖소-유단백질 합성 형질변환

토마토-pectinase 유전자 억제

다. 연습문제

1. 미생물이 생물공학 생물체로 널리 이용되는 이유는?

답) 다양, 번식관리 용이, 물질 분리 및 정제 용이

2. 개량 발효식품의 품질이 균일할 수 있는 이유는?

답) 특정 미생물군의 이용

3. 발효식품의 위생적 품질이 훌륭할 수 있는 이유는?

답) 발효 미생물의 왕성한 번식에 의한 오염미생물 번식 억제

4. 미생물의 보존 방법 중 가장 좋은 방법은?

답) 동결건조

5. 유용물질을 생산한 후에 정제를 해야 하는 이유는?

답) 다른 물질에 의한 간섭 및 부작용 가능성 제거

6. 유전자조작에 의해 물질합성을 증대할 수 있는 과정은?

답) 번식이 왕성한 생물체로 유전자 전이, 발현 체계 개선

농축산식품이용학 6강 제6장 곡 류

가. 강의 목표

1. 곡류 구조에 근거하여 현미의 특성을 이해한다.

2. 곡류 성분의 특징을 이해한다.

3. 곡류의 저장방법을 안다.

나. 강의 내용

1. 곡류 구조

구성 : 겉껍질(왕겨), 과피, 종피, 호분층, 배아

등겨층 : 과피, 종피, 호분층, 배아

과피,종피, 호분층 : 무기물과 비타민이 많음.

호분층, 배아 : 단백질, 지질함량이 매우 높음.

2. 현미

벼에서 겉껍질을 제거한 것.

3. 도정의 정도 표기

도정도 : 등겨층을 제거한 정도를 백분율로 나타낸 것.

예 : 10분도미 - 등겨층을 100% 제거한 것.

7분도미 : 등겨층을 70% 제거한 것.

도정율 : 도정에 이용한 현미의 중량에 대한 정미중량의 100분율.

도감 : 도정에 의해 제거된 양의 현미에 대한 백분율로서 도정율의 반대 의미.

4. 정미 종류

식용미 : 10분도미

배아미 : 배아에 단백질과 지질이 다량 존재하기 때문에 배아가 제거되지 않도록 도정 을 하여 영양적 가치를 보존한것.

주조미 : 단백질과 지질이 존재하면 술의 맛과 냄새가 깨끗하지 않기 때문에 단백질과 지질을 완전히 제거하기 위해 도정을 과도하게 함. 도정율이 75% 이하가 되 도록하면 단백질과 지질이 모두 제거 되기 때문에 술의 원료로 적당함.

5. 도정부산물

1) 구성

10분도정을 하는 경우 백미를 제외한 부산물 : 약 8.5%

북산물 구성 : 쌀겨-7%, 배아-0.5%, 쇄미(부서진 쌀)-1%

2) 이용

쌀겨에서 추출한 지방 : 식용, 화장품, 약용.

탈지강(기름을 제거한 탈지겨) : 사료, 비료로 사용.

배아 : 단백질과 지방이 다량 포함되어 있기 때문에 사료와 영양제로 이용.

쇄미 : 백미와 성분이 동일하여 사료와 엿 제조에 이용.

6. 곡류의 특성

1) 곡류의 성분함량 범위

단백질 7-12%, 지방 1-4%, 탄수화물 68-77%

2) 쌀

(1) 성분

탄수화물 : 거의 대부분 전분(amylose, amylopectin)

* amylose와 amylopectin 함량에 따른 분류 - 멥쌀, 중간쌀, 찹쌀

단백질 : 글루텔린. 쌀의 글루텔린을 특별히 oryzenin 이라고도 함.

* 쌀단백질 제한아미노산 - lysine, threonine. 다른 곡물에 비해 라이신의 함량이 많아 다른 곡류 단백질보다는 영양적 가치가 높은 편임.

무기물 : P, K 풍부

(2) 종류

유색미 : anthocyanine 색소 함유

거대배미 : 배아 큼.

저단백질 쌀 : 환자를 위한 쌀.

3) 보리

(1) 성분

탄수화물 : 전분, 소화되지 않는 다당류 즉 식이섬유인 베타-글루칸

단백질 : 주단백질-hordein.

제한아미노산-lysine

지방 : palmitic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid 함량 높음.

(2) 종류

보리는 배유부와 겨층이 붙어 있느냐 분리되어 있느냐에 따라 분류 껍

껍질보리 : 겨층과 배유부가 밀착되어 있어 도정이 어려우며 중앙에 고리가 깊은 것고 섬유소 함량이 높은 것이 특징임.

쌀보리 : 껍질보리보다 섬유소 함량은 낮지만 배유부가 분리되어 있어 도정이 용이함. 쌀 보리는 내한성이 약해 대전 이남 남부지방에서 주로 재배됨.

찰보리 : 껍질보리와 쌀보리 모두 전분의 구성이 amylose가 13-24%인 반면, 찰보리는 amylopectin으로만 구성되어 있어 밥을 했을 때 점성이 높고 소화율이 좋은 것 이 장점임.

(3) 보리 가공

압맥, 할맥 : 복부고랑에 있는 조섬유가 밥맛을 거칠게 하기 때문에, 이 조섬유의 분리가

용이하지 않아 압착한 압맥, 복부를 할개한 할맥으로 사용됨.

보리 프레이크 : 간식용

엿기름 : 보리를 발아한 것으로서 알파 아밀라아제와 베타 아밀라아제 함량이

대폭 증가하기 때문에 식혜, 엿생산의 amylase 급원으로서 이용됨.

보리코지 : 보리에 Aspergillus를 번식시킨것. Aspergillus는 장류 발효 미생물이므로, 보리 코지는 장의 중요한 원료임.

4) 밀

(1) 성분

탄수화물 : 탄수화물의 90%는 전분인데, 전분의 1/4은 amylose, 3/4은 amylopectin으 로 이루어져 있고, 유리당이 2.5% 정도 포함되어 있음.

단백질 : 주 단백질은 prolamin(gliadin)과 glulelin(glutenin)

제한아미노산-lysine, threonone.

(2) 밀의 특성

밀가루로 이용 : 밀은 성분외의 여러 가지 특성을 가지고 있습니다. 외피가 단단해서 도정이 어렵고 복부 고랑에 있는 조섬유를 제거 하기가 어렵기 때문에 가루로 만 들어 겨부분과 복부고랑의 조섬유를 제거해서 밀가루 형태로 사용함. 밀은 알곡 보다 밀가루가 소화율이 높음.

반죽 형성 : 밀에 존재하는 gliadin, glutenin은 반죽을 하면 서로 결합해서 gluten

으로 전환되는데 이는 점탄성이 매우 높아서 빵이나 과자를 제조하는데 매우 적합한 특성을 가짐.

(3) 밀가루의 종류

강력분 : 점탄성이 높은 반죽을 만들기 때문에 제빵용 밀가루로서 적당함. 그러므로 주 로 고급빵이나 마카로니, 스파게티 등의 용도로 사용됨.

준강력분 : 롤빵이나 과자빵의 원료로 사용됨.

중력분 : 면류와 과자를 만드는데 사용됨.

박력분 : 부드러운 반죽을 만드는데 적합하여 카스테라, 튀김의 용도로 사용됨.

(4) 반죽에 의한 글루텐 형성

글리아딘은 입자로 되어있고 글루테닌은 선으로 되어 있는데, 반죽하는 과정 중에 글리아딘이 글루테닌 안으로 들어가서 글루텐이라고 하는 점탄성을 갖는 조직이 형성되고, 이것이 빵이나 과자를 제조할 때 반죽 후에 생산되는 가스 같은 것을 잘 포집할 수 있는 튼튼한 조직을 형성하게 됨.

5) 옥수수

(1) 성분 특성

배아가 큼 : 종실의 12-14%

단백질 : 주 단백질은 prolamin(zein)

제한아미노산-lysine tryptophane

식이섬유 함량이 높음 : 옥수수-4.73%, 현미-2.75%, 백미-0.96%, 찹쌀-0.94%.

(2) 종류

마치종 : 옥수수알의 윗부분이 오목하게 들어가 말의 이빨처럼 생겨서 붙여진

이름으로, 주로 사료용이나 공업용으로 사용됨.

경립종 : 속에만 연질전분이 있어 성숙과정에서도 외형상의 변화가 일어나지 않고, 종실 이 굵고 껍질이 얇아 식용으로 적당함.

감미종 : 유전적으로 당으로부터 전분이 합성되는 과정이 방해받기 때문에 포도당함량이 높고, 성숙과정에서 마르면 쭈글쭈글해지는 특성이 있으며, 단맛이 많고 껍질이 얇아 주로 통조림용으로 이용되고 있음.

폭렬종 : 열을 가하면 속에 있는 연질전분의 수분이 팽창하면서 튀겨지기 때문에 팝콘 용으로 사용.

나종 : 찰옥수수라고도 하며, 씨알이 반투명에 가깝고 찰기가 있어 떡을 만들기에 좋은 옥수수.

7. 저장

1) 수분함량

수분함량이 13%이상 : 자가대사를 하면서 영양분이 소모되고, 미생물도 번식함.

수분함량이 15%이상 : 해충이 번식함.

* 그러므로 곡류를 손실없이 안전하게 저장하려면 수분함량이 13% 이하가 되도록 건조하 는 것이 중요함. 천일건조를 하면 수분함량을 16% 까지만 감소시킬수 있기 때문에,

장기간 저장하려면 열풍건조를 해서 반드시 수분함량을 13% 이하로 감소되도록 해야 함.

2) 저장 조건

온도 : 22도 이하

상대습도 : 70% 이하.

저장고에는 미생물, 해충, 쥐 등이 없어야 함.

* 곡류가 껍질이 그대로 존재하는 조곡상태로 저장됐을 때 저장효율이 제일 좋으며,

도정까지 한 정곡상태로 저장하면 저장기간이 짧음.

다. 연습문제

1. 현미가 백미와 다른 성분과 그 원인은 무엇인가?

답) 성분: 단백질, 지질, 비타민, 무기물 / 원인 : 배아, 과피, 종피, 호분층

2. 곡류의 주영양적 기능은 무엇인가?

답) 전분의 공급

3. 유색미의 장점은 무엇인가?

답) 항산화물질인 안소시아닌(anthocyanin)이 다량 함유되어 있음.

4. 밀을 반죽하면 점탄성이 높아지는 이유는?

답) 글리아딘과 글루테닌이 글루텐 형성

5. 쌀, 보리, 옥수수의 주 단백질 이름을 제시하시오.

답) 쌀: oryzenin , 보리: hordein , 옥수수: zein

6. 곡류를 장기저장 하기 위해 건조하는 경우, 천일건조만으로는 안되는 이유는?

답) 천일건조로 가능한 16% 수분함량에서는 자가대사, 미생물 및 해충번식이 모두 가능함.

농축산식품이용학 7강 제7장 두류, 서류

가. 학업 목표

1. 두류(콩, 땅콩, 팥, 녹두)의 성분 특성

2.서류(고구마, 감자)의 성분 특성

나. 강의내용

* 두류

1. 콩의 구조

두류의 식용부위인 자엽은 껍질에 해당하는 종피로 둘러싸여 있는데,

종피와 자엽사이에는 내배엽이 얇은막으로 존재하며, 내배유는 두류가 생성할 때

영양을 공급하지만 두류가 성숙하면 흔적만 남게 됨.

자엽에는 두류의 주영양소가 있는데, 단백질과 지질은 입자의 형태로

분리되어 존재하게 됨.

2. 두류 성분

1) 탄수화물

탄수화물 함량 : 20%

종류 : stachose, faffinose, galactan, araban, 섬유소, 설탕.

설탕을 제외하고는 소화가 되지 않는 탄수화물로서 정장기능이 있습니다.

* stachose gkafidd 제일 높은데 이는 galactose 두 분자와 fructose, glucose로 구성된 4당류로서 대장에 서식하고 있는 젖산균인 비피도박테리아의 번식을 촉진 하기 때문에 비피더스인자에 속함.

2) 단백질

종류 : globulin(묽은 염류 용액에 용해)

아미노산 특성 : lysine, tryptophan 다량

제한아미노산-methionine, cystein

소화 문제 : 3차구조 견고, trypsin inhibitor 존재

3) 지질

필수지방산( linoleic acid, linolenic acid) 함량 높음

4) 비타민

두류 : 비타민 B1, B2, Niacin, 토코페롤 함량 높음.

콩나물, 녹두나물 : 비타민 C 함량 높음. 싹을 틔워 기르면 갈락토스가 비타민C로 전환되기 때문임.

5) 무기물

Ca, K, Mg의 40-60%, P의 60%rk 피틴태 인으로 존재함. 피틴태에 존재하는 무기물이 흡수되어 이용되기 위해서는 pytase가 필요한데, 사람은 이 효소를 분비하지 못하기 때문에 두류의 무기물은 이용성이 나쁨.

2. 콩

1) 탄수화물

Stachose, raffinose : 소화되지는 않지만 대변 배설을 도와줄 뿐만 아니라

비피더스 인자이기 때문에 정장기능이 있음.

2) 단백질

glycinin : 주 단백질임. 콩을 물에서 불린 후에 갈면 콩의 무기물 때문에 묽은 염 류용액이 되고, glycinin이 묽은 염류용액에 용해되어 용출되어 존재함. 이를 두유라 하고 여기에 염화칼슘을 첨가하면 글라이시닌이 응고되는데,

이 응고물이 순두부이고 압착하여 수분을 감소시키면 두부가 됨.

3) 지질

지방함량이 17%로서 상당히 높은 편이며, 지방산의 55%가 linoleic acid임.비타민E인 토코페롤 함량이 높은데 이는 지용성 비타민이기 때문에 지질과 함께 존재함.

4) 콩의 이용

발효식품 : 된장, 간장, 고추장

Isoflavon : 항산화 물질

lipoxygenase : 비린내 성분을 만는 효소이며, 생콩은 비린내가 남.

lectin : 적혈구 응집

saponin : 적혈구 용해, 쓴맛

* 문제들은 모두 가열에 의해 없어짐.

콩은 반드시 가열을 포함하는 가공 혹은 요리 과정을 거쳐 먹는 것이 좋습니다.

5) 콩 가공품 단백질의 영양적 가치

생콩<볶은 콩<두부<된장

3. 땅콩. 팥. 녹두

땅콩 : 지질함량이 매우 높아 지질 공급원으로서의 가치가 훌륭함.

땅콩의 50%는 지질인데 지질을 구성하는 지방산의 50%가 oleic acid,

linoleic acid가 20%, arachidonic acid가 3.5% 임.

팥 : 비타민 B1과 사포닌을 함유.

녹두 : leucin, lysine, valine 함량이 높음.

* 서류

1. 서류의 성분

수분함량 : 고구마 65%, 감자 80%

당질이 고형분의 주 성분임.

2. 고구마

탄수화물 ; 대부분 전분입자로 존재, 포도당 , 식이섬유(0.6%) 상당량 존재.

단백질 : globulin(ipomain), lysine 풍부, methionine, cystein 부족

비타민 : A와 C가 풍부

jalapin(당지질인 얄라핀) : 공기 중의 산소와 반응하여 산화되면 검은색으로 전환.

무기물 : K 함량이 높음.

3. 감자

탄수화물 ; 대부분 전분입자로 존재

단백질 : globulin(tuberin), lysine 풍부, methionine, cystein 부족

비타민 B1과 비타민 C가 풍부함.

solanin : 신경을 마비시킴. 눈과 껍질에 존재하는데 싹난 감자에 특히 많기 때문 에 주의해야 함.

무기물 : K 함량이 높음.

다. 연습문제

1. 곡류와 두류를 함께 섭취하는 것이 좋은 이유를 아미노산과 관련하여 설명하시오.

답) 1) 두류에는 곡류에 부족한 lysine, tryptophane, threonine이 다량 존재.

2) 두류에 부족한 methionine), cystein이 곡류에 다량 존재.

2. 두류의 무기물이 영양적 효용성이 나쁜 이유는?

답) 피틴태로 존재

3. 콩 탄수화물의 효용성은?

답) 정장기능

4. 콩 가공식품 단백질의 영양적 가치가 생콩보다 좋은 이유는?

답) 3차구조 파괴, trypsin inhibitor 불활성화

5. 서류 단백질의 아미노산 구성 특성은?

답) lysine 풍부, methionine과 cystein 부족

농축산식품이용학 8강 제8장 유지식품원료

가 학업 목표

1. 식물성 유지의 지방산 구성 특성

2. 유지의 추출 및 정제 방법

3. 유지의 변패 양태

4. 참기름의 항산화기능

나. 강의 내용

1. 유지원료 성분

참깨, 들깨, 땅콩 : 지질 - 45-50%, 단백질 - 17-23%, 탄수화물 - 18-25%

콩 : 지질 - 18%, 단백질 - 41%, 탄수화물 - 25%

2. 유지원료성분 특성

1) 지질

식물성지질 : 필수지방산이 많고, 불포화지방산 함량이 높기 때문에 산화되기 쉽다.

동물성지질 : 포화지방산함량이 높아 실온에서 고체이고 콜레스테롤이 존재한다.

2) 단백질

* 유지원료작물에서 유지를 추출한 박은 단백질 함량이 높아 단백질사료 혹은 단백질식품 으로 사용할 수 있다. 이러한 경우 원료에 따라 아미노산 구성이 다르기 때문에 부족한 아미노산에 유념해야 한다.

참깨 : 라이신(lysine)이 적고, 메치오닌(methionine) 많음.

콩 : 라이신(lysine)함량이 높고 메치오닌(methionine) 함량이 낮음.

탄수화물 : 대부분 소화가 되지 않기 때문에 식이섬유로서의 가치가 있음.

무기물 : 칼슘(Ca)과 인(P)이 존재하는데 이들은 대부분 피틴태로 존재하기 때문에 이용성 이 나쁨.

3. 유지지방산 특성

코코낫유,와 팜유 : lauric acid를 45%내와 함유하고 있기 때문에 이들을 lauric acid계 유 지라한다. 이들은 필수지방산인 linoleic acid를 소량 가지고 있다.

참기름, 옥수수기름 : oleic acid와 linoleic acid를 모두 수십%씩 다량으로 존재하기 때문 에 이들을 oleic-linoleic acid계라 한다. 필수지방산인 linoleic acid를 50% 가까이 가 지고 있는것에 유념해야 한다.

들기름, 콩기름 : 다른 유지와는 달리 linolenic acid를 다량함유하기 때문에 이들을 linolenic acid계라 한다. 콩기름은 들기름과는 달리 linolenic acid 함량이 9%로서 낮 고 오히려 linoleic acid 가 훨씬 높지만 다른 유지들이 가지고 있지 않은 linolenic acid 를 상당량 가지고 있기 때문에 linolenic acid계 로 분류한다.

유채유 : erucic acid를 다량 함유하기 때문에 erucic acid계라 한다.

올리브유 : 단일불포화 지방산(불포화결합이 하나)함량이 77%로서 대단히 높은 것이 특징 임. 단일 불포화지방산은 콜레스테롤의 혈관 침착을 촉진하는 LDL(law density lipoprotein) 함량을 낮추기 때문에 동맥경화에 좋은 유지이다.

4. 유지원료 이용

1) 유지 추출

원 료

↓

분쇄, 껍질 제거

↓

열처리

↓

압 착

↙ ↘

crude oil 박

↓ ↓

↓ 용매추출→박→사료

↓ ↙

정제 ← 유지와 용매 혼합물

↓

식용유지

2) 정제

탄수화물, 단백질, 색소, 용매 : 여과, 원심분리, 산성백토, 감압

유리지방산 : 비누화 반응

윈터화(고융점 지방 제거 ) : 5-7℃(50시간)→규조토 혼합→여과

5. 유지의 변패

1) 종류

비효소적 변패 : 자동산화-유리지방산, carbonyl 화합물, 중합체 생성.

효소적 변패 : lipase-유리지방산 생성

lipoxygenase, lipohydroperoxydase-자동산화 촉진

2) lipoxygenase.lipohydroperoxydase

식물성유지는 불포화지방산함량이 높은 것이 특징이다. 불포화지방산의 불포화경합은 산소와 결합하여 산화되기 쉬운데 유지에 lipoxygenase가 존재하면 이 효소가 산화반응을 촉진한다. 불포화지방산이 산화되면 화학결합에 참여하지 않는 잉여전자가 산소에 존재하는 free radical과 hydroperoxide 가 생산된다. hydroperoxide는 lipohydroxyperoxidase에 의해 free radical 과 각종 carbonyl화합물로 전환된다.

후리래디칼은 잉여전자가 존재하기 때문에 반응성이 대단히 강하여 다른 불포화지방산을 산화시킨다. 불포화지방산이 산화되면 후리래디칼이 또 생성되기 때문에 후리래디칼의 생성이 차단되지 않는한 산화반응이 계속해서 일어난다. 이를 자동산화라 한다. 이러한 후리래디칼과 하이드로퍼옥사이드는 독성이 있고, 카보닐 화합물은 향미를 나쁘게 한다.

6. 참깨의 생리활성기능

1) 항산화 기능

(1) 항산화 물질

lignan 물질 : 세사몰린

(2) 세사몰린이 항산화 기능이 있는 물질로 전환

산처리 : 세사몰린-(산성백토)→세사몰-(고온)→세사미놀

가열 : 세사몰린-(60℃ 이상, 비수계)→세사몰, 세사미놀

대사반응 : 세사몰린-(대사)→세사몰, 세사몰리놀

2) 참기름의 생리활성기능

(1) 동맥경화를 억제

항산화기능이 콜레스테롤 운반단백질을 변화시키어 콜레스테롤의 용해성을 저하시키므로서 흡수를 감소하는 것으로 추측한다.

(2) 노화억제

세포의 지질산화를 억제하면서 과산화지질이 축적되지 않게 하므로서 세포가 온전한 기능을 유지하게 한다. 노화는 세포기능들이 저하 하므로서 나타나는 종합적인 현상이기 때문에 참깨는 노화를 방지하는 기능이 있는 것이다.

(3) 비타민E 활성 증가

토코페롤은 비타민 E 로서 항산화기능을 가지는 비타민이다. 참깨는 감마 토코페롤(γ-tocopherol)과 알파 토코페롤(α-tocopherol)의 활성을 증진한다. 감마 토코페롤(γ-tocopherol)은 비타민 E의 활성이 대단히 낮은데 참깨와 함께 먹으면 체내에서 잔존하면서 산화반응을 억제하기 때문에 활성이 높은 알파 토코페롤(α-tocopherol)을 먹었을때와 동일한 효과가 있다. 참깨는 알파 토코페롤(α-tocopherol)도 체내에 잔존하게 하므로서 알파 토코페롤(α-tocopherol)의 활성도 증진시킨다.

다. 연습문제

1. 식물성지질, 동물성지질의 장단점을 제시하시오

(답) 식물성 지질 : 장점-필수지방산함량 높음

단점-산화 잘 됨

동물성지질 : 단점-콜레스테롤량 높음

2. 참기름, 옥수수기름, 콩기름, 옥수수기름에 다량으로 존재하는 필수지방산을 제시하시오.

(답) 참기름, 옥수수기름, 콩기름 : linoleic acid

들기름 : linolenic acid

3 참깨 깻묵과 콩깻묵의 상호 보완 기능은 무엇인가 ?

(답) lysine과 methionine의 보완

4. 식물유 정제방법인 윈터화의 효과는 ?

(답) 고융점지방 제거에 의한 상온에서의 혼탁화 방지

5. 참기름의 항산화기능이 있는 물질을 제시하시오.

(답) 세사몰, 세사미놀, 세사몰리놀