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효소enzyme 효소에 의한 변질
2013-08-23 10:35:57
이엠생명과학연구원
효소에 의한 변질
1. 분류와 명칭
⑴ 산화환원효소(oxidoreductase) : 산소원자나 전자의 수소의 첨가를 촉매
⑵ 전이효소 (transferase) : 어떤 화합물의 특정한 기가 다른 화합물에 전이되는 반응을 촉매
⑶ 가수분해효소 (hydrolase) : ester 결합, glycoside 결합, peptide 결합 등의 가수분해반응을 촉매
⑷ 탈리효소(lyase) : 가수분해 이외의 방법으로 어느 화합물에서 특정의 기를 떼어내서 그 화합물에 이중결합을 생성하거나 반대로 이중결합에 특정의 기를 부가 하는 반응을 촉매
⑸ 이성화효소 (isomerase) : racemi화 반응, cis-trans 상호변환 분자 내 산화환원반응 및 분자내 전이반응을 촉매
⑹ 합성효소(ligase, synthetase) : ATP 등의 피로인산결합의 계열과 공유해서 2개의 분자를 결합시키는 반응을 촉매
 
2. 효소의 특수성
- 효소는 특정한 물질에만 작용해서 물질을 분해 또는 합성
- 효소가 작용하는 물질을 기질(substrate)이라 함.
- 기질과 효소와의 관계는 마치 자물쇠와 열쇠와의 관계 (연관된 것끼리가 아니면 아무런 작용 없음.)
- 가역반응 : 기질과 생성물 사이에서 평형상태가 유지되며 인위적 작용에 의해 반응을 한쪽으로 치우치게 하는 방법도 있음.
 
3. 효소에 의한 변질
- 효소의 반응속도는 온도와 pH에 의존
- 저장조건으로 저온도, 저습도, 저효소 농도는 미생물 번식 억제에 유효
- 저온에서 효소반응 저하 : 동결 시 효소-기질복합체 형성 기회 감소
 
⑴ 산화환원 효소에 의한 변질
① 갈변효소에 의한 변질
- 효소적 갈변반응은 페놀류의 산화중합반응으로 기능적인 것과 외인적인 것이 있다.
- 기능적 갈변 : 정상적인 대사과정에서 일어나는 것, 멜라닌 생성반응이 대표적
- 외인적 갈변 : 기계적, 생리적 손상에 의해 급속도로 진전(식물성 식품가공과 저장상의 문제야기)
- 과일과 채소류의 갈변반응은 외관 및 풍미를 변질시킬 뿐만 아니라 비타민 및 아미노산을 분해시킴
② 지방산화효소에 의한 변질
- 필수지방산의 산화물과 그 분해산물이 식품의 풍미를 변질시킴
- 필수지방산의 산화는 자동적으로 일어나기 쉬우나 지방산화효소 및 heme화합물이 촉매작용을 함
⑵ 가수분해효소에 의한 변질
① 자가소화와 단백질분해효소
식육의 숙성기간 중 품질향상과 저장중의 변질은 효소활성과 관련됨
② 저장식품의 지질가수분해
- 식품의 맛과 지질은 밀접한 관계를 나타냄
- 저장 중 지질의 가수분해는 풍미변질 뿐만 아니라 품질의 연화현상 야기
지방산이 유리되어 산가가 증가하며, 저분자 지방산이 생성되면 휘발성이 높기 때문에 냄새 가 발생하여 식품의 풍미를 변질시킴.
 
 
명칭
최적 pH
비고
췌장 lipase
8.0~8.1
우유 lipase
9.0~9.2
SH시약, EDTA로 저해
쌀겨 lipase
7.5~8.0
SH시약, 중금속, 효소로 저해
소맥 lipase
7.4
Aspergillus niger lipase
5.6
SH 시약으로 저해
표1 주요 lipase 와 그 성능
 
③ 풍미효소
- 향신료의 풍미는 원료식물조직을 파괴하였을 때 발생
마늘을 마쇄하면 효소 alliinase가 풍미 전구물질 aliin을 분해하여 특유의 풍미를 가지는 allicin과 α-aminoacrylic acid 생성
- 고추냉이의 시니크린 (sinigrin)
- 풍미효소의 활성을 잃지 않도록 하는 것이 중요
④ Pectin질 분해 (Pectinase)
- Pectin은 과실이나 채소류 등의 세포막이나 세포막 사이의 엷은 층에 존재하는 물질로 과채류의 texture를 지배하는 α-1,4-galacturonopyranose 단위로 구성되는 유도체
- 교질상을 갖고 있으며 적당한 산과 당이 존재하면 gel을 형성할 수 있는 물질
- Pectin분해 효소는 과즙과 포도즙의 clarifying(청징)에 이용
- 오이와 오이지가 저장 중에 연화하는 원인은 polygalacturonase 작용에 의한 것
- 이를 방지하기 위해 가열하거나 탄닌류에 의한 저해작용 실시
 
⑶ 복합효소계에 의한 변질
生鮮食品저장에 있어서는 각종 대사 장해가 일어나 변질로 발전
 
4. 변질의 방지
⑴ 효소반응의 방지법
- 기질을 제거하거나 효소활성을 억제하고 또는 저지제 사용
- 효소의 불활성화는 열변성법 이용이 가장 보편적
Blanching 목적 : 재료를 수축시키고 조직 내의 가스를 제거함으로써 처리가공을 용이하게 하고 변질원인이 되는 효소를 불활성화 시킴
- 저해제 사용 시 저해제 자체에 의한 변질을 고려하여 사용할 것
⑵ 대사활성 저하법
- 과일과 채소류는 수확 후 퇴화가 시작되기 때문에 저온도와 낮은 산소농도로써 이를 억제하여 저장수명 연장
- 최적 저장조건은 품종 생리 상태에 따라 다르며, 잘못된 조건하에서 대사에 이상초래로 변질 유발
 
5. 효소반응에 영향을 미치는 요소
⑴ 온도조건 : 너무 고온에서는 불가역적, 너무 저온에서는 그 작용 일시 정지
효소마다 최적온도조건이 있으며 대략 40~70℃
⑵ pH 조건 : 각 효소마다 최적 pH 조건이 있어 조건에서 멀리 벗어날수록 효소작용 저하
⑶ 기질농도 : 고농도 기질에서는 반응속도가 오히려 저하되는 경우
⑷ 효소작용저해물질 : 효소는 어떤 물질이 존재하면 그 기능이 저해되거나 정지되는 일이 있는데 이러한 물질을 저해물질이라 함.
- 청산가리, 아비산, 모노요오드초산 등은 강한 저해물질



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