슬라이드 1

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성언 강
5 years ago
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1 효소

2 (1) 효소의작용 - 효소는특별한기능을갖는고분자단백질분자동 식물의살아있는세포조직내에서생성 분포된다 - 생체내의반응을촉진하거나억제하며, 그자체는변화를받지않으면서화학반응을촉진하는촉매제로서작용한다. - 효소는생물의종류, 생체기관의종류, 대사기구및환경의차이등에따라서각각다른효소가존재하며, 분자량은약만 ~ 수십만으로알려져있다.

3 - 촉매가반응에첨가되면반응시작에필요한활성화에너지가낮아진다. - 결과적으로반응은더낮은온도에서더빠르게진행된다. - 적은활성화에너지가요구되므로세포는반응후에도살아남을수있다. - 촉매가없다면대부분의세포반응을시작하는데필요한열에너지가세포를파괴할것이다.

4 효소는다른모든촉매제와같이그자체는변화를받지않고다른성분의화학반응을촉진 진행시키는물질 - 실제로촉매로반응하는동안소모되거나파괴되지않기때문에계속사용될수있다 효소는촉매로작용할수있기때문에효소를단백질촉매또는생물학적촉매라고부른다.

6 수크라아제는설탕을가수분해할때촉매로작용이화학반응이진행되는동안수크라아제는어떻게되는가

7 2. 효소의반응독특한과정을통해화학반응에참여 - 열쇠와자물쇠반응 - 반응에서효소가작용하는반응물질을기질 - 각효소는주머니모양이나홈모양을포함하는삼차원적구조를갖는다 - 열쇠와자물쇠 ; 효소 ; 열쇠기질 ; 자물쇠

8 효소의기질특이성 효소의작용을받는물질을기질 (substrate) 이라하는데, 한기질에작용하는효소는다른기질에는작용하지못한다. Ex) 수크라아제 (sucrase) 는서당 (sucrose) 에만작용하여각각한분자의과당과포도당을생성하며젖당 (lactose) 에는작용하지않는다. 효소의이러한성질을효소의기질특이성또는작용특이성이라고한다.

10 1) 효소의명칭 식품에관련된효소는그작용에따라서산화 환원효소 (oxidoreductase), 전달효소 (transferase), 가수분해효소 (hydrolase), 기질분해효소 (lyase), 이성화효소 (isomerase), 결합반응효소 (ligase or synthetase) 등크게 6 가지로분류한다.

11 한물질이산화하는반면다른물질은환원하는반응을촉매시키는효소로그예는알코올탈수소효소 (alcohol dehydrogenase) 이다.

12 전달효소 어느기를한쪽의물질 ( 공급체 ) 에서다른쪽의물질 ( 수용체 ) 로옮기는반응을촉매하는효소 일반식으로나타내면 X-Y+Z-H=X-H+Z-Y 라고쓰고, 아실전달효소, 글루코실전달효소, 메틸기이외의알킬또는아실전달효소, 아미노기전달효소등

13 가수분해효소 프로테이나아제 (proteinase, 단백질가수분해효소 ) 트립신, 키모트립신, 파파야로부터얻은파파인 (papain), 파인애플의브로멜라인 (bromelain), 무화과나무의피신 (ficin) 등의식물효소가포함된다.

14 가수분해효소를가리킨다. 가수분해반응 A-B+H 2 O A-OH + B-H 로나타내는반응을촉매하는효소의총칭 1) EC 3.1 은에스테르가수분해효소 (esterase), 2) EC 3.2 는글루코시드가수분해효소 (glucosidase) 류로아밀라아제, 셀룰라아제, 헤미셀룰라아제, 펙틴가수분해효소 (pectinase), 키틴가수분해효소 (chitinase), 리소짐 (lysozyme) 등자연계의 O- 글리코시드결합을가수분해하는효소가포함된다. 3) EC 3.3 은에테르결합에작용하는효소, 4) EC 3.4 는펩티드결합을가수분해하는효소. 단백질의펩티드말단에서분해하는펩티다아제 ( 엑소형 ), 아미노말단에서아미노산을차례로절단하는아미노펩티다아제와, 카복실말단에서분해하는카복실펩티다아제

15 기질분해효소 기질에서가수분해나산화를통하지않고어떤기를탈리시켜이중결합 ( 경우에따라고리형화합물 ) 을남기는반응을촉매하는효소

16 산화작용과가수분해에의하지않고 C C, C O, C N 결합의절단으로원자단의첨가나제거를촉매하는효소군을가리킨다. 촉매하는반응이나탈리기에의해알돌라아제, 탈카르복실화효소, 디히드라타아제, 카르복시키나아제등으로분류한다.

17 결합반응효소 에너지를이용하여두개의분자를결합시키는효소이다. 일반적으로는 ATP( 아데노신 3 인산 ) 또는이와유사한물질에서인산기 (PO4) 를떼어내고, 이때발생하는에너지를이용하여서로다른두분자간의새로운화학결합을형성하는반응을촉진하는효소들을의미한다. 합성효소 ( 合成酵素, synthetase) 라고도한다.

18 효소명 - 관용명 : 펩신 (pepsin), 트립신 (trypsin) - 기질명 : 말타아제 (maltase) 같이기질인말토오스 (maltose) 에 -ase 를붙이는경우 - 반응명 : 산화효소 (oxidase) 같이반응명뒤에 ase 를붙이는경우 -기질명과반응명을같이사용 : 숙신디하이드로게나아제 (succinic dehydrogenase) 같이기질명과반응명을함께쓰는경우

19 2) 조효소의작용효소가작용할때파트너역활 - 효소가조효소와일시적으로결합 - 조효소는열에안정하며, 효소가기능할수있게효소와헐겁게연결된유기분자 - 조효소는보통효소보다작으며효소처럼반응하는동안소모되지않고재사용될수있다

20 1. 효소활성부위의영향 : 조효소는종종효소활성부위의형태를변화시켜효소가기질에더잘들어맞게함으로써반응이일어나게함 2. 전달체로서의작용 : - 반응이일어나는동안원자, 전자또는원자단의전달체로작용 Ex) 효소는반응이일어날때분자에서수소원자를제거한다. - 조효소는이수소원자를받아들여다시다른물질에전달한다. 조효소가없다면반응은일어나지않는다

21 - 일부조효소는비타민또는비타민조각에서만들어진다. - 필요한비타민을충분히섭취하지않으면조효소는만들어질수없고어떤세포반응도일어날수없다. ex) 티아민은몸의에너지저장을도와주는반응에조효소로작용

22 3. 효소의체내이용 몸이효소를이용하여식품을대사하면영양소는이용할수있는형태가된다. Ex) 식품을소화하고이용 Ex) 포도당이아미노산인글리신으로전환

23 ex) 몸안에서탄수화물은포도당으로분해된다음포도당분자에효소가작용 - 효소는인산기를결합시키고원자배열을변화시키며화합물 2 개로분해한다. ( 피루브산 ) ex) 원자를제거하고아민기를결합시키며이밖에다른변화도일으킨다.( 아미노기전이 ) Ex) 효소는포도당대사의각단계에작용한다. Ex) 효소는아미노산인글리신을생성몸안에서는단백질을합성

24 생활속의식품영양 1. 효소와소화 입 : 아밀라아제아밀로오스를맥아당으로분해 위 : 레닌우유단백질을응고시켜펩신이잘작용하도록해줌펩타이드결합분해효소중산에안정한유일한단백질 소장 : 프로테아제, 리파아제, 아밀라아제, 락타아제, 포스포리파아제

25 4. 효소와식품과학 여러반응을조절할방법을찾으려면 - 특정반응을통제하는효소가무엇인지알아야한다. - 효소를변성시키거나불활성화시키는방법을알아야한다. - 효소반응을늦추거나멈추기위해효소또는기질제거방법을찾는다 ex) 식품을과숙시키거나변질시키는화학반응을멈춤

26 효소가식품에작용하는예 1 육류의자가숙성에의한연화작용, 치즈 된장 고추장의숙성과같이식품중의효소작용을적극적으로이용하는경우이다. 2 일반적인식품의선도유지, 식품의변색방지는식품중의효소작용을억제하는경우이다. 3 과즙, 포도주에펙티나아제 (pectinase) 를첨가하여연화를시키는것은외부로부터효소를넣어식품의질적향상을도무하는경우이다. 4 전분에서포도당을제조 ( 글루코아밀라아제, glucoamylase) 하거나글루타메이트 (glutamate), 아스파르테이트 (aspartate) 의제조에효소를이용하는경우이다.

27 Ex) 수확한사탕수수가사탕수수의술에존재하는수크라아제와접촉하면설탕이분해되므로, 수확할때사탕수수에서술을잘분리하여수크라아제가설탕을가수분해하지못하게해야함 효소가계속작용하는것이이로운경우도잇다. ex) 쌀알을장기간저장하면신선한것에비해조리후끈기가덜함 ( 밀가루숙성 ) - 아밀라아제효소가아밀로오스에작용하여아밀로오스사슬을분해하기때문으로, 분해된사슬은긴사슬보다끈기가약하다

28 이와같이식품을가공하거나저장중에효소반응이유리할때는효소작용을촉진하도록하거나효소를첨가하여야하고, 반대로효소반응이좋지않은방향으로진행될때는효소반응을억제하여식품의선도유지를하여야하므로효소의일반적인성질과특성을아는것이중요하다

29 1) 효소활성에영향주는요인 (1) 온도일반적으로효소는어는점보다낮은온도에서는매우느리게작용효소활성은온도가높아지면증가하며 C 에서최대활성 온도가상승하여단백질을변성시키는온도에도달하면효소의기능이상실된다. 또한낮은온도에서는효소의기능이저하된다. 45C 이상이되면대부분의효소는불활성화단백질변성

30 효소가최대반응속도를갖는온도를최적온도라고하며, 미생물과식물이생산하는효소는보통 40~60, 동물에서생산되는효소는그동물의체온이최적온도이다. 그러나최적온도는효소에따라각각의온도를지니고있으며, 효소의반응시간, 효소의농도, 기질농도, ph, 공존염류등에따라서많은영향을받는다.

31 효소의반응속도는일반적으로 10 의온도상승으로 2 배정도빨라진다. 일반적으로효소는 45~50 에서변성이일어나기시작하여 60 이상에서열변성이일어나효소로서의활성을잃어버린다.

32 효소에대한온도의영향은식품에있어서중요하며, 효소의열에대한불안정한성질을이용하여식품을가공저장 ex) 녹차는찻잎을가열하여볶아서페놀라아제 (phenolase), 리폭시다아제 (lipoxidase), 비타민 C 산화제 (ascorbic oxidase), 클로로필라아제 (chlorophyllase) 등의효소를불활성화시키고, 카테킨 (catechin) 의산화를막아서갈변을예방하고비타민 C 의파괴를방지한다. 그러나홍차는찻잎을발효시켜산화효소류의작용을활성화한다.

33 열은효소를변성시킬수있다. 효소가기질과함께작용할수없는이유는무엇인가?

34 냉동식품에서효소가계속작용한다면식품은쓴향미를낸다 - 효소를불활성화시키려면과일과채소는냉동전에데치기를해야한다. - 데치기는끓는물에채소를잠깐담갔다가꺼내는것이다. - 고온의물과수증기는효소를불활성화시킴

35 (2)pH -ph 는효소활성에영향을준다. -ph 7-10 에서작용할수잇는데, 대부분효소는 ph 8.5 정도에서가장큰활성을보인다. - 그러나 PH 가이보다높거나낮으면활성은낮아진다.

36 각각의효소에는최적 ph 범위가있다. 예를들어, 포유류동물의위에들어있는레닌 (rennin) 이란효소는약 ph 5.8 일때가장효과적으로우류를응고시키며, ph 가강알칼리가되면응고가일어나지않는다.

37 (4) 효소의농도 효소반응에서 ph, 온도, 기질의농도가주어졌을때효소농도증가에따른효소활성은다르다. 반응의처음단계는효소농도증가에따라서반응속도가직선을나타내는데, 이때효소농도는제한인자가되고, 기질은충분하여제한인자가아니다. 반응말기에는효소농도의증가에따라반응속도가완만하며, 이때기질농도는제한인자가되며, 기질을더욱첨가하지않으면반응속도는증가하지않는다.

38 (3) 수분효소와기질이반응할수있는반응매개체를제공 - 수분이제거되면효소와기질은반응하기어려워짐 - 수분함량이낮으면효소활성은제한되지만완전히멈추지는않는다 - 건조식품은수분함량이낮지만식품에서좋지않은냄새가날때까지효소활성은계속된다. - 그러므로건조할채소와과일은불필요한효소를불활성화시키기위해데치기를해야한다.

39 5. 식품의효소활성효소는유익또는유해한방향으로식품조리에영향을줌 1) 효소적갈변 - 껍질벗긴복숭아를잠시방치하면갈색으로변함 - 배, 사과, 무화과, 바나나, 자두, 아보카도, 감자또한상처가나거나자르면갈변을일으킨다. - 세포가손상되면회색또는갈색으로변한다. - 효소가과일과채소를변색시키는것을효소적갈변이라고함 - 효소적갈변은기질, 효소, 산소등세가지물질이있어야일어날수있다.

40 식품자체가기질이기때문에제거될수없지만효소는다음과같은방법에의해변성시킬수있다. - 냉동전에데치기하는것과같은열처리 -ph 를낮춤 - 효소에영향을주는가스인이산화황의이용 - 온도를낮추면효소는변성되지않고천천히반응이일어난다

41 - 산소제거는효소적갈변을늦추는또다른방법. - 채소는소금물에, 과일은설탕물에담가서산소를제거할수있다. - 용액은산소가식품에접촉하지못하게한다. - 비타민 C 는효소적갈변을억제하기위해상업적으로이용하는항산화제이다. - 분말형태는과일을서빙하거나얼리기전에물및설탕과혼합될수있다.

42 산소가자른바나나의효소와반응하면바나나는갈색으로변한다

43 레몬주스를첨가하여산코팅을하면효소가변성되어갈변이일어나지않는다

44 식품을건조시키면효소활성은낮아지지만계속된다. 효소를불활성화시킬수있는방법??

45 2) 효모빵굽기효모빵의된반죽이부풀지않은것은효소반응에문제가있기때문이다. - 말타아제효소는효모빵의굽기를돕는다. 효모세포는맥아당이단순당으로분해되는반응의촉매로작용하는말타아제를함유하고있다. - 단순당이분해될때생성되는이산화탄소가된반죽을부풀게하는것이다. - 온도가높아지면결국효모세포가죽게되므로이과정은된반죽을구울때멈춘다.

46 말타아제효소는효모빵을부풀게한다. 된반죽을굽지않으면무슨일이일어나는가??

47 3) 고기의연화육연화제에효소가이용된다. 파파야에서얻은세가지효소는염과혼합하여파파인이라는건조분말로만들어진다. 파파인효소는고기와혼합하면근섬유의결합조직과반응한다. - 효소는근섬유를분해하여스테이크를더부드럽게만든다. - 근섬유분해효소를함유한다른과일에는파인애플 (bromelain, 브로멜린 ) 과키위가있다

48 덜부드러운고기는일반적으로덜비싸다. 연화제를사용할수있기때문에저렴한고기를구입해서사용할수있다. 연화제는어떻게작용하는가?

49 효소의반응은효소와기질외에제 3 의물질에의해서그반응이촉진되기도하고저해되기도한다. 전자의경우를반응촉진제라하고, 후자의경우는저해물질이라고한다. 효소반응의촉진제로는철, 구리, 마그네슘등의금속을예로들수있으며, 중금속은효소반응을억제한다.

50 식품을취급하고조리하는과정에서일어나는효소작용중에는제빵, 양조와같은각종발효식품이나전분의호화, 당화같은식품조리에바람직한방향의작용이있다. 그러나사과, 감자, 연근과같은채소의갈변현상이나연부현상은음식으로서의질을저하시키는효소반응으로바람직하지않다.

51 6. 효소의영향 슈퍼마켓의토마토는효소에의해더좋은향미와더긴저장성을갖는다. - 효소반응은사과주스와포도주스가혼탁하지않고맑게되는것을도와준다.

52 - 구입한빵이더오랫동안신선한상태를유지하고잘갈변된껍질및부드러운텍스처를갖는것은특정효소가첨가되었기때문 -일부초콜릿캔디의중심부역시효소작용에부드러운상태를유지

PowerPoint 프레젠테이션

PowerPoint 프레젠테이션 효소 (Enzyme) 생명에적용되는에너지 자유에너지 : 어떤시스템의내부에너지중에서실제로일로변환가능한에너지 자유에너지증가반응 : 에너지투입으로, 고에너지화합물생성 자유에너지감소반응 : 에너지방출로, 저에너지화합물생성 자유에너지증가반응 ( 흡열반응 ) G = +686 kcal/mole 자유에너지감소반응 ( 발열반응 ) G = -686 kcal/mole ATP 생물촉매