Lecture 8 단백질의변화 5 월 2 일
1. 단백질의변성 단백질의변성 (Denaturation of protein) : 단백질의구조를형성하는결합이끊어져서단백질의구조가변형되어무질서한불규칙코일 (random coil) 로변화하는현상 - 점도의증가, 용해도의감소, 응고및침전등의현상발생
변성단백질의특성 용해도의감소 ( 비극성기가분자의바깥쪽으로이동 ) 반응성증가 (-OH, -SH, -COOH, -NH2 의활성기가유리됨 ) 소화용이 ( 단밸질분해효소의기질양이증가 ) 생물학적기능의저하 ( 독성, 면역성, 항체항원결합능력상실, 촉매기능상실 ) 물리화학적성질의변화
단백질의변성에영향을주는요인 (1) 물리적요인 : 가열, 동결, 건조 (2) 화학적요인 : 산, 알칼리, 염류, 효소, 유기용매, 기타화학물질에의한변성 가열에의한변성 ( 열변성 ) - 단백질의열변성 : 가장일반적인변성 (60~70 도에서응고되어불용성으로변화 ) - 불용성또는가용성 - 열변성기구 : Polypeptide 사슬과사슬사이의수소결함, S-S 결합및이온결합등이끊어져서단백질입체구조에변형이일어남 - 열변성에영향을주는요인 : 온도 ( 높을수록 ), 수분 ( 많을수록 ), ph ( 낮을수록 ), 염류 ( 전해질 ) 첨가시에잘일어남 표 12-1 참조
단백질의변성에영향을주는요인 동결에의한변성 - 육류를동결한후장기간보관시에단백질은불용성으로변화 - 얼음결정석출 - -1~-5 도에서단백질의변성이가장심하게발생함 - 최대얼음결정생성대를빨리통과하도록급속동결필요함 완만동결급속동결 최대얼음결정생성대
Lecture 9 식품의변색 ( 갈변반응 ) - 갈변 (Browning) - 효소에의한갈변반응 - 비효소적갈변반응 ( 마이얄반응, 캐러멜화반응 ) 마이얄반응 : 환원당의카르복실기와단백질의아미노기가서로반응하여작은분자로된여러가지갈색물질을만들어내는반응이다
Louis-Camille Maillard (1878-1936) French researcher in late 1800s/early 1900s Reported on sugar/amino acid reactions 1912-1917
Maillard Reaction Sugar + Amine 초기단계 - 중간단계 - 최종단계 Heat Melanoidins (brown polymeric compounds)
식품과 Maillard Reaction 고기맛은단백질맛이라고생각하기쉽지만단백질자체에는맛이들어있지않다. 단백질은맛을느끼기에는매우큰분자이다. 하지만단백질은마이야르반응으로통해작고다양한분자가되면맛과향이좋게변한다. 아인슈타인이요리사에게들려주는이야기 마이야르반응은온도와밀접한관계가있다. 130~200 도에서매우강렬히반응하며수많은향기물질을만들어낸다. 즉, 스테이크나각종고기를구울때는 130~200 도의높은온도에서구워야한다. 끓인고기는구운고기보다맛이떨어지는데, 끓인고기는 100 도정도에서가열되기때문에마이야르반응이많이일어나지않는다. 빵을굽거나감자튀김, 커피콩볶을때일어나는반응 빵, 양파처럼탄수화물이나단백질을포함한상태에서가열되어밤색이된식품이맛있는이유 캐러멜화된양파의경우는실제로단맛이나는데이는마이야르반응 + 열때문에양파의전분이분해되어당분으로변하기때문
Colors Aromas Maillard Reaction Flavors
마이얄반응 - 단백질의아미노산 (-NH2) 과환원당 ( 카르보닐기, carbonyl group) 이만나서갈색의멜라노이딘색소를생성하는반응 아미노화합물인유리아미노산, 펩티드, 단백질및아민류 + 카르보닐화합물인환원당, 알데히드, 케톤, 당의분해물및유지의산화생성물
마이얄반응 - 단백질의아미노산 (-NH2) 과환원당의카르보닐기 (-COOH) 가축합질소배당체를거쳐 Amadori 전위화합물이생성 - Amadori 전위화합물이분해되어 3-deoxyosone 등의반응성이풍부한 dicarbonyl 을생성하고이것이다시아미노화합물과반응하여종합반응을거쳐갈색의 melanoidin 을형성한다
초기단계 - 아미노화합물과카르보닐화합물이축합반응을일으켜쉬프염기를형성하고글리코살아민 (glycosylamine) 형성 - 아마도리전위 (rearrangement) 반응 ( 질소배당체가단당류유도체로변환되는현상 ) 으로발생하여아마도리전위화합물 (fructosylamine 생성 )
Maillard Reaction http://science.ytn.co.kr/hotclip/view.php?s _mcd=0083&key=201602161656475337 Maillard Reaction
중간단계 (1) 3-deoxysone 생성 : Fructosylamine 은분해되어 (2) 3-deoxysone 산화되어 3,4-dideoxyosone 와환상화합물인 (HMF, hydroxy methyl furfural) 생성
중간단계 (3) 리덕톤 (reductone) 생성 - 환원성과반응성이매우큼 - HMF 가분해되어생김 (4) 산화생성물의분열 - 이후당의고리들이풀리면서더작은물질로분해되고글리옥살, 아세트알데히드, 글리세르알데하이드및 diacetyl 등을형성 - 무색또는담황색의화합물이며냄새성분의일부
최종단계 - 분열된물질들이축합중합반응에의해갈색으로착색된질소화합물생성 - Aldol 형축합반응 : 리덕톤 (reductones) 과 furfural 유도체, 분해생성물 + 알코올, 카르보닐기와축합반응 - Strecker 반응 : 리덕톤과아미노산이반응한뒤다시가수분해되어이산화탄소, 알데하이드케톤화합물발생하여향기성분발생 - 멜라노이딘색소의형성 : HMF, reductone 류, aldol 형축합생성물들, Strecker 반응생성물들은반응성이크기때문에계속해서중합하여중합체를형성하고이중합체들은중간에질소원자를가져갈색의고분자화합물인멜라노이딘을생성
마이얄반응 1 당의카르보닐기와아미노산의아미노기가결합하여 glycosylamine 형성 2 glycosylamine 은 amadori rearrangement 로 fructosylamine 형성 3 fructosylamine 은분해되어 3-deoxyosone 형성 4 3-deoxyosone 은산화되어 3,4-dideoxyosone 으로, 이는다시 HMF 형성 5 HMF 는 reductone 류와같은반응성이큰물질로분해 6 분해된반응성이큰물질들은다시질소를함유한큰중합체로중합 7 중합체는 melanoidine ( 질소원자를함유하는분자량이큰불포화화합물 ) 색소를가져서갈색을나타내고반응완결 https://www.youtube.com/watch?v=gk_rpkglyao
다음실험 : A 분반산가, 과산화물가 (5 월 4 일 )