10강｜재료과학｜기초과학｜제과제빵 기능사 필기 한권끝장｜오명석 교수｜에듀윌 제과·제빵기능사

간략한 요약

이 비디오는 재료 과학의 기본을 다루며, 탄수화물, 지방, 단백질, 효소와 같은 주요 재료를 자세히 살펴봅니다. 각 재료의 구성, 분류, 특성 및 식품 산업에서의 역할을 설명합니다.

• 탄수화물은 단당류, 이당류, 다당류로 분류되며, 감미도와 소화 특성이 중요합니다.
• 지방은 포화 및 불포화 지방산으로 나뉘며, 필수 지방산의 중요성과 산패 방지 방법이 강조됩니다.
• 단백질은 아미노산으로 구성되며, 필수 아미노산의 종류와 단백질 변성 과정이 설명됩니다.
• 효소는 생체 촉매로서, 다양한 종류와 제빵에서의 역할이 제시됩니다.

소개

재료과학의 기본을 소개하며, 탄수화물, 지방, 단백질, 효소 등 주요 재료를 살펴볼 것을 예고합니다. 이러한 재료들이 식품을 구성하는 기본 요소임을 강조합니다.

기초 과학

탄수화물, 지방, 단백질, 효소의 기본 구성과 역할을 설명합니다. 탄수화물은 단맛을 내고, 지방은 에너지를 제공하며, 단백질은 신체 조직을 구성하고, 효소는 화학 반응을 촉진합니다.

탄수화물

탄수화물은 탄소, 수소, 산소로 구성된 화합물이며, 단당류, 이당류, 다당류로 분류됩니다. 단당류는 더 이상 분해되지 않는 가장 단순한 형태의 당이며, 이당류는 두 개의 단당류로, 다당류는 여러 개의 단당류로 구성됩니다. 다당류의 예로는 전분이 있으며, 소화 과정을 통해 단당류로 분해됩니다.

단당류

단당류는 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당 등으로 분류됩니다. 5탄당에는 리보스, 디옥시리보스, 자일로스 등이 있으며, 6탄당에는 포도당, 과당, 갈락토오스 등이 있습니다. 포도당은 이당류를 구성하는 성분이며, 과일, 꿀 등에 많이 들어 있습니다. 과당은 용해성이 가장 좋고, 단맛이 강하며, 갈락토오스는 포유동물의 젖에 존재합니다. 감미도는 설탕을 기준으로 상대적인 단맛을 나타내는 지표입니다.

이당류

이당류는 단당류 두 분자가 결합된 형태이며, 설탕(자당), 맥아당, 유당 등이 있습니다. 설탕은 사탕수수나 사탕무에서 추출되며, 인버타아제에 의해 포도당과 과당으로 분해됩니다. 맥아당은 곡물의 발아 과정에서 생성되며, 말타아제에 의해 포도당으로 분해됩니다. 유당은 포유동물의 젖에 존재하며, 락타아제에 의해 포도당과 갈락토오스로 분해됩니다.

다당류

다당류는 여러 개의 단당류가 결합된 형태이며, 단맛이 없고, 식물계에 많이 존재합니다. 전분은 쌀, 고구마, 감자 등에 많이 들어 있으며, 아밀로오스와 아밀로펙틴으로 구성됩니다. 아밀로오스는 직쇄상 구조를 가지며, 아밀로펙틴은 가지형 구조를 가집니다. 요오드 반응을 통해 아밀로오스는 청색, 아밀로펙틴은 적자색으로 변합니다. 호화는 전분에 물과 열을 가했을 때 일어나는 현상이며, 노화는 호화된 전분이 시간이 지나면서 딱딱하게 굳는 현상입니다. 섬유소는 식물 세포벽의 주성분이며, 펙틴은 식품 조직을 구성하는 물질입니다. 글리코겐은 동물 체내에 저장되는 포도당의 형태이며, 한천은 젤 형성 능력이 뛰어난 물질입니다.

전분 가수분해

전분은 가수분해 효소에 의해 덱스트린, 맥아당, 포도당으로 순차적으로 분해됩니다. 각 단계에서 알파 아밀라아제, 베타 아밀라아제, 말타아제 등의 효소가 작용합니다. 최종적으로 포도당은 탄산가스, 알코올, 열로 분해되어 에너지로 활용됩니다. 밀가루, 감자, 옥수수 전분은 호화 시작 온도가 다르며, 노화를 지연시키기 위해서는 저온 또는 냉동 보관이 필요합니다.

지방

지방은 탄소, 수소, 산소로 구성되며, 지방산과 글리세린으로 이루어져 있습니다. 지방산은 포화 지방산과 불포화 지방산으로 나뉘며, 불포화 지방산은 이중 결합을 가지고 있어 상온에서 액체 상태로 존재합니다. 필수 지방산은 체내에서 합성되지 않아 음식으로 섭취해야 하며, 세포막 구성, 콜레스테롤 감소, 신경 조직 유지 등에 중요한 역할을 합니다. 글리세린은 보습력이 뛰어나 화장품이나 식품에 사용됩니다.

지방 분류

지방은 단순 지방, 복합 지방, 유도 지방으로 분류됩니다. 단순 지방은 중성 지방과 납으로 구성되며, 복합 지방은 인지질, 당지질, 단백질 등으로 구성됩니다. 유도 지방은 콜레스테롤과 에르고스테롤로 나뉩니다. 콜레스테롤은 과다 섭취 시 고혈압, 동맥경화의 원인이 될 수 있지만, 비타민 D3로 전환되기도 합니다. 에르고스테롤은 효모, 버섯 등에 존재하며, 비타민 D2로 전환됩니다.

지방 화학 반응

지방은 가수분해, 산패, 경화 등의 화학 반응을 겪습니다. 가수분해는 지방산과 글리세린으로 분해되는 과정이며, 산패는 산소와 반응하여 불쾌한 냄새를 발생시키는 현상입니다. 항산화제는 산패를 방지하는 역할을 하며, 비타민 E, 리시틴 등이 있습니다. 경화는 불포화 지방산을 포화 지방산으로 전환시켜 고체화하는 과정입니다. 요오드 값은 지방의 불포화도를 나타내는 지표입니다.

단백질

단백질은 탄소, 수소, 산소, 질소로 구성되며, 아미노산이 기본 구성 단위입니다. 아미노산은 중성, 산성, 염기성, 함황 아미노산으로 분류됩니다. 필수 아미노산은 체내에서 합성되지 않아 음식으로 섭취해야 하며, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌 등이 있습니다. 단백질은 알부민, 글로불린, 글루텐 등으로 분류됩니다.

단백질 분류 및 성질

단백질은 단순 단백질, 복합 단백질, 유도 단백질로 분류됩니다. 단순 단백질은 아미노산으로만 구성되며, 복합 단백질은 핵단백질, 당단백질, 금속 단백질 등으로 구성됩니다. 유도 단백질은 메타 단백질, 프로테오스, 펩톤, 펩타이드 등으로 구성됩니다. 단백질은 등전점, 용해도, 변성, 응고 등의 성질을 가지며, 열, 자외선, 산, 알칼리 등에 의해 변성될 수 있습니다.

밀가루 단백질

밀가루 단백질은 빵의 부피를 결정하는 중요한 요소이며, 알부민, 글로불린, 글루텐 등으로 구성됩니다. 글루텐은 글루테닌과 글리아딘으로 구성되며, 글루테닌은 탄력성을, 글리아딘은 신장성을 제공합니다. 젖은 글루텐과 건조 글루텐은 밀가루의 품질을 평가하는 지표로 사용됩니다.

효소

효소는 단백질을 주성분으로 하는 생체 촉매이며, 산화 환원 효소, 전이 효소, 가수분해 효소, 이성화 효소, 합성 효소 등으로 분류됩니다. 인버타아제는 설탕을 포도당과 과당으로 분해하고, 말타아제는 맥아당을 포도당으로 분해하며, 락타아제는 유당을 포도당과 갈락토오스로 분해합니다. 아밀라아제는 전분을 덱스트린과 맥아당으로 분해하며, 이눌라아제는 이눌린을 과당으로 분해합니다.

효소와 제빵

제빵에서 아밀라아제는 발효성 당을 생성하여 가스 생산량을 증가시키고, 빵의 부피와 보존성을 향상시킵니다. 프로테아제는 반죽의 신장성과 기계적 내성을 향상시키고, 완제품의 기공과 조직을 개선합니다. 아밀라아제의 활성은 리트너법, 메가당법, 아밀로그라프 등을 통해 측정할 수 있습니다.