'생감귤류, 과일주스, 마멀레이드' 제조에 중요한 효소는 무엇일까, 산화환원 효소와 탄수화물 분해 효소의 종류

* 카탈 레이스(catalase), 과산화효소(peroxidase), 폴리페놀 옥시 데이스(polyphenol oxidase)는

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지난 글에 이어, 식품과 관계있는 주요 산화환원효소를 소개합니다.

 아스코르브산 산화효소(ascorbic acid oxidase)
비타민 C를 산화하는 효소입니다. 아스코르브산 산화효소는 채소류에 많이 함유되어 있어서 이들 식품과 혼합한 조리에는 비타민 C가 많이 파괴됩니다. 이 효소는 스쿼시, 호박, 종실, 곡류 및 일부 과일에 존재합니다. 아스코르브산의 효소적 산화는 감귤류의 가공에서 중요합니다. 생감귤류에는 옥시 데이스와 리덕테이스(reductase)가 균형을 이루고 있어서 아스코르브산의 함량이 조절되지만, 착즙 하면 리덕테이스가 손상되고 옥시 데이스만 남아 있어서 아스코르브산이 파괴됩니다. 따라서 과일주스를 제조할 때는 될 수 있는 한 낮은 온도에서 빨리 착즙 한 후, 마지막으로 살균처리 pasteurization) 하여 효소를 불활성화 시킴으로써 AAO의 작용을 억제해야 합니다. 마멀레이드를 만들 때도 과피를 끓이기 위해 가열하는 도중 이 효소의 작용으로 아스코르브산이 손실됩니다.

 리폭시제네이스(lipoxygenase)
식물계에 존재하고 불포화지방의 산화를 촉매합니다. 대표적인 급원은 대두와 그 외의 콩류이고 땅콩, 감자, 밀 등에도 소량씩 존재합니다. 리 폭시제 네이스에 의한 과산화물 형성은 지방의 항산화제에 의해 저해됩니다. 식품에서 리 폭시제 네이스에 대해 밝혀진 것들은 대부분 바람직하지 못합니다. 그러나 제빵을 할 때는 바람직한 변화를 일으킵니다. 콩가루를 밀가루 반죽에 참가하면 표백 효과가 있는데, 이것은 잔토필(xanthophyll) 색소의 산화 때문입니다. 이외에도 밀가루 반죽의 리올 로지 특성과 굽기 특성에 영향을 미칩니다. 리 폭시제 네이스는 글루텐 단백질의 황화수소기의 산화에 간접적으로 작용하여 이황화 결합을 만듭니다. 
두유를 만들기 위해 생 대두를 물에 넣어 갈면 페인트 같은 날 냄새 또는 콩 비린내라고 불리는 불쾌한 향미가 생깁니다. 그러나 끓는 물에서 갈게 되면 효소를 불활성화시켜 어떠한 불쾌 향미도 생기지 않습니다. 완두와 콩을 데치는 것은 lipoxygenase에 의해 촉 매화 된 불쾌한 향미의 생성을 방지시켜 줍니다. 그리고 이 효소는 비타민 A, 카로틴, 빅 신, 클로로필의 다른 색소의 파괴에도 관여합니다.

 탈수소효소(dehydrogenase)
산소 이외의 것을 수소 수용체로 하여서 탈수소 반응에 의해 산화시키는 효소입니다. 쉽게 해리되는 보조 효소로서 F NM 나 FAD를 가지는 플래빈(flavin) 효소와 NAD나 NADP를 가지는 피리딘(pyridine) 효소가 이 효소에 속합니다. 모두 생체 내의 산화환원 반응에서 중요한 역할을 하는 내적 효소입니다.

 잔틴 옥시 데이스(xanthine oxidase)
잔틴 옥시 데이스는 우유에서 락토 페록시다아제와 함께 작용하여 강한 산화제를 생성합니다. 이 효소는 우유에 많이 들어 있는데 대부분 지방구 막에 결합하여 있고 락토 페록시다아제는 물총에 존재합니다. 이 효소는 광범위한 기질 특이성을 가지고 있어서 구조가 다른 알데하이드들을 기질로 이용합니다. 산소는 전자를 받아 초과산화물(superoxide)이 되고 다시 하이드로 퍼옥사이드가 되어 산화 촉진제로 작용합니다.

산화환원효소 다음으로 식품 산업에서 주요하게 사용되는 효소는 가수분해효소(hydrolase)입니다. 가수분해란 물 분자를 첨가하여 고분자 화합물의 큰 분자를 가수분해하여 저분자량 화합물로 만드는 것을 말하며, 가수분해 효소의 본체는 단순 단백질로써 효소 작용은 단백질 분자가 가지는 활성기에 의하여 나타납니다. 영양소의 소화 및 식품 공정과 관련이 많습니다. 

 탄수화물 분해효소(carbohydrase)
소당류나 배당체를 분리하는 올리고 사카레이스(oligosaccarase), 다당류를 분리하는 폴리 사 카레이스(polysaccharase)와 글리 코시 데이스(glycosidase)로 나눌 수 있습니다.
전분이나 글리코젠을 가수분해하는 효소를 아밀레이스(amylase)라고 하며, 알파-아밀레이스, 베타-아밀레이스, 글루코 아밀레이스, 아이소 아밀레이스 등이 있습니다. 이 외에도 셀룰 레이스, 팩 티네 이수, 헤스 페리디 네이스 등이 있습니다.

- 알파-아밀레이스
전분 입자 중에 아밀로스나 아밀로펙틴 분자 내부에 있는 알파-1, 4 결합을 불규칙하게 절단하여 다량의 알파-한계 덱스트린과 소량의 맥아당을 생성하는 내부 요소이고, 췌장, 침, 곰팡이에 많이 함유되어 있습니다. 전분을 액화하는 힘은 강하지만 당화력은 약합니다. 최적 pH는 4.7~6.9이며 칼슘에 의해 열에 대한 변성을 보호받습니다. 이 효소는 활성을 나타내기 위하여 Ca가 필요하며 또한 Ca는 효소의 안정성을 강화합니다.

- 베타-아밀레이스
전분분자의 비 환원성 말단에서부터 말토스 단위로 절단합니다. 물엿, 고구마, 콩 등이 존재하며, 다량의 맥아당과 소량의 베타-한계 덱스트린을 생성하고 액 화력은 약하나 당화력은 강한 당화 효소입니다. 최적 pH는 4.0~6.0입니다.

- 글루코아밀레이스
전분 분자의 비 환원성 말단에서 포도당 분자 하나씩을 절단하여 전분을 가수 분해시키는 효소입니다. 알파-1, 4 결합 이외에 분지점의 알파-1, 6 결합도 서서히 분해합니다. 따라서 전분을 분해하여 전부 글루코스로 만듭니다. 세균과 곰팡이가 생산하며, 옥수수 시럽과 포도당 제조에 공업적으로 이용됩니다. 최적 pH는 4~5 내외입니다.

세 가지 주요 폴리사카레이스 외에도 산업적으로 이용되는 탄수화물 분해효소가 더욱 다양하게 존재합니다. 이 효소들은 다음 포스팅에서 이어서 다루도록 하겠습니다!