제 3 장 탄수화물

1. 제3장 탄수화물

2. 제3장 학습목표 1. 탄수화물의 분류는? 2. 부제탄소란(D형과 L형) 3. 6탄당의 환상구조에서 글리코시드성-OH란? 4. 환원당이란? 5. 5탄당의 종류는? 7. 주요 6탄당의 종류와 특성은? 8. 주요 2당류의 종류와 특성은? 9. 전화당이란 10. 단순다당류와 복합다당류는(소화성다당류와 난소화성다당류)? 11. 전분분해효소의 종류와 작용은? 12. 주요 다당류의 종류와 특징은? 섬유소 헤미셀룰로스 펙틴 글리코겐 키틴 한천

3. 제3장 학습문제(1) 1. 탄수화물의 분류에 대한 설명으로 맞지 않는 것은? 2. 부제탄소에 대한 설명으로 맞는 것은? 3. 6탄당의쇄상구조에서 D-형이란? 4. 6탄당의 환상구조에서 글리코시드성-OH란? 5. 다음 중 환원당이 아닌 것은? 6. 다음 중 5탄당이 아닌 것은? 7. 다음 중 6탄당이 아닌 것은? 8. 포도당에 대한 설명이 아닌 것은? 9. 과당에 대한 설명이 아닌 것은? 10. 다음 중 2당류가 아닌 것은? 11. 자당의 특성이 아닌 것은?

4. 제3장 학습문제(2) 12. 전화당에 설명에 해당하지 않는 것은? 13. 다음 중 단순다당류가 아닌 것은? 14. 전분분해효소의 종류와 작용에 대한 설명 중 맞지 않는 것은? 15. 다음 중 소화성다당류에 해당하는 것은? 16. 우뭇가사리에서 추출된 다당류로 겔 형성능력이 강해 빵이나 과자류의 안정제, 젤리나 양갱의 원료로 쓰이는 것은? 17. 세포벽 사이 물질을 결합시켜 주는 물질로 작용하며, 적당량의 유기산과 당이 존재할 때 젤리를 형성하는 다당류는?

5. 제3장 탄수화물 • 탄수화물은 포도당, 자당, 전분, 섬유소 등으로 자연계에 널리 존재하며, 탄소(C),수소(H), 산소(O)로 구성되어 있다 • 분자 내에2개 이상의 수산기(-OH) 와1개의 알데하이드기(-CHO) 또는1개의 케톤기(=CO)를 갖는다 • 탄수화물은 Cm(H2O)n의 일반식으로 표시되지만 탄소와 물이 결합된 화합물은 아니고, 맛이 달기 때문에 당질이라고도 한다 • 녹색식물은 엽록소의 작용으로 태양에너지를 이용하여 탄산가스와 물로 탄수화물을 합성한다 • 동물은 탄수화물을 섭취하여 에너지원으로 이용하며, 중간대사 산물로부터 단백질, 지방 등으로 합성된다 • 탄수화물은 식품에 단맛을 주며 캐러멀반응 및 마이얄반응(갈변)을 통해 색을 나타낸다

6. 탄수화물의 분류 • 탄수화물은 가수분해로 생성되는 당분자의 수에 따라 단당류, 소당류, 다당류로 분류된다 • 단당류 • 더 이상 가수분해되지 않으며, C수에 따라 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당으로 구분한다 2) 소당류 • 단당류가 2-8개 결합된 것으로, 구성 단당류의 수에 따라 2당류, 3당류, 4당류 등으로 구분한다 3) 다당류 • 단당류가 수백 또는 수천 개 축합된 것으로 한 가지 단당류만으로 구성된 단순다당류와 두 종류 이상의 단당류들로 구성된 복합다당류로 구성된다 4) 당 유도체 • 당의 산화, 환원 반응에 의한 것과 아미노기가 결합된 것 또는 비당류와 결합에 의하여 생성된 것 등이 있다

7. 2. 단당류와 이당류의 화학적구조 • 단당류 중6탄당은 화학구조식이 모두C6(H2O)6으로 같지만 그 성질은 모두 다른데 그 차이점을 입체구조로 나타낸다 • 단당류는 수산기, 알데히드기(알도스)나케톤기(케토스), 그리고 부제탄소 원자를 가진다 • 따라서 분자식이 같아도 여러 개의 입체이성체가 생길 수 있고 편광을 회전시키는 광학적인 성질을 갖는다 • 1) 부제탄소와 이성체 • 3탄당인 글리세르알데히드에서 중앙 탄소는 부제탄소가 되고 2개의 입체이성체가 생긴다 • 부제탄소: 탄소의4개의 결합손에 서로 다른4개의 원자 또는 원자손이 결합되어 있는 탄소를 말한다 • 부제탄소와 결합한 –OH가 오른쪽에 있으면 D-형, 왼쪽에 있으면 L-형이라 한다 • 부제탄소수(C수-2) : 4탄당은2개, 5탄당은3개, 6탄당은4개가 있다 • 이성체수: 부제탄소원자수가n개일 때는 2n개 호텔외식조리과

8. 부제탄소원자가 많은 경우에는 1번 탄소에서 가장 먼 탄소와 결합한–OH기의 위치에 따라 오른쪽에 있으면D-형, 왼쪽에 있으면L-형이 결정된다 • D-형과 L-형을 결정하는 부제탄소원자를 제외한 부제탄소 원자들에 결합된 OH의 위치에 의해 생성되는 입체이성체는 성질이 다른 별개의 당이 된다 • 에피머 : 그중에서 –OH의위치가 1개만 다른 이성체를 에피머라 한다 • 2) 좌선성과 우선성 • 당용액에 편광을 통과시키면 빛의 회전방향을 회전시키는 성질을 선광이라 하며 입체이성체는 선광이 서로 다르다 • 그 회전방향이 오른쪽이면 우선성(+), 왼쪽이면 좌선성(-)으로 당 이름앞에 표시한다[D(+)-포도당] 호텔외식조리과

9. 3) 당의 쇄상구조와 환상구조 • 당의 구조에는 쇄상구조와 환상구조가 있다 • 쇄상구조는 부제탄소원자에 결합된 –OH와 –H가 좌우 양쪽에 배치되어 있고 탄소들이 쇄상으로 연결된 구조이다 • 같은 분자내에 알코올기와 카르보닐기가 함께 존재하면 고리 모양의 환상구조를 형성한다 • 사슬모양의 당에 있는 알도스 또는 케톤기는 C4또는 C5의 –OH기와 반응하여 고리모양의 환상구조를 형성한다 • 환상구조에는furanose(5각환)와pyranose(6각환)이 있다 • 포도당을 환상구조로 하면C1이 부제탄소가 된다 • 부제탄소(C1)에 결합된 –OH를 글리코시드성 –OH라 한다 • C1에 결합된 –OH가 평면 아래에 있으면 α형, 위에 있으면 β형이라 한다 • 쇄상구조 : –OH가 5번탄소 우측에 있으면 D형, 좌측에 있으면 L형이다 • 환상구조 : –OH가 1번탄소 아래쪽에 있으면 α형, 위쪽에 있으면 β형이다 호텔외식조리과

10. 4) 글리코시드결합 • 환상구조로 바뀌면서 새로 생성된 –OH는 다른 탄소에 붙어 있는–OH보다 반응성이 높으며 환원성이 강한데, 이것을 글리코시드성–OH라 한다 • 이당류는 하나의 단당류에 있는 글리코시드성–OH가 다른 단당류의–OH와 결합하는 것을 글리코시드 결합이라 한다 • (1) 자당 • α-포도당이 α-글리코시드성–OH와 β-과당의 β-글리코시드성–OH가 α-1,2결합하면 자당이 된다(자당은 글리코시드성–OH가 없으므로 α, β가 없다) • (2) 맥아당의 구조 • 두분자의 포도당이 첫번째 α-포도당의 –OH와 다른 하나의 α-포도당의 C4의 –OH가 α-1,4결합을 하면 맥아당이 된다 호텔외식조리과

11. 5) 환원당 • 당은 일반적으로 알카리용액 중에 있을 때 자신은 산화하고 다른 물질은 환원시키는 성질을 갖는다 • 단당류와 이당류는 글리코시스성–OH의 유무에 따라 환원당과 비환원당으로 구분된다 • 환원당 : 글리코시드성–OH가 있는 당 - 모든 단당류, 맥아당, 유당 등 • 비환원당 : 글리코시드성–OH가 없는 당 - 자당, 다당류 등 • 3. 단당류 • 단당류는 더 이상 가수분해되지 않는 당류이며 탄소 수에 따라3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당으로 구분한다 • 3탄당과 4탄당은 유리상태로 존재하지 않기 때문에 단당류에서 중요한 당은 5탄당과 6탄당이다 • 1) 5탄당(pentose) • 5탄당은 자연계에 유리상태로 거의 존재하지 않으며 주로 다당류와 핵산의 구성성분으로 존재한다 호텔외식조리과

12. 크실로오스(xylose) : 볏집, 나무껍질 등에 들어있는 다당류 xylan의 구성성분 • 아라비노오스(arabinose) : 아라비아검의 성분인 araban의 구성성분 • 리보오스(ribose) : 핵산 성분으로 동, 식물세포에 존재하는RNA, ATP등의 구성성분으로 생체내에서 매우 중요한 성분이다 • 효소에 의해 발효되지 않는다 • 2) 6탄당 • 자연식품에 많이 있으며, 모두 효모에 의해 발효된다. • 포도당 • 포도당은 유리상태로는 과실, 특히 포도에 많고, 결합상태로는 전분, 글리코겐,셀룰로오스, 맥아당 등의 구성단당류로 존재한다 • (2) 과당 • 유리 상태로 과일 중에 널리 존재하며, 특히 벌꿀에 많다 • 포도당과 결합하여 자당을 이룬다 • 천연 당류 중 가장 단맛이 강하고 상쾌하여 감미료로 사용된다 호텔외식조리과

13. (3) 갈락토오스 • 유리상태로 존재하지 않고, 포도당과 결합하여 유당이 된다 • 체내에서 단백질 또는 지방과 결합하여 동물의 뇌, 신경조직 내의 세레브로시드의 구성성분이 된다 • (4) 만노오스 • 역시 자연상태에서 유리상태로 존재하지 않고 곤약의 주성분인 만난의 구성 단당류이다 • 3) 단당류의 유도체 • 단당류에는 반응하기 쉬운 부분(-CHO, >C=O, -OH)이 산화, 환원 또는 치환되어 각각의 특징을 갖는 알돈산, 당산, 우론산, 당알코올, 아미노당, 티오당 등의 유도체가 생긴다 • 당유도체 중에서 당알코올은 결정 또는 물엿 상태로 얻어지며 감미료와 식품가공품 등에 이용된다 호텔외식조리과

14. 4. 이당류와소당류 • 소당류는 2-8개의 단당류로 구성된 당류이며 구성하는 단당류의 수에 따라 2당류, 3당류, 4당류, 5당류 등이 있는데, 식품 중에는 2당류가 가장 많다 • 이당류 • 이당류는 두분자의 단당류로 가수분해되며, 단당류의 두 분자가 글리코시드 결합을 한 것이다 • 이당류에는 자당, 맥아당, 유당 등이 있다 호텔외식조리과

15. - 여러가지 당류의 당도는 설탕의 당도 100을 기준하여 비교한다

16. 이당류의 가수분해

17. (1) 자당 • 자연식품의 감미의 주요 성분이며 자당의 단맛은 당류 중에서 가장 수용력이 높기 때문에 감미료의 표준이 된다 • 160도 이상으로 가열하면 갈색 색소인 캐러멀이 된다 • 이당류 이하에서 유일하게 환원력이 없다 • 전화당(invert sugar) • 자당을 산 또는 가수분해효소로 가수분해하면 포도당과 과당의 등량 혼합물이 얻어지는데 이를 전화당이라 한다 • 단맛은자당보다 강하고 상큼하며, 환원력과 용해도도 자당보다 강하다 • 벌꿀에 많이 들어 있다 호텔외식조리과

18. (2) 맥아당 • 특히 맥아 속에 많고, 전분을 아밀라제로 당화시키면 맥아당이 된다 • (3) 유당 • 포유동물의 성장과 뇌신경조직에 중요한 역할을 한다 • 유산균의 영양원이 되어 장내 정장작용을 할 수 있도록 한다 • 2) 소당류 • 2당류를 포함하여 2-8개의 단당류가 결합된 당류이다 • 올리고당 • 단당류가 2-8개 결합된 탄수화물로 소장 내 소화효소에 의해 가수분해되지 않으므로 에너지를 생성하지 않는다 • 프락토올리고당 등은 대장에서 비피더스균의 먹이가 되어 비피더스균의 증식을 도와 유해균의 증식을 억제하고 설사, 변비 등을 방지한다 호텔외식조리과

19. 단당류의 화학적구조

20. 광합성작용

21. 탄수화물의 분류

22. D-알도스의 배열

23. D-케토스의 배열

24. 3-5탄당 Box는 자연계에 풍부한 당들 칼라는 부제탄소

25. 부제탄소의 구조

26. 6탄당

27. 에피노머

28. 선광

29. 좌선성과 우선성

30. 아노머

31. 글리코시드 결합(자당) (1) 자당 • α-포도당이 α- 글리코시드성–OH와β-과당의 β- 글리코시드성–OH가α-1,2 결합하면 자당이 된다(자당은 글리코시드성–OH가 없으므로 α, β가 없다)

32. Fructose 환상구조

33. 맥아당구조

34. 포도당 환상구조

35. 과당구조

36. 당 유도체

37. 식품중 중요 당유도체

38. 5탄당의 구조

39. 당알코올 구조

40. 식품중 주요 배당체