갈변.

3.2 식품의 갈변현상

-갈변 : 식품의 조리가공 중이나 저장 중에 색소의 변화에 의하지 않고 갈색으로 되는

현상

: 효소적 갈변과 비효소적 갈변 2가지로 크게 분류

 

1. 효소적 갈변

1)관련효소

(1) polyphenol oxidase

: 사과, 배, 가지, 고구마 등과 같은 식품에 들어 있는 catechin, gallic acid,

chlorogenic acid등 polyphenol 성 물질을 산화하는 효소

: 다옆 및 담배잎의 갈변에서도 볼 수 있다.

: 소금에 의하여 불활성되고 Cu, Fe는 활성화 시킨다.

: 고구마 가공시 변색방지는 아황산처리, 열탕처리, 식염수, 구연산 용액에 침지 등이

있다.

: 감귤에서는 Vit. C를 많이 함유하고 있어 갈변이 잘 일어나지 않는다.

 

(2) tyrosinase

: 공기중에서 감자를 절단한 것이 tyrosinase에 의해 흑갈색의 melanin 색소를 생성

한다.

: tyrosinase는 Cu를 함유하므로 Cu에 의해 더욱 활성화되며, 반대로 Cl-에 의해

억제된다. 수용성이므로 감자의 절편을 물에 담가두면 갈변이 잘 일어나지 않는다.

 

2) 갈변 억제 방법

①blanching(열처리) : 온도와 시간에 유의

②아황산가스 또는 아황산염의 이용 : 감자의 경우 pH 6.0에서 효과적으로 억제

③산소의 제거 (질소가스 N2를 충진하거나 물에 담가둠)

④산의 첨가 : pH가 낮아지면 갈변속도가 늦어지므로 과실통조림을 할 때 껍질을

벗긴 후 citric acid 용액에 담그는 경우도 있다.

⑤아스코르브산(비타민 C)는 산화물을 환원시키므로 소금과 같이 병용하면 산화방지

효과가 증가

 

2. 비효소적 갈변

: 된장, 간장, coffee, cake, 빵, 홍차 등의 제조에 이러한 갈변반응이 나타나 독특한 색깔을 내어 식품에 유리하게 작용하는 갈변반응

: Maillard 반응, ascorbic acid에 의한 갈변, 캐러멜화 반응 등 3가지

 

1) Maillard 반응 (아미노-카르보닐 반응)

: 아미노산, peptide, 단백질, amines등 아미노화합물과 환원당, aldehydes, ketones,

ascorbic acid등 카르보닐 화합물과의 반응에 의한 것

(1) 반응 mechanism

1. 초기단계

①sugar와 amino compounds의 축합반응

②amadori 전위

2. 중간단계

③sugar의 탈수 (sugar dehydration)

④sugar의 절단 (sugar fragmentation)

⑤아미노산 분해 (amino acid degration)

3. 최종단계

⑥aldol 축합

⑦strecker 반응

⑧melanoidine 색소의 형성

(2) Maillard 반응에 영향을 주는 인자

①온도의 영향 : 10℃의 온도차로 갈변은 3~5배 촉진. 10℃ 이하로 냉각하면

갈변 방지

: 산소가 있으면 갈변 촉진

: 80℃ 이상에서는 산소유무에 관계없이 같은 정도로 갈변

②pH의 영향 : pH 6.5~8.5에서 착색이 빠르고, pH 3 이하에서는 갈변속도가 매우

느림.

③당의 종류 : pentose가 hexose 보다 약 10배 속도가 빠름.

pentose>hexose>sucrose

④carbonyl 화합물 : aldehyde, furfural 는 갈변이 쉽고 ketone은 갈변이 어렵다.

⑤amino 화합물 : amine이 amino acid보다 갈변속도가 크다.

: glycine이 가장 반응속도가 빠름.

⑥농도 : melanoidine 색소의 양 Y는 환원당농도[S]에 비례하고 질소화합물의 농도

[A]와 경과시간[T]의 자승에 각각 비례한다.

Y=K x [S][A]2[T]2

⑦수분 : 완전 건조상태에서는 갈변이 진행되지 않으나, 수분 10~20%에서 가장

갈변하기 쉬움

⑧금속 ion의 영향 : Fe나 Cu는 갈변을 촉진

2) ascorbic acid에 의한 갈변

: 감귤류의 농축과즙의 갈변

: ascorbic acid에 의해서 생성된 furfural이 중합되어 일어난 것

: 산화된 ascorbic acid, 즉 dehydroascorbic acid는 그 자신, 혹은 amino acid와

반응하여 착색함.

: ascorbic acid에 의한 갈변은 pH가 낮을수록 현저하므로 감귤류의 과즙등은

갈변을 일으키기 쉬움

 

3) 당류의 캐러멜화 반응

: amino compounds나 organic acid가 존재하지 않는 상황에서 주로 당류의

가열분해물, 또는 가열산화물에 의한 갈변반응을 caramelization이라 한다.

: 당류를 가열하면 설탕은 160~180℃, glucose는 147℃에서 분해되기 시작하는데

설탕은 glucose와 fructose로 분해되고, 이어서 fructose는 탈수되어 hydroxymethyl

furfural(p.185)이 되며 이것이 중합되어 착색물질이 생긴다.

: glucose는 fructose에 비하여 탈수되기 어려워 caramel화가 잘 안된다.

: 당류의 caramel화에 필요한 최적 pH는 6.5~8.2이다.

 

 [caramelization화 반응의 mechanism]

①Lobry de bruyn-van eckenstein 전위

②산화 생성물 및 HMF의 형성

③reduction, furan, levulinic acid, lactone의 형성

④산화생성물의 산화분열

⑤Humin 물질의 형성