chapter 3. lactoseapp-mic/resources/lecture/functional... · 2015-08-31 · 1서론 chapter 3....

1 서론

Chapter 3. Lactose

유당(lactose)

- 모든 포유류의 젖 중의 기본 탄수화물

1. 서론

- glucose, fructose, glucosamine, neuramic acid, 소량의 올리고당 포함

- 종에 따라 다양한 농도로 존재

Chapter 3. Lactose

- 유당함량변화 요인: 사료종류, 개체, 유방감염, 비유기

비유기 동안의 우유영양분 변화

유당

지방

단백질

유당(lactose)

Chapter 3. Lactose

유당(lactose)

- Na, K, Cl 이온과 함께 유방조직의 삼투압을 유지

-> 유방염의 경우 젖의 NaCl 함량증가를 초래 -> 유당의 분비를 억제

K tl : 유당과 염화물 사이의 상관관계- Koestler no : 유당과 염화물 사이의 상관관계

-> 2 이하 : 정상유, 3 이상 : 이상유

- 발효유제품 제조의 필수성분

우유 유제품의 영양 제공- 우유, 유제품의 영양 제공

- 유가공제품의 조직, 색, 향에 영향

% 염화물 100Koestler no =

% 염화물 x 100

% 유당

2 유당의 화학적 물리적 특성

Chapter 3. Lactose

2. 유당의 화학적, 물리적 특성

1) 유당의 구조

- galactose와 glucose의 이당체 : β-1 4 glycosidic bond로 연결- galactose와 glucose의 이당체 : β-1,4 glycosidic bond로 연결

- reducing sugar

- 수용액 : alpha-, beta isomer 의 평형혼합물

2) 유당의 생합성

Chapter 3. Lactose

2) 유당의 생합성

- glucose -> Leloir pathway에 의해 UDP-Gal로 변형

->UDP-gal은 galactosyl transferase에 의해 glucose 와 연결

)

Chapter 3. Lactose

3) 유당의 용해성

- reducing sugar는 수용액에서 mutarotation됨 -> α-형과 β-형으로 존재

- 20oC에서 α-형 : 37.3%, β-형 : 62.7% -> β-형/ α-형 = 1.68

- α-이성질체 초기 용해도 : 7g/100g 물 -> mutarotaion을 거치면서 용해 지속

-> 최종 용해도 : 7g + (1.6x7)g = 18.2g

- β-이성질체 초기 용해도 : 50g/100g 물 -> 평형상태의 용액 : β 30 8g + α 19 2gβ 이성질체 초기 용해도 : 50g/100g 물 > 평형상태의 용액 : β 30.8g + α 19.2g

-> α형은 과포화 되어 일부는 결정화

-> 결정화와 mutarotation을 거쳐 최종 용해도는 ~18.2g으로 settle down

용해도는 온도에 크게 영향 받음 > 자발적 결정화 이전에 과포화용액을 형성(그림)- 용해도는 온도에 크게 영향 받음 -> 자발적 결정화 이전에 과포화용액을 형성(그림)

☞ 유가공에서 유당결정화의 문제점

- 분유와 유청 : 분유의 주요 구성성분 ->전지(30%), 탈지(50%), 유청분말(70%)

- 가당연유 : 유당결정화와 결정의 크기 -> 질감 결정

- 아이스크림 : 유당의 결정화 -> 모래알 같은 불안정한 질감아이 림 유당의 결정화 래알 같은 불안정한 질감

–> 냉동속도를 증가시켜 무정형의 유당혼합물 유지

Chapter 3. Lactose

온도변화에 따른 물에서 유당의 용해도

3 유당생산 및 이용

Chapter 3. Lactose

3. 유당생산 및 이용

1) 생산

- sucrose, glucose, fructose에 비해 생산량은 낮음

- 유청에서 쉽게 얻을 수 있는 장점

ex) 세계적 치즈생산량 : 14백만톤 -> 유청 : 6백만톤 (1993년 통계)

2) 이용 : 조제분유의 중요한 원료 제약산업(tablet 제조의 희석액) plastic 기초재료2) 이용 : 조제분유의 중요한 원료, 제약산업(tablet 제조의 희석액), plastic 기초재료

유당의 분리와 정제

Chapter 3. Lactose

4 유당의 유도체

Chapter 3. Lactose

4. 유당의 유도체

1) 효소적 변형

- 유당분해효소(β-galactosidase)

-> 유당 가수분해 -> 포도당-갈락토스시럽 제조

-> 유청처리문제, 유당불내증 치료의 문제 해결책

-> 혼합시럽 : 유당보다 3배 당도 높음 ->이용분야 개척 필요(아이스크림, 발효유)

- Galacto-oligo saccah. 제조

-> β-gal의 double enzyme activity 이용 (β-gal. and transgalactosidase)

> 유일한 동물성 올리고당-> 유일한 동물성 올리고당

-> 장에서 쉽게 소화되지 않고 대장에 도달 미생물에 이용(Bifidobacterium)

-> 모유에 소량 함유-> 유아 장내균총 조절역할

Lactose(gal-glu) Gal + gluβ-galactosidase

gal

Gal-gal-gal-…gal-glu

transgalactosidation

- 중간 연결은 β1-3, 1-6, 1-4 모두 가능하나환원말단은 항상 galβ1-3glu 포함

유당 가수분해 동안 β gal 에 의해 형성되는 올리고당

Chapter 3. Lactose

유당 가수분해 동안 β-gal 에 의해 형성되는 올리고당

유당

단당류

포도당

갈락토스

올리고당올리고당

Chapter 3. Lactose

2) 화학적 변형

Chapter 3. Lactose2) 화학적 변형

- lactulose :

-> 포도당 일부가 과당으로 이성화된 epimer 구조

-> 자연적으로는 생성않됨> 자연적으로는 생성않됨

-> 고온멸균처리 우유에서 소량생산->우유 열처리의 강도지표로도 사용

-> 경구 미생물에 의해 대사되지 않음 -> no 충치

-> β-gal에 의해 가수분해 않됨 -> 대장에 도달 ->Bifidus factor로 작용-> β-gal에 의해 가수분해 않됨 -> 대장에 도달 ->Bifidus factor로 작용

-> 유아식 첨가물로 이용

☞ Bifidus factor : 비피더스균의 증식을 촉진하는 기능의 올리고당☞ Bifidus factor : 비피더스균의 증식을 촉진하는 기능의 올리고당

Lactulose 형성

락툴로스의 효용성

Chapter 3. Lactose

락툴로스의 효용성

비피더스인자

2개월신생아의 장내균총에 미치는 락툴로스의 영향

Chapter 3. Lactose

2개월신생아의 장내균총에 미치는 락툴로스의 영향

Chapter 3. Lactose

락툴로스 투여 시 건강한 성인의 장내균총 변화

Lactitol : 유당의 환원으로생성되는 합성 당알콜

- 비소화성- 고당도 no 칼로리고당도, no 칼로리- 과당흡수 억제- no 흡습성- 저칼로리식품, 사탕코팅제

Chapter 3. Lactose

3) 발효제품

- 유산균에 의한 발효 -> 유산 생성

- yeast에 의해 발효 ->ethanol 생성

Polymer 합성

5 유당의 영양성

Chapter 3. Lactose

5. 유당의 영양성

- 우유 중 단당류보다 이당류로 존재하는 것이 유리-> 동일 삼투압, 2배의 에너지

- 유당유도체는 세포막의 중요한 구성성분

-> galactose, galactosamine -> 당단백질, 당지질형성

- 유당불내증(lactose intolerance) 발병원

-> 장내 β-gal 결핍-> 유당분해없이 대장으로 이동->다량의 수분 함께 대장 유입

-> 설사유발, 미생물에 의한 발효로 경련, 고창 유발

성장중의 쥐에서 β-gal의 활성변화

☞ Galactosemia(갈락토혈증)

- 갈락토스 대사능력 결여

- 당단백질 당지질 합성저해

뇌세포막합성저해

정신지체유발정신지체유발

- galacitol 축적 -> 백내장 유발