가공산업에서의 효소의 이용

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본문내용: <식품 가공산업에서의 효소의 이용>
현재까지 알려진 효소의 종류는 2100여종이 되지만, 실제로 공업적으로 생산이 가능한 것으로 알려진 효소는 20~30여종에 불가하며, 주로 곰팡이, 세균 및 효모 등의 미생물과 식물, 동물로부터 추출한 효소이다. 이들 중에 식품산업에서 이용되는 주된 효소는 가수분해효소로 아래 표에서와 같이 그 종류와 이용이 제한되어 있는 실적이다.
식품산업에서 효소는 전통적으로 원료의 생산, 저장 및 최종제품의 생산에 이르기까지 직접적으로나 간접적으로 큰 역할을 하고 있다. 농산물, 축산물 및 수산물과 같은 식품 원료의 생산에 있어서 육종이나 식물 조직배양에 의한 품질개량은 바이오테크놀로지라는 용어가 나오기 전부터 행하여 졌지만, 최근 유전공학이나 분자 생물학의 발달로 생체 내에서의 효소에 의한 생합성의 기작을 규명하고 조작함으로써 우리가 원하는 물질을 양산할 수 있다는 것을 알게 되었고 실제로 이와 같은 시도를 하고 있다.
식품 단백질의 기능성을 변형시키는 방법으로는 물리적, 화학적, 효소적 변형들이 있다. 물리적 변형은 간단하고 저렴하여 산업화에 많이 이용되고 있으나 고도의 기능성 향상은 기대하기 어렵다. 따라서 화학적 및 효소 적 방법이 주로 사용되고 있으나, 화학적 변형은 lysine, tryptophan, cysteine 등의 필수 아미노산의 손실 또는 lysinoalanine과 같은 독성 물질의 생성으로 인한 위협성이 따르기 때문에 효소 적 변형이 더욱 선호되고 있어 단백질분해효소를 이용하여 단백질의 기능성을 향상시키려는 연구가 많이 시도되고 있다.
단백질의 효소 적 가수분해는 식품산업에 다양하게 적용되어 제품의 맛, 외관 및 질감 등에 영향을 준다. 효소처리에 의해 단백질분자의 peptide 결합이 가수분해 되면 분자량이 감소되고 또한 유리된 ammonium기와 carboxyl기가 많이 생성되므로 친수성이 높아져서 단백질의 용해도가 증가하며, 유화 및 기포 형성에 관여하는 peptide의 수가 증가되어 유화력과 기포형성력이 향상된다.
그러나 효소 적 변형은 효소를 기질에 일정시간 작용시킨 후 가열 또는 산 첨가에 의하여 효소를 불활성화 시켜 효소반응을 정지시키는 방법이므로, 반응이 끝난 다음 효소를 다시 회수하기 어려워서 비경제적이다.
반면, 고정화 효소는 효소를 칼럼에 충진 하여 사용하므로 연속적인 효소처리와 자동화를 가능하게 한다. 더욱이 반응 종료 액 중에 효소로부터 기인한 단백질이 포함되지 않아 반응 생성물의 정제공정이 간단하고 수율도 높아진다. 뿐만 아니라, 효소의 고정화에 의해 단위 효소 당 생산성이 증대되므로, 효소 고정화가 매우 유용한 방법으로 인정되어 고정화 효소에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
1.제빵 및 제과
제빵 및 제과 공정에서는 아밀라제나 단백질 분해효소를 이용하여 밀가루내의 전분과 단백질인 글루텐을 가공하게 되는데, 밀가루 내의 아밀라제나 외부로부터 첨가한 아밀라제에 의하여 부분적으로 가수분해된 전분을 60~65℃에서 젤라틴화하는 과정에서 효소를 불활성화 시키는 동시에 빵의 부피를 증가시키고 크러스트 의 색깔 및 크럼(crumb)을 형성시키며 노화방지 특성을 증가시키게 된다.
Ascorbate, potassium bromate, emulsifying fat, bakers yeast, 콩가루등을 강화시킴으로써 가스생성, 반죽내의 가스 유지, whitening이나 browning 등을 증가시키기도 한다.
비스켓이나 크래커 등을 제조하는 제과 공정에서는, 글루텐에 의한 영향이 나타나지 않도록 하기 위하여, 글쿠텐 함량이 적거나 L-cysteine hydrochloride 등에 의한 변형 글루텐, 단백질 분해효소를 사용한다. 기타 필요에 따라 발효성당의 양을 증가시키기 위하여 아밀로글루코시다제, 노화방지를 증가시키기 위하여 내열성 α-아밀라제, 그리고 셀룰라제, 헤미셀룰라제, 글루카나제, 펜토사나제 등이 사용될 수 있다.

참고문헌: 참고문헌
식품산업과 영양 9(3), 10~17, 2004
식품 산업과 영양 9(3), 1~9, 2004
Korian Journal of Food Preservation Vol. 11. No. 1, pp.38~41 (2004)
Korian Journal of Food Preservation Vol. 11. No. 1, pp.53~56 (2004)

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