7 강 . 식품의 색소
01 식품 색소의 분류
02 식물성 식품의 색소
03 동물성 식품의 색소
04 식품의 갈변
식품색소의 분류
1 식품의 색
▪ 천연색소: 원료에서 기인
▪ 인공색소: 식품의 기호도 향상을 위해 인위적으로 사용
2 천연색소의 분류
식물성 식품의 색소
1 클로로필 Chlorophyll
▪ 녹황색채소의 엽록체에 함유 , 엽록소라고도 함 .
▪ 카로티노이드와 함께 엽록체에 존재
▪ 광합성에서 빛에너지를 받아들이는 감광체 역할
▪ a,b,c,d 형 클로로필 존재 , 물에 녹지 않고 유기용매에 녹음
클로로필 구조
▪ 마그네슘 원자가 중앙에 위치
▪ 피롤기 4 개 가 결합한 포피린(porphyrin) 고리에 Mg 결합
▪ 피톨기 (phytol)
▪ 단시간에 대치면 선명해짐
▪ 조직세포간 공기층이 제거되기 때문
▪ 클로로필이 페오피틴으로 변화
산에 의한 변화
채소 내 유기산
▪ 가열 조리시 피클 , 김치 등 침채류에서 용출
▪ 클로로필을 페오피틴으로 변화
염기에 의한 변화
2 카로티노이드
▪ 노란색 , 주황색 , 빨강색을 나 타 내 는 지용성 색소
▪ 카로틴류 (C, H 로 구성 ) 와 잔토필류 ( 수산기 , 카보닐기 등 ) 로 분류
▪ 공기 ( 산소 ), 효소 , 햇빛 , 자동산화에 의해서 산화
▪ 트랜스형구조이나 가열 , 산 , 광선에 의해 시스형으로 전환되며 퇴색됨 .
3 플라보노이드
▪ C 6 -C 3 -C 6 를 기본구조 로 하는 식물계에 널리 존재하는 폴리페놀계 화합물의 총칭
▪ 수용성 , 식물세포의 액포 중에 유리상태 혹은 배당체 ( 당 결합 ) 로 존재
▪ 넓은 의미 : 안토잔틴 , 안토시아닌 , 타닌 등
▪ 좁은 의미 : 안토잔틴 만 지칭
안토잔틴 (anthoxanthin)
▪ 담황색의 색소
▪ 식물의 뿌리 , 줄기 , 잎 등에 널리 분포
▪ 대부분 당과 결합된 배당체로 존재
▪ 플라본 이 기본구조로 하며 이외에 5종 존재
▪ 수용성 , 거의 무색에 가까운 담황색
▪ 산에 안정 , 가열 , 알칼리에 의해 황색 으로 , 산화하면 갈색으로 변함
▪ 아글리콘 (aglycone): 가수분해되어 당이 떨어져 나간 형태
▪ 캘콘 (chalcone) 형 : 강알칼리에서 안토잔틴의 고리구조가 열린 형태 , 짙
안토시아닌 (anthocyanin)
▪ 적색 , 자색 , 청색의 수용성 색소
▪ 식물체내에서 배당체로 존재
▪ 안토시아니딘 : 안토시아닌의 아글리콘 형
▪ 안토시안 : 안토시아닌과 안토시아니딘의 통칭
▪ 양성물질 ( 산성 - 양이온 , 알칼리성 - 음이온 )
pH
▪ 양성물질 ( 산성 - 양이온 , 알칼리성 - 음이온 )
▪ 산성 ( 적색 ), 중성 ( 자색 ), 알칼리성 ( 청색 )
▪ 산성일수록 안정성이 큰 양이온으로 존재
▪ pH 1.8 이하에서 가수분해되어 당이 분리되면 안정성 감소
금속
▪ 금속과 복합체 형성하여 특유의 색을 띔
산소
▪ 산소에 의해 산화되어 갈변
효소
▪ 안토시아네이스 에 의해 안토시아니딘과 당으로 가수분해
▪ 아글리콘이 케토형 ( 무색 ) 으로 변환 , 안토시아닌 함량 감소
심색효과
▪ 식품중 여러 플라보노이드가 혼재해 다양한 색상으로 나타남 .
▪ 장파장 이동효과 : 안토잔틴이나 타닌 등과 복합체 형성하여 색이 진해지는 현상 , 색의 안정성 증가
타닌 (tanin)
▪ C 6 -C 3 -C 6 의 탄소골격을 가진 폴리페놀 성분
▪ 미숙한 곡류 , 과일 , 채소류에 함유
▪ 갈산 (gallic acid) 유도체로 구성
▪ 떫은맛 , 수렴성 유기물질
▪ 무색 투명한 타닌은 산화 , 중합되어 짙은 홍색 , 갈색 , 흑색으로 변화
▪ 카테킨류 , 류코안토시아닌류 , 클로로 젠산 등
타닌 (tanin)
카테킨류
▪ 카카오콩 , 찻잎 , 과일에 함유 , 딸기와 포도에 많음 . 무색
▪ 찻잎에는 C 3 수산기에 갈산이 에스터 결합한 카테킨갈레이트 ,
갈로카테킨 갈레이트 , 에피갈로카테킨 존재
▪ 폴리페놀 옥시데이스 에 의해 쉽게 산화 되어 갈변
▪ 테아플래빈 ( 홍차색소 )
: 발효 중 카테킨과 갈로카테킨이 결합하여 생성
류코
▪ 무색의 타닌 화합물 , 자동산화 / 효소 산화로 중합체 색소 형성
▪ 강한 산성수용액에서 가열하면 적변현상 , 이는 시아니딘 생성 때문
안토시아닌류
▪ 과일 , 채소류의 갈변 반응에 기여
▪ 클로로젠산 , 카페산 등 폴리페놀산류
수렴작용 및 떫 은 맛
▪ 공기 중에서 산화 중합하여 흑갈색의 불용성 중합체 형성 , 떫은맛 없어짐
▪ 과일 숙성시 안토시아닌 , 안토잔틴 으로 전환
단백질과 결합하여 침전
▪ 맥주 , 과즙 , 과실주의 혼탁 원인
▪ 맥주의 호프 , 보리의 루코안토시안이 보리의 글로불린과 결합하여 불용성 침전 형성
금속과 복합염 형 성
▪ 제일철이온 (Fe 2+ ): 회색염
▪ 제이철이온 (Fe 3+ ): 청록색 / 흑청색염
▪ 아연 / 주석 : 연한 회색염
차의 색
▪ 홍차 발효시 테아플래빈 ( 붉은색 ) 과
테아루비긴 ( 적갈색 ) 생성
▪ 녹차 성분인 카테킨 , 에피갈로카테킨 ,
갈산 에스터 등이 전구물질임 .
동물성 식품의 색소
1 동물성 식품의 색소 종류
혈색소, 근육조직, 갑각류 껍질 , 난황 등
미오글로빈 (myoglobin)
▪ 클로로필 유사한 피롤 (pyrrole) 유도체
▪ 기본골격구조 : 철 함유한 헴 (heme, ferroprotoporphyrin)
▪ 포피린고리 ( 피롤고리 4 개 결합 ) + Fe 2+
▪ 헴 부분에 글로빈이 결합한 복합단백질 , 분자량 17,000
▪ 헤모글로빈 : 미오글로빈 4 분자 결합
▪ 헴의 철이온 2 가 : 헤모크롬
▪ 헴의 철이온 3 가 : 헤미크롬
미오글로빈의 산소화 : 옥시미오글로빈
-철이온이 글로빈 분자 중 히스티딘잔기의 이미다졸 고리의 질소원자와 결합
-산소화 : 철 2 가 유지하면서 산소와 결합
-블루밍 (blooming): 육류색이 선명해지는 현상
식품의 갈변
1 식품의 갈변 반응
갈변반응
▪ 조리 , 가공 , 저장 중 식품성분들 간의 반응에 의해 생성된 색소
▪ 효소반응 , 공기 중 산소에 의한 산화 등으로 갈색화 현상
▪ 기호도 향상 또는 영 양 소 손실
효소적 갈변 (enzymatic browning)
비효소적 갈변 (non-enzymatic browning)
▪ 폴리페놀옥시데이스 (PPO) 에 의한 갈변
▪ 타이로시네이스에 의한 타이로신의 산화
▪ 마이야르반응 (maillard reaction)
▪ 아스코브산 산화반응 (ascorbic acid oxidation)
▪ 캐러멜화 반응 (caramelization)
2 효소적 갈변 반응
폴리페놀 옥시데이스
▪ 페놀 산화로 퀴논 생성을 촉진하는 효소 , 기질특이성이 넓은 구리효소
▪ Polyphenol oxidase(PPO), 페놀레이스 , 폴리페놀 산화효소라고도 함 .
▪ 카테콜 , 카테콜유도체 ( 클로로젠산 ) 등의 기질이 공기중 산소에 의해
퀴논 , 퀴논 유도체로 산화되는 반 응 촉매
식품 중 폴리페놀옥시데이스 작용
품질저하
▪ 사과 , 배 , 복숭아 , 바나나 등 껍질
제거 시 조직 손상
▪ 폴리페놀물질과 효소가 반응하여 갈변
기호 향상
▪ 홍차 및 우롱차 제조시 카테킨산화로 테아플래빈 ( 홍차특유의 오렌지색 ) 생성 .
▪ 홍차를 끓일 때 어두운 주황색은 테아플래빈이 테아루비긴으로 산화
타이로시네이스
▪ 넓은 의미로 폴리페놀옥시데이스에 포함
▪ 타이로신의 효소적 산화 에 의한 작용으로 구분
▪ 갈변 방지 위해 깎은 감자는 물속에 보관 ( 타이로시네이스는 수용성임 )
효소활성조절
▪ 가열 : 효 소 는 단백질로 가열시 변성 , 효소 불활성화
▪ pH · 온도 : 폴리페놀옥시데이스 최적 pH 5.8~6.8
최적 pH 및 온도 벗어나면 활성 저하
▪ 염소이온 , 아황산가스 : 효소 작용 억제
산소제거
▪ 공기차단 또는 공기대신 탄 산 가 스 나 질소 충진시 산화 억제
▪ 설탕물 , 소금물 등에 담가 공 기 차단
기질환원
▪ 아황산가스 , 아황산염 용액 처리시 기질 환원
▪ 기질을 환원시켜 초기 산화 차단
▪ 시스테인 , 글루타티온류의 SH 화합물 , 아스코브산 등 환원제 사용
3 비효소적 갈변 반응
마이야르반응
▪ 환원당 이 질소화합물과 반응 하여 갈색 물질 형성하는 반응
▪ 환원당 : 알데하이드기나 케톤기를 가진 환원당
▪ 질소화합물 : 아미노산, 펩타이드류 , 단백질 등
▪ 아미노 - 카보닐 반응, 멜라노이딘 반응
▪ 식품 가공 및 저장 중에 자연적으로 발생
▪ 수백종의 풍미 (flavor, aroma) 물질 생성
아스코브산산화
▪ 아스코브산 : 강력한 항산화제
▪ 아스코브산이 비가역적 산화로 기능 상실 , 갈색화 반응
▪ 아스코브산 산화효소에 의해 촉진 , 비효소적 반응
▪ 아스코브산 함량이 많은 감귤류 가공품 , 일부 채소 통조림에서 문제
캐러멜화반응
▪ 아미노산이나 단백질 없이 당류가 가열될 때 일어나는 갈변반응
▪ 당 함량이 높은 식품들의 가공시 흔히 발생 , 조건에 따라 반응생성물 차이
▪ 흑색 , 흑갈색의 캐러멜 형성
▪ 독특한 맛과 색을 지니고 있어 가공식품의 착색료 , 향료로 이용
▪ 하이드록시메틸퍼퓨랄 , 리덕톤 , 퓨란 , 락톤 , 휘발성 카보닐 물질 , 휴민 등
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