가수분해효소와 산화환원효소

신선식품에 존재하는 효소는 대부분 가수분해효소와 산화환원효소에 속하며 식품을 보관, 저장할 때 식품 성분의 변화를 일으켜 품질을 저하시키기 때문에 데치기, pH조절, 저해제 첨가, 저온저장 등 적당한 방법을 통해 효소 활성을 조절해야 한다. 반면 일부 효소의 경우는 식품의 질감, 향미 등을 개선하기 위해 식품 가공에 이용되기도 한다.

 

가수분해효소

• 아밀라아제

아밀라아제는 전분을 가수분해시키는 효소를 말하며 α-아밀라아제, β-아밀라아제, 글루코아밀라아제 등이 있다.

 

- α-아밀라아제 : 전분의 α-1,4 결합을 무작위로 가수분해하여 저분자량의 덱스트린을 생성하고 점도를 급격히 감소시키는 액화효소이다. 전분 현탁액의 투명도와 환원력을 증가시키고 50℃ 정도에서 가장 큰 활성을 보이며, 최적 pH는 4.7~6.9이다. 발아 곡류, 췌장액, 타액, 일부 세균 및 곰팡이 등 동물, 식물, 미생물에 널리 들어있다. 맥아 중의 α-아밀라아제는 맥주 제조에 쓰인다. 

- β-아밀라아제 : 전분을 비환원성 말단에서부터 맥아당 단위로 가수분해하며, 이때 생성된 맥아당이 단맛을 내기 때문에 당화효소라고도 한다. 아밀로펙틴과 반응시키면 α-1,6 결합이 있는 분짓점에서부터 2개 또는 3개 떨어진 포도당잔기에서 반응이 멈춰 한계 덱스트린이 생성된다. 제빵, 맥주 제조, 주정에 많이 이용되며, 고구마와 같은 서류, 곡류, 두류, 엿기름, 타액에 많다.

- 글루코아밀라아제 : 주로 곰팡이가 생산하는 효소로 비환원성 말단으로부터 차례로 가수분해하여 β-포도당을 생산한다. 글루코아밀라아제는 느리지만 α-1,6 결합도 분해할 수 있다. 옥수수시럽, 포도당 제조 등에 이용된다.

 

• 펙틴분해효소

펙틴분해효소는 고등생물의 세포벽이나 세포간질에 존재하는 다당류인 펙틴질을 분해하는 효소다. 과일 주스를 제조할 때 과즙의 여과 및 청징, 포도주의 청징 등에 이용되며 과일의 숙성과 연화에도 쓰인다. 펙틴에스터라아제(pectin esterase), 폴리갈락투로나아제(polygalacturonase) 등이 있다.

- 펙틴에스터라아제 : 펙틴의 메틸에스테르기를 분해해 펙틴산을 생성하는 효소로 감귤류와 토마토가 이 효소의 활성이 높다.

- 폴리갈락투로나아제 : 폴리갈락투론산의 α-1,4 결합을 가수분해하여 갈락투론산을 생성하는 효소이다.

 

• 리파아제

리파아제는 중성지방의 에스테르 결합을 가수분해하는 효소로, 식물, 동물, 미생물에 존재하며 여러 식품의 향미에 영향을 준다. 우유에 혼입 된 리파아제는 유지방을 분해해 가수분해적 산패를 일으키며, 이때 생성된 저급지방산은 불쾌취의 원인이 된다. 반면, 치즈나 초콜릿의 독특한 향미 생성에 리파아제가 이용되기도 한다. 블루치즈에 속하는 로케포르티치즈는 숙성 시 페니실리움 로케포르티(Penicillium rpqueforti)가 분비하는 리파아제에 의해 카프로산, 카프릴산 등이 생성되면서 치즈 특유의 강한 자극성 향미를 낸다.

 

• 프로테아제

프로테아제는 단백질의 펩티드 결합을 분해하는 효소로 고등식물, 동물, 미생물에 존재한다. 단백질 분자 내의 펩티드 결합에 작용하는 엔도펩티다아제와 유리상태의 α-아미노기가 카르복실기가 있는 말단의 펩티드 결합에 작용하는 엑소펩티다아제가 있다.

- 레닌(rennin) : 치즈 제조에 이용되며, 주로 뮤코(Mucor) 속의 곰팡이가 분비하는 효소를 사용한다. 즉, 우유의 카세인을 부분적으로 가수분해하여 불용성인 파라-κ-카세인과 가용성인 글리코펩티드를 생성하며, 파라-κ-카세인은 우유 중의 다른 카셍니과 함께 응고하여 커드를 형성한다.

- 파파인 : 파파야에 함유되어 있는 효소로 염기성 아미노산이나 류신, 글리신과의 결합을 가수분해하며, 육류의 연육제, 맥주의 혼탁제거 등에 이용한다.

- 프로테아제 : 식물에 존재하며 파파인 외에 무화과에 존재하는 피신, 파인애플에 존재하는 브로멜린 등이 있다.

- 카텝신 : 동물조직에 존재하는 단백질 분해효소로 사후경직이 된 육류의 연화에 관여한다.

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산화환원효소

• 폴리페놀옥시다아제

폴리페놀옥시다아제는 폴리페놀화합물을 산화시켜 갈변을 일으키는 효소이며, 산소가 있어야 활성화되기 때문에 채소의 껍질을 벗기거나 잘라서 공기 중에 방치하면 갈변하는 이유가 된다. 바나나, 복숭아, 사과, 감자, 버섯 등과 같은 과일과 채소의 조직에는 폴리페놀옥시다아제 및 그 기질인 카테킨, 카테콜, 클로로겐산, 티로신 등과 같은 폴리페놀화합물이 널리 존재한다. 폴리페놀옥시다아제에 의한 갈변은 과일과 채소의 품질을 저하시키는 주원인이므로 다양한 방법을 통해 반응을 억제시키지만, 우롱차와 같은 홍차를 제조할 때는 의도적으로 이 반응을 일으킨다.

 

 

• 리폭시게나아제

리폭시게나아제는 불포화지방산의 산화에 촉매 되는 효소로서, 리놀산, 리놀레산과 같이 시스, 시스-1,4-펜타디엔(cis, cis-1,4-pentadiene) 구조를 갖는 지방산과 그 에스테르 화합물을 산화시켜 과산화물을 생성한다. 두류, 밀, 감자 등에 많이 존재하며, 특히 대두, 강낭콩 등과 같은 두류에 많아 대두식품 특유의 콩 비린내 생성에 관여한다. 이 효소는 가열하면 불활성화되므로 대두를 끓는 물에서 마쇄하면 불쾌취가 생성되지 않는다. 리폭시게나아제가 활성화되면 불쾌취는 물론, 지용성 비타민과 카로틴, 엽록소, 안토시아닌 같은 색소도 파괴되므로 데치기 등과 같은 열처리를 이용해 불활성화시키는 것이 좋다. 반면, 밀가루의 제빵성 개선을 위해 리폭시게나아제가 이용되기도 하는데, 밀가루에 생 대두가루를 혼합하면 밀가루의 카로티노이드 색소를 산화시켜 표백효과를 내고, 밀가루 내 -SH-를 산화시켜 -S-S- 결합 형성을 촉진해 제빵성이 향상한다.