사전지식 - 우유단백질의 구성
우유는 알파 케이신(50%), 베타 케이신(35%),카파 케이신(15%)로 구성되어있다
알파와 베타케이신은 내부에 인을 0.8%함유하고 있으며 이것들은 칼슘과 결합하여 인산염형태(인산칼슘관련)로 되어있으므로 물에녹지 않는다.
인과 결합된 이런형태를 phosphosaseinate 라 한다.
이런 물에 불용성인 인산칼슘염형태의 케이신은 우유속에서 케이신이 침전되지 않고 고루분산되어있게해준다.(이런이유로 우유전체가 균일한 백색을 띠는것이다)
함께 들어있는 칼슘이온은 2가의 결합손(Ca++)을 가지고 있어서 케이신간에 교량(다리)역할을 하여 침전되지 않도록 해준다.
이 세종류의 케이신은 서로 분리되어있지 않고 서로 엉켜서 일종의 particle형태를 이루고 있는데 이를 micelle(입자)라 한다. 입자의 평균크기는 0.1~0.2마이크로미터(1마이크로 m=백만분의 1m) 이다.
응유효소(렌넷)에 의한 우유의 응고
우유를 응고시키는 한 방법은 우유단백질로부터 케이신의 안정성을 유지하는 κ-casein을 분해함으로서 설명된다.
κ-Casein의 분해는 렌닌 (chymosin)이라고 하는 효소를 첨가하면 가능해 진다.
αs1-, αs2-, 및 β-케이신은 각각 8 몰, 10-13 몰, 5 몰 PO4 /1 몰 단백질 로 구성된 다가 양이온에 의해서 강하게 serine mono-ester로서 결합되어 있으나, 6 mM(미리몰) 이상의 Ca++ 농도에서는 전하의 중화 (charge neutralization)와 침전을 일으킨다.
그러나 κ-케이신은 단 1 몰 PO4 /단백질 1 몰 밖에 되지 않아 칼슘이온과 약하게 결합되어 있다.
따라서 케이신 마이셀을 구성하는 10 배 이상의 칼슘-민감성 케이신을 안정화 시킬 수 있다.
우유 케이신 마이셀을 보호하던 κ-casein이 제거되면 우유에 존재하는 칼슘과 반응하여 칼슘은 케이신 입자사이에서 교량역할을 하여 calcium-paracaseinate(파라-케이신칼슘)라고 하는 커드로 변화된다.
이러한 형태의 응고는 우유의 정상적인 pH에서 일어나며, 케이신의 부분적인 단백분해현상으로 보아야 한다.
효소에 의한 우유의 응고현상은 치즈를 제조하는 원리로 응용된다.
=============================== 참 고 ==================================================
우유의 응고물은 응고방법 따라 몇 가지 특성에 있어서 차이점을 나타낸다.[표 1].
표 1 응고방법에 따른 응고물의 특성
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특성 |
응고방법 | |
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효소작용 |
산성화 | |
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형성과정 |
효소작용 |
유산발효 |
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케이신의 변화 |
파라-케이신으로 변화 |
변화 없음 |
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pH |
pH 6.8 |
pH 4.6 부근 |
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커드조성과 성질 |
칼슘-파라-케이신염 탄력성있는 불침투성의 gel |
탈염된 케이신 응집력없는 부스러지기 쉬운 커드 |
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커드응축/유청배제 |
신속 |
완만 |
응유효소를 이용한 커드형성
응유효소로 응고시킨 파라-케이신 염은 물리적으로 불완전한 상태이고 융합이 자발적으로 일어나므로 초기의 커드는 연하나 점차적으로 단단하여 진다. 그러나 렌넷응고 커드도 적은 양의 렌넷을 첨가하여 낮은 온도에서 응고시키면 응고속도가 아주 느리고 수분을 많이 함유하여 산성화커드와 같은 특징이 있는 미세한 커드가 형성된다.
표 2 젖산발효에 의해 산성화된 커드와 직접 산 첨가에 의한 커드의 비교
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항목 |
산성화 방법 | |
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유산발효 |
직접 산첨가 | |
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건물량 (g/kg) |
128 |
176 |
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유당 (건물량중 %) |
31.2 |
22.8 |
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칼슘 (mg/단백질 g) |
2.5 |
3.2 |
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수화수분 (g/단백질 g) |
1.5 |
1.3 |
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건물량 수율 |
53.5 |
42.2 |
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건물량 비율 |
0.6∼2.76 |
0.34∼0.47 |
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커드경도 |
약함 |
강함 |
신선치즈의 응고는 저온에서 칼슘을 첨가하여 용해시킨 후 직접 산을 첨가하면 케이신은 응고하지 않고 액체상태로 있다가 가열하면 단단한 커드를 형성한다. [표 2]와 같이 직접 산성화 방법에 의하여 얻은 커드는 칼슘량은 높으나 유당의 양은 낮은 편이며 경도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 단백질 1 g 당 수화된 수분의 함량을 보면 전형적인 커드보다 낮은 것은 산 커드의 고형분의 응집력이 높기 때문이다. 경도와 관련된 더욱 유의성이 있는 요인은 건물량 비율이다. 이 비율은 유청중 건물량과 커드의 건물량 비율을 의미하며, 비율이 0.9 보다 크면 커드는 액상을 의미한다. 따라서 직접 산 첨가에 의한 우유의 산성화는 경도가 강하고 유청배제가 잘되는 커드를 생산하게 된다. 직접 산 첨가에 의하여 형성된 커드의 중량과 유청 건물량의 총량(건물량 수율)은 젖산균에 의한 산성화 보다는 낮은 것을 알 수 있다.
출처 : 연암대 박승용교수 강좌
참고문헌: 순천대 배인휴교수 저서