글루코스 시럽
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1. 개요
글루코스 시럽은 전분을 가수분해하여 얻는 감미료로, 덱스트로스 당량(DE)에 따라 다양한 등급으로 분류되며, 제과용, 고말토스 시럽 등이 있다. 전분 전처리, 침지 및 호화, 가수분해, 정제 및 증발 과정을 거쳐 제조되며, 식품 산업에서 증점제, 감미료, 보습제 등으로 널리 사용된다. 미국에서는 옥수수 시럽, 고과당 옥수수 시럽과 함께 가공식품 등에 사용되며, 영화 등에서 가짜 피를 만드는 데에도 활용된다.
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| 글루코스 시럽 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 감미료 |
| 주재료 | 옥수수 전분 |
| 상세 정보 | |
| 정의 | 전분 가수분해로 만든 시럽 |
| 다른 이름 | 액상 포도당 |
| 용도 | 식품 첨가물 음료 사탕 구운 식품 |
| 성분 | 포도당 말토스 올리고당 |
| 제조 방법 | 전분 슬러리의 효소 또는 산 촉매 가수분해 |
| 단맛 | 설탕보다 단맛이 덜함 (당화도에 따라 다름) |
| 점성 | 설탕 시럽보다 더 끈적함 |
| 보관 | 밀폐 용기에 담아 서늘하고 건조한 곳에 보관 |
2. 포도당 시럽의 종류
포도당 시럽은 전분을 가수분해하는 방법과 그 정도에 따라 다양한 종류로 나뉜다. 이러한 시럽은 주로 덱스트로스 당량(DE)에 따라 분류된다. 가수분해 과정이 많이 진행될수록 더 많은 환원당이 생성되어 DE 값이 높아진다.
사용된 공정에 따라 포도당 시럽의 조성과 기술적 특성이 달라질 수 있다.
2. 1. 제과용 시럽
원래의 글루코스 시럽은 고온 및 고압에서 옥수수 전분을 산 가수분해하여 제조되었다. 일반적인 제품은 DE 42를 가졌지만, 반응을 제어하기 어려워 품질이 가변적이었다.[1] 산 가수분해로 만들어진 DE가 높은 시럽은 쓴맛을 내고, 히드록시메틸푸르푸랄 및 기타 부산물의 생성으로 인해 어두운 색을 띠는 경향이 있었다. 이러한 유형의 제품은 이제 연속 전환 공정을 사용하여 제조되며[6], 산 가수분해의 저렴한 비용으로 인해 여전히 널리 사용된다. 제과용 시럽의 당 성분은 효소 가수분해로도 모방할 수 있다.[6] 일반적인 제과용 시럽은 포도당 19%, 맥아당 14%, 말토트라이오스 11%, 더 높은 분자량 탄수화물 56%를 포함한다.[7] 일반적인 42 DE 시럽은 설탕 단맛의 약 절반 정도이며[1], DE가 증가하면 단맛도 증가하여 63 DE 시럽은 약 70%, 순수한 덱스트로스(100 DE)는 설탕 단맛의 약 80%를 낸다.[1]2. 2. 고말토스 포도당 시럽
β-아밀레이스 또는 곰팡이 α-아밀레이스를 사용하면 50% 이상의 말토스(맥아당)를 함유한 포도당 시럽을 생산할 수 있다. 초고말토스 시럽의 경우 70% 이상의 말토스를 함유한다.[7] 이 효소들은 전분 분자의 끝에서 두 개의 포도당 단위(즉, 하나의 말토스 분자)를 한 번에 제거한다. 고말토스 포도당 시럽은 하드 캔디 생산에 큰 장점이 있는데, 특정 수분 수준과 온도에서 말토스 용액은 포도당 용액보다 점도가 낮지만 여전히 단단한 제품으로 굳기 때문이다. 또한 말토스는 포도당보다 보습제 성질이 적어, 고말토스 시럽으로 만든 사탕은 표준 포도당 시럽으로 만든 사탕만큼 쉽게 끈적해지지 않는다.[1]3. 포도당 시럽의 제조 과정
포도당 시럽 생산에는 다음과 같은 단계가 공통적으로 적용된다.
- 전처리: 식물 재료에서 섬유질과 단백질을 제거하고, 전분을 분리하여 물에 노출시킨다.[1]
- 침지 및 호화: 전분이 효소나 산에 의해 작용할 수 있도록 팽창시킨다. 곡물을 사용할 때는 변질을 막기 위해 아황산을 첨가한다.[1] 가공 및 정제된 전분 원료를 가열하면 전분 호화가 일어나 전분 과립이 용해된다.[1]
- 가수분해: 산 가수분해, 효소 가수분해 또는 두 가지 방법을 조합하여 글루코스 시럽을 생산한다. 현재는 주로 효소를 사용하며, α-아밀레이스는 전분을 올리고당으로, 글루코아밀레이스는 올리고당을 포도당 분자로 분해한다.
- 정제 및 증발: 컬럼을 통과시켜 불순물을 제거하고, 진공 상태에서 증발시켜 농도를 높인다.[1]
3. 1. 전처리
전분을 글루코스로 전환하기 전에는 식물 재료에서 전분을 분리해야 한다. 여기에는 섬유질과 단백질 제거가 포함된다(예: 밀 또는 옥수수 글루텐[1]). 단백질은 메일라드 반응으로 인해 이취와 색을 생성하며, 섬유질은 불용성이므로 전분이 수화되도록 하기 위해 제거해야 한다. 또한 이 과정의 일부로 식물 재료를 갈아서 전분이 물에 노출되도록 해야 한다.3. 2. 침지 및 호화
전분은 효소나 산이 작용할 수 있도록 팽창되어야 한다. 곡물을 사용할 때는 변질을 방지하기 위해 아황산을 첨가한다.[1]가공되고 정제된 전분 원료를 가열하면 전분 호화가 일어난다.[1] 전분 분자의 분자간 결합이 파괴되어 수소 결합 부위가 더 많은 물과 결합할 수 있게 된다.[1] 이것은 전분 과립을 돌이킬 수 없이 용해시켜 사슬이 비정질 형태로 분리되기 시작하게 만든다.[1] 이는 전분의 가수 분해를 준비하는 과정이다.[1]
3. 3. 가수분해
산 가수분해, 효소 가수분해 또는 두 가지 방법을 조합하여 글루코스 시럽을 생산할 수 있다. 과거에는 옥수수 전분을 농축된 염산과 혼합한 다음, 가압 하에 가열하여 글루코스 시럽을 생산하였다.현재는 옥수수 전분과 물의 혼합물에 효소 α-아밀레이스를 첨가하여 글루코스 시럽을 주로 생산한다. α-아밀레이스는 다양한 종의 세균인 ''바실러스''에 의해 분비되며, 세균이 성장하는 액체에서 분리된다. 이 효소는 전분을 올리고당으로 분해하고, 이 올리고당은 "γ-아밀레이스"로 알려진 효소 글루코아밀레이스를 첨가하여 포도당 분자로 분해된다. 글루코아밀레이스는 다양한 종의 곰팡이인 ''아스페르길루스''에 의해 분비되며, 곰팡이가 성장하는 액체에서 분리된다.
이렇게 얻어진 포도당은 여러 세균의 배양액에서 분리된 효소 D-자일로스 이성질화 효소가 채워진 컬럼을 통과시켜 과당으로 전환할 수 있다.
3. 4. 정제 및 증발
가수분해된 시럽은 컬럼을 통과시켜 불순물을 제거하여 색상과 안정성을 개선할 수 있다.[1] 묽은 포도당 시럽은 고형분 농도를 높이기 위해 진공 상태에서 증발된다.[1]4. 포도당 시럽의 활용
포도당 시럽은 식품 산업에서 증점제, 감미료, 보습제(수분을 유지하여 식품의 신선도를 유지하는 성분)로 사용되며, 사탕 제조에도 널리 사용된다.[10] 미국에서는 옥수수 시럽과 고과당 옥수수 시럽(HFCS)을 사용하여 수익 마진을 높이기도 한다.[10] 또한, 글루코스 시럽은 영화나 텔레비전에서 가짜 피를 만드는 데 사용되기도 한다.
4. 1. 식품 산업
글루코스 시럽은 상업적으로 제조된 식품에서 증점제, 감미료, 보습제(수분을 유지하여 식품의 신선도를 유지하는 성분)로 주로 사용된다.[10] 또한 다양한 사탕 제품의 제조에도 널리 사용된다.미국에서는 가공 식품, 사탕, 청량음료 및 과일 음료에 국내산 옥수수 시럽과 고과당 옥수수 시럽(HFCS)을 사용하여 수익 마진을 높이는 경우가 많다.[10]
글루코스 시럽은 HFCS 생산이 확대되기 전까지 미국에서 주요 옥수수 감미료였다. HFCS는 다른 효소를 사용하여 일부 포도당을 과당으로 전환한 것이다. 그 결과 생성된 시럽은 더 달고 더 잘 녹는다. 옥수수 시럽은 소매 제품으로도 판매된다.
4. 2. 기타
글루코스 시럽은 영화 및 텔레비전에서 가짜 피를 만드는 데 자주 사용된다.[10] 글루코스 시럽이 포함된 혈액 혼합물은 가격이 저렴하고 쉽게 구할 수 있어 독립 영화와 영화 제작자들 사이에서 매우 인기가 있다.참조
[1]
서적
Glucose Syrups: Technology and Applications
Wiley-Blackwell
[2]
서적
The Science of Sugar Confectionery
Royal Society of Chemistry
[3]
서적
Handbook of starch hydrolysis products and their derivatives
Blackie Academic & Professional
[4]
서적
Sugar Confectionery Manufacture
Springer
[5]
서적
Glucose Syrups: Technology and Applications
https://books.google[...]
John Wiley & Sons
2022-06-20
[6]
특허
Enzymatic preparation of glucose syrup from starch
[7]
서적
Polysaccharides and Polyamides in the Food Industry: Properties, Production, and Patents
Wiley-VCH
[8]
웹사이트
The use of enzymes in starch hydrolysis
http://www.lsbu.ac.u[...]
[9]
웹사이트
Enzymatic starch hydrolysis: background
http://www.bpe.wur.n[...]
[10]
웹사이트
Carbohydrate Sweeteners
http://www.foodprodu[...]
Virgo Publishing
2008-10-17
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