개념 한 쪽
전분은 가열과 수분에 따라 호화되고, 식은 뒤에는 노화라는 변화를 겪는다. 과일의 연화와 펙틴질의 분자량 변화도 탄수화물의 중요한 특성으로 다룬다. 포도당의 환원 생성물과 셀룰로오스의 가수분해 산물을 구분하는 문항도 함께 확인한다.
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출제기준 단원 「탄수화물의 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 펙틴질 분자량 비교 | 1 | 펙틴질 가운데 분자량이 가장 큰 물질을 가린다 |
| 포도당 환원 생성물 판별 | 1 | 포도당의 환원으로 생기는 당알코올을 고른다 |
| 셀룰로오스 가수분해 산물 | 1 | 셀룰로오스 완전 가수분해의 최종 산물을 찾는다 |
전분 노화를 α화된 전분이 실온이나 냉장 상태에서 β화되어 재결정화되는 현상으로 정의한다. 이 변화로 식감이 딱딱해지고 수분이 빠져나가는 현상이 나타난다. β화된 전분이 실온에서 α화되는 것은 노화가 아니라고 본다. 전분이 미생물이나 효소에 의해 변질되는 것은 부패나 발효의 영역으로 구분한다.
전분 노화가 가장 잘 일어나는 조건을 수분 함량과 온도로 설명한다. 수분이 30% 미만이면 분자가 움직일 여유가 적고, 90% 이상이면 분자가 흩어져 노화가 느려진다고 본다. 가장 노화가 잘 일어나는 구간은 수분 30~60% 정도로 제시한다. 온도는 실온이나 냉장 온도에서 잘 일어나며, -30℃ 같은 극한 저온이나 90℃ 같은 고온에서는 노화 속도가 느려지거나 다른 현상이 우세하다고 설명한다.
전분의 호화를 전분 입자가 물과 함께 가열되면서 물을 흡수하여 부풀고 결정 구조가 무너지며 반투명하고 점성이 있는 상태가 되는 현상으로 정리한다. 호화에 직접 영향을 주는 요인으로 수분, 전분 종류에 따른 아밀로오스 함량 차이, pH를 제시한다. 아밀라아제는 전분을 당으로 분해하는 효소이므로 호화 현상 자체의 직접 요인으로 보지 않는다. 호화는 물리적 팽창 과정이고 효소 작용은 화학적 분해 반응이라는 구분을 강조한다.
과일의 성숙기와 보관 중 연화 과정에서는 세포벽과 세포막 사이에 자리한 펙틴의 변화를 핵심으로 본다. 펙틴이 분해되거나 용해되면 세포 간 결합이 느슨해지고 과일이 무르게 된다고 설명한다. 펙틴질의 분자량은 원펙틴이 가장 크고, 펙틴, 펙트산, 펙트닌산 순으로 작아진다고 정리한다. 원펙틴은 물에 녹지 않는 불용성 상태이며 미성숙한 과일에서 주로 발견된다고 본다.
포도당이 환원되면 알데하이드기가 알코올기로 변화하여 솔비톨이 생성된다고 설명한다. 만니톨은 만노스의 환원 생성물이고, 덜시톨은 갈락토스의 환원 생성물이며, 이노시톨은 고리형 구조의 사이클로헥산올 유도체로 구분한다. 셀룰로오스는 포도당이 β-1,4 결합으로 연결된 다당류이므로 완전 가수분해 시 포도당을 생성한다고 정리한다. 부제탄소가 3개인 단당류의 이론적 입체 이성체 수는 2의 3제곱으로 계산하여 8개가 된다고 제시한다.
전분 노화 문항에서는 α화된 전분이 β화되어 재결정화되는 흐름을 기준으로 판단한다. 노화가 잘 일어나는 조건을 고르는 문항에서는 수분 30~60%와 실온 또는 냉장 조건을 함께 확인한다. 호화의 직접 요인을 고르는 문항에서는 수분, 아밀로오스 함량, pH와 효소 함량을 구분한다.
펙틴질의 분자량을 묻는 문항에서는 원펙틴이 가장 크고 불용성이라는 점을 적용한다. 포도당의 환원 생성물을 묻는 문항에서는 포도당과 솔비톨의 대응을 확인하고, 만노스와 만니톨, 갈락토스와 덜시톨의 대응을 함께 구분한다. 셀룰로오스의 가수분해 산물을 묻는 문항에서는 β-1,4 결합으로 연결된 포도당 중합체가 최종적으로 포도당이 된다는 점을 적용한다.
부제탄소가 3개인 경우의 입체 이성체 수를 구하는 계산은 2의 3제곱을 적용하여 8개로 구한다. 이 계산에서는 부제탄소 개수를 먼저 세고 지수 계산을 정확히 하는 것이 핵심이다.
펙틴(pectin)질 중 분자량이 가장 큰 것은?
정답 ② · 문제는 펙틴질 중 분자량이 가장 큰 물질을 묻고 있다. 펙틴의 전구체인 원펙틴(protopectin)은 불용성의 고분자 상태로서 가수분해되면 점차 분자량이 작아져 펙틴, 펙트산, 펙트닌산 순으로 감소한다.
펙틴질은 원펙틴→펙틴→펙트산→펙트닌산 순으로 분자량이 감소하며, 원펙틴이 가장 크다.
포도당(glucose)이 환원되어 생성된 당알코올은?
정답 ① · 문항은 포도당의 환원 생성물이 무엇인지를 묻고 있다. 포도당(알데하이드기)을 환원하면 해당 탄소가 알코올기로 바뀌어 포도당의 환원 생성물은 솔비톨이 된다.
포도당의 카르보닐기가 환원되면 6개의 수소가 추가되어 솔비톨이 생성된다.
셀룰로오스(cellulose)를 가수분해하면 무엇이 생기는가?
정답 ③ · 문제는 셀룰로오스의 가수분해 산물을 묻고 있다. 셀룰로오스는 β-1,4 결합으로 연결된 포도당 단위체의 다당류이므로 완전 가수분해하면 포도당이 생성된다.
셀룰로오스는 포도당이 β-1,4 결합으로 연결된 다당류이므로 가수분해 시 포도당이 생성된다.
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