원자 및 분자

음식을 확대 할 때 무엇을 볼 수 있습니까? 가장 먼저 눈에 띄는 것은 음식의 모든 복잡한 구조의 세부 사항입니다. 더 가까이 축소하면 아마도 일부 셀이 흘러 나올 것입니다. 이 세포가 다시 많은 다른 분자가 쌓이는 것을 볼 수 있지만 더 가까이 다가 갈 수 있습니다. 그리고이 분자들은 다시 원자로 구성됩니다.

이 분자와 원자는 우리의 음식을 형성하고, 음식의 구조, 영양가 및 요리 또는 가공 중에 어떤 반응이 발생할 수 있는지 결정합니다. 이러한 원자와 분자를 어느 정도 이해하는 데 어느 정도는 음식을 이해하는 데 도움이됩니다.

단어, 분자 및 원자가 계속 독서를 두려워하면, 우리는 그들이 무엇인지, 어떻게 작동하는지 설명하고 탄수화물, 단백질 및 지방의 세 가지 매우 중요한 분자 그룹을 소개 할 것입니다. 이 게시물이 끝나면 화학은 더 이상 무섭지 않아야합니다 :-).

식품 과학의 이러한 기본 개념을 더 많이 배우는 데 관심이 있습니까? ‘Food Chemistry Basic’과정을 살펴보면 퀴즈와 슬라이드 쇼와 함께 모든 기본 사항을 함께 배치했습니다. 기본 사항을 더 잘 이해하는 데 도움이됩니다!

도입 :음식의 원자

식품 화학은 종종 원자로 시작하고 원자는 분자를 형성하며 우리가 식품 화학에서 연구하는 분자입니다. 그래서 우리는이 Food Chemistry Foundation 시리즈를 원자로 시작할 것입니다.

원자는 분자의 빌딩 블록이며,이 세상의 각각은 원자가 쌓입니다. 원자는 가벼운 현미경으로 볼 수 없으며 매우 작으며 일반적으로 10 억 분의 1 미터입니다!

원자 유형이 다르지만 (나중에 다시 돌아옵니다) 각 원자 유형은 비슷한 방식으로 빌드됩니다. 모든 원자의 기본 빌딩 블록은 양성자, 중성자 및 전자의 세 가지 기본 '조각'입니다. 다른 원자 유형에는 이러한 빌딩 블록이 다르지만 동일한 유형의 빌딩 블록을 포함합니다.

양성자, 중성자 및 전자

이 세 빌딩 블록의 중요한 개념은 각각 전하가 있다는 것입니다. 양전자는 양전하가 있고, 전자는 음의 하전이며 중성자는 전하가 없습니다. 이름이 말한 것처럼 중립적입니다.

원자의 양성자와 중성자는 원자의 중심 (핵)을 형성하고, 음의 충전기 전자는이 중심 주위에 약간 더 멀리 떨어져 있습니다. 전자는 양성자 및 중성자에 비해 작습니다. 그들은 핵에서 떠 다니기 때문에 이것들은 원자들 사이에서 더 쉽게 교환되는 경향이 있습니다. 그들은 화학 반응과 분자를 만들 때 중요한 역할을합니다.

역할 :요소 결정

원자의 양성자 수는 우리가보고있는 원자 유형을 결정합니다. 이러한 유형의 원자를 '요소'라고도합니다. 세계에는 제한된 수의 요소 (또는 원자 유형)가 있으며, 118 개에 불과합니다. 이들은 모두 소위 요소 테이블로 그룹화되어 있으며 화학 수업에서 들었을 수도 있습니다. 가장 간단한 요소는 하나의 양성자 만 가지고 있으며, 모든 후속 요소는 하나의 추가 양성자가 있으며, 최대 118.

전자는 아주 쉽게 교환 될 수 있지만, 양성자와 중성자의 경우에는 그렇지 않습니다. 이것들이 교환되는 반응이 있지만, 대부분의 식품 화학에서는 일어나지 않을 것입니다 (생각 :핵 화학).

우리는이 게시물에서 음식에서 가장 흔한 요소 (운 좋게도 118 명 모두가 아닙니다)를 살펴볼 것입니다. 그러나 소개로서 어떤 요소가 존재하는지에 대한 아이디어를 얻는 것이 좋습니다. 노래보다 더 좋은 방법은 무엇입니까?

중성자는 동위 원소를 결정합니다

따라서 전자는 양성자와 중성자의 핵 주위에 '소용돌이'와 화학 반응에서 중요한 역할을합니다. 양성자의 수는 요소를 정의하므로 중성자는 무엇을 하는가? 중성자의 수는 원소의 동위 원소를 결정합니다. 음식의 경우 이것은 그다지 관련이 없지만 핵 화학의 경우 매우 중요한 개념입니다. 이런 이유로 우리는 여기서 더 이상 논의하지 않을 것입니다.

음식의 가장 일반적인 요소 (원자 유형)

118 개의 요소가 있기 때문에 화학자들은 이름을 지정하는 편리한 방법을 찾아야했습니다. 전체 이름을 항상 사용하면 혼란 스러울 것입니다. 특히 우리가 다시 원자를 쌓는 분자를 묘사 할 때 혼란 스러울 것입니다. 따라서 각 요소는 1, 2 또는 3 글자의 자체 약어가 있습니다 (주기 시스템 영화에서 볼 수 있듯이)

음식에는 상대적으로 적은 수의 공통 원자가 있습니다. 그 중 4 개는 특히 일반적으로 탄소, 산소, 질소 및 수소입니다. 가장 중요한 것들에 대해 논의합시다 :

• Carbon (C) :이것은 우리가 음식으로 만날 대부분의 분자의 빌딩 블록입니다. 지방, 탄수화물 및 단백질에 중요합니다. 탄소가 없으면 음식의 대부분의 분자는 형성 될 수 없습니다.
• 산소 (O) :산소는 특히 모든 종류의 화학 반응에 참여하는 데 특히 좋습니다. 산소는 종종 두 분자를 서로 부착하거나 분자를 조각으로 쪼개는 데 사용되는 많은 전자를 가지고 있습니다.
• 질소 (N) :이 원자는 단백질을 만드는 데 필수적입니다. 질소 단백질이 없으면 형성 될 수 없었습니다. 질소 그룹은 또한 반응이 일어날 일반적인 장소입니다.
• 수소 (H) :아마도 대부분의 시스템에서는 그다지 흥미롭지 않을 것입니다. 수소는 종종 분자에서 빈 공간을 '채우는'공간을 '채 웁니다'. 산과 기초에 대해 논의하면 이것은 실제로 매우 중요한 원자입니다!

4 개의 '큰'원자 후에는 논의 할 가치가있는 다른 사람들이 몇 명 있습니다.

• 인 (P) 및 황 (S) :종종 단백질 화학에서 흥미로운 역할을합니다.
• 나트륨 (NA) 및 클로라이드 (CL) :본질적 으로이 두 가지의 조합 인 소금에 대해 들었습니다. 따라서 나트륨과 클로라이드!
• 칼슘 (CA) :뼈를위한 중요한 미네랄.

분자

분자는 안정적인 성분을 형성하기 위해 서로 반응 한 더 큰 원자 구조입니다. 대부분의 원자는 그 자체로 안정적이지 않으며, 대기 중에 순수한 산소 원자를 찾지 못하고 대신 두 산소 원자가 반응하여 하나의 산소 분자를 형성 할 것입니다 (O ₂ . ). 수소도 마찬가지입니다 (h ₂ ).

우리는 원자의 약어를 사용하여 방금 배운이 원자 중 어느 것이 분자에 존재하는지 나타냅니다. 각 분자는 이러한 원자의 다른 조합이 될 것입니다. 원자는 서로 다른 방식과 순서로 서로 부착됩니다.

분자는 그들이 구축 된 원자의 문자를 보여주고 작은 첨자 수를 사용하여 분자에 존재하는이 원자 중 몇 개가 있는지 (산소 및 수소 분자에 대해했던 것처럼)를 나타냅니다. 화학자들 에게이 분자 공식은 그들이 연구하는 과정을 설명하는 데 필수적입니다.

별도의 게시물에서 우리는이 공식에 대해 더 자세히 논의합니다.

분자 구조

분자에 어떤 원자가 존재하는지 아는 것이 매우 도움이됩니다. 그러나 화학자들에게 완전한 이야기를 말하지는 않습니다. 대신, 당신은 또한 이러한 원자가 서로 어떻게 부착되는지 알아야합니다. 원자가 서로 부착되는 방식은 반응하는 방식에 큰 영향을 미칩니다.

동일한 화학적 공식을 가질 수있는 분자가 있지만 (따라서 동일한 유형과 원자 수로 구성됨) 완전히 다른 구조와 구조적 공식을 갖습니다! 이들은 처음에 비슷해 보일지라도 실제로 반응하고 다르게 행동 할 수 있습니다.

음식의 예는 포도당과 과당입니다. 둘 다 동일한 원자로 구성됩니다 :C ₆ H ₁₂ o ₆ . 그러나 그들의 화학 구조와 행동은 상당히 다릅니다 (감미료에 대해 자세히 알아보십시오)

현재 우리는 이러한 분자가 어떻게 구축되고, 그려지고 표시되는지에 대해 다이빙하지 않을 것입니다. 대신, 탄수화물, 단백질 및 지방과 같은 음식에서 가장 일반적인 분자 그룹을 살펴보면서 지금까지 배운 것을 적용 해 보겠습니다. 이 분자는 '다량 영양소'라고도하며 영양 적 관점에서 우리에게 필수적입니다. 세 그룹의 분자는 음식이 어떻게 나올지에 영향을 미치는 매우 뚜렷한 특성을 가지고 있습니다. 그들은 예를 들어 맛과 맛뿐만 아니라 브라우닝 반응에서 중요한 역할을합니다.

탄수화물

탄수화물은 탄소 (C), 산소 (O) 및 수소 (H) 원자로 구축됩니다. 대부분의 탄수화물은 다음의 화학적 공식으로 설명 할 수 있습니다. c _x H _2y o _y . 다시 말해, 수소 원자의 수는 산소의 두 배입니다. 탄소 원자의 수는 산소 및 수소 원자의 수와 관련이 없을 필요가 없습니다. (이 규칙에는 몇 가지 예외가 있습니다!)

탄수화물을 천체라고도 할 수도 있습니다. 천체에 대해 이야기 할 때, 일반적인 분할은 단당류, 이당류, 올리고당 및 다당류의 4 가지 그룹으로 만들어집니다. 분할은 분자의 크기에 따라 수행됩니다.

단당류는 가장 작은 탄수화물이며, 더 작은 사카 라이드를 형성하기 위해 분할 할 수 없습니다. 포도당과 과당은 아마도 가장 잘 알려진 단당용 일 것입니다. 둘 다 동일한 화학적 공식을 갖는다 :c ₆ H ₁₂ o ₆ . 그럼에도 불구하고, 그들은 약간 다른 방식으로 지어져 몸에 완전히 다른 반응을 보입니다.

이당류는 다음으로 가장 작은 천사입니다. 그들은 항상 2 개의 모노 사카 사이드로 만들어졌습니다. 예를 들어, 유당은 포도당과 갈락토스로 만들어집니다. 자당 (일반 테이블 설탕)은 과당과 포도당으로 만들어집니다.

다음 단계는 올리고당이며, 2 개 이상의 단당류로 만들어졌으며, 일반적으로 3 내지 10.이 분자는 종종 식물에서 발견되어 구조를 제공 할 수 있습니다. 올리고당은 종종 식물의 섬유 부분을 형성합니다.

마지막으로 다당류가 발생합니다. 이들은 10 개 이상의 단당류로 구성된 거대한 분자입니다. 그들은 복잡한 구조를 형성 할 수 있으며 단당류는 반드시 하나의 긴 사슬을 형성하지 않고 복잡한 네트워크를 형성 할 수 있습니다. 다당류는 모두 단당산화물로 만들어졌지만 꽤 다르게 행동 할 수 있습니다. 음식에서 다당류의 일반적인 예는 전분입니다 (다시 두 가지 다른 다당류로 구성된 아밀로스 &아밀로펙틴).

단백질

단백질은 별개의 분자 구조를 가진 우리의 인간에게 또 다른 주요 영양소입니다. 단백질은 본질적으로 매우 긴 분자 사슬이며, 매우 복잡한 일부 측쇄가있었습니다. 단백질은 탄수화물보다 훨씬 큽니다. 대부분의 단백질 중 분자식을 적을 수 없을 것입니다. 너무 많은 원자와 함께 복잡한 방법입니다.

즉, 긴 체인은 지속적으로 반복되는 패턴을 가지고 있습니다. 이 긴 사슬을 형성하기 위해 반응 한 소위 아미노산의 긴 사슬입니다. 현재 23 개의 알려진 상이한 아미노산 (각각 아래 그림에 다른 R- 그룹을 가진)이 있으며, 결합하면 모든 단백질을 생성 할 수 있습니다. 아미노산은 하나의 긴 가닥을 형성함으로써 단백질을 형성한다. OH 그룹은 NH ₂ 와 반응합니다 두 아미노산 사이의 결합을 형성하기 위해 그룹 (물 분자 방출).

탄수화물과 달리 단백질의 크기에 따라 구별되지 않습니다. 다수의 다른 단백질이 있으며 모두 거대하고 매우 복잡한 경향이 있습니다. 그것이 긴 아미노산 사슬이기 때문에, 사슬 내에서 많은 상호 작용이 일어날 수 있습니다. 다른 측면 그룹 (위의 그림의 R-)은 상호 작용할 수 있습니다. 그들은 체인의 분자처럼 '구속'하지는 않지만 서로 격퇴하거나 끌 수 있습니다. 발생할 수있는 다양한 상호 작용이 많이 있습니다. 이러한 상호 작용은 긴 가닥이 접거나 모든 종류의 3 차원 구조로 돌리게 할 수 있으며, 이들은 다시 특정한 방식으로 스스로를 구성 할 것입니다.

단백질 분자의 전반적인 형태는 활성에 매우 중요합니다. 이 모양은이 긴 아미노산 가닥이 어떻게 접고 스스로 변하는 지에 따라 결정됩니다. 3D 구조가 파괴되면 단백질은 매우 다르게 행동 할 것입니다. 우리는 계란을 요리하거나, 가열 효소 (특정 유형의 단백질), 고기를 요리하거나 치즈를 만들 때 이것을 볼 수 있습니다!

지방

마지막으로 :지방. 저지방 제품은 주변에서 볼 수 있지만 지방을 섭취하지 않으면 갈 수는 없습니다. 지방은 단백질과 탄수화물만큼이나 인간에게도 중요합니다.

지방은 지질이라고 불리는 더 큰 분자 그룹에 속하며 지방은 지질의 특정 하위 그룹입니다. 모든 지질은 소수성 분자입니다 (물을 좋아하지 않음). 지방이 아닌 지질의 예는 콜레스테롤입니다.

지방에 대한 화학적으로 올바른 설명은 트리글리세리드입니다. 지방이 실온에서 액체 인 경우 일반적으로 오일이라고합니다. Triglyceride라는 이름은 지방의 기본 구조를 설명합니다 :하나의 글리세롤 분자, 3 개의 지방산이 붙어 있습니다 (아래 참조)

단백질과 탄수화물의 경우와 마찬가지로 지방이 많이 있습니다. 많은 다른 지방산이 있으며 다른 트리글리세리드를 형성하기 위해 많은 다른 방법으로 다시 결합 할 수 있습니다!

위의 지방산의 구조적 도면에서 당신은 A를 볼 수 있습니다. 이것은이 시점에서 시작하는 많은 다른 체인이있을 수 있다는 사실을 나타냅니다. A는 항상 긴 탄소 원자 사슬로 구성됩니다. 이 사슬의 탄소 원자의 수는 4에서 20 개가 넘는 탄소 원자로 다를 수 있습니다.

또 다른 매우 중요한 특성은 탄소 원자 사이에 소위 이중 결합이 있는지 여부입니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이이 이중 결합은 분자가 직선을 형성하는 대신 방향을 바꿀 수 있습니다. 이중 결합이없는 지방산은 포화라고하며, 이중 결합을 가진 것은 불포화됩니다.

트리글리세리드에 존재하는 지방산의 유형은 실제 지방 또는 오일의 특성을 결정합니다. 그들 중 하나는 녹는 점입니다.

지방산의 사슬이 길수록 지방의 융점이 높아집니다. 더 작은 분자는 더 쉽게 움직일 수 있으므로 액체가 되려면 더 낮은 온도가 필요합니다. 이중 결합을 갖는 분자도 마찬가지입니다. 이중 결합이 지방산이 꼬임을 유발하는 유형이라면, 구조가 구조화되면 용융점이 낮아집니다. 이 꼬임이 지방이 서로 옆에 자신을 구조화하기가 더 어려워지기 때문입니다.

우리의 지식 적용

불행히도 이것은 모두 이론적으로 이론적이었다. 불행히도, 당신이 주제를 처음 접한다면, 그것이 음식에서 볼 수있는 현상을 이해하는 데 필요한 것입니다. 하지만 이제 몇 가지 지식이 생겨날 시간입니다!

당신이 배운 것을 즐겼으며 더 많은 식품 과학 기본 사항을 배우고 싶습니까? 우리가 조금 더 깊이 다이빙하는 음식 화학 기본 과정에 가입하고 퀴즈에 대한 지식을 테스트 할 수있는 기회를 제공하십시오!

• • 글루텐
  • 치즈
  • 물고기
• 지방이 생겨나십시오 :
  • 올리브 오일 (산화 조심)
  • 튀김
  • 라드
  • 아이스크림
• 설탕이 생겨나는 참조 :
  • 벌집
  • 쿠키
  • 당근 케이크