홈베이킹 하기 5(밀가루의 과학)

1.글루텐이 빵의 골격을 만든다.

밀가루에는 다양한 영양분이 들어 있는데, 주성분은 단백질과 탄수화물(전분)이다. 먼저 단백질 이야기부터 해보자.

밀가루와 물으 ㄹ섞으면 서서히 탄력 있는 반죽으로 변한다. 이는 밀가루 단백질이 물리적인 힘(이기고 치대고 때리는 등)을 통해 물으 ㄹ흡수하면서 글루텐(gluten)이라는 혼합물로 바뀌기 때문이다. 간단히 말해 이 글루텐이 반죽과 완성된 빵의 골격을 형성한다. 건축물로 비유하자면 기초가 되는 기둥이나 대들보에 해당한다고 할까?. 밀가루에는 네 종류의 단백질(알부민, 글로불린, 글리아딘, 글루테닌)이 6~15%정도 들어이다. 그중에서도 글루테닌과 글리아딘은 거의 동일한 양이 함유되어 있고, 전체 밀가루 단백질의 대략 80%를 차지하고 있다. 글루테닌과 글리아딘이 물과 결합해 서로 얽히면서 탄성과 점성이 있는 입체적인 그물 구조의 글루텐 조직을 형성한다. 글루테닌은 탄성은 많지만 신장성이 없는 반면 글리아딘은 탄성은 없지만 점성과 신장성(늘어나는성질)이 많아서, 완성된 글루텐은 점탄성을 적당히 겸비하고있다. 글루텐은 다양한 종류의 결합에 따라 복잡한 구조를 형성한다. 결합에는 수소를 매개로 전기음성도가 높은 부분끼리 서로 끌어당기는 수소 결합, 글루텐에 들어 있는 아미노산 중 하나인 시스테인 분자의 SH기(설프히드릴기)끼리 결합하는 시스틴 결합(disulfide vond, 이황화 결합이라고도 함)등이 있다.

글루텐의 1차 구조는 여러 종류의 아미노산 500~1000개가 규칙적으로 배열되고, 2차 구조는 주로 수소 결합에 의해 결합하며 꼬이는, '글루텐 헬릭스'라는 나선 형태가 된다. 이 구조를 더욱 복잡하게 한 것이 SH기의 '팔'을가진 시스테인이라는 함황 아미노산이다. 글리아딘에서 비롯한 시스테인들이 산화하면서 시스틴결합(S-S결합)해 시스틴이라는 화합물이 되면서, 글루텐 사이에 가교를 만든다. 이 가교가 글루텐을 비틀어 더 강한 코일 형태로 만들면서 글루텐을 강화한다. 빵 반죽이 발효되는 동안 산화가 촉진되면 시스틴 결합도 증가한다. 그리고 그러한 글루텐이 몇 겹씩 겹쳐지면서 빵 반죽은 밀도가 무척 높은 3차 구조인 그물 구조를 형성한다. 또 이것들이 서로 반응하고 결합하면서 얽히고 설켜 입체적인 4차 구조가 된다. 이렇게 탄성과 신장성이 뛰어난 글루텐 조직이 반죽 발효 중에 이스트가 생성하는 탄산가스를 반죽 속의 셀(기포)에 저장한다. 그 반죽을 굽게 되면 수증기가 발생하면서 셀에 들어 있던 가스가 열팽창 하여 반죽 전체가 부풀어 오르기 시작한다. 거기서 더 가열되면 글루텐 자체가 열응고 하기 때문에 완성 된 빵의 크럼을 탄력있는 스펀지 형태로 유지할 수 있다. 그러니까 글루텐은 반죽 단계에서도, 빵이 완성되고 나서도 언제나 빵의 골격 역할을 충분히 하고있다. 

 

2.글루텐의 탄성과 점성

글루텐 속의 글리아딘은 점성과 신장성(늘어나는성질),글루테닌은 탄성이 많다는 원래의 성질은 앞에서 언급햇다. 여기서는 글루텐 자체의 탄성과 신장성에 대해 알아보게싿. 믹싱 등에 의해 완성된 글루텐은 3차, 4차 구조를 가진 폴리펩티드(polypeptide,아미노산이 펩티드 결합한 고분자)집합체로 된 밀도 높은 코일 형태의 구조이다. 펩티드 결합이란 아미노산끼리 결합한 것을 말하는데, 아미노기와 카복시기 에서 물이 빠지면서 생기는 결합니다. 코일형태가 되어 긴장한 글루텐이 용수철처럼 된 모습을 한 번 상상해보자, 용수철은 한 방향의 장력과 압력에 단대 방향으로 항력이 작용하기 때문에 복원성이 높다. 이를 굴르텐으로 바꿔 생각하면, 탄력성 있는 글루텐사슬이 된다. 다만 약ㄱ간의 시간 경과와 온도 변화에 따라 글루텐 사슬이이왈된다. 이를 글루텐의 이완이라고 부르는데, 이때 탄성이 줄어드는 반면 신장서과 신전성(부푸는성질)은 향상된다. 이완된 글루텐에 다시 물리적인 힘(주무르고 때리는 등)을 가하면 글루텐은 탄성을 회복한다. 즉 글루텐은 늙어서 그 성질을 잃기 전까지는 '긴장과완화'를 반복할 수 있는 셈이다. 실제로 빵을 만들 때 이 탄성의 '긴장과완화'를 활용한다. 글루텐에 포함된 밀 단백질의 글루테닌과 글리아딘은 각각 화학적 구조의 차이 때문에 성질이 다르다. 글루테닌은 다른 글루테닌 분자오 ㅏ점점 결합하는 시스틴 결합이 일어나면서 거대한 폴리머(고분자화합물)가 된다. 글루테닌의 폴리머는 글루테닌 분자의 수가 늘어나면 늘어날수록 그 성질이 증폭되기 때문에 글루텐의 탄성도 더 강해진다. 반면 글리아딘은 폴리펩티드 사슬 하나가 접혀서 덩어리가 된 것이 각각 존재한다. 단일분자 집합체이므로 부드럽고 쭉 늘어나느 성질이 있다. 글리아딘을 막대기 끝에 걸고 끌어 올리면 가는 실처럼 늘어난다. 이를 글리아딘이 지닌 신장성,신전성이라고 부르는데, 글루텐에도 그러한 성질을 유감없이 발휘하낟. 또 전분과의 관계에 대해 조금 언급하자면, 글리아딘은 끈적끈적한'점성'을 지니고 있기 때문에 글루텐 사이와 그 주변에 전분이나 기타우너료 입자와 분자를 접착시킬 수 있다. 그리하여 빵의 골격인 글루텐과 글루텐 사이에 전분 벽을 세우는 것이 가능하다. 이렇게 글리아딘은 빵반죽에서 접착제 역할을 맡고있다.

 

출처-빵의과학