#6. 효모의 당분 섭취 (1)

6편. 효모의 당분 섭취 (1)

구독자 님, 안녕하세요.

이번 Yeasty Letter에서는 효모가 맥즙에 함유된 당분을 어떻게 섭취하는지 그 과정을 소개해드리겠습니다.

이전에 2편에서는 맥즙의 주요 성분인 발효성 당분, 비발효성 당분, 그리고 Free Amino Nitrogen (FAN)에 대해 다루었습니다. 양조 효모가 맥즙 속 발효성 당분과 FAN 복합체를 효율적으로 활용하는 것은 매우 중요합니다. 일반적으로 양조 효모는 자당(sucrose), 포도당(glucose), 과당(fructose), 말토오스(maltose), 말토트리오스(maltotriose)를 우선순위에 따라 순차적 또는 동시에 이용합니다.

<그림 1>에서 보실 수 있듯, 양조 효모는 포도당, 과당, 말토오스, 말토트리오스를 주로 이용하는 반면 덱스트린(dextrins)은 효모가 직접 섭취하지 못해 잔여당(비발효성 당분)으로 남게 됩니다. 이 잔여당은 맥주의 단맛과 바디감에 영향을 미치죠.

그러나 세종(Saison) 효모와 같은 Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus는 효율이 다소 낮을 수 있음에도 불구하고 덱스트린을 활용할 수 있습니다. 이는 해당 효모가 세포 외부로 글루코아밀라아제(glucoamylase)를 분비하기 때문인데, 이 효소는 덱스트린의 α‑1,4 결합을 효과적으로 가수분해하여 포도당으로 전환하지만, α‑1,6 결합은 상대적으로 분해 효율이 낮아 제한적으로만 작용합니다. 이렇게 가수분해된 당분은 효모가 발효 과정에서 활용할 수 있게 됩니다.

* 가수분해 : 거대 분자가 물 분자의 도움을 받아 분해되는 과정으로, 이때 여러 가수분해 효소들이 촉매 역할을 합니다.

효모가 맥즙 속 당분을 활용하는 첫 단계는 세포막을 통한 흡수입니다. 효모는 세포막을 통해 포도당과 같은 단당류를 직접 흡수하거나, 세포 외부에서 당분을 가수분해해 더 작은 당 단위로 분해한 후 이를 내부로 들여보냅니다.

<그림 3>에서 보듯, 포도당(glucose), 과당(fructose), 말토오스(maltose), 말토트리오스(maltotriose)는 세포막을 그대로 통과하여 세포 내부로 들어갑니다. 반면, 자당(sucrose)과 덱스트린(dextrins)은 세포 외부에서 효소에 의해 가수분해되어 작은 당들로 분해된 후 흡수됩니다.

* 전화 효소(Invertase) : 자당(Sucrose) ⇒ 포도당(Glucose) + 과당(fructose)

* 글루코아밀라아제(Amyloglucosidase) : 덱스트린(Dextrins) ⇒ 포도당(Glucose)

(참고: 이 효소는 덱스트린의 α‑1,4 및 α‑1,6 결합 모두에 작용하지만, α‑1,4 결합은 빠르게, α‑1,6 결합은 상대적으로 느린 속도로 가수분해됩니다. 또한, 가수분해 속도는 사슬 길이와 결합 유형에 따라 달라지는데 말토오스과 말토트리오스는 더 긴 사슬의 올리고당류보다 낮은 비율로 분해됩니다.)

단당류인 포도당과 과당은 에너지 소모 없이 수동적으로 세포 내부로 흡수되지만, 말토오스과 말토트리오스와 같은 이당류는 능동수송(Active transport) 과정을 통해 흡수됩니다. 이 과정에서는 ATP가 ADP로 전환될 때 발생하는 에너지를 사용하여 세포막의 농도차를 극복하며 당을 세포 내부로 들여보냅니다.

* Active transport(능동수송) : ATP가 ADP로 전환될 때 생성되는 에너지를 활용하여 세포막을 통해 물질을 이동시키는 과정입니다. 이 과정을 통해 세포 내부와 외부의 농도 차이를 극복하며 특정 물질을 들여오거나 배출할 수 있습니다.

이번 Yeasty Letter에서는 효모의 당분 섭취 과정에 대해 간략히 알아보았습니다. 다소 심화된 내용이 포함되어 있어 이번 편은 여기서 마무리하고, 다음 편에서는 보다 새롭고 심층적인 내용을 다루도록 하겠습니다. 

읽어주셔서 감사합니다.

Written by. SB

참고 문헌.

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