제과제빵 재료학 - 이스트(1) 이스트와 발효

이스트(효모)의 역할

이스트(효모)는 제과제빵에서 필수적인 발효제로, 반죽이 부풀어 오르고 풍미를 형성하는 중요한 역할을 한다. 이스트는 미생물의 일종으로, 주로 사카로마이세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)종이 사용된다.

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1. 이스트 이야기

ㅇ 이스트(효모)는 많은 종류가 있지만, 현재 제빵용 이스트로 사용되고 있는 제품은 야생효모 중에서 제빵에 적합한 이스트만을 분리, 배양하여 만든 것이다.

ㅇ 1800년대 중반에 제빵용 이스트가 순수배양 되어 생산되기 이전에는 공기, 과일의 표피, 곡류 등에 존재하는 다양한 야생효모 균이나 젖산균을 이용하여 빵을 만들어왔다.

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2. 이스트의 역할

(1) 팽창 작용

이스트는 발효 과정에서 탄수화물(주로 전분과 당)을 분해하여 이산화탄소(CO₂)와 알코올을 생성한다. 생성된 이산화탄소는 반죽 내부에 기포를 형성하여 빵을 부풀게 한다. 이 과정은 반죽 내 글루텐 구조와 결합하여 빵의 조직을 형성하고, 부드럽고 폭신한 식감을 만든다.

(2) 풍미 형성

이스트 발효 과정에서 생성되는 알코올, 유기산, 에스테르, 휘발성 화합물은 빵 특유의 풍미를 형성한다. 특히 장시간 저온 발효를 진행하면 발효 부산물이 증가하여 깊은 풍미를 가진 빵을 만들 수 있다.

(3) 글루텐 발달 촉진

이스트가 발효하면서 반죽이 부풀어 오르면, 글루텐 조직이 팽창하여 더욱 탄력적인 구조를 형성한다. 이 과정은 빵의 씹는 맛과 조직감을 결정하는 중요한 요소가 된다.

(4) 반죽 숙성 효과

이스트가 반죽에서 활동하는 동안 글루텐 구조가 안정화되며, 단백질과 전분의 분해가 일부 진행된다. 이는 반죽을 부드럽게 만들고, 소화 흡수율을 높이는 효과를 가져온다.

이스트는 단순히 반죽을 부풀게 하는 역할뿐만 아니라, 빵의 맛과 질감을 결정하는 중요한 요소이므로 적절한 관리와 사용법이 필요하다.

(5) 반죽온도 상승

에너지(열량) 발생으로 인해 온도가 상승한다.

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이스트(효모)의 구성 성분

이스트는 크게 수분과 고형분으로 나눌 수 있다. 수분은 이스트의 생명 활동과 발효력을 유지하는 데 중요한 역할을 하며, 고형분은 이스트 세포를 구성하는 영양소들로 이루어져 있다.

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1. 수분(Water) – 약 65~75%

ㅇ 신선한 생이스트(Fresh Yeast) 기준으로 약 65~75%의 수분을 포함한다.
ㅇ 수분은 이스트 세포 내에서 생명 활동을 유지하는 매개체 역할을 하며, 효소 반응과 물질대사가 원활하게 이루어지도록 돕는다.
ㅇ 수분 함량이 높을수록 이스트가 활발하게 활동하지만, 보관성이 떨어질 수 있다.
ㅇ 반면, 인스턴트 드라이 이스트(Instant Dry Yeast, IDY)나 활성 건조 이스트(Active Dry Yeast, ADY)는 수분 함량이 낮아 장기 보관이 가능 하다.

 

2. 고형분(Solids) – 약 25~35%

고형분은 이스트를 구성하는 주요 영양소로, 단백질, 탄수화물, 지방, 비타민, 미네랄, 효소로 나뉜다.

(1) 단백질(Protein) – 약 40~50% (고형분 기준)

ㅇ 이스트 고형분의 가장 큰 비율을 차지하는 성분이다.
ㅇ 단백질은 효모 세포를 구성하는 중요한 요소이며, 발효에 필요한 효소(Enzyme)의 원료가 된다.
ㅇ 특히 글루타티온(Glutathione)이 포함되어 있어, 반죽의 연성을 증가시키고 제과제빵의 조직 형성에 기여한다.

(2) 탄수화물(Carbohydrate) – 약 30~40%

ㅇ 이스트는 자체적으로 글리코겐(Glycogen)과 만난(Mannan)을 저장 탄수화물로 보유하고 있다.
ㅇ 글리코겐은 발효 시 이스트의 에너지원으로 사용되며, 반죽 내 당을 분해하여 이산화탄소(CO₂)와 알코올을 생성한다.
ㅇ 이스트 세포벽에는 베타글루칸(β-Glucan)과 만난(Mannan)이 포함되어 있어, 발효 중 수분을 유지하고 이스트의 구조를 지탱한다.

(3) 지방(Lipid) – 약 5~8%

ㅇ 이스트의 세포막을 형성하는 성분으로, 인지질(Phospholipid)과 지방산(Fatty Acid)으로 이루어져 있다.
ㅇ 세포 구조를 유지하고, 발효 과정에서 반죽의 공기 포집을 돕는다.

(4) 비타민(Vitamins) – B군 비타민 함유

ㅇ 이스트는 다양한 비타민 B군(티아민, 리보플라빈, 나이아신, 판토텐산, 비오틴 등)을 함유하고 있다.
ㅇ 특히 비오틴(Biotin)과 판토텐산(Pantothenic Acid) 은 이스트의 성장과 발효력을 높이는 중요한 역할을 한다.

(5) 미네랄(Minerals) – 약 5%

ㅇ 이스트에는 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 인(P), 칼륨(K), 아연(Zn), 철(Fe) 등의 미네랄이 포함되어 있다.
ㅇ 미네랄은 이스트가 활발하게 증식하고, 발효력을 유지하는 데 필요한 영양소다.

(6) 효소(Enzymes) – 발효 반응 촉진제

ㅇ 이스트는 다양한 효소를 포함하고 있으며, 당을 분해하여 발효를 촉진하는 역할 을 한다.
ㅇ 주요 효소로는 말타아제(Maltase), 인버타아제(Invertase), 자이모아제(치마아제, Zymase) 등이 있다.
ㅇ 말타아제(Maltase) : 맥아당(엿당, Maltose)을 포도당으로 분해하여 발효에 활용한다.
ㅇ 인버타아제(Invertase) : 자당(Sucrose)을 포도당과 과당으로 분해하여 발효를 돕는다.
ㅇ 자이모아제(치마아제, Zymase) : 포도당을 발효하여 이산화탄소(CO₂)와 알코올을 생성하는 핵심 효소다.

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정리

ㅁ 이스트는 수분(75%)과 고형분(25%)으로 구성된다.
ㅁ 수분은 이스트의 생명 활동을 유지하는 역할을 하며, 고형분은 발효 과정에 필요한 영양소로 이루어져 있다.
ㅁ 단백질과 효소는 발효를 촉진하고, 탄수화물과 지방은 에너지원으로 사용된다.
ㅁ 비타민과 미네랄은 이스트의 활성을 유지하며, 최적의 발효 조건을 조성한다.

 

이스트의 구성 성분을 이해하면, 최적의 발효 환경을 조성하고 제과제빵에서 원하는 품질을 얻을 수 있다.

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이스트(효모)의 형태와 생육

ㅁ 길이 1~10㎛, 폭 1~8㎛으로 원형 또는 타원형이다.
ㅁ 1개의 세포가 하나의 생명체를 이루고 있다.
ㅁ 출아법으로 증식하는 단세포 미생물이다.
ㅁ 이스트는 식물이지만, 엽록소를 가지고 있지 않아 광합성 작용을 하지 않고 영양소를 밖으로부터 공급받아야 한다.
ㅁ 이스트의 영양원: 발효성 탄수화물(포도당, 과당, 설탕, 맥아당), 질소, 인산과 칼륨, 물 등.

ㅁ 이스트는 호기성과 혐기성 둘 모두의 특징을 가지고 있다.

ㅇ 산소가 충분한 경우(호기성): 이스트가 당류를 완전히 분해하며 대량의 에너지, 이산화탄소, 물을 생성하고 그 결과 "증식"에 이용한다.

ㅇ 산소가 불충분한 경우(혐기성): 이스트가 당류를 중간까지만 분해하여 소량의 에너지와 당류의 불완전 분해산물인 알코올과 탄산가스를 생성하는 "발효"를 한다.

 

ㅁ 이스트 생육의 최적 온도: 28~32도

ㅁ 이스트의 발효 속도가 최대인 온도: 38도

ㅁ 이스트 생육 환경의 최적 pH: pH 4.5 ~ 4.8

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이스트(효모)의 효소에 대해서

이스트(효모)는 다양한 효소를 포함하고 있으며, 이 효소들은 발효 과정에서 중요한 역할을 한다. 제과제빵에서 사용하는 이스트의 효소는 주로 탄수화물 분해, 단백질 변형, 지방 대사 등에 관여한다. 다음은 이스트가 보유한 주요 효소와 그 기능에 대한 정리이다.

1. 아밀라아제(Amylase)

• 전분(탄수화물)을 분해하여 단순한 당으로 변환하는 효소이다.
• 전분을 말토오스나 포도당으로 변환하여 이스트가 쉽게 소비할 수 있도록 돕는다.
• 제빵 과정에서 발효를 촉진하여 빵의 부피 증가에 기여한다.

2. 말타아제(Maltase)

• 말토오스를 포도당으로 변환하는 효소이다.
• 이스트는 포도당을 직접 소비하여 에너지를 생성하고 발효 가스를 방출한다.

3. 인베르타아제(Invertase, β-Fructofuranosidase)

• 자당(설탕)을 포도당과 과당으로 분해하는 효소이다.
• 이 효소 덕분에 이스트는 설탕을 직접적으로 이용할 수 있다.

4. 치마아제(Zymase)

• 해당과정(Glycolysis)에서 작용하는 여러 효소 군을 포함하는 개념이다.
• 포도당을 발효하여 알코올과 이산화탄소를 생성하며, 이 과정이 제빵에서 빵을 부풀게 하는 원리이다.

5. 프로테아제(Protease)

• 단백질을 분해하여 펩타이드와 아미노산으로 전환하는 효소이다.
• 글루텐의 결합력을 조절하여 반죽의 연성을 높이는 역할을 한다.
• 반죽이 너무 질길 경우 적당한 단백질 분해를 통해 부드러움을 부여한다.

6. 리파아제(Lipase)

• 지방을 분해하여 글리세롤과 지방산으로 변환하는 효소이다.
• 반죽 내에서 지방 분해가 일어나면 풍미가 강화될 수 있으며, 특정한 발효 향을 형성하는 데 기여한다.

이스트가 보유한 이 효소들은 제과제빵에서 반죽의 질감, 발효 속도, 풍미 형성 등에 중요한 영향을 미친다. 이를 적절히 활용하면 더욱 질 좋은 제품을 만들 수 있다.

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이스트(효모)에 없는 효소

1. 락타아제: 유당 분해효소

• 유당은 분해되지 않고 잔여당으로 남아 껍질색을 내는 역할을 한다.

2. 아밀라아제: 전분 분해효소

• 이스트에는 거의 없지만 밀가루에는 아밀라아제가 들어있어 전분을 덱스트린과 맥아당으로 분해한다.