물은 모든 생체 내에서 여러 종류의 물질을 용해하고, 용해한 물질을 운반하며, 조직을 구성하는 기본 성분이다.

 

수분은 에너지원으로는 사용할 수 없으나 체조직을 구성하는 성분 중 에 가장 많은 양을 차지한다.

 

인체 내의 수분함량은 약 65% 이며, 그 중에서 71% 는 세포 내에 존재하고, 22%는 장내 조직에 있으며, 나머지 7% 는 혈장에 함유되어 있다.

 

인간은 10% 의 수분을 손실하면 고통이 심해지고, 20% 이상 손실되면 생명을 잃게 된다.

 

즉, 수분은 생명을 유지하는 데 있어 필수적이다.

 

 

 

1.수분의 작용

 

식품 중의 수분은 식품의 물리, 화학적 구조와 조성에 따라 작용이 다르며, 수분의 형태에 따라서도 기능이 다르다.

 

식품에 존재하는 수분은 주로 친수성 콜로이드(colloid) 물질에 흡수되어 겔(gel) 상태로 존재하거나 또는 식품 내부 또는 외부에 얇은 분자층으로 흡수되어 존재한다.

 

수분의 기능은 식품에서 난용성인 물질과 현탁액을 만들어 분산시키며, 친수성 고분자 화합물인 단백질이나 전분과 콜로이드 용액을 만들어 함수량에 따라 가역적으로 솔(sol)과 겔(gel)을 형성하는 것이다.

 

또한 물에 가용성 물질인 염이나 당 등을 용해하여 운반하는 역할을 한다.

 

인체 내에서의 수분의 작용은 다음과 같은 과정으로 나눌 수 있다.

 

 

물의_역할.png

 

 

물질의 운반작용: 주로 소화흡수된 영양소를 조직으로 운반해 주고, 체내 대사에서 생긴 노폐물을 운반하여 체외로 배설하는 기능이 있다.

 

용매작용 :물은 물질을 용해시키는 능력이 있기 때문에 영양소나 가용성 물질을 용해하여 체액의 PH 및 삼투압을 유지한다.

 

체내 화학반응의 조절작용: 체내의 모든 대사과정에서 일어나는 화학반응은 물을 필요로 하는 것이 많으므로 대사조절에 관여한다.

 

체온조절작용:체내에서 발생하는 열을 흡수 또는 방출하여 체온을 조절해 준다.

 

조직의 안정보호작용: 외부에서 오는 충격에 대해 쿠션과 같은 작용을 하여 체내기관에 전달되지 않도록 해 준다.

 

윤활기능: 관절에 존재하는 수분은 관절의 마찰을 방어하여 원할하게 움직 일 수 있도록 해준다.

 

 

2.수분의 섭취 및 배설

 

인체 내에서 필요로 하는 수분의 양은 연령, 생활습관, 환경 등에 따라서 다르다.

 

일반적으로 건강한 성인은 하루에 약 2.5L의 수분을 섭취하고, 약 2.5L를 배설하여 평형상태를 유지한다.

 

수분은 물 자체로 섭취 하나 음식물이나 청량음료을 통해서 섭취하기도 한다.

 

그 밖에 채내에서의 당질, 지질, 단백질 등의 대사에서 생성되는 물이 있는데 이것을 대사수(metabolic water) 라고 한다.

 

 

수분섭취배설.jpg

 

수분의 배설은 여러 가지 형태로 일어나지만 대부분이 소변을 통해서 배설되며, 그 밖에도 피부, 호흡, 대변을 통해서 배설된다.

 

자세히 정리하자면 신장에서 40~50%, 피부에서 배출되는 땀에서 15~30%, 호흡기로 10~20%, 대변으로 5~10%의 수분이 배설된다.

 

 

3.물의 성징

 

물의 일반적인 성질은 4℃에서 최대 밀도를 나타내며 1기압에서 끓는 점이 100℃이며 어는 점은 0℃이다.

 

분자량의 비율이 특이하게 높고 *비열도 높으며 물의 분자에는 *극성이 있다.

 

물의 *비중은 4℃에서 1이며, 0℃에서는 0.99987이다.

 

물의 *비중은 4℃에서 1이며, 0℃에서는 0.99987이다.

 

*극성: 화학에서 이중극자 혹은 그 이상의 다중극자를 갖는 분자나 분자단에서 나타나는 전하의 분리를 의미한다

*비열: 단위 질량의 어떤 물질의 온도를 단위 온도만큼 올리는 데 필요한 열량을 말한다 ex)물1g이 1℃ 올리는데 필요한 열량

*비중: 어떤 물질의 밀도 ρ와, 표준 물질의 밀도ρs와의 비이다.

        밀도와 비중은 혼동되기 쉽지만, 밀도는 질량을 부피로 나눈 양이며, 비중은 기준 물질과 비교되는 밀도의 비

 

 

이러한 성질은 동결 시 체적팽창을 일으켜서 융점강하에 커다란 영향을 미치는데 야채류의 조직 파괴 및 냉동육의 육즙(drip) 생성의 원인이 된다.

 

또한 각종 전해질을 용해하며, 물에 직접 용해되지 않는 물질을 분산시켜 콜로이드(colloid)로 만든다.

 

 

 

물 분자의 구조와 극성1.png

 

물 분자(H2O)의 분자구조는 산소원자 1개가 수소원자 2개와 공유결합된 형태이다.

 

수소원자의 결합각은 104.5°이며, 산소원자는 전자를 받아들이는 성질이 있고 수소원자는 전자를 방출하는 성질을 갖는다.

 

따라서 물 분자 전체에서 전자의 밀도는 산소원자가 높고 수소원자가 낮으므로 분자 내에서 전자배치는 비대칭이 된다.

 

물 분자 중에서 전기음성도가 큰 산소는 수소원자로부터 전자를 글어당기므로, 수소원자는 부분 양전하(+)를 띠고, 산소원자는 부분 음전하(-)를 띠게 된다.

 

이러한 물 분자의 특유한 극성 때문에 물 분자 사이에 수소결합이 생성된다.

 

물 분자와 식품 중의 당질, 단백질, 유기산, 알코올 등이 서로 결합 할 때 식품의 특성은 큰 영향을 받는다.

 

 

4.자유수와 결합수

 

자유수 결합수.jpg

 

 

식품에 함유된 물은 존재형태에 따라 크게 자유수와 결합 두 가지로 나눈다.

 

자유수는식품의 구성성분과 결합되어 있지 않고 모세관을 자유로이 이동하는 수분을 말한다. 수용성 성분을 녹이며, 식품을 건조할 때 증발하고  0℃ 이하에서는 동결한다. 자유수는 미생물의 번식이나 효소반응과 산소 또는 비산소반응에 이용되며, 식품의 변질에 영향을 준다.

 

결합수는 식품 중의 이온기나 작용기에 영향을 받는 수분을 말한다. 결합수는 자유수에 비해서 증발하거나 얼기 어려워 100℃에서도 끓지 않고, 0℃에서 얼지 않으며, 용매로 작용하지 않는다.  결합수는 미생물의 증식에 이용되지 못하고 효소반응과 화학반응에도 관여하지 못한다.

 

식품의 건조나 동결이 결합수에까지 영향을 미치면 단백질의 변성 등 조직적인 품질저하를 일으키게 되며, 식품의 물성에도 영향을 미치게 된다.

 

결합수의 생성은 수화(Hydration)에 의해서 일어나며, 결정 물질 중의 결합수는 *결정수에서 기인된다.

 

*결정수: 물질의 결정 속에 일정한 화합비로 들어 있는 물을 말한다. 결정 내에서 일정한 위치를 차지하며 그 양이 변하면 결정구조가 달라진다.

 

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