5.식품 중의 수분

 

식품의 수분함량은 보통 상압에서 105°C 건조했을 때 그 감소량으로 구한다. 

 

수분의 함량은 식품의 경도, 선도, 보존성, 유동성, 맛 등에 커다란 영향을 미친다.

 

수분함량.jpg

 

 

수분의 함량에 따라 식품을 분류하면 수분이 많은 식품, 수분이 적은 식품, 수분을 적게 한 가공식품 등 세가지로 구분할 수 있으며 수분이 많은 식품은 야채나 과일, 육류, 어패류 난류 등이 있고, 수분이 적은 식품은 곡류, 두류,  유지 및 당류가 있으며, 수분을 적게 한 가공식품에는 건조식품, 동결건조식품 등이 있다.

 

수분의 함량은 식품의 이화학적 특징에 영향을 미치게 되며, 미생물학적 요인에 의한 식품의 변질에도 영향을 미치게 된다.

 

전분 입자는 다량의 물과 함께 가열하면 팽윤하여 호화가 일어난다.

 

이와 같이 식품의 조리, 가공에 있어서 물의 역할은 매우 크다.

 

생물의 세포 내에는 많은 수분이 존재하는데, 동물체는 혈액이나 임파액에, 식물체는 수액 등 유동물질에 주로 존재한다,

 

일반적으로 채소나 과일 중에는 90% 이상이 존재하며, 특히 조리한 육류에도 50~65%의 수분이 함유되어 있다.

 

 

6.수분활성도

 

수분활성도(water activity,Aw)란 식품 중에 존재하는 수분 중의 활성을 나타내는 수분의 양이 얼마인지를 나타낸 것이다.

 

수분활성도라는 개념이 왜 필요한지를 설명하기 위해 아래의 표를 보자

 

수분활성도_2.jpg

 

사람들은 대체로 수분이 많은 음식들이 상하기 쉽다고 생각한다.

 

반은 맞고 반은 틀린 말이다.

 

과실과 육류, 건조 과일을 예시로 들어보이면 과실과 육류의 수분함량은 25%이상 차이가 난다.

 

그럼에도 불구하고 수분활성도는 0.97로 같다.

 

건조 과일의 수분함량은 과실과 5배 이상 차이가 난다.

 

적은 수분함량에 비해 수분활성도는 0.72~0.8로 높은 편이다.

 

이는 곧 결합수와 자유수의 함유량과도 연관이 되는데 수분활성도가 높을수록 자유수의 함량이 높아지며, 자유수의 함령이 높기 때문에 미생물 생육과 효소작용이 활발해지고, 저장성이 나빠지게 되는 것이다.

 

쉽게 생각하면 수분이 좀 적더라도 수분활성도가 높으면 음식이 쉽게 상한다고 생각하면 된다.

 

 

이렇듯 수분함량만으로는 표현하지 못하는 식품성분에 포함된 물의 강도를 표시하기 위해 도입된 개념이 수분활성도이다.

 

수분활성도는 순수하게 물의 수증기압(P0)에 대한 식품이 수증기압(P)의 비율로 정의된다.

 

일반적으로 수분활성도는 0에서 1의 사이 값을 갖고 있으며, 아래와 같은 식을 이용하여 구할 수 있다.

 

Aw=P/P0

    = Mw/(MP/w+Ms)

 

Mw: 식품 시료 중 물의 mole 수

Ms: 식품 시료 중 용질의 mole 수

    

 

일반적으로 식품은 수분 이외의 영양소 등의 성분을 함유하기 때문에 P<P0가 되며 Aw는 항상 1보다 적은 값이 된다.

 

수분활성이 큰 식품일수록 미생물이 번식하기 쉬우며 저장성도 나쁘다

 

부패성 미생물의 수분활성은 세균 0.90~0.99, 효모 0.88, 곰팡이 0.80 정도다

 

이보다 높은 값을 나타내는 식품은 부패하기 쉽다.

 

주요 식품의 수분활성을 보면 수분이 많은 채소, 과실은 0.98~0.99, 육류나 생선은 0.98, 쌀과 대두는 0.60~0.64의 범위를 갖는다.

 

Aw값과 실제 식품의 함수량과의 관계를 나타낸 그림을 등온흡습곡선(moisture sorption isothem)이라 한다.

 

탈습흡습.jpg

이것은 일정한 온도에서 여러 개의 밀폐용기 내부를 여러 가지 상대습도 또는 Aw로 만들어 이를 X축으로 정하고, 그 온도에서 밀폐용기에 넣어둔 식품의 함수량이 평형이 되게 한 후 수분함량을 Y축으로 취하여 그린 그림이다.

 

식품에 따라서 각각 다른 곡선을 나타내며, 일반적으로 길게 늘어진 역 S자형이다.

 

이 모양은 식품 중 수분의 상태와 깊은 관계가 있으며 곡선의 형태로부터 수분의 상태를 알 수 있다.

 

등온흡습곡선은 A영역, B영역, C영역으로 구분하며 상대습도 0~20% 정도의 A영역은 아미노기나 카르복실기와 같은 이온그룹과 강하게 연결된 단분자층 수분이 손상되어 존재한다. 이 영역에서는 자유수는 존재하지 않고, 일부 결합수마저도 제거되어 있는 영역이다.

 

상대습도 20~45% 정도의 B영역은 자유수와 결합수들에 의해 식품이 다분자층을 구성하고 있으며, 여기서 다분자층은 수분에 의해 식품에 얇은 수분층이 형성되어 있는 것을 의미한다. 이러한 상태의 수분함량은 최적의 저장조건을 갖는다.

 

상대습도 45% 이상의 C영역에서 자유수의 함량이 늘어나는 영역으로 식품의 모세관에 수분이 자유로이 응결되어 있는 상태이다. 자유수에 의해 미생물의 생육과 효소반응이 일어나는 영역이다.

 

48453345bd936.jpg

 

이상의 등온흡습곡선을 그려 봄으로써 식품의 최적 저장 수분함량을 알 수 있으며, 이는 식품가공과 식품위생에 이용될 수 있다.

 

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