<<식품함>>수분

[선구자]

01. 수   분  CONTENTS

 01-01. 수분활성도 (Aw)

 01-02. 등온 흡습 곡선

 01-03. 단분자층 수분함량(BET단분자층)

 01-04. 중간수분식품 (IMF - Intermediate Moisture Foods)

   01-01. 수 분 활 성 도 (Aw)

   1. 정     의

      한 식품의 수분활성도는 어떤 임의의 온도에 있어서의 그식품의 수증기압(Ps)에 대한 그 온도에 있어서의 순수한 물의

      수증기압(Po)의 비율로 정의 되며 상대습도(RH)까지 고려한 수분함량을 말함.

      한편, 한식품의 수증기압은 그 식품속의 수분에 녹아있는 용질의 종류와 양에 의해서 영향을 받는다.

             Aw  =  Ps /  Po  =  Nw  /  Nw  +  Ns            

                       Ps = 식품속의 수증기

                       Po = 동일 온도에서의 순수한 물의 수증기압

                       Nw = 물의 몰수

                       Ns = 용질의 몰수

   2. 의     의

      보통 수분의 수분함량은 %함량으로 표시하는 경우가 많으나 식품의 수분함량은 대기중의 수분함량.

      즉, 대기중의 상대습도에 의해서 크게 영향을 받으므로 대기중의 상대습도까지 고려한 수분함량 즉 aw로 표시함이

      적당하다

              RH  =  aw × 100 =  Ps / Po ×100

   3. 미생물의 성장과 수분활성도

      미생물의 성장, 번식에는 일정량 이상의 수분이 필요하나 이수분이 당류, 염류 용액의 상태로 있을 때는 미생물이 실제

      이용할 수 있는 수분함량은 한식품의 외관상의 수분함량보다 작다.

      이와 같이 미생물이 실제 이용할수 있는 수분의 양은 그식품의 % 수분함량보다는 aw에 의해서 더 적절히 표시된다.

      1) 세균(Bacteria) : 대부분의 세균은 습기가 많은 상태를 좋아하는 생체로서 aw가 0.95이상이 되어야 정상 성장이

                               가능하며 극소수 내염성균은 0.9 정도에서도 성장가는 (0.91)

      2) 효모 (Yeast) :   성장가능 aw는 0.88 ~ 0.90정도이며, 일부 내염성 효모나 내삼투압성 효모의 경우 0.8이하에서도

                               성장가능(0.88)

      3) 곰팡이 (Mold) : 성장가능 aw는 0.7 ~ 0.95정도이며 일부 내건성 곰팡이는 0.64전후에서도 성장가능  

   4. 소금, 설탕농도와 Aw와의 관계식

              Aw  =   Nw   /   Nw  +  Ns           

      1) 25%수분과 20%설탕(MW342)을 함유한 식품의 aw는  

              Aw  =   Nw   /   Nw + Ns    =    (25 / 18)  /  ( 25/18 + 20 / 342)  =  0.960

      2) 10%, 30% 소금물의 aw는

        (1) 10% 소금물은 수분이 90%가 된다

              Aw   =   Nw   /   Nw + Ns         =   (90 / 18)  /  (90/18 + 10 / 58.45)  =  0.96

        (2) 30%의 소금물은 수분이 70%

              Aw   =    Nw  /  Nw + Ns         =   (70 / 18)  /  (70/18 + 30 / 58.45)   =  0.88

   01-02. 등온 흡습 곡선

      한 식품의 수분함량은 대기중의 수분함량. 즉, 상대습도(RH)와 평형을 이룰때의 수분함량을 평형수분함량(EMC)

      이라 한다.

      상대습도(RH)와 평형수분함량(EMC)사이의 관계를 표시한 곡선을 등온흡습(탈습)곡선이라 부르며 대부분의 식품들의

      등온흡습(탈습)곡선은 S형곡선을 나타낸다.

      대부분의 식품에 있어서는 등온흡습곡선과 탈습곡선은 일치하지 않는데 이와같은 현상을 hysteresis effect라고 하며

      등온곡선의 굴곡점에서 가장 크다.

   1. 등온흡습(탈습)곡선과 온도와의 관계

      등온흡습(탈습)곡선의 형태는 온도에 의해서 영향을 받는다.

      즉 온도가 높아질수록 평형상대습도에 대응하는 수분함량은 적어지고 온도가 낮을수록 일정한 상대습도에 대응하는

      수분함량은 커진다.

   2. 등온흡습곡선의 구분과 각영역의 성질

      1) Ⅰ영역 : 식품의 EMC가 BET단분자막 형성 수분함량보다 적은 수분함량을 가진 영역으로, 식품속의 물분자들은

                     식품성분중의 Carboxyl기나 amino기와 같은 ion group과 강한 ion결합을 형성, 건조식품의 저장성,

                     안전성은 Ⅱ영역보다 낮다

      2) Ⅱ영역 : 식품의 EMC가 BET단분자막형성 수분함량을 나타내는 영역으로 이영역의 수분은 주로 결합수의 형태로

                    존재하나 주로 이온화되지 않고 있는 여러 기능기들과 수소결합 즉, 비극성결합에 의한 결합형태이다.

                    건조식품의 경우 가장 안전성이 큰 수분함량 영역이다.

      3) Ⅲ영역 : 주로 자유수로 존재하며 식품의 EMC가 BET단분자막 형성 수분함량보다 큰 수분함량을 나타내는 영역으로

                    식품의 품질저하를 가져오는 화학반응, 효소에 의한 반응이 촉진되고 미생물의 증식이 활발한 영역이다.

   3. Hysteresis 원인

      1) 탈습과정중 조직을 형성하고 있는 분자조직체의 수축에 의해서 흡착표면에서 이용할 수 있는 흡착장소들의 수가

         감소함으로써 수분의 가역적 흡수가 불가능하게 되는 현상.

      2) Hysteresis현상은 건조식품의 제조 또는 저장에 있어서 그 품질에 큰 영향을 줄수 있는 현상이다 .

   01-03. 단분자층 수분함량 (BET단분자층)

      일부 건조식품에 있어서 좋은 저장성을 나타내는 수분함량은 그 식품속에서 흡수된 물분자들이 단분자층을 형성한다고

      생각되는 수분함량과 일치한다고 보고 있다.

      이것은 단분자층을 형성하고있는 물분자들이 식품내의 성분이 공기중의 산소에 직접노출되어 산화되는 것을 방지하기

      때문인 것으로 생각되고 있으며 식품중의 수분함량이 그 단분자층을 형성하는 수분함량보다 적을때에는 식품의 변질이

      오히려 촉진될 수 있다.

      즉 과도하게 건조된 감자분말이 오히려 산패되기 쉬운점.

   1. 단분자층 수분함량이하의 수분함량에서는 비효소갈색화 반응의 속도가 촉진됨.

      건조식품에 있어서의 단분자츨 형성 수분함량은 식품의 안전저장에 매우 중요한 영향을 미치며 식품의 단분자층형성 수분함량을

      결정하는 것은 건조식품의 저장조건과 포장조건등을 결정 하는데 매우 유익하게 이용 될 수  있다.

   2. BET(단분자층) 수분함량

      1) 식품의 흡습(탈습)곡선에서 첫 변곡점에 해당하는 수분함량으로 건조식품의 저장성에 크게 영향을 주는 수분이다.

      2) 단분자층 수분함량이란 수분이 식품중에서 단일층으로 존재할 때의 수분함량으로 이 수분함량은 건조식품이 가장 안전하게

         저장 할 수 있는 수분함량이다.

         따라서 단분자층 수분함량의 측정은 건조식품의 경우 매우 중요한 의미를 갖는데 BET식에 의해서 구할 수 있다.

   01-04. 중간수분식품 (IMF - Intermediate Moisture Foods) 

      식품중의 물의 활성을 Control하여 자연상태의 것과 건조상태의 중간정도의 수분 함량을 유지하면서도 보존성은 건조식품

      못지 않게 유지한 식품을 말하며 식품의 유연성이 유지된 식품을 말한다.

      일반적인 식품은 50% 이상의 수분을 함유하며 Aw값이 0.95 ~ 1.00인데 반해 IMF는 수분함량이 15 ~ 30%이며

      Aw는 0.65 ~ 0.85사이이다

      IMF의 장점은 부패감소로 저장성과 이용성이 좋으며 Soft texture가 유지된다, rehydration없이 섭취 가능하며  제조는

      보습제 첨가, 농축, 탈수등에 의해 제조한다.

      이용 : 젤리, 쨈, 건포도, 시럽등