식품 중의 수분. Water in Foods

식품 속에서 물의 존재 형태

동식물 조직 속의 물의 존재 형태

식품 속에 존재하는 물은

자유로이 이동할 수 있는 물과

식품 성분에 결합한 물,

이렇게 두 가지 형태로 구분할 수 있다.

전자를 유리수(free water) 또는 자유수라고 하며,

식품을 건조시키면 쉽게 제거되고,

0℃ 이하에서는 잘 얼게 되는

보통 형태의 물을 말하는 것으로,

식품 중에서

염류, 당류, 수용성 단백질 등을 용해하는

용매로서 작용하는 물이다.

후자는 결합수(bound water) 또는

수화수(water of hydration)라고 하며

식품의 구성 성분인 탄수화물이나 단백질 분자들에

강하게 흡착되어 있거나

수소결합(hydrogen bounding)에 의해

밀접하게 결합하고 있는 형태의 물로서

보통의 방법으로는 쉽게 분리시킬 수 없는 물을 말한다.

한 식품 속에서 자유수와 결합수는

서로 독립적으로 존재하는 것이 아니며,

상황에 따라 일부의 결합수는 자유수가 될 수 있으며

또 일부의 자유수는 경우에 따라서 결합수가 될 수 있다.

즉, 이들은 서로 그 이동이 가역적이어서

일정한 온도 또는 물에 녹아있는 물질 등의

종류나 양 등에 의하여 크게 영향을 받아

평형상태(equilibrium state)에 있게 된다.

예를 들면 0℃ 이하로 온도가 급속히 내려갈수록

유리수는 계속 얼음이 되므로

일부 결합수는 유리수로 되어 평형을 유지하고자 한다.

[1] 자유수. free water

자유수는 용매로 작용하는 보통 형태의 물을 말하며,

다음과 같은 일반적 성질을 갖는다.

(1) 용매로 작용하는 물이다.

물은 다른 어떤 용매보다 극성이 크기 때문에

많은 전해질을 잘 녹이는 성질을 가지고 있어서

식품 중에서 염류, 당류, 수용성 단백질 등에 용매로 작용하며,

직접 물에 녹지 않는 물질들을 분산시켜

교질(colloid) 용액을 만들기도 한다.

(2) 건조나 압착에 의해서 제거되는 물이다.

자유수는 식품 속에서 유리상태로 존재하기 때문에

건조시키면 쉽게 제거된다.

(3) 0℃ 이하에서 동결하는 물이다.

식품 중에서 유리상태로 존재하므로,

0℃ 이하의 저온에 두었을 때에는 동결하여 얼음이 된다.

(4) 미생물의 번식과 포자 발아에 이용하는 물이다.

포자의 발아나, 미생물의 생육, 번식에 이용되는 물이다.

따라서 식품의 부패와 변패의 방지 등을 위해서

자유수를 감소시키면 식품을 장기 저장 또는 보관할 수 있다.

예를 들면 가당연유나 딸기 쨈과 같이

다량의 설탕을 첨가하면 방부성을 나타내는 것은

자유수의 일부가 설탕의 결합수로 되어

자유수가 감소되었기 때문이다.

[참고] 물의 일반적인 성질

( 참고: 수소결합 https://ywpop.tistory.com/23163 )

▶ 융점과 비점이 높고, 증발열이 크다.

물 분자는 분자량에 비해서 융점과 비점이 높고, 증발열이 크다.

왜냐하면 물은 분극된 물 분자들이

서로 수소결합으로 강하게 회합하고 있어서

그의 분자운동이 서로 저해되고 있다.

따라서 물을 끓이거나 얼음을 녹이려면 보다 많은 열을 필요로 한다.

▶ 4℃에서 비중이 가장 크다.

물은 4℃일 때 비중이 1로서 가장 크며

0℃일 때 얼음의 비중은 0.917로서

고체인 얼음이 액체인 물보다 오히려 비중이 가볍게 된다.

▶ 비열이 크다 (같은 분자량을 가진 물질보다 증발열이 크다).

물의 비열은 1 cal/g•℃로서 다른 어떠한 용매보다도 크다.

비열이 크다는 것은

쉽게 데운다거나 쉽게 식히기가 어렵다는 뜻이기도 하다.

▶ 표면 장력(surface tension)이 크다.

표면에 있는 물 분자가 내부에 있는 물 분자에 끌려 표면장력이 크다.

물의 표면 장력은 다른 액체 중에서 가장 크다.

▶ 점성이 크다.

물은 물 분자 상호간의 인력 때문에 다른 용매에 비해 점성이 크다.

따라서 물 속의 생물은 가까운 곳에서 일어나는

약간의 기계적인 교반에도 쉽게 동요되지 않는다.

만일 물 분자간의 인력이 없었더라면

적은 진동과 교란에도 물은 항상 흔들리어

호수나 바다 하면에 침적된 여러 가지 퇴적물들을 부유하여

수중 생물들의 생존이 어렵게 하든가 하여

수정 같은 호수와 맑은 물을 보기는 더욱 어려웠을 것이다.

[2] 결합수. bound water

자유로이 이동할 수 있는 유리수와는 달리,

식품 중에서 탄수화물이나 단백질 등의 분자들과

수소결합에 의해서 밀접하게 결합되어 있는 물(water of hydration)로서

다음과 같은 특성을 가지고 있다.

① 용질에 대해서 용매로서 작용하지 않는다.

② 식품에 존재할 때 큰 압력을 가하여 압착해도 제거되지 않는다.

③ 수증기압이 보통의 물보다 낮으므로

대기 중에서 100℃ 이상으로 가열하여도 제거되지 않는다.

④ 0℃ 또는 그 이하의 낮은 온도(–20 ~ –30℃)에서도 잘 얼지 않는다.

⑤ 정상적인 물보다 밀도가 더 크다.

⑥ 식품에서 미생물의 번식과 발아에 이용되지 못한다.

식품 중 단분자층물(monomolecular layer of water)에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

[키워드] 자유수 기준, 결합수 기준, 식품 중 단분자층 물 기준, 식품 중 단분자층물 기준, 식품화학 기준, 식품기사 기준

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