식품의 구성성분 : 물

일반적으로 신선한 채소와 과일의 수분 함량은 90% 정도이고, 육류는 50~70%, 곡류는 8~16% 정도이다. 이와 같이 물은 식품의 주요 구성 성분으로 분산매 혹은 용매로 작용하며, 각종 반응 매개체로서 작용하여 식품의 외관과 향미, 질감 등에도 영향을 준다. 또한 식품의 조리, 가공, 저장 중에 일어나는 물리 화학적 변화 및 미생물학적 변화에 영향을 줄 수 있는 중요한 인자이다.

 물 분자는 두 개의 수소 원자와 하나의 산소 원자가 공유결합을 하고, 이때 비공유 전자쌍이 공유 전자쌍을 강하게 밀기 대문에 굽은 형 구조를 이루고 있다. 따라서 물은 극성 분자이므로 좋은 용매로 작용하여 극성 물질과 잘 섞이며, 염화 나트륨과 같은 이온성 물질도 잘 녹인다. 그러나 지방과 같은 비극성 물질과는 잘 섞이지 않는다.

 물 분자는 한 개의 산소에 두 개의 수소가 공유 결합되어 있으며 결합각은 104.5도 이다. 산소는 수소보다 전기 음성도가 커서 공유 결합된 전자의 분포가 산소 쪽으로 치우쳐 있기 때문에 산소는 부분 음전하를, 수소는 부분 양전하를 가지게 되어 물 분자는 양극성의 극성 분자로 물 분자 간에 수소 결합을 형성할 수 있다. 식품 중의 수분은 자유수와 결합수로 존재하는데 결합수는 단백질, 탄수화물 등과 같은 식품의 구성 성분과 단단하게 결합되어 있으며 염류, 당류 등과 같은 수용성 물질들을 녹여 주는 용매로 이용된다. 자유수는 식품 속에서 구성 성분에 영향을 받지 않아 자유롭게 존재한다. 보통 -8도를 기준으로 하여 이 이하의 온도에서도 얼지 않고 액체 상태로 존재하는 수분을 결합수라 한다. 식품의 저장성은 단순히 식품에 함유된 수분 함량의 많고 적음에 의해 결정되지 않으며 수분 활성에 의해 영향을 받는다. 수분 활성은 일정 온도에서 식품이 나타내는 수증기압과 순수한 물의 수증 기압의 비로 나타내며, 용해된 용질의 종류와 양에 따라 다른 값을 나타낸다. 순수한 물의 수분활성도는 1이며 식품의 수증기압은 순수한 물의 수증 기압보다 작으므로 일반적인 식품의 수분활성도는 1보다 작다. 평형상대습도는 수분활성도를 백분율로 나타낸 것이며, 포화 상태의 상대습도는 100이다.

 식품의 수분 활성은 효소작용, 화학반응, 미생물의 생육 등에 영향을 미친다. 비효소적 갈변 반응의 경우 0.60~0.80에서 가장 잘 일어나며, 유지의 산화는 0.20~0.40에서 반응속도가 가장 느리고, 영역 1에서 수분 활성이 낮아질수록 반응 속도가 빨라진다. 각 미생물이 생육할 수 있는 최저 수분 활성은 세균 0.9~0.94, 효모 0.88~0.90, 곰팡이 0.70~0.75 이다.

 물은 조리과정에서나 식품 내에서 함유되어 있는 여러 가지 수용성 성분을 용해시키기도 하고 단백질, 전분, 지질, 펙틴 등과 같은 여러 가지 불용성 물질을 분산시켜서 분산액을 형성하기도 한다. 이러한 상태를 분산계라고 하며 분산매라고 불리는 연속상에 분산질이 분산되어 있는 것이다. 분산매와 분산질은 고체, 액체, 기체의 세 가지 상태로 존재한다. 식품에서 흔히 볼 수 있는 분산매는 액체인 물이므로 물에 고체, 액체, 기체가 분산질로 흩어져 있는 것이 대부분이다. 이와 같은 분산액은 분산질의 크기에 따라 진용액, 교질용액, 현탁액으로 분류할 수 있다. 그러나 된장국의 경우 큰 입자만 보았을 때 현탁액으로 분류할 수도 있으나 된장국에 녹아 있는 염분은 진용액에 해당되며, 된장 발효 시 생성된 수용성 콩 단백질 등의 입자들은 교질 용액을 형성하며, 기타 콩 조직의 큰 입자들은 현탁액을 형성하는 특징을 가진다.

 용질을 녹인 용매 즉 용액의 끓는점은 순수한 용매의 끓는점보다 높아지며, 어는점은 낮아지는 현상이다. 끓는점이 올라가는 정도는 용질의 종류와는 관계없이 용액 중에 들어있는 용질 입자의 수와 용매의 특성인 꿇는 점 오름 상수에 비례한다. 물의 경우 끓는점 오름 상수는 0.512도씨 이다. 우리가 일상생활에서 사용하는 액체는 대부분이 수용액이므로 100도씨 이상에서 끓는다. 우리가 매일 먹는 국의 국물도 염용액으로 볼 수 있기 때문에 국이 끓고 있을 때의 온도는 100도씨 보다 더 높다. 끓는 국에 의한 화상이 끓는 물에 의한 것보다 심한 것은 이 때문이다. 용액의 어는점 내림도 용액 속에 녹아 있는 용질의 입자 수에 비례해서 낮아진다. 물의 경우 어는점 내림상수는1.86도씨이다.용액의 어는점이 내려가는 현상은 우리 주위에서도 흔히 볼 수 있다. 겨울에 물은 얼어도 간장이나 바닷물이 잘 얼지 않는 것은 용액의 어는점이 내려가기 때문이다. 겨울에 눈이 왔을 때 소금이나 염화칼슘 등을 뿌려 눈을 녹이는 것도 그 예이다.

중간 수분 식품이란 식품 제조 공정 시 수분활성도를 미생물의 생육을 억제할 수 있는 수준까지 낮추어 저장성을 높이고, 고유의 조직감은 그대로 유지시킬 목적으로 보습제를 가하여 제조한 식품을 말한다. 중간수분식품의 경우 수분활성도는 0.6~0.85이며 대략 29~50%의 수분을 함유하고 있고, 보습제로는 설탕, 소금, 글리세린, 솔비톨 등이 사용된다. 곶감, 반건조 오징어, 반건조 묵 등의 제품이 중간 수분 식품으로 시중에 유통되고 있다.

경도는 물속에 함유되어 있는 경도 유발 물질인 칼슘과 마그네슘, 철 등에 의해 나타나는 물의 세기를 말한다. 우리나라 음용수 기준은300PPM 이하로 되어있으나 실제로는 100PPM 이하가 좋다고 한다. 경도가 높은 물은 산뜻하지 않은 진한 맛이 나고, 낮은 경우에는 담백하고 김 빠진 맛이 난다. 또한 경도가 과도하게 높으면 위장을 자극하여 설사를 하거나 비누의 세척력을 떨어뜨리며, 음식의 맛도 저하시킨다.