식품 속 ‘물’의 역할: 수분 함량과 식품 특성

물은 단순한 ‘습기’ 이상의 존재입니다. 식품에서 물은 물리적 특성, 저장성, 미생물 성장, 화학반응의 중심에 있는 주요 요소입니다. 식품재료학에서 수분 함량과 수분활성도는 단순한 수치 이상의 의미를 갖습니다. 식품의 조직감, 맛, 안정성은 물론, 영양소 전달과 생물학적 안전성까지 영향을 받습니다. 이 글에서는 수분이 식품에 미치는 다층적인 기능을 상세하게  정리해 보겠습니다.

 

 

 

 

1. 수분 함량과 수분 활성도의 개념

1-1. 수분 함량(Moisture Content)

수분 함량은 식품 중 포함된 물의 절대적 양을 의미하며, 보통 질량 기준(%)으로 표시됩니다.
예를 들어, 오렌지의 수분 함량이 90%라면 100g 중 90g이 물이라는 의미입니다.

- 수분 함량의 구분

• 총 수분 함량 (Total Moisture): 식품 내 존재하는 자유수와 결합수의 총합.
• 자유수 (Free Water): 가열 또는 건조 시 쉽게 증발하는 수분으로, 미생물 생장에 이용됨.
• 결합수 (Bound Water): 식품 내 고분자(단백질, 전분 등)에 화학적으로 결합되어 있어 증발이 어려움.

- 측정 방법

• 건조법(오븐법): 가장 일반적인 방법으로, 일정 온도에서 수분을 증발시켜 잔여 중량을 측정.
• 카를피셔 적정법: 정밀도가 높아 제약 및 특수식품 측정에 사용.
• 근적외선분광법(NIR): 비파괴적이며 빠른 측정 가능.

1-2. 식품별 수분 함량 예시

식품	수분 함량 (%)
오이	약 96%
우유	약 87%
쌀	약 13%
마른 김	약 5%
건조 버섯	약 8%

 

수분 함량이 같더라도 식품의 저장성이나 미생물 성장 가능성은 다를 수 있습니다. 그 이유는 바로 수분 활성도와 관련이 있습니다.

 

 

1-3. 수분 활성도(Water Activity, a _w)

수분 활성도는 식품 내 물이 얼마나 자유롭게 존재하고 미생물 또는 화학반응에 참여할 수 있는가를 나타내는 지표입니다.
이는 수분 함량과는 다르며, 식품의 안전성과 저장성을 평가하는 핵심 지표입니다.

- 정의

• 수분 활성도 a _w = 식품 표면의 수증기압 / 순수 물의 수증기압
• a_w 값은 0.00 ~ 1.00 사이의 실수로 표현됨
  • 1.00 = 순수한 물
  • 0.95 이상 = 고수분 식품 (고위험)
  • 0.60 이하 = 대부분 미생물 활동 불가

 

1-4.  미생물 생장과의 상관관계

미생물 종류	생장 가능한 최소 a <sub> w </sub>
대부분의 박테리아	0.91 이상
효모	0.88 이상
곰팡이	0.80 이상
내삼투성 효모/곰팡이	0.65 이상
대부분 불가능	0.60 이하

 

 

 

 1-5. aw 조절 방법

• 건조, 당 첨가(삼투압 증가), 소금 첨가(이온 농도 증가), 포장재 흡습제 처리 등

 

 2. 수분의 기능: 식품 내에서의 역할

수분은 식품에서 단순히 ‘젖어 있는 성분’이 아닙니다. 화학반응의 촉진자이자 구조의 결정자, 그리고 품질 유지의 조절자로 작용합니다.

2-1. 물리적 구조 및 조직 형성

수분은 식품의 조직감, 텍스처, 점성, 탄력성을 결정짓는 데 핵심 역할을 합니다.

• 전분의 호화(gelatinization): 물이 없으면 전분 알갱이가 팽창하지 않고 겔화도 일어나지 않습니다.
• 단백질 변성 및 응고: 수분은 단백질의 2차, 3차 구조 변형에 관여.
• 빵의 부드러움: 수분은 글루텐 구조 형성에 기여하며, 팽창력 유지에 필수적.

 

2-2. 화학 반응 촉진자

 

수분은 식품 내에서 여러 화학 반응의 용매 또는 반응물로 작용합니다.

• 마이야르 반응: 적정 aw(0.6~0.7)에서 향미 및 갈변 형성 최적화
• 가수분해 반응: 당, 단백질, 지방 분해 반응은 수분이 있어야 가능
• 비타민 C 산화: 높은 수분 함량에서 빠르게 진행되며, 보존 중 영양 손실 발생

 

 

2-3. 미생물 생장 및 안전성 조절

수분활성도가 높을수록 미생물 생존율과 증식 속도가 빠릅니다. 따라서 aw를 줄이는 것은 자연 방부제 역할을 할 수 있습니다.

• 햄, 소시지: aw를 낮추기 위해 염장 또는 훈연 처리
• 건조 해산물: aw 0.65 이하로 유지하여 장기 저장 가능
• 과자류: aw 0.3~0.5로 유지되어 미생물 번식 차단

 

 

2-4. 관능 특성과 소비자 기호도

 

수분은 식품의 촉감, 씹는 느낌, 풍미 전달에도 중요한 영향을 줍니다.

• 아삭한 채소 vs. 무른 채소: 세포 내 수분 팽압 차이
• 빵의 노화(staling): 수분이 점점 외부로 빠져나가며 딱딱해짐
• 스낵류의 눅눅함: 외부 수분을 흡수하며 바삭함 손실

 

 

2-5. 수분의 기능 정리

구분	수분 함량	수분 활성도
정의	식품 내 전체 수분 비율	자유롭게 이동 가능한 수분 비율
단위	%	0.00 ~ 1.00
기능	물리적 구조 형성, 품질 유지	미생물 생장 및 화학 반응 조절
중요성	수분량 파악에 유용	식품 안정성과 저장성 예측 가능

 

이처럼 수분은 식품 내의 물리, 화학, 생물적 변화를 통합적으로 결정하는 핵심 요소이며,
단순한 함량 측정 이상의 정밀한 관리가 필요합니다.

 

 

3. 식품 유형별 수분의 영향

식품 유형	수분 함량	수분 활성도 영향	기능 및 특성
신선 채소	85~95%	높음	조직감, 신선도 유지
육류	60~75%	높음	보관 중 미생물 오염 우려
빵류	35~45%	중간	부드러움 유지, 곰팡이 위험
건조 곡물	10~15%	낮음	저장성 우수
과자류	3~7%	매우 낮음	산패 억제, 식감 유지

 

4. 수분 조절의 기술적 활용

4-1. 건조(Drying)

건조는 식품의 수분을 낮추어 미생물 번식 억제와 장기 저장을 가능하게 합니다. 열풍건조, 동결건조, 진공건조 등의 방식이 있으며, 각각의 방식은 수분 함량뿐 아니라 물성, 색상, 영양소 보존도에 영향을 미칩니다.

4-2. 보존 및 패키징

수분 유지 또는 차단을 위한 포장 기술은 식품의 shelf-life 연장에 핵심적입니다. 고습도 환경에서 보관되는 제품은 흡습 방지 포장이 필수이며, 습기를 조절하는 흡습제도 활용됩니다.

 

물은 단순한 식품 구성 성분이 아닌, 화학적, 물리적, 생물학적 기능이 복합적으로 얽힌 핵심 물질입니다. 수분 함량과 수분활성도는 식품의 맛, 보관성, 영양가, 안정성에 결정적인 영향을 미치며, 식품재료학에서 이를 이해하고 제어하는 기술은 매우 중요합니다. 식품을 선택하거나 가공할 때 '물'의 역할을 고려한다면, 더욱 건강하고 안전한 식생활로 이어질 수 있습니다.