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수분활성도

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상위 문서: 식품의 수분

미생물의 증식에 영향을 미치는 인자
온도 pH 수분활성도 O2 영양 저해물질의 유뮤
미생물의 사멸 요인
화학적 요인 극한의 pH 방사선 낮은 수분활성도 냉동, 냉해 초음파 수압

정의

어떤 임의의 온도에서

식품이 나타내는 수증기압(P)에 대한

그 온도에 있어서의 순수한 물의 수증기압(P0)의 비

설명

상대습도의 영향을 받지 않는 수분함량의 척도

(미생물이) 실제로 이용할 수 있는 수분함량의 척도

  • 값이 클수록 미생물이 이용하기 쉬움

간단히 Aw라고 한다.

Aw = P/P0 = Mw/(Mw+Ms)

몰수 = 무게/몰질량 식을 이용하여 거기 맞게 변형시킬 수도 있다.

수분활성도 = 물질 또는 용액 중의 수증기압/같은 온도의 물의 수증기압

건조중량은 습도나 수분활성도에 영향을 받지 않고 객관적인 식품의 화학조성 분석을 위한 척도이다.

우리가 음식을 밀봉하고 야채에 물을 분무해서 질감을 유지하는 이유

우리가 '건조'중량을 기준으로 하는 이유

실제 식품의 수분활성도

과일, 채소류: 0.97

건조식품: 0.60-0.65

수증기압과 수분 활성도와의 관계

순수한 물의 수분활성도는 1.0

설탕과 같은 비휘발성 용질이 첨가되었을 경우, 액체 표면을 빠져나갈 수 있는 물 분자의 수는 적어져서, 용기 내부의 수증기압은 감소.

수분함량과 수분활성도와의 관계

별다른 관계가 없을수도 있다.

유중수적형 에멀전에 속하는 가염버터의 경우에는 염분의 함량이 낮은 경우에도 수분함량이 작으므로 상대적인 효과로 고농도의 소금이 되므로 수분활성도가 많이 낮아질 수도 있다.

결합수 개념

식품속의 모든 물을 미생물이 이용할 수는 없다.

물이 다른 성분들과 결합되어 있는 경우 미생물은 세포막을 통해 수분 흡수 불가능

결합수의 예시

당이나 염분 등의 용질을 포함하고 있는 경우

얼음으로 결정화된 경우

물이 결정화 또는 수화 상태로 존재할때

표면에 흡수된 채로 존재하는 물(matrix effect)

상황별 수분활성도

물+모래

  • 모래가 물에 녹지도 않고 물이 표면으로 흡수되지도 않으므로 수분활성도 변화 없음

소금

  • 용해되어 수화되고 삼투압 증가되어 수분활성도 저하, 미생물이 물을 이용할 수 없음

한천

  • 친수성의 콜로이드 형성 과정에서 물 흡수, 역시 미생물이 물 이용 못함

-18℃로 동결

  • 물이 결정화되었기 때문에 수분활성도 0, 역시 미생물이 이용 못함

수분활성도와 상대습도와의 관계

RH = Aw × 100(%)

거친 수분활성도에서도 자라는 미생물의 종류

호건성균(Xerophiles)

호염균(Halophiles)

내염성미생물(Halotolerant Organisms)

호삼투압성 효모(Osmophilic yeasts)

내삼투압성 미생물(Osmotolerant microorganisms)
미생물별 수분활성도.jpg
순서대로 그람 음성균, 그람 양성균, 효모, 곰팡이, 고도 호염균, 호건성균, 호삼투압성 효모이다.

수분활성도와 미생물의 생존

0.61 이하에서는 미생물이 성장할 수 없음

이런 0.61 이하의 식품은 화학적 변질만이 일어날 뿐이다.

고로 과자를 포장할때에는 낮은 수분활성도 유지와 화학적 변질을 차단하기 위해 불투명한 봉지에 질소충전을 한다.

보통 세균: 0.91

보통 효모: 0.88

보통 곰팡이: 0.80

내건성 곰팡이: 0.65

내삼투압성 효모: 0.60   

성장에 필요한 최저 수분활성도 이하에서 미생물에 일어나는 변화

최저 수분활성도 근처의 환경에서 가장 살아남기 힘듬

반면에, 매우 건조한 조건에서는 살아남기 더 수월

동결건조시 물은 미생물 세포로부터 급속히 제거되어 휴지상태로 활동을 멈춘채 오랜 기간동안 생존

당장, 염장으로 인한 삼투압으로 인한 미생물 변화와 그 원인

저장성에서는 세포가 활발히 대사하고 성장하지만

당장, 염장식품은 고장성이므로 세포 중의 수분이 빠져나감

미생물의 비가역적 손상, 사멸

원형질 분리 : 그람 양성균, 효모, 곰팡이

세포 수축 : 그람 음성균

원인:

  • 세포의 성장과 필수적인 팽압 감소
  • 세포막 손상
  • 세포막에 결합되어 존재하는 효소의 손상

내생포자와 수분활성도

내생포자 자체의 수분함량이 낮으므로 수분활성도가 낮은 곳에서도 생존 가능

항목 참조

수분활성도의 식품공학적 응용

수분활성도.png
수분활성도 계산의 예제
수분활성도 2.jpg
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