제조업체들은 유통기한이 긴 동안 수분 함량이 중간 정도인 식품을 미생물학적 안전성을 유지하며 어떻게 관리할까요?

해답은 대개 보습제를 사용하는 데서 찾을 수 있습니다. 보습제란 무엇일까요? 대표적인 예로는 글리세린, 설탕, 그리고 다양한 종류의 염류 등이 있습니다. 물은 보습제에 우선적으로 결합하기 때문에, 보습제는 제품의 수분 활성도(aw) 를 낮춥니다. 각 보습제는 화학적 구성에 따라 수분 활성도를 낮추는 고유한 특성을 지니고 있습니다.

첨가하는 보습제의 양이나 농도에 따라 수분 활성도(aw)가 얼마나 낮아지는지가 결정됩니다.

어떤 보습제를 사용해야 할까요?

일반적으로 보습제의 분자량이 낮을수록 수분 결합 능력이 더 뛰어나다. 예를 들어, 자당과 같은 단순당은 포도당 분자들이 서로 얽혀 있어 수분 결합 부위가 제한되는 전분보다 더 효과적이다. 이러한 이유로 섬유질, 검, 왁스는 효과적인 보습제로 작용하지 않는다.

보습제를 선택할 때는 의도하지 않은 부작용을 고려하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 쿠키 반죽에 단백질이 포함되어 있을 때 환원당을 사용하여 수분 활성을 0.7로 낮추면, 마이야르 반응이 일어날 수 있는 이상적인 범위에 진입하게 됩니다. 수분 활성이 낮아지면 반죽은 미생물학적 안전성을 유지하지만, 제품은 불과 몇 시간 만에 갈색으로 변하게 됩니다.

보습제는 제품에 원치 않는 맛을 남길 수도 있습니다. 글리세린은 고농도가 아닌 한 무취이기 때문에 유용한 보습제입니다. 또한 물과 완전히 혼합되며, 제품의 수분 활성도가 변하더라도 고체 형태로 침전되지 않습니다. 반면 소금이나 설탕은 맛을 더할 뿐만 아니라, 제품 내 농도가 포화점에 도달하면 고체를 형성하기 때문에 문제가 될 수 있습니다. 이러한 다양한 문제를 해결하기 위해 많은 제조업체들은 여러 보습제를 조합하여 사용합니다.

보습제를 선택할 때는 의도하지 않은 부작용을 고려하는 것이 중요합니다.

수분 활성을 낮추기 위한 기본 단계.

제품 개발자는 다음 단계를 통해 원하는 수분 활성도(aw)를 달성하는 데 필요한 보습제의 양과 종류, 또는 보습제 조합을 파악할 수 있습니다.

• 제품의 현재 수분 활성도를 확인하십시오
• 어떤 수상 활동을 하고 싶은지 결정하세요
• 적합한 보습제를 선택하십시오
• 각 보습제의 반응성 계수를 구하라
• (아래에 설명된) 계산을 통해 수분 활성도의 변화를 예측한다
• 수분 흡착 등온선을 활용하여 모델링을 통해 최적의 조합을 도출하는 능력을 향상시키세요

수분 활성도의 변화를 예측하는 방법

보습제가 제품의 수분 활성도에 미치는 영향을 예측하려면 노리시 방정식(Norrish equation )이나 그로버 방정식(Grover equation)을 사용할 수 있습니다. 이 방정식들은 과학적으로 도출된 상수와 계수를 포함하고 있어 예측에 활용할 수 있습니다. (과학적 원리에 대한 자세한 내용은 관련 문헌 목록을 참조하십시오.)

‘수분 분석 툴킷(Moisture Analysis Toolkit )’은 이러한 방정식이 내장된 소프트웨어 프로그램입니다. 이 프로그램의 예측 도구는 해당 제품에 특화된 데이터를 활용하여, 목표 수분 활성도를 달성하는 데 필요한 보습제 또는 보습제 조합의 양을 예측합니다. 표 1은 시럽에 글리세린을 첨가했을 때 예측 도구가 얼마나 정확하게 작동했는지를 보여줍니다.

수분 활성도 예측 방정식은 제형 개발에 매우 유용한 도구입니다. 이 방정식에 대한 자세한 내용은 AQUALAB 고객 지원팀에 문의해 주십시오.

유통기한에 대해 자세히 알아보기

이번 30분짜리 웨비나에서 식품 과학자 메리 갤러웨이와 재커리 카트라이트가 유통기한 관련 궁금증을 해결하는 방법을 소개합니다. 다음 내용을 배워보세요:

• 예상보다 유통기한이 빨리 끝나는 원인을 파악하기 위해 문제와 불만 사항을 조사하십시오
• 레시피 변경이 유통기한에 어떤 영향을 미칠지 예측하세요
• 다양한 재료 옵션의 효과를 비교해 보세요
• 특정 포장 방식이 제품의 유통기한을 달성하거나 연장하는 데 도움이 되는지 평가하십시오

관련 간행물

Brimelow, C. J. B. “새로운 중간 수분 함량 식품 개발을 위한 실용적 접근법.” 『 식품 내 물의 성질』, 405-419쪽. Springer Netherlands, 1985. 논문 링크.

Kapsalis, J. G., D. H. Ball, D. M. Alabran, 및 A. V. Cardello. “수분 활성도를 낮출 수 있는 잠재적 물질로서의 폴리글리세롤 및 폴리글리세롤 에스터: 화학적 및 관능적 분석.” 《 식품 내 물의 성질 》(1985): 481-496. 논문 링크.

Labuza, T. P. “보습제의 수분 결합.” 『 식품 내 물의 성질』, 421-445쪽. Springer Netherlands, 1985. 논문 링크.

Ledward, D. A. “새로운 중간 수분 함량 육류 제품.” D. Simatos 및 J. L. Multon 편집, 『 식품 내 물의 성질』, 447-463쪽. 도르드레흐트: Springer Netherlands, 1985. 논문 링크.

Linko, P., R. Kervinen, R. Karppinen, E-K. Rautalinna, 및 J. Vainionpää. “곡물 기반 중간 수분 함량 제품의 압출 조리.” 『 식품 내 물의 성질』, 465-479쪽. Springer Netherlands, 1985. 논문 링크.

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