수분 활도가 미생물 증식을 어떻게 조절하는가

1953년, 윌리엄 제임스 스콧은 식품 내 미생물 증식이 대다수의 사람들이 생각했던 것처럼 수분 함량이 아니라 수분 활성도에 의해 좌우된다는 사실을 입증했다. 4년 후, 그는 미생물 증식을 위한 최소 수분 활성도라는 개념을 정립했다. 현재 식품 제조업체들은 제품이 미생물 증식에 취약한지 여부를 판단하기 위해 수분 활성도를 일상적으로 활용하고 있다.

수분 활도를 조절하고 미생물 증식을 방지합니다

모든 생물체와 마찬가지로 미생물도 성장을 위해 먹이 속에 포함된 수분을 필요로 합니다. 미생물은 세포막을 통해 수분을 흡수합니다. 이러한 수분 이동 메커니즘은 수분 활성도의 구배, 즉 세포 외부의 높은 수분 활성도 환경에서 세포 내부의 낮은 수분 활성도 환경으로 수분이 이동하는 현상에 의존합니다. 세포 외부의 수분 활성도가 충분히 낮아지면 삼투 스트레스가 발생합니다. 이로 인해 세포는 수분을 흡수할 수 없게 되어 휴면 상태가 됩니다. 미생물이 완전히 사멸하는 것은 아니며, 단지 감염을 일으킬 만큼 충분히 증식할 수 없게 될 뿐입니다. 생물마다 삼투 스트레스에 대처하는 방식이 다르기 때문에, 각 생물마다 성장 한계치가 다릅니다. 일부 곰팡이와 효모는 매우 낮은 수분 활성도 수준에서도 견딜 수 있도록 적응해 왔습니다. 표 1은 여러 일반적인 미생물의 수분 활성도별 성장 한계치를 보여줍니다.

수분 활성도와 FDA, FSIS, FSMA

어떤 물질의 수분 활성을 측정하면, 그 물질 표면이나 내부에서 어떤 박테리아, 곰팡이 또는 균류가 증식할 수 있는지 알 수 있습니다. 수분 활성을 낮추면 특정 종류의 미생물 증식을 차단할 수 있습니다. 수분 활성이 낮은 수준에서는 미생물의 증식을 완전히 막을 수 있습니다. 수분 활성도는 살균 단계가 아닙니다. 이는 제어 단계이며, 많은 HACCP 계획의 필수적인 부분입니다. 이러한 확립된 미생물 증식 한계치는 FDA, FSIS 및 기타 규정들에 반영되어 있습니다. 수분 활성도는 식품안전현대화법(FSMA)에서 참조하는 2013년 식품 코드(Food Code)의 잠재적 유해 식품 정의에 포함되어 있습니다.

온도, pH 및 기타 여러 요인이 식품 내에서 미생물이 증식할지 여부와 그 증식 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 수분활도가 가장 중요한 요인일 수 있습니다. 예를 들어, 대부분의 박테리아는 수분 활성도가 0.91 미만인 범위에서는 증식하지 않으며, 대부분의 곰팡이는 수분 활성도가 0.70 미만일 때 증식을 멈춥니다. 수분 활성도는 pH, 온도, 또는 가스 치환 포장(MAP)과 같은 다른 장벽요인과 결합하여, 수분 활성도가 0.91보다 높은 경우에도 미생물 증식을 억제합니다.

자세히 알아보기 — ‘물 활동 102’ 영상 보기

수분 활도가 미생물 증식과 관련이 있다는 사실은 누구나 알고 있습니다. 하지만 이 지식을 제품 개발, 규격 설정, 생산 및 포장 과정에서 어떻게 효과적으로 활용할 수 있을까요? 이번 30분짜리 웨비나에서 다음 내용을 알아보세요:

• 수분 활성도가 미생물 증식을 어떻게 예측하는지에 대해 알아야 할 사항
• 사양 설정 시 해당 산업과 관련된 특정 유기물 허용 한도(AW)를 활용하는 방법
• 필요한 수분 활성을 달성하기 위해 다양한 제형 기술(보습제, 필름, 코팅 등 포함)을 활용하는 방법
• 특정 과제를 해결하기 위해 허들 기술을 고려해야 하는 이유