수분 함량이 20%인 크래커와 30%인 치즈 필링을 혼합해 보세요. 크래커가 축축해질까요? 두 재료의 수분 활성도가 같다면 그렇지 않습니다.

향신료 한 통에서 뭉침이나 굳어짐을 방지하고 싶으신가요? 각 성분의 수분 활성도를 맞추면 문제가 해결됩니다.

비타민의 분해는 수분 활성도에 따라 달라집니다. 지질 산화, 바삭함, 쫄깃함, 부드러움 등 품질과 관련된 여러 요인들도 마찬가지입니다. 수분 함량은 제품에 물이 얼마나 들어 있는지 알려줄 뿐입니다. 그 외의 품질 및 안전 관련 문제들은 예측할 수 없습니다.

왜 수분 활성도인가?

수분 함량만으로는 미생물 증식 변동을 충분히 설명할 수 없다는 사실이 밝혀지면서, 수분활도가품질 및 안전성 평가 지표로서 유용하다는 점이 제기되었습니다. 수분활도는 시스템 내 물의 에너지 상태를 나타내는 지표입니다.

수분 활성도(aw)라는 개념은 수십 년 동안 미생물학자와 식품 기술자들에게 유용한 도구로 활용되어 왔다. 이는 안전성과 품질을 평가하는 데 가장 널리 사용되는 기준이다.

안전성과 안정성 예측

수분 활성도는 미생물 증식, 화학적 및 생화학적 반응 속도, 물리적 특성에 대한 안전성과 안정성을 예측하는 지표입니다. 그림 1은 수분 활성도에 따른 미생물 증식 한계 및 분해 반응 속도를 기준으로 한 안정성을 보여줍니다.

수분 활성을 측정하고 조절함으로써 다음과 같은 것이 가능합니다:

• 어떤 미생물이 부패 및 감염의 잠재적 원인이 될지 예측하십시오
• 제품의 화학적 안정성을 유지한다
• 비효소적 갈변 반응과 자발적인 자가촉매성 지질 산화 반응을 최소화한다
• 효소와 비타민의 활성을 오래 유지합니다
• 수분 이동, 식감 및 유통기한 측면에서 제품의 물리적 특성을 최적화합니다

미생물 증식 억제

미생물에는 성장을 멈춰버리는 한계 수분 활성도가 존재합니다. 미생물 성장에 필요한 ‘이용 가능한’ 물의 하한선은 수분 함량이 아닌 수분 활성도에 의해 결정됩니다. 박테리아, 효모, 곰팡이는 성장을 유지하기 위해 일정량의 ‘이용 가능한’ 물이 필요하므로, 제품의 수분 활성도를 임계치 이하로 설계하는 것이 미생물 증식을 억제하는 효과적인 방법입니다.

제품에 물이 높은 농도로 포함되어 있을지라도, 그 에너지 수준이 충분히 낮다면 미생물은 성장을 유지하기 위해 물을 흡수할 수 없습니다. 이러한 ‘사막과 같은’ 환경은 미생물과 주변 환경 사이에 삼투 불균형을 초래합니다. 결과적으로 미생물은 성장할 수 없습니다.

허들 기술

온도, pH 및 기타 여러 요인이 미생물의 증식 여부와 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 수분 활성도는 대개 가장 중요한 요인입니다. 수분 활성도는 온도, pH, 산화환원 전위 등과 같은 다른 보존 요인(장벽)과 결합되어 미생물의 증식을 억제하는 조건을 형성할 수 있습니다. 대다수의 병원성 세균의 증식을 제한하는 수분 활성도 수준은₀._90aw이며 (부패성 곰팡이의 경우 0._70aw ), 모든 미생물에 대한 하한선은₀._{60aw입니다}.

어떤 수중 활동 측정기가 가장 적합할까요?

화학적/생화학적 반응성

수분 활성도는 미생물적 부패뿐만 아니라 화학적 및 효소적 반응성에도 영향을 미칩니다. 물은 다양한 방식으로 화학적 반응성에 영향을 줄 수 있습니다. 물은 용매나 반응물로서 작용하거나, 계의 점도에 영향을 주어 반응물들의 이동성을 변화시킬 수 있습니다. 수분 활성도는 비효소적 갈변, 지질 산화, 비타민 및 기타 영양소의 분해, 효소 반응, 단백질 변성, 전분 겔화, 전분 재결정화 등에 영향을 미칩니다. 일반적으로 수분 활성도가 낮아질수록 화학적 분해 반응의 속도는 감소합니다.

물리적 특성

수분 활성도는 다양한 화학 및 효소 반응 속도를 예측하는 것 외에도 식품의 식감 특성에 영향을 미칩니다. 수분 활성도가 높은 식품은 촉촉하고, 육즙이 풍부하며, 부드럽고, 쫄깃한 식감을 지닙니다. 이러한 제품의 수분 활성도가 낮아지면 딱딱함, 건조함, 눅눅함, 질김과 같은 바람직하지 않은 식감 특성이 나타납니다. 수분 활성도가 낮은 제품은 일반적으로 바삭하고 아삭한 식감을 띠는 반면, 수분 활성도가 높은 제품은 질척거리는 식감으로 변합니다. 임계 수분 활성도는 제품이 감각적 관점에서 수용 불가능해지는 지점을 결정합니다.

뭉침, 덩어리짐, 무너짐 및 끈적임

수분 활성도는 저장 중 분말 및 탈수 제품의 안정성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 분말 제품의 수분 활성도를 적절히 조절하면 제품의 구조, 조직, 안정성, 밀도 및 재수화 특성을 유지할 수 있습니다. 가공, 취급, 포장 및 저장 과정에서 뭉침, 덩어리짐, 붕괴 및 끈적임과 같은 유해 현상을 방지하기 위해서는 수분 함량과 온도에 따른 분말의 수분 활성도에 대한 이해가 필수적입니다. 결집 현상은 수분 활성도, 시간, 온도에 따라 달라지며, 중력에 의한 분말의 붕괴 현상과 관련이 있습니다.

수분 이동

수분 활성도는 물의 에너지 상태를 나타내는 척도이므로, 시스템이 평형 상태에 도달할 때 성분 간 수분 활성도의 차이는 수분 이동의 원동력이 됩니다. 따라서 수분 활성도는 다성분 제품의 수분 이동을 제어하는 데 있어 중요한 매개변수입니다. 일부 식품, 예를 들어 속을 채운 스낵이나 말린 과일이 들어간 시리얼 등은 서로 다른 수분 활성도를 가진 성분들을 포함하고 있습니다. 정의상 수분 활성도는 수분이 수분 활성도가 높은 영역에서 낮은 영역으로 이동한다는 것을 의미하지만, 이동 속도는 여러 요인에 따라 달라집니다. 다성분 식품에서 수분 이동은 바람직하지 않은 식감 변화를 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 수분 활성도가 높은 말린 과일에서 수분 활성도가 낮은 시리얼로 수분이 이동하면 과일은 딱딱하고 건조해지는 반면, 시리얼은 축축해집니다.

성분 간 또는 성분과 주변 습도 간의 수분 활성도 차이는 수분 이동의 원동력이 됩니다. 특히 수분에 민감한 물질의 경우, 열화를 방지하기 위해서는 물이 특정 성분으로부터 흡수되거나 방출되는지 여부를 파악하는 것이 필수적입니다. 예를 들어, 수분 함량이 2%인 성분 1과 10%인 성분 2를 같은 양으로 혼합해야 한다면, 두 성분 간에 수분 교환이 일어날까요? 혼합된 물질의 최종 수분 함량은 6%가 되겠지만, 성분 1과 2 사이에 수분 교환이 일어났을까요? 그 답은 두 성분의 수분 활성도에 달려 있습니다. 두 성분의 수분 활성도가 같다면, 두 성분 간에는 수분 교환이 일어나지 않습니다. 또한, 수분 함량이 동일한 두 성분이라도 혼합 시 호환되지 않을 수 있습니다. 수분 활성도는 다르지만 수분 함량이 동일한 두 물질을 혼합하면, 평형 수분 활성도가 달성될 때까지 물질 간에 수분이 재분배됩니다.

유통기한/포장

수분 활성도는 제품의 유통기한을 결정하는 핵심적인 요소입니다. 식품의 미생물학적 특성, 식감, 맛, 외관, 향, 영양적 특성 및 조리 적합성에 대해 수분 활성도의 상한 및 하한 기준치를 설정할 수 있습니다. 포장을 통한 수분 교환 속도와 식품의 수분 활성도가 임계 한계치로 변화하는 속도가 제품의 유통기한을 결정합니다. 온도, 주변 상대 습도 및 임계 수분 활성도 값을 파악하면 품질과 유통기한을 최적화할 수 있는 적절한 차단 성능을 갖춘 포장을 선택하는 데 도움이 됩니다.

기본기를 탄탄히 다지세요

이 20분짜리 웨비나에서 수상 활동의 핵심 내용을 한눈에 확인하세요. 다음 내용을 배우게 됩니다:

• 어떤 수상 활동인가요?
• 수분 함량과는 어떻게 다른가
• 왜 미생물 증식을 억제하는가
• 수분 활성도를 이해하면 제품의 수분 함량을 조절하는 데 어떻게 도움이 될까요?