14. 식품의 물성
(The Physical Property
of Food)
목 차
14-1. 식품의 물성 14-2. 용액
14-3. 콜로이드의 분류 14-4. 콜로이드의 성질 14-5. 유화현상
14-6. 거품현상 14-7. 졸과 겔 14-8. 물성 14-9. 텍스처
14-10. 텍스처 측정
14-1. 식품의 물성 `
• 식품의 물성 :
• 리올로지(rheology) : 식품의 물리학적 미각에 대한 연구 → 유동과 변형
• 사이코리올리지 : 식품의 물리적 성질과 인간의 감각에 대한 연구
• 텍스처(texture) : 식품 섭취시의 물리학적 감각(조직감)
14-1-1. 식품의 물리적 성질
`
v 식품의 여러 가지 물리적 성질14-1-2. 식품의 물성 분석
`
< 크기에 따른 분석과 측정방법 >
자료: B. Conde-Petit(2003). The Structive and Texture of Starch based Foods in Texture.
14-2. 용액 `
• 용액의 종류 :
• 진용액 : 용질입자 크기 1nm 이하
• 콜로이드(교질) : 용질(분산)입자 크기 1～100nm
• 현탁액 : 용질입자 크기 100nm 이상
• 용액 : 용매 + 용질
• 균일 혼합물
• 용매 : 녹이는 물질(주성분)
• 용질 : 녹는 물질(소량성분)
• 용액의 성분으로 많은 쪽이 용매
• 공기 : 기체용액(기체 + 기체)
• 음료수 : 액체용액(탄산수 : 액체 + 기체, 술 : 액체 + 액체)
• 합금 : 고체용액(고체 + 고체)
14-2-1. 식품입자의 크기
`
< 각 용액별 입자의 크기 비교 >
자료: 조신호 외(2014). 식품화학.
14-3. 콜로이드의 분류 `
• 콜로이드(교질) :
• 분산질 : 분산된 물질(소량성분, 용질)
• 분산매 : 분산질을 포함하는 물질(주성분, 용매)
• 분산액 : 분산질과 분산매가 혼합된 상태(용액)
• 콜로이드(교질) 의 분류 : 분산질-분산매 상태
• ① 유화액(에멀션) : 액체-액체
• ② 거품(포말질) : 기체-액체
• ③ 졸 : 고체-액체
• ④ 겔 : 액체-고체
• 분산질과 분산매의 친화성 :
• 친액성(가역) 교질 : 높은 친화력, 분산매 : 물 → 친수성 교질
• 소액성(비가역) 교질 : 낮은 친화력, 분산매 : 물 → 소수성 교질
• 소액성(비가역) 교질 + 소수성 교질 → 보호 교질(젤라틴, 우유)
< 액상식품에 분산되어 있는 물질 >
자료: Pieter Walstra(2003). Physical Chemistry of Foods.
14-3-1. 식품의 콜로이드(교질)상태
`
14-3-2. 식품 콜로이드의 종류
`
v 교질의 종류
자료: 조신호 외(2014). 식품화학
14-4. 콜로이드의 성질 `
• 교질의 성질 : 입자크기 1～100nm, 음(-)전하, 불안정성
• ① 반투성 : 저분자 통과 O, 교질입자 통과 X
• ② 틴달현상 : 교질입자에 의한 빛의 회절 및 산란 → 뿌옇게 보이는 현상
• ③ 브라운 운동 : 불규칙적 운동 → 교질입자와 물분자의 충돌
• ④ 응석 : 소수성 졸 + 전해질 첨가 → 침전(응집 : 교질입자가 중력에 의해 침전)
• ⑤ 염석 : 친수성 졸 + 전해질 첨가 → 침전(황산암모늄에 의한 단백질 침전)
• ⑥ 흡착성 : 표면적이 큰 교질입자의 다른 물질 흡착
14-4-1. 틴달현상
`
< 틴달현상에 의한 진용액과 교질용액의 비료>
자료: 조신호 외(2014). 식품화학.
< 교질용액의 브라운 운동>
자료: 조신호 외(2014). 식품화학.
14-4-2. 브라운 운동
`
14-4-3. 염석
`
< 교질용액의 염석현상>
자료: 조신호 외(2014). 식품화학.
14-5. 유화현상 `
• 유화현상 : 분산질-분산매(액체-액체) → 액체(분산매)속에 액체(분산 질)가 분산
• 유화액의 종류 :
• ① 수중유적형(O/W형) : 물(분산매)속에 기름(분산질)이 분산
• 우유, 아이스크림, 마요네즈, 샐러드, 드레싱
• ② 유중수적형(W/O형) : 기름(분산매)속에 물(분산질)이 분산
• 버터, 마가린
• 유화제 : 친수성(극성) + 소수성(비극성) → 유화액 안정화
• 유화제의 종류 :
• 천연유화제 : 레시틴, 스테롤, 담즙산
• 합성유화제 : MG(모노글리세라이드), DG(다이글리세라이드)
• HLB(hydrophilic-lipophilic balance) : 유화제내의 친수성기와 친유성 기의 무게비율
• HLB < 9 : 소수성
• HLB > 11 : 친수성(HLB값이 작을수록 물에 분산 어려움)
14-5-1. 유화액
`
< 유화제의 작용>
자료: Belitz H.D. er al.(2009). Food Chemistry
14-6. 거품현상 `
• 거품현상 : 맥주, 샴페인, 탄산음료
• 분산질-분산매(기체-액체) → 액체(분산매)속에 기체(분산질)가 분산
• 거품생성제(기포제) :
• 달걀흰자
• 젤라틴
• 호프의 수지
• 보리단백질
• 사포닌
• 거품제거제(소포제) :
• 실리콘 수지
• 지방산 에스터
14-7. 졸과 겔 `
• 졸과 겔
• 졸(sol) : 분산질-분산매 → 고체-액체
• 유동성 O : 된장국, 수프, 우유
• 겔(gel) : 분산질-분산매 → 액체-고체
• 유동성 X : 어묵, 두부, 치즈, 한천, 젤리
• 졸의 냉각 : 겔 → 가열 → 졸 → 냉각 → 젤리
• 졸 → 분산매 분리 → 겔 : 우유 산패 → 단백질 응고
•
• 고농도의 졸 → 고온에서 응고
• 저농도의 졸 → 저온에서 응고
• 젤라틴 0.2% 이하, 한천 0.1% 이하 → 응고 X
14-8. 물성 : 점성과 점조성 `
• 점성 : 액체 흐름(유동성)에 대한 저항, 뉴톤 유체
• 액상식품 : 물엿, 꿀
• 온도 증가 → 점성 감소, 압력 증가 → 점성 증가
• 점조성 : 유동성과 변형에 관련된 성질, 비뉴톤 유체
• 유체의 종류 :
• 뉴톤 유체 : 외부 힘에 관계없이 점성이 일정한 유체
• 물, 알코올
• 비뉴톤 유체 : 외부 힘에 따라 점성이 변하는 유체
• 유사가소성 유체 : 속도가 증가하면 점성이 감소하는 유체
• 대부분 식품
• 틱소트로픽 유체 : 힘을 가하는 시간에 따라 점성이 변하는 유체
• 토마토 케첩
14-8. 물성 : 가소성과 탄성 `
• 가소성 : 외부의 힘에 의해 변형된 물체가 외부의 힘을 제거해도 원래 의 상태로 되돌아가지 못하는 성질
• 생크림, 버터, 마가린, 마요네즈
• 한계값(항복응력) 이하의 힘에서 고체, 이상에서는 유체의 성질
• 탄성 : 외부의 힘에 의해 변형된 물체가 외부의 힘 제거시 원래의 상태 로 되돌아가는 성질
• 곤약, 양갱, 묵
14-8. 물성 : 점탄성 `
• 점탄성 : 외부의 힘에 의해 점성유동과 탄성변형이 동시에 일어나는 성질
• 밀가루 반죽, 인절미, 껌
• 점탄성체의 종류 :
• ① 예사성 : 점성이 높은 콜로이드용액에 젓가락을 당겨 올리면 실을 뽑는 것과 같이 되는 성질
• 낫토, 달걀흰자
• ② 와이센베르크(Weissenberg) 효과 : 액체의 탄성
• 연유
• ③ 경점성 : 점탄성 식품의 경도
• 밀가루 반죽
• ④ 신전성 : 긴 끈모양으로 늘어나는 성질
• 국수 반죽
• ⑤ 팽윤성 : 건조식품의 물 흡수 및 팽창
• 건해삼
14-9. 텍스처(조직감) `
• 텍스처 : 식품 섭취시의 물리학적 감각
• 텍스처 성질의 분류
• 기계학(역학)적 특성 : 5가지
• ① 경도(hardness) : 변형에 필요한 힘 → 견고하다, 단단하다
• ② 응집성(cohesiveness) : 내부 결합력의 세기
• 파쇄성 : 부수는 데 필요한 힘 → 부스러지다, 깨지다
• 씹힘성 : 씹는 데 필요한 힘 → 쫄깃쫄깃하다, 질기다
• 검성 : 반고체식품을 씹는 데 필요한 힘 → 가루반죽, 고무질
• ③ 점성 : 유동성(액체 흐름)에 대한 저항 → 묽다, 되다
• ④ 탄성 : 외부의 힘에 의해 변형된 물체가 외부의 힘 제거시 원래의 상태 로 되돌아가는 성질 → 가소성, 탄성
• ⑤ 접착성 : 부착된 물질의 표면을 떼어내는 데 필요한 힘 → 끈적끈적하다, 들러붙다
14-9-1. 식품의 텍스처
`
14-10. 텍스처 측정 `
• ① 응집성 = 면적 1/면적 2
• ② 접착성 = 면적 3
• ③ 검성 = 견고성 x 응집성
• ④ 씹힘성 = 검성 x 응집성 x 탄성
• ⑤ 탄성 = 시간 2
14-10-1. 텍스처 곡선
`
< 텍스처미터에 의한 텍스처 곡선 >
자료: 조신호 외(2014). 식품화학.
