식품의 변질 요인과 그 메커니즘
1. 수분의 역할 및 종류 (1) 식품 중 수분의 역할 ① 분산매[dispersant]
-영양소, 효소, 화학물질 등을 용해 or 분산시키는역할 ② 용매[solvent]
-가수분해 작용 등 각종 화학반응의 장을 제공 ③ 미생물 생육에 필수적
(2) 단점
- 어획 생산량 예측 어려움(공급량 예측 어려움) - 변질과 부패 용이함
2. 수분의 역할 및 종류 (1) 수분의 종류
① 자유수 (= free water) - 보통의 물
- 용매, 분산매로 작용 - 건조에 의해 쉽게 제거 - 0℃ 이하에서 잘 언다
- 고수분 식품(high moisture food)에 약 6~96% 있음 - 변패에 직접관여
② 결합수 (= bound water)
- 탄수화물의-OH, 단백질의 -NH2와 -COOH, 지질의 -OH 등과 수소결합or이온결합을 통 해 결합되어있는 수분
-일반적으로 100℃에서 증발되지 않음 - -18℃에서도 잘 얼지 않음
3. 수분활성도
- 동일한 수분함량을 지닌 식품이라도 저장안정성(storage stability)은 다를 수 있다!
- 수분함량만으로 저장안정성 판단 불가!!
- 수분활성도 (water activity: Aw)
- P0 = 주어진 온도에서 순수한 물(용매)의 수증기압(기압) - P = 주어진 온도에서의 식품(용액)의 수증기압(기압) - %ERH = 평형상대습도(equilibrium relative humidity)(%)
4. 등온 흡습 곡선
(1) 등온 흡습 곡선(moisture sorption isotherm)
- 일정한 온도 조건하에서 상대습도와 - 평형 수분 함량 사이의 관계를 표시한 곡선 (2) 히스테리시스(hysteresis) = 이력현상
- 고 수분 상태에서의 탈습(desorption) 곡선과 저수분 상태에서의 흡습(adsorption)곡선 이 일치하지 않는 현상
- 고 수분 상태일 때의 식품 내부구조와 저 수분 상태 일때의 식품 내부구조가 달라지기 때문
5. 수분활성도와 저장안정성 (1) 식품 중의 수분활성도
- 식품에서의 미생물 증식 속도, 효소 반응 속도, 비효소적 갈변반응이나 지질 산화 등의 화학반응 속도 등과 밀접한 관계
6. 수분에 의한 전분의 특성 변화 (1) 전분의 호화 및 노화
1) 호화(Gelatinization: 젤라틴화, 교질화) - β전분 α전분 (α화)
- Β전분을 물과 함께 가열하면 전분 입자들이 물 흡수하여 전분 입자들이 팽윤(swelling) 이 일어남
(2) 호화에 영향을 미치는 요인
① 녹말의 종류: 곡류보다 서류가 쉽다.
② pH: 알칼리성이 호화를 촉진
③ 온도: 높을 수록 호화가 빨리 일어난다.
④ 수분: 높을 수록 호화가 빨리 일어난다.
⑤ 팽윤제(swelling agent): 첨가 시 호화온도가 낮아진다.
- OH-> CNS-> I-> Br-> Cr- (3) 노화(Retrogradation) - α전분 β전분 (β화)
- 호화된 전분을 방치해 둘 때 점점 굳어져 원래의 결정성을 띤 상태로 돌아가는 현상 - 불규칙적인 배열 하고 있던 호화된 전분의 현탁액 중의 일부 전분분자들이 일정 회합
점을 기준으로 접합영역을 형성함에 따라 부분적인 규칙성을 띤 구조로 되돌아 감 (4) 노화의 결과
- 궁극적으로, 그물 구조 형성 반결정상태의 침전형성
- 주로 amylose 분자들의 micelle 형성
- 재결정이 일어나지만, raw starch보다 더 견고하게 변함 à Raw starch보다 더 딱딱하고 BV가 더 낮게
à 녹말질 식품의 품질저하 요소 - 구조가 치밀해짐
(5) 노화 방지법
① 녹말의 종류: amylopectin 함량이 높아야 한다.
② pH: 알칼리에서 노화 억제
③ 온도: 60℃ 이상(ex. 전기밥솥) or 냉동온도에서 보관 ④ 수분 함량 조절: 30~60% 보다 더 많거나 더 적게 조절
⑤ 용질첨가: 가소성 억제 효과(anti-plasticizing effect) 용질을 잡음으로써 유리 전이 온도 를 높여 노화 억제
⑥ 당류의 첨가: 탈수제로 작용!
- 전분의 유효 수분함량이 감소하여 노화 억제
7. 저온(냉장 및 냉동)에서의 변질
(1) 동결점 이상의 저온에서 야기되는 식품변질 ① 신선도 저하
- 대부분의 과채류는 수확 후에도 호흡에 의한 성숙 작용을 계속 - 유지하는 생명 현상을 보인다. 생명 현상과 관련된 과정을 지속하여 - 미생물에 대한 자연 방어 기작 및 신선도를 유지할 수 있는 최저의 - 호흡 속도를 유지하는 것이 중요하다.
- 호흡 급상승 현상(climacteric rise)
: 일정한 온도에서 저장하였을 때 일정한 속도로 호흡하지 않고 어느 분기점에서 급격 한 호흡작용을 보이는 것. 일반적으로 선도가 떨어짐
- 자기분해(autolysis)
: 생물이 죽으면 구성 물질이 무균 상태에서 단백 분해 효소로 분해되는 현상이며, 육류 에서 발생함. 적절한 정도의 맛과 향을 향상시킨다
② 동결의 영향
-급속동결은 조직체 파괴율이 낮고 완만동결은 조직체 파괴를 많이 유발. 급속동결을 시 켜야 유리한데, 그럼에도 불구하고 식품은 변질.
