식품학 2강 물 - 자유수와 결합수
식품학 2 강 . 물
01 물의 구조와 성질
02 자유수와 결합수
03 수분활성
04 등온흡습곡선
물의 구조와 성질
1. 물의 기능
-동·식물 구성성분
-수용성 물질의 용매
-불용성 물질의 분산
-유화액
-체내 영양소 등 운반
-효소 반응 매개
-생체구성물질 안정화
▪ 식품의 외관 , 성질 , 맛에 영향
▪ 식품의 물리화학적 변화 , 미생
물학적 부패의 원인
▪ 식품 , 조리기구 등의 세척
▪ 조리 시 열전달체 역할
2 물의 구조
물분자의 구조
▪ 산소 1 개 + 수소 2 개 공유결합
▪ 결합각은 약 104.5 ˚
▪ 산소는 수소보다 전기음성도가 커서 공유결합된 전자 분포가 산소쪽으로 치우쳐짐
▪ 산소 : 부분적 음전하 (-)
▪ 수소 : 부분적 양전하 (+)
물분자 간의 수소결합
▪ 물분자 : 양극성을 띠는 극성분자
▪ 물분자 사이에 수소결합 형성
▪ 물분자간 수소결합으로 분자량이
비슷한 메탄 , 암모니아 , 황화수소 등과 비교하여
융해열 , 비등점 , 표 면장력 , 열용량 , 승화열 등이 높음 .
▪ 얼음과 물의 열전도도는 다른 액체보다 큼 .
▪ 0℃에서 얼음의 열전도도는 물의 4 배 , 열에너지 전달이 빠름 .
▪ 순수한 얼음은 육각형구조이며 온도에 따라 변화함 .
3 물의 상태변화
액체 (물)
온도변화에 따른 물의 밀도
▪ 1~100℃(대기압 ) 액체로 존재
▪ 물의 수소결합은 공유결합보다 약하므로 흐를 수 있음 .
▪ 온도가 내려갈수록 물분자 간의 수소결합이 더 정밀 해져 부피 감소
▪ 4℃ 에서 부피가 가장 작아지고 더 낮아지면 밀도 감소
고 체
▪ 0 ℃ 이하에서 물분자가 결합하여 육면체형성
▪ 얼음될때 물 1g 당 80kcal 열 방출 , 온도변화없이 상태 변화
▪ 수소결합으로 육면체 형성 시 물분자 사이가 약간씩 분리되어
얼음 결정 격자 내 공간이 생겨 9% 부피 증가
▪ 얼음은 물보다 비중이 낮아 물 위에 뜨게 됨 .
기 체
▪ 온 도상승, 100℃에서 물 분자 운동 활발해지며 끓기 시작
잠 열
▪ 온도의 변화없이 상태의 변화에 필요한 에너지
▪ 융해열 , 기화열 등
융해열
▪ 1g 의 물질을 고체에서 액체로 바꾸는데 필요한 에너지
기화열
▪ 1g 의 물질을 액체에서 기체로 바꾸는데 필요한 에너지
용액의 끓는점
▪ 증기압이 대기압보다 높아지는 순간의 온도
▪ 비등점 , 비점이라 하며 순수한 물의 끓는점은 100℃
▪ 첨가물질 또는 대기압과 증기압 변화 등으로 끓는점 변화
▪ 증 발 : 물 > 바닷물
▪ 끓는점 : 바닷물 > 물
4 용액의 끓는점
진용액 끓는점
▪ 용질이 콜로이드 상태가 아니고 분자나 이온의 상태로
균 일 하 게 섞 여 있 는 용 액 , 설 탕 물 , 소 금 물 등
▪ 증기압 저하시 끓는점 상승
설탕물
▪ 비이온화물질
▪ 1g 분자량 (342g)/L
첨가시 끓는점 0.52℃상승
▪ 끓는점 100.52℃
소금물 (NaCl)
▪ 이온화 물질
▪ 1g 분자량 (58.5g)/L
첨가 ,Na + 와 Cl - 로 이온화
▪ 끓는점 0.52 ℃ 이 온수 만큼 상승
▪ 끓는점 101.04℃
콜로이드
▪ 콜로이드용액은입자가 부유상태 로 존재
▪ 증기압과 무관
대기압
▪ 공기무게에 의해 생기는 대기의 압력
▪ 고도가 높아지면 대기압이 낮아지고 끓는점이 낮아짐 .
▪ 152m 높아질 때 0.56℃씩 낮아짐 .
용액의 어는점
어는점
▪ 액체를 냉각시켜 고체로 상태변화가 일어나기 시작할 때의 온도
▪ 첨가된 용질의 농도에 따라 증기압 감소
설탕물
▪ 비이온화물질
▪ 1g 분자량 (342g)/L 첨가시 어는점 1.86℃감소
▪ 냉동 후식류는 오래얼려야 함 .
소금물 (NaCl)
▪ 이온화 물질
▪ 1g 분자량 (58.5g)/L 첨가
▪ Na + 와 Cl - 로 이온화
▪ 어는점 1.86 ℃ 이온수 만큼 감소 ,
자유수와 결합수
식품 내 분포하는 물
자유수
▪ 성분 중의 가용성 물질을 녹여 진용액 상태인 물 , 소금물 등
▪ 불용성 물질을 물에 분산시켜 콜로이드 상태를 이루는 물 , 밀가루반죽 등
결합수
▪ 식품 중 구성성분인 탄수화물·단백질 등과 결합하여 존재하는 물
▪ 유동성 없는 물
자유수
▪ 용매로 작용
▪ 0℃ 이하 ( 대기압 ) 에서 어는 물
▪ 100℃ 이상 ( 대기압 ) 가열하거나 건조하면 쉽게 제거되는 물
▪ 미생물의 생육 , 증식에 이용
▪ 끓는점 , 녹는점이 매우 높음
▪ 비열 , 표면장력 , 점성이 큼
▪ 화학반응에 이용
결합수
▪ 용매로 작용 못함
▪ 0℃ 이하 ( 대기압 ) 얼지 않는 물
▪ 100℃ 이상 ( 대기압 ) 가열하거나 건조하여도 제거되지 않는 물
▪ 미생물의 생육 , 증식에 이용 못함
▪ 자유수보다 밀도가 큼
▪ 큰 압력으로 압착해도 제거 안됨 .
▪ 화학반응에 이용 안됨 .
물 분자는 산소 원자와 수소 원자가 공유결합을 하고, 물 분자 간에는 수소결합을 하는 특징 때문에 비등점, 표면장력, 유전 상수, 열용량, 승화열, 융해열이 높으며, 다른 액체에 비해 열전도도가 크다.
물은 고체, 액체, 기체 상태로 존재하며 물의 상태는 온도와 압력의 영향을 받는다. 대기압하에서 물은 0~100℃에서 액체상태로 존재한다. 온도가 4℃보다 낮아지면 육각형의 얼음 결정 격자 내에 공간이 생겨 부피가 증가하고 물보다 비중이 낮아지는 고체상태로 존재한다. 100℃에서 물이 끓을 때 공급되는 열은 액체에서 기체로의 상태변화에 사용된다.
자유수는 대기압하에서 100℃ 이상 가열하거나 건조하면 쉽게 제거되고 0℃에서 얼며, 용매로 작용할 수 있는 일반적인 물이다. 결합수는 밀도가 높고 증기압이 낮아 가열, 건조 등에 의해 쉽게 제거될 수 없으며, 고분자 화합물의 표면에 수소 결합하여 움직임이 자유롭지 못한 물이다.
수분 활성(Aw)은 일정온도에서 식품이 나타내는 수증기압(P)과 순수한 물의 수증기압의 비(P0)로 식품의 수분 활성은 1보다 작으며, 효소작용, 화학반응, 미생물 생육에 영향을 미친다.
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