중간수분식품

왜 배우는가: 중간수분식품은 수분활성도로 미생물을 제어하는 식품 저장의 대표 원리를 보여 주는 사례이다. 식품저장과 유통기한 설정 문항에서 수분활성도 개념이 기초가 되므로 먼저 정리해야 한다.

출제 이력: 제138회 1교시 4번, 제135회 2교시 1번, 제120회 1교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

중간수분식품(IMF)은 수분활성도를 낮춰 상온 저장이 가능하고, 재수화 없이 바로 섭취할 수 있는 식품이다.

핵심 키워드는 다음 여덟 가지이다.

• 수분활성도(Aw): 식품의 수증기압을 같은 온도 순수한 물의 수증기압으로 나눈 값이며, 미생물이 실제로 이용할 수 있는 수분의 척도이다.
• 중간수분식품: 완전 건조식품과 생식품의 중간 정도 수분을 가지면서 보존성을 건조식품에 가깝게 유지하는 식품군이다.
• 보습제: 식품 속 물과 결합해 자유수를 줄이고 수분활성도를 낮추는 당류, 소금, 폴리올 등의 물질이다.
• 삼투압 건조: 고농도 당이나 소금 용액에 식품을 담가 수분을 빼고 보습제를 흡수시키는 탈수 방법이다.
• 내삼투압성 미생물: 수분활성도가 낮은 환경에서도 증식할 수 있는 효모와 곰팡이를 가리킨다.
• 재수화: 건조식품에 물을 가해 원래 상태로 되돌리는 과정이며, 중간수분식품은 이 과정 없이 섭취한다.
• 수분 흡착 등온선: 수분함량과 평형 상대습도의 관계를 곡선으로 나타낸 것이다.
• 연화 조직감: 완전 건조식품보다 부드러운 식감이 유지되는 상태를 말한다.

2. 개념 풀이

중간수분식품의 정식 정의는 수분활성도 0.60~0.85 범위의 식품으로서, 재수화 없이 바로 섭취할 수 있는 것이다. 이 정의의 기준은 수분의 양이 아니라 미생물이 쓸 수 있는 수분의 상태이며, 그 상태를 나타내는 값이 수분활성도이다. 중간수분식품의 수분함량은 완전 건조식품보다 많고 생식품보다 적다. 같은 수분함량이라도 보습제 농도가 높으면 수분활성도가 낮아지므로, 수분함량만으로는 보존성을 판단할 수 없다.

수분활성도는 다음과 같이 정의된다.

$A_w = P / P_0$

여기서 P는 식품 속 수증기압, P0는 같은 온도에서 순수한 물의 수증기압이다. 수분활성도가 1에 가까울수록 식품 속 물이 미생물에 자유롭게 이용되고, 낮을수록 이용이 제한된다. 일반 세균은 수분활성도 약 0.90 이하에서 증식이 멈춘다. 곰팡이는 그보다 낮은 수분활성도에서도 자란다. 특히 Aspergillus속과 Penicillium속 곰팡이는 낮은 수분활성도에서도 생육이 가능하다. 따라서 중간수분식품은 세균을 막는 수준의 수분활성도 조절만으로는 충분하지 않으며, 곰팡이와 효모에 대한 추가 장벽을 함께 설계해야 한다.

중간수분식품의 보존성은 수분함량이 아니라 수분활성도로 좌우된다.

중간수분식품을 만드는 방법은 크게 네 가지이다.

• 부분 건조: 열풍이나 자연 건조로 수분을 일부만 제거해 수분활성도를 낮추는 방법이다.
• 삼투압 건조: 당이나 소금 같은 보습제 용액에 담가 수분을 빼고 용질을 흡수시키는 방법이다. 수분 손실이 용질 흡수보다 훨씬 커서 저온에서 짧은 시간에 진행되고, 일반 건조보다 에너지 소비가 낮다.
• 건조 주입: 건조한 식품에 당이나 시럽을 침투시켜 물을 대신 채우는 방법이다.
• 배합 설계: 여러 보습제를 조합해 수분활성도와 맛, 조직감을 함께 조절하는 방법이다.

보습제는 식품의 물을 붙잡아 미생물이 쓸 수 있는 자유수를 줄이므로, 수분활성도를 낮추는 가장 직접적인 수단이다. 수분이 보습제 용액 쪽으로 이동하면 식품의 수분활성도가 떨어지고, 그 결과 미생물의 대사와 화학 반응 속도가 함께 늦어진다. 이때 수분함량과 수분활성도의 관계는 비선형이며, 온도와 조성마다 다른 수분 흡착 등온선으로 나타난다. 그래서 같은 수분함량의 두 제품이라도 보존성이 다를 수 있다.

건조과일, 잼, 마시멜로, 파이 충전물, 육포 등이 대표적인 중간수분식품이다. 당에 절인 과일은 당을 보습제로 쓴 예이고, 소금에 절인 어류와 채소는 소금을 보습제로 쓴 예이다.

3. 등장 배경과 필요성

옛날부터 사람들은 식품을 햇볕에 말리거나 불에 굽고, 소금을 더해 겨울철이나 이동 중에도 먹을 수 있도록 보존해 왔다. 이런 방법은 수분을 일부만 제거하는 방식이었으므로 완전히 마른 식품과 달리 말랑한 상태가 남았고, 중간수분식품의 기원이 되었다.

현대에 들어 이 원리가 체계적으로 연구된 배경은 두 가지이다. 첫째, 냉장과 냉동 설비가 부족한 유통 환경에서도 식품을 상온에서 오래 보관하려는 요구가 커졌다. 둘째, 완전 건조식품은 먹기 전에 재수화해야 하고 질감이 딱딱해 기호성이 떨어지므로, 조리 없이 부드러운 식감으로 먹을 수 있는 식품이 필요해졌다. 중간수분식품은 이 두 요구를 함께 충족하는 지점에 있다.