식품의 구성 성분들-수분 (1)

식품에 있어서 수분은 다른 탄수화물, 지방 그리고 단백질과 함께 매우 주요한 성분으로서 식품의 품질에 많은 긍정적인 영향을 주고 있으나 미생물이나 여러 화학반응의 촉매제의 기능을 할 수 있기 때문에 식품에 적합한 수분의 함량을 유지하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있으며 수분의 일반적 특징은 다음과 같다. 
- 수분은 대부분 식품의 총 질량의 60 ~ 95 % 를 차지하고 있다.
- 수분은 크게 액체, 고체, 기체의 세 가지 상태로 존재하고 있다. 
- 수분은 체온을 일정하게 조절하고 영양분 및 분비물 수송의 역할을 수행한다. 
- 화학 반응의 주체 및 중간 역할로서 식품의 여러 화학반응에 중요한 역할을 한다. 
 수분은 식품에 가장 많이 함유되어 있으며 생명 유지에 필수적인 물질이다. 생화학 반응, 물질 운동 그리고 삼투 현상 등에 관여하면 식품 저장에 도밀접한 관계를 가지고 있다.

1. 수분의 존재 특성
 수분은 산소 원자 1개와 수소 원자 2개가 공유 결합을 통하여 존재하는 물질이다. 이러한 수분은 단독으로 존재하기 보다는 다른 물 분자와 수소 결합하여 존재하거나 다른 식품 성분들과 이온 결합이나 공유 결합을 통하여 존재한다. 이러한 수분의 존재 특성은 수분이 가지고 있는 독특한 특성인 분자량에 비하여 상태적인 높은 끓는점, 큰 표면 장력 그리고 전기 음성도의 차이 등을 초래하여 수분만의 독특한 특성을 부여하게 한다. 
 - 높은 끓는점
 일반적으로 끓는점은 분자량의 크기에 비례하는 경향을 보인다. 그러나 수분은 분자량이 18.01gram으로 상대적으로 적음에도 불구하고 분자량이 큰 다른 물질에 비하여 높은 끓는점을 보이고 있다. 예를 들어 분자량이 84 gram 정도인 헥산에 비하여도 매우 높은 끓는점을 보이고 있다. 이것은 과연 무엇 때문일까?
 수분이 적은 분자량에 비하여 높은 끓는점을 가지고 있는 이유는 수분의 존재 특성에 기인한다고 할 수 있다. 물질이 끓는다는 것은 분자 상호간의 결합력을 해체하고 기화하다는 것을 의미한다. 그런데 다른 물질들과 달리 수분은 그 자신의 분자량은 작아서 쉽게 날아갈 수 있지만 수분이 홀로 존재하지 않고 무수하게 많은 수소 결합을 주위의 다른 수분들과 하여 실제로 존재하는 분자량을 증가시키고 있다. 즉 수분은 단독으로 존재하는 것이 아니라 다른 물 분자 즉 일반적으로 수분 상태 일 때 다른 4개의 물 분자와 수소 결합을 형성하고 있고 분자량을 크게 늘리는 효과를 가지게 되며 그 결합 자체도 고정된 것이 아니라 계속 다른 물분자와의 결합과 깨짐을 반복함으로써 기화되어야 할 분자량을 실제 수분 분자량 보다 훨씬 크게 만드는 것이다. 
 일상 생활의 경우로 예를 들어 보면 우리에게 지금 접착제가 있는데 이 접착제를 이용하여 나무와 나무의 한 부분을 접착시켰다고 가정하자. 나무와 나무의 접착 부분이 매우 강하거나 나무가 매우 크다면 이 접착 부분을 띠어 내기 위해서 우리는 많은 힘을 사용해야 할 것이다. 즉 많은 열을 가해서 물질을 기화시킬 수 있을 것이다. 그런데 수분처럼 결합력은 약하지만 결합 부위가 여러 곳이고 한 부분을 띠어내면 새로운 다른 부분과 결합하는 자동 접착제라면 작아도 그 결합을 띠어내기 위한 우리의 노력은 더욱더 필요할 것이고 결과적으로 더 많은 열을 가해야 할 것이다. 바로 이러한 수분의 수소 결합 특성은 수분의 끓는점을 분자량에 비하여 높게 만들고 있으며 결국 우리 인체나 자연에서 수분이 중요한 역할을 하는데 매우 큰 도움을 주고 있는 것이다. 
 만약 수분이 지금보다 훨씬 낮은 온도에서 기화된다면 우리의 일상 생활은 어떻게 되었을까? 호수에 물이 남아 있을까? 아니면 우리 인체 내에 수분이 존재할 수 있었을까?
 - 전기 음성도의 차이가 크다.
 수분의 식품에서의 중요한 역할 중의 하나는 다른 식품 성분들 간의 반응을 연결하여 준다는 점이다. 수분이 이런 역할을 할 수 있는 이유 중의 하나는 성질이 다른 여러 물질들이 이동시킬 수 있는 특성 즉 사람으로 말하면 잡식성을 가지고 있기 때문이다. 수분을 구성하고 원자 즉 산소와 수소는 전기 음성도의 측면에서 보면 매우 다른 특성을 가지고 있다.  아래의 전기 음성도의 크기 순서에서 보듯이 산소와 수소는 전기 음성도 즉 전자를 끌어당기는 능력에서 큰 차이를 보이고 있다. 
    F  > O > N > Cl > Br > C > S > I > H > P
 전기 음성도의 차이가 큰 원자들이 함께 존재한다는 것은 성질이 다른 다양한 식품 성분들을 손쉽게 이동시킬 수 있다는 거을 말한다. 예를 들면 어느 한쪽만 잘하는 사람이라면 그 친구들은 거의 그 분야의 사람들일 것이고 다른 분야에 대해서는 잘 모르고 아는 사람도 별로 없을 것이다. 그러나 여러 분야에 관심 있는 사람이라면 즉 수학도 잘하고 야구도 잘하는 사람이라면 그 사람과 어울리는 사람은 과학에도 관심 있고 운동에도 관심 있는 사람일 것이다. 바로 그러한 이유에서처럼 수분은전자를 끌어당기는 능력에서 매우 성질이 다른 산소와 수소로 구성되어 있기 때문에 전기 음성도의 차이가 다른 다양한 물질들과 결합을 형성해서 이동시킬 수 있는 것이다. 
 따라서 수분의 이러한 성질은 식품의 화학 반응에 중요한 역할을 수분이 할 수 있는 이유가 되는 것이다.   

 -표면 장력이 크다. 

 앞에서 일부 언급한 것처럼 수분은 여러 화학 반응에 중요한 역할을 수행한다. 그 이유 중의 하나는 다양한 식품 성분들을 이동시킬 수 있어서 가능한 것인데 그런 이동성을 뒷받침할 수 있는 이유는 다양한 물질들과 결합하여 물질들을 이동시킬 수 있는 능력과 함께 자기 자신을 작게 할 수 있는 능력 즉 표면 장력이 크기 때문이다. 

 식품에서 화학 반응이라는 것은 두 성부들을 만나게 함으로써 진행된다고 말할 수 있다. 그런 멀리 떨어져 있는 성분들을 만나게 하기 위해서는 해당 성분들을 어떤 정해진 장소로 옮겨야 한다. 옮기기 위해서는 앞에서 언급한 대로 전기 음성도의 차이가 큰 성질도 중요하지만 또한 자기 자신을 작게 하여서 반응 물질들을 원하는 장소로 이동하는 능력도 매우 중요하다. 아무리 다양한 성분들과 결합을 하여도 자기 자신이 너무 크다면 원하는 장소로 반응 성분들을 옮길 수 없기 때문이다. 이러한 면에서 수분은 자기 자신을 작게 하는 능력인 표면 장력이 커서 다양한 식품 성분들을 원하는 반응 장소로 잘 이동시켜 줄 수 있는 특징을 가지고 있어서 식품의 화학반응에 매우 중요한 역할을 할 수 있는 것이다.