물, 중요성/기능/분류 알아보기

1. 중요성

 수많은 천체에서 액상의 물이 다량 분포하고 순환하는 곳은 극히 드물기에, 물은 지구의 가장 중요한 특성이다. 지구 표면은 약 80%가  물 성분으로 덮여있는데, 액상의 물은 지표의 약 70%이며 빙하가 10%를 차지한다. 대기와 암석은 다른 행성에도 존재하나 생명체가 탄생하기 위해선 액체 상태의 물이 있어야 하며, 지구는 충분한 물이 있었기에 생명체가 탄생하고 진화할 수 있었다. 물은 진화론적 관점에서 지구상에 처음으로 생명체가 태어난 곳은 물이다. 모든 생명체는 몸속에 일정한 양의 물을 유지해야 건강하게 생명을 보존할 수 있다. 인간의 경우도 체내의 지질과 단백질의 절반을 잃고도 생명을 유지할 수 있지만 체내 수분의 10%만 잃어도 생명을 유지할 수 없다. 따라서 우리 몸은 수분 배설량과 섭취량의 균형을 이루어 체내에 항상 일정량의 수분을 보유해야 한다.

 

 물은 열량이 없고 유기 영양분을 제공하지는 않지만 생명을 유지하는 데 필수적 요소다. 모든 생물의 생체의 주요한 성분으로, 인체는 약 70%, 어류는 약 85%, 그 외 물속의 미생물은 약 95%가 물로 구성되어 있다. 생물학적 관점에서도 물은 생명의 증식에 없어서는 안 되는 많은 특성을 지니고 있다. 물은 비열용량이 커서 생물이 체온을 조절하는 데에 도움을 주며 바다, 호수, 강은 물로 이루어져 있기에 생명 활동이 가능한 환경을 만들어준다. 또한 광합성과 호흡에 필수 요소로, 광합성을 하는 세포는 태양 에너지를 이용하여 물의 수소를 산소에서 분리하고, 수소는 기체나 물에서 흡수한 이산화탄소와 결합하여 포도당을 형성하고 산소를 내뱉는다. 살아있는 모든 세포는 이러한 재료를 이용하고 수소와 산소를 산화시켜 태양 에너지를 획득하는 그 과정에서 물과 이산화탄소를 다시 형성한다.

 

2. 기능

 충분한 물의 섭취를 통해 얻을 수 있는 대표 기능은 체내 노폐물의 배출이다. 노폐물은 체내에서 쓸모없는 모든 물질을 의미하며, 이것은 배설물일 수도 있고, 과잉 섭취된 영양소나 무기물일 수도 있다. 구조는 산소가 2개의 비공유 전자 쌍을 갖고 있어 산소와 수소 두 개 사이의 각이 104.5도에 가깝다. 이 기울임 때문에 극성을 갖게 되어 지구에 존재하는 많은 극성물질을 녹일 수 있는 매우 좋은 용매이다. 소화기관 내의 물은 소화 물질의 매개체로서 대사 폐기물 배출하고, 수분은 피부와 호흡기로부터 증발하므로 체온조절에 중요한 몫을 담당하기도 한다. 사람의 신장은 수분조절 기능을 지니고 있어서 물의 섭취량에 따라 소변으로 배설량을 자체 조절한다. 몸으로부터 약간의 수분이 손실되어도 사람은 심한 갈증을 느끼는 이유는 체내의 신진대사 과정에서 생성되는 노폐물인 암모니아 농도가 높아지기 때문이다. 특히 암모니아는 독성이 강하기 때문에 간에서 독성이 약한 요소로 전환시켜 소변으로 배출시킨다.

 

 물은 체온조절에 관여한다. 탄수화물, 지장, 단백질의 대사 과정에서 과량으로 생성되는 열은 몸의 겉면의 수분이 발산될 때 소모되는 기화로 사용되고 체온 조절한다. 물은 체내 효소작용의 최적온도인 36.5℃를 유지하기 위하여 하루에 1kg의 수분으로 증발한다.

 

 물은 체 조직의 구성성분이 된다. 각 세포와 조직의 수분 함량에는 차이가 있지만 근육은 75%로, 지질은 20~25%, 골격은 10~25%이며, 글리코겐이 저장될 때 수분은 필수이다.

 

 물은 식품 섭취량에 영향을 준다. 신체 내의 수분은 독성물질을 계속 배출시켜 주는 희석제 역할을 하며 수분이 약간만 부족해도 혈중 독성 농도가 높아져 갈증을 느끼게 한다. 혈장 수분이 10% 감소하면 갈증으로 입이 마르게 되는데, 이는 현장의 삼투압이 증가하여 현장 내의 수분이 이동할 수 없게 되어 이에 따라 침의 생성량이 감소하기 때문이다. 체내에 물이 부족한 경우 탈수 현상이라고 하며 이러한 현상은 설사나 구토, 발한, 음식이 부족한 경우에 나타난다. 이를 뇌의 시상하부가 인지하여 탈수 현상의 증세로써 먼저 갈증을 느끼고 입술이 마르고 기운이 없고 맥박이 빨라지면서 체온이 상승하는데, 이런 증상은 수분이 보충되면 사라진다. 만약 수분감소와 더불어 전해질이 감소했다면 물과 동시에 전해질도 보충해야 한다. 충분한 물의 섭취는 통풍, 고혈압, 결석 등 체내 무기물 농도의 불균형으로 발생하는 질환을 예방하거나 발병 시기를 상당 부분 늦출 수 있다. 이런 질병은 요산, 나트륨, 무기질의 과다 축적으로 발생하기에 충분한 물 섭취는 필수이다.

 

3. 분류

 물은 자유수와 결합수 두 가지 형태로 존재한다. 자유수는 우리가 생각하는 물로 결합수에 비해 표면장력과 점성이 크다. 식품의 구성 성분과 결합하여 있지 않고 모세관을 자유로이 움직이며, 쉽게 건조할 수 있고, 0도 이하에서 잘 어는 보통 형태의 물을 말한다. 식품 중 당류, 염류, 수용성 단백질들을 용해하는 용매로 작용하며 전해질을 잘 녹이고 끓는점이 매우 높으며, 비열이 크고 비중은 4도에서 최고의 값을 갖는다,

 

 결합수는 우리가 흔히 생각하는 물과 다르다. 식품 내에서 자유롭게 이동할 수 없고 냉동실에서 얼지도 않는다. 당류와 용질에 대해 용매로서 작용하지 않으며, 수증기압은 정상적인 물보다 낮으며 대기 중 100도 이상으로 가열해도 제거되지 않는다. 영하 70도에서 정도 얼며, 보통 물보다 밀도 크며 미생물의 번식과 발아 및 식품 내 화학반응에도 사용될 수 없는 물이다. 즉, 식품 내 자유수 함량이 높을수록 미생물이 더 잘 생장하게 되는 것이다.