① 용혈성요독증후군(HUS) ② 베로독소(Verotoxin) ③ O157 : H7

[해설]

장출혈성 대장균(EHEC)은 병원성 대장균 가운데 증상이 가장 무겁다. 소의 장관이 주된 보유 숙주이며 덜 익힌 다진 쇠고기, 살균하지 않은 우유, 분변에 오염된 채소가 대표적인 원인식품이다. 감염량이 수십 개 균으로 매우 적어 사람 사이의 2차 감염도 잘 일어난다.

① 출혈성 대장염에 이어 적혈구가 깨지고(용혈) 혈소판이 줄며 급성 신부전이 오는 용혈성요독증후군(HUS)이 나타날 수 있다. 어린이와 고령자에게 특히 위험하며 치명률이 높다.

② 이 균이 만드는 독소는 베로세포에 강한 독성을 보인다 하여 베로독소(Verotoxin)라 하며, Shigella dysenteriae 가 만드는 독소와 구조가 같아 시가독소(Shiga toxin)로도 불려 왔다. 최근에는 국제 용어에 맞추어 베로독소로 표기하므로, 두 이름이 같은 독소를 가리킨다는 점을 알아 두면 된다.

③ 혈청형은 세포벽의 O항원과 편모의 H항원 조합으로 나누며, 그중 독성이 가장 강하고 대규모 식중독을 여러 차례 일으킨 것이 Escherichia coli O157 : H7이다.

예방은 육류의 중심부까지 충분히 가열하기, 교차오염 차단, 채소의 세척·소독, 조리자의 손 위생이 핵심이다. 「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률」상 제2급 감염병으로 관리된다.

최대빙결정생성대 — 약 −1 ~ −5 ℃ 구간을 가로 띠로 표시한다

급속동결곡선 — 이 구간을 짧은 시간에 가파르게 통과하도록 그린다

완만동결곡선 — 이 구간에서 온도가 오래 정체하여 완만한 수평 구간을 그리며 통과하도록 그린다

[해설]

동결곡선은 냉각 → 빙결점 도달 → 결정 성장(잠열 방출로 온도 정체) → 재냉각의 네 구간으로 읽는다.

식품의 빙결점은 녹아 있는 용질 때문에 순수한 물보다 낮아 대략 −0.5 ~ −1 ℃이며, 이 온도에서 약 −5 ℃까지 사이에 수분의 대부분이 얼음으로 바뀐다. 이 구간이 최대빙결정생성대(약 −1 ~ −5 ℃)다. 얼음이 만들어지면서 융해잠열이 빠져나오므로 열을 계속 뽑아내도 온도가 잘 내려가지 않아 곡선이 평평해진다.

급속동결은 이 구간의 체류 시간이 짧아 결정핵이 많이 생기고 미세한 빙결정이 세포 안팎에 고루 만들어진다. 그래서 조직 손상이 적고 해동 시 드립이 적다. 반대로 완만동결은 구간 체류가 길어 소수의 큰 빙결정이 주로 세포 사이 공간에서 자라며, 이 결정이 세포막을 밀어붙이고 세포에서 수분을 끌어내므로 해동 후 조직이 무르고 드립이 많다.

따라서 그래프에서 두 곡선을 가르는 결정적 차이는 최대빙결정생성대를 지나는 데 걸리는 시간이며, 이 구간을 얼마나 빨리 통과시키느냐가 동결식품 품질을 좌우한다.

사용 압력 — 한외여과 : 저압 / 역삼투 : 고압

막 세공의 크기 — 한외여과 : 크다 / 역삼투 : 작다

분리되는 물질의 분자량 — 한외여과 : 크다 / 역삼투 : 작다

[해설]

둘 다 압력을 걸어 용액을 막에 통과시키는 가압식 막분리지만, 막 공경의 크기가 다르기 때문에 필요한 압력과 걸러지는 물질의 크기가 서로 반대 방향으로 움직인다.

한외여과(UF)는 공경이 상대적으로 커서 저압(대략 10 ~ 100 psig)으로 운전된다. 분리는 용질과 세공 크기의 상대적 관계로 일어나며, 단백질·다당류처럼 분자량이 큰 고분자가 막에 걸리고 물·염류·저분자 당은 그대로 통과한다. 유청단백 농축, 효소 농축 등에 쓰인다.

역삼투(RO)는 공경이 훨씬 작아 용존염까지 붙잡는다. 물이 농도가 낮은 쪽으로 흐르려는 삼투압을 거슬러 반대 방향으로 밀어내야 하므로 고압(대략 600 ~ 800 psig)이 필요하고, 무기염·저분자 유기물처럼 분자량이 작은 물질까지 분리된다. 해수 담수화, 과즙·유가공품의 저온 농축이 대표 용도다.

정리하면 공경이 큰 쪽(한외여과)일수록 낮은 압력으로 큰 분자를 거르고, 공경이 작은 쪽(역삼투)일수록 높은 압력으로 작은 분자까지 거른다. 공경 순서로는 정밀여과 > 한외여과 > 나노여과 > 역삼투 순이며, 압력 순서는 그 반대다.

333.33 kg

[해설]

녹말(전분)의 산분해는 글루코시드 결합이 끊어지면서 물 한 분자가 더해지는 가수분해 반응이다.

$(\mathrm{C_6H_{10}O_5})_n + n\,\mathrm{H_2O} \rightarrow n\,\mathrm{C_6H_{12}O_6}$

반복단위 기준으로 녹말은 분자량 162, 포도당은 180이다. 즉 녹말 162 g에서 포도당 180 g이 생기며, 가수분해로 물이 붙는 만큼 무게가 $180/162 = 1.111$ 배로 늘어난다.

$162 : 180 = 300 : x$

$x = \dfrac{180 \times 300}{162} = 333.33\ \mathrm{kg}$

따라서 이론적으로 얻을 수 있는 포도당은 333.33 kg이다. 실제 공정에서는 완전 분해가 되지 않고 부반응(캐러멜화, 재결합)이 있어 수율은 이보다 낮다.

가로축을 전단속도, 세로축을 전단응력으로 놓고 다음 네 곡선을 한 좌표평면에 그린다.

① 뉴턴유체 — 원점을 지나는 직선

② 의소성유체 — 원점에서 출발하여 위로 볼록한 곡선

③ 딜레이턴트유체 — 원점에서 출발하여 아래로 볼록한 곡선

④ 빙햄소성유체 — 세로축의 항복응력 지점에서 출발하는 직선

[해설]

유동곡선은 전단속도를 키울 때 전단응력이 어떻게 따라 오르는지를 그린 것이고, 어떤 점에서 원점과 이은 기울기가 곧 그 조건에서의 겉보기 점도다.

뉴턴유체는 점도가 전단속도와 무관하게 일정하므로 $\tau = \mu \dot{\gamma}$ 인 원점을 지나는 직선이 된다(물, 묽은 용액, 식용유, 시럽 등).

의소성유체(전단박화)는 저을수록 묽어져 겉보기 점도가 낮아지므로 기울기가 점점 완만해지는 위로 볼록한 곡선이 된다(농축과즙, 케첩, 마요네즈 등 대부분의 식품 유체).

딜레이턴트유체(전단후화)는 반대로 저을수록 되직해져 기울기가 점점 커지는 아래로 볼록한 곡선이다(고농도 전분 현탁액, 고형분이 많은 초콜릿 등).

빙햄소성유체는 일정한 항복응력을 넘어서야 비로소 흐르기 시작하므로, 세로축의 항복응력 값에서 출발하는 직선이 된다(토마토 페이스트, 마가린 등). 항복응력이 있어 발라도 흘러내리지 않는다.

네 유체 모두 같은 전단속도에서 응력이 시간에 따라 변하지 않는 시간독립성 유체다. 시간이 지나면서 점도가 낮아지는 요변성(틱소트로피) 유체나 높아지는 레오펙틱 유체와 구분해야 한다.

① 환원당

② 알칼리성 펠링 용액 속 청색의 $\mathrm{Cu^{2+}}$ 가 환원당의 알데하이드기에 의해 $\mathrm{Cu^{+}}$ 로 환원되면서 적색 침전을 만드는 것으로 환원당의 존재를 확인한다

③ 산화제일구리(아산화구리), $\mathrm{Cu_2O}$

[해설]

펠링 용액은 황산구리 용액(A액)과 주석산나트륨칼륨·수산화나트륨 용액(B액)을 섞어 만든 알칼리성 구리 착염 용액으로 짙은 청색을 띤다.

여기에 환원당을 넣고 가열하면 당의 알데하이드기(-CHO)가 산화되어 카복실기가 되고, 그 대가로 구리가 $\mathrm{Cu^{2+}}$ 에서 $\mathrm{Cu^{+}}$ 로 환원되어 물에 녹지 않는 적색의 산화제일구리($\mathrm{Cu_2O}$) 침전이 가라앉는다. 즉 적색 침전이 생기면 환원당 양성이다.

포도당·과당·맥아당·젖당은 유리 카보닐기를 가져 양성이지만, 설탕(자당)은 두 단당의 환원성 말단끼리 결합해 있어 비환원당이므로 음성이다. 과당 같은 케토스는 알칼리 조건에서 알도스로 이성질화되므로 역시 양성으로 나온다.

제시된 식은 생성물을 산 형태($\mathrm{R-COOH}$, $4\mathrm{OH^{-}}$)로 적은 것이고, 반응이 알칼리 조건에서 일어나는 점을 살려 $\mathrm{R-CHO} + 2\mathrm{Cu^{2+}} + 5\mathrm{OH^{-}} \rightarrow \mathrm{R-COO^{-}} + \mathrm{Cu_2O} \downarrow + 3\mathrm{H_2O}$ 처럼 염 형태로 쓰기도 한다. 두 식 모두 원자 수와 전하가 맞는, 같은 반응의 표기 차이다.

같은 원리로 환원당을 검출하는 정성 반응에는 은거울반응(톨렌스 반응)과 베네딕트 반응이 있다.

① 카세인

② 등전점 침전 — pH 4.6은 카세인의 등전점으로, 순전하가 0이 되어 용해도가 최소가 되므로 침전한다

③ 코티지치즈(또는 요구르트)

[해설]

우유 단백질의 약 80 %를 차지하는 카세인은 평소 인산칼슘과 함께 미셀을 이루고, 표면의 음전하로 서로 밀어내며 안정하게 분산되어 있다.

산을 넣어 pH를 낮추면 카복실기가 양성자를 받아 음전하가 줄고, 등전점인 pH 4.6에서 양전하와 음전하의 수가 같아져 순전하가 0이 된다. 이때 분자 사이의 정전기적 반발이 사라지고 물과의 극성 상호작용도 약해져 용해도가 최소가 되므로 서로 엉겨 침전한다. 이것이 등전점 침전이다.

이 원리로 만드는 제품이 산응고 치즈인 코티지치즈·크림치즈와, 젖산균이 젖당을 발효해 만든 젖산으로 pH를 서서히 낮추는 요구르트다. 반면 체다·고다 등은 레닛으로 응고시키는 효소 응고 치즈로 원리가 다르다.

참고로 산으로 침전하지 않고 유청에 남는 단백질이 유청단백질(락트알부민·락토글로불린)이며, 이들은 등전점이 아니라 열에 의해 응고한다.

674.16 g(≒ 0.67 kg)

[해설]

설탕을 넣으면 당의 질량과 전체 질량이 함께 늘어난다는 점이 핵심이다. 설탕은 순도 100 %로 보므로 넣은 양이 그대로 당으로 더해진다. 넣을 설탕을 $x\ \mathrm{kg}$ 이라 하고 당에 대한 물질수지를 세운다.

$0.05 \times 10 + x = 0.11 \times (10 + x)$

$0.5 + x = 1.1 + 0.11x \;\Rightarrow\; 0.89x = 0.6$

$x = \dfrac{0.6}{0.89} = 0.6742\ \mathrm{kg}$

따라서 674.16 g(= 0.67 kg)을 첨가하면 된다.

같은 식을 일반화하면 원료 질량 $W$, 처음 당도 $A$ %, 목표 당도 $B$ % 일 때 $x = \dfrac{W(B-A)}{100-B} = \dfrac{10 \times (11-5)}{100-11} = 0.674\ \mathrm{kg}$ 으로 바로 구할 수 있다. 분모가 $100-B$ 인 것은 넣은 설탕이 분모(전체 질량)에도 더해지기 때문이며, 이를 놓치고 $10 \times 0.06 = 0.6\ \mathrm{kg}$ 으로 답하면 틀린다.

장점 — 냉장 유통 없이 상온에서 장기간 보존할 수 있고, 짧은 시간의 열처리로 색·향·영양성분의 손실이 적다

기술 — 초고온 순간살균(UHT)

[해설]

무균포장은 내용물과 포장재를 각각 따로 살균한 뒤, 무균으로 유지되는 충전실에서 담아 밀봉하는 방식이다. 용기에 담은 뒤 통째로 가열하는 레토르트 방식과 달리 포장 후 열처리가 없으므로, 열에 약한 액상식품(우유, 두유, 과일주스, 액상 커피 등)에 적합하다.

내용물 살균에는 초고온 순간살균(UHT)이 쓰인다. 130 ~ 150 ℃에서 수 초만 유지하므로 미생물과 포자는 사멸시키면서 열에 의한 갈변·가열취·비타민 손실은 최소화된다. 짧고 세게 가열할수록 살균 효과 대비 품질 손상이 작다는 원리를 이용한 것이다. 포장재는 이와 별도로 과산화수소에 담그거나 분무한 뒤 열풍으로 건조·분해시키는 방식 등으로 살균한다.

장점을 정리하면 ① 상온 유통이 가능해 냉장 유통에 드는 에너지와 비용이 절감되고 ② 색·향·영양성분 등 품질 유지가 좋으며 ③ 보존기간이 길고 ④ 종이·플라스틱 복합재처럼 열에 약한 포장재도 쓸 수 있어 포장 형태의 선택 폭이 넓다.

① 표면에 용존산소가 많아 호기성 조건이 형성되었을 때

② 간장의 식염 농도(염도)가 낮아 효모의 증식이 억제되지 않을 때

③ 달임(가열) 온도가 낮아 효모가 살아남았을 때

[해설]

간장 표면에 뜨는 흰 피막은 산막효모(Pichia, Hansenula 등)가 만든 것으로 흔히 "골마지"라 부른다. 이 효모들은 호기성이면서 내염성이 강해 간장처럼 소금이 많은 액체라도 공기와 닿는 표면에서는 잘 자란다. 피막이 생기면 향과 맛이 나빠지고 색이 탁해지며 산도가 올라간다.

원인은 공기 접촉, 억제 조건의 약화, 살균 부족의 세 갈래로 정리하면 외우기 쉽다.

① 표면 용존산소 과다 — 저장 용기의 여유 공간이 크거나 뚜껑을 자주 여닫아 공기와 닿으면 호기성 조건이 만들어진다.

② 식염 농도 저하 — 간장의 방부력은 대부분 소금에서 나온다. 저염으로 담그거나 물이 섞여 염도가 떨어지면 산막효모를 억제하지 못한다.

③ 달임 온도 부족 — 간장을 달이는(가열하는) 온도가 낮으면 효모가 살아남아 저장 중에 증식한다.

이 밖에 ④ 저장 용기의 살균이 불충분한 경우 ⑤ 당분 등 영양원이 많아 효모의 기질이 풍부한 경우 ⑥ 숙성이 부족해 유기산·알코올 등 억제 성분이 덜 만들어진 경우도 원인이 된다. 답안에는 이 가운데 3가지를 쓰면 된다.

예방은 용기를 가득 채우고 밀봉해 공기 접촉을 줄이는 것, 규정 염도를 지키는 것, 충분히 달이는 것, 저장 용기를 살균하는 것이다. 이미 생긴 피막은 걷어 낸 뒤 다시 달여 준다.

B($\mathrm{p}K_1 = 2.34$) : ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH}$ 와 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO^{-}}$ 가 1 : 1로 공존

D($\mathrm{p}K_2 = 9.60$) : ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO^{-}}$ 와 $\mathrm{H_2N-CH_2-COO^{-}}$ 가 1 : 1로 공존

[해설]

글리신은 카복실기와 아미노기를 함께 가진 양쪽성 물질이라, pH가 올라가면 양이온 → 양쪽성 이온(쯔비터이온) → 음이온 순으로 형태가 바뀐다.

· 강산성(A) : 두 작용기가 모두 양성자화된 양이온형 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH}$

· 등전점(C, pI = 5.97) : 순전하가 0인 양쪽성 이온형 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO^{-}}$ 가 대부분이며 용해도가 최소가 된다

· 강알칼리성(E) : 두 작용기가 모두 양성자를 잃은 음이온형 $\mathrm{H_2N-CH_2-COO^{-}}$

B와 D는 곡선이 완만해지는 완충 구간의 한가운데, 즉 pH = pK 인 반당량점이다. 반당량점에서는 짝산과 짝염기의 농도가 같으므로 두 형태가 1 : 1로 공존한다. B(pK₁ = 2.34)에서는 카복실기가 절반만 해리해 양이온형과 양쪽성 이온형이, D(pK₂ = 9.60)에서는 아미노기가 절반만 해리해 양쪽성 이온형과 음이온형이 반씩 존재한다.

등전점은 두 해리상수의 평균으로 구한다.

$\mathrm{pI} = \dfrac{\mathrm{p}K_1 + \mathrm{p}K_2}{2} = \dfrac{2.34 + 9.60}{2} = 5.97$

B·D를 각각 한 가지 형태로만 답하려면 B는 양이온형, D는 음이온형 쪽으로 기운다고 볼 수 있으나, 반당량점의 정의를 살리면 두 형태의 등량 혼합으로 쓰는 것이 정확하다.

① 위생복 ② 위생모 ③ 위생화

[해설]

「식품 및 축산물 안전관리인증기준」(HACCP 고시) 별표의 선행요건 중 개인위생 관리 항목에 그대로 규정된 문장이다. 작업장에서 상시 착용해야 하는 것은 위생복·위생모·위생화 세 가지이며, 공정의 특성에 따라 마스크와 장갑이 추가된다.

반대로 반지·귀걸이·시계·목걸이 등 개인용 장신구는 착용이 금지된다. 그 이유는 ① 떨어져 나가 이물로 혼입될 수 있고 ② 틈새에 오염물이 남아 교차오염원이 되며 ③ 손 세척·소독을 방해하기 때문이다. 진한 화장·향수·매니큐어를 제한하는 것도 같은 취지다.

선행요건의 개인위생 관리는 작업 전 손 세척·소독, 건강진단, 상처나 설사 등이 있는 종업원의 작업 제한, 개인 소지품 반입 금지 등을 함께 규정한다.

(1) 37.0 mol/kg

(2) 18.51 mol/L

[해설]

수분활성도는 용액에 들어 있는 물의 몰분율로 계산한다(라울의 법칙).

$A_w = \dfrac{n_w}{n_w + n_s}$

(1) 몰랄농도는 용매 1 kg당 용질의 몰수이므로 물 1 kg을 기준으로 잡는다.

$n_w = \dfrac{1{,}000}{18} = 55.56\ \mathrm{mol}$

$0.6 = \dfrac{55.56}{55.56 + n_s} \;\Rightarrow\; n_s = 55.56 \times \dfrac{0.4}{0.6} = 37.04\ \mathrm{mol}$

따라서 37.0 mol/kg 이다.

(2) 몰농도는 용액 1 L당 용질의 몰수이므로 용액의 부피가 필요하다. NaCl 37.04 mol의 질량은 $58.5 \times 37.04 = 2{,}167\ \mathrm{g}$ 이고, 이를 밀도로 부피로 바꾸어 물 1,000 mL와 더한다.

$V = \dfrac{2{,}167}{2.165} + 1{,}000 = 1{,}000.8 + 1{,}000 = 2{,}000.8\ \mathrm{mL} = 2.0008\ \mathrm{L}$

$M = \dfrac{37.04}{2.0008} = 18.51\ \mathrm{mol/L}$ → 18.51 M

물의 몰분율이 0.6으로 고정되면 소금과 물의 몰비(2 : 3)가 정해지므로, 기준을 물 1 kg으로 잡든 물 6 mol로 잡든 결과는 같다. 실제로 물 6 mol(108 g)을 기준으로 하면 소금은 4 mol, 부피는 $\dfrac{58.5 \times 4}{2.165} + 108 = 216.1\ \mathrm{mL}$ 이 되어 $4 / 0.2161 = 18.51\ \mathrm{M}$ 으로 같은 값이 나온다.

이 계산은 NaCl이 해리하지 않는다고 보고 몰분율을 세운 것이다. 실제로는 $\mathrm{Na^{+}}$ 와 $\mathrm{Cl^{-}}$ 로 나뉘어 용질 입자 수가 두 배가 되므로, 같은 수분활성도를 얻는 데 필요한 소금 양은 이보다 적다.

① 발아억제 ② 0.15 이하 ③ 살균 ④ 살균

[해설]

식품조사처리는 ${}^{60}\mathrm{Co}$ 에서 나오는 감마선을 쬐어 발아억제·살충·살균·숙도조절을 하는 처리다. 표를 읽는 요령은 조사 목적이 무거워질수록 필요한 선량이 커진다는 것이다.

· 발아억제만이 목적인 감자·양파·마늘은 가장 낮은 0.15 kGy 이하로 충분하다.

· 밤은 발아억제에 살충이 더해져 0.25 kGy 이하다.

· 건조식육과 각종 분말류, 건조채소류 등은 살균이 목적이므로 7 kGy 이하다.

· 미생물 오염도가 특히 높은 건조향신료·복합조미식품·소스류·침출차 등도 살균이 목적이며 10 kGy 이하까지 허용된다.

이 밖에 버섯(생버섯·건조버섯)은 살충·숙도조절 1 kGy 이하, 난분은 살균 5 kGy 이하, 곡류·두류 및 그 분말은 살충·살균 5 kGy 이하로 정해져 있다.

또한 식품조사처리는 위 네 가지 목적 외에는 쓸 수 없고, 한 번 조사처리한 식품은 다시 조사하여서는 아니 되며, 조사식품을 원료로 사용하여 제조·가공한 식품도 다시 조사할 수 없다.

84 mg/100 g

[해설]

① 검량선에 피크시간을 대입하면 실제로 분석기에 넣은 액, 즉 5배 희석액의 농도가 나온다.

$y = 5.5 \times 20 + 2 = 112\ \mu\mathrm{g/mL}$

② 이 액은 5배로 묽힌 것이므로 희석 전 시험용액의 농도는 5배다.

$112 \times 5 = 560\ \mu\mathrm{g/mL}$

③ 시험용액의 전량이 15 mL이므로, 시료 10 g에 들어 있던 당의 총량은 다음과 같다.

$560 \times 15 = 8{,}400\ \mu\mathrm{g} = 8.4\ \mathrm{mg}$

④ 이를 시료 100 g 기준으로 환산한다(시료가 10 g이므로 10배).

$8.4 \times \dfrac{100}{10} = 84\ \mathrm{mg/100\,g}$

따라서 총 당 함유량은 84 mg/100 g이다.

희석배수를 곱할지 나눌지에서 실수가 잦다. 묽힌 액을 측정했으므로 원액 농도는 측정값 × 희석배수이며, 반대로 나누면 $3.36\ \mathrm{mg/100\,g}$ 이라는 엉뚱한 값이 나온다. 단위도 μg에서 mg으로 한 번 내려오는 것을 잊지 않도록 한다.

코아귤라아제(coagulase) — 세 빈칸 모두 같다

[해설]

황색포도상구균(Staphylococcus aureus)의 확인시험은 그람염색 → 코아귤라아제 시험 → 생화학시험 순으로 진행된다.

먼저 분리배양한 집락을 보통한천배지 또는 Tryptic Soy 한천배지에 옮겨 35 ~ 37 ℃에서 18 ~ 24시간 배양한 뒤, 그람염색으로 포도송이 모양으로 배열된 그람양성 구균인지 확인한다.

다음이 결정적 단계인 코아귤라아제 시험이다. 코아귤라아제는 혈장을 굳히는 효소로, 병원성이 있는 황색포도상구균은 이를 생산하지만 대부분의 다른 포도상구균은 생산하지 않는다. 그래서 토끼 혈장 등을 넣고 24시간 이내에 응고가 일어나는지로 판정한다. 다만 Baird-Parker(RPF) 한천배지는 배지 자체에 혈장과 피브리노겐이 들어 있어 집락 주위에 생기는 흰 응고 환으로 이미 같은 것을 확인한 셈이므로, 전형적 집락이면 이 시험을 생략할 수 있다.

코아귤라아제 양성으로 확인된 것만 생화학시험까지 실시하여 최종 판정한다.

참고로 이 균은 내열성인 장독소(enterotoxin)를 만들어 독소형 식중독을 일으킨다. 균 자체는 가열로 죽어도 이미 만들어진 독소는 100 ℃에서 30분을 끓여도 파괴되지 않으므로, 예방의 핵심은 조리 종사자의 화농성 질환 관리와 신속한 냉각이다.

169일

[해설]

① 아레니우스 식으로 25 ℃에서의 반응속도상수를 구한다.

$\ln \dfrac{k_2}{k_1} = -\dfrac{E_a}{R}\left(\dfrac{1}{T_2} - \dfrac{1}{T_1}\right)$

$\ln \dfrac{k_2}{0.00157} = -\dfrac{3{,}332}{1.987}\left(\dfrac{1}{298.15} - \dfrac{1}{294.15}\right) = 0.07648$

$k_2 = 0.00157 \times e^{0.07648} = 1.6948 \times 10^{-3}\ \mathrm{day^{-1}}$

② 성분의 감소를 1차 반응으로 보고, 농도가 처음의 75 %가 되는 시간을 구한다.

$\ln \dfrac{C}{C_0} = -k_2 t \;\Rightarrow\; t = \dfrac{-\ln 0.75}{k_2} = \dfrac{0.28768}{1.6948 \times 10^{-3}} = 169.7\ \mathrm{day}$

버림하여 정수로 나타내면 169일이다.

이 문제는 반올림 시점 때문에 답이 갈리기 쉽다. $k_2$ 를 $1.69 \times 10^{-3}$ 으로 미리 잘라 쓰면 $t = 170.4$ 가 되어 170일이 나오는데(일부 교재가 이 값으로 싣고 있다), 중간값을 반올림하지 않고 끝까지 계산하면 169.7일이므로 버림 결과는 169일이 맞다. 절대온도 환산을 273으로 하든 273.15로 하든 169.73 ~ 169.75일로 결론은 같다.

온도가 21 ℃에서 25 ℃로 4 ℃만 올라도 속도상수가 약 8 % 커지고 그만큼 품질유지기한이 짧아진다는 점이 이 계산의 의미다.

염화칼슘($\mathrm{CaCl_2}$) — 칼슘

[해설]

레닛의 주효소인 키모신은 카세인 미셀의 표면을 감싸 미셀을 안정하게 붙들고 있는 κ-카세인을 잘라 낸다. 이렇게 껍질이 벗겨진 파라-κ-카세인이 서로 엉겨 붙어 3차원 망상구조의 커드가 되려면, 칼슘 이온($\mathrm{Ca^{2+}}$)이 음전하를 띤 카세인 분자 사이를 이어 주는 다리 역할을 해야 한다.

그런데 원료유를 살균(특히 고온 처리)하면 가용성 칼슘의 일부가 불용성 인산칼슘으로 바뀌어 응고력이 떨어진다. 그래서 레닛을 넣기 전에 염화칼슘을 소량(대개 원료유의 0.01 ~ 0.02 % 수준) 보충한다. 그 결과 응고 시간이 짧아지고 커드가 단단해지며, 유청으로 빠져나가는 미세 커드 손실이 줄어 수율과 품질이 좋아진다.

이어지는 공정은 커드 절단 → 가온·교반 → 유청 제거 → 성형·압착 → 가염 → 숙성 순이다.

23.90 %

[해설]

Soxhlet(에테르추출)법은 시료의 지방을 에테르로 반복 추출한 뒤 용매를 날려 보내고 남은 플라스크(수기)의 무게 증가분을 지방량으로 잡는 정량법이다.

추출된 지방량 : $30.0325 - 29.0522 = 0.9803\ \mathrm{g}$

조지방(%) = $\dfrac{W_1 - W_0}{S} \times 100 = \dfrac{0.9803}{4.1020} \times 100 = 23.90$ %

따라서 조지방 함량은 23.90 %이다.

여기서 $W_0$ 는 추출 전 빈 플라스크의 질량, $W_1$ 은 추출·건조 후 플라스크의 질량, $S$ 는 시료 채취량이다. 이 방법으로 얻는 값에는 순수한 중성지방뿐 아니라 색소·인지질·왁스·지용성 비타민 등 에테르에 녹는 성분이 함께 들어가므로 조(粗)지방이라 부른다. 근거는 「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 일반시험법의 조지방 – 에테르추출법이다.

계산에서 흔한 실수는 분모에 시료량이 아니라 플라스크 질량을 넣는 것이다. 분모는 반드시 채취한 시료의 질량이어야 한다.

정의 — 미생물에 의한 품질 저하를 막아 식품의 보존기간을 연장시키는 식품첨가물

탄산음료류에 사용 가능한 보존료 — 안식향산, 소브산

[해설]

보존료는 살균제처럼 미생물을 죽이는 것이 목적이 아니라 증식을 억제해 보존기간을 늘리는 첨가물이다. 「식품첨가물의 기준 및 규격」 총칙의 용어 정의가 바로 이 취지를 담고 있다.

탄산음료류에 허용되는 보존료는 안식향산류(안식향산, 안식향산나트륨, 안식향산칼륨, 안식향산칼슘)와 소브산류(소브산, 소브산칼륨, 소브산칼슘)다. 사용량은 안식향산류가 안식향산으로서 0.6 g/kg 이하, 소브산류가 소브산으로서 0.5 g/kg 이하이며, 두 가지를 함께 쓸 때에는 합계가 0.6 g/kg 이하이면서 그중 소브산으로서의 양이 0.5 g/kg를 넘지 않아야 한다.

같은 음료라도 탄산수는 보존료가 검출되어서는 아니 된다는 점에서 다르므로 혼동하지 않도록 한다.

참고로 두 보존료는 작용 pH 영역이 다르다. 안식향산은 pH 4 이하의 산성에서, 소브산은 pH 6 부근까지 효과를 내며, 둘 다 비해리형 분자가 세포막을 통과해 작용하므로 산성일수록 효력이 커진다. 탄산음료가 산성이라 보존료가 잘 듣는 이유이기도 하다.