2022년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 시험지 PDF 다운로드

2022년-식품안전기사실기(필답형)-3회차
식품안전기사 실기(필답형) 기출문제

2022년 식품안전기사실기(필답형) 3회차

총 20문항 · 주관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
식품안전기사 실기(필답형) 기출문제모두CBT · moducbt.com

2022년 식품안전기사실기(필답형) 3회차

20문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

22-3

역학조사에서 유행곡선의 모양은 어떤 질병인지 가늠하는 단서가 된다. 식중독과 감염병의 유행곡선이 각각 가파른 형태인지 완만한 형태인지 구분하여 쓰시오.

○ 식중독 :

○ 감염병 :

정답 및 해설

○ 식중독 — 가파른 형태의 곡선

○ 감염병 — 완만한 형태의 곡선


[해설]

유행곡선은 가로축에 발병 시각(일자), 세로축에 환자 수를 놓아 그린 그래프다. 곡선이 솟는 속도는 노출 방식과 잠복기의 길이에 좌우된다.

식중독 — 가파른 곡선 : 오염된 음식을 함께 먹은 사람에게 한 번의 노출로 발생하는 단일노출형이다. 잠복기가 짧고 사람마다 편차도 작아 환자가 짧은 기간에 한꺼번에 몰린다. 그래서 봉우리가 하나인 뾰족한 곡선이 되고, 첫 환자와 마지막 환자의 간격이 그 병원체의 잠복기 범위를 넘지 않는다.

감염병 — 완만한 곡선 : 잠복기가 길고 사람마다 면역 상태가 달라 발병 시점이 흩어진다. 게다가 환자에게서 다시 사람으로 옮겨 가는 2차 감염이 이어지므로 발생 기간이 길어지고, 봉우리가 낮고 넓은 곡선 또는 잠복기 간격을 두고 봉우리가 여러 개 나타나는 곡선이 된다.

정리하면 곡선이 가파르면 공동 오염원에 의한 식중독(단일노출), 완만하거나 봉우리가 여럿이면 사람 간 전파가 있는 감염병을 의심한다.

문제 2

밀가루 20 g에 물 10 mL를 넣어 반죽한 뒤 전분을 씻어 내고 남은 습부량(젖은 글루텐)의 무게를 달았더니 4 g이었다. 이 밀가루의 습부율은 몇 %인지 계산하시오.

정답 및 해설

20 %


[해설]

습부율은 시료 밀가루의 무게에 대해 씻어 낸 젖은 글루텐이 차지하는 비율이다.

습부율(%)=습부량시료 무게×100\text{습부율}(\%) = \dfrac{\text{습부량}}{\text{시료 무게}} \times 100

=4 g20 g×100== \dfrac{4\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}} \times 100 = 20 %20\ \%

반죽에 넣은 물 10 mL는 이 계산에 쓰이지 않는다. 글루텐을 뭉치게 하려고 넣는 물일 뿐이고, 분모는 언제나 밀가루의 무게이기 때문이다.

습부율은 밀가루의 단백질(글루텐) 함량을 가늠하는 지표로, 대체로 강력분이 35 % 이상, 중력분 25~35 %, 박력분 25 % 이하다. 젖은 글루텐은 제 무게의 두세 배쯤 되는 물을 머금고 있어, 이를 말려 재는 건부율은 습부율의 약 13\dfrac{1}{3}이 된다.

건부율(%)습부율(%)3\text{건부율}(\%) \fallingdotseq \dfrac{\text{습부율}(\%)}{3}

글루텐이 많을수록 반죽의 탄력과 신장성이 커지므로 이 값으로 밀가루를 강력분·중력분·박력분으로 나누어 제빵용·제면용·제과용으로 갈라 쓴다.

문제 3

다음은 「건강기능식품의 기준 및 규격」(건강기능식품공전)에 실린 고시형 기능성 원료이다. 네 원료가 공통으로 인정받은 기능성 내용을 쓰시오.

[보기] 인삼, 홍삼, 알로에 겔, 알콕시글리세롤 함유 상어간유

정답 및 해설

면역력 증진에 도움을 줄 수 있음


[해설]

「건강기능식품의 기준 및 규격」(건강기능식품공전)의 개별 기준 및 규격에는 원료마다 인정된 기능성 내용이 문구까지 정해져 있고, 표시·광고는 그 문구를 벗어날 수 없다. 보기의 네 원료는 기원도 성분도 제각각이지만 모두 면역기능 개선(면역력 증진에 도움을 줄 수 있음)을 기능성 내용으로 가진다.

· 인삼 — 지표성분은 진세노사이드. 면역력 증진·피로 개선

· 홍삼 — 인삼을 쪄서 말린 것으로 지표성분은 마찬가지로 진세노사이드. 면역력 증진·피로 개선에 더해 혈소판 응집 억제를 통한 혈액 흐름, 기억력 개선, 항산화, 갱년기 여성 건강

· 알로에 겔 — 잎의 겔 부위를 쓰며 면역력 증진·피부 건강·장 건강. 알로인이 많은 알로에 전잎(완하 작용)과는 구분해야 한다.

· 알콕시글리세롤 함유 상어간유 — 상어의 간에서 얻으며 지표성분은 알콕시글리세롤. 인정된 기능성은 면역력 증진

여러 기능성을 가진 원료가 섞여 있으므로 네 원료 모두에 걸리는 항목이 무엇인지, 즉 교집합을 찾는 것이 이 문항의 요점이고, 그 답은 면역력 증진 하나다.

기능성 내용은 “…에 도움을 줄 수 있음”이라는 정해진 어미로 쓰며, “면역력을 높여 준다”처럼 단정하는 표현이나 질병의 예방·치료를 내세우는 표현은 「식품 등의 표시·광고에 관한 법률」에서 금지된다.

문제 4

22-3

식품에 방사선을 쬐어 처리하는 식품조사처리에 대하여 아래 세 가지를 하나씩만 쓰시오.

○ 쓰이는 선원 :

○ 쬐는 선종 :

○ 처리 목적 :

정답 및 해설

○ 쓰이는 선원 : 코발트 60(60Co^{60}\mathrm{Co})

○ 쬐는 선종 : 감마선(γ선)

○ 처리 목적 : 발아억제


[해설]

선원 — 「식품의 기준 및 규격」이 허용하는 선원은 60Co^{60}\mathrm{Co}(코발트 60), 전자선가속기, X선 발생장치다. 이 가운데 60Co^{60}\mathrm{Co} 감마선이 가장 널리 쓰이는데, 투과력이 커서 포장한 상태 그대로 조사할 수 있기 때문이다.

선종 — 선원에 따라 감마선(γ선), 전자선, X선이 된다. 전자선은 투과력이 약해 표면 살균에 적합하다.

조사 목적 — 「식품의 기준 및 규격」의 식품조사처리기준은 발아억제, 살균, 살충, 숙도조절 의 네 가지 목적으로만 조사처리를 허용하고, 그 밖의 목적으로는 쓸 수 없도록 하고 있다. 저장성 향상이나 식중독 예방은 이런 처리의 결과이지 고시가 정한 목적 항목은 아니므로, 답으로는 위 네 가지 안에서 고르는 것이 안전하다.

또한 조사처리한 식품은 다시 조사해서는 안 되고, 조사처리한 사실과 목적을 표시해야 한다.

문제 5

22-3

「식품 및 축산물 안전관리인증기준」의 선행요건은 냉장·냉동 시설·설비의 보관온도를 아래와 같이 정하고 있다. ① ~ ③ 에 들어갈 온도를 각각 쓰시오.

· 냉장 보관하는 식품 : ( ① ) ℃ 이하

· 다만 신선편의식품이나 훈제연어처럼 보관온도 기준이 따로 있는 것 : ( ② ) ℃ 이하

· 냉동 보관하는 식품 : ( ③ ) ℃ 이하

정답 및 해설

① 10

② 5

③ -18


[해설]

「식품 및 축산물 안전관리인증기준」의 선행요건은 냉장·냉동 시설·설비 관리에서 냉장은 10 ℃ 이하, 냉동은 -18 ℃ 이하 를 원칙으로 정하고 있다. 다만 신선편의식품·훈제연어처럼 보관온도 기준이 따로 정해진 식품은 그 기준(5 ℃ 이하) 을 따라야 한다.

· 냉장식품 : 10 ℃ 이하

· 신선편의식품, 훈제연어 등 별도 기준이 있는 식품 : 5 ℃ 이하

· 냉동식품 : -18 ℃ 이하

이 온도는 미생물의 증식을 억제하기 위한 것으로, 냉장은 증식을 늦출 뿐 멈추지 못하므로 리스테리아처럼 저온에서도 자라는 균이 문제가 되는 식품에 5 ℃ 이하라는 더 낮은 기준을 둔 것이다. 또한 냉장·냉동실에는 온도 감응 장치의 센서를 온도가 가장 높게 측정되는 곳 에 설치하고 온도를 기록·관리해야 한다.

일부 교재는 ①의 대상을 "신선섭취식품"으로 적고 있으나, 고시의 문언은 신선편의식품(과일·채소류를 다듬거나 절단해 세척한 즉섭취·즉조리 식품)이다.

문제 6

22-3

「식품의 기준 및 규격」의 미생물시험법에 따라 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 정량시험을 하였다. 10110^{-1} 희석액을 선택배지 3장에 각각 0.4 mL, 0.3 mL, 0.3 mL 씩 도말·배양한 결과 3장에서 계수된 전형적인 집락은 모두 100개였고, 이 가운데 5개를 확인시험한 결과 3개가 황색포도상구균으로 판명되었다. 시험용액 1 mL 에 들어 있는 황색포도상구균 수를 구하시오.

정답 및 해설

600 CFU/mL


[해설]

황색포도상구균 정량시험의 균수는 계수된 전형적 집락 수에 확인시험의 양성률을 곱한 뒤 희석배수를 곱해서 구한다.

· 도말한 양 : 0.4+0.3+0.3=1.0 mL0.4+0.3+0.3=1.0\ \mathrm{mL} — 세 장을 합쳐 정확히 1 mL 를 뿌렸으므로 접종량 보정은 필요 없다.

· 확인시험 양성률 : 확인한 5개 중 3개가 양성이므로 35\dfrac{3}{5}

· 희석배수 : 10110^{-1} 희석액을 썼으므로 10배

N=100×35×10=600N=100\times\dfrac{3}{5}\times 10=600

따라서 시험용액 1 mL 중의 황색포도상구균 수는 600 CFU/mL 이다.

세 장에 나누어 도말하는 것은 한 장에 1 mL 를 한꺼번에 부으면 배지가 다 흡수하지 못하기 때문이며, 계산할 때는 세 장의 집락 수를 합해 1 mL 분량으로 다룬다.

문제 7

「식품의 기준 및 규격」(식품공전)의 일반시험법에는 식품에 섞여 든 이물을 확인하는 시험법이 규정되어 있다. 이 가운데 3가지를 쓰시오.

① ② ③

정답 및 해설

체분별법

여과법

와일드만 플라스크법


[해설]

「식품의 기준 및 규격」 제8. 일반시험법의 식품일반시험법 중 이물시험법에는 일반이물 4가지와 특정 이물 2가지가 규정되어 있다. 시료의 성상과 찾으려는 이물의 성질에 따라 골라 쓴다.

[일반이물]

체분별법 — 시료가 미세한 가루인 경우 체로 쳐서 걸러진 이물을 확인한다.

여과법 — 시료가 액체이거나 물에 잘 녹는 경우 녹인 뒤 여과해 여과지 위의 이물을 본다.

와일드만 플라스크법 — 이물이 유기용매에 잘 젖어 떠오르는 성질을 이용한다. 물과 섞이지 않는 용매를 넣고 흔들어 이물을 용매층으로 띄운 다음 플라스크 목 부분에서 그 층만 받아 검사한다.

침강법 — 모래·흙처럼 비중이 큰 이물을 가라앉혀 시료와 분리한다.

[특정 이물]

금속성 이물(쇳가루) 시험법 — 자석으로 채취해 정량한다.

김치 중 기생충(란) 시험법 — 김치류의 기생충 및 기생충란을 확인한다.

발문이 3가지를 요구하므로 위 여섯 가지 가운데 어느 세 가지를 써도 정답이다.

문제 8

22-3

츄잉껌을 만들 때 껌 기초제의 유리전이온도(TgT_{g})를 마음대로 조절할 수 있다면 어느 정도의 온도에 맞추어야 하는지 쓰시오.

정답 및 해설

사람의 체온(약 36.5 ℃) 부근 — 보관 온도보다는 높고 입안 온도보다는 낮은 온도(대략 30 ℃ 안팎)


[해설]

유리전이온도 TgT_{g} 는 무정형 고분자가 딱딱한 유리(glassy)상태와 말랑한 고무(rubbery)상태의 경계가 되는 온도다. TgT_{g} 보다 낮으면 단단하고 부서지며, 높으면 물러지고 늘어난다.

껌에 요구되는 성질은 상태에 따라 정반대다.

· 유통·보관 중(상온 25 ℃ 안팎) — 유리상태여야 형태가 무너지지 않고 포장에 들러붙지 않는다 → TgT_{g} 가 보관 온도보다 높아야 한다.

· 씹을 때(구강 36.5 ℃) — 고무상태가 되어야 부드럽게 씹히고 풍선도 분다 → TgT_{g} 가 체온보다 낮아야 한다.

두 조건을 같이 만족하는 구간은 대략 상온과 체온 사이(25 ~ 36.5 ℃) 이고, 그래서 껌 기초제의 TgT_{g}사람의 체온 언저리에 맞춘다. 실제로 대표적인 껌 기초제인 초산비닐수지(폴리비닐아세테이트)의 TgT_{g} 는 약 30 ℃ 로 이 구간 안에 들어온다.

겨울에 껌이 딱딱하다가 입에 넣으면 금세 물러지는 것도 TgT_{g} 가 이 사이에 있기 때문이다.

문제 9

22-3

미생물의 생육곡선 가운데 대수기(exponential phase)가 어떤 시기인지 그 유형을 밝히고, 이 시기에 나타나는 특징을 3가지 쓰시오.

○ 유형 :

○ 특징 : ① ② ③

정답 및 해설

○ 유형 — 세포 수가 시간에 대해 기하급수적으로 늘어나는 시기

① 비증식속도가 최대에 이르러 일정하게 유지된다

② 세대시간이 가장 짧다

③ 세포의 크기와 화학 조성이 고르다


[해설]

미생물 생육곡선은 유도기 → 대수기 → 정지기 → 사멸기의 네 시기로 나뉜다. 이 가운데 대수기는 유도기를 거쳐 배지에 적응을 마친 균이 일정한 비율로 분열을 되풀이해 세포 수가 기하급수적으로 늘어나는 시기다. 세포 수의 로그값을 시간에 대해 그리면 이 구간만 직선이 되고, 그 기울기가 비증식속도 μ\mu 다.

대수기의 특징은 다음과 같다.

비증식속도가 최대값에서 일정하다. 영양분이 넉넉하고 대사산물의 축적이 적어 μ=μmax\mu=\mu_{\max} 로 유지되므로, 성장속도가 가장 빠르면서도 일정한 구간이 된다.

세대시간이 가장 짧다. 세대시간 g=ln2μg=\dfrac{\ln 2}{\mu} 이므로 μ\mu 가 최대인 이 시기에 세대시간이 최소가 된다.

세포의 크기와 화학 조성이 고르다. 세포가 생리적으로 가장 균일한 상태여서 균주의 성질을 조사하거나 접종원(seed)을 얻을 때 이 시기의 균을 쓴다.

1차 대사산물이 활발히 생성된다. 아미노산·핵산·유기산처럼 생육과 직결된 대사산물이 이 시기에 만들어진다(항생물질 같은 2차 대사산물은 주로 정지기에 나온다).

물리·화학적 자극에 대한 감수성이 커진다. 대사와 세포벽 합성이 왕성해 열·소독제·항생물질에 가장 약한 시기이므로, 살균 효과를 견주는 실험에도 대수기 균을 쓴다.

발문이 3가지를 요구하므로 답안에는 대표 3가지만 적으면 되고, 위 다섯 가지 중 어느 것을 골라도 정답으로 인정된다.

문제 10

22-3

HACCP 7원칙에 들어 있는 아래 두 용어가 각각 무엇을 뜻하는지 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」이 규정한 대로 서술하시오.

○ 개선조치 :

○ 검증 :

정답 및 해설

(1) 개선조치 — 모니터링 결과 중요관리점의 한계기준을 벗어났을 때 취하는 일련의 조치

(2) 검증 — 안전관리인증기준(HACCP) 관리계획의 유효성과 실행 여부를 정기적으로 평가하는 일련의 활동


[해설]

두 용어 모두 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」 제2조(정의)에 규정되어 있으며, HACCP 12절차 가운데 7원칙에 해당한다.

개선조치(corrective action, 원칙 5) — 모니터링에서 한계기준 이탈이 확인되면 취하는 조치다. 이탈 사실의 원인을 없애 공정을 정상으로 되돌리는 일과, 이탈 기간에 만들어진 제품을 어떻게 처리할지(폐기·재가공·용도 전환 등) 판단하는 일, 그리고 그 내용을 기록하는 일까지 포함한다.

검증(verification, 원칙 6) — 세워 둔 HACCP 관리계획이 과학적으로 타당한가(유효성, validation)계획대로 지켜지고 있는가(실행성, implementation) 를 정기적으로 확인하는 활동이다. 기록 검토, 미생물 검사, 계측기기 교정 확인, 현장 점검 등이 여기에 든다.

혼동하기 쉬운 모니터링(원칙 4) 은 중요관리점이 관리기준 안에서 운영되는지 실시간으로 관찰·측정하는 행위로, 이탈이 확인된 다음 단계인 개선조치와 구분된다.

문제 11

22-3

대장균 10마리를 배양하였다. 이 균이 10분마다 한 번씩 분열한다고 할 때 2시간 배양한 뒤의 균수를 구하시오.

정답 및 해설

40,960개


[해설]

세균은 이분법으로 늘어나므로 한 세대마다 균수가 2배가 된다.

N=N0×2nN=N_{0}\times 2^{n} (N0N_{0} : 초기 균수, nn : 세대수)

세대수는 총 배양시간을 세대시간으로 나눈 값이다.

n=2 h×6010 min=12010=12n=\dfrac{2\ \mathrm{h}\times 60}{10\ \mathrm{min}}=\dfrac{120}{10}=12

N=10×212=10×4,096=N=10\times 2^{12}=10\times 4{,}096= 40,960개

배양시간과 세대시간의 단위를 분으로 맞추어 나누는 것이 이 계산의 요령이다.

문제 12

22-3

가열하지 않고 미생물을 없애는 방법의 하나로 멤브레인 필터를 쓴다. 이 필터를 쓰는 목적이 무엇인지 서술하시오.

정답 및 해설

가열하지 않고 막의 구멍보다 큰 미생물만 걸러 없애기 위해서 — 열에 약한 성분의 변성이나 휘발성 성분의 손실 없이 제균할 수 있다.


[해설]

멤브레인 필터(membrane filter)를 이용한 제균은 열을 쓰지 않는 살균법(냉살균) 이다. 세균 크기보다 작은 구멍(대개 0.45 μm 또는 0.2 μm)을 가진 막에 액체를 통과시키면 미생물은 막 위에 걸리고 액체만 빠져나가므로, 가열살균에서 생기는 다음 문제를 피할 수 있다.

· 비타민·효소·단백질처럼 열에 약한 성분의 변성을 막는다.

· 향기 성분 같은 휘발성 성분의 손실을 막아 원래의 풍미와 색을 지킨다.

그래서 맥주·생탁주·과즙·의약품 용액처럼 가열하면 품질이 떨어지는 제품의 제균에 쓴다.

또 하나의 쓰임은 미생물 검사에서의 농축이다. 균수가 적은 물이나 음료를 많은 양 통과시켜 막 위에 균을 모은 뒤 그 막을 배지에 얹어 배양하면 적은 균도 검출할 수 있다(멤브레인 필터법).

다만 걸러낸 미생물이 막 위에 그대로 남고 세균이 만든 독소나 용해된 물질은 통과하므로, 제균은 되어도 독소까지 없애지는 못한다는 한계가 있다.

일부 교재는 이 문항의 답으로 "물 재사용에 따른 자원 절약, 연속조작 가능, 첨가제 없이 분리·농축 가능" 같은 막분리 공정 일반의 장점을 싣고 있으나, 이 문항이 묻는 것은 살균방법으로서 멤브레인 필터를 쓰는 목적이므로 위와 같이 답해야 한다.

문제 13

22-3

설탕 30 % 용액이 1,000 kg/h 로 증발농축기에 들어가 50 % 용액으로 농축된다. 다음을 각각 구하시오.

○ 증발된 수분의 양(kg/h) :

○ 50 % 설탕 용액의 유량(kg/h) :

정답 및 해설

○ 증발된 수분의 양 : 400 kg/h

○ 50 % 설탕 용액의 유량 : 600 kg/h


[해설]

증발농축에서 빠져나가는 것은 물뿐이므로 용질(설탕)의 양은 농축 전후가 같다. 이 설탕 물질수지 하나로 두 답이 모두 나온다.

들어오는 설탕량 : 1,000 kg/h×0.3=300 kg/h1{,}000\ \mathrm{kg/h}\times 0.3=300\ \mathrm{kg/h}

증발된 물을 xx 라 하면 농축액의 유량은 1,000x1{,}000-x 이고, 그 농도가 50 % 이므로

300=(1,000x)×0.5300=(1{,}000-x)\times 0.5

x=1,0003000.5=1,000600=400x=1{,}000-\dfrac{300}{0.5}=1{,}000-600=400

따라서 증발된 수분은 400 kg/h, 남은 50 % 용액의 유량은 1,000400=1{,}000-400= 600 kg/h 이다.

전체 물질수지(들어온 양 = 나간 농축액 + 증발한 수증기)로 검산하면 1,000=600+4001{,}000=600+400 으로 들어맞는다.

문제 14

22-3

HPLC 에서 가장 널리 쓰이는 분배 크로마토그래피는 정지상과 이동상의 극성 관계에 따라 역상과 순상으로 나뉜다. 다음 표의 빈칸에 정지상이 극성인지 비극성인지 쓰시오.

구분정지상의 극성
Reverse phase(역상)( ① )
Normal phase(순상)( ② )
정답 및 해설

① 비극성

② 극성


[해설]

분배 크로마토그래피는 정지상과 이동상 사이에서 성분이 나뉘어 분배되는 정도의 차이로 분리한다. 어느 쪽이 극성인지에 따라 이름이 갈린다.

· 역상(reverse phase) : 정지상이 비극성 — 실리카에 C18(옥타데실)·C8 같은 탄화수소 사슬을 붙인 소수성 충전제를 쓰고, 이동상으로는 물·메탄올·아세토나이트릴 같은 극성 용매를 쓴다. 극성이 큰 성분이 먼저 나오고 비극성 성분일수록 늦게 용출된다. 오늘날 HPLC 분석의 대부분이 이 방식이다.

· 순상(normal phase) : 정지상이 극성 — 실리카·알루미나·아미노기 결합상 같은 친수성 충전제를 쓰고, 이동상으로는 헥산 같은 비극성 용매를 쓴다. 용출 순서는 역상과 반대로 비극성 성분이 먼저 나온다.

정지상과 이동상의 극성은 항상 반대로 짝지어진다는 점만 기억하면 표를 채울 수 있다.

문제 15

22-3

어떤 세균을 온도를 달리하여 가열하면서 측정한 D값이 아래와 같다. 이 자료에 선형회귀식을 적용하여 Z값을 구하시오. (단, 단위를 함께 쓸 것)

가열온도(℃)D값(분)
1250.5
1201.8
1154.5
11012.2
10525.7
10065.5
정답 및 해설

12.08 ℃


[해설]

Z값은 D값을 110\dfrac{1}{10} 로 줄이는 데 필요한 온도 상승폭이다. 가열온도 TTxx, logD\log Dyy 로 놓으면 두 값은 직선 관계이고, 그 직선의 기울기 bb 에 대하여 Z=1bZ=-\dfrac{1}{b} 이다.

먼저 각 온도의 logD\log D 를 구한다.

xx (℃)y=logDy=\log D
1001.81624
1051.40993
1101.08636
1150.65321
1200.25527
125-0.30103

n=6n=6, x=675\sum x=675, x2=76,375\sum x^{2}=76{,}375, y=4.91999\sum y=4.91999, xy=517.29008\sum xy=517.29008

최소제곱법의 기울기는

b=nxyxynx2(x)2=6×517.29008675×4.919996×76,3756752=0.082763b=\dfrac{n\sum xy-\sum x\sum y}{n\sum x^{2}-\left(\sum x\right)^{2}}=\dfrac{6\times 517.29008-675\times 4.91999}{6\times 76{,}375-675^{2}}=-0.082763

Z=1b=10.082763=12.08 CZ=-\dfrac{1}{b}=-\dfrac{1}{-0.082763}=12.08\ ^{\circ}\mathrm{C}

따라서 Z값은 12.08 ℃이며, 이 균은 온도를 12.08 ℃ 올릴 때마다 D값이 110\dfrac{1}{10} 로 줄어든다.

기울기를 0.08274-0.08274 처럼 중간에 반올림한 뒤 역수를 취하면 12.09 ℃ 가 나온다(일부 교재가 이렇게 싣고 있다). 반올림은 마지막 단계에서 한 번만 해야 하므로 12.08 ℃ 가 옳다.

문제 16

22-3

관 속을 흐르는 유체의 흐름이 난류로 판정되게 하려면 아래 네 인자를 각각 크게 잡아야 하는지 작게 잡아야 하는지 쓰시오.

○ 관 지름 :

○ 밀도 :

○ 유속 :

○ 점도 :

정답 및 해설

○ 관 지름 : 크게 한다

○ 밀도 : 크게 한다

○ 유속 : 빠르게(크게) 한다

○ 점도 : 작게 한다


[해설]

흐름의 상태는 레이놀즈수로 판정한다.

Re=ρvDμ=vDνRe=\dfrac{\rho v D}{\mu}=\dfrac{v D}{\nu}

(ρ\rho : 밀도, vv : 유속, DD : 관의 지름, μ\mu : 점도)

레이놀즈수는 관성력 ÷ 점성력 이다. 분자에 있는 ρ\rho, vv, DD 는 관성력을 키워 흐름을 흐트러뜨리고, 분모의 μ\mu 는 점성력을 키워 흐름을 가지런히 붙잡는다. 따라서 지름·밀도·유속은 크게, 점도는 작게 해야 ReRe 가 커져 난류가 된다.

판정 기준은 다음과 같다.

· Re2,100Re \le 2{,}100 : 층류

· 2,100<Re<4,0002{,}100 \lt Re \lt 4{,}000 : 전이영역

· Re4,000Re \ge 4{,}000 : 난류

예를 들어 ρ=1,000 kg/m3\rho=1{,}000\ \mathrm{kg/m^{3}}, v=0.5 m/sv=0.5\ \mathrm{m/s}, D=0.05 mD=0.05\ \mathrm{m}, μ=1.0×103 Pas\mu=1.0\times10^{-3}\ \mathrm{Pa\cdot s} 이면 Re=25,000Re=25{,}000 인데, 여기서 점도만 2배로 올리면 12,500 으로 떨어지고 나머지 셋 중 어느 하나를 2배로 올리면 50,000 으로 커진다.

문제 17

22-3

지질 A의 비누화가(검화가)가 지질 B의 2배로 측정되었다. 다음 물음에 답하시오.

(1) 비누화가(검화가)란 무엇인지 정의를 쓰시오.

(2) 두 지질 중 고급지방산이 더 많이 들어 있는 쪽은 어느 것인지 쓰시오.

정답 및 해설

(1) 유지 1 g 을 완전히 비누화하는 데 드는 수산화칼륨(KOH)의 mg 수

(2) 지질 B


[해설]

비누화가는 유지를 이루는 지방산의 평균 분자량을 재는 척도다. 유지 1 g 안에 든 에스터 결합의 수만큼 KOH 가 소모되므로, 지방산의 분자량이 작을수록(저급지방산이 많을수록) 같은 1 g 안에 든 분자 수가 많아 KOH 가 더 많이 필요하다.

비누화가와 지방산의 평균 분자량은 반비례한다.

· 비누화가가 크다 → 저급지방산(탄소수가 적은 지방산)이 많다

· 비누화가가 작다 → 고급지방산(탄소수가 많은 지방산)이 많다

A의 비누화가가 B의 2배라는 것은 A의 지방산 평균 분자량이 B의 절반쯤이라는 뜻이므로, 고급지방산이 더 많은 쪽은 비누화가가 작은 B 이다.

참고로 저급지방산(뷰티르산 등)을 많이 가진 버터의 비누화가는 210~230 정도로 일반 식물성 유지(약 190)보다 뚜렷하게 높다.

문제 18

22-3

다음 물음에 답하시오.

(1) 식품의 텍스처(texture)가 무엇을 가리키는 말인지 설명하시오.

(2) 아래 두 성질 가운데 반고체 식품의 1차 기계적 특성인 것과 2차 기계적 특성인 것을 각각 가려내어 쓰시오.

파쇄성 · 경도

정답 및 해설

(1) 텍스처의 정의 — 식품을 씹거나 만질 때 느껴지는 물리적·기계적 성질로, 입안과 손에서 감지되는 촉감(조직감)을 통틀어 이르는 관능적 품질요소

(2) 1차 기계적 특성 : 경도 / 2차 기계적 특성 : 파쇄성


[해설]

텍스처는 맛·향과 함께 식품의 관능적 품질을 이루는 요소이며, 물리적 성질을 사람이 감각으로 느낀 결과라는 점에서 순수한 물성값과 구별된다.

Szczesniak 은 텍스처 특성을 기계적 특성·기하학적 특성·기타 특성으로 나누고, 기계적 특성을 다시 1차와 2차로 갈랐다.

1차 기계적 특성(기본이 되는 성질) — 경도(견고성), 응집성, 점성, 탄성, 부착성(점착성)

2차 기계적 특성(1차 특성이 조합되어 나타나는 성질) — 파쇄성(부서짐성), 씹힘성, 뭉침성(검성)

보기의 경도 는 시료를 일정 변형에 이르게 하는 데 필요한 힘으로 기본 성질이므로 1차, 파쇄성 은 경도와 응집성이 함께 작용해 나타나는 성질(단단하면서 응집성이 낮으면 잘 부서진다)이므로 2차에 해당한다. 씹힘성은 경도·응집성·탄성이, 뭉침성은 경도와 응집성이 어우러진 것으로 역시 2차 특성이다.

기하학적 특성으로는 입자의 크기·모양과 배열(입상, 섬유상 등)이, 기타 특성으로는 수분 함량과 지방 함량이 있다.

문제 19

22-3

채소·과일·곡류·두류 등은 수확한 뒤에도 호흡을 계속한다. 호흡을 늦추기 위해 저장고 안의 기체 조성과 온도를 인위적으로 조절하는 저장법에 대하여 다음을 쓰시오.

(1) 저장방법의 이름 :

(2) 기체 조절 방법 :

(3) 온도 조절 방법 :

정답 및 해설

(1) 저장방법 : CA 저장법(controlled atmosphere storage, 가스저장)

(2) 기체 조절 : 산소 농도를 1~5 % 로 낮추고 이산화탄소 농도를 2~10 % 로 높인다

(3) 온도 조절 : 어는점 위의 저온(대체로 0~8 ℃)을 유지한다


[해설]

수확한 뒤에도 살아 있는 청과물은 호흡으로 저장양분을 태우면서 늙어 간다. 따라서 저장의 요령은 호흡속도를 최대한 낮추는 것이고, CA 저장은 이를 위해 기체 조성과 온도를 동시에 조절하는 방법이다.

기체 조절 — 대기는 질소 약 78 %, 산소 약 21 %, 그 밖의 기체 약 1 % 로 이루어져 있다. 여기서 산소를 1~5 % 로 낮추면 호흡에 쓸 산소가 모자라 호흡이 억제되고, 이산화탄소를 2~10 % 로 높이면 호흡효소가 저해되는 데다 노화호르몬인 에틸렌의 작용도 억제되어 숙성이 늦춰진다. 산소와 이산화탄소 두 축을 함께 조절하는 것이 CA 저장의 핵심으로, 이산화탄소만 올리고 산소를 그대로 두면 CA 저장이라 할 수 없다. 다만 산소를 지나치게 낮추면(대체로 1 % 미만) 무기호흡으로 넘어가 알코올·아세트알데하이드가 쌓여 이취가 생기고, 이산화탄소가 지나치게 높으면 갈변 등 생리장해가 생기므로 품목마다 알맞은 범위를 지켜야 한다.

온도 조절 — 온도가 10 ℃ 오를 때마다 호흡속도는 두세 배로 빨라지므로 되도록 낮게 유지한다. 다만 얼거나 저온장해를 입지 않는 선에서 낮춰야 하며, 사과·배처럼 저온에 강한 품목은 0 ℃ 가까이, 바나나·고구마처럼 저온장해를 받는 품목은 그보다 높은 온도로 관리한다.

기체를 인위적으로 제어하지 않고 포장재의 투과성과 청과물 자신의 호흡만으로 포장 안 조성이 바뀌게 두는 방식은 MA 저장(modified atmosphere) 이라 하여 구분한다.

문제 20

22-3

다음 이당류를 가수분해하는 효소를 각각 1가지씩 쓰시오.

(1) 맥아당(maltose) :

(2) 유당(lactose) :

정답 및 해설

(1) 맥아당 — 말타아제(maltase)

(2) 유당 — 락타아제(lactase)


[해설]

이당류 분해효소는 대개 기질 이름에 -ase 를 붙인 이름을 가진다.

· 말타아제(maltase, α-glucosidase) — 맥아당의 α-1,4 결합을 끊어 포도당 2분자를 만든다.
C12H22O11+H2O2C6H12O6C_{12}H_{22}O_{11}+H_{2}O \rightarrow 2\,C_{6}H_{12}O_{6}

· 락타아제(lactase, β-galactosidase) — 유당의 β-1,4 결합을 끊어 포도당과 갈락토스를 1분자씩 만든다. 이 효소가 모자라면 분해되지 않은 유당이 대장에서 발효되어 유당불내증이 나타나며, 이 효소로 미리 유당을 분해한 것이 락토프리 우유다.

함께 알아 둘 것으로 설탕(sucrose)을 포도당과 과당으로 분해하는 수크라아제(sucrase, invertase) 가 있다.

식품안전기사 실기(필답형) 기출문제모두CBT · moducbt.com

2022년 식품안전기사실기(필답형) 3회차

20문항 · 주관식 · 정답·해설 포함
문제 1

22-3

역학조사에서 유행곡선의 모양은 어떤 질병인지 가늠하는 단서가 된다. 식중독과 감염병의 유행곡선이 각각 가파른 형태인지 완만한 형태인지 구분하여 쓰시오.

○ 식중독 :

○ 감염병 :

정답 및 해설

○ 식중독 — 가파른 형태의 곡선

○ 감염병 — 완만한 형태의 곡선


[해설]

유행곡선은 가로축에 발병 시각(일자), 세로축에 환자 수를 놓아 그린 그래프다. 곡선이 솟는 속도는 노출 방식과 잠복기의 길이에 좌우된다.

식중독 — 가파른 곡선 : 오염된 음식을 함께 먹은 사람에게 한 번의 노출로 발생하는 단일노출형이다. 잠복기가 짧고 사람마다 편차도 작아 환자가 짧은 기간에 한꺼번에 몰린다. 그래서 봉우리가 하나인 뾰족한 곡선이 되고, 첫 환자와 마지막 환자의 간격이 그 병원체의 잠복기 범위를 넘지 않는다.

감염병 — 완만한 곡선 : 잠복기가 길고 사람마다 면역 상태가 달라 발병 시점이 흩어진다. 게다가 환자에게서 다시 사람으로 옮겨 가는 2차 감염이 이어지므로 발생 기간이 길어지고, 봉우리가 낮고 넓은 곡선 또는 잠복기 간격을 두고 봉우리가 여러 개 나타나는 곡선이 된다.

정리하면 곡선이 가파르면 공동 오염원에 의한 식중독(단일노출), 완만하거나 봉우리가 여럿이면 사람 간 전파가 있는 감염병을 의심한다.

문제 2

밀가루 20 g에 물 10 mL를 넣어 반죽한 뒤 전분을 씻어 내고 남은 습부량(젖은 글루텐)의 무게를 달았더니 4 g이었다. 이 밀가루의 습부율은 몇 %인지 계산하시오.

정답 및 해설

20 %


[해설]

습부율은 시료 밀가루의 무게에 대해 씻어 낸 젖은 글루텐이 차지하는 비율이다.

습부율(%)=습부량시료 무게×100\text{습부율}(\%) = \dfrac{\text{습부량}}{\text{시료 무게}} \times 100

=4 g20 g×100== \dfrac{4\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}} \times 100 = 20 %20\ \%

반죽에 넣은 물 10 mL는 이 계산에 쓰이지 않는다. 글루텐을 뭉치게 하려고 넣는 물일 뿐이고, 분모는 언제나 밀가루의 무게이기 때문이다.

습부율은 밀가루의 단백질(글루텐) 함량을 가늠하는 지표로, 대체로 강력분이 35 % 이상, 중력분 25~35 %, 박력분 25 % 이하다. 젖은 글루텐은 제 무게의 두세 배쯤 되는 물을 머금고 있어, 이를 말려 재는 건부율은 습부율의 약 13\dfrac{1}{3}이 된다.

건부율(%)습부율(%)3\text{건부율}(\%) \fallingdotseq \dfrac{\text{습부율}(\%)}{3}

글루텐이 많을수록 반죽의 탄력과 신장성이 커지므로 이 값으로 밀가루를 강력분·중력분·박력분으로 나누어 제빵용·제면용·제과용으로 갈라 쓴다.

문제 3

다음은 「건강기능식품의 기준 및 규격」(건강기능식품공전)에 실린 고시형 기능성 원료이다. 네 원료가 공통으로 인정받은 기능성 내용을 쓰시오.

[보기] 인삼, 홍삼, 알로에 겔, 알콕시글리세롤 함유 상어간유

정답 및 해설

면역력 증진에 도움을 줄 수 있음


[해설]

「건강기능식품의 기준 및 규격」(건강기능식품공전)의 개별 기준 및 규격에는 원료마다 인정된 기능성 내용이 문구까지 정해져 있고, 표시·광고는 그 문구를 벗어날 수 없다. 보기의 네 원료는 기원도 성분도 제각각이지만 모두 면역기능 개선(면역력 증진에 도움을 줄 수 있음)을 기능성 내용으로 가진다.

· 인삼 — 지표성분은 진세노사이드. 면역력 증진·피로 개선

· 홍삼 — 인삼을 쪄서 말린 것으로 지표성분은 마찬가지로 진세노사이드. 면역력 증진·피로 개선에 더해 혈소판 응집 억제를 통한 혈액 흐름, 기억력 개선, 항산화, 갱년기 여성 건강

· 알로에 겔 — 잎의 겔 부위를 쓰며 면역력 증진·피부 건강·장 건강. 알로인이 많은 알로에 전잎(완하 작용)과는 구분해야 한다.

· 알콕시글리세롤 함유 상어간유 — 상어의 간에서 얻으며 지표성분은 알콕시글리세롤. 인정된 기능성은 면역력 증진

여러 기능성을 가진 원료가 섞여 있으므로 네 원료 모두에 걸리는 항목이 무엇인지, 즉 교집합을 찾는 것이 이 문항의 요점이고, 그 답은 면역력 증진 하나다.

기능성 내용은 “…에 도움을 줄 수 있음”이라는 정해진 어미로 쓰며, “면역력을 높여 준다”처럼 단정하는 표현이나 질병의 예방·치료를 내세우는 표현은 「식품 등의 표시·광고에 관한 법률」에서 금지된다.

문제 4

22-3

식품에 방사선을 쬐어 처리하는 식품조사처리에 대하여 아래 세 가지를 하나씩만 쓰시오.

○ 쓰이는 선원 :

○ 쬐는 선종 :

○ 처리 목적 :

정답 및 해설

○ 쓰이는 선원 : 코발트 60(60Co^{60}\mathrm{Co})

○ 쬐는 선종 : 감마선(γ선)

○ 처리 목적 : 발아억제


[해설]

선원 — 「식품의 기준 및 규격」이 허용하는 선원은 60Co^{60}\mathrm{Co}(코발트 60), 전자선가속기, X선 발생장치다. 이 가운데 60Co^{60}\mathrm{Co} 감마선이 가장 널리 쓰이는데, 투과력이 커서 포장한 상태 그대로 조사할 수 있기 때문이다.

선종 — 선원에 따라 감마선(γ선), 전자선, X선이 된다. 전자선은 투과력이 약해 표면 살균에 적합하다.

조사 목적 — 「식품의 기준 및 규격」의 식품조사처리기준은 발아억제, 살균, 살충, 숙도조절 의 네 가지 목적으로만 조사처리를 허용하고, 그 밖의 목적으로는 쓸 수 없도록 하고 있다. 저장성 향상이나 식중독 예방은 이런 처리의 결과이지 고시가 정한 목적 항목은 아니므로, 답으로는 위 네 가지 안에서 고르는 것이 안전하다.

또한 조사처리한 식품은 다시 조사해서는 안 되고, 조사처리한 사실과 목적을 표시해야 한다.

문제 5

22-3

「식품 및 축산물 안전관리인증기준」의 선행요건은 냉장·냉동 시설·설비의 보관온도를 아래와 같이 정하고 있다. ① ~ ③ 에 들어갈 온도를 각각 쓰시오.

· 냉장 보관하는 식품 : ( ① ) ℃ 이하

· 다만 신선편의식품이나 훈제연어처럼 보관온도 기준이 따로 있는 것 : ( ② ) ℃ 이하

· 냉동 보관하는 식품 : ( ③ ) ℃ 이하

정답 및 해설

① 10

② 5

③ -18


[해설]

「식품 및 축산물 안전관리인증기준」의 선행요건은 냉장·냉동 시설·설비 관리에서 냉장은 10 ℃ 이하, 냉동은 -18 ℃ 이하 를 원칙으로 정하고 있다. 다만 신선편의식품·훈제연어처럼 보관온도 기준이 따로 정해진 식품은 그 기준(5 ℃ 이하) 을 따라야 한다.

· 냉장식품 : 10 ℃ 이하

· 신선편의식품, 훈제연어 등 별도 기준이 있는 식품 : 5 ℃ 이하

· 냉동식품 : -18 ℃ 이하

이 온도는 미생물의 증식을 억제하기 위한 것으로, 냉장은 증식을 늦출 뿐 멈추지 못하므로 리스테리아처럼 저온에서도 자라는 균이 문제가 되는 식품에 5 ℃ 이하라는 더 낮은 기준을 둔 것이다. 또한 냉장·냉동실에는 온도 감응 장치의 센서를 온도가 가장 높게 측정되는 곳 에 설치하고 온도를 기록·관리해야 한다.

일부 교재는 ①의 대상을 "신선섭취식품"으로 적고 있으나, 고시의 문언은 신선편의식품(과일·채소류를 다듬거나 절단해 세척한 즉섭취·즉조리 식품)이다.

문제 6

22-3

「식품의 기준 및 규격」의 미생물시험법에 따라 황색포도상구균(Staphylococcus aureus) 정량시험을 하였다. 10110^{-1} 희석액을 선택배지 3장에 각각 0.4 mL, 0.3 mL, 0.3 mL 씩 도말·배양한 결과 3장에서 계수된 전형적인 집락은 모두 100개였고, 이 가운데 5개를 확인시험한 결과 3개가 황색포도상구균으로 판명되었다. 시험용액 1 mL 에 들어 있는 황색포도상구균 수를 구하시오.

정답 및 해설

600 CFU/mL


[해설]

황색포도상구균 정량시험의 균수는 계수된 전형적 집락 수에 확인시험의 양성률을 곱한 뒤 희석배수를 곱해서 구한다.

· 도말한 양 : 0.4+0.3+0.3=1.0 mL0.4+0.3+0.3=1.0\ \mathrm{mL} — 세 장을 합쳐 정확히 1 mL 를 뿌렸으므로 접종량 보정은 필요 없다.

· 확인시험 양성률 : 확인한 5개 중 3개가 양성이므로 35\dfrac{3}{5}

· 희석배수 : 10110^{-1} 희석액을 썼으므로 10배

N=100×35×10=600N=100\times\dfrac{3}{5}\times 10=600

따라서 시험용액 1 mL 중의 황색포도상구균 수는 600 CFU/mL 이다.

세 장에 나누어 도말하는 것은 한 장에 1 mL 를 한꺼번에 부으면 배지가 다 흡수하지 못하기 때문이며, 계산할 때는 세 장의 집락 수를 합해 1 mL 분량으로 다룬다.

문제 7

「식품의 기준 및 규격」(식품공전)의 일반시험법에는 식품에 섞여 든 이물을 확인하는 시험법이 규정되어 있다. 이 가운데 3가지를 쓰시오.

① ② ③

정답 및 해설

체분별법

여과법

와일드만 플라스크법


[해설]

「식품의 기준 및 규격」 제8. 일반시험법의 식품일반시험법 중 이물시험법에는 일반이물 4가지와 특정 이물 2가지가 규정되어 있다. 시료의 성상과 찾으려는 이물의 성질에 따라 골라 쓴다.

[일반이물]

체분별법 — 시료가 미세한 가루인 경우 체로 쳐서 걸러진 이물을 확인한다.

여과법 — 시료가 액체이거나 물에 잘 녹는 경우 녹인 뒤 여과해 여과지 위의 이물을 본다.

와일드만 플라스크법 — 이물이 유기용매에 잘 젖어 떠오르는 성질을 이용한다. 물과 섞이지 않는 용매를 넣고 흔들어 이물을 용매층으로 띄운 다음 플라스크 목 부분에서 그 층만 받아 검사한다.

침강법 — 모래·흙처럼 비중이 큰 이물을 가라앉혀 시료와 분리한다.

[특정 이물]

금속성 이물(쇳가루) 시험법 — 자석으로 채취해 정량한다.

김치 중 기생충(란) 시험법 — 김치류의 기생충 및 기생충란을 확인한다.

발문이 3가지를 요구하므로 위 여섯 가지 가운데 어느 세 가지를 써도 정답이다.

문제 8

22-3

츄잉껌을 만들 때 껌 기초제의 유리전이온도(TgT_{g})를 마음대로 조절할 수 있다면 어느 정도의 온도에 맞추어야 하는지 쓰시오.

정답 및 해설

사람의 체온(약 36.5 ℃) 부근 — 보관 온도보다는 높고 입안 온도보다는 낮은 온도(대략 30 ℃ 안팎)


[해설]

유리전이온도 TgT_{g} 는 무정형 고분자가 딱딱한 유리(glassy)상태와 말랑한 고무(rubbery)상태의 경계가 되는 온도다. TgT_{g} 보다 낮으면 단단하고 부서지며, 높으면 물러지고 늘어난다.

껌에 요구되는 성질은 상태에 따라 정반대다.

· 유통·보관 중(상온 25 ℃ 안팎) — 유리상태여야 형태가 무너지지 않고 포장에 들러붙지 않는다 → TgT_{g} 가 보관 온도보다 높아야 한다.

· 씹을 때(구강 36.5 ℃) — 고무상태가 되어야 부드럽게 씹히고 풍선도 분다 → TgT_{g} 가 체온보다 낮아야 한다.

두 조건을 같이 만족하는 구간은 대략 상온과 체온 사이(25 ~ 36.5 ℃) 이고, 그래서 껌 기초제의 TgT_{g}사람의 체온 언저리에 맞춘다. 실제로 대표적인 껌 기초제인 초산비닐수지(폴리비닐아세테이트)의 TgT_{g} 는 약 30 ℃ 로 이 구간 안에 들어온다.

겨울에 껌이 딱딱하다가 입에 넣으면 금세 물러지는 것도 TgT_{g} 가 이 사이에 있기 때문이다.

문제 9

22-3

미생물의 생육곡선 가운데 대수기(exponential phase)가 어떤 시기인지 그 유형을 밝히고, 이 시기에 나타나는 특징을 3가지 쓰시오.

○ 유형 :

○ 특징 : ① ② ③

정답 및 해설

○ 유형 — 세포 수가 시간에 대해 기하급수적으로 늘어나는 시기

① 비증식속도가 최대에 이르러 일정하게 유지된다

② 세대시간이 가장 짧다

③ 세포의 크기와 화학 조성이 고르다


[해설]

미생물 생육곡선은 유도기 → 대수기 → 정지기 → 사멸기의 네 시기로 나뉜다. 이 가운데 대수기는 유도기를 거쳐 배지에 적응을 마친 균이 일정한 비율로 분열을 되풀이해 세포 수가 기하급수적으로 늘어나는 시기다. 세포 수의 로그값을 시간에 대해 그리면 이 구간만 직선이 되고, 그 기울기가 비증식속도 μ\mu 다.

대수기의 특징은 다음과 같다.

비증식속도가 최대값에서 일정하다. 영양분이 넉넉하고 대사산물의 축적이 적어 μ=μmax\mu=\mu_{\max} 로 유지되므로, 성장속도가 가장 빠르면서도 일정한 구간이 된다.

세대시간이 가장 짧다. 세대시간 g=ln2μg=\dfrac{\ln 2}{\mu} 이므로 μ\mu 가 최대인 이 시기에 세대시간이 최소가 된다.

세포의 크기와 화학 조성이 고르다. 세포가 생리적으로 가장 균일한 상태여서 균주의 성질을 조사하거나 접종원(seed)을 얻을 때 이 시기의 균을 쓴다.

1차 대사산물이 활발히 생성된다. 아미노산·핵산·유기산처럼 생육과 직결된 대사산물이 이 시기에 만들어진다(항생물질 같은 2차 대사산물은 주로 정지기에 나온다).

물리·화학적 자극에 대한 감수성이 커진다. 대사와 세포벽 합성이 왕성해 열·소독제·항생물질에 가장 약한 시기이므로, 살균 효과를 견주는 실험에도 대수기 균을 쓴다.

발문이 3가지를 요구하므로 답안에는 대표 3가지만 적으면 되고, 위 다섯 가지 중 어느 것을 골라도 정답으로 인정된다.

문제 10

22-3

HACCP 7원칙에 들어 있는 아래 두 용어가 각각 무엇을 뜻하는지 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」이 규정한 대로 서술하시오.

○ 개선조치 :

○ 검증 :

정답 및 해설

(1) 개선조치 — 모니터링 결과 중요관리점의 한계기준을 벗어났을 때 취하는 일련의 조치

(2) 검증 — 안전관리인증기준(HACCP) 관리계획의 유효성과 실행 여부를 정기적으로 평가하는 일련의 활동


[해설]

두 용어 모두 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」 제2조(정의)에 규정되어 있으며, HACCP 12절차 가운데 7원칙에 해당한다.

개선조치(corrective action, 원칙 5) — 모니터링에서 한계기준 이탈이 확인되면 취하는 조치다. 이탈 사실의 원인을 없애 공정을 정상으로 되돌리는 일과, 이탈 기간에 만들어진 제품을 어떻게 처리할지(폐기·재가공·용도 전환 등) 판단하는 일, 그리고 그 내용을 기록하는 일까지 포함한다.

검증(verification, 원칙 6) — 세워 둔 HACCP 관리계획이 과학적으로 타당한가(유효성, validation)계획대로 지켜지고 있는가(실행성, implementation) 를 정기적으로 확인하는 활동이다. 기록 검토, 미생물 검사, 계측기기 교정 확인, 현장 점검 등이 여기에 든다.

혼동하기 쉬운 모니터링(원칙 4) 은 중요관리점이 관리기준 안에서 운영되는지 실시간으로 관찰·측정하는 행위로, 이탈이 확인된 다음 단계인 개선조치와 구분된다.

문제 11

22-3

대장균 10마리를 배양하였다. 이 균이 10분마다 한 번씩 분열한다고 할 때 2시간 배양한 뒤의 균수를 구하시오.

정답 및 해설

40,960개


[해설]

세균은 이분법으로 늘어나므로 한 세대마다 균수가 2배가 된다.

N=N0×2nN=N_{0}\times 2^{n} (N0N_{0} : 초기 균수, nn : 세대수)

세대수는 총 배양시간을 세대시간으로 나눈 값이다.

n=2 h×6010 min=12010=12n=\dfrac{2\ \mathrm{h}\times 60}{10\ \mathrm{min}}=\dfrac{120}{10}=12

N=10×212=10×4,096=N=10\times 2^{12}=10\times 4{,}096= 40,960개

배양시간과 세대시간의 단위를 분으로 맞추어 나누는 것이 이 계산의 요령이다.

문제 12

22-3

가열하지 않고 미생물을 없애는 방법의 하나로 멤브레인 필터를 쓴다. 이 필터를 쓰는 목적이 무엇인지 서술하시오.

정답 및 해설

가열하지 않고 막의 구멍보다 큰 미생물만 걸러 없애기 위해서 — 열에 약한 성분의 변성이나 휘발성 성분의 손실 없이 제균할 수 있다.


[해설]

멤브레인 필터(membrane filter)를 이용한 제균은 열을 쓰지 않는 살균법(냉살균) 이다. 세균 크기보다 작은 구멍(대개 0.45 μm 또는 0.2 μm)을 가진 막에 액체를 통과시키면 미생물은 막 위에 걸리고 액체만 빠져나가므로, 가열살균에서 생기는 다음 문제를 피할 수 있다.

· 비타민·효소·단백질처럼 열에 약한 성분의 변성을 막는다.

· 향기 성분 같은 휘발성 성분의 손실을 막아 원래의 풍미와 색을 지킨다.

그래서 맥주·생탁주·과즙·의약품 용액처럼 가열하면 품질이 떨어지는 제품의 제균에 쓴다.

또 하나의 쓰임은 미생물 검사에서의 농축이다. 균수가 적은 물이나 음료를 많은 양 통과시켜 막 위에 균을 모은 뒤 그 막을 배지에 얹어 배양하면 적은 균도 검출할 수 있다(멤브레인 필터법).

다만 걸러낸 미생물이 막 위에 그대로 남고 세균이 만든 독소나 용해된 물질은 통과하므로, 제균은 되어도 독소까지 없애지는 못한다는 한계가 있다.

일부 교재는 이 문항의 답으로 "물 재사용에 따른 자원 절약, 연속조작 가능, 첨가제 없이 분리·농축 가능" 같은 막분리 공정 일반의 장점을 싣고 있으나, 이 문항이 묻는 것은 살균방법으로서 멤브레인 필터를 쓰는 목적이므로 위와 같이 답해야 한다.

문제 13

22-3

설탕 30 % 용액이 1,000 kg/h 로 증발농축기에 들어가 50 % 용액으로 농축된다. 다음을 각각 구하시오.

○ 증발된 수분의 양(kg/h) :

○ 50 % 설탕 용액의 유량(kg/h) :

정답 및 해설

○ 증발된 수분의 양 : 400 kg/h

○ 50 % 설탕 용액의 유량 : 600 kg/h


[해설]

증발농축에서 빠져나가는 것은 물뿐이므로 용질(설탕)의 양은 농축 전후가 같다. 이 설탕 물질수지 하나로 두 답이 모두 나온다.

들어오는 설탕량 : 1,000 kg/h×0.3=300 kg/h1{,}000\ \mathrm{kg/h}\times 0.3=300\ \mathrm{kg/h}

증발된 물을 xx 라 하면 농축액의 유량은 1,000x1{,}000-x 이고, 그 농도가 50 % 이므로

300=(1,000x)×0.5300=(1{,}000-x)\times 0.5

x=1,0003000.5=1,000600=400x=1{,}000-\dfrac{300}{0.5}=1{,}000-600=400

따라서 증발된 수분은 400 kg/h, 남은 50 % 용액의 유량은 1,000400=1{,}000-400= 600 kg/h 이다.

전체 물질수지(들어온 양 = 나간 농축액 + 증발한 수증기)로 검산하면 1,000=600+4001{,}000=600+400 으로 들어맞는다.

문제 14

22-3

HPLC 에서 가장 널리 쓰이는 분배 크로마토그래피는 정지상과 이동상의 극성 관계에 따라 역상과 순상으로 나뉜다. 다음 표의 빈칸에 정지상이 극성인지 비극성인지 쓰시오.

구분정지상의 극성
Reverse phase(역상)( ① )
Normal phase(순상)( ② )
정답 및 해설

① 비극성

② 극성


[해설]

분배 크로마토그래피는 정지상과 이동상 사이에서 성분이 나뉘어 분배되는 정도의 차이로 분리한다. 어느 쪽이 극성인지에 따라 이름이 갈린다.

· 역상(reverse phase) : 정지상이 비극성 — 실리카에 C18(옥타데실)·C8 같은 탄화수소 사슬을 붙인 소수성 충전제를 쓰고, 이동상으로는 물·메탄올·아세토나이트릴 같은 극성 용매를 쓴다. 극성이 큰 성분이 먼저 나오고 비극성 성분일수록 늦게 용출된다. 오늘날 HPLC 분석의 대부분이 이 방식이다.

· 순상(normal phase) : 정지상이 극성 — 실리카·알루미나·아미노기 결합상 같은 친수성 충전제를 쓰고, 이동상으로는 헥산 같은 비극성 용매를 쓴다. 용출 순서는 역상과 반대로 비극성 성분이 먼저 나온다.

정지상과 이동상의 극성은 항상 반대로 짝지어진다는 점만 기억하면 표를 채울 수 있다.

문제 15

22-3

어떤 세균을 온도를 달리하여 가열하면서 측정한 D값이 아래와 같다. 이 자료에 선형회귀식을 적용하여 Z값을 구하시오. (단, 단위를 함께 쓸 것)

가열온도(℃)D값(분)
1250.5
1201.8
1154.5
11012.2
10525.7
10065.5
정답 및 해설

12.08 ℃


[해설]

Z값은 D값을 110\dfrac{1}{10} 로 줄이는 데 필요한 온도 상승폭이다. 가열온도 TTxx, logD\log Dyy 로 놓으면 두 값은 직선 관계이고, 그 직선의 기울기 bb 에 대하여 Z=1bZ=-\dfrac{1}{b} 이다.

먼저 각 온도의 logD\log D 를 구한다.

xx (℃)y=logDy=\log D
1001.81624
1051.40993
1101.08636
1150.65321
1200.25527
125-0.30103

n=6n=6, x=675\sum x=675, x2=76,375\sum x^{2}=76{,}375, y=4.91999\sum y=4.91999, xy=517.29008\sum xy=517.29008

최소제곱법의 기울기는

b=nxyxynx2(x)2=6×517.29008675×4.919996×76,3756752=0.082763b=\dfrac{n\sum xy-\sum x\sum y}{n\sum x^{2}-\left(\sum x\right)^{2}}=\dfrac{6\times 517.29008-675\times 4.91999}{6\times 76{,}375-675^{2}}=-0.082763

Z=1b=10.082763=12.08 CZ=-\dfrac{1}{b}=-\dfrac{1}{-0.082763}=12.08\ ^{\circ}\mathrm{C}

따라서 Z값은 12.08 ℃이며, 이 균은 온도를 12.08 ℃ 올릴 때마다 D값이 110\dfrac{1}{10} 로 줄어든다.

기울기를 0.08274-0.08274 처럼 중간에 반올림한 뒤 역수를 취하면 12.09 ℃ 가 나온다(일부 교재가 이렇게 싣고 있다). 반올림은 마지막 단계에서 한 번만 해야 하므로 12.08 ℃ 가 옳다.

문제 16

22-3

관 속을 흐르는 유체의 흐름이 난류로 판정되게 하려면 아래 네 인자를 각각 크게 잡아야 하는지 작게 잡아야 하는지 쓰시오.

○ 관 지름 :

○ 밀도 :

○ 유속 :

○ 점도 :

정답 및 해설

○ 관 지름 : 크게 한다

○ 밀도 : 크게 한다

○ 유속 : 빠르게(크게) 한다

○ 점도 : 작게 한다


[해설]

흐름의 상태는 레이놀즈수로 판정한다.

Re=ρvDμ=vDνRe=\dfrac{\rho v D}{\mu}=\dfrac{v D}{\nu}

(ρ\rho : 밀도, vv : 유속, DD : 관의 지름, μ\mu : 점도)

레이놀즈수는 관성력 ÷ 점성력 이다. 분자에 있는 ρ\rho, vv, DD 는 관성력을 키워 흐름을 흐트러뜨리고, 분모의 μ\mu 는 점성력을 키워 흐름을 가지런히 붙잡는다. 따라서 지름·밀도·유속은 크게, 점도는 작게 해야 ReRe 가 커져 난류가 된다.

판정 기준은 다음과 같다.

· Re2,100Re \le 2{,}100 : 층류

· 2,100<Re<4,0002{,}100 \lt Re \lt 4{,}000 : 전이영역

· Re4,000Re \ge 4{,}000 : 난류

예를 들어 ρ=1,000 kg/m3\rho=1{,}000\ \mathrm{kg/m^{3}}, v=0.5 m/sv=0.5\ \mathrm{m/s}, D=0.05 mD=0.05\ \mathrm{m}, μ=1.0×103 Pas\mu=1.0\times10^{-3}\ \mathrm{Pa\cdot s} 이면 Re=25,000Re=25{,}000 인데, 여기서 점도만 2배로 올리면 12,500 으로 떨어지고 나머지 셋 중 어느 하나를 2배로 올리면 50,000 으로 커진다.

문제 17

22-3

지질 A의 비누화가(검화가)가 지질 B의 2배로 측정되었다. 다음 물음에 답하시오.

(1) 비누화가(검화가)란 무엇인지 정의를 쓰시오.

(2) 두 지질 중 고급지방산이 더 많이 들어 있는 쪽은 어느 것인지 쓰시오.

정답 및 해설

(1) 유지 1 g 을 완전히 비누화하는 데 드는 수산화칼륨(KOH)의 mg 수

(2) 지질 B


[해설]

비누화가는 유지를 이루는 지방산의 평균 분자량을 재는 척도다. 유지 1 g 안에 든 에스터 결합의 수만큼 KOH 가 소모되므로, 지방산의 분자량이 작을수록(저급지방산이 많을수록) 같은 1 g 안에 든 분자 수가 많아 KOH 가 더 많이 필요하다.

비누화가와 지방산의 평균 분자량은 반비례한다.

· 비누화가가 크다 → 저급지방산(탄소수가 적은 지방산)이 많다

· 비누화가가 작다 → 고급지방산(탄소수가 많은 지방산)이 많다

A의 비누화가가 B의 2배라는 것은 A의 지방산 평균 분자량이 B의 절반쯤이라는 뜻이므로, 고급지방산이 더 많은 쪽은 비누화가가 작은 B 이다.

참고로 저급지방산(뷰티르산 등)을 많이 가진 버터의 비누화가는 210~230 정도로 일반 식물성 유지(약 190)보다 뚜렷하게 높다.

문제 18

22-3

다음 물음에 답하시오.

(1) 식품의 텍스처(texture)가 무엇을 가리키는 말인지 설명하시오.

(2) 아래 두 성질 가운데 반고체 식품의 1차 기계적 특성인 것과 2차 기계적 특성인 것을 각각 가려내어 쓰시오.

파쇄성 · 경도

정답 및 해설

(1) 텍스처의 정의 — 식품을 씹거나 만질 때 느껴지는 물리적·기계적 성질로, 입안과 손에서 감지되는 촉감(조직감)을 통틀어 이르는 관능적 품질요소

(2) 1차 기계적 특성 : 경도 / 2차 기계적 특성 : 파쇄성


[해설]

텍스처는 맛·향과 함께 식품의 관능적 품질을 이루는 요소이며, 물리적 성질을 사람이 감각으로 느낀 결과라는 점에서 순수한 물성값과 구별된다.

Szczesniak 은 텍스처 특성을 기계적 특성·기하학적 특성·기타 특성으로 나누고, 기계적 특성을 다시 1차와 2차로 갈랐다.

1차 기계적 특성(기본이 되는 성질) — 경도(견고성), 응집성, 점성, 탄성, 부착성(점착성)

2차 기계적 특성(1차 특성이 조합되어 나타나는 성질) — 파쇄성(부서짐성), 씹힘성, 뭉침성(검성)

보기의 경도 는 시료를 일정 변형에 이르게 하는 데 필요한 힘으로 기본 성질이므로 1차, 파쇄성 은 경도와 응집성이 함께 작용해 나타나는 성질(단단하면서 응집성이 낮으면 잘 부서진다)이므로 2차에 해당한다. 씹힘성은 경도·응집성·탄성이, 뭉침성은 경도와 응집성이 어우러진 것으로 역시 2차 특성이다.

기하학적 특성으로는 입자의 크기·모양과 배열(입상, 섬유상 등)이, 기타 특성으로는 수분 함량과 지방 함량이 있다.

문제 19

22-3

채소·과일·곡류·두류 등은 수확한 뒤에도 호흡을 계속한다. 호흡을 늦추기 위해 저장고 안의 기체 조성과 온도를 인위적으로 조절하는 저장법에 대하여 다음을 쓰시오.

(1) 저장방법의 이름 :

(2) 기체 조절 방법 :

(3) 온도 조절 방법 :

정답 및 해설

(1) 저장방법 : CA 저장법(controlled atmosphere storage, 가스저장)

(2) 기체 조절 : 산소 농도를 1~5 % 로 낮추고 이산화탄소 농도를 2~10 % 로 높인다

(3) 온도 조절 : 어는점 위의 저온(대체로 0~8 ℃)을 유지한다


[해설]

수확한 뒤에도 살아 있는 청과물은 호흡으로 저장양분을 태우면서 늙어 간다. 따라서 저장의 요령은 호흡속도를 최대한 낮추는 것이고, CA 저장은 이를 위해 기체 조성과 온도를 동시에 조절하는 방법이다.

기체 조절 — 대기는 질소 약 78 %, 산소 약 21 %, 그 밖의 기체 약 1 % 로 이루어져 있다. 여기서 산소를 1~5 % 로 낮추면 호흡에 쓸 산소가 모자라 호흡이 억제되고, 이산화탄소를 2~10 % 로 높이면 호흡효소가 저해되는 데다 노화호르몬인 에틸렌의 작용도 억제되어 숙성이 늦춰진다. 산소와 이산화탄소 두 축을 함께 조절하는 것이 CA 저장의 핵심으로, 이산화탄소만 올리고 산소를 그대로 두면 CA 저장이라 할 수 없다. 다만 산소를 지나치게 낮추면(대체로 1 % 미만) 무기호흡으로 넘어가 알코올·아세트알데하이드가 쌓여 이취가 생기고, 이산화탄소가 지나치게 높으면 갈변 등 생리장해가 생기므로 품목마다 알맞은 범위를 지켜야 한다.

온도 조절 — 온도가 10 ℃ 오를 때마다 호흡속도는 두세 배로 빨라지므로 되도록 낮게 유지한다. 다만 얼거나 저온장해를 입지 않는 선에서 낮춰야 하며, 사과·배처럼 저온에 강한 품목은 0 ℃ 가까이, 바나나·고구마처럼 저온장해를 받는 품목은 그보다 높은 온도로 관리한다.

기체를 인위적으로 제어하지 않고 포장재의 투과성과 청과물 자신의 호흡만으로 포장 안 조성이 바뀌게 두는 방식은 MA 저장(modified atmosphere) 이라 하여 구분한다.

문제 20

22-3

다음 이당류를 가수분해하는 효소를 각각 1가지씩 쓰시오.

(1) 맥아당(maltose) :

(2) 유당(lactose) :

정답 및 해설

(1) 맥아당 — 말타아제(maltase)

(2) 유당 — 락타아제(lactase)


[해설]

이당류 분해효소는 대개 기질 이름에 -ase 를 붙인 이름을 가진다.

· 말타아제(maltase, α-glucosidase) — 맥아당의 α-1,4 결합을 끊어 포도당 2분자를 만든다.
C12H22O11+H2O2C6H12O6C_{12}H_{22}O_{11}+H_{2}O \rightarrow 2\,C_{6}H_{12}O_{6}

· 락타아제(lactase, β-galactosidase) — 유당의 β-1,4 결합을 끊어 포도당과 갈락토스를 1분자씩 만든다. 이 효소가 모자라면 분해되지 않은 유당이 대장에서 발효되어 유당불내증이 나타나며, 이 효소로 미리 유당을 분해한 것이 락토프리 우유다.

함께 알아 둘 것으로 설탕(sucrose)을 포도당과 과당으로 분해하는 수크라아제(sucrase, invertase) 가 있다.