① 살모넬라(Salmonella spp.)

② 장염비브리오(Vibrio parahaemolyticus)

③ 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)

④ 장출혈성 대장균(Enterohemorrhagic Escherichia coli)

[해설]

식품공전 '식품일반의 기준 및 규격' 중 위생지표균 및 식중독균 항목은, 식육과 그대로 섭취하는 가공식품에 대하여 다음 6종을 불검출로 규정한다. 발문이 4가지를 요구하므로 이 중 넷을 쓰면 된다.

① 살모넬라(Salmonella spp.)

② 장염비브리오(Vibrio parahaemolyticus)

③ 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)

④ 장출혈성 대장균(Enterohemorrhagic Escherichia coli)

⑤ 캠필로박터 제주니/콜리(Campylobacter jejuni/coli)

⑥ 여시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica)

규격은 $n = 5$, $c = 0$, $m = 0/25\ \mathrm{g}$이다. 즉 시료 5개를 검사해 25 g에서 한 개도 나와서는 안 되는 음성(불검출) 규격이다. 가열 없이 그대로 먹는 식품이라 균이 조금이라도 있으면 그대로 섭취하게 되므로 불검출로 정한 것이다.

살모넬라는 혈청형이 2,000종을 넘고 그 전부가 병원성을 가지므로 종을 특정하지 않고 속 전체(spp.)로 관리한다. 캠필로박터도 식중독을 일으키는 두 균종을 묶어 제주니/콜리로 함께 표시한다.

답안은 한글 종명으로 써도 되고 이탤릭 학명으로 써도 된다. 위생지표균(세균수·대장균군·대장균)과는 구분해서 익혀 두어야 한다.

(1) 1 ~ 35 ℃

(2) 15 ~ 25 ℃

(3) 0 ~ 10 ℃

(4) -18 ℃ 이하

[해설]

식품공전은 총칙에서 시험·조작의 기준이 되는 온도를 정의하고, 보존·유통 기준에서 냉장·냉동 온도를 따로 정한다. 두 계열의 값이 함께 출제되므로 표로 묶어 두는 편이 좋다.

실온의 범위(1 ~ 35 ℃)가 상온(15 ~ 25 ℃)보다 넓다는 점을 헷갈리기 쉽다. 상온은 계절에 관계없이 대체로 유지되는 실내 온도를, 실온은 실제로 나타날 수 있는 온도 폭 전체를 가리킨다고 이해하면 된다.

총칙의 온도 표시 네 가지(표준온도·상온·실온·미온)만 따로 묻는 형태로도 자주 출제된다.

통·병조림식품, 레토르트식품, 냉동식품

[해설]

식품공전은 장기간 보존할 목적으로 특별한 처리를 한 식품을 따로 묶어 「장기보존식품의 기준 및 규격」에서 규정하며, 여기에 해당하는 것은 통·병조림식품, 레토르트식품, 냉동식품 세 가지뿐이다.

· 통·병조림식품 — 식품을 금속관·유리병 등에 넣고 밀봉한 뒤 살균 또는 멸균한 것. 12개월을 초과하여 실온에서 보존·유통할 목적이면 멸균 처리한다.

· 레토르트식품 — 플라스틱 필름·금속박을 여러 층으로 붙인 파우치에 넣어 밀봉한 뒤 가압가열살균한 것.

· 냉동식품 — 제조·가공 또는 조리한 식품을 장기보존할 목적으로 냉동처리·냉동보관하여 용기·포장에 넣은 것.

보기의 초콜릿·식초·주정은 장기보존 처리 방식이 아니라 개별 식품유형이므로 「식품별 기준 및 규격」에서 다룬다.

(1) $\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2}$

(2) 51.11 kg

[해설]

효모는 혐기 조건에서 포도당을 해당과정(EMP 경로)으로 분해해 피루브산을 만들고, 피루브산을 아세트알데하이드를 거쳐 에탄올로 환원시킨다. 전체 반응을 하나로 묶은 것이 Gay-Lussac 식이다.

$\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2}$

포도당 1 mol(180 g)에서 에탄올 2 mol(2 × 46 = 92 g)이 생기므로 질량비로 비례식을 세운다.

$180 : 92 = 100\,\mathrm{kg} : x$

$x = \dfrac{92}{180}\times 100 =$$51.11\,\mathrm{kg}$

즉 이론적인 에탄올 수율은 포도당 질량의 약 51.1 %이고, 나머지 $\mathrm{2CO_2}$(88 g)에 해당하는 약 48.9 kg은 이산화탄소로 빠져나간다. 실제 발효에서는 효모의 균체 합성과 부산물 생성 때문에 이 값에 못 미친다.

B — 질소량에 질소계수를 나누는 것이 아니라 곱하여 조단백질의 양으로 한다.

[해설]

킬달법은 시료를 황산으로 분해해 질소를 황산암모늄으로 바꾼 뒤, 알칼리를 넣어 유리시킨 암모니아를 증류·적정해 총질소량을 구하는 방법이다. 단백질은 질소를 평균 약 16 % 함유하므로 질소량에 $\dfrac{100}{16} = 6.25$를 곱하면 단백질량이 된다. 이 값이 질소계수다.

$\text{조단백질}(\%) = \text{총질소량}(\%) \times \text{질소계수}$

질소계수는 식품마다 단백질의 아미노산 조성이 달라 조금씩 다르다(일반 6.25, 밀가루 5.70, 우유 6.38, 쌀 5.95 등). '조'단백질이라 부르는 이유는 핵산·아민 등 단백질이 아닌 질소까지 함께 계산되기 때문이다.

나머지 지문이 옳은 이유는 다음과 같다.

· A — 몰농도(M)는 용액 1 L, 몰랄농도(m)는 용매 1 kg이 기준이다. 몰농도는 온도에 따라 부피가 변해 값이 달라지지만 몰랄농도는 그렇지 않다.

· C — 칼피셔법은 요오드·이산화황·염기·메탄올로 이루어진 시약이 물과 정량적으로 반응하는 것을 이용한다. 미량 수분 정량에 쓴다.

· D — 소모기(Somogyi)법은 환원당이 알칼리성 구리 시약을 환원시켜 생긴 아산화구리를 적정하는 용량분석법이다.

· E — 산가는 유지 1 g 중의 유리지방산을 중화하는 데 필요한 KOH의 mg 수로 유지의 산패 정도를, 요오드가(아이오딘가)는 유지 100 g에 부가되는 요오드의 g 수로 불포화도를 나타낸다.

0.93

[해설]

이상용액에서 수분활성도는 용액 중 물의 몰분율과 같다(라울의 법칙).

$A_w = \dfrac{n_w}{n_w + n_s}$ ($n_w$ 물의 몰수, $n_s$ 용질의 몰수)

용액 100 g을 기준으로 하면 설탕 60 g, 물 40 g이다. 설탕의 분자량은 342, 물은 18이므로

$n_w = \dfrac{40}{18} = 2.2222\,\mathrm{mol}$

$n_s = \dfrac{60}{342} = 0.1754\,\mathrm{mol}$

$A_w = \dfrac{2.2222}{2.2222 + 0.1754} = \dfrac{2.2222}{2.3976} = 0.9268 \approx$$0.93$

설탕처럼 분자량이 큰 용질은 같은 질량이라도 몰수가 적어 수분활성도를 크게 낮추지 못한다. 같은 60 % 용액이라도 분자량이 58.5인 소금이라면 몰수가 훨씬 많아 Aw가 크게 떨어진다.

듀람관(발효관, Durham tube)

[해설]

듀람관은 시험관보다 작은 유리관으로, 배지를 채운 시험관 안에 거꾸로 넣고 함께 멸균한다. 배양 중 균이 당을 분해해 가스를 만들면 그 가스가 듀람관 위쪽에 모여 기포로 보이므로 가스 생성 여부를 눈으로 판정할 수 있다.

대장균군 정성시험의 추정시험에서는 유당배지에 시료를 접종해 배양했을 때 가스가 발생하면 양성으로 보고 확정시험·완전시험으로 넘어간다.

식품공전의 일반시험법에서는 이 기구를 발효관이라는 이름으로 싣고 있다. 듀람관과 같은 것이다.

120 CFU/g

[해설]

표준평판법에서는 원칙적으로 집락수가 15 ~ 300개인 평판을 골라 계산한다. 그런데 이 시험은 모든 평판이 15개 미만이므로, 이 경우에는 가장 낮은 희석배수의 평판만을 써서 계산한다. 여기서는 1 : 10 희석 평판 2장(14개, 10개)이 그 대상이다.

$N = \dfrac{\sum C}{n_1 \times d}$ ($\sum C$ 채택한 평판의 집락수 합, $n_1$ 채택한 평판 수, $d$ 희석배수)

$N = \dfrac{14 + 10}{2 \times 10^{-1}} = \dfrac{24}{0.2} =$$120\,\mathrm{CFU/g}$

1 : 100 희석 평판의 집락수(2개, 1개)는 계산에 쓰지 않는다. 집락수가 너무 적으면 한두 개의 차이가 결과를 크게 흔들어 통계적 신뢰도가 떨어지기 때문이다.

관할 특별자치시장·시장·군수·구청장

[해설]

「식품위생법」 제86조(식중독에 관한 조사 보고)는 식중독을 알게 된 사람이 지체 없이 관할 특별자치시장·시장·군수·구청장에게 보고하도록 정하고 있다.

보고 의무를 지는 사람은

① 식중독 환자나 식중독이 의심되는 자를 진단하였거나 그 사체를 검안한 의사 또는 한의사

② 집단급식소에서 제공한 식품 등으로 인해 식중독 환자나 의심자가 발생한 경우 그 집단급식소의 설치·운영자

보고를 받은 시장·군수·구청장은 다시 식품의약품안전처장 및 시·도지사에게 보고하고 그 원인을 조사해야 한다. 보고 경로가 보건소나 질병관리청이 아니라 기초자치단체장이라는 점이 자주 함정으로 나온다.

(1) 반응속도가 최대반응속도($V_{max}$)의 1/2이 될 때의 기질 농도(미카엘리스 상수)

(2) Km이 높으면 효소와 기질의 친화도가 낮고, Km이 낮으면 친화도가 높다

[해설]

미카엘리스-멘텐 식은 기질 농도와 초기 반응속도의 관계를 나타낸다.

$v = \dfrac{V_{max}[S]}{K_m + [S]}$

여기에 $[S] = K_m$을 대입하면

$v = \dfrac{V_{max}K_m}{K_m + K_m} = \dfrac{V_{max}}{2}$

즉 Km은 반응속도가 최대속도의 절반이 되는 지점의 기질 농도다. 단위도 농도 단위(mol/L 등)를 갖는다.

Km이 크다는 것은 절반의 속도를 내는 데에도 기질이 많이 있어야 한다는 뜻이므로 효소와 기질의 친화도가 낮다. 반대로 Km이 작으면 적은 기질만으로도 절반 속도에 도달하므로 친화도가 높다.

Km은 효소와 기질의 조합에 고유한 값이어서 효소의 농도를 바꾸어도 변하지 않는다(효소 농도를 올리면 Vmax만 커진다). 실제로는 미카엘리스-멘텐 곡선이 점근선을 가져 Vmax를 눈으로 읽기 어려우므로, 양변의 역수를 취한 라인위버-버크 식 $\dfrac{1}{v} = \dfrac{K_m}{V_{max}}\cdot\dfrac{1}{[S]} + \dfrac{1}{V_{max}}$의 직선에서 x절편 $-\dfrac{1}{K_m}$, y절편 $\dfrac{1}{V_{max}}$로 구한다.

(1) 0.999

(2) 0.100 mg KOH/g

[해설]

(1) 역가

역가는 표시 농도에 대해 실제로 잡힌 농도의 비다. 안식향산은 카복실기가 하나뿐인 1가 산이므로 1 eq = 122.12 g이다.

$\text{eq} = \dfrac{0.244}{122.12} = 1.998 \times 10^{-3}\ \mathrm{eq}$

이만큼을 중화하는 데 필요한 0.1 N KOH의 이론 부피는

$V = \dfrac{1.998 \times 10^{-3}}{0.1} = 0.019980\ \mathrm{L} = 19.980\ \mathrm{mL}$

$F = \dfrac{19.980}{20} =$$0.999$

역가가 1보다 아주 조금 작으므로 이 용액은 0.1 N보다 미세하게 묽다.

(2) 산가

산가는 시료 1 g에 들어 있는 유리지방산을 중화하는 데 필요한 KOH의 mg 수다. KOH의 분자량이 56.11이므로

$\mathrm{AV} = \dfrac{56.11 \times (A - B) \times N \times F}{S}$

($A$ 본시험 적정량[mL], $B$ 공시험 적정량[mL], $N$ KOH 노르말농도, $F$ 역가, $S$ 시료량[g])

$\mathrm{AV} = \dfrac{56.11 \times (1.1 - 1.0) \times 0.1 \times 0.999}{5.6} = 0.1001 \approx$$0.100\ \mathrm{mg\,KOH/g}$

공시험값을 빼는 것은 시약과 용매 자체가 소비한 알칼리를 덜어 내기 위해서다. 산가의 단위는 mg KOH/g이며, 일부 교재에 mg/g으로만 인쇄되어 있으나 정의상 무엇의 mg인지를 밝혀 KOH를 함께 적는 것이 옳다.

안식향산의 분자량을 122.13으로 잡아도 역가는 0.99894, 산가는 0.10009가 되어 요구된 소수점 셋째 자리까지의 답은 달라지지 않는다. 다만 $\mathrm{C_7H_6O_2}$의 실제 분자량은 122.12이다.

① EMP

② HMP

③ TCA

[해설]

· EMP 경로(Embden-Meyerhof-Parnas) — 해당과정이라 부르는 혐기적 분해 경로다. 포도당 1분자가 피루브산 2분자로 분해되면서 ATP 2분자와 NADH 2분자가 생긴다. 산소가 없으면 피루브산은 그대로 젖산(젖산발효)이나 에탄올(알코올발효)로 환원된다.

· HMP 경로(hexose monophosphate shunt, 오탄당 인산 경로) — 산소를 필요로 하는 우회 분해 경로로, ATP 생산보다는 지방산·스테로이드 합성에 쓰이는 NADPH와 핵산의 재료가 되는 리보스-5-인산을 공급하는 데 목적이 있다.

· TCA 회로(tricarboxylic acid cycle, 구연산 회로·Krebs 회로) — 피루브산이 아세틸-CoA로 전환된 뒤 옥살아세트산과 결합해 구연산을 만들며 도는 호기적 경로다. 여기서 나온 NADH·FADH2가 전자전달계로 넘어가 대부분의 ATP를 만든다.

(1) D-만노스(D-Mannose)

(2) Fischer 투영식에서 맨 위가 CHO, 맨 아래가 $\mathrm{CH_2OH}$이고, 2번 탄소와 3번 탄소의 OH는 왼쪽, 4번 탄소와 5번 탄소의 OH는 오른쪽에 오는 구조 (D-glucose에서 2번 탄소의 H와 OH 위치만 서로 바뀐 형태)

[해설]

에피머란 부제탄소(비대칭 탄소)를 둘 이상 가진 입체이성질체 가운데 단 하나의 부제탄소에서만 배치가 다른 관계를 말한다. 부제탄소는 서로 다른 원자단 네 개가 붙은 탄소이며, D-알도헥소스는 C2·C3·C4·C5의 네 개를 가진다.

D-glucose를 기준으로 하면

· C2 에피머 = D-mannose

· C4 에피머 = D-galactose

두 당의 Fischer 투영식에서 OH가 놓이는 쪽을 비교하면 다음과 같다.

가장 아래 부제탄소인 C5의 OH가 오른쪽이므로 두 당 모두 D형이다.

① 한계기준

② 모니터링

③ 개선조치

④ 검증

[해설]

모두 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」 제2조(정의)에 그대로 실려 있는 용어이며, HACCP 7원칙의 이름이기도 하다.

· 한계기준(critical limit, 원칙 3) — 중요관리점이 관리되고 있는지를 가르는 기준값. 온도·시간·pH·수분활성도처럼 현장에서 곧바로 확인할 수 있는 지표로 정한다.

· 모니터링(monitoring, 원칙 4) — 한계기준이 지켜지는지 계획된 방법으로 관찰·측정·기록하는 행위.

· 개선조치(corrective action, 원칙 5) — 모니터링에서 한계기준을 벗어난 것이 확인되었을 때 취하는 조치. 이탈 원인 제거와 함께 이탈 기간 중 생산된 제품의 처리 방법까지 포함한다.

· 검증(verification, 원칙 6) — HACCP 관리계획이 제대로 만들어졌는지(유효성)와 계획대로 실행되고 있는지를 정기적으로 평가하는 활동.

모니터링은 '지금 지켜지고 있는가'를 실시간으로 확인하는 것이고, 검증은 '이 계획 자체가 타당하며 지켜져 왔는가'를 뒤에서 되짚는 것이라는 점에서 구분된다.

1.031

[해설]

유비중계(Quevenne 비중계)는 15 ℃를 표준온도로 하여 비중의 소수 셋째 자리까지를 눈금으로 읽도록 만든 것이다. 측정 온도가 표준온도와 다르면 1 ℃당 0.0002씩 보정한다.

$S = 1 + \dfrac{L + (T - 15)\times 0.2}{1000}$ ($S$ 비중, $L$ 비중계 눈금, $T$ 시료 온도[℃])

이 문제는 시료를 15 ℃로 맞춘 뒤 읽었으므로 온도 보정항이 0이 된다.

$S = 1 + \dfrac{31 + (15-15)\times 0.2}{1000} = 1 + 0.031 =$$1.031$

시료량 200 mL와 40 ℃에서 5분간 가열한 이력은 비중 계산에 쓰이지 않는다. 가열·냉각은 우유의 지방구를 안정시켜 비중을 재현성 있게 재기 위한 전처리 조건일 뿐이다.

비중계 눈금은 31이다. 일부 교재에는 발문의 눈금이 310으로 인쇄되어 있으나, 310을 그대로 대입하면 $1 + 0.310 = 1.310$이 되어 같은 책이 제시한 정답 1.031과 어긋난다 — 발문 쪽 오식이다.

(1) 사후강직이 끝나지 않은 도체를 저온에서 급속히 냉각할 때 근섬유가 심하게 수축하는 현상

(2) 고기의 연도가 크게 떨어져 질겨지고, 보수력이 감소하여 육질이 나빠진다

[해설]

저온단축(cold shortening)은 도살 직후의 근육에 아직 ATP가 남아 있어 수축할 수 있다는 데서 출발한다. 이때 사후강직이 완료되기 전에 저온(대략 0 ~ 16 ℃)으로 급속 냉각하면 근소포체가 $\mathrm{Ca^{2+}}$를 제대로 회수하지 못해 근형질 내 칼슘 농도가 올라가고, 액틴과 미오신이 결합해 근절이 과도하게 짧아진다. 이렇게 짧아진 상태로 굳는 것이 저온단축이다.

결과적으로 근절이 짧게 고정된 채 강직이 끝나므로 고기가 질겨지고(연도 저하), 수축한 근섬유에서 육즙이 빠져나가 보수력이 떨어지며, 드립이 늘어 전체 품질이 저하된다.

적색근섬유의 비율이 높고 피하지방이 얇아 냉기가 빨리 파고드는 쇠고기·양고기에서 특히 잘 나타난다. 반대로 강직 전 근육을 16 ℃ 이상의 높은 온도에 두어도 수축이 일어나는데 이를 고온단축이라 하며, 그래서 강직이 끝날 때까지는 지나치게 낮지도 높지도 않은 온도에서 서서히 냉각하거나 전기자극으로 강직을 앞당기는 방법을 쓴다.

(1) 5대

(2) 4대

[해설]

기계 1대가 하루에 처리할 수 있는 양을 먼저 구하고, 처리해야 할 총량을 그 값으로 나눈다. 가공할 양은 $11\ \mathrm{ton} = 11{,}000\ \mathrm{kg}$이다.

(1) 8시간 가동

· 1대의 배치 횟수 : $\dfrac{8 \times 60\ \mathrm{min}}{40\ \mathrm{min}} = 12\ \text{batch}$

· 1대의 처리량 : $12 \times 200 = 2{,}400\ \mathrm{kg}$

· 필요 대수 : $\dfrac{11{,}000}{2{,}400} = 4.58$ → 5대

(2) 10시간 가동

· 1대의 배치 횟수 : $\dfrac{10 \times 60\ \mathrm{min}}{40\ \mathrm{min}} = 15\ \text{batch}$

· 1대의 처리량 : $15 \times 200 = 3{,}000\ \mathrm{kg}$

· 필요 대수 : $\dfrac{11{,}000}{3{,}000} = 3.67$ → 4대

기계 대수는 정수여야 하고 모자라면 물량을 다 처리하지 못하므로 소수점 이하는 반드시 올린다. 4.58대를 4대로 내리면 8시간에 9,600 kg밖에 처리하지 못해 1,400 kg이 남는다. 가동시간을 8시간에서 10시간으로 늘리면 대수를 하나 줄일 수 있다는 점도 함께 읽어 두면 좋다. 설비 투자와 가동비를 견주는 공장 설계의 기본 계산이다.

① 2,100

② 이하

③ 4,000

④ 이상

[해설]

레이놀즈수는 유체에 작용하는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수이다.

$Re = \dfrac{\rho v D}{\mu}$ ($\rho$ 밀도, $v$ 유속, $D$ 관 지름, $\mu$ 점도)

점성력이 지배하면 유체가 층을 이루어 흐르고(층류), 관성력이 지배하면 불규칙한 소용돌이가 생긴다(난류). 원형 직선관에서의 구분은 다음과 같다.

· Re 2,100 이하 : 층류

· Re 2,100 ~ 4,000 : 전이영역(천이영역)

· Re 4,000 이상 : 난류

층류와 난류 사이에는 어느 쪽으로도 갈 수 있는 전이영역이 있어서, 층류의 상한(2,100)과 난류의 하한(4,000)이 서로 다른 값이 된다. 보기의 10000·700·100은 답으로 쓰이지 않는 항목이다.

(1) ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH}$와 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$가 같은 양으로 공존

(2) ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$와 $\mathrm{H_2N-CH_2-COO}^{-}$가 같은 양으로 공존

[해설]

글리신은 카복실기($\mathrm{-COOH}$)와 아미노기($\mathrm{-NH_2}$)를 하나씩 가진 아미노산이므로 해리 단계가 둘이고, 적정곡선에도 완충 평탄부가 두 개 나타난다.

${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH} \rightleftharpoons {}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-} \rightleftharpoons \mathrm{H_2N-CH_2-COO}^{-}$

pK 값은 곡선의 반당량점, 즉 어떤 작용기가 정확히 절반만 해리된 지점이다. 따라서 pK에 해당하는 점에서는 해리 전후의 두 이온형이 1 : 1로 공존한다.

· A(pH 1.72, 강산성) — 두 작용기가 모두 양성자를 가진 양이온형 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH}$

· B(pK1 = 2.34) — 카복실기가 절반 해리. ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH}$와 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$가 1 : 1로 공존

· C(pI = 5.97, 등전점) — 순전하가 0인 양쪽성 이온(zwitterion) ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$가 최대로 존재. 용해도가 가장 낮아 침전이 잘 일어난다.

· D(pK2 = 9.60) — 아미노기가 절반 해리. ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$와 $\mathrm{H_2N-CH_2-COO}^{-}$가 1 : 1로 공존

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

글리신처럼 곁사슬에 해리기가 없는 아미노산의 등전점은 두 pK의 평균이다.

$pI = \dfrac{pK_1 + pK_2}{2} = \dfrac{2.34 + 9.60}{2} =$$5.97$

B와 D는 완충작용이 가장 큰 지점이기도 하다.

세균 < 효모 < 곰팡이

(조사시간이 긴 것부터 쓰면 곰팡이 > 효모 > 세균)

[해설]

자외선 살균은 파장 250~260 nm(살균력이 가장 큰 것은 살균등의 253.7 nm, 흔히 254 nm로 적는다)의 빛이 핵산에 흡수되어 이웃한 티민끼리 결합한 티민 이량체를 만들고, 그 결과 DNA 복제가 막혀 미생물이 죽는 원리다.

같은 사멸 효과를 얻는 데 필요한 조사선량(mJ/cm²)은 세포가 크고 세포벽이 두꺼우며 빛을 흡수·차단하는 색소를 가질수록 커진다. 같은 램프를 쓴다면 조사시간은 $t=\dfrac{D}{I}$($t$: 조사시간, $D$: 필요 조사선량, $I$: 조사강도)로 필요 선량에 비례한다.

· 세균의 영양세포는 크기가 작고 세포벽이 얇아 자외선이 쉽게 통과한다 → 가장 짧은 시간에 사멸한다(수~수십 mJ/cm² 수준).

· 효모는 세균보다 세포가 크고 세포벽이 두꺼워 더 많은 조사량이 필요하다.

· 곰팡이는 균사와 포자를 이루고 포자벽이 두꺼운 데다 멜라닌 등 색소가 자외선을 흡수·차단하므로 저항성이 가장 크다 → 가장 긴 시간이 필요하다.

따라서 필요한 조사시간(조사량)은 짧은 쪽부터 세균 < 효모 < 곰팡이이고, 긴 쪽부터 나열하면 곰팡이 > 효모 > 세균이 된다. 같은 균종이라도 아포(포자)는 영양세포보다 훨씬 큰 선량을 요구한다.

자외선은 투과력이 거의 없어 빛이 직접 닿는 표면·공기·맑은 물의 살균에만 유효하다. 그늘진 부분이나 혼탁한 액체 내부에는 닿지 못하고, 잔류성이 없어 처리 후의 재오염은 막지 못한다는 한계도 함께 기억한다.