① 자외선 살균법

② 방사선 조사법

③ 초고압 살균법(HPP)

[해설]

비가열살균은 열에 의한 영양소 파괴와 색·향·조직의 손상을 피하면서 미생물을 제어하려는 기술이다. 실무에서 쓰이는 방법은 다음과 같으며, 발문이 3가지를 요구하므로 이 가운데 셋을 고르면 된다.

① 자외선 살균법 — 살균력이 가장 큰 254 nm 부근의 자외선으로 미생물의 DNA를 손상시킨다. 투과력이 없어 표면·공기·맑은 물에 쓴다.

② 방사선 조사법 — 감마선·전자선을 쬐어 미생물을 사멸시킨다. 포장한 상태로 처리할 수 있다.

③ 초고압 살균법(HPP) — 수백 MPa의 정수압으로 미생물의 세포막과 단백질 구조를 무너뜨린다.

④ 약제(살균제) 처리 — 차아염소산나트륨·과산화수소·오존 등 살균제를 쓴다.

⑤ 플라즈마 살균 — 저온 플라즈마가 만드는 활성종·자외선으로 표면을 살균한다.

⑥ 초임계유체 살균 — 초임계 이산화탄소가 세포 안으로 침투해 pH를 떨어뜨리고 세포를 파괴한다.

⑦ 막분리에 의한 미생물 제어 — 정밀여과·한외여과막으로 미생물을 걸러 낸다.

(1) 47.2 kg

(2) 67.82 %

[해설]

식품 속 수분은 자유롭게 이동하며 가열·가압으로 쉽게 빠져나가는 유리수(자유수)와, 단백질 등 고분자에 붙들려 잘 빠지지 않는 결합수로 나뉜다. 총 수분량은 둘의 합이다.

① 결합수 : $69.6 - 22.4 =$$47.2\ \mathrm{kg}$

② 보수력은 전체 수분 가운데 고기가 붙들고 있는 몫의 비율이다.

$\text{보수력} = \dfrac{47.2}{69.6} \times 100 = 67.8160\cdots \approx$$67.82\ \%$

보수력이 높을수록 가열·냉동 중 드립이 적게 나와 육질이 부드럽고 수율도 좋아진다. 사후강직 이후 pH가 등전점(약 5.4) 부근으로 떨어지면 보수력이 최저가 된다.

드라이아이스는 온도가 너무 낮아 검체를 얼려 버리고, 그 과정에서 미생물이 사멸·손상되어 검사 결과가 실제보다 낮게 나오기 때문

[해설]

드라이아이스는 1기압에서 −78.5 ℃로 승화하는 고체 이산화탄소다. 냉장 상태로 옮겨야 할 미생물 검체를 이런 냉각제와 함께 두면 검체가 얼어붙는다.

동결과 해동을 거치면 얼음 결정이 세포막을 찢어 미생물의 일부가 죽고, 살아남은 균도 손상을 입어 배지에서 잘 자라지 못한다. 그 결과 실제보다 적은 균수가 검출되어 시험 결과를 신뢰할 수 없게 된다. 승화한 이산화탄소가 검체 주위를 채워 pH나 균의 생리에 영향을 주는 것도 문제다.

그래서 냉장 검체는 얼지 않도록 0~10 ℃를 유지하며 운반하고, 냉각제로는 얼음이나 아이스팩처럼 검체를 동결시키지 않는 것을 쓴다.

근거 : 「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 제7. 검체의 채취 및 취급방법 중 검체의 운반 요령(냉장 검체의 운반).

(1) 명목척도

(2) 서수(서열)척도

(3) 등간(간격)척도

(4) 비율척도

[해설]

척도는 숫자에 어떤 의미까지 담기는가에 따라 네 단계로 나뉘며, 뒤로 갈수록 담기는 정보가 많아진다.

① 명목척도 — 구분·분류만 한다. 숫자를 붙여도 순서나 크기의 뜻이 없다. 과일을 종류별로 나누는 것이 여기에 해당한다.

② 서수(서열)척도 — 순서는 있으나 간격이 같다고 볼 수 없다. 색이 진한 순으로 줄 세우는 것이 그 예다.

③ 등간(간격)척도 — 순서에 더해 눈금 사이의 간격이 일정하지만 절대적인 0점이 없다. 강도의 차이를 눈금으로 매기는 척도가 여기 속한다.

④ 비율척도 — 절대적인 0점이 있어 ‘2배’와 같은 비의 표현이 성립한다. 휘발성분이 2배라는 판정은 비율척도에서만 가능하다.

등간척도와 비율척도를 가르는 잣대는 절대영점의 유무다. 배수로 말할 수 있으면 비율척도라고 보면 된다.

0.8 kg

[해설]

농축에서 빠져나가는 것은 물뿐이고 설탕(고형분)의 질량은 변하지 않는다. 이 점을 등식으로 세우는 것이 고형분 물질수지다. 증발시킬 물의 양을 $x$ kg이라 하면 농축 후 용액은 $(1-x)$ kg이 된다.

$1 \times 0.05 = (1-x) \times 0.25$

$0.05 = 0.25 - 0.25x \;\Rightarrow\; x =$$0.8\ \mathrm{kg}$

검산하면 남은 용액은 0.2 kg이고 그 안의 설탕은 그대로 0.05 kg이므로 $0.05 / 0.2 \times 100 = 25\ \%$로 조건과 맞는다.

(1) 녹조류 : 클로로필(엽록소) b

(2) 규조류 : 푸코잔틴(규조소)

(3) 홍조류 : 피코에리트린(홍조소)

[해설]

조류는 모두 광합성을 하므로 클로로필 a는 세 무리가 공통으로 가진다. 무리를 가르는 것은 여기에 곁들여진 보조색소이며, 겉으로 보이는 색깔도 이 보조색소가 결정한다.

① 녹조류 — 클로로필 a와 b, 그리고 카로티노이드를 지녀 초록색을 띤다(파래·클로렐라).

② 규조류 — 클로로필 a와 c에 갈색 카로티노이드인 푸코잔틴(규조소)이 더해져 황갈색을 띤다.

③ 홍조류 — 클로로필 a와 d에 피코빌린계 색소인 피코에리트린(홍조소)·피코시아닌을 지녀 붉은색을 띤다(김·우뭇가사리).

피코에리트린은 물속 깊은 곳까지 닿는 녹색광을 흡수할 수 있어, 홍조류가 다른 조류보다 깊은 수심에서 살 수 있는 근거가 된다.

(1) 냉동저장 중 식품 표면의 얼음이 녹지 않고 곧바로 수증기로 승화하여 표면이 탈수·건조되고, 그 자리가 변색·산화되면서 조직과 풍미가 나빠지는 현상

(2) 얼음 결정이 승화해 빠져나간 자리가 그대로 빈 공간으로 남고, 승화가 표면에서 안쪽으로 이어지면서 미세한 구멍이 층을 이루기 때문

[해설]

냉동실은 온도가 낮아 공기가 머금을 수 있는 수증기량이 매우 적다. 그래서 식품 표면의 얼음과 주위 공기 사이에 수증기압 차가 생기고, 얼음은 액체를 거치지 않고 승화하여 빠져나간다.

얼음 결정이 차지하던 자리는 조직이 메워 주지 못한 채 공극으로 남는다. 승화가 계속되면 이런 공극이 표면부터 안쪽으로 쌓여 스펀지 같은 다공질 건조층이 만들어지고, 이 층은 공기가 잘 드나들어 지질 산화와 갈변을 더 부추긴다.

냉동화상을 부추기는 조건은 ① 저장고 내 낮은 상대습도 ② 방습성이 떨어지거나 헐겁게 밀착된 포장재 ③ 잦은 저장온도 변동(성에가 녹았다 다시 어는 과정) ④ 긴 저장기간이다. 진공포장·방습 필름 사용과 온도 유지가 예방책이 된다.

458.98 kJ

[해설]

20 ℃의 물이 −20 ℃의 얼음이 되기까지는 현열 → 잠열 → 현열의 세 구간을 지난다. 상태가 바뀌는 구간(0 ℃ 물 → 0 ℃ 얼음)에서는 온도가 변하지 않으므로 잠열을 따로 더해 주어야 한다.

① 20 ℃ 물 → 0 ℃ 물 (현열) : $Q_1 = 1 \times 1 \times 20 = 20\ \mathrm{kcal}$

② 0 ℃ 물 → 0 ℃ 얼음 (잠열) : $Q_2 = 1 \times 79.6 = 79.6\ \mathrm{kcal}$

③ 0 ℃ 얼음 → −20 ℃ 얼음 (현열) : $Q_3 = 1 \times 0.505 \times 20 = 10.1\ \mathrm{kcal}$

합계 : $20 + 79.6 + 10.1 = 109.7\ \mathrm{kcal}$

$109.7\ \mathrm{kcal} \times 4.184\ \mathrm{kJ/kcal} = 458.9848 \approx$$458.98\ \mathrm{kJ}$

일부 자료에는 도달 상태가 ‘−20 ℃의 물’로 적혀 있으나, −20 ℃에서 물은 얼음이다. 이 대목을 물로 읽고 잠열 79.6 kcal를 빼먹으면 답이 30 kcal대로 크게 어긋나므로 주의한다.

(1) ① 시료를 모래 사이에 얇게 퍼뜨려 증발 표면적을 넓히기 위해 ② 표면에 피막이 생겨 내부 수분이 갇히거나 가열 중 끓어 넘치는 것을 막기 위해 ③ 시료가 고르게 퍼져 열이 균일하게 전달되도록 하기 위해

(2) ① 표면적을 넓혀 내부 수분이 쉽게 증발하도록 하기 위해 ② 수분이 빠져나오는 이동 거리를 줄여 건조 시간을 단축하기 위해 ③ 겉만 마르고 속은 덜 마르는 불균일 건조를 막기 위해

[해설]

증발은 액체의 표면에서만 일어나므로, 같은 양의 시료라도 표면적이 넓을수록 빨리 마른다. 상압가열건조법에서 시료를 다루는 방식은 모두 이 원리를 따른다.

정제해사는 바닷모래에서 불순물을 씻어 낸 순수한 모래다. 수분이 많은 액체 시료를 그대로 가열하면 표면에 당·단백질이 굳은 피막이 생겨 안쪽 수분이 빠져나오지 못하고, 끓어오르며 튀어 시료가 손실되기도 한다. 해사와 섞으면 시료가 모래알 표면에 얇게 퍼져 증발 면적이 크게 늘고 이런 문제가 사라진다.

고체 시료의 파쇄도 같은 이유다. 덩어리째 두면 표면만 마르고 안쪽 수분이 갇혀 항량에 이르는 데 오래 걸리며, 결과가 실제보다 낮게 나온다. 잘게 부수면 표면적이 커지고 수분의 이동 경로도 짧아진다.

다만 지나치게 오래 가열하면 당의 분해나 지질 산화로 무게가 달라지므로, 건조 온도와 시간은 시료에 맞게 정해진 조건을 지켜야 한다.

(1) 정상적으로 섭취·소화·흡수 또는 대사할 수 있는 능력이 제한되거나 질병·수술 등의 임상적 상태로 인하여 일반인과 생리적으로 특별히 다른 영양요구량을 가지고 있어 충분한 영양공급이 필요하거나 일부 영양성분의 제한 또는 보충이 필요한 사람에게, 식사의 일부 또는 전부를 대신할 목적으로 경구 또는 경관급식을 통하여 공급할 수 있도록 제조·가공한 식품

(2) 볼 수 없다. 특정 영양소의 섭취나 생리활성기능 증진을 목적으로 하는 제품은 건강기능식품에 해당하기 때문

[해설]

두 식품을 가르는 기준은 ‘무엇을 대신하는가’다. 특수의료용도식품은 정의에서 보듯 식사의 일부 또는 전부를 대신할 목적으로 만들어져, 스스로 먹거나 소화·흡수하기 어려운 환자에게 경구 또는 경관급식으로 공급된다. 그래서 열량과 영양소를 균형 있게 갖춘 완전영양식 형태를 띤다.

반면 「건강기능식품에 관한 법률」에서 말하는 기능성은 인체의 구조·기능에 대하여 영양소를 조절하거나 생리학적 작용 등 보건 용도에 유용한 효과를 얻는 것을 뜻한다. 비타민·무기질을 보충하거나 생리활성기능을 높이려는 제품은 식사를 대신하는 것이 아니라 특정 성분을 더해 주는 것이므로 건강기능식품으로 분류된다.

근거 : 「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 제5. 식품별 기준 및 규격 중 특수의료용도식품.

10,000개

[해설]

mesh는 체를 짜는 그물의 길이 1 inch에 늘어선 구멍의 개수를 뜻하는 규격 단위다. 100 mesh 체라면 가로로 1 inch에 100개, 세로로 1 inch에 100개의 구멍이 배열되어 있으므로, 넓이 1 inch²에 들어 있는 구멍 수는 두 값의 곱이 된다.

$100 \times 100 = 10{,}000\ \text{개}$

mesh 수가 커질수록 그물이 촘촘해져 체를 빠져나가는 입자는 오히려 작아진다. 1 inch가 2.54 cm이므로 100 mesh 체의 체눈 크기는 약 0.15 mm 수준이다.

(1) 물리적 변화 : ① 점도 상승 ② 색이 짙어짐(색도 증가)

(2) 화학적 변화 : ① 산화에 의한 산패 ② 이중결합의 cis형이 trans형으로 바뀌어 트랜스지방산 생성

[해설]

튀김 기름은 공기와 닿은 채로 고온에 놓이므로 산화·가수분해·중합 반응이 함께 일어난다. 이 반응이 겉으로 드러나는 방식이 물리적 변화이고, 성분 자체가 달라지는 것이 화학적 변화다.

물리적 변화 — 중합으로 분자량이 커지면서 점도가 높아지고 기름이 끈적해진다. 갈변물질과 중합물이 쌓여 색이 어둡고 탁해지며, 거품이 잘 꺼지지 않고 발연점이 낮아지는 것도 물리적 변화에 든다.

화학적 변화 — 산소가 이중결합을 공격해 과산화물을 거쳐 알데하이드·케톤을 만들면서 산패가 진행되고 산가가 올라간다. 또 불포화지방산의 cis형 이중결합이 trans형으로 이성화되어 트랜스지방산이 생긴다.

가열 온도가 높고 시간이 길수록 산가는 올라가고 아이오딘가는 떨어지며, 점도와 색도는 함께 증가한다. 이 값들이 폐유 판정의 지표로 쓰인다.

(1) 젤라틴

(2) 졸(sol)

(3) 겔(gel)

[해설]

콜라겐은 동물의 결합조직에 가장 많은 섬유상 단백질로, 세 가닥의 폴리펩타이드가 꼬인 삼중나선 구조를 이룬다. 물과 함께 오래 가열하면 이 삼중나선을 붙들던 수소결합이 끊어지고 사슬이 풀려 물에 녹는 젤라틴이 된다.

풀린 젤라틴 사슬은 뜨거운 물 속에서 자유롭게 흩어져 흐르는 액체 분산계, 즉 졸(sol)로 존재한다. 이 용액을 식히면 사슬끼리 다시 수소결합으로 이어져 물을 가둔 그물 구조를 만들고, 흐르지 않는 반고체 겔(gel)이 된다.

사골국이 식으면 굳고 다시 데우면 흐르는 것이 바로 이 졸-겔 전환이다. 젤라틴 겔은 온도에 따라 되돌릴 수 있는 열가역성 겔이라는 점에서, 가열로 굳어 되돌아가지 않는 달걀 단백질 겔과 구분된다.

(1) ADI(1일 섭취허용량) : 사람이 평생 동안 날마다 먹더라도 바람직하지 않은 영향이 나타나지 않을 것으로 보는 1일 섭취량(체중 1 kg당 mg)

(2) TMDI(이론적 최대 1일 섭취량) : 식품별 잔류허용기준에 그 식품의 1일 섭취량을 곱한 값을 모든 식품에 대해 합한 양

[해설]

ADI는 독성시험에서 아무런 유해영향이 나타나지 않은 최대 용량(NOAEL)을 안전계수로 나누어 정한다. 동물과 사람의 종 차이(10배)와 사람 사이의 개인차(10배)를 감안해 안전계수로 보통 100을 쓴다.

$\mathrm{ADI} = \dfrac{\mathrm{NOAEL}}{\text{안전계수}}\quad (\mathrm{mg/kg \cdot day})$

TMDI는 모든 식품이 잔류허용기준의 최대치까지 오염돼 있다고 가정한 최악의 노출량이다. 식품마다 ‘잔류허용기준 × 그 식품의 1일 섭취량’을 구해 전부 더한다.

잔류허용기준은 TMDI가 ADI를 넘지 않도록, 실무적으로는 $\mathrm{TMDI} \le 0.8 \times \mathrm{ADI}$가 되도록 설정한다. 나머지 20 %를 남겨 두는 까닭은 식품 말고도 환경(약 10 %)과 음용수(약 10 %)를 통해 농약에 노출될 수 있기 때문이다.

(1) 현적배양법(hanging drop culture)

(2) 살아 있는 미생물을 죽이거나 고정하지 않은 채로 그 운동성·세포 형태·배열 상태를 그대로 관찰하기 위해

[해설]

현적배양법(懸滴培養法, hanging drop culture)은 커버글라스 한가운데에 균 배양액을 한 방울 떨어뜨린 뒤, 오목한 홀 슬라이드글라스를 덮어 뒤집어서 방울이 오목한 공간에 매달리게 하는 방법이다. 커버글라스 가장자리에 바셀린을 발라 밀폐하면 방울이 마르지 않는다.

도말표본은 열이나 약품으로 균을 고정하고 염색하므로 이미 죽은 상태의 형태만 볼 수 있다. 반면 현적배양은 균이 액체 방울 안에서 살아 있는 그대로이므로, 편모에 의한 운동성(motility)과 브라운 운동의 구별, 살아 있는 세포의 크기·모양·배열, 출아나 분열 과정을 직접 볼 수 있다.

세균의 운동성 유무는 균종을 가르는 중요한 감별 형질이어서, 현적배양은 반고체배지 천자배양과 함께 운동성 시험법으로 쓰인다.

① 결핵

② 피부병

③ 고름형성(화농성)

[해설]

영업에 종사하지 못하는 질병은 음식물을 통해 남에게 옮길 수 있는 병이라는 기준으로 정해져 있다.

제1호의 결핵은 「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률」 제2조 제3호 가목의 제2급감염병이며, 전염력이 없는 비감염성 결핵은 제외된다.

제2호가 가리키는 같은 법 시행규칙 제33조 제1항의 감염병은 콜레라, 장티푸스, 파라티푸스, 세균성이질, 장출혈성대장균감염증, A형간염의 여섯 가지로, 모두 물이나 음식으로 옮는 수인성·식품매개 감염병이다.

제3호의 피부병 또는 그 밖의 고름형성(화농성) 질환은 상처의 고름에 들어 있는 황색포도상구균이 식품에 옮아 독소형 식중독을 일으킬 수 있어 제외 대상이 된다.

제4호의 후천성면역결핍증은 성매개감염병 건강진단 대상 영업에 종사하는 사람에게만 적용되며, 그 건강진단 의무의 근거는 「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률」 제19조다(일부 자료가 ‘같은 법 시행규칙 제19조’로 적고 있으나 법률 조문이 맞다).

(1) 271 kcal

(2) 14 %

(3) 식품 100 g당 지방 3 g 미만 또는 식품 100 mL당 1.5 g 미만일 것

[해설]

(1) 총 열량 — 표시된 탄수화물 46 g에는 식이섬유와 당알코올이 이미 포함되어 있는데, 이 둘은 열량환산계수가 다르므로 먼저 떼어 내고 계산한다. 당류 23 g은 탄수화물 안에 든 값이므로 따로 더하지 않는다.

· 탄수화물(식이섬유·에리스리톨 제외) : $(46 - (5 + 1)) \times 4 = 160\ \mathrm{kcal}$

· 식이섬유 : $5 \times 2 = 10\ \mathrm{kcal}$

· 에리스리톨 : $1 \times 0 = 0\ \mathrm{kcal}$

· 단백질 : $5 \times 4 = 20\ \mathrm{kcal}$

· 지방 : $9 \times 9 = 81\ \mathrm{kcal}$

$160 + 10 + 0 + 20 + 81 =$$271\ \mathrm{kcal}$

(2) 탄수화물의 %영양소기준치 — 함량을 1일 영양성분 기준치로 나눈 백분율이다.

$\dfrac{46}{324} \times 100 = 14.19\cdots \approx$$14\ \%$

(3) 저지방 기준 — 「식품 등의 표시기준」의 영양성분 함량강조표시 세부기준에 따르면, 지방이 식품 100 g당 3 g 미만이거나 식품 100 mL당 1.5 g 미만일 때 ‘저지방’으로 표시할 수 있다.

표에 함께 실린 포화지방·트랜스지방·콜레스테롤·나트륨은 총 열량 계산에 쓰이지 않는 조건이다. 열량을 내는 성분은 탄수화물·단백질·지방(과 알코올·유기산)뿐이며, 콜레스테롤과 나트륨은 열량이 없다.

근거 : 「식품 등의 표시·광고에 관한 법률 시행규칙」 [별표 5] 1일 영양성분 기준치, 「식품 등의 표시기준」 표시사항별 세부표시기준 중 영양강조 표시기준.

(1) Corynebacterium속, Brevibacterium속

(2) 페니실린이 세포벽 합성을 막아 세포벽과 세포막의 투과성이 커지고, 균체 안에 쌓인 L-글루탐산이 배지로 쉽게 새어 나오기 때문

[해설]

글루탐산 발효에 쓰이는 대표 균주는 Corynebacterium glutamicum과 Brevibacterium flavum이다. 두 균 모두 비오틴을 스스로 만들지 못하는 비오틴 요구성 균이다.

문제는 원료로 쓰는 당밀에 비오틴이 지나치게 많다는 점이다. 비오틴이 넉넉하면 세포막 인지질이 정상적으로 합성되어 막이 촘촘해지고, 균체가 만들어 낸 글루탐산이 안에 갇혀 밖으로 나오지 못한다. 세포 안에 글루탐산이 쌓이면 되먹임 억제로 생산 자체도 멎는다.

그래서 증식 초기에 페니실린이나 계면활성제(Tween 40)를 넣는다. 페니실린은 세포벽 펩티도글리칸의 가교 형성을 막아 세포벽을 성기게 하고, 그 결과 막 투과성이 높아져 글루탐산이 배지로 빠져나온다. 배지 쪽으로 계속 배출되므로 되먹임 억제도 풀려 회수율이 크게 올라간다.

0.1 Pa

[해설]

뉴턴 유체에서는 전단응력이 전단속도에 정비례하며, 그 비례상수가 점도다.

$\tau = \eta \times \dot{\gamma}$

$\tau = 10^{-3}\ \mathrm{Pa\cdot s} \times 100\ \mathrm{s^{-1}} =$$0.1\ \mathrm{Pa}$

단위를 따져 보면 $\mathrm{Pa\cdot s} \times \mathrm{s^{-1}} = \mathrm{Pa}$가 되어 응력의 차원과 맞는다. 참고로 1 cP는 $10^{-3}\ \mathrm{Pa\cdot s}$로, 20 ℃ 물의 점도와 거의 같은 값이다.

① 겨자

② 고추냉이(와사비)

[해설]

겨자·고추냉이 같은 십자화과 식물은 그 자체로는 맵지 않다. 조직 안에 매운맛의 전구체인 글루코시놀레이트(시니그린 등)와 이를 분해하는 효소 티오글루코시데이스(미로시네이스)가 따로 들어 있기 때문이다.

갈거나 씹어서 조직이 부서지면 둘이 만나 반응이 일어나고, 글루코시놀레이트가 분해되어 코를 찌르는 이소티오시아네이트(겨자유)가 만들어진다. 겨자를 갤 때 미지근한 물을 쓰고 잠시 두면 매운맛이 살아나는 것이 이 효소 반응 때문이다.

같은 기전으로 매운맛이 나는 식품은 겨자·고추냉이 외에 무, 순무, 양배추, 갓이 있다. 발문이 2가지를 요구하므로 이 가운데 둘을 쓰면 된다.