2020년 식품안전기사실기(필답형) 4·5회차

① 덱스트린(dextrin)

② 액화(liquefaction)

③ 당화(saccharification)

[해설]

전분당 제조는 전분을 호화한 뒤 효소로 액화·당화해 포도당·물엿을 얻는 공정이다.

• 덱스트린 — 전분 사슬이 잘게 끊어져 생긴 중간 크기의 분해물이다.
• 액화 — α-아밀라아제가 사슬 안쪽의 α-1,4 결합을 무작위로 끊어, 되직한 전분액의 점도를 낮추는 단계다.
• 당화 — 글루코아밀라아제가 덱스트린의 말단부터 포도당을 하나씩 떼어 내는 단계다.

외우는 요령: α-아밀라아제는 안쪽을 끊어 묽게 하고(액화), 글루코아밀라아제는 끝에서 포도당을 떼어 낸다(당화).

① 검사법 — 일-이점검사(duo-trio test)

② 목적 — 기준시료와 비교해 두 시료 사이에 차이가 있는지(유사성 여부)를 판별하기 위함

③ 최소 패널 수 — 12명

[해설]

기준시료 R을 먼저 맛본 뒤 두 시료 중 R과 같은 것을 고르게 하므로 일-이점검사(duo-trio test)다.

• 목적 — 기준시료와 비교해 두 시료 사이에 감지할 만한 차이가 있는지 가리는 차이식별검사다.
• 최소 패널 수 — 시료 간 차이가 클 때의 기준인 12명이다.

혼동 주의: 삼점검사는 세 시료 중 다른 하나를 골라 우연히 맞힐 확률이 1/3이지만, 일-이점검사는 둘 중 하나를 골라 1/2이다.

0.97

[해설]

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

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

식품 100 g을 기준으로 각 성분의 몰수를 구한다.

$n_w = \dfrac{45}{18} = 2.5$

$n_{\text{포도당}} = \dfrac{10}{180} = 0.0556,\quad n_{\text{비타민 C}} = \dfrac{5}{176} = 0.0284,\quad n_{\text{전분}} = \dfrac{40}{3{,}000{,}000} = 0.0000133$

$A_w = \dfrac{2.5}{2.5 + 0.0556 + 0.0284 + 0.0000133} = 0.9675 \fallingdotseq \mathbf{0.97}$

전분처럼 분자량이 큰 고분자는 질량 비중이 커도 몰수 기여가 거의 0에 가까워 수분활성도를 사실상 낮추지 못한다. 반대로 같은 무게라면 분자량이 작은 당·염이 수분활성도를 크게 떨어뜨린다는 점이 이 문항의 핵심이다.

1) 얇을 때

2) 작을 때

3) 길 때

[해설]

컬럼 효율은 이론단수(N = L/H)가 클수록, 즉 이론단 높이 H가 작을수록 높다.

• 필름 두께는 얇을 때 — 시료가 고정상을 드나드는 거리가 짧아 물질전달 저항이 줄고 봉우리가 좁아진다.
• 내경은 작을 때 — 컬럼 단면 방향의 확산 거리가 짧아 띠 넓어짐이 줄어든다.
• 길이는 길 때 — 길이에 비례해 이론단수가 늘어 분리능이 커진다.

다만 컬럼이 길수록 분석시간이 길어지고 압력이 높아지는 대가가 따른다.

① 탄화

② 회화

③ 회분

④ 질산

[해설]

식품공전 납 시험용액 조제의 건식회화법은 유기물을 태워 없애고 남은 무기질에서 납을 녹여 내는 전처리법이다.

• 탄화 — 건조한 시료를 먼저 낮은 온도에서 검게 태워, 시료가 튀거나 손실되는 것을 막는다.
• 회화 — 450 ℃에서 유기물을 완전히 태워 재로 만든다.
• 회분 — 회화 후 남은 무기질 잔류물로, 납이 여기에 남아 있다.
• 질산 — 회분을 희석한 질산에 녹여 일정량으로 맞춘 것이 시험용액이다.

혼동 주의: 회화 온도를 올리면 납이 휘발해 회수율이 떨어지므로 규정 온도 450 ℃를 지킨다.

2.88분

[해설]

D값은 일정 온도에서 균수를 1/10로 줄이는 데 걸리는 시간이며, 99.9 % 사멸(초기의 10^-3)은 3D에 해당한다.

3D = 0.72분
D = 0.72 ÷ 3 = 0.24분

초기의 10^-12까지 줄이려면 12D가 필요하다.
t = 12D = 12 × 0.24 = 2.88분

이 12D 개념이 통조림 살균의 보툴리누스 쿡(12D 살균)이다.

① GMP(우수제조기준) — 안전하고 위생적인 식품을 만들기 위해 갖추어야 할 작업장 시설·설비 등에 관한 하드웨어적 기준

② SSOP(위생관리기준) — 영업장·개인위생·용수·세척과 소독·보관 및 운송·검사·회수 관리 등 실제 운영 절차를 정한 소프트웨어적 기준

[해설]

선행요건 프로그램(PRP)은 HACCP를 적용하기 전에 갖추는 기본 위생 토대로, 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」에서 정한다.

• GMP(우수제조기준) — 작업장 구획·벽·바닥, 환기·배수 설비, 기계·기구처럼 눈에 보이는 시설·설비(하드웨어)를 규정한다.
• SSOP(위생관리기준) — 세척·소독, 개인위생, 용수, 보관·운송, 검사, 회수를 어떻게 할지 정한 운영 절차(소프트웨어)를 규정한다.

외우는 요령: GMP는 '무엇을 갖출까', SSOP는 '어떻게 운영할까'로 구분한다.

① pH 변화 — 도축 후 1 ~ 2시간 만에 pH가 5.5 부근까지 급격히 떨어진다.

② 특징 — 육색이 창백하고(pale), 조직이 물러 흐물흐물하며(soft), 보수력이 낮아 육즙이 많이 빠진다(exudative).

[해설]

PSE는 Pale(창백)·Soft(연질)·Exudative(삼출성)의 머리글자로, 도축 직전 급성 스트레스로 사후 해당작용이 비정상적으로 빨라져 생긴다.

• pH 변화 — 젖산이 빠르게 쌓여 사후 1~2시간 만에 pH가 5.5 부근까지 급락한다.
• 특징 — 근육 온도가 높은 상태에서 pH가 떨어져 단백질이 변성되므로 색이 창백하고 조직이 무르며 보수력이 낮아 육즙이 빠진다.

혼동 주의: DFD육은 장시간 스트레스로 글리코겐이 고갈되어 사후 pH가 6.0 이상으로 높게 남는 반대 결함육이다.

64.4 ℃

[해설]

열손실이 없다면 열수지에 따라 물이 잃은 열량과 식용유가 얻은 열량이 같다(Q = m·c·ΔT).

물이 잃은 열량: 2,000 × 1.0 × (90 − 40) = 100,000 kcal/h
식용유가 얻은 열량: 4,500 × 0.5 × (t − 20) = 2,250(t − 20)
100,000 = 2,250(t − 20)
t = 20 + 100,000 ÷ 2,250 = 64.44 ≈ 64.4 ℃

향류(서로 마주 흐름) 조건은 열교환기 형식을 알려 줄 뿐 열수지 계산에는 영향이 없다.

세균 < 효모 < 곰팡이

(조사시간이 긴 것부터 쓰면 곰팡이 > 효모 > 세균)

[해설]

자외선(약 254 nm)은 DNA에 티민 이량체를 만들어 복제를 막으며, 세포가 크고 벽이 두꺼우며 색소가 많을수록 더 많은 조사량이 필요하다.

• 세균 — 작고 세포벽이 얇아 가장 짧은 시간에 사멸한다.
• 효모 — 세균보다 세포가 크고 세포벽이 두꺼워 더 오래 조사해야 한다.
• 곰팡이 — 포자벽이 두껍고 멜라닌 등 색소가 자외선을 흡수해 가장 오래 걸린다.

그래서 짧은 순서는 세균 < 효모 < 곰팡이이다. 자외선은 투과력이 약해 표면·공기·맑은 물 살균에만 쓴다.

① 통·병조림식품

② 레토르트식품

③ 잼류

④ 음료류(멸균 제품)

⑤ 장류(메주 제외)

[해설]

식품 등의 표시기준에서 품질유지기한은 보관 조건을 지키면 고유 품질이 유지되는 기한이다. 변질이 느린 장기보존 식품에만 소비기한 대신 쓸 수 있다.

• 통·병조림식품 — 밀봉 뒤 상업적 멸균을 거쳤다.
• 레토르트식품 — 파우치에 넣어 고온·고압으로 멸균했다.
• 잼류 — 당도가 높아 수분활성도가 낮다.
• 음료류(멸균 제품) — 멸균 처리로 미생물이 자라지 않는다.
• 장류(메주 제외) — 염분이 높아 미생물이 자라기 어렵다.

공통점은 멸균·고당·고염처럼 미생물이 자라기 어려운 조건이라는 것이다.

① 뉴턴유체 : $n = 1,\; \tau_0 = 0$

② 딜레이턴트유체 : $n \gt 1,\; \tau_0 = 0$

③ 빙햄(소성)유체 : $n = 1,\; \tau_0 \gt 0$

④ 슈도플라스틱유체 : $0 \lt n \lt 1,\; \tau_0 = 0$

[해설]

허쉘–버클리 모델은 유동지수 n과 항복응력 τ₀ 두 값으로 유체를 가른다.

n이 1이면 점도가 일정하고, 1을 넘으면 저을수록 되직해지며, 1 미만이면 묽어진다. τ₀ > 0이면 그 힘을 넘어야 비로소 흐른다.

• 뉴턴유체 — n = 1, τ₀ = 0으로, 전단응력이 전단속도에 정비례하는 유체(물·식용유).
• 딜레이턴트유체 — n > 1, τ₀ = 0으로, 저을수록 점도가 커지는 전단팽창 유체(농후한 전분 현탁액).
• 빙햄(소성)유체 — n = 1, τ₀ > 0으로, 항복응력을 넘은 뒤에는 뉴턴유체처럼 직선으로 흐르는 유체(토마토 페이스트).
• 슈도플라스틱유체 — 0 < n < 1, τ₀ = 0으로, 저을수록 점도가 작아지는 전단담화 유체(농축과즙).

τ₀가 양수인 것은 빙햄유체뿐이고, n이 1이 아닌 것은 딜레이턴트(n > 1)와 슈도플라스틱(n < 1)뿐이라는 점을 묶어 외운다.

12.5 %

[해설]

조단백질은 총질소량에 질소계수를 곱해 구한다(식품공전 조단백질 시험 계산법).

총질소(%) = 40 mg ÷ 2,000 mg × 100 = 2 %
조단백질(%) = 2 % × 6.25 = 12.5 %

질소계수 6.25는 단백질의 평균 질소 함량 약 16 %의 역수(100 ÷ 16)다.

① 생성 주요 경로 — 가열·조리 과정에서 ㉠ 당(탄수화물)의 열분해 ㉡ 아스코르브산(비타민 C)의 분해 ㉢ 불포화지방산의 산화 ㉣ 마이야르 반응(아미노산-당 반응) 등에 의해 생성된다.

② 거의 잔류하지 않는 이유 — 끓는점이 낮은 고휘발성 물질이어서 가열·냉각·유통·개봉 과정에서 대부분 휘발되어 날아가기 때문이다.

[해설]

퓨란은 산소를 포함한 5원 고리 화합물로, 식품을 가열할 때 생기는 열처리 유해물질이다.

• 생성 경로 — 당의 열분해, 아스코르브산 분해, 불포화지방산 산화, 마이야르 반응 중간체에서 만들어진다.
• 잔류하지 않는 까닭 — 끓는점이 약 31 ℃인 고휘발성 물질이라 냉각·유통·개봉 중 대부분 날아간다.

밀봉된 통조림·병조림은 빠져나갈 곳이 없어 일부 남을 수 있으므로, 데우며 저어 주면 잔류량이 더 줄어든다.

① 정의 — 같은 희석배수의 시험용액을 여러 개의 발효관에 접종하여 대장균군의 존재 여부를 확인하고, 그 결과로부터 확률적으로 산출한 대장균군 수를 최확수(MPN)로 나타내는 방법

② 표시방법 — 검체 1 mL(또는 1 g) 중의 대장균군 수를 최확수(MPN/mL 또는 MPN/g)로 표시한다.

[해설]

식품공전 미생물시험법의 대장균군 정량시험 가운데 최확수법(MPN)은 균락을 직접 세지 않고 확률로 균수를 추정하는 방법이다.

• 정의 — 같은 희석배수의 시험용액을 여러 발효관에 접종해 대장균군 유무(가스 발생 등)를 확인하고, 양성관 수의 조합으로 가장 가능성 높은 균수를 산출한다.
• 표시방법 — 검체 1 mL 또는 1 g 중의 대장균군 수를 MPN/mL·MPN/g으로 나타낸다.

양성관 수의 조합(예: 5-2-1)을 최확수표에 대입해 값을 읽으며, 확률에 근거한 추정값이라 오차 범위가 넓다.

① 0.5 g   ② 0.2 g   ③ 2 g

④ 5 mg   ⑤ 10 mg   ⑥ 5 mg

[해설]

「식품 등의 표시기준」의 영양성분 표시방법에 따르면, 함량이 아주 적으면 값을 줄여 적거나 '0'으로 표시할 수 있다.

• 트랜스지방이 0.5 g 미만이면 '0.5 g 미만'으로 표시할 수 있다.
• 트랜스지방이 0.2 g 미만이면 '0'으로 표시할 수 있다.
• 식용유지류는 제품 자체가 지방이라 기준이 따로 있어, 100 g당 2 g 미만이어야 '0'으로 표시할 수 있다.
• 나트륨이 120 mg 이하이면 가장 가까운 5 mg 단위로 표시한다.
• 나트륨이 120 mg을 넘으면 가장 가까운 10 mg 단위로 표시한다.
• 나트륨이 5 mg 미만이면 '0'으로 표시할 수 있다.

예를 들어 나트륨 118 mg은 120 mg으로, 253 mg은 250 mg으로 표시한다.

① 식품군

② 식품종

③ 식품유형

[해설]

「식품의 기준 및 규격」 제1. 총칙의 일반원칙에 규정된 분류 체계다. 위에서 아래로 식품군(대분류) → 식품종(중분류) → 식품유형(소분류) 순으로 좁아진다.

· 식품군 : 원재료와 산업적 분류를 고려한 가장 큰 묶음으로, '제5. 식품별 기준 및 규격'의 대분류 항목이다(음료류, 조미식품 등).

· 식품종 : 제조방법과 소비용도를 고려해 식품군을 다시 나눈 것이다(다류, 과일·채소류음료, 식초, 햄류 등).

· 식품유형 : 시장 상황과 소비자 인식을 반영해 원료·용도·섭취형태·성상 등에 따라 식품종을 더 세분한 것이다(농축과·채즙, 과·채주스, 발효식초, 희석초산 등).

예를 들면 음료류(식품군) → 과일·채소류음료(식품종) → 과·채주스(식품유형)로 좁혀진다.

이 체계가 중요한 이유는 규격과 표시가 식품유형 단위로 적용되기 때문이다. 어떤 제품의 식품유형이 정해져야 그에 맞는 기준·규격과 표시사항이 확정된다.

크리스탈 바이올렛 → 요오드 용액 → 알코올 → 사프라닌

[해설]

그람염색은 네 단계로 진행되며 각 시약의 역할이 뚜렷하다.

① 크리스탈 바이올렛(1차 염색) — 모든 세균을 보라색으로 물들인다.

② 요오드 용액(매염, 루골액) — 색소와 결합해 크리스탈 바이올렛-요오드 복합체를 만들어 색소를 세포 안에 붙들어 둔다.

③ 알코올(탈색) — 결정적인 단계다. 펩티도글리칸 층이 두꺼운 그람양성균은 복합체를 그대로 붙잡아 보라색을 유지하지만, 펩티도글리칸이 얇고 지질 함량이 높은 외막을 가진 그람음성균은 외막이 녹으면서 색소가 빠져나가 탈색된다.

④ 사프라닌(대조염색) — 탈색된 그람음성균을 붉게 물들여 구분되게 한다.

결과적으로 그람양성균은 보라색, 그람음성균은 적색으로 관찰된다.

(1) $\mathrm{Fe}^{2+}$ — 자홍색(적자색)

(2) $\mathrm{Fe}^{2+}$ — 선홍색

(3) $\mathrm{Fe}^{3+}$ — 갈색

[해설]

고기 색은 육색소인 미오글로빈의 헴철 산화 상태와 산소 결합 여부에 따라 달라진다.

• 디옥시미오글로빈은 철이 Fe²⁺이고 산소가 붙지 않은 상태로, 진공포장이나 막 자른 고기 속처럼 산소가 없을 때 자홍색(적자색)을 띤다.
• 옥시미오글로빈은 Fe²⁺에 산소가 결합한 상태로, 소비자가 신선하다고 느끼는 선홍색을 띤다.
• 메트미오글로빈은 헴철이 Fe³⁺로 산화된 상태로, 저장이 길어지면 나타나는 갈색을 띤다.

혼동 주의: 산소가 붙는 산소화에서는 철이 Fe²⁺ 그대로라 선홍색이다. 철이 Fe³⁺로 바뀌는 산화가 일어나야 갈색이 된다.

① 경도 — 식품을 일정한 정도로 변형시키는 데 필요한 힘의 크기

② 응집성 — 식품의 형태를 유지시키는 내부 결합력의 크기

③ 탄력성 — 변형된 식품이 힘을 없앴을 때 본래 상태로 되돌아가는 정도

④ 부착성 — 식품 표면이 접촉면(치아·혀·기구)에 붙은 것을 떼어 내는 데 드는 힘

[해설]

텍스처의 1차적 특성은 기기나 입안에서 직접 측정하는 기본 성질이다.

• 경도는 식품을 일정하게 변형시키는 데 드는 힘으로, 딱딱하고 무른 정도를 나타낸다.
• 응집성은 형태를 유지시키는 내부 결합력으로, 사람이 직접 느끼기 어려워 주로 2차적 특성의 형태로 나타난다.
• 탄력성은 누르던 힘을 없앴을 때 본래 상태로 되돌아가는 정도이다.
• 부착성은 식품 표면이 치아·혀·기구에 붙은 것을 떼어 내는 데 드는 힘이다.

혼동 주의: 파쇄성·씹힘성·검성은 1차적 특성이 겹쳐 나타나는 2차적 특성이다.