Mucor속, Rhizopus속, Absidia속

[해설]

제시된 세 가지 특징은 모두 접합균류(Zygomycetes, 털곰팡이류)를 가리킨다.

· 무격벽 균사 — 균사 안이 칸막이 없이 뚫려 있고 핵이 여럿 들어 있는 다핵체다. 자낭균류나 불완전균류의 균사에 격벽이 있는 것과 대비된다.

· 헛뿌리(가근)와 포복경 — 기질에 박히는 뿌리 모양 구조와 옆으로 기어가듯 뻗는 균사를 갖고, 그 위로 포자낭병을 세운다.

· 포자낭포자 — 포자낭병 끝의 주머니(포자낭) 안에서 포자가 만들어지는 내생포자다. 유성생식으로는 두 균사가 만나 접합포자를 만든다.

이 조건에 해당하는 속은 Mucor(털곰팡이)속, Rhizopus(거미줄곰팡이)속, Absidia속, Thamnidium속 등이며, 이 가운데 세 가지를 쓰면 된다.

속끼리 가르는 기준도 함께 알아 두면 좋다. Mucor속은 헛뿌리와 포복경이 발달하지 않고 포자낭병이 하나씩 곧게 서며, Rhizopus속은 헛뿌리와 포복경이 뚜렷하고 헛뿌리가 난 자리에서 포자낭병이 다발로 올라온다. Rhizopus속은 전분 당화력이 커서 주정·아밀로법에 쓰이고, Mucor속은 치즈 숙성과 알코올 발효에 이용되지만 둘 다 빵·과일의 대표적인 변패균이기도 하다.

반면 Aspergillus속·Penicillium속·Fusarium속은 균사에 격벽이 있고 분생포자자루 끝에 외생포자인 분생포자를 만드는 무리라서 위 조건에 맞지 않는다. 곰팡이독소를 만드는 대표적인 속을 물었다면 이쪽을 답해야 하므로, 발문에 제시된 형태 조건을 반드시 읽고 구분해야 한다.

(1) LOD(Limit Of Detection, 검출한계) — 주어진 분석법으로 시료 속에 분석대상물질이 있다고 확인·판단할 수 있는 가장 낮은 농도

(2) LOQ(Limit Of Quantitation, 정량한계) — 요구되는 정확도와 정밀도를 만족하면서 분석대상물질의 양을 수치로 매길 수 있는 가장 낮은 농도

[해설]

두 값 모두 '이 분석법으로 어디까지 내려갈 수 있는가'를 나타내는 지표이며, 위해평가와 잔류물질 관리에서 '검출되지 않았다'는 말의 뜻과 기준 적합 여부를 판정하는 근거가 된다.

LOD(검출한계)는 있다·없다를 가리는 한계다. 바탕시료의 잡음보다 뚜렷하게 큰 신호가 나오는 최소 농도로, 흔히 신호 대 잡음비(S/N)가 3 정도인 지점, 또는 바탕시료 반복측정 표준편차의 3배에 해당하는 농도로 정한다. 검출되었다고 해서 그 양이 얼마인지까지 말할 수는 없다.

LOQ(정량한계)는 얼마인지 말할 수 있는 한계다. 보통 S/N이 10 정도, 또는 표준편차의 10배에 해당하는 농도로 잡는다. 정의상 LOQ는 언제나 LOD보다 크다.

주의할 점이 둘 있다. 첫째, 정량한계 미만이라는 결과는 0(없음)이 아니라 '믿을 만한 수치로 말할 수 없다'는 뜻이므로 시험성적서에서 불검출과 정량한계 미만을 구분해 적는다. 둘째, 두 값은 기기 자체의 감도만이 아니라 전처리·정제·회수율을 포함한 분석법 전체에 대해 정해지므로 같은 기기를 써도 방법이 달라지면 값이 달라진다.

「식품 등의 한시적 기준 및 규격 인정 기준」에 따라 신청 대상인지를 확인한 뒤, 한시적 기준 및 규격 인정 신청서와 요구되는 자료를 갖추어 식품의약품안전처장에게 인정을 신청하여야 한다.

[해설]

「식품의 기준 및 규격」(식품공전)에 실려 있지 않은 새로운 원료는 그대로 쓸 수 없다. 이때 거치는 제도가 한시적 기준 및 규격 인정이며, 근거 고시는 「식품 등의 한시적 기준 및 규격 인정 기준」이다.

'한시적'이라는 이름이 붙은 까닭은, 인정을 받으면 그 신청인이 우선 사용할 수 있게 해 주되 사용 실적과 안전성 자료가 쌓이면 식품공전에 정식으로 등재하여 누구나 쓸 수 있게 전환하기 때문이다.

절차는 다음과 같이 진행된다.

① 해당 원료가 식품공전에 이미 등재되어 있는지, 식품에 사용할 수 없는 원료 목록에 올라 있지는 않은지 먼저 확인한다.

② 신청 대상에 해당하면 인정 신청서와 첨부자료를 갖추어 식품의약품안전처에 제출한다. 고시 제3조가 신청 절차를 정하고 있다.

③ 제출자료로는 자료 요약본, 원료의 명칭, 기원 및 개발 경위와 국내외 인정·사용 현황에 관한 자료, 제조방법에 관한 자료, 원료의 특성에 관한 자료, 안전성에 관한 자료 등이 요구된다.

④ 심사를 거쳐 인정을 받으면 그 기준과 규격의 범위 안에서 식품 원료로 사용할 수 있다.

이 문제처럼 외국에서는 이미 식용 실적이 있지만 국내에는 사용 사례가 없는 원료라면, 외국의 인정 현황과 사용 실적 자료가 안전성을 뒷받침하는 중요한 근거자료가 된다.

· 고정상 — 비극성(소수성)

· 이동상 — 극성(친수성)

[해설]

액체크로마토그래피는 고정상과 이동상의 극성 관계에 따라 순상과 역상으로 나뉜다.

· 순상(normal phase): 극성 고정상(실리카, 아미노·시아노 결합상) + 비극성 이동상(헥세인 등)

· 역상(reverse phase): 비극성 고정상(실리카에 옥타데실기 C18, 옥틸기 C8 등 탄화수소 사슬을 결합한 충전제) + 극성 이동상(물, 메탄올, 아세토나이트릴의 혼합액)

이름이 '역상'인 것은 원래 쓰이던 순상과 극성 관계가 뒤집혀 있기 때문이다. 오늘날 식품 분석의 대부분은 물과 섞이는 시료를 다루므로 역상이 표준으로 쓰인다.

용출 순서는 시료 성분과 고정상 사이의 소수성 상호작용으로 결정된다. 역상에서는 비극성 고정상에 잘 붙는 비극성(소수성) 성분일수록 늦게 나오고, 고정상에 잘 붙지 않는 극성(친수성) 성분이 먼저 용출된다. 일부 교재에 '극성인 이동상이 먼저 용출된다'로 적혀 있으나, 이동상은 처음부터 끝까지 계속 흐르는 용매이므로 용출 순서를 따지는 대상이 아니다. 먼저 나오는 것은 이동상이 아니라 극성 성분이다.

이동상의 유기용매 비율을 높이면 이동상이 덜 극성이 되어 소수성 성분을 더 잘 끌고 나오므로 머무름시간이 짧아진다. 분석 도중 이 비율을 바꿔 가며 용출력을 조절하는 방식이 기울기(gradient) 용리이다.

· 급속동결 — 작은 얼음결정이 세포 안팎에 고루 생겨 조직 손상이 적고, 해동 시 드립이 적어 품질이 잘 유지된다.

· 완만동결 — 큰 얼음결정이 세포 사이에 자라 세포막과 조직을 찢어, 해동 시 드립이 많고 품질이 떨어진다.

[해설]

냉동 품질을 가르는 것은 최종 도달 온도가 아니라 얼음결정이 어떻게 생기느냐이다. 식품의 수분이 대부분 어는 −1 ~ −5 ℃ 구간을 최대빙결정생성대라 하는데, 이 구간을 지나는 데 걸린 시간이 결정의 크기를 결정한다.

급속동결은 이 구간을 짧게(대체로 30분 이내) 통과시킨다. 핵 생성이 결정 성장보다 빨라 미세한 결정이 세포 내부까지 고루 분포하므로 세포막이 거의 다치지 않는다. 해동해도 세포가 물을 붙잡고 있어 드립(drip)이 적고 조직감·색·향미와 영양성분의 손실이 작다.

완만동결은 이 구간에 오래 머문다. 먼저 세포 바깥의 물이 얼면서 세포외액의 농도가 올라가고, 삼투압 차이로 세포 안의 물이 밖으로 빠져나와 이미 생긴 결정에 붙는다. 그 결과 세포 사이에 조대한 얼음결정이 자라 세포막과 조직을 물리적으로 파괴하고, 빠져나온 용질 때문에 단백질 변성(동결변성)도 심해진다. 해동하면 물이 세포로 돌아가지 못해 드립이 많이 생기고 조직이 물러지며 중량과 정미성분이 함께 손실된다.

따라서 냉동식품은 급속동결이 원칙이며, 접촉식 동결·송풍동결·액체질소 등 열을 빨리 빼앗는 방식을 쓴다. 다만 동결이 끝난 뒤에도 저장 온도가 오르내리면 작은 결정이 녹았다 큰 결정으로 다시 자라는 재결정화가 일어나므로, 저장 중 온도를 일정하게 유지하는 것이 함께 중요하다.

(1) ATP 2분자, NADH 2분자

(2) NADH 2분자

(3) ATP 2분자, NADH 6분자, $\mathrm{FADH_2}$ 2분자

[해설]

(1) 해당과정(glycolysis) — 포도당 1분자가 피루브산 2분자로 쪼개지는 과정이다. 앞부분의 인산화에서 ATP 2분자를 쓰고 뒷부분에서 4분자를 만들므로 순 ATP는 4 − 2 = 2분자이다. 글리세르알데하이드-3-인산이 산화되는 단계에서 NADH 2분자가 나온다(삼탄당 2개분).

$\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 2NAD^+ + 2ADP + 2P_i \rightarrow 2C_3H_4O_3 + 2NADH + 2H^+ + 2ATP + 2H_2O}$

(2) 피루브산의 산화적 탈탄산 — 피루브산 탈수소효소 복합체가 피루브산 1분자를 아세틸-CoA로 바꾸면서 이산화탄소 1분자와 NADH 1분자를 낸다. 포도당 1분자에서 피루브산이 2분자 나왔으므로 NADH 2분자이다.

(3) TCA 회로 — 아세틸-CoA 1분자가 한 바퀴 돌 때 NADH 3분자, $\mathrm{FADH_2}$ 1분자, GTP(ATP에 상당) 1분자가 생긴다. 아세틸-CoA가 2분자이므로 NADH 6분자, $\mathrm{FADH_2}$ 2분자, ATP 2분자가 된다.

합치면 포도당 1분자당 기질수준 인산화로 ATP 4분자, 환원조효소로 NADH 10분자와 $\mathrm{FADH_2}$ 2분자를 얻는다. 이 환원조효소가 전자전달계로 넘어가 산화적 인산화를 거치면서 대부분의 ATP가 만들어진다.

문제가 묻는 것은 각 단계에서 직접 생성되는 분자의 수이지 최종 ATP 수율이 아니다. NADH·$\mathrm{FADH_2}$를 ATP로 환산한 총수율은 교재에 따라 38 또는 32로 갈리는데, 이는 NADH 1분자를 ATP 3분자로 보느냐 2.5분자로 보느냐, 세포질의 NADH를 미토콘드리아로 옮기는 셔틀에서 손실을 어떻게 잡느냐에 따른 차이다. 이 문제에서는 환산하지 말고 개수를 그대로 답한다.

① 예방

② 제어

③ 감소

[해설]

중요관리점은 위해요소분석(HA)으로 뽑아낸 위해요소 가운데 그 지점에서 관리하지 않으면 안전성을 확보할 수 없는 단계·과정·공정을 말한다. 뒤 공정에서 다시 잡을 수 있다면 그 지점은 CCP가 아니다.

정의문이 예방·제어·감소의 세 갈래로 되어 있다는 것이 요지다. 위해요소가 애초에 들어오지 못하게 막거나(예방), 공정 중에 관리 아래 두거나(제어), 이미 있는 것을 허용 수준 이하로 낮추면(감소) 된다는 뜻이다.

눈여겨볼 것은 ②다. 가공공정에서 미생물이나 이물을 완전히 없애는 것은 비용·품질 면에서 불가능한 경우가 많아, 종전 기준의 '제거'가 현행 고시에서 '제어'로 바뀌었다. 답을 '제거'로 쓰지 않도록 주의한다. 그리고 ③의 '허용 수준'이 곧 다음 단계에서 정하는 한계기준(CL, critical limit)이 된다.

CCP가 되는 공정은 가열살균의 온도·시간, 금속검출기 통과, 냉각·냉장 보관 온도처럼 그 단계에서 위해요소를 실제로 낮출 수 있고 모니터링이 가능한 곳이다. 관리는 하지만 그 자체로 안전성을 좌우하지 않는 단계는 관리점(CP)으로 둔다. CCP가 정해지면 한계기준 설정 → 모니터링 체계 확립 → 개선조치 → 검증 → 기록유지 절차가 이어진다.

근거: 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」 제2조(정의).

① 식품조사처리업

② 단란주점영업

③ 유흥주점영업

[해설]

「식품위생법」은 영업의 위해 정도와 관리 필요성에 따라 허가·등록·신고의 세 갈래로 규제 방식을 나눈다. 이 가운데 가장 강한 규제인 허가 대상은 「식품위생법 시행령」 제23조(허가를 받아야 하는 영업 및 허가관청)에 다음 세 가지로 정해져 있다.

· 식품조사처리업 — 방사선을 쬐어 식품의 보존성을 물리적으로 높이는 것을 업으로 하는 영업이다. 방사선을 다루는 만큼 식품의약품안전처장의 허가를 받아야 한다.

· 단란주점영업 — 주로 주류를 조리·판매하면서 손님이 노래를 부르는 행위가 허용되는 영업이다.

· 유흥주점영업 — 주로 주류를 조리·판매하면서 유흥종사자를 두거나 유흥시설을 설치할 수 있고, 손님이 노래를 부르거나 춤을 추는 행위가 허용되는 영업이다.

단란주점영업과 유흥주점영업은 특별자치시장·특별자치도지사 또는 시장·군수·구청장의 허가를 받는다. 이 두 업종이 허가제인 것은 위생보다는 청소년 보호와 풍속 관리의 필요 때문이다.

참고로 식품첨가물제조업·식품운반업·식품소분판매업·즉석판매제조가공업·일반음식점영업 등은 신고 대상이고, 식품제조가공업과 식품첨가물제조업 등은 등록 대상으로 구분된다. 셋을 섞어 답하지 않도록 주의한다.

(1) 31.5175 g

(2) 옥살산 이수화물 31.5175 g을 정확히 달아 비커에서 소량의 증류수로 완전히 녹인 뒤, 500 mL 부피플라스크로 옮기고 증류수를 표선까지 채워 고르게 섞는다.

[해설]

노르말농도(N)는 용액 1 L 속에 녹아 있는 용질의 g당량수이므로, 필요한 무게는 다음 식으로 구한다.

$W = N \times V(\mathrm{L}) \times E$

여기서 E는 1 g당량의 무게로, 산에서는 분자량을 내놓을 수 있는 수소이온 수(가수)로 나눈 값이다. 옥살산은 카복실기가 둘인 2가 산이므로

$E = \dfrac{126.07}{2} = 63.035$

$W = 1 \times 0.5 \times 63.035 = 31.5175\ \mathrm{g}$

따라서 31.5175 g(약 31.52 g)이 필요하다.

여기서 쓰인 분자량 126.07은 무수 옥살산($\mathrm{H_2C_2O_4}$, 90.03)이 아니라 이수화물의 값이다. 일부 교재는 물질명을 그냥 '옥살산'으로 적어 두어 물질명과 수치가 어긋나는데, 무수물로 계산하면 $\dfrac{90.03}{2} \times 0.5 = 22.5075\ \mathrm{g}$이 되어 정답과 맞지 않는다. 실제 시약장에 있는 결정 옥살산이 이수화물이므로 126.07을 쓰는 것이 옳다.

옥살산 이수화물은 흡습성이 적고 순도가 높아 일차 표준물질로 쓰인다. 그래서 이렇게 조제한 용액은 오히려 수산화나트륨 용액의 농도를 표정(標定)하여 역가(factor)를 구하는 기준으로 사용한다.

④

두 물질이 서로 뒤바뀌었다. 커피의 떫은맛은 클로로겐산, 밤(속껍질)의 떫은맛은 엘라그산이다.

[해설]

떫은맛은 다섯 가지 기본 맛에 들지 않는 수렴성 촉각에 가까운 감각이다. 폴리페놀(탄닌)이 혀 점막과 미각신경 말단의 단백질을 변성·응고시켜 표면이 조여드는 느낌을 주기 때문에 생긴다. 그래서 염류나 철·구리 등 금속 이온처럼 단백질을 응고시키는 물질도 떫은맛을 낼 수 있다.

주요 떫은맛 성분은 다음과 같다.

· 차: 카테킨류(에피카테킨, 에피갈로카테킨갈레이트 등)

· 커피: 클로로겐산

· 밤 속껍질: 엘라그산

· 감: 시부올(디오스프린)

감의 탈삽(떫은맛 제거)은 수용성 탄닌인 시부올을 불용성으로 바꾸는 조작이다. 감이 익거나 알코올·탄산가스 처리를 받으면 과실 안에서 아세트알데하이드가 생기고, 이것이 탄닌의 수산기와 결합해 고분자 불용성 탄닌이 된다. 불용성이 된 탄닌은 혀의 단백질과 반응하지 못하므로 떫은맛이 느껴지지 않는다. 탄닌이 없어진 것이 아니라 녹지 않는 형태로 바뀐 것이라는 점이 요지이다.

0.958 (소수 둘째 자리까지 요구하면 0.96)

[해설]

수분활성도($A_w$)는 식품이 나타내는 수증기압을 같은 온도에서 순수한 물이 나타내는 수증기압으로 나눈 값이다. 묽은 용액에서는 라울(Raoult)의 법칙이 성립하므로 용매인 물의 몰분율로 계산한다.

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

식품 100 g을 기준으로 잡으면 물 30 g, 설탕 25 g이고, 나머지 45 g의 고형분은 물에 녹아 몰수로 잡히는 성분이 아니므로 계산에서 제외한다.

· 물의 몰수 : $n_w = \dfrac{30}{18} = 1.6667\ \mathrm{mol}$

· 설탕의 몰수 : $n_s = \dfrac{25}{342} = 0.0731\ \mathrm{mol}$

$A_w = \dfrac{1.6667}{1.6667 + 0.0731} = \dfrac{1.6667}{1.7398} = 0.9580$ → 0.958

자릿수 지시가 소수 둘째 자리까지라면 같은 값을 0.96으로 적는다. 문제가 셋째 자리까지 요구했으므로 여기서는 0.958로 쓴다.

설탕은 분자량이 342로 물의 19배나 되어 같은 무게를 넣어도 몰수가 훨씬 적다. 그래서 25 %나 들어 있는데도 수분활성도가 0.96 수준까지밖에 내려가지 않는다. 같은 무게의 소금(분자량 58.5, 게다가 이온으로 해리)을 넣었을 때 훨씬 크게 떨어지는 것과 견주어 보면 차이가 분명하다.

0.15 kGy 이하

[해설]

식품조사처리는 방사선을 쬐어 발아를 억제하거나 살충·살균하는 물리적 처리이며, 「식품의 기준 및 규격」 제2. 식품일반에 대한 공통 기준 및 규격의 '식품조사처리 기준'에 허용 대상 식품과 목적, 흡수선량의 상한이 정해져 있다.

감자·양파·마늘은 발아억제를 목적으로 0.15 kGy 이하로 조사할 수 있다. 선량이 아주 낮은 이유는 세포를 죽이려는 것이 아니라 생장점의 분열 능력만 없애면 되기 때문이다.

대상 식품별 상한을 정리하면 다음과 같다.

조사에는 감마선을 방출하는 코발트 60($^{60}\mathrm{Co}$) 등 허용된 선원을 사용하며, 한 번 조사처리한 식품은 다시 조사할 수 없고 이를 원료로 사용한 식품도 다시 조사할 수 없다. 또 조사처리한 식품은 그 사실을 표시하여야 한다.

참고로 흡수선량의 단위 그레이(Gy)는 물질 1 kg이 흡수한 에너지 1 J을 뜻하며($1\ \mathrm{Gy} = 1\ \mathrm{J/kg}$), 1 kGy는 1,000 Gy이다. 단위까지 쓰라고 한 문제이므로 0.15 kGy 이하로 답해야 한다.

(1) 원유가 규정된 저온살균 조건(63 ℃ 30분 또는 72 ℃ 15초)으로 제대로 살균되었는지 확인하기 위한 것이다.

(2) 원유에 본래 들어 있는 알칼리성 포스파타아제가 저온살균 조건에서 활성을 잃으므로, 살균 후 이 효소의 활성이 남아 있는지를 보고 살균의 적정 여부를 판정한다.

[해설]

포스파타아제 검사는 살균 공정을 사후에 검증하는 지표시험이다. 살균이 끝난 우유에서 병원균을 일일이 찾는 대신, 병원균과 열저항성이 비슷하거나 조금 더 강한 효소 하나를 표지로 삼아 간접 확인한다.

목적 — 저온장시간살균(LTLT, 63 ℃에서 30분)이나 고온단시간살균(HTST, 72 ℃에서 15초)이 규정대로 이루어졌는지 확인한다. 살균 부족뿐 아니라 살균유에 원유가 섞여 들어간 사고(재오염)도 함께 걸러낼 수 있다.

원리 — 알칼리성 포스파타아제는 원유에 자연적으로 들어 있는 효소로, 인산에스터 결합을 끊는 작용을 한다. 이 효소가 규정 살균 조건보다 아주 조금 더 높은 열에서 완전히 실활한다는 점이 핵심이다. 따라서 살균 후 효소 활성이 검출되지 않으면(음성) 살균이 충분했다는 뜻이고, 활성이 남아 있으면(양성) 온도나 시간이 모자랐거나 살균되지 않은 원유가 섞였다는 뜻이다.

측정은 기질을 넣어 효소가 이를 분해하면서 생기는 발색 물질의 정도를 보는 방식으로 하며, 페놀류나 형광물질을 내는 기질을 쓴다.

한 가지 유의할 점은 이 검사가 저온살균유에만 의미가 있다는 것이다. 초고온처리(UHT)한 우유는 처리가 훨씬 가혹해 어차피 음성이 나오므로 살균 적정성을 가리는 지표가 되지 못한다.

B 냉장실

공기를 강제로 순환시키면 표면의 대류 열전달이 활발해져 품온이 훨씬 빨리 떨어지기 때문이다.

[해설]

지육에서 냉기로 빠져나가는 열은 $Q = h \cdot A \cdot \Delta T$ 로 표현되는 표면 열전달에 지배된다. 두 냉장실 모두 0 ℃이므로 온도차 $\Delta T$와 표면적 A는 같고, 갈리는 것은 표면 열전달계수 h뿐이다.

공기가 정지한 A에서는 자연대류만 일어나 지육 표면에 데워진 공기층(경계층)이 그대로 머문다. 이 층이 단열재처럼 작용해 h가 작다. 반면 팬으로 공기를 불어 주는 B에서는 강제대류가 일어나 경계층이 계속 씻겨 나가므로 h가 크게 올라가고, 같은 시간에 더 많은 열을 빼앗을 수 있다. 그래서 공기가 빠르게 흐르는 B 냉장실을 골라야 한다.

축산물에서 냉각 속도를 다투는 이유가 따로 있다. 도축 직후 도체 심부는 30 ℃를 훌쩍 넘는 체온 상태이고, 이 온도에서 사후 해당작용이 빠르게 진행되면 pH가 급격히 떨어져 근육 단백질이 변성한다. 그 결과가 표면이 창백하고 물러지며 육즙이 흘러나오는 PSE육이다. 심부 온도를 되도록 빨리 낮추면 이런 품질 저하와 표면 미생물 증식을 함께 억제할 수 있다.

다만 냉풍 속도를 무한정 올리면 표면이 지나치게 마르는 감량(shrinkage)과 냉각단축(cold shortening) 문제가 생기므로, 실제 예냉실은 풍속과 상대습도를 함께 조절한다.

· B(Biological, 생물학적 위해요소) — 예: 살모넬라 등 병원성 미생물. 원료 자체가 오염되어 들어온다.

· C(Chemical, 화학적 위해요소) — 예: 잔류농약. 원료 재배 단계에서 남은 것이 그대로 들어온다.

· P(Physical, 물리적 위해요소) — 예: 금속성 이물. 설비 파손 등으로 공정 중에 섞여 들어간다.

[해설]

위해요소 분석표는 원부자재와 공정마다 어떤 위해요소가 있을 수 있는지 뽑아 놓고, 각 요소의 심각성과 발생 가능성을 평가해 종합 위해도를 매긴 뒤 예방조치를 정하는 표다. 위해요소는 성질에 따라 B·C·P 세 가지로 나눈다.

B — 생물학적 위해요소: 병원성 미생물(살모넬라, 병원성 대장균, 리스테리아, 황색포도상구균 등), 부패미생물, 효모·곰팡이, 기생충, 바이러스 등

C — 화학적 위해요소: 중금속, 잔류농약, 항생물질·항균물질, 곰팡이독소, 사용기준을 넘겼거나 사용이 금지된 식품첨가물, 세척제·소독제 잔류물, 알레르기 유발물질 등

P — 물리적 위해요소: 금속조각, 유리조각, 돌조각, 플라스틱조각, 뼈조각, 머리카락 등 먹었을 때 다칠 수 있는 단단하고 날카로운 이물

표를 실제로 채운다면 다음과 같이 쓸 수 있다.

위해평가는 심각성과 발생 가능성을 각각 등급으로 매겨 곱하거나 조합해 종합평가를 내고, 그 값이 일정 수준 이상인 위해요소를 대상으로 다음 단계인 중요관리점(CCP) 결정으로 넘어간다.

① 황산

② 황산암모늄

③ 황산암모늄(분해액)

④ 암모니아(NH3)

⑤ 질소계수

⑥ 공시험

⑦ 본시험

⑧ 질소계수

⑨ 질소계수

[해설]

킬달법은 분해 → 증류 → 적정의 세 단계로 시료 속 질소를 재고, 거기에 질소계수를 곱해 조단백질 양을 구하는 방법이다. 「식품의 기준 및 규격」 제8. 일반시험법의 질소화합물 항에 규정되어 있다.

① 분해 — 시료에 분해촉진제(황산칼륨, 황산구리 등)를 넣고 진한 황산으로 가열분해한다. 유기물의 탄소와 수소는 이산화탄소와 물로 날아가고, 질소는 산성 조건에서 암모늄이온으로 잡혀 황산암모늄 형태로 남는다.

② 증류 — 이 황산암모늄 분해액에 수산화나트륨을 넣어 강알칼리로 만들면 암모늄이온이 암모니아로 유리된다. 이를 수증기와 함께 날려 정확한 양의 희황산에 받아 흡수시킨다.

$\mathrm{(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow 2NH_3 + Na_2SO_4 + 2H_2O}$

③ 적정 — 포집액에는 암모니아와 반응하고 남은 황산이 있다. 이 남은 산을 0.05 N 수산화나트륨액으로 역적정한다. 시료를 넣지 않고 같은 조작을 한 공시험(a)에서는 황산이 그대로 남아 있어 소비량이 많고, 암모니아가 산의 일부를 중화한 본시험(b)에서는 소비량이 적다. 그래서 두 값의 차 (a − b)가 시료에서 나온 암모니아의 양에 비례한다.

계수 0.7003은 0.05 N 수산화나트륨액 1 mL에 대응하는 질소의 무게(mg)이다. 질소의 원자량 14.007에 노르말농도 0.05를 곱하면 $14.007 \times 0.05 = 0.70035$가 나온다.

④ 질소계수 — 단백질의 질소 함량이 평균 약 16 %이므로 일반 식품에는 $100 \div 16 = 6.25$를 쓴다. 다만 단백질의 아미노산 조성에 따라 질소 함량이 달라지므로 식품별로 다른 값을 적용한다(예: 밀가루 5.7, 우유 6.38, 쌀 5.95). 질소계수를 곱해 얻은 값을 '조'단백질이라 부르는 까닭은, 핵산·아미노산·요소 등 단백질이 아닌 질소화합물까지 함께 계산되기 때문이다.

수분활성도가 높은 제품 B에서 수분활성도가 낮은 제품 A 쪽으로 수분이 이동한다. 이동은 두 제품의 수분활성도가 같아져 평형에 이를 때까지 계속된다.

[해설]

수분이 옮겨 가는 방향을 정하는 것은 수분함량이 아니라 수분활성도이다. 수분활성도는 그 식품이 주변 공기에 내놓는 수증기압의 크기를 나타내므로, 밀폐된 공간에서는 수증기압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 기체 상태의 물이 옮겨 간다.

등온흡습곡선(moisture sorption isotherm)은 일정한 온도에서 수분활성도와 평형수분함량의 관계를 나타낸 곡선으로, 그 모양은 소재마다 다르다. 같은 수분함량 0.1 g/g-solid를 그래프에서 읽으면, 곡선이 가파른 제품 A는 낮은 수분활성도에 대응하고 완만한 제품 B는 높은 수분활성도에 대응한다. 즉 수분함량이 같아도 수분활성도는 서로 다르다.

따라서 두 제품을 한 포장 안에 넣으면 B(높은 Aw) → A(낮은 Aw) 방향으로 수분이 넘어간다. B는 수분을 잃어 건조해지고 A는 수분을 얻어 눅눅해지며, 두 제품의 수분활성도가 같아지는 지점(공통의 평형상대습도)에서 이동이 멈춘다. 이때 각 제품의 수분함량은 자기 곡선 위에서 그 수분활성도에 해당하는 값으로 새로 정해지므로, 평형에 이르러도 두 제품의 수분함량이 같아지지는 않는다.

과자와 건포도를 한 봉지에 담으면 과자가 눅눅해지는 것이 이 현상의 예이며, 실무에서는 두 소재를 따로 포장하거나 중간에 수분차단층을 두어 막는다.

(1) 염석(salting out) — 고농도의 염이 물 분자를 강하게 끌어당겨 단백질 표면의 수화층이 무너지고, 드러난 단백질끼리 뭉쳐 용해도가 떨어지면서 침전하는 현상

(2) 염용(salting in) — 저농도의 염이 단백질 표면의 하전기를 둘러싸 단백질 사이의 정전기적 인력을 약하게 하고 수화를 도와, 단백질의 용해도가 커지는 현상

[해설]

단백질이 물에 녹아 있을 수 있는 것은 표면의 하전기와 친수기가 물 분자를 붙잡아 수화층을 이루고, 그 수화층이 단백질끼리 달라붙는 것을 막아 주기 때문이다. 염은 농도에 따라 이 수화층에 정반대로 작용한다.

염용(저농도 염) — 이온이 단백질 표면의 반대 전하 자리에 붙어 이온 분위기를 만들면 단백질 분자끼리의 정전기적 인력이 가려진다. 동시에 하전기 주위의 수화가 촉진되어 물과 더 잘 어울리게 되므로 용해도가 올라간다. 저농도 식염을 넣으면 근원섬유 단백질(미오신 등)이 녹아 나오는 것이 그 예로, 소시지 제조에서 소금을 넣어 육단백질을 추출하는 원리이다.

염석(고농도 염) — 염 이온이 아주 많아지면 이온 자신을 수화하는 데 물이 대량으로 쓰인다. 단백질이 쓸 물이 모자라 수화층이 벗겨지고, 노출된 소수성 부위끼리 결합해 응집·침전한다. 즉 용해도가 떨어진다. 황산암모늄을 단계적으로 넣어 단백질을 분획·정제하는 조작, 두부를 만들 때 간수(염류)로 콩단백질을 굳히는 조작이 여기에 해당한다.

정리하면 염 농도가 낮을 때는 용해도가 오르고(염용), 어느 지점을 넘어 높아지면 오히려 떨어진다(염석).

(1) $K_m = 2.5 \times 10^{-5}$ mol/L

(2) $V = 37.50$ μmol/min

[해설]

(1) Km 구하기

기질농도가 $1.0 \times 10^{-3}$ 이상에서 속도가 75.00으로 더 오르지 않으므로 이 값이 포화 상태의 최대속도 $V_{max}$이다. 미하엘리스-멘텐 식에 포화되지 않은 구간의 한 점을 대입한다. 숫자가 깔끔한 $[S] = 1.0 \times 10^{-4}$, $V_0 = 60.00$을 쓰면

$60.00 = \dfrac{75.00 \times (1.0 \times 10^{-4})}{K_m + (1.0 \times 10^{-4})}$

$\dfrac{60.00}{75.00} = 0.8 = \dfrac{1.0 \times 10^{-4}}{K_m + 1.0 \times 10^{-4}}$

$K_m + 1.0 \times 10^{-4} = \dfrac{1.0 \times 10^{-4}}{0.8} = 1.25 \times 10^{-4}$

$K_m = 1.25 \times 10^{-4} - 1.0 \times 10^{-4} = \mathbf{2.5 \times 10^{-5}}$ mol/L

식을 $K_m = \dfrac{[S](V_{max} - V_0)}{V_0}$ 꼴로 정리해 두면 다른 행으로도 바로 검산할 수 있다. $[S] = 0.5 \times 10^{-5}$, $V_0 = 12.50$을 넣으면 $\dfrac{5 \times 10^{-6} \times 62.5}{12.5} = 2.5 \times 10^{-5}$, $[S] = 0.75 \times 10^{-4}$, $V_0 = 56.25$를 넣으면 $\dfrac{7.5 \times 10^{-5} \times 18.75}{56.25} = 2.5 \times 10^{-5}$로 세 행이 모두 같은 값에 수렴한다.

(2) Km = [S]일 때의 속도

식의 분모에 $K_m$ 대신 $[S]$를 넣으면

$V = \dfrac{V_{max}[S]}{[S] + [S]} = \dfrac{V_{max}[S]}{2[S]} = \dfrac{V_{max}}{2}$

$V = \dfrac{75.00}{2} = \mathbf{37.50}$ μmol/min

이것이 바로 $K_m$의 정의다. 미하엘리스 상수 Km은 반응속도가 최대속도의 절반이 되는 기질농도이며, 단위가 농도(mol/L)인 이유도 여기에 있다. Km이 작을수록 낮은 기질농도에서도 최대속도의 절반에 도달하므로 효소와 기질의 친화력이 크다는 뜻이 된다.

(1) 시각, 후각, 미각, 촉각, 청각

(2) 색깔, 풍미, 조직감, 외관

(3) 채점 결과가 평균 3점 이상이고, 1점을 받은 항목이 하나도 없어야 한다.

[해설]

성상 시험은 기기가 아니라 사람의 감각기관으로 식품의 겉모습과 상태를 판정하는 관능검사다. 공전은 무엇으로 보는가(감각 5가지)·무엇을 보는가(시험조작 항목 4가지)·어디까지가 적합인가(공통 판정기준)를 함께 정해 두었다.

① 이용하는 감각 5가지 — 시각·후각·미각·촉각·청각. 눈으로 색과 모양을, 코로 냄새를, 입으로 맛을, 손과 입안에서 조직감을, 귀로 씹을 때의 소리를 확인한다.

② 시험조작 항목 4가지 — 색깔·풍미·조직감·외관의 네 항목으로 나누어 각각 채점한다.

· 색깔 — 시각으로 본다. 그 식품 고유의 색인지, 변색·퇴색이 없는지를 살핀다.

· 풍미 — 후각과 미각을 함께 쓴다. 이미(異味)·이취(異臭)가 없어야 한다.

· 조직감 — 촉각과 입안의 감각으로 본다. 굳기·점성·바삭함 등이며, 씹을 때 나는 소리를 듣는 청각이 여기서 함께 쓰인다.

· 외관 — 시각으로 본다. 모양이 고른지, 이물이 섞이지 않았는지를 본다.

③ 공통 판정기준 — 네 항목을 성상 채점기준에 따라 점수화한 결과가 평균 3점 이상이면서 1점으로 채점된 항목이 하나도 없어야 적합으로 판정한다. 평균만 보면 한 항목이 크게 나빠도 다른 항목이 이를 가릴 수 있으므로, 평균 조건과 최저점 조건을 함께 걸어 둔 것이다.

근거: 「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 제8. 일반시험법의 식품일반시험법 중 성상(관능시험) 항목.