○ 미곡 : 쌀

○ 맥류 : 보리, 밀, 귀리, 호밀

○ 잡곡 : 옥수수, 기장, 조, 수수, 피, 메밀, 율무

[해설]

곡류는 관행적으로 미곡·맥류·잡곡의 세 갈래로 나눈다.

① 미곡(米穀) — 벼에서 얻는 곡식, 즉 쌀이다. 논벼(수도)와 밭벼(육도)를 모두 포함한다.

② 맥류(麥類) — 이름에 '맥(麥)'이 붙는 겨울작물 계통으로 보리·밀·귀리·호밀이 여기에 든다(대맥·소맥·연맥·호맥).

③ 잡곡(雜穀) — 미곡과 맥류를 뺀 나머지 곡식으로 옥수수·기장·조·수수·피·메밀·율무가 해당한다.

메밀은 마디풀과, 율무는 벼과이지만 식용 형태와 이용법이 곡류와 같아 관용적으로 잡곡에 넣는다. 분류 기준은 국립국어원 『표준국어대사전』의 뜻풀이를 따른다.

㉠ 과(Family) : -aceae

㉡ 목(Order) : -ales

㉢ 강(Class) : -mycetes

㉣ 문(Phylum) : -mycota

[해설]

생물의 분류 계급은 계 - 문 - 강 - 목 - 과 - 속 - 종 순으로 좁아지고, 속·종까지는 계급마다 정해진 어미를 붙여 이름을 만든다. 진균(곰팡이·효모) 계통의 어미는 다음과 같다.

문(Phylum, division) : -mycota — 예) Ascomycota(자낭균문), Zygomycota(접합균문)

강(Class) : -mycetes — 예) Ascomycetes(자낭균강)

목(Order) : -ales — 예) Eurotiales, Mucorales

과(Family) : -aceae — 예) Trichocomaceae, Mucoraceae

세균에서는 강의 어미로 -ia를 쓰며(예) Clostridia), 목과 과의 어미(-ales, -aceae)는 진균과 같다. 아문은 -mycotina, 아강은 -mycetidae를 쓴다.

속과 종은 어미가 아니라 이명법으로 적는다. 속명은 첫 글자를 대문자로, 종소명은 모두 소문자로 쓰고 전체를 이탤릭체로 표기한다(예 : Bacillus subtilis, Aspergillus oryzae).

1.000

[해설]

중화점에서는 산과 염기의 그램당량수가 같으므로, 역가를 반영한 $N \cdot V \cdot F$ 값이 서로 같다.

$N_{1} V_{1} F_{1} = N_{2} V_{2} F_{2}$

$0.1 \times 20 \times 1.010 = 0.1 \times 20.20 \times F_{\mathrm{HCl}}$

$2.02 = 2.02\,F_{\mathrm{HCl}}$

$F_{\mathrm{HCl}} = \dfrac{0.1 \times 20 \times 1.010}{0.1 \times 20.20} = \dfrac{2.02}{2.02} = 1.000$ → 1.000

규정 농도가 양쪽 모두 0.1 N로 같으므로, 실제로는 소비량의 비만으로도 $F = \dfrac{20 \times 1.010}{20.20} = 1.000$과 같이 구할 수 있다.

역가(factor, F)는 표준용액의 실제 농도가 표시 농도에서 얼마나 벗어나 있는지를 보정하는 계수로, 표시 농도가 정확하면 1.000이 된다. 역가가 1.000이라는 것은 이 염산의 실제 농도가 표시된 0.1 N과 정확히 일치한다는 뜻이다.

① 수입

② 개발

③ 생산

④ 10년

[해설]

유전자변형식품등을 식용으로 수입·개발·생산하려는 자는 최초로 그 식품을 다루는 경우 식품의약품안전처장에게 안전성 심사를 받아야 하고, 심사를 받지 않았거나 부적합 판정을 받은 것은 식품으로 쓸 수 없다.

여기에 더해 이미 심사를 통과한 품목이라도 10년이 지나 여전히 시중에 유통·판매되고 있으면 다시 심사 대상이 된다. 과학적 지식과 평가 기법이 계속 발전하므로, 오래전 기준으로 승인된 품목을 현재 수준에서 다시 확인하기 위한 재심사 장치이다.

안전성 심사에서는 도입 유전자와 발현 산물의 안전성, 알레르기 유발 가능성, 독성, 영양성분의 실질적 동등성 등을 평가한다.

근거 — 「유전자변형식품등의 안전성 심사 등에 관한 규정」 제3조(심사 대상)

(1) resolution : 분리능 — 이웃한 두 성분의 피크가 서로 얼마나 완전히 갈라져 나오는지를 나타내는 척도

(2) retention time : 머무름 시간 — 시료를 주입한 때부터 해당 성분의 피크가 검출기에 나타날 때까지 걸린 시간

[해설]

크로마토그래피는 고정상과 이동상 사이에서 성분마다 이동 속도가 다른 것을 이용해 혼합물을 나누는 방법이다. 두 용어는 그 결과로 얻은 크로마토그램을 읽는 기본 지표이다.

(1) 분리능(resolution) — 두 피크의 머무름 시간 차이를 피크 너비로 나눈 값으로 정의한다.

$R_s = \dfrac{2\,(t_{R2} - t_{R1})}{W_1 + W_2}$

여기서 $t_R$ 은 머무름 시간, $W$ 는 피크의 밑변 너비이다. 값이 클수록 잘 분리된 것이며, 보통 $R_s \ge 1.5$ 이면 두 성분이 완전히 분리된 것으로 본다. 칼럼의 성능을 나타내는 값이기도 하다.

(2) 머무름 시간(retention time) — 시료가 칼럼에 들어가 용출되어 검출될 때까지 붙들려 있던 시간이다. 고정상과의 상호작용이 강한 성분일수록 길어지며, 같은 분석 조건에서는 성분마다 고유한 값을 가지므로 정성분석의 근거가 된다. 정량은 피크 면적(또는 높이)으로 한다.

⑤

유의확률 0.046은 유의수준 0.05보다 작으므로 귀무가설을 기각하고 대립가설을 채택해야 한다. 즉 두 제품의 맛에 유의한 차이가 있다고 판정하는 것이 옳다.

[해설]

이 문제는 유의확률(p-value)과 유의수준($\alpha$)을 견주는 방향을 아는지 묻는다. 판정 규칙은 하나뿐이다.

$p \lt \alpha$ → 귀무가설 기각(차이가 있다)

$p \ge \alpha$ → 귀무가설을 기각하지 못함(차이가 있다고 할 수 없다)

여기서 귀무가설($H_{0}$)은 ‘차이가 없다’, 대립가설($H_{1}$)은 ‘차이가 있다’는 주장이며, 유의확률은 귀무가설이 참이라고 가정했을 때 지금 관측된 것만큼 극단적인 결과가 나올 확률이다.

⑤는 $p = 0.046 \lt 0.05$인데도 ‘기각하지 못하였다·차이가 없다’고 결론을 거꾸로 뒤집어 놓았으므로 잘못된 서술이다. 올바른 결론은 귀무가설을 기각하고 전분 종류에 따라 맛에 유의한 차이가 있다고 본다는 것이다.

나머지 항목을 짚어 두면, ②의 일원분산분석(one-way ANOVA)은 하나의 요인(여기서는 전분 배합비)에 따라 나뉜 세 집단 이상의 평균이 모두 같은지를 한꺼번에 검정하는 기법이라 이런 배합비 실험에 적합하다. ③의 다중회귀분석은 독립변수 두 개 이상으로 종속변수를 설명하는 기법으로, 분산분석으로 차이를 확인한 뒤 배합비와 기호도의 관계를 모형으로 세우는 후속 분석이 될 수 있다.

1.38 냉동톤

[해설]

25 ℃의 물이 −10 ℃의 얼음이 되기까지는 현열 → 잠열 → 현열의 세 구간을 거치므로, 각 구간의 열량을 따로 구해 더한다. 제품 1톤 = 1,000 kg이다.

① 25 ℃ 물 → 0 ℃ 물(현열)

$Q_1 = m\,c\,\Delta T = 1{,}000 \times 1 \times 25 = 25{,}000$ kcal

② 0 ℃ 물 → 0 ℃ 얼음(잠열)

$Q_2 = m\,L = 1{,}000 \times 79.68 = 79{,}680$ kcal

③ 0 ℃ 얼음 → −10 ℃ 얼음(현열)

$Q_3 = m\,c\,\Delta T = 1{,}000 \times 0.5 \times 10 = 5{,}000$ kcal

④ 총 제거 열량

$Q = 25{,}000 + 79{,}680 + 5{,}000 = 109{,}680$ kcal

⑤ 냉동능력 — 24시간에 나누어 처리하므로 시간당 부하는 $\dfrac{109{,}680}{24} = 4{,}570$ kcal/h이고, 이를 1냉동톤(3,320 kcal/h)으로 나눈다.

$\dfrac{4{,}570}{3{,}320} = 1.3765$ → 1.38 냉동톤

일부 교재에는 목표 온도가 '10 ℃' 또는 '−15 ℃'로 인쇄되어 있으나, 정답 1.38 냉동톤과 맞아떨어지는 값은 −10 ℃ 하나뿐이다(10 ℃면 잠열·얼음 현열 구간이 아예 없어지고, −15 ℃면 1.41 냉동톤이 된다).

① 유도결합플라즈마법(ICP)

② 원자흡광광도법(AAS)

[해설]

납·카드뮴은 시료를 습식분해 또는 마이크로파 분해로 전처리한 뒤, 금속 원자가 빛을 흡수하거나 방출하는 성질을 이용해 측정한다. 「식품공전」 일반시험법의 중금속 시험법이 인정하는 측정법은 다음과 같다.

① 유도결합플라즈마법(ICP) — 시료를 약 6,000~10,000 K의 아르곤 플라즈마에 도입해 원자화·이온화시킨 뒤, 원소마다 고유한 방출 스펙트럼의 세기를 재는 ICP-AES(발광분광법)와, 생성된 이온을 질량분석기로 분리해 재는 ICP-MS(질량분석법)가 있다. 여러 원소를 동시에 잴 수 있고 ICP-MS는 검출한계가 매우 낮아 미량 중금속에 적합하다.

② 원자흡광광도법(AAS) — 원자화된 시료에 해당 원소의 특성 파장을 쬐어 흡광도를 재는 방법이다. 불꽃(flame)식과, 감도가 훨씬 높은 흑연로(graphite furnace)식이 있으며 납·카드뮴처럼 함량이 낮은 항목에는 흑연로식을 쓴다.

근거 — 「식품공전」 제8. 일반시험법 중 식품 중 유해물질시험법(중금속)

강력분 : ㉠, ㉣, (가)

중력분 : ㉡, ㉤, (나)

박력분 : ㉢, ㉥, (다)

[해설]

밀가루는 단백질(글루텐) 함량에 따라 나뉘고, 그 차이가 그대로 용도와 파리노그래프 곡선의 모양으로 나타난다.

① 강력분 — 글루텐 11 % 이상. 경질밀로 만들며 점탄성이 가장 커서 반죽이 잘 부풀고 가스를 오래 붙든다. 식빵 등 제빵용. 파리노그래프에서 반죽 형성시간과 안정도가 가장 길고 곡선의 폭이 넓다.

② 중력분 — 글루텐 8~11 %. 탄성은 강력분보다 약하나 끈기가 있어 면이 잘 늘어난다. 국수·우동 등 제면용이며 다목적으로 쓰인다. 곡선은 강력분과 박력분의 중간이다.

③ 박력분 — 글루텐 8 % 이하. 연질밀로 만들어 입자가 곱고 부드러우며 글루텐이 적어 잘 부서진다. 쿠키·케이크·튀김옷 등 제과용. 곡선은 정점이 낮고 형성 직후 빠르게 무너져 안정도가 가장 작다.

파리노그래프(farinograph)는 반죽에 일정한 힘을 가하면서 반죽의 굳기 변화를 시간에 따라 기록하는 장치로, 흡수율·반죽 형성시간·안정도·약화도를 읽어 밀가루의 제빵 적성을 판정한다. 글루텐이 많을수록 흡수율·형성시간·안정도가 모두 커진다.

소금이 만드는 높은 삼투압 때문에 미생물 세포에서 수분이 빠져나가 원형질 분리가 일어나 생육하지 못한다.

[해설]

염장의 보존 효과는 한 가지 기작이 아니라 아래 네 가지가 함께 작용한 결과이다. 발문이 1가지만 요구하므로 이 가운데 하나를 골라 쓰면 된다.

① 삼투압에 의한 원형질 분리 — 세포 밖 소금 농도가 높아지면 세포 안의 물이 밖으로 빠져나가 원형질이 세포벽에서 떨어지고 세포가 파괴된다.

② 수분활성도 저하 — 소금이 자유수를 붙들어 A_w를 낮추므로 미생물이 쓸 수 있는 물이 줄어든다. 일반 세균은 A_w 0.90, 효모는 0.88, 곰팡이는 0.80 아래에서 생육이 어렵다.

③ 용존산소 감소 — 소금이 녹으면 물에 녹아 있는 산소량이 줄어 호기성 세균의 생육이 억제된다.

④ 염소이온의 직접 작용 — 해리된 Cl⁻가 미생물의 효소계와 세포막 기능을 교란한다.

다만 호염성·내염성 세균(Vibrio속 등)과 일부 내삼투압성 효모는 높은 소금 농도에서도 자라므로, 염장만으로 완전한 살균 효과를 기대할 수는 없다.

20.36 %

[해설]

제품 하나하나가 '불량 / 양품'의 두 결과만 갖고 서로 독립이므로 이항분포를 적용한다.

$P(X = k) = {}_{n}C_{k}\, p^{k} (1-p)^{\,n-k}$

여기서 시행 횟수 $n = 5$, 불량 개수 $k = 1$, 불량률 $p = 0.05$이다.

${}_{5}C_{1} = \dfrac{5!}{1!\,(5-1)!} = 5$

$P(X = 1) = 5 \times 0.05^{1} \times 0.95^{4} = 0.203627$

백분율로 고치면 20.36 %이다.

일부 교재는 정답을 '20 %'로 싣고 있으나, 같은 교재의 풀이도 0.2036 × 100 = 20.36 %를 산출하고 있어 서로 어긋난다. 발문에 '정수로 반올림하라'는 지시가 붙은 판본에서만 20 %가 되며, 지시가 없으면 20.36 %가 정답이다.

① 작업장은 독립된 건물이거나, 식품취급 외의 용도로 쓰이는 시설과 분리되어야 한다.

② 작업장(출입문·창문·벽·천장 등)은 누수와 외부 오염물질·해충·설치류의 유입을 차단할 수 있도록 밀폐 가능한 구조여야 한다.

③ 작업장은 청결구역과 일반구역으로 분리하고, 제품 특성과 공정에 따라 분리·구획 또는 구분할 수 있다.

[해설]

이 항목은 식품(식품첨가물 포함)제조·가공업소, 건강기능식품제조업소, 집단급식소식품판매업소, 축산물작업장·업소에 공통으로 적용된다.

선행요건(PRP)은 HACCP 관리계획을 세우기 전에 갖춰 두어야 할 위생관리 기반이며, 그 첫 항목인 영업장 관리는 작업장·건물 바닥·벽·천장·배수 및 배관·출입구·통로 등으로 나뉜다. 이 중 '작업장'에 관한 요구사항이 위 세 가지이다.

① 분리 — 식품을 다루지 않는 시설(사무실·창고·화장실 등)과 섞이지 않도록 하여 교차오염원을 원천 차단한다.

② 밀폐 구조 — 누수·먼지·해충·설치류는 대표적인 외부 오염 경로이므로, 출입문과 창문을 포함한 건물 외피가 닫히는 구조여야 한다.

③ 구역 구분 — 오염 수준이 다른 공정을 섞지 않는 것이 핵심이다. 원료 입고·포장재 보관 등은 일반구역, 가열 후 냉각·내포장 등 오염되면 안 되는 공정은 청결구역으로 나누며, 제품 특성에 따라 청결구역을 다시 청결구역과 준청결구역으로 나눌 수 있다.

이때 세 용어의 뜻이 다르다. 분리는 벽이나 층 등으로 별도의 방·공간이 되는 것, 구획은 칸막이·커튼 등으로 나누는 것, 구분은 바닥에 선을 긋거나 간격을 두어 나누는 것을 말한다.

근거 — 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」 [별표 1] 선행요건 중 영업장 관리(작업장)

실제 유통·보관 조건보다 온도·습도 등을 가혹하게 높인 조건에 제품을 저장하여 품질 저하를 인위적으로 촉진시키고, 그 결과를 실제 유통 조건으로 외삽해 짧은 기간 안에 유통기한을 추정하는 실험

[해설]

유통기한을 실제 유통 온도에서 끝까지 확인하려면(실측실험) 제품 수명만큼의 시간이 그대로 필요하다. 가속실험은 온도가 화학반응·효소반응·미생물 증식 속도를 높인다는 성질을 이용해 이 시간을 줄이는 방법이다.

진행 절차

① 실제 보관·유통 온도와, 그보다 높은 비교 온도를 최소 2개 이상 잡아 동일 제품을 저장한다.

② 미리 정한 품질지표(관능·이화학·미생물 지표)를 일정 간격으로 측정하여, 각 온도에서 지표가 품질안전한계에 도달하는 시점을 구한다.

③ 온도별 반응속도상수를 아레니우스(Arrhenius) 식에 대입해 실제 유통 온도로 외삽하고, 그 값으로 기간을 설정한다.

특징 — 수명이 3개월 이상으로 길거나 유통조건이 복잡한 제품에서 시간·비용을 크게 아낄 수 있는 반면, 온도 구간에 따라 품질 저하 기작이 달라지면 외삽값이 실제와 어긋날 수 있어 실측실험으로 검증하는 것이 바람직하다.

참고로 2023년부터 유통기한 표시가 소비기한 표시로 바뀌었으므로, 현재 같은 실험은 '소비기한 가속실험'으로 부른다. 이 문항은 제도 개편 전에 출제된 것이어서 발문과 답안 모두 '유통기한'으로 둔다.

⑤

뉴턴유체는 전단응력과 전단속도가 정비례하며, 그 비례상수가 점도이다.

[해설]

뉴턴유체는 전단응력 $\tau$ 가 전단속도 $\dot{\gamma}$ 에 정비례하는 유체이다.

$\tau = \mu\,\dot{\gamma}$

따라서 유동곡선은 원점을 지나는 직선이 되고, 전단속도가 아무리 변해도 점도 $\mu$ 는 일정하다. 물·알코올·주스·식용유·설탕시럽처럼 저분자이고 묽은 단일상 유체가 여기에 든다. 보기 ⑤가 이를 '반비례'라 적었으므로 틀렸다.

나머지 보기에 나오는 비뉴턴유체는 다음과 같이 갈린다.

① 의사가소성(전단담화)유체 — 전단속도가 커지면 겉보기 점도가 떨어진다. 과일 퓨레, 농축 주스.

② 딜레이턴트(전단농후)유체 — 반대로 전단속도가 커질수록 점도가 오른다. 고농도 전분 현탁액이 대표적이다.

③ 빙햄소성유체 — 일정한 항복응력을 넘어서야 비로소 흐르기 시작한다. 케첩·마요네즈·마가린이 여기에 든다.

④ 요변성(thixotropic)유체 — 전단을 계속 받는 동안 시간이 지날수록 점도가 낮아지고, 두면 다시 회복된다. 보기 ③은 이를 넓게 서술한 것으로 정오 판정 대상은 아니다.

① 1시간

② 칭량차

③ 0.1 %

[해설]

항량(恒量)은 더 이상 건조하거나 태워도 무게가 실질적으로 변하지 않는 상태, 즉 무게가 일정해진 상태를 말한다. 시료에서 뽑아낼 수분이나 태워 없앨 유기물이 남지 않았다는 판정 기준이다.

규정에 따르면 1시간을 더 건조·강열한 뒤 다시 달았을 때 앞뒤 칭량차가 직전에 잰 무게의 0.1 % 이하이면 항량에 이른 것으로 본다.

이 기준은 상압가열건조법에 의한 수분 정량, 회화법에 의한 회분 정량처럼 무게 차이로 성분량을 구하는 시험에서 종점을 정하는 데 쓰인다. 항량에 이르지 않은 상태에서 측정을 끝내면 수분은 낮게, 회분은 높게 나온다. 건조·강열한 시료는 반드시 데시케이터에서 식힌 뒤 달아 흡습을 막는다.

근거 — 「식품공전」 제1. 총칙 중 일반원칙

맛의 상쇄현상(상쇄효과)

성질이 다른 두 맛 성분이 섞이면 서로의 맛을 약화시켜 각각의 고유한 맛이 그대로 드러나지 않고 전체적으로 조화로운 맛이 되는 현상

[해설]

상쇄현상은 두 맛 성분이 서로를 눌러 어느 쪽도 원래 강도로 느껴지지 않게 되는 상호작용이다. 간장은 소금 농도가 16~18 %로 매우 짜지만 아미노산에서 오는 감칠맛이 짠맛을 눌러 주어 그만큼 짜게 느껴지지 않고, 김치도 젖산의 신맛과 소금의 짠맛이 서로를 상쇄해 부드러운 맛으로 정리된다.

맛의 상호작용은 다음과 같이 정리된다.

① 대비(강화)현상 — 주된 맛에 다른 맛을 조금 넣으면 주된 맛이 더 강해진다. 설탕물에 소금을 약간 넣으면 단맛이 강해지는 것.

② 억제(감소)현상 — 한 성분이 다른 성분의 맛을 약하게 만든다. 커피의 쓴맛이 설탕 때문에 약해지는 것.

③ 상쇄현상 — 두 맛이 서로 약해져 조화로운 맛이 된다. 간장(짠맛+감칠맛), 김치(짠맛+신맛).

④ 상승현상 — 같은 계열의 맛 성분이 함께 있을 때 합보다 큰 맛을 낸다. MSG에 핵산계 조미료를 더하면 감칠맛이 크게 오르는 것.

⑤ 변조현상 — 앞서 먹은 맛 때문에 다음 맛이 다르게 느껴진다. 쓴 약을 먹은 뒤 마신 물이 달게 느껴지는 것.

○ 동질다형현상 : 지방산 조성이 같은 유지라도 결정형(α형·β′형·β형)이 달라지면 융점·경도·조직 등 물리적 성질이 서로 다르게 나타나는 현상

○ 버터에 나타나는 특성 : 버터는 β′형 결정을 이루므로 결정 입자가 곱고 균일하여 조직이 부드럽고 잘 발리며, 크리밍성과 쇼트닝성이 우수하다.

[해설]

트리글리세리드는 지방산 사슬이 쌓이는 방식에 따라 여러 결정형을 가질 수 있고, 이때 화학 조성은 같은데 물성만 달라진다. 이를 동질다형(polymorphism)이라 한다.

① α형(육방정계) — 사슬 배열이 가장 성기고 불안정하며 융점이 가장 낮다. 녹인 유지를 급랭했을 때 먼저 생기고 조직이 거칠다.

② β′형(사방정계) — 준안정형으로 결정이 미세하고 치밀하다. 공기를 잘 품어 크리밍성이 좋다. 버터·마가린·쇼트닝이 이 형이다.

③ β형(삼사정계) — 가장 안정하고 융점이 높으며 결정이 굵고 거칠다. 카카오버터·라드가 이 형이다.

결정형은 α → β′ → β 방향으로 전이하므로, 유지를 녹였다 굳히기를 되풀이하면 융점이 달라진다. 초콜릿을 만들 때 템퍼링으로 카카오버터를 안정한 β형 결정으로 유도하는 것도, 그 관리에 실패해 굵은 결정이 표면으로 떠올라 흰 얼룩이 생기는 팻 블룸(fat bloom)도 모두 동질다형현상의 결과이다.

① 유기용매를 쓰지 않아 제품에 잔류 용매가 남지 않는다.

② 확산계수가 커서 물질전달이 빨라 추출 속도와 수율이 높다.

[해설]

초임계유체란 임계온도와 임계압력을 동시에 넘어선 상태의 물질로, 기체에 가까운 확산성과 액체에 가까운 용해력을 함께 가진다. 식품에서는 무독성·불연성이면서 임계점이 낮은 이산화탄소(임계온도 약 31 ℃, 임계압력 약 7.4 MPa)를 주로 쓴다.

지면의 정답 상자에는 아래 다섯 가지가 함께 실려 있으므로, 발문이 요구한 2가지는 이 가운데 어느 것을 골라 써도 된다.

① 잔류 용매가 없다 — 추출이 끝나고 압력을 낮추면 CO₂가 기체로 날아가므로 용매 제거 공정이 따로 필요 없고 안전·친환경적이다.

② 추출 속도·효율이 높다 — 점도가 낮고 확산성이 커서 원료 내부까지 빠르게 침투한다.

③ 선택적 추출이 가능하다 — 압력과 온도를 조절해 용해력을 바꾸면 원하는 성분만 골라 뽑을 수 있다.

④ 추출과 분리를 한 공정에서 처리할 수 있다 — 감압만으로 용질이 석출되므로 증류 같은 분리 조작이 줄어 에너지가 절감된다.

⑤ 열에 약한 성분을 보호한다 — 저온에서 조작하므로 향기 성분·색소·기능성 성분의 변성이 적다.

커피 카페인 제거, 홉 추출물, 향신료 올레오레진 제조 등이 대표적인 적용 예이다.

0.97

[해설]

수분활성도는 라울(Raoult)의 법칙에 따라 용액 속 물의 몰분율로 구한다.

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

① 수분 함량 — 100 − (18 + 5.5 + 1 + 3.5) = 72 %

② 몰수 계산(시료 100 g 기준)

물 : $\dfrac{72}{18} = 4$ mol

포도당 : $\dfrac{18}{180} = 0.1$ mol

비타민 C : $\dfrac{1}{176} = 0.00568$ mol

③ 대입

$A_w = \dfrac{4}{4 + 0.1 + 0.00568} = 0.9743$

따라서 A_w ≒ 0.97이다.

여기서 비타민 A와 스테아르산은 계산에서 빼야 한다. 두 성분은 지용성(소수성)이어서 물에 녹아 용질로 작용하지 못하므로 물의 몰분율을 떨어뜨리지 않는다. 발문이 두 성분의 분자량까지 제시한 것은 함정 조건이며, 실제 계산에는 쓰이지 않는다.

(1) 흡착크로마토그래피

○ 분리 원리 : 고정상 표면에 흡착되는 세기가 성분마다 다른 것을 이용해 분리한다.

○ 고정상의 예 : 실리카겔, 활성알루미나, 활성탄, 산화마그네슘

(2) 친화크로마토그래피

○ 분리 원리 : 고정상에 결합시킨 리간드와 목적물질 사이의 특이적 친화결합을 이용해 분리한다.

○ 고정상의 예 : 글루타치온, 비오틴, 렉틴, 단백질 A

[해설]

(1) 흡착크로마토그래피 — 고체 흡착제를 고정상으로, 액체나 기체를 이동상으로 쓴다. 고정상 표면에 강하게 붙는 성분은 늦게, 약하게 붙는 성분은 빨리 빠져나오므로 그 시간 차이로 나뉜다. 흡착제로는 실리카겔·활성알루미나·활성탄·산화마그네슘·전분 등을 쓴다. 색소나 저분자 유기물의 분리·탈색에 널리 쓰인다.

(2) 친화크로마토그래피 — 담체에 목적물질과만 결합하는 리간드를 붙여 두면, 시료를 흘렸을 때 목적물질만 붙들리고 나머지는 그대로 빠져나간다. 이어서 용출액의 pH나 이온세기를 바꾸거나 유리 리간드를 넣어 목적물질만 회수한다. 항체 정제에는 단백질 A, 재조합 단백질 정제에는 글루타치온(GST 태그)이나 비오틴-아비딘 쌍, 당단백질 정제에는 렉틴을 쓴다. 한 단계로 매우 높은 순도를 얻을 수 있는 것이 장점이다.

이 밖에 발효액 정제에는 전하 차이를 쓰는 이온교환크로마토그래피, 분자 크기 차이를 쓰는 겔여과(크기배제)크로마토그래피가 함께 쓰인다.