2018년 식품안전기사실기(필답형) 3회차

① 가열 온도

② pH

③ 수분(수분활성도)

[해설]

살균 조건(D값·Z값)을 식품마다 따로 정하는 까닭은 같은 균이라도 가열 환경에 따라 열저항성이 크게 달라지기 때문이다.

• 가열 온도 — 온도가 높을수록 균이 빨리 죽어 D값(균수를 1/10로 줄이는 데 걸리는 시간)이 작아진다.
• pH — 중성 부근에서 내열성이 가장 크고 산성일수록 약해지므로 pH 4.6을 경계로 살균 강도를 달리한다.
• 수분(수분활성도) — 건조할수록 균의 단백질이 잘 변성되지 않아 내열성이 커진다.

이 밖에 균의 종류와 생육 단계(포자가 영양세포보다 훨씬 강함), 처음 균수, 식품 성분(당·염·지방이 균을 보호함)도 내열성을 좌우한다.

(1) 발생 조건 — 사후강직이 끝나지 않아 ATP가 남아 있는 도체를 0~16 ℃의 저온으로 급속히 냉각할 때 일어나며, 적색근섬유의 비율이 높고 피하지방이 얇은 쇠고기·양고기에서 잘 나타난다.

(2) 영향 — 근섬유가 강하게 수축해 고기가 질겨지고 연도가 크게 떨어지며, 보수력이 낮아져 조리 시 드립 손실이 늘어난다.

[해설]

저온단축은 사후강직이 끝나기 전, 근육에 ATP가 남아 있을 때 급랭해서 생긴다. 저온에서는 근소포체가 칼슘을 붙잡아 두지 못해 남은 ATP로 근육이 강하게 수축한다.

발생 조건은 강직 전 도체를 0~16 ℃로 급속 냉각하는 것이다. 적색근섬유가 많고 피하지방이 얇아 냉기가 빨리 스며드는 쇠고기·양고기에서 잘 일어난다.

근섬유가 짧게 오그라든 채 굳으므로 고기가 질겨지고 숙성해도 연도가 잘 회복되지 않는다. 보수력도 떨어져 조리할 때 드립 손실이 커진다.

혼동 주의: 돼지고기는 반대로 높은 온도에 오래 두어 생기는 고온단축이 문제가 된다.

① 콜레라

② 장티푸스

③ 세균성이질

[해설]

감염병의 예방 및 관리에 관한 법률에서 물·식품을 통해 분변-경구 경로로 퍼지는 대표 감염병은 제2급감염병에 모여 있다.

• 콜레라 — 콜레라균에 오염된 물·어패류로 감염되며, 쌀뜨물 같은 심한 설사와 탈수를 일으킨다.
• 장티푸스 — 장티푸스균에 오염된 물·음식으로 감염되며, 고열이 오래 이어진다.
• 세균성이질 — 적은 균수로도 감염되는 시겔라균이 원인이며, 혈변·점액변 섞인 설사를 일으킨다.

예방의 요점은 안전한 물 공급, 조리 종사자 손 씻기, 어패류 충분히 익히기다.

① 압축력

② 전단력

③ 충격력

[해설]

분쇄는 고체에 힘을 가해 균열을 키워 쪼개는 조작이다. 분쇄기는 주로 쓰는 힘에 따라 압축·전단·충격의 3대 원리로 나뉜다.

• 압축력은 두 면 사이에 끼워 눌러 부수는 힘으로, 롤 밀·조 크러셔가 쓴다.
• 전단력은 어긋나게 비벼 부수는 힘으로, 디스크 밀·맷돌형이 쓰며 미분쇄에 유리하다.
• 충격력은 빠르게 때려 깨뜨리는 힘으로, 해머 밀·핀 밀이 대표적이다.

혼동 주의: 칼날로 자르는 절단력을 넣어 4가지로 드는 교재도 있다. 3가지를 물으면 압축·전단·충격을 쓴다.

(1) 저장법 — CA저장(가스저장) : 저장고 안의 기체 조성과 온·습도를 인위적으로 조절해 호흡과 숙성을 늦추고 신선도를 유지하는 저장법

(2) 기체 조절 — 산소 농도를 낮추고 이산화탄소 농도를 높여 호흡을 억제한다.

(3) 온도 조절 — 저온장해가 생기지 않는 범위에서 되도록 0 ℃에 가깝게 낮춰 호흡을 억제한다.

[해설]

수확한 청과물은 호흡으로 양분을 소모하면서 숙성·노화한다. CA저장(가스저장)은 저장고의 기체 조성과 온·습도를 조절해 호흡을 늦추고 신선도를 유지한다.

• 기체 조절 — 산소를 낮추고 이산화탄소를 높이면 호흡과 에틸렌 작용이 함께 억제된다.
• 온도 조절 — 온도가 낮을수록 호흡이 느려지므로 저온장해(바나나처럼 저온에 약한 품목의 갈변·함몰)가 생기지 않는 범위에서 0 ℃에 가깝게 낮춘다.

산소를 지나치게 낮추면 혐기호흡으로 이취가 생기므로 하한을 지킨다. 필름 포장으로 기체 조성이 저절로 맞춰지게 하는 MA저장과 구분한다.

(1) 파지가 숙주세균에 감염·증식하면서 균을 녹여, 한천배지 위에 고르게 자란 균막에 생긴 투명한 원형의 용균 자국

(2) 시료를 단계희석해 숙주세균 배양액과 섞어 감염시킨 뒤 연한천에 풀어 한천평판 위에 중첩·배양하고, 생긴 플라크 수에 희석배수를 곱해 원액의 파지 농도(PFU/mL)를 구한다.

[해설]

파지는 너무 작아 직접 세기 어려우므로, 파지 한 입자가 만든 눈에 보이는 흔적인 플라크를 센다. 플라크는 숙주세균이 고르게 자란 균막에서 파지가 균을 녹여 생긴 투명한 원형 자국이다.

시료를 단계희석해 숙주세균과 섞어 감염시키고, 연한천에 풀어 기층 한천평판 위에 얇게 부어 중첩한 뒤 배양한다. 겹치지 않고 셀 수 있는 평판의 플라크 수에 희석배수를 곱해 원액 농도를 구한다.

파지 농도(PFU/mL) = 플라크 수 × 희석배수 ÷ 접종량(mL)
플라크 하나는 감염성 파지 한 입자에서 비롯되므로 단위는 PFU(플라크형성단위)를 쓴다.

드라이아이스에 닿아 검체가 얼면 그 과정에서 미생물의 일부가 죽거나 손상되어, 실제보다 균수가 적게 나오는 등 검사 결과가 달라질 수 있기 때문이다.

[해설]

식품공전의 검체 운반 요령은 미생물 검체를 채취 당시 상태 그대로 운반하되, 드라이아이스를 쓸 때는 검체가 얼지 않도록 하라고 정한다.

드라이아이스는 승화 온도가 약 −78.5 ℃라서 냉장 상태로 두어야 할 검체를 얼려 버린다. 얼고 녹는 동안 생긴 얼음 결정이 세포를 손상시켜 균이 죽거나 손상균이 되어 배지에서 자라지 못한다.

그 결과 균수가 실제 수치에 못 미치게 나와 부적합 검체를 적합으로 잘못 판정할 수 있다.

냉장 검체는 아이스팩 등으로 얼지 않게 저온만 유지한다.

(1) 원리 — 식품을 얼린 뒤 물의 삼중점(0.01 ℃, 0.006 기압)보다 낮은 온도·압력에 두어, 얼음이 물로 녹는 과정을 거치지 않고 곧바로 수증기로 승화하게 하여 수분을 제거한다.

(2) 장점 ① 낮은 온도에서 진행되어 열에 의한 성분 변화가 적고, 가용성분의 이동·수축·표면경화가 일어나지 않는다. ② 다공질 조직이 남아 복원성이 좋고 휘발성 향기성분의 손실이 적다.

(3) 단점 ① 조직이 다공질이어서 부서지기 쉽고 흡습·산화가 빠르다. ② 설비비와 운전비가 비싸고 건조에 걸리는 시간이 길다.

[해설]

물의 상평형도는 가로축을 온도, 세로축을 압력으로 놓고 고체·액체·기체 영역을 가르는 그림이다. 세 영역이 한 점에서 만나는 삼중점(0.01 ℃, 0.006 기압) 아래쪽에는 액체 영역이 아예 없어, 이 압력보다 낮은 곳에서 얼음에 열을 주면 녹지 않고 바로 수증기가 된다. 동결건조는 이 승화 영역을 이용한다.

공정은 ① 식품을 급속 동결해 수분을 얼음으로 만들고 ② 건조실을 감압해 삼중점 아래로 낮춘 뒤 ③ 승화열을 공급하며 얼음을 승화시키고(1차 건조) ④ 마지막에 조직에 결합된 수분을 조금 더 높은 온도에서 없애는(2차 건조) 순서로 진행한다. 얼음의 승화잠열은 융해잠열과 증발잠열을 합한 정도(약 2,835 kJ/kg)로 커서, 열을 대 주지 않으면 건조가 멈춘다. 승화한 수증기는 응축기(콜드 트랩)에서 얼려 붙잡아 진공을 유지한다.

얼음이 있던 자리가 그대로 빈 구멍으로 남기 때문에 모양과 부피가 거의 변하지 않고 물에 넣으면 금방 되살아난다. 인스턴트커피, 건조 채소·육류 블록, 즉석국의 건더기처럼 향과 복원성이 중요한 제품에 쓰는 이유다. 반대로 이 다공질 구조는 공기와 닿는 면적이 넓다는 뜻이라, 완성품은 산소·습기를 막는 포장(진공·질소 충전, 탈산소제)이 반드시 따라야 한다.

$\text{조지방}(\%)=\dfrac{W_1-W_0}{S}\times 100$

$W_0$ : 추출 플라스크의 무게(g), $W_1$ : 조지방을 추출해 건조시킨 뒤 추출 플라스크의 무게(g), $S$ : 검체 채취량(g)

[해설]

식품공전 에테르추출법은 검체의 지방을 에테르로 추출하고 용매를 날린 뒤, 플라스크가 무거워진 만큼을 지방량으로 본다.

조지방(%) = (W₁ − W₀) / S × 100

• W₀ — 추출 전 항량으로 만든 추출 플라스크의 무게(g).
• W₁ — 조지방을 추출해 건조시킨 뒤 추출 플라스크의 무게(g)이며, W₁ − W₀가 추출된 지방의 양이다.
• S — 검체 채취량(g).

에테르에 함께 녹는 인지질·색소·왁스까지 포함되므로 순수 지방이 아닌 조지방이라 부른다.

① 영양소 기능

② 생리활성 기능

③ 질병발생 위험감소 기능

[해설]

건강기능식품 기능성 원료 및 기준·규격 인정에 관한 규정은 기능성을 세 갈래로 나눈다. 모두 의약품처럼 질병 치료·예방을 표방하지 않는다는 점이 공통이다.

• 영양소 기능은 비타민·무기질처럼 성장·증진과 정상 기능에 대한 영양소의 생리학적 작용이다.
• 생리활성 기능은 정상 기능이나 생물학적 활동에 특별한 효과를 주어 건강을 유지·개선하는 기능이다.
• 질병발생 위험감소 기능은 섭취가 질병 발생이나 건강상태의 위험을 낮추는 기능이다.

혼동 주의: 질병발생 위험감소 기능은 '위험 감소'이지 '예방'이 아니다. 가장 높은 수준의 과학적 근거를 요구해 인정 사례가 드물다.

129.83 ℃

[해설]

원통 벽의 열저항은 길이 1 m당 R = ln(r_o/r_i) / (2πk)이다. 파이프층과 단열재층은 직렬이라 두 층을 지나는 열류량이 같다.

r₁ = 0.04 m, r₂ = 0.06 m, r₃ = 0.10 m
R_관 = ln(0.06/0.04) / (2π × 17) = 0.0038 ℃/W
R_단열 = ln(0.10/0.06) / (2π × 0.035) = 2.3229 ℃/W

q = (130 − 25) / (0.0038 + 2.3229) = 45.13 W/m
t₂ = 130 − 45.13 × 0.0038 = 129.83 ℃

열저항의 99 % 이상이 단열재에 몰려 있어 온도도 거의 단열재에서 떨어지므로, 파이프 표면 온도가 130 ℃에 바짝 붙어 나오는 것이 정상이다.

① 갈변 방지 — 산화효소를 억제해 색이 검게 변하는 것을 막음

② 미생물·해충의 번식 억제로 저장성 향상

③ 고유의 색택과 향미 유지

[해설]

유황 훈증은 유황을 태워 생긴 아황산가스(SO₂)를 과일에 쐬는 건조 전 전처리다. 아황산가스의 환원·표백·살균 작용이 효과의 근거가 된다.

• 갈변 방지 — 폴리페놀 산화효소를 억제해 과일이 검게 변하는 것을 막는다.
• 저장성 향상 — 살균·살충 작용으로 미생물·해충의 번식을 억제한다.
• 색택·향미 유지 — 산화를 막아 과일 고유의 빛깔과 풍미를 지킨다.

실무 의미: 아황산은 제품에 남으므로 이산화황 10 mg/kg 이상 잔류하면 알레르기 유발물질로 표시해야 한다.