세균 < 효모 < 곰팡이

(조사시간이 긴 것부터 쓰면 곰팡이 > 효모 > 세균)

[해설]

자외선 살균은 파장 250~260 nm(살균력이 가장 큰 것은 살균등의 253.7 nm, 흔히 254 nm로 적는다)의 빛이 핵산에 흡수되어 이웃한 티민끼리 결합한 티민 이량체를 만들고, 그 결과 DNA 복제가 막혀 미생물이 죽는 원리다.

같은 사멸 효과를 얻는 데 필요한 조사선량(mJ/cm²)은 세포가 크고 세포벽이 두꺼우며 빛을 흡수·차단하는 색소를 가질수록 커진다. 같은 램프를 쓴다면 조사시간은 $t=\dfrac{D}{I}$($t$: 조사시간, $D$: 필요 조사선량, $I$: 조사강도)로 필요 선량에 비례한다.

· 세균의 영양세포는 크기가 작고 세포벽이 얇아 자외선이 쉽게 통과한다 → 가장 짧은 시간에 사멸한다(수~수십 mJ/cm² 수준).

· 효모는 세균보다 세포가 크고 세포벽이 두꺼워 더 많은 조사량이 필요하다.

· 곰팡이는 균사와 포자를 이루고 포자벽이 두꺼운 데다 멜라닌 등 색소가 자외선을 흡수·차단하므로 저항성이 가장 크다 → 가장 긴 시간이 필요하다.

따라서 필요한 조사시간(조사량)은 짧은 쪽부터 세균 < 효모 < 곰팡이이고, 긴 쪽부터 나열하면 곰팡이 > 효모 > 세균이 된다. 같은 균종이라도 아포(포자)는 영양세포보다 훨씬 큰 선량을 요구한다.

자외선은 투과력이 거의 없어 빛이 직접 닿는 표면·공기·맑은 물의 살균에만 유효하다. 그늘진 부분이나 혼탁한 액체 내부에는 닿지 못하고, 잔류성이 없어 처리 후의 재오염은 막지 못한다는 한계도 함께 기억한다.

(1) 동결건조법

(2) 분무건조법

[해설]

동결건조법은 추출액을 먼저 얼린 뒤 진공에서 얼음을 곧바로 수증기로 승화시켜 말린다. 건조 내내 품온이 낮게 유지되므로 열에 약한 휘발성 향기성분이 거의 날아가지 않고 갈변·열변성도 적다. 얼음이 빠져나간 자리가 그대로 구멍으로 남아 다공질 조직이 되므로 물에 넣었을 때 복원도 빠르다. 다만 동결·진공 설비와 긴 건조시간이 필요해 비용이 가장 비싸다.

분무건조법은 열풍이 도는 건조탑 안으로 추출액을 안개처럼 뿜어 넣어 순간적으로 말린다. 액적이 잘게 쪼개지면서 표면적이 매우 커지므로 수 초 만에 건조가 끝나고, 연속·대량 생산이 가능해 단위당 생산비가 가장 낮다. 대신 고온 열풍을 쓰기 때문에 향기성분 손실이 커서, 향을 따로 포집했다가 분말에 다시 입히는 향 회수 공정을 붙이기도 한다.

인스턴트커피의 정의는 「식품의 기준 및 규격」(식품공전)의 커피 항에 있으며, 볶은 커피의 가용성 추출액을 건조한 것을 말한다. 시장에서 값이 비싼 이른바 '프리즈드라이' 제품이 동결건조품, 저가 대용량 제품이 분무건조품이다.

(1) 1일 섭취허용량 — 사람이 평생에 걸쳐 날마다 먹어도 건강상 해로운 영향이 나타나지 않는다고 판단되는 1일 최대 섭취량(체중 1 kg당 mg으로 나타낸다)

(2) 이론적 1일 최대 섭취량 — 식품별 잔류허용기준에 그 식품의 1일 섭취량을 각각 곱해 모두 더한 값

[해설]

ADI(Acceptable Daily Intake)는 식품첨가물이나 잔류농약처럼 사람이 의도적으로 쓰는 화학물질에 매기는 안전 기준값이다. 동물실험에서 아무런 유해영향이 관찰되지 않는 최대 투여량(NOAEL)을 구한 뒤, 동물과 사람의 차이와 사람들 사이의 개인차를 고려한 안전계수(보통 100)로 나누어 정한다.

$\mathrm{ADI}=\dfrac{\mathrm{NOAEL}}{\text{안전계수}}\ \left[\mathrm{mg/kg\ b.w./day}\right]$

TMDI(Theoretical Maximum Daily Intake)는 실제 섭취량이 아니라 '가장 나쁜 경우'를 가정한 노출량이다. 모든 식품이 잔류허용기준(MRL)의 최대치까지 잔류한 상태로 평균 섭취량만큼 먹었다고 보고 합산한다.

$\mathrm{TMDI}=\sum\left(\mathrm{MRL}_i\times F_i\right)$ ($\mathrm{MRL}_i$: 식품 i의 잔류허용기준, $F_i$: 식품 i의 1일 섭취량)

두 값은 잔류허용기준을 정할 때 짝으로 쓰인다. 새 기준을 세우려면 그 기준으로 계산한 TMDI가 ADI를 넘지 않아야 하며, 실무에서는 식품을 통한 노출이 ADI의 80 %를 넘지 않도록 잡는다. 나머지 20 %는 음용수와 환경을 통한 비의도적 노출 몫으로 남겨 두기 때문이다. TMDI가 지나치게 과대평가로 나오면 가공·조리에 따른 감소계수와 실제 잔류 수준을 반영한 추정 1일 섭취량(EDI)으로 다시 평가한다.

아이스크림의 수분이 과자 쪽으로 옮겨 가는 것을 초콜릿 층이 막아, 유통·보관 중에도 콘이 눅눅해지지 않고 바삭한 조직을 유지하도록 하기 위해서

[해설]

콘 과자는 수분이 2~3 % 수준으로 바싹 말라 있는 저수분·유리질 상태이고, 그 안에 담기는 아이스크림은 수분이 60 % 안팎이다. 두 재료의 수분활성도 차이가 크므로, 그대로 두면 수분은 활성도가 높은 아이스크림에서 낮은 과자 쪽으로 계속 이동한다. 과자가 수분을 빨아들이면 유리전이온도가 내려가 유리질이 고무상으로 바뀌고, 깨물 때 부서지는 맛이 사라져 질기고 눅눅한 식감이 된다.

초콜릿은 코코아버터라는 유지가 연속상을 이루는 제품이어서 수분이 거의 통과하지 못한다. 그래서 과자 안쪽에 초콜릿을 입히면 수분 이행을 차단하는 방습층이 되어 저장기간 내내 바삭함이 유지된다. 부수적으로 아이스크림이 녹아 흘러 과자가 물러지는 것을 늦추고 풍미를 더하는 효과도 있다.

수분활성도가 다른 재료를 한 제품에 담을 때 쓰는 일반적인 해법으로, 유지·왁스·식용 필름 같은 수분 장벽을 경계면에 두거나 두 상의 수분활성도를 미리 비슷하게 맞추는 방법이 함께 쓰인다.

(1) 굴 등 패류(젓갈 재료) — 배추를 절이거나 씻는 데 쓴 오염된 지하수도 함께 의심된다

(2) ① 유전물질(DNA 또는 RNA)이 단백질 껍질에 싸인 구조로, 그 자체가 세포가 아니다

② 스스로 증식하지 못하고 살아 있는 숙주세포 안에서만 증식한다(효소가 없다)

③ 10~100개 정도의 미량으로도 발병한다

④ 설사, 구토, 복통, 발열, 메스꺼움 등 세균성 식중독과 비슷하다

⑤ 듣는 치료제나 백신이 없어 수분 보충 등 대증요법에 의존한다

⑥ 사람에서 사람으로 옮아 2차 감염이 잘 일어난다

[해설]

노로바이러스는 껍질(외피)이 없는 소형 구형 RNA 바이러스로, 사람의 장에서만 증식한다. 감염자의 분변·구토물로 배출되어 물과 식품을 오염시키므로, 김치에서 문제가 되는 경로는 두 가지다. 하나는 젓갈이나 양념으로 들어가는 굴 등 패류인데, 패류는 바닷물을 걸러 먹는 과정에서 중장선에 바이러스를 농축한다. 다른 하나는 배추를 절이고 씻는 데 쓰는 지하수로, 인근 오수가 스며든 지하수를 소독 없이 쓰면 대량 오염으로 이어진다.

세균성 식중독과 갈리는 지점을 정리해 두면 방제 방향이 보인다. 세균은 식품에서 스스로 늘어나므로 저온 보관으로 증식을 억제하는 것이 핵심이지만, 바이러스는 식품에서 증식하지 않는 대신 극히 적은 수로도 발병하므로 애초에 오염을 막는 것이 유일한 방법이다. 또 항생제가 듣지 않고 백신도 없으며, 환자의 구토물·손을 통한 사람 간 2차 감염이 흔해 집단시설에서 유행이 커진다.

저항성도 강해 냉동 상태에서 오래 살아남고 산에도 비교적 안정하다. 실무에서 드는 대책은 지하수의 자외선·염소 소독, 패류의 85 ℃에서 1분 이상 가열, 종사자의 손 씻기와 유증상자 조리 배제, 구토물의 즉시 소독(염소계 소독제)이다.

(1) 근원섬유 단백질, 근장 단백질, 결합조직 단백질

(2) 미오신(myosin) — 근원섬유 단백질에 속한다

[해설]

육류 단백질은 어떤 용매에 녹는가로 세 무리로 갈라 정리한다.

수축과 이완을 실제로 일으키는 것은 근원섬유를 이루는 굵은 필라멘트와 가는 필라멘트다. 굵은 필라멘트의 미오신은 머리 부분에 ATP 분해 활성을 지녀, ATP를 쪼개며 얻은 에너지로 가는 필라멘트의 액틴을 끌어당긴다. 이때 두 단백질이 결합해 액토미오신이 되고, ATP가 다시 붙으면 결합이 풀려 이완된다. 도축 뒤 ATP가 고갈되면 이 결합이 풀리지 않아 액토미오신이 그대로 남는데, 이것이 사후경직이다.

답을 무리 이름 수준으로 요구한 경우에는 미오신이 속한 근원섬유 단백질이라고 써도 같은 뜻이 된다. 가공 측면에서도 이 무리가 중요한데, 소시지·햄 반죽에 소금을 넣어 근원섬유 단백질을 녹여 내야 유화 안정성과 결착력이 생긴다.

0.96

[해설]

수분활성도는 식품 속 물의 증기압을 같은 온도 순수한 물의 증기압으로 나눈 값이며, 묽은 용액에서는 라울 법칙에 따라 용매(물)의 몰분율과 같다고 본다.

$A_w=\dfrac{P}{P_0}=\dfrac{n_w}{n_w+n_s}$ ($n_w$: 물의 몰수, $n_s$: 용질의 몰수)

식품 100 g을 기준으로 잡으면 물이 30 g, 설탕이 25 g이므로 각각의 몰수는 다음과 같다.

$n_w=\dfrac{30}{18}=1.667\ \mathrm{mol}$

$n_s=\dfrac{25}{342}=0.0731\ \mathrm{mol}$

$A_w=\dfrac{1.667}{1.667+0.0731}=0.9580 \fallingdotseq \boldsymbol{0.96}$

몰수를 구할 때 분모의 기준을 식품 100 g으로 통일하는 것이 요령이다. 또 단백질·전분 같은 고분자는 분자량이 매우 커서 같은 질량이라도 몰수가 극히 작으므로 수분활성도를 거의 낮추지 못한다. 설탕·소금처럼 분자량이 작은 물질을 넣어야 수분활성도가 크게 내려가며, 같은 질량이라면 분자량이 작고 이온으로 나뉘는 소금이 설탕보다 훨씬 효과가 크다.

다만 이 계산은 이상용액을 가정한 값이다. 실제 식품에서는 물이 성분에 흡착되어 붙들리므로 측정한 수분활성도가 계산값보다 낮게 나오는 것이 보통이다.

글루텐을 만드는 단백질이 없어 반죽에 점탄성·신장성·탄력이 생기지 않고, 발효 중 생긴 이산화탄소를 가둘 그물 구조가 없어 부피가 부풀지 못하며, 조직이 푸석하게 부서진다.

[해설]

빵이 부푸는 것은 효모가 낸 이산화탄소를 반죽이 가두어 두기 때문이고, 그 일을 하는 것이 글루텐이다. 밀가루를 물과 함께 치대면 밀에만 들어 있는 저장단백질 글리아딘(점착성과 늘어나는 성질을 준다)과 글루테닌(탄력과 되돌아오는 성질을 준다)이 이황화결합으로 이어져 글루텐이라는 입체 그물망을 이룬다. 이 막이 가스를 붙들어 두고, 오븐에서 부푼 모양 그대로 굳는다.

전분은 아밀로스와 아밀로펙틴이라는 다당류뿐이어서 물과 섞고 치대도 이런 그물망이 만들어지지 않는다. 따라서 다음과 같은 변화가 나타난다.

① 가스 보유력 상실 — 발효로 생긴 이산화탄소가 그대로 빠져나가 반죽이 거의 부풀지 않고, 구워도 부피가 작고 속이 촘촘한 제품이 된다.

② 점탄성·신장성 소실 — 반죽이 늘어나지 않고 끊어지며, 성형해도 형태가 유지되지 않는 묽은 배터 상태에 가까워진다.

③ 부서지는 조직 — 구조를 지탱하는 것이 호화된 전분 사이의 수소결합뿐이라 결합력이 약하고, 식으면서 전분이 노화(retrogradation)해 조직이 더 딱딱하고 푸석해지며 노화 속도도 빠르다.

그래서 밀가루를 쓸 수 없는 제빵에서는 글루텐을 대신할 구조 형성 물질을 따로 넣어 결합력과 가스 보유력을 보완한다.

① 푸르푸랄(furfural)

② α-나프톨(α-naphthol)

③ 글리코사이드(glycoside)

[해설]

몰리쉬 반응은 아미노당을 뺀 거의 모든 탄수화물이 나타내는 발색반응이어서, 시료에 당질이 들어 있는지를 가려내는 예비 정성시험으로 쓴다.

조작은 시료 용액에 α-나프톨의 알코올 용액을 몇 방울 떨어뜨린 뒤, 진한 황산을 시험관 벽을 타고 조용히 흘려 넣어 두 액이 섞이지 않고 층을 이루게 하는 것이다. 그 경계면에 자색 고리가 생기면 양성이다.

반응 원리는 두 단계다. 먼저 진한 황산의 강한 탈수작용으로 당에서 물이 빠지면서 푸르푸랄계 화합물이 생긴다. 오탄당에서는 푸르푸랄이, 육탄당에서는 5-하이드록시메틸푸르푸랄(HMF)이 만들어진다. 이것이 α-나프톨과 축합해 색을 띠는 화합물이 된다. 올리고당·다당류는 단당류가 글리코사이드 결합으로 이어진 것이므로, 진한 황산이 그 결합을 가수분해해 단당류로 쪼갠 뒤 같은 경로를 밟는다.

함께 정리해 둘 정성시험으로는 당질 전반에 반응하는 안트론 반응, 케토스만 빠르게 붉은색을 내는 셀리반오프 반응, 오탄당을 가려내는 바이알 반응, 환원당을 확인하는 펠링·베네딕트 반응이 있다.

① 국제식품규격위원회(CAC, Codex Alimentarius Commission)

② FAO/WHO 합동식품첨가물전문가위원회(JECFA)

[해설]

두 기구는 역할이 갈린다.

· JECFA는 FAO와 WHO가 함께 운영하는 과학 자문 기구다. 첨가물·오염물질·동물용의약품의 독성자료를 평가해 ADI(1일 섭취허용량)를 정하고 규격안을 제시한다. 즉 '안전한가'를 판단하는 쪽이다.

· CAC는 FAO와 WHO가 소비자 건강 보호와 공정한 식품 무역을 목적으로 설립한 정부 간 기구로, JECFA의 평가 결과를 받아 산하 식품첨가물부회(CCFA)에서 검토한 뒤 Codex 규격으로 채택·확정한다. 즉 '기준으로 삼을 것인가'를 결정하는 쪽이다.

우리나라도 이 절차를 참고해, 「식품첨가물의 기준 및 규격」(식품첨가물공전)에서 첨가물의 기준·규격 설정과 사용기준 개정을 신청할 때 국제적으로 통용되는 평가 결과를 근거자료로 제출하도록 하고 있다. Codex 규격은 그 자체로 강제력이 있는 것은 아니지만, WTO 위생검역(SPS) 협정에서 국제 기준으로 인정되어 무역 분쟁의 판단 근거가 된다.

$\dfrac{A \times B}{100}\ \mathrm{(g/100\,g)}$

[해설]

두 값의 기준량이 서로 다르다는 점만 잡으면 끝난다. A는 식품 100 g을 기준으로 한 지방의 양이고, B는 지방 100 g을 기준으로 한 트랜스지방산의 양이다. 즉 A/100은 식품 중 지방의 질량분율, B/100은 지방 중 트랜스지방산의 질량분율이다.

식품 100 g에 든 트랜스지방의 양은 두 분율을 곱한 뒤 기준량 100 g을 다시 곱해 얻는다.

$\dfrac{A}{100}\times\dfrac{B}{100}\times 100=\boldsymbol{\dfrac{A\times B}{100}}$

예를 들어 조지방이 20 g/100 g이고 그 지방 중 트랜스지방산이 5 g/100 g이라면 $\dfrac{20\times 5}{100}=1\ \mathrm{g/100\,g}$이 된다.

실제 시험에서는 「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 일반시험법의 지방산 항에 따라 조지방을 추출하고 구성지방산을 기체크로마토그래프로 분석해 트랜스지방산 총량을 구한 뒤, 위와 같은 방식으로 환산한다. 표시 단계에서는 「식품 등의 표시기준」에 따라 100 g당 트랜스지방이 0.5 g 미만이면 '0.5 g 미만'으로, 0.2 g 미만이면 '0'으로 적을 수 있다.

① 살균 부족 — 살아남은 미생물이 자라며 가스를 낸다

② 탈기 불충분 — 관 안에 남은 공기가 가열·온도 상승 때 팽창한다

③ 내용물 과다 충전 — 헤드스페이스가 모자란다

④ 권체(밀봉) 불량 — 틈으로 미생물과 공기가 새어 든다

[해설]

팽창관은 관 내부 압력이 높아져 생기는 외관상 변질이다. 원인은 셋으로 갈라 정리하면 외우기 쉽다.

· 미생물적 원인 — 살균 부족으로 내열성 포자나 잔존 균이 살아남아 탄산가스·수소·황화수소를 내는 경우, 밀봉을 마치고 살균에 들어가기까지 오래 방치해 초기 균수가 크게 늘어난 경우, 권체 불량으로 냉각수 등에서 균이 새어 든 경우가 여기 든다.

· 화학적 원인 — 산도가 높은 내용물이 관 내면의 주석·철을 침식하면서 수소가스가 발생하는 수소팽창관이다. 오래 저장한 산성 과실 통조림에서 잘 나타난다.

· 물리적 원인 — 탈기가 불충분해 잔존 공기가 팽창하는 경우, 내용물을 너무 많이 채워 헤드스페이스가 모자란 경우, 살균 뒤 냉각이 부족하거나 감압이 급격해 내외 압력차가 커진 경우, 고지대 수송처럼 외기압이 낮아지는 경우다.

가스가 아직 적어 한쪽 면만 살짝 부푼 상태를 플리퍼·스프링거라 하고, 양쪽이 모두 굳게 부풀면 스웰이다. 미생물이 가스를 내지 않고 산만 만들어 겉모습은 멀쩡한 채 신맛이 나는 것은 플랫사워(flat sour)로, 팽창관과 달리 외관으로 걸러 낼 수 없어 더 위험하다.