2017년 식품안전기사실기(필답형) 2회차

○ L: 명도 — 0(검정)에서 100(흰색)

○ a: 적색도 — (+)이면 적색, (−)이면 녹색

○ b: 황색도 — (+)이면 황색, (−)이면 청색

[해설]

헌터 색차계는 시료에 빛을 쬐어 되돌아온 반사광을 세 개의 축으로 나누어 좌표로 읽는 기기다. 사람이 색을 '밝기 + 두 방향의 색기운'으로 느끼는 방식을 그대로 옮겨 놓은 것이 헌터 Lab 표색계다.

a와 b는 부호가 방향을, 절댓값이 그 색기운의 세기를 뜻한다. a와 b가 모두 0이면 색기운이 없는 무채색이고, L만 남아 흑백의 밝기 차이로만 구분된다.

두 시료의 색 차이는 세 값의 차를 좌표 거리로 묶은 색차 $\Delta E$로 나타낸다.

$\Delta E = \sqrt{(\Delta L)^2 + (\Delta a)^2 + (\Delta b)^2}$

식품에서는 이 값들로 품질 변화를 수치화한다. 갈변이 진행되면 L이 내려가고 a·b가 올라가며, 토마토 가공품의 붉은 정도는 a값으로, 유지나 면류의 누런 정도는 b값으로 관리한다. 관능평가처럼 사람마다 갈리지 않고 같은 기준으로 비교할 수 있다는 것이 색차계의 이점이다.

10,803.42

[해설]

직선 내삽법은 값을 아는 두 점을 직선으로 잇고 그 사이의 값을 읽는 방법이다. 지름 25 cm 행에는 값이 12,710 하나뿐이므로 먼저 지름 방향으로 (A)를 구하고, 그다음 유속 방향으로 (B)를 구한다.

y = y₁ + (y₂ − y₁)/(x₂ − x₁) × (x − x₁)

(A) = 1,017 + (1,524 − 1,017)/(30 − 20) × (25 − 20)
(A) = 1,017 + 50.7 × 5 = 1,270.5

(B) = 1,270.5 + (12,710 − 1,270.5)/(10.0 − 1.0) × (8.5 − 1.0)
(B) = 1,270.5 + 1,271.06 × 7.5 = 10,803.42

혼동 주의: 두 점이 먼저 확보되는 방향부터 채워야 한다. 25 cm 행에서 곧바로 유속 방향으로 내삽할 수는 없다.

(1) 감염경로

① 환자의 분변·구토물에 오염된 손이나 물건을 거쳐 입으로 들어가는 접촉감염(분변-구강 경로)

② 오염된 지하수·음용수, 그 물로 씻은 채소나 굴 등 패류를 익히지 않고 먹는 경우

③ 구토물이 튀면서 생긴 비말·에어로졸을 들이마시는 경우

(2) 원인 규명이 어려운 까닭

① 사람의 장 세포에서만 증식하고 일반 배지로는 배양되지 않아, 식품에 남은 적은 양의 바이러스를 검출·정량하기 어렵다

② 감염에 필요한 바이러스 양이 매우 적고 사람 사이 2차 감염이 빨라 최초 오염원을 특정하기 어렵다

③ 경로가 식품·물·접촉·비말로 여러 갈래인 데다 무증상 감염자도 바이러스를 배출해 추적이 어렵다

[해설]

노로바이러스는 사람의 장에서만 증식해 분변·구토물로 대량 배출되고, 이것이 사람·물·식품으로 옮겨 가며 퍼진다.

감염경로는 다음 세 갈래다.

• 접촉감염은 오염된 손·문손잡이·조리기구를 거쳐 입으로 들어가는 분변-구강 경로다.
• 물·식품 경로는 오염된 지하수·음용수나 그 물로 씻은 채소, 굴 같은 패류를 익히지 않고 먹는 경우다.
• 비말 경로는 구토물이 튈 때 생긴 에어로졸을 들이마시는 경우다.

원인 규명이 어려운 까닭은 다음과 같다.

• 일반 배지에서 배양되지 않아 식품에 남은 소량의 바이러스를 검출·정량하기 어렵다.
• 아주 적은 감염량으로도 걸리고 사람 간 2차 감염이 빨라 최초 오염원이 흐려진다.
• 경로가 여러 갈래인 데다 무증상 감염자도 바이러스를 배출해 추적이 어렵다.

혼동 주의: 외피가 없어 알코올 소독이 잘 듣지 않으므로 염소계 소독제를 쓰고, 패류는 중심온도 85 ℃에서 1분 이상 가열한다.

○ 정상젖산발효: 포도당 1분자가 젖산 2분자로만 분해되며 다른 생성물은 거의 나오지 않는다

○ 이상젖산발효: 젖산과 함께 에탄올·이산화탄소·초산 등 다른 생성물이 같이 만들어진다

○ 원인 미생물: Leuconostoc mesenteroides

○ 원인 물질: 이산화탄소($\mathrm{CO_2}$)

[해설]

두 발효는 젖산균이 쓰는 대사 경로가 달라 만들어지는 생성물이 갈린다.

• 정상젖산발효 — 해당과정(EMP)만 거쳐 포도당 1분자가 젖산 2분자로만 바뀐다.
• 이상젖산발효 — 탈탄산 단계가 있는 포스포케톤산 경로를 거쳐 젖산과 함께 에탄올·초산·이산화탄소가 생긴다.
• 원인 미생물 — 김치의 초기 발효를 이끄는 이상젖산발효균인 Leuconostoc mesenteroides이다.
• 원인 물질 — 이 균이 내놓는 이산화탄소(CO₂) 기체가 밀봉 용기 안에 쌓여 포장을 부풀린다.

에탄올과 초산은 상온에서 액체로 남으므로, 부풀림을 일으키는 물질은 기체인 CO₂이다.
C₆H₁₂O₆ → C₃H₆O₃(젖산) + C₂H₅OH + CO₂

○ 종류: 인산염(폴리인산나트륨 등), 변성전분

○ 이점: 근원섬유단백질의 용출량이 늘어 보수력과 결착력이 커지므로 육즙 분리가 줄고 수율이 높아진다

[해설]

결착제는 잘게 부순 고기를 반죽해 성형하는 햄·소시지·패티류에서 고기 입자끼리 달라붙게 하고 수분과 지방을 붙잡아 두게 하는 부원료다.

고기가 서로 붙는 힘은 소금과 함께 녹아 나온 염용성 근원섬유단백질(미오신·액토미오신)이 가열되면서 그물 모양의 겔을 만드는 데서 나온다. 근원섬유단백질은 등전점인 pH 5.0 부근에서 순전하가 0에 가까워 분자끼리 가장 촘촘히 뭉치고, 이때 보수력이 가장 낮다. 인산염처럼 pH를 등전점에서 알칼리 쪽으로 밀어 주는 물질을 넣으면 단백질 사이 반발력이 커져 물이 들어갈 자리가 넓어지고, 액토미오신이 액틴과 미오신으로 풀리면서 용출량도 늘어난다. 그래서 보수력과 결착력이 함께 올라가고 제품이 푸석해지는 것을 막을 수 있다.

현장에서 쓰는 결착제는 원료 계통으로 나누어 외우면 편하다.

얻는 이점도 하나만 있는 것이 아니다.

① 보수력·결착력 향상 — 가열·저장 중 육즙이 빠져나오지 않는다.

② 수율 향상과 원가 절감 — 붙잡아 두는 수분이 늘어 같은 원료육으로 더 많은 제품을 만든다.

③ 조직감·탄력 개선 — 겔 구조가 촘촘해져 씹는 맛이 좋아진다.

④ 유화안정성 향상 — 지방이 떠서 분리되는 것을 막는다.

참고로 「식품첨가물의 기준 및 규격」의 용도 분류에는 '결착제'라는 용도명이 따로 없다. 인산염류는 산도조절제로, 카라기난·잔탄검 등은 증점제(안정제)로 분류되어 있고, 이들을 묶어 부르는 현장 용어가 결착제·품질개량제다.

감마선($^{60}\mathrm{Co}$)을 이용하여 0.15 kGy 이하로 조사한다.

[해설]

식품조사처리는 방사선을 쬐어 발아 억제·살충·숙도 조절·살균의 효과를 얻는 처리다. 열을 거의 내지 않아 포장한 상태로 처리할 수 있고 품온 상승이 작다는 점에서 '냉살균'이라 부르기도 한다. 처리 세기는 식품이 흡수한 에너지, 곧 흡수선량으로 나타내며 단위는 그레이(Gy)다($1\ \mathrm{Gy} = 1\ \mathrm{J/kg}$, 실무 단위는 kGy).

감자·양파·마늘의 발아 억제는 조사처리 가운데 가장 낮은 선량을 쓰는 용도로, 0.15 kGy 이하가 기준이다. 목적이 살균이 아니라 눈(芽) 조직의 세포분열을 막는 것이어서 낮은 선량으로 충분하다.

「식품의 기준 및 규격」의 식품조사처리 기준에 정해진 주요 흡수선량은 다음과 같다.

기억해 둘 원칙이 두 가지 더 있다.

· 재조사 금지 — 한 번 조사한 식품을 다시 조사할 수 없고, 조사식품을 원료로 만든 식품도 다시 조사할 수 없다.

· 표시 의무 — 조사처리한 식품에는 조사처리 사실과 조사도안(라듀라 마크)을 표시해야 한다.

또한 선원은 방사선 발생 장치로 한정되어 있고, 조사 시설은 허가받은 곳이어야 하며 흡수선량을 기록·관리해야 한다. 발아 억제처럼 낮은 선량을 쓰는 처리에서도 기준을 넘기면 조직이 물러지고 이취가 생길 수 있으므로 상한 관리가 중요하다.

① 상온에서 조작하므로 열에 약한 성분이 손상되지 않고, 첨가제 없이 순수한 분리·농축이 가능하다

② 분리 정밀도가 높아 품질이 균일한 제품을 얻는다

③ 연속 조작과 자동화가 쉬워 작업이 간단하다

④ 투과수를 회수해 다시 쓸 수 있어 용수 절약과 환경오염 저감에 유리하다

[해설]

막여과는 미세한 구멍이 뚫린 막을 사이에 두고 압력차를 걸어, 구멍보다 작은 성분은 통과시키고 큰 성분은 남기는 분리법이다. 가열·증발이나 응집제 투입에 기대지 않고 크기 차이만으로 가르는 것이 핵심이다. 여기서 장점이 갈라져 나온다.

· 상변화가 없다. 증발농축과 달리 물을 끓이지 않으므로 향기 성분·비타민·효소·단백질이 열로 변성되지 않고, 잠열을 공급할 필요가 없어 에너지도 적게 든다.

· 첨가제를 넣지 않는다. 여과조제나 응집제를 쓰지 않으므로 목적 성분 외의 물질이 섞이지 않고, 그만큼 정제도가 높다.

· 연속·자동 운전이 쉽다. 압력과 유량만 관리하면 되므로 공정을 이어 붙이기 쉽고 인력이 적게 든다.

· 투과수를 재이용한다. 걸러 낸 물이 깨끗해 세척수나 공정용수로 되돌릴 수 있어 용수 사용량과 폐수 부하가 함께 줄어든다.

막은 걸러 내는 크기에 따라 나뉜다.

다만 막 표면에 성분이 쌓여 투과량이 떨어지는 막오염(fouling)이 생기므로 주기적인 세척과 막 교체가 필요하고, 막 자체의 값과 운전 압력에 따른 동력비가 든다는 점은 단점이다.

포도당 → 포도당-6-인산 → 과당-6-인산 → 과당-1,6-이인산 → 다이하이드록시아세톤인산 · 글리세르알데하이드-3-인산 → 1,3-이인산글리세르산 → 3-인산글리세르산 → 2-인산글리세르산 → 인산엔올피루브산 → 피루브산

[드나드는 물질]

· 포도당 → 포도당-6-인산 : $\mathrm{ATP} \rightarrow \mathrm{ADP}$

· 과당-6-인산 → 과당-1,6-이인산 : $\mathrm{ATP} \rightarrow \mathrm{ADP}$

· 글리세르알데하이드-3-인산 → 1,3-이인산글리세르산 : $2\,\mathrm{NAD^+} + 2\,\mathrm{P_i} \rightarrow 2\,\mathrm{NADH} + 2\,\mathrm{H^+}$

· 1,3-이인산글리세르산 → 3-인산글리세르산 : $2\,\mathrm{ADP} \rightarrow 2\,\mathrm{ATP}$

· 2-인산글리세르산 → 인산엔올피루브산 : $2\,\mathrm{H_2O}$ 이탈

· 인산엔올피루브산 → 피루브산 : $2\,\mathrm{ADP} \rightarrow 2\,\mathrm{ATP}$

[해설]

해당과정(EMP 경로)은 세포질에서 산소 없이 포도당(탄소 6개)을 피루브산(탄소 3개) 2분자로 쪼개는 경로다.

• 투자 단계 — 포도당→포도당-6-인산, 과당-6-인산→과당-1,6-이인산에서 인산기를 붙이느라 ATP를 1분자씩 쓴다.
• 분해 단계 — 과당-1,6-이인산이 다이하이드록시아세톤인산과 글리세르알데하이드-3-인산으로 갈라지고, 앞의 것도 뒤의 것으로 바뀌어 3탄당이 2분자가 된다.
• 산화 단계 — 글리세르알데하이드-3-인산이 무기인산(P_i)을 받으며 산화되어 1,3-이인산글리세르산이 되고, NAD⁺는 NADH로 환원된다.
• 회수 단계 — 1,3-이인산글리세르산→3-인산글리세르산, 인산엔올피루브산→피루브산에서 기질수준 인산화로 ATP를 2분자씩 얻는다.
• 탈수 단계 — 2-인산글리세르산에서 물이 빠져 고에너지 화합물인 인산엔올피루브산이 된다.

ATP 4분자를 얻고 2분자를 썼으므로 순이득은 2 ATP이고, 여기에 NADH 2분자가 남는다.

혼동 주의: 다이하이드록시아세톤인산을 빠뜨리면 3탄당이 1분자만 생겨 뒤 단계의 계수 2가 맞지 않는다.

(1) 준비단계 5절차

① HACCP팀 구성 ② 제품설명서 작성 ③ 용도 확인 ④ 공정흐름도 작성 ⑤ 공정흐름도 현장 확인

(2) 7원칙

① 위해요소 분석 ② 중요관리점(CCP) 결정 ③ 중요관리점의 한계기준 설정 ④ 중요관리점별 모니터링 체계 확립 ⑤ 개선조치 방법 수립 ⑥ 검증절차 및 방법 수립 ⑦ 문서화 및 기록유지 방법 설정

[해설]

식품 및 축산물 안전관리인증기준에 따라 HACCP은 준비단계 5절차와 7원칙을 합친 12절차로 적용한다.

준비단계는 위해분석의 바탕을 마련하는 과정이다.

• HACCP팀 구성 — 제조·품질·설비 등 각 부문 인력으로 팀과 역할을 정한다.
• 제품설명서 작성 — 원재료·성상·포장·유통조건을 문서로 확정한다.
• 용도 확인 — 섭취 방법과 취약계층 포함 여부 등 대상 소비자를 확인한다.
• 공정흐름도 작성 — 원료 입고부터 출하까지 전 공정을 그린다.
• 공정흐름도 현장 확인 — 작성한 흐름도가 실제 라인과 맞는지 대조한다.

7원칙은 위해를 찾고, 지키고, 확인·기록하는 순서로 이어진다.

• 위해요소 분석 — 생물학적·화학적·물리적 위해요소를 찾아 발생 가능성과 심각성을 평가한다.
• 중요관리점(CCP) 결정 — 위해를 예방·제거하거나 허용수준 이하로 줄일 수 있는 결정적 공정을 정한다.
• 한계기준 설정 — 가열온도·시간 등 CCP가 관리되는지 가르는 기준값을 정한다.
• 모니터링 체계 확립 — 한계기준 준수를 누가·언제·어떻게 확인할지 정한다.
• 개선조치 방법 수립 — 기준 이탈 시 공정 복구와 그사이 생산된 제품의 처리 방법을 미리 정한다.
• 검증절차 및 방법 수립 — 계획이 의도대로 작동하는지 주기적으로 확인한다.
• 문서화 및 기록유지 방법 설정 — 모든 활동을 기록으로 남겨 관리했음을 증명한다.

외우는 요령: 순서를 묻는 문항이라 배열이 틀리면 감점되므로 「분석→결정→기준→감시→조치→검증→기록」으로 흐름을 잡는다.

25.13 ℃

[해설]

Q₁₀은 온도를 10 ℃ 올렸을 때 반응속도가 몇 배가 되는지를 나타낸다. z값은 반응속도를 10배로 만드는 데 필요한 온도 차이라서 Q₁₀ = 10^10/z 관계가 성립한다.

z = 10 / log Q₁₀
z = 10 / log 2.5 = 10 / 0.3979
z = 25.13 ℃

Q₁₀이 클수록 z값이 작아져 온도에 더 민감한 반응이 된다.

비타민 손실은 z값이 미생물 사멸(약 10 ℃)보다 커서 고온단시간 살균을 하면 품질을 덜 잃는다.

가지가 갈라지는 $\alpha$-1,6 결합에서 분해가 막혀 당화에 걸리는 시간이 길어지고, 같은 조건에서 얻는 포도당의 수율(DE)도 낮아진다.

[해설]

당화 효소 글루코아밀레이스는 비환원 말단부터 포도당을 하나씩 떼는 말단형 효소로, α-1,6 결합은 매우 느리게 끊는다.

풀루라네이스는 아밀로펙틴의 가지인 α-1,6 결합만 끊는 탈분지효소다. 이것 없이 글루코아밀레이스만 넣으면 가지점에서 분해가 막혀 당화 시간이 길어진다.

분해되지 못한 한계덱스트린이 남아 같은 조건에서 얻는 포도당 수율(DE)도 낮아진다.