2024년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

① 유도기 — 균수는 거의 늘지 않아 곡선이 수평이다.

② 대수기 — 균수가 대수적으로 증가해 곡선이 가장 가파르게 상승한다.

③ 정지기(정상기) — 증식과 사멸이 균형을 이루어 곡선이 평탄해진다.

④ 사멸기 — 살아 있는 균수가 줄어 곡선이 하강한다.

[해설]

세로축을 생균수의 상용로그로 잡으면 네 단계가 뚜렷한 꺾임으로 나타난다.

· 유도기(lag phase) — 새 환경에 적응하며 효소와 RNA를 합성하는 시기다. 균수는 늘지 않지만 세포의 크기와 대사활성은 커진다. 접종균의 나이가 어리고 접종량이 많으며 새 배지가 원래 배지와 비슷할수록 이 시기가 짧아진다.

· 대수기(logarithmic phase) — 일정한 세대시간으로 2배씩 증식해 $\log$ 균수가 직선으로 올라간다. 세포의 생리 상태가 가장 균일해 세대시간·증식속도 측정과 살균 실험은 이 시기의 균을 쓴다. 초기 균수 $N_0$, $n$회 분열 후 균수는 $N = N_0 \times 2^n$이다.

· 정지기(stationary phase) — 영양분 고갈과 대사산물 축적으로 증식속도와 사멸속도가 같아져 생균수가 일정하게 유지된다. 이 시기에 총균수가 최대가 되고, 포자 형성과 2차 대사산물 생성이 일어난다.

· 사멸기(death phase) — 사멸이 증식을 앞질러 생균수가 대수적으로 감소한다. 자기소화(autolysis)가 일어나기도 한다.

(1) 식품을 얼린 뒤 물의 삼중점보다 낮은 온도·압력으로 감압하여, 얼음을 액체 상태를 거치지 않고 곧바로 수증기로 승화시켜 수분을 제거한다.

(2) ① 저온에서 건조되어 열에 의한 성분 파괴가 적다(색·향·맛·비타민 등 영양소 손실이 적다). ② 조직이 다공질로 남아 복원성(재수화성)이 뛰어나고, 성분의 이동·수축·표면경화가 일어나지 않는다.

[해설]

동결건조는 물의 삼중점(0.01 ℃, 약 4.58 mmHg) 아래에서는 액체가 존재하지 못하는 원리를 이용한다.

식품을 얼린 뒤 이 조건 아래로 감압하면 얼음이 녹지 않고 곧바로 수증기로 승화해 빠져나간다.

• 저온 건조 — 열을 거의 받지 않아 색·향·맛·비타민의 손실이 적다.
• 다공질 구조 — 얼음이 빠진 자리가 그대로 남아 물을 부으면 빨리 복원(재수화)되고, 성분 이동·수축·표면경화가 없다.

혼동 주의: 다공질이라 흡습·산화가 쉽고 설비비가 큰 것은 단점이므로 장점 답안에 섞지 않는다.

24,000 CFU/g

[해설]

연속한 두 희석단계에서 모두 집락수가 유효 범위(15~300개)에 들어가므로, 두 단계의 평판을 함께 쓰는 병산식으로 계산한다.

N = ΣC ÷ {[(1 × n₁) + (0.1 × n₂)] × d}
= (232 + 244 + 33 + 28) ÷ {[(1 × 2) + (0.1 × 2)] × 10⁻²}
= 537 ÷ 0.022 = 24,409
≒ 24,000 CFU/g

ΣC는 모든 평판의 집락수 합이고, n₁·n₂는 낮은 희석단계와 그다음 단계의 평판 수이며, d에는 낮은 쪽 희석배수(10⁻²) 하나만 넣는다. 결과는 유효숫자 2자리로 반올림해 보고한다.

① 시토크롬(cytochrome)계 효소가 없어 산소를 최종전자수용체로 이용하는 호흡을 하지 못한다.

② 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD)와 카탈라아제가 없어, 산소로부터 생기는 활성산소(슈퍼옥사이드·과산화수소)를 분해하지 못해 세포 성분이 손상된다.

[해설]

절대혐기성 세균은 산소를 쓰는 호흡계와 산소 독성을 없애는 해독효소가 모두 없어 공기 중에서 죽는다.

• 시토크롬계 효소 결핍 — 전자전달계가 없어 산소를 최종전자수용체로 쓰는 호흡을 하지 못하고 발효에 의존한다.
• SOD·카탈라아제 결핍 — 산소에서 생기는 슈퍼옥사이드(O₂^-)와 과산화수소(H₂O₂)를 분해하지 못해 막지질·단백질·핵산이 산화 손상된다.

두 효소의 작용은 SOD가 O₂^-를 H₂O₂로, 카탈라아제가 H₂O₂를 물과 산소로 바꾸는 것이다. 대표 균은 Clostridium, Bacteroides 등이다.

(1) O

(2) X

(3) X

(4) X

(5) X

(6) X

[해설]

(1) O — 식품에서 빠져나온 수분이 고온의 유지와 만나 트라이글리세라이드의 에스터 결합을 끊는다(가수분해). 그 결과 유리지방산이 늘고 산가가 올라간다. 튀김유 열화의 대표 지표다.

(2) X — 산화가 진행되면 과산화물·알데하이드·케톤·유리지방산 등 산소를 포함한 극성물질이 증가한다. 총극성화합물(TPM) 함량을 튀김유 폐기 시점 판정에 쓰는 이유가 여기에 있다.

(3) X — 고온에서 오래 가열하면 지방산끼리 결합하는 중합반응이 일어나 폴리머가 증가한다. 이 때문에 튀김유의 점도가 높아지고 거품이 잘 생긴다.

(4) X — 튀김유는 발연점과 인화점이 모두 높은 것이 좋다. 발연점이 낮으면 조리 온도에서 연기가 나며 아크롤레인 등 자극성 물질이 생긴다. 유리지방산이 늘면 발연점은 더 낮아진다.

(5) X — 가수분해와 중합이 진행되면 점도가 높아지는 것은 맞지만, 갈변 물질이 쌓여 색은 오히려 짙어진다.

(6) X — 튀김 중에는 식품의 수분이 빠져나간 자리로 기름이 들어간다. 따라서 수분함량이 많을수록 유지 흡수량도 대체로 많아져 서로 관계가 있다. 표면적이 넓거나 튀김옷이 두꺼울 때 흡유량이 느는 것도 같은 이유다.

240.63 kW

[해설]

상변화 없이 온도만 올리므로 현열 공식 Q = mCΔT를 쓰고, kW는 kJ/s이므로 시간을 초로 바꾼다.

Q = mCΔT
= 4,500 kg/h × 3.85 kJ/kg·K × (55 − 5) K
= 866,250 kJ/h
= 866,250 ÷ 3,600 kJ/s
≒ 240.63 kW

혼동 주의: 온도차는 ℃로 빼든 K로 빼든 50으로 같다.

① 청결구역

② 준청결구역

③ 일반구역

[해설]

HACCP 고시 선행요건의 낙하균 기준에서는 허용 균수가 적을수록 더 깨끗하게 관리해야 하는 구역이다.

• 청결구역 — 일반세균 30, 진균 10 이하로 가장 엄격하며, 살균을 마친 제품이 노출되는 냉각실·내포장실 등이 해당한다.
• 준청결구역 — 일반세균 50, 진균 20 이하이며, 살균 전에 가공하는 배합실·성형실·가열실 등이 해당한다.
• 일반구역 — 일반세균 100, 진균 40 이하이며, 원료 창고·검수실·세척실·외포장실 등이 해당한다.

세 구역 모두 대장균군은 음성이어야 하므로 구역은 일반세균과 진균 수치로 구분한다.

① MYP

② 분홍

[해설]

식품공전 미생물시험법에서 Bacillus cereus 분리배양에는 MYP 한천배지(mannitol egg yolk polymyxin agar)를 쓴다.

• 만니톨 — 이 균은 만니톨을 분해하지 못해 산이 생기지 않으므로 지시약이 붉은 채 남아 집락이 분홍색으로 보인다.
• 난황 — 균의 레시티나아제가 난황 레시틴을 분해해 집락 둘레에 혼탁한 환을 만든다.
• 폴리믹신 — 그람음성균 증식을 억제하는 선택제다.

혼동 주의: 만니톨을 분해하는 균은 노란색 집락이 되므로 의심 집락이 아니다.

① 밀봉된 통조림 내부의 혐기 환경에서 자랄 수 있는 대표적인 병원성 세균이다.

② 형성하는 포자의 내열성이 식중독균·부패균 가운데 가장 커서, 이 균이 죽는 조건이면 나머지 균은 모두 죽었다고 볼 수 있다.

③ 저산성 통조림의 멸균 조건(중심온도 120 ℃에서 4분 상당)을 만족했는지 판정하는 기준이 된다.

[해설]

통조림 살균은 가장 죽이기 어려운 위험균을 기준으로 설계하므로 Clostridium botulinum을 기준균으로 삼는다.

• 혐기성 병원균 — 밀봉되어 공기가 없는 통조림 속에서도 자라며 치명적인 신경독소를 만든다.
• 포자의 내열성 — 식중독균·부패균 가운데 포자 내열성이 가장 커서 이 균이 죽는 조건이면 나머지 균도 죽었다고 볼 수 있다.
• 멸균 판정 기준 — 저산성 통조림은 식품공전에 따라 중심온도 120 ℃에서 4분 또는 이와 같거나 더 강한 열처리를 만족해야 한다.

혼동 주의: 산도가 높은 산성 통조림에서는 이 균이 자라지 못하므로 100 ℃ 이하로 살균해도 충분하다.

덱스트린 → 올리고당 → 맥아당 → 포도당

[해설]

전분은 포도당이 수천 개 이어진 고분자로, 산·아밀라아제로 가수분해하면 사슬이 짧아지는 순서가 곧 분자량이 작아지는 순서다.

• 덱스트린 — 포도당 수십~수백 개가 남은 중간 분해물이다.
• 올리고당 — 포도당 3~10개 정도가 붙은 소당류다.
• 맥아당 — 포도당 2개의 이당류(C₁₂H₂₂O₁₁, 분자량 342)다.
• 포도당 — 최종 단당류(C₆H₁₂O₆, 분자량 180)다.

외우는 요령: 분해가 진행될수록 요오드 반응은 청색→적갈색→무색으로 바뀌고 단맛·환원력은 커진다.

100 cm²

[해설]

식품공전 미생물시험법의 시험용액 제조 기준에 따르면, 기구·용기 표면은 멸균 면봉으로 보통 100 cm²를 닦아 채취한다.

닦는 면적을 정해 두어야 결과를 단위 면적당 균수로 환산해 시설별·시점별 위생 상태를 비교할 수 있다. 좁은 기구처럼 100 cm²를 확보하기 어려우면 실제로 닦은 면적을 기록해 환산한다.

(1) 적색

(2) 자색

(3) 청색

[해설]

안토시아닌은 플라보노이드계 수용성 색소로, 액성에 따라 분자 구조가 바뀌어 색이 달라진다.

• 산성 — 플라빌리움 양이온 형태가 되어 적색을 띤다.
• 중성 — 카비놀형·퀴노이드형이 섞여 자색으로 보인다.
• 알칼리성 — 퀴노이드 염기형이 우세해 청색으로 변한다.

실무 의미: 딸기잼에 레몬즙을 넣으면 붉은색이 선명해지고, 철·알루미늄 이온과 착염을 만들면 청색이 안정된다.

40 mL

[해설]

희석은 물만 더하는 조작이라 용질의 당량수가 변하지 않으므로 희석 전과 후의 농도×부피가 같다.

N₁V₁ = N₂V₂
10 × V₁ = 2 × 200
V₁ = 400 ÷ 10 = 40 mL

실제로는 10 N 염산 40 mL를 취한 뒤 물을 더해 전체 부피를 200 mL에 맞춘다(산은 물에 천천히 붓는다).

자외선/가시광선 검출기

[해설]

정해진 파장의 빛 흡수량(흡광도)을 신호로 삼는 것은 자외선/가시광선 검출기(UV/VIS detector)다.

대부분의 유기화합물이 자외선·가시광선을 흡수하므로 적용 범위가 넓고 감도·안정성이 좋아 가장 널리 쓰인다. 여러 파장을 동시에 재는 광다이오드어레이(PDA) 검출기도 같은 계열이다.

혼동 주의: 굴절률 검출기는 빛 흡수가 아니라 굴절률 변화를 재며 당류처럼 흡광이 약한 물질에 쓰고, 전기전도도·전기화학 검출기는 이온성·산화환원 물질에 쓴다.

(1) 분해 — 시료를 촉매와 함께 진한 황산으로 가열분해하여 질소를 황산암모늄으로 바꾼다.

(2) 증류 — 분해액에 수산화나트륨을 넣어 알칼리성으로 만들고, 유리된 암모니아를 수증기 증류하여 희황산에 포집한다.

(3) 적정 — 포집액을 수산화나트륨 표준용액으로 적정하여 질소의 양을 구한다.

(4) 산출 — 구한 질소량에 질소계수를 곱하여 조단백질량을 산출한다.

[해설]

식품공전 일반시험법의 세미마이크로 킬달법은 단백질을 직접 재지 않고, 질소를 정량한 뒤 단백질량으로 환산한다.

• 분해 — 황산칼륨과 촉매인 황산구리를 넣고 진한 황산으로 가열하면, 유기물 속 질소가 황산암모늄으로 고정된다.
• 증류 — 수산화나트륨으로 분해액을 알칼리성으로 만들면 암모니아가 떨어져 나오고, 이를 수증기 증류해 일정량의 희황산에 흡수시킨다.
• 적정 — 암모니아와 반응하고 남은 황산을 수산화나트륨 표준용액으로 역적정해, 소모된 황산량에서 질소량을 거꾸로 계산한다.
• 산출 — 질소량에 질소계수(일반 식품 6.25)를 곱해 조단백질량을 구한다.

혼동 주의: 단백질이 아닌 질소(핵산·아민 등)도 함께 측정되므로 '조(粗)단백질'이라 부른다. 붕산 용액에 포집해 표준산으로 적정하는 방식은 직접적정 변법이다.

189.13 mg KOH/g

[해설]

비누화가는 유지 1 g을 완전히 비누화하는 데 필요한 KOH의 mg 수다. 트리스테아린은 에스터 결합이 3개인 트라이글리세라이드라서 1 mol을 비누화하는 데 KOH 3 mol이 필요하다.

비누화가 = (3 × KOH 화학식량 × 1,000) ÷ 유지 분자량
= (3 × 56.11 × 1,000) ÷ 890 = 168,330 ÷ 890
= 189.13 mg KOH/g

혼동 주의: 3을 곱하지 않으면 63.04가 나와 정답의 1/3이 된다. 비누화가는 평균 분자량에 반비례하므로 저급지방산이 많은 유지일수록 크다.

미생물이 넘어야 할 저해 인자(허들)를 여러 개 조합해 동시에 또는 순차적으로 작용시킴으로써, 각 인자의 강도는 낮추면서도 미생물의 증식을 억제해 저장성은 높이고 품질 변화는 최소화하는 보존 기술

[해설]

허들기술은 미생물 증식을 막는 저해 인자(허들)를 여러 개 겹쳐 쓰는 허들효과를 이용한 식품 보존 원리다.

한 인자만 강하게 쓰면(고온 장시간 가열, 다량의 보존료 등) 저장성은 좋아지지만 맛·향·조직·영양이 크게 손상된다. 약한 허들을 여러 겹 두면 미생물이 이를 모두 넘지 못하므로, 품질 변화는 최소화하면서 저장성을 높일 수 있다.

예를 들어 발효소시지는 염지(수분활성도 저하), 젖산 발효(pH 저하), 훈연, 냉장을 겹쳐 강한 가열 없이 저장성을 확보한다.

(1) A

(2) 같은 온도에서 고체지방지수가 가장 높아 상온에서 고체로 존재하는 비율이 크다는 뜻이고, 이는 포화도가 높아 이중결합 수가 적음을 의미하므로 요오드가가 가장 낮다.

[해설]

요오드가는 유지 100 g에 부가되는 요오드의 g 수로, 이중결합 수(불포화도)를 나타낸다.

고체지방지수(SFI)는 그 온도에서 고체로 존재하는 지방의 비율이다. 경화(수소 첨가)가 많이 되어 포화도가 높을수록 융점이 올라 SFI가 높다.

그래프에서 같은 온도일 때 SFI가 가장 높은 곡선은 A이므로, A가 이중결합이 가장 적어 요오드가가 가장 낮다. 반대로 가장 아래의 D가 요오드가가 가장 높다.

① 300 kg

② 266.67 kg

③ 433.33 kg

[해설]

쇠고기는 총량의 30 %로 정해져 있으므로 바로 구한다. 나머지 돼지고기 두 종은 지방 물질수지(총량식과 지방량식)를 연립해 푼다.

쇠고기 = 1,000 × 0.30 = 300 kg
돼지고기가 채울 지방 = 1,000 × 0.25 − 300 × 0.10 = 220 kg

50/50 regular pork를 x, Pork loin trim을 y라 하면
x + y = 700, 0.50x + 0.20(700 − x) = 220
0.30x = 80 → x = 266.67 kg, y = 700 − 266.67 = 433.33 kg

검산하면 30 + 133.33 + 86.67 = 250 kg으로 지방 25 %와 맞는다. 표의 수분·단백질 값은 이 계산에 쓰이지 않는다.

① 입자가 지나치게 미세하고 표면이 매끄러워 물이 스며들 통로가 없다 — 입자를 응집(조립)시켜 크기를 키우고 다공성 구조를 갖게 한다.

② 건조 온도가 높고 건조 속도가 빨라 표면이 먼저 굳어(표면경화) 내부 기공이 사라진다 — 건조 공기의 온도와 유속을 낮춰 기공 구조가 남도록 건조한다.

③ 입자 표면에 유지가 노출되어 소수성을 띤다 — 친수성 피복물질(수용성 식이섬유, 유청단백질, 레시틴 등)로 표면을 처리한다.

[해설]

분말은 습윤 → 침강 → 분산 → 용해 순서로 다시 녹는다. 입자 구조·건조 조건·표면 성질 가운데 어느 하나라도 물이 들어오는 것을 막으면 분말이 물에 뜨거나 뭉친다.

• 입자가 너무 미세하고 매끈함 — 틈이 좁아 모세관으로 물이 들어가지 못하므로, 입자를 응집(조립, 인스턴트화)해 크고 다공성으로 만든다.
• 고온·급속 건조로 생긴 표면경화 — 액적 겉면이 먼저 굳어 생긴 껍질이 물을 막으므로, 열풍 온도와 유속을 낮춰 기공이 남게 한다.
• 표면에 유지 노출 — 지방이 표면으로 옮겨 가 소수성을 띠므로, 레시틴·유청단백질 등 친수성 물질로 표면을 피복한다.

외우는 요령: 원인은 입자 크기·건조 조건·표면 성질의 세 계열에서 하나씩 들고, 개선법은 각 원인을 뒤집는 짝으로 쓴다.