2022년 식품안전기사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

가장 우수한 운반기체 : 수소($\mathrm{H_2}$)

이유 : HETP의 최저값이 셋 중 가장 낮고, 낮은 HETP가 유지되는 유속 범위가 가장 넓어 유속을 올려도 분리효율이 떨어지지 않기 때문

[해설]

운반기체의 효율은 van Deemter 곡선(선형유속–HETP 그래프)으로 판단하며, 곡선이 낮고 평탄할수록 분리효율이 좋다.

• HETP 최저값 — 이론단 하나에 해당하는 칼럼 길이로, 수소의 최저값(약 0.27 mm)이 헬륨·질소보다 작아 이론단수가 가장 많다.
• 최적 유속 범위 — 수소는 곡선이 가장 평탄해 약 30~70 cm/s의 넓은 범위에서 HETP가 낮게 유지된다.
• 질소는 최적 유속이 약 10 cm/s로 낮고 곡선이 가팔라, 유속을 올리면 HETP가 급격히 커진다.

따라서 수소(H₂)는 유속을 높여 분석시간을 줄여도 분리효율이 떨어지지 않는다. 실무에서는 폭발 위험 때문에 헬륨을 쓰기도 하지만, 이 문항은 다른 조건을 고려하지 않으므로 수소가 답이다.

(1) 백금이

(2) 백금선

(3) 백금구

[해설]

세 기구는 모두 백금(또는 니크롬) 선의 끝 모양만 다르고, 그 모양이 곧 용도를 결정한다.

① 백금이(loop) — 끝이 고리 모양이라 고리 안에 액체가 얇게 걸린다. 일정량을 떠 옮기기 좋고 평판 위를 미끄러뜨리며 획선도말하기에도 알맞다.

② 백금선(needle) — 끝이 곧은 바늘 모양이다. 고층배지를 수직으로 찔러 넣는 천자배양에 쓰며, 배지 깊은 곳은 산소가 적어 혐기성·통성혐기성 균의 성상을 보는 데 적합하다.

③ 백금구(ball) — 끝이 작은 구슬 모양이라 마른 곰팡이 포자가 잘 묻는다. 고리로는 잘 떠지지 않는 분말 상태의 포자를 채취해 이식할 때 쓴다.

어느 것이든 사용 전후로 화염 멸균(불꽃에 달구어 식힘)하는 것이 전제다.

78

[해설]

단백가는 기준(FAO) 단백질에 대한 함량비가 가장 낮은 아미노산, 곧 제1제한아미노산의 비율로 정한다.

쌀에서 비율이 가장 낮은 것은 라이신(210/270 = 77.8 %)이고, 다음이 트립토판(80/90 = 88.9 %)이며 나머지는 모두 100 % 이상이다.

단백가 = (식품의 제1제한아미노산 ÷ 기준의 같은 아미노산) × 100
= 210 ÷ 270 × 100 = 77.78
≈ 78

혼동 주의: 둘째로 낮은 트립토판은 제2제한아미노산일 뿐 단백가 계산에는 쓰지 않는다.

㉠ 단백질

㉡ 지방

㉢ 수분

㉣ 회분

[해설]

「식품등의 표시기준」은 탄수화물을 직접 정량하지 않고 차이법으로 구하도록 정한다.

탄수화물 함량 = 식품 중량 − (단백질 + 지방 + 수분 + 회분)

• 단백질 — 질소 정량 값으로 구한 단백질 함량.
• 지방 — 추출해 잰 지방 함량.
• 수분 — 건조 감량으로 잰 물의 양.
• 회분 — 태우고 남은 무기질의 양.

식품 전체 중량에서 따로 분석한 이 네 성분을 빼고 남은 몫이 탄수화물이다.

식이섬유·당류·당알코올은 탄수화물 안에 이미 들어 있으므로 빼는 항목이 아니다.

(1) 산화방지제

(2) 향미증진제

(3) 착색료

(4) 감미료

(5) 보존료

(6) 산도조절제

(7) 감미료

(8) 감미료

(9) 표백제(보존료·산화방지제로도 쓰임)

(10) 추출용제

[해설]

식품첨가물의 용도는 「식품첨가물의 기준 및 규격」(식품첨가물공전)에 실린 용도 분류 명칭으로 적는다.

• 부틸히드록시아니솔(BHA) — 유지의 산화 연쇄반응을 끊는 페놀계 산화방지제다.
• 카페인 — 특유의 쓴맛으로 맛을 돋우는 향미증진제로 분류된다.
• 식용색소청색 제2호 — 식품에 색을 더하는 타르계 착색료다.
• 수크랄로스 — 설탕의 약 600배 단맛을 내는 무열량 감미료다.
• 소브산 — 곰팡이·효모의 증식을 억제하는 보존료다.
• 구연산 — 식품의 pH를 낮추거나 일정하게 유지하는 산도조절제다.
• 자일리톨 — 충치균이 이용하지 못하는 당알코올계 감미료다.
• 사카린나트륨 — 설탕의 약 300배 단맛을 내는 합성 감미료다.
• 무수아황산 — 주용도는 표백제이며 보존료·산화방지제로도 쓰이는 아황산염류다.
• 메틸알코올 — 원료에서 성분을 뽑아내는 추출용제로, 최종 식품에는 남지 않아야 한다.

혼동 주의: 발색제(아질산나트륨 등)는 식품 성분과 반응해 색을 고정하는 것이고, 착색료는 색소 자체를 더하는 것이다.

0.024

[해설]

몰분율은 질량비가 아니라 몰수의 비다. 포도당(C₆H₁₂O₆) 분자량 180, 물 분자량 18로 각각 몰수를 구한다.

포도당 몰수 = 20 ÷ 180 = 0.1111 mol
물 몰수 = 80 ÷ 18 = 4.4444 mol
X_포도당 = 0.1111 ÷ (0.1111 + 4.4444) = 0.02439
넷째 자리에서 반올림 → 0.024

혼동 주의: 질량 기준으로는 포도당이 20 %이지만 분자량이 물의 10배라 몰분율은 약 2.4 %에 그친다.

유도기 → 대수기 → 정지기 → 사멸기

[해설]

배양시간에 따른 생균수의 대수값을 그린 증식곡선은 유도기 → 대수기 → 정지기 → 사멸기 순으로 나뉜다.

• 유도기(lag phase) — 새 환경에 적응하며 효소를 만드는 시기로, 균수가 거의 늘지 않는다.
• 대수기(log phase) — 세대시간이 가장 짧고 일정해 균수가 지수적으로 늘어나는 시기다.
• 정지기(stationary phase) — 영양 고갈과 대사산물 축적으로 증식과 사멸이 균형을 이뤄 생균수가 최대에서 일정하다.
• 사멸기(death phase) — 사멸이 증식을 앞질러 생균수가 줄어드는 시기다.

외우는 요령: 대수기는 세대시간 측정·실험용 균체 채취에, 정지기는 포자·2차 대사산물 생성에 연결된다. 정지기는 교재에 따라 정체기라고도 부른다.

① 이온결합

② 수소결합

③ 소수성 결합

[해설]

단백질 3차 구조는 골격이 아니라 곁사슬끼리의 상호작용으로 사슬이 입체적으로 접힌 형태다. 공유결합인 다이설파이드 결합 외에 다음 세 가지 비공유 결합이 관여한다.

• 이온결합 — 라이신의 –NH₃⁺와 글루탐산의 –COO⁻처럼 반대 전하를 띤 곁사슬끼리 끌어당기는 결합(염결합).
• 수소결합 — 세린·타이로신의 –OH 등 극성 곁사슬 사이에 생기는 결합.
• 소수성 결합 — 류신·페닐알라닌 같은 비극성 곁사슬이 물을 피해 분자 안쪽으로 모이는 상호작용.

혼동 주의: 펩타이드 골격의 C=O와 N–H 사이 수소결합은 2차 구조(α-나선·β-병풍)를 만드는 결합이다.

0.96

[해설]

수분활성도는 라울 법칙에 따라 용액 속 물의 몰분율로 구하며, 용액 100 g을 기준으로 몰수를 계산한다.

A_w = 물의 몰수 ÷ (물의 몰수 + 용질의 몰수)
물의 몰수 = 30 ÷ 18 = 1.6667 mol
설탕의 몰수 = 25 ÷ 342 = 0.0731 mol
A_w = 1.6667 ÷ (1.6667 + 0.0731) = 0.958
≈ 0.96

혼동 주의: 나머지 45 %는 녹지 않는 고형분으로 보아 몰수에 넣지 않는다. 같은 질량이라도 분자량이 작은 용질(소금·포도당)일수록 몰수가 커져 A_w를 더 크게 낮춘다.

(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 다음 순서로 진행한다.

• HACCP팀 구성 — 각 부문 인력으로 팀을 짜고 역할을 정한다.
• 제품설명서 작성 — 원재료·포장·유통조건 등을 문서로 확정한다.
• 용도 확인 — 섭취 방법과 대상 소비자(취약계층 여부)를 확인한다.
• 공정흐름도 작성 — 입고부터 출하까지 전 공정을 그린다.
• 공정흐름도 현장 확인 — 흐름도가 실제 라인과 맞는지 대조한다.

이어지는 7원칙은 다음 순서다.

• 위해요소 분석 — 생물학적·화학적·물리적 위해요소를 찾아 평가한다.
• 중요관리점(CCP) 결정 — 위해요소를 막거나 줄일 결정적 공정을 정한다.
• 중요관리점의 한계기준 설정 — 가열온도·시간 등 관리 여부를 가르는 기준값을 정한다.
• 중요관리점별 모니터링 체계 확립 — 한계기준 준수를 누가·언제·어떻게 확인할지 정한다.
• 개선조치 방법 수립 — 한계기준 이탈 시 공정 복구와 제품 처리 방법을 정한다.
• 검증절차 및 방법 수립 — 계획이 제대로 작동하는지 주기적으로 확인한다.
• 문서화 및 기록유지 방법 설정 — 모든 활동을 문서·기록으로 남긴다.

외우는 요령: 7원칙은 무엇을 어디서 막을지 정하고, 지키고 되돌린 뒤, 확인하고 남기는 흐름이다.

(1) 고정상에 대한 친화력이 커서 칼럼을 느리게 통과한다(머무름시간이 길어 늦게 용리된다).

(2) 고정상에 대한 친화력이 작아 이동상을 따라 칼럼을 빠르게 통과한다(머무름시간이 짧아 일찍 용리된다).

[해설]

분배계수(K = C_s ÷ C_m)는 성분이 고정상과 이동상에 나뉘어 있을 때 두 상의 농도비이며, 크로마토그래피 분리의 근거다.

• K가 클 때 — 고정상에 강하게 붙들려 이동상에 실려 가는 시간이 적으므로 칼럼을 느리게 지나 머무름시간이 길다.
• K가 작을 때 — 주로 이동상에 머물러 흐름을 따라가므로 칼럼을 빨리 지나 머무름시간이 짧다.

크로마토그램에서는 K가 큰 성분이 뒤쪽 피크로, 작은 성분이 앞쪽 피크로 나온다. 혼동 주의: HPLC의 이동상은 액체 용매이고, 운반기체(질소·헬륨)는 GC의 이동상이다.

(1) 시료의 어느 한 특성에 대한 인상이 다른 특성의 평가까지 끌어당겨, 평가 항목들이 서로 독립적으로 채점되지 못하는 심리적 오차

(2) ① 항목별로 나누어 독립적으로 평가하게 한다 ② 상표·용기·색 등 선입견을 주는 정보를 가리고 세 자리 난수로 시료를 표시한다

[해설]

후광효과(halo effect)는 한 특성에 대한 인상이 다른 특성의 평가로 번지는 관능검사의 심리적 오차다. 맛이 좋으면 향·조직감까지 덩달아 높게 매겨 항목별 평가가 서로 독립적이지 못하게 된다.

• 항목별 독립 평가 — 중요한 특성은 회차를 나눠 하나씩 따로 평가해 판단이 섞이지 않게 한다.
• 선입견 정보 차단 — 상표·용기·색을 가리고 의미를 읽을 수 없는 세 자리 난수로 시료를 표시한다.

외우는 요령: 대응 원리는 평가자가 판단 근거 외의 정보를 얻지 못하게 판단을 떼어 놓는 것이다.

(1) 황색포도상구균(Staphylococcus aureus)

(2) 균체는 열에 약해 70 ℃·2분 정도의 가열로도 죽지만, 장독소(enterotoxin)는 내열성이 커서 100 ℃에서 1시간 가열해도 활성을 잃지 않는다.

(3) 손에 상처나 화농성 질환이 있는 사람을 조리에서 배제한다.

[해설]

「식품공전」의 확인 단서인 포도송이 모양의 그람양성 구균, coagulase 양성, Baird-Parker 배지의 전형 집락은 황색포도상구균을 가리킨다.

• 균체 — 열에 약해 70 ℃·2분 정도의 가열로도 죽는다.
• 장독소(enterotoxin) — 내열성 단백질이라 100 ℃에서 1시간 가열해도 활성을 잃지 않는다.
• 예방 — 균의 주 오염원이 손의 상처·화농부이므로, 이런 사람을 조리에서 빼 식품 오염 자체를 막는다.

독소가 이미 생긴 식품은 다시 끓여도 안전하지 않은 독소형 식중독이며, 잠복기가 1~6시간으로 짧다. 그래서 조리 후 신속히 냉각·저온보관해 독소가 생기지 않게 하는 것도 핵심이다.

(1) 실제 보관·유통 온도와, 그보다 가혹한 비교 온도 2개 이상을 함께 두고 저장하며 실험한다.

(2) 3개월 이상

[해설]

「식품, 식품첨가물, 축산물 및 건강기능식품의 소비기한 설정기준」의 가속실험은 온도를 가혹하게 걸어 변질을 앞당긴 뒤 실제 조건의 기한으로 환산하는 방법이다.

온도에 따른 변질 속도 차이를 구해야 하므로 실제 보관·유통 온도와 이를 넘는 가혹한 비교 온도 2개 이상을 함께 두고 저장한다.

기한이 3개월 이상인 제품은 실측실험으로는 시간이 너무 오래 걸려 주로 가속실험을 적용한다.

혼동 주의: 기한이 짧은 제품은 실제 유통 조건 그대로 지켜보는 실측(장기보존)실험으로 정한다.

단순단백질 : 알부민, 프롤라민

복합단백질 : 인단백질, 당단백질

유도단백질 : 젤라틴, 펩톤

[해설]

단백질은 구성 성분과 유래에 따라 단순·복합·유도단백질로 나뉜다.

• 단순단백질 — 가수분해하면 아미노산만 나오며, 알부민과 곡류의 프롤라민이 여기에 든다.
• 복합단백질 — 단순단백질에 인산·당 같은 비단백 성분(보결분자단)이 결합한 것으로, 인단백질·당단백질이 해당한다.
• 유도단백질 — 천연 단백질이 열·산·효소로 변성·분해된 것으로, 콜라겐을 가열한 젤라틴과 부분 분해산물인 펩톤이 해당한다.

외우는 요령: 이름에 결합 성분(인·당·지·색소·핵)이 붙으면 복합단백질, 변성·분해 산물이면 유도단백질이다. 젤라틴은 1차, 펩톤은 2차 유도단백질로 구분한다.

0.1 % 이하

[해설]

「식품공전」 총칙에서 항량은 1시간 더 건조·강열한 전후의 칭량차가 이전에 잰 무게의 0.1 % 이하인 상태를 말한다. 즉 더 말려도 무게가 거의 줄지 않아 건조·강열을 끝내도 된다는 판정 기준이다.

수분정량(상압가열건조법)이나 회분정량에서 건조·강열 → 데시케이터 방냉 → 칭량을 반복할 때 종료 시점으로 쓴다. 혼동 주의: 0.01 %나 1 %로 잘못 외우기 쉽다.

(1) 뉴턴유체 : 전단응력이 전단속도에 정비례해 점도가 힘에 관계없이 일정한 유체 — 물, 알코올용액

(2) 비뉴턴유체 : 전단응력과 전단속도가 정비례하지 않아 가하는 힘에 따라 점도가 달라지는 유체 — 전분(현탁액), 버터

[해설]

뉴턴의 점성 법칙(전단응력 = 점도 × 전단속도)이 그대로 성립해 전단응력이 전단속도에 정비례하면 뉴턴유체, 그렇지 않으면 비뉴턴유체다.

• 뉴턴유체 — 점도가 상수라 세게 저어도 변하지 않으며, 저분자 액체인 물·알코올용액이 해당한다.
• 비뉴턴유체 — 점도가 전단속도에 따라 변하며, 저을수록 뻑뻑해지는 전분 현탁액(팽창성)과 항복응력을 넘어야 흐르는 버터(소성)가 해당한다.

그래프로 보면 뉴턴유체만 원점을 지나는 직선이 된다. 케첩·마요네즈처럼 대부분의 가공식품은 비뉴턴유체다.

20 mol/(m³·s)

[해설]

Q₁₀은 온도가 10 ℃ 오를 때 반응속도가 몇 배가 되는지를 나타내는 온도계수다. 20 ℃에서 30 ℃로 정확히 10 ℃ 올랐으므로 속도는 Q₁₀배가 된다.

k₂ = k₁ × Q₁₀^{(T₂ − T₁)/10}
k₂ = 10 × 2^{(30 − 20)/10} = 10 × 2
k₂ = 20 mol/(m³·s)

실무 의미: Q₁₀이 2이면 저장온도를 10 ℃ 낮출 때마다 변질 속도가 절반이 되어 저장수명이 두 배로 늘어난다.

1,150 kg/m³

[해설]

비중은 물질의 밀도를 같은 온도(4 ℃) 물의 밀도로 나눈 값이라 단위가 없다.

밀도 = 비중 × 물의 밀도
= 1.15 × 1,000 kg/m³
= 1,150 kg/m³

비중과 달리 밀도는 단위가 있는 양이므로 답에 kg/m³를 꼭 붙인다.

(1) 점도 : $A \gt B$

(2) 단맛 : $B \gt A$

[해설]

D.E.(포도당당량)는 전분이 얼마나 분해됐는지를 나타낸다. 값이 클수록 분자량이 작은 당이 많다.

점도는 분자가 큰 A가 더 높아 A > B이다. 긴 사슬이 서로 얽혀 흐름을 방해하기 때문이다.

단맛은 포도당·맥아당이 많은 B가 더 강해 B > A이다.

외우는 요령: D.E.가 높을수록 흡습성·삼투압·갈변이 커지고, 낮을수록 점도·보형성이 커진다.