2022년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

ㄱ

이유 — 천연 중성지질은 지방산 조성이 서로 다른 분자들의 혼합물인 데다 같은 조성이라도 결정형이 여러 가지(동질다형)여서, 녹는점과 끓는점이 한 점으로 떨어지지 않고 넓은 범위로 나타난다.

[해설]

녹는점·끓는점이 한 점으로 정해지는 것은 순수한 단일 물질뿐이다. 천연 중성지질은 그렇지 않으므로 ㄱ이 틀린 설명이다.

• 혼합물 — 천연 유지는 지방산 조성이 서로 다른 트라이글리세라이드가 섞여 있어 일정한 온도 구간에 걸쳐 서서히 녹는다.
• 동질다형 — 조성이 같아도 사슬이 쌓이는 방식에 따라 α·β′·β 결정형이 생기고, 결정형마다 녹는점이 다르다.

나머지 보기는 옳다. 천연 불포화지방산은 cis형이고, 다가불포화지방산의 이중결합은 메틸렌기를 사이에 둔 비공액형이다.

약 25.13 ℃

[해설]

Z값은 반응속도(또는 D값)가 10배 변하는 데 필요한 온도차로, Q₁₀과 다음 관계로 이어진다.

Q₁₀ = 10^10/Z
Z = 10 ÷ log Q₁₀
Z = 10 ÷ log 2.5 = 10 ÷ 0.3979
Z ≈ 25.13 ℃

혼동 주의: 미생물 사멸의 Z값은 약 10 ℃로 작아서, 고온단시간 살균은 균을 충분히 죽이면서 비타민 손실은 줄일 수 있다.

(1) 실질적 동등성 — 유전자변형 농ㆍ수ㆍ축산물을 이미 먹어 온 기존 품종과 견주어 실질적으로 같다고 판단되면, 기존 식품과 같은 수준으로 안전하다고 보는 평가 원칙

(2) ① 성분 비교 ② 독성 및 알레르기성 평가 ③ 영양성 및 대사 영향 평가

[해설]

실질적 동등성은 Codex가 채택한 GMO 안전성 심사의 비교 평가 원칙이다. 오래 먹어 온 기존 품종을 기준으로 삼아 의미 있는 차이가 없으면 기존 식품만큼 안전하다고 본다.

• 성분 비교 — 주요 영양성분·항영양인자·고유 독성물질의 조성을 기존 품종과 대조한다.
• 독성 및 알레르기성 평가 — 새로 만들어진 단백질이 알려진 독소·알레르겐과 닮았는지, 소화액과 열에 분해되는지 본다.
• 영양성 및 대사 영향 평가 — 먹었을 때 영양적 가치와 체내 대사가 달라지는지 확인한다.

외우는 요령: 성분·독성(알레르기)·영양의 세 축으로 묶어 기억한다.

① 기체 크로마토그래피(GC) ② 액체 크로마토그래피(LC, HPLC) ③ 초임계유체 크로마토그래피(SFC)

[해설]

크로마토그래피를 이동상의 상태(기체·액체·초임계유체)로 나누면 세 가지다.

• 기체 크로마토그래피(GC) — 질소·헬륨 같은 운반기체가 이동상이며, 휘발성 성분 분석에 쓴다.
• 액체 크로마토그래피(LC, HPLC) — 용매가 이동상이며, 열에 약하거나 휘발하지 않는 성분에 쓴다.
• 초임계유체 크로마토그래피(SFC) — 임계점을 넘긴 CO₂ 등이 이동상이며, 기체처럼 빨리 퍼지면서 액체처럼 물질을 잘 녹인다.

혼동 주의: 흡착·분배·이온교환·겔여과는 이동상이 아니라 분리 원리(고정상)를 기준으로 한 분류다.

조리한 식품을 소독된 보존식 전용용기 또는 멸균 비닐봉지에 매회 1인분 분량으로 담아 -18 ℃ 이하에서 144시간 이상 보관한다.

[해설]

식품 및 축산물 안전관리인증기준(HACCP) 선행요건의 보존식 규정이다. 보존식은 식중독이 생겼을 때 원인 식품을 검사하려고 남겨 두는 시료다.

• 분량 — 매회 1인분을 소독된 보존식 전용용기나 멸균 비닐봉지에 담아, 제공한 상태 그대로 남긴다.
• 온도 — -18 ℃ 이하로 얼려 미생물 증식과 성분 변화를 멈춘다.
• 기간 — 144시간(6일) 이상 보관해 식중독 잠복기와 역학조사 기간까지 대비한다.

혼동 주의: 냉장이 아니라 냉동 보관이며, 기간은 6일(144시간)로 외운다.

① 이화학적 지표

② 미생물학적 지표

③ 관능적 지표

[해설]

소비기한 설정기준은 저장 중 품질 변화를 재는 설정실험 지표를 이화학적·미생물학적·관능적 지표 세 가지로 나눈다.

• 이화학적 지표 — 수분·산가처럼 기기로 재는 값이며, 유탕·유처리 과자는 기름이 산패하므로 산가를 함께 본다.
• 미생물학적 지표 — 세균수처럼 미생물이 얼마나 늘었는지 세는 값이다.
• 관능적 지표 — 성상·물성·곰팡이처럼 눈과 손으로 확인하는 품질이다.

혼동 주의: 중금속·곰팡이독소·잔류농약은 저장 중에 늘지 않아 기한 설정이 아니라 안전성 확인에만 쓴다.

다대기는 향신료가공품(향신료조제품)에 해당하는데, 고추 또는 고춧가루를 넣은 향신료조제품을 만들 때에는 홍국색소를 쓸 수 없도록 「식품의 기준 및 규격」이 제조·가공기준으로 정하고 있기 때문이다.

[해설]

식품의 기준 및 규격은 첨가물을 쓸 수 있는지를 두 단계로 따진다. 식품첨가물로 지정됐는지, 그리고 그 식품유형에 쓸 수 있는지다.

다대기는 고춧가루를 주원료로 한 향신료조제품인데, 향신료가공품 제조·가공기준은 고추·고춧가루를 넣은 향신료조제품에 홍국색소를 쓰지 못하게 한다. 홍국색소의 붉은색이 고춧가루 색과 겹쳐서, 고춧가루를 적게 넣거나 품질이 나쁜 원료를 써도 색으로 감출 수 있기 때문이다.

참고로 같은 기준은 홍국균이 만드는 곰팡이독소 시트리닌도 검출되지 않도록 정하고 있다.

(1) 625 kg

(2) 26.04 kg

(3) 4,348.96 kg

[해설]

건조해도 고형분의 질량은 그대로라는 물질수지로 푼다.

습량기준 수분함량은 전체 질량에 대한 수분의 비율이다.

건조 전 고형분
5,000 × (1 − 0.875) = 625 kg

건조 후 남은 수분
건조 후 전체 질량 = 625 ÷ 0.96 = 651.04 kg
651.04 × 0.04 = 26.04 kg

증발시킬 수분
5,000 × 0.875 − 26.04 = 4,375 − 26.04 = 4,348.96 kg

(1) 전분에 효소를 작용시켜 포도당 6~8분자가 α-1,4 글리코사이드 결합으로 고리를 이룬 환상 올리고당

(2) ① 점착성ㆍ점도 증가 ② 물성 및 촉감 개선 ③ 유화 안정성 향상

[해설]

사이클로덱스트린은 전분에 효소(CGTase)를 작용시켜 포도당 6·7·8분자가 α-1,4 결합으로 고리를 이룬 환상 올리고당이다(각각 α·β·γ형). 고리 안쪽은 소수성, 바깥쪽은 친수성이라 소수성 분자를 고리 안에 가두는 포접화합물을 만든다.

• 점착성·점도 증가 — 식품의 끈기와 걸쭉함을 높인다.
• 물성 및 촉감 개선 — 조직감과 입안에서 느끼는 촉감을 좋게 한다.
• 유화 안정성 향상 — 기름 성분을 고리 안에 가둬 물과 기름이 분리되지 않게 한다.

식품첨가물공전에서 용도는 안정제로 분류한다. 탈취, 향 보존, 보존기간 연장도 정답으로 인정되는 효과다.

(1) 원리 — 균 현탁액을 급속히 얼린 뒤 진공(감압) 상태에서 얼음을 액체 상태를 거치지 않고 곧바로 수증기로 승화시켜 수분을 제거한다.

(2) 장점 — 균의 생존율이 높아 장기간 보존할 수 있고, 균주의 성질이 변하지 않은 채 유지되며 보관과 운반이 쉽다.

[해설]

동결건조는 균 현탁액을 급속히 얼린 뒤 감압 상태에서 얼음을 녹이지 않고 바로 수증기로 승화시켜 수분을 없앤다. 물이 없으면 효소반응이 멈추므로 균이 휴면 상태로 보존된다.

• 높은 생존율과 장기 보존 — 급속 동결로 얼음결정이 작아 세포 손상이 적고, 진공 밀봉한 앰플로 수년 이상 보관한다.
• 균주 성질 유지 — 계대배양을 되풀이하지 않아 변이가 생기지 않는다.
• 보관·운반 용이 — 건조된 작은 앰플이라 다루기 쉽다.

혼동 주의: 사면배양 냉장 보존은 주기적으로 계대해야 해 변이 위험이 있고, 액체질소 보존은 전용 설비가 필요하다.

7.5 kg

[해설]

농축할 때는 물만 빠져나가고 소금의 질량은 변하지 않는다는 물질수지로 푼다.

소금 = 10 × 0.05 = 0.5 kg
농축 후 소금물 = 0.5 ÷ 0.20 = 2.5 kg
증발시킬 물 = 10 − 2.5 = 7.5 kg

검산하면 0.5 ÷ 2.5 = 0.20이므로 20 %가 맞다. 물을 부어 묽히는 문제는 (처음 양 + 물)로 식을 세우므로 방향이 반대다.

과당은 용액에서 α형과 β형이 평형을 이루고 있는데, 온도가 낮아지면 단맛이 강한 β형의 비율이 커져 감미도가 높아지고, 온도가 올라가면 단맛이 약한 α형의 비율이 늘어나 감미도가 떨어지기 때문이다.

[해설]

과당은 수용액에서 여러 이성질체가 온도에 따라 달라지는 평형을 이룬다. 이 가운데 단맛이 가장 강한 것은 β형(β-D-프럭토피라노스)이다.

온도가 낮으면 β형 비율이 커져 더 달고, 온도가 오르면 단맛이 약한 α형 비율이 늘어 감미도가 떨어진다. 그래서 과일이나 청량음료는 차게 먹을 때 더 달게 느껴진다.

혼동 주의: 설탕은 비환원당이라 이성질체 사이의 전환이 없어 온도가 바뀌어도 감미도가 거의 변하지 않는다.

(1) 원리 — 식품을 삼중점보다 낮은 온도로 얼린 다음 삼중점 압력보다 낮게 감압하면, 얼음이 물로 녹는 단계를 거치지 않고 곧바로 수증기로 승화하면서 건조가 진행된다.

(2) ① 액체 상태를 거치지 않아 수축과 성분 이동이 적고 원래의 형태ㆍ조직이 유지된다 ② 저온에서 진행되어 영양성분과 휘발성 향기성분의 손실이 적고 복원성이 좋다

[해설]

물의 상평형도는 가로축을 온도, 세로축을 압력으로 놓고 고체ㆍ액체ㆍ기체 영역을 나눈 그림이다. 세 영역이 한 점에서 만나는 삼중점은 0.01 ℃, 0.006 atm이다(삼중점 압력 611.66 Pa를 101,325 Pa로 나누면 약 0.00604 atm이다).

$P_{tp} = \dfrac{611.66}{101325} \approx 0.006\ \mathrm{atm},\quad T_{tp} = 0.01\ ^\circ\mathrm{C}$

동결건조는 이 삼중점 아래쪽 영역을 이용한다. 압력이 삼중점보다 낮으면 고체와 기체 영역이 직접 맞닿아 액체 구간이 사라지므로, 얼음에 열을 주면 녹지 않고 승화해 버린다. 그래서 식품을 먼저 얼린 뒤 진공을 걸고 승화열만 공급하면, 얼음이 있던 자리가 그대로 빈 구멍으로 남으면서 건조가 끝난다.

지면의 정답에는 장점이 넷 열거되어 있으나 발문이 요구하는 것은 두 가지이므로, 답안에는 대표적인 둘만 적고 나머지는 여기에 함께 둔다. ① 형태ㆍ조직 보존(액상을 거치지 않아 수축과 표면경화가 없다) ② 영양소ㆍ향기성분 손실 최소화와 뛰어난 복원성 ③ 열에 의한 변색ㆍ변질이 적다 ④ 가용성 성분이 표면으로 이동하지 않는다.

단점도 함께 알아 두면 좋다. 건조물이 다공질이라 부스러지기 쉽고 산소와 닿는 면적이 넓어 산화되기 쉬우며, 설비비와 운전비가 크고 건조에 걸리는 시간도 길다.

약 55.18분

[해설]

세균은 이분법으로 늘어나므로 N = N₀ × 2ⁿ이 성립한다. 유도기와 정지기가 없으므로 6시간 전체를 대수기로 보고 이 식을 그대로 쓴다.

세대수
n = (log N − log N₀) ÷ log 2
n = (7.5658 − 5.6021) ÷ 0.3010 = 6.52

평균 세대시간
G = t ÷ n = 360 ÷ 6.52 ≈ 55.18분

(1) 수분활성도 : 0.85 이상

(2) pH : 4.6 이상

[해설]

잠재적 위해식품(PHF)은 병원성 세균이 자라거나 독소를 만들 수 있어 온도관리가 꼭 필요한 식품이다. 이 식품인지는 수분활성도와 pH 두 값으로 가른다.

• 수분활성도 0.85 이상 — 식중독 세균 대부분이 자랄 수 있는 가장 낮은 값이다.
• pH 4.6 이상 — 보툴리누스균(Clostridium botulinum)이 자라서 독소를 만들 수 있는 가장 낮은 값이다.

두 조건을 모두 만족하면 냉장이나 가열로 온도를 관리해야 한다. 교육부 「학교급식 위생관리 지침서」는 잠재적 위해식품을 pH 4.6 이상, 수분활성도 0.85 이상인 식품으로 정의한다. 미국 FDA 식품규범(Food Code)은 같은 기준을 '초과'로 적으므로, 초과로 답해도 기준값은 같다.

(1) 정의 — 식품에 들어 있는 수분 가운데 미생물의 증식이나 화학반응에 실제로 이용될 수 있는 자유수의 정도를 나타내는 값. 같은 온도에서 순수한 물의 수증기압에 대한 식품의 수증기압 비로 정의한다.

(2) $A_w = \dfrac{N_w}{N_w + N_s}$

[해설]

수분활성도는 식품 속 물 가운데 미생물·효소·화학반응이 실제로 이용할 수 있는 자유수의 정도를 나타낸다.

성분과 단단히 묶인 결합수는 쓰이지 못하므로 총 수분함량이 아니라 수분활성도가 저장성을 좌우한다.

같은 온도에서 순수한 물의 수증기압(P₀)에 대한 식품의 수증기압(P)의 비로 정의하며, 순수한 물은 1이고 식품은 1 미만이다.

$A_w = \dfrac{P}{P_0}$

묽은 용액에서는 라울 법칙에 따라 수증기압비가 물의 몰분율과 같아져 몰수만으로 구할 수 있다.

$A_w = \dfrac{N_w}{N_w + N_s}$

혼동 주의: 분자·분모를 뒤집어 P₀/P로 쓰면 값이 1을 넘으므로 틀린 식이다.

pectinase의 활성 최적온도는 약 40 ℃인데 80 ℃의 고온에서 투입되어 효소단백질이 열변성되었고, 활성을 잃어 펙틴이 분해되지 않았기 때문이다.

[해설]

효소는 단백질이라 최적온도를 넘으면 입체구조가 풀린다. 그러면 되돌릴 수 없이 활성을 잃는다(열변성).

pectinase의 최적온도는 약 40 ℃인데 80 ℃ 원료액에 넣어서 넣자마자 활성을 잃었다. 펙틴이 분해되지 않으니 과육 입자가 콜로이드 상태로 계속 떠 있어 청징이 되지 않는다.

올바른 순서는 가열한 뒤 40~50 ℃로 식히고, 효소를 넣어 반응시킨 다음 여과하는 것이다.

(1) 자체로는 색을 띠지 않는다(무색).

(2) 착색료가 식품에 색을 직접 입히거나 잃은 색을 되살리는 첨가물인 데 비해, 발색제는 스스로 색을 내지 않고 식품 성분과 반응해 색을 발현ㆍ고정시켜 본래의 색을 안정하게 유지하거나 선명하게 강화한다.

[해설]

발색제(아질산나트륨·질산나트륨·질산칼륨 등)는 그 자체로 무색이며, 식품 속 색소 성분과 반응해야 비로소 색이 나타난다.

• 착색료 — 자체에 색이 있어 식품에 색을 입히거나 가공 중 잃은 색을 되살린다.
• 발색제 — 스스로 색을 내지 않고 식품 성분과 반응해 본래 색을 발현·고정하고 선명하게 유지한다.

예컨대 아질산염은 육색소 미오글로빈과 결합해 나이트로소미오글로빈이 되고, 가열하면 안정한 분홍색으로 고정된다. 없던 색을 칠하는 것이 아니라 고기 본래의 색을 붙잡아 두는 셈이다.

5.85 = 0.02(N) × 58.5(g/eq) ÷ 1,000(mL/L) × 50(희석배수) × 100(백분율) — 즉 0.02 N 질산은 1 mL에 대응하는 $\mathrm{NaCl}$ 0.00117 g에, 500 mL 중 10 mL만 적정한 데 따른 희석배수 50과 백분율 환산 100을 곱한 값이다.

[해설]

계수 5.85는 0.02 N 질산은 1 mL가 검체 속 식염 몇 %에 해당하는지를 미리 계산해 묶어 둔 값이다. 반응이 1 : 1이고 NaCl은 1가이므로 당량 58.5 g/eq를 그대로 쓴다.

질산은 1 mL에 대응하는 NaCl 질량
= 0.02 × 58.5 ÷ 1,000 = 0.00117 g
희석배수 = 500 mL ÷ 10 mL = 50
계수 = 0.00117 × 50 × 100 = 5.85

100은 채취량 a로 나눈 값을 백분율로 바꾸는 수다. AgNO₃ 분자량 169.87은 농도가 이미 0.02 N으로 주어져 있어 계산에 쓰지 않는다.

① 한 종류의 단당류만으로 이루어진 다당류

② 전분

③ 두 종류 이상의 단당류(또는 그 유도체)로 이루어진 다당류

④ 펙틴

[해설]

다당류는 가수분해했을 때 나오는 단당류의 가짓수로 나눈다. 한 종류만 나오면 단순다당류, 두 종류 이상(또는 그 유도체)이 나오면 복합다당류다.

• 전분 — 포도당 한 가지만 α-1,4·α-1,6 결합으로 이어진 중합체라 단순다당류다.
• 펙틴 — 갈락투론산(갈락토스 유도체)에 람노스·아라비노스 등이 붙어 있어 복합다당류다.

혼동 주의: 펙틴의 주성분 갈락투론산은 단당류 자체가 아닌 유도체이므로, 정의에 '또는 그 유도체'를 넣어야 펙틴이 복합다당류로 깔끔히 설명된다.