2021년 식품안전기사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

① 살모넬라(Salmonella spp.)

② 장염비브리오(Vibrio parahaemolyticus)

③ 리스테리아 모노사이토제네스(Listeria monocytogenes)

④ 장출혈성 대장균(Enterohemorrhagic Escherichia coli)

[해설]

식품공전 식품일반의 기준 및 규격은 식육과 그대로 섭취하는 가공식품에서 다음 식중독균이 검출되어서는 안 된다고 정한다.

• 살모넬라 — 균종을 가리지 않고 속 전체(spp.)를 대상으로 한다.
• 장염비브리오 — 해산물에서 주로 옮는, 염분을 좋아하는 식중독균이다.
• 리스테리아 모노사이토제네스 — 냉장온도에서도 증식하는 저온성 균이다.
• 장출혈성 대장균 — 베로독소를 만들어 출혈성 대장염을 일으킨다.

혼동 주의: 같은 규정에 캠필로박터 제주니/콜리와 여시니아 엔테로콜리티카도 들어 있어 이 가운데 넷을 쓰면 된다. 세균수·대장균군 같은 위생지표균과는 구분한다.

(1) 1 ~ 35 ℃

(2) 15 ~ 25 ℃

(3) 0 ~ 10 ℃

(4) -18 ℃ 이하

[해설]

식품공전은 총칙에서 시험·조작의 기준이 되는 온도를 정의하고, 보존·유통 기준에서 냉장·냉동 온도를 따로 정한다. 두 계열의 값이 함께 출제되므로 표로 묶어 두는 편이 좋다.

실온의 범위(1 ~ 35 ℃)가 상온(15 ~ 25 ℃)보다 넓다는 점을 헷갈리기 쉽다. 상온은 계절에 관계없이 대체로 유지되는 실내 온도를, 실온은 실제로 나타날 수 있는 온도 폭 전체를 가리킨다고 이해하면 된다.

총칙의 온도 표시 네 가지(표준온도·상온·실온·미온)만 따로 묻는 형태로도 자주 출제된다.

통·병조림식품, 레토르트식품, 냉동식품

[해설]

식품공전은 오래 보존하려고 특별한 처리를 한 식품을 장기보존식품으로 묶어 규격을 따로 둔다.

• 통·병조림식품 — 금속관·유리병에 넣어 밀봉한 뒤 살균 또는 멸균한 것이다.
• 레토르트식품 — 여러 겹의 필름으로 된 파우치 등에 넣어 밀봉한 뒤 가압가열살균한 것이다.
• 냉동식품 — 오래 보존하려고 냉동처리한 뒤 냉동 상태로 보관하는 것이다.

혼동 주의: 식초·초콜릿·주정은 보존 처리 방식이 아니라 식품유형이어서 식품별 기준 및 규격에서 다룬다.

(1) $\mathrm{C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2}$

(2) 51.11 kg

[해설]

효모의 알코올 발효 전체를 하나로 묶은 Gay-Lussac 식이다.

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

포도당 1 mol(180 g)에서 에탄올 2 mol(2 × 46 = 92 g)이 생기므로 질량 비례식을 세운다.

180 : 92 = 100 kg : x
x = 92 × 100 ÷ 180 = 51.11 kg

나머지 약 48.9 kg은 CO₂로 빠져나가고, 실제 수율은 효모의 균체 합성과 부산물 때문에 이 이론값에 못 미친다.

B — 질소량에 질소계수를 나누는 것이 아니라 곱하여 조단백질의 양으로 한다.

[해설]

킬달법은 시료를 황산으로 분해해 질소를 황산암모늄으로 바꾼 뒤, 알칼리를 넣어 유리시킨 암모니아를 증류·적정해 총질소량을 구하는 방법이다. 단백질은 질소를 평균 약 16 % 함유하므로 질소량에 $\dfrac{100}{16} = 6.25$를 곱하면 단백질량이 된다. 이 값이 질소계수다.

$\text{조단백질}(\%) = \text{총질소량}(\%) \times \text{질소계수}$

질소계수는 식품마다 단백질의 아미노산 조성이 달라 조금씩 다르다(일반 6.25, 밀가루 5.70, 우유 6.38, 쌀 5.95 등). '조'단백질이라 부르는 이유는 핵산·아민 등 단백질이 아닌 질소까지 함께 계산되기 때문이다.

나머지 지문이 옳은 이유는 다음과 같다.

· A — 몰농도(M)는 용액 1 L, 몰랄농도(m)는 용매 1 kg이 기준이다. 몰농도는 온도에 따라 부피가 변해 값이 달라지지만 몰랄농도는 그렇지 않다.

· C — 칼피셔법은 요오드·이산화황·염기·메탄올로 이루어진 시약이 물과 정량적으로 반응하는 것을 이용한다. 미량 수분 정량에 쓴다.

· D — 소모기(Somogyi)법은 환원당이 알칼리성 구리 시약을 환원시켜 생긴 아산화구리를 적정하는 용량분석법이다.

· E — 산가는 유지 1 g 중의 유리지방산을 중화하는 데 필요한 KOH의 mg 수로 유지의 산패 정도를, 요오드가(아이오딘가)는 유지 100 g에 부가되는 요오드의 g 수로 불포화도를 나타낸다.

0.93

[해설]

이상용액에서 수분활성도는 라울의 법칙에 따라 용액 속 물의 몰분율과 같다.
A_w = 물의 몰수 ÷ (물의 몰수 + 설탕의 몰수)

용액 100 g을 기준으로 하면 설탕 60 g(분자량 342), 물 40 g(분자량 18)이다.
물 = 40 ÷ 18 = 2.222 mol, 설탕 = 60 ÷ 342 = 0.175 mol
A_w = 2.222 ÷ (2.222 + 0.175) = 0.927 ≈ 0.93

혼동 주의: 설탕은 분자량이 커서 같은 질량의 소금보다 몰수가 적으므로 A_w를 덜 낮춘다.

듀람관(발효관, Durham tube)

[해설]

식품공전 대장균군 정성시험에서 가스가 생기는지 확인할 때 쓰는 기구는 듀람관(발효관)이다.

작은 유리관을 배지 속에 거꾸로 넣고 함께 멸균하면 관 안이 배지로 가득 찬다. 균이 유당을 분해해 가스를 내면 관 꼭대기에 기포가 모이므로 눈으로 판정할 수 있다.

추정시험에서 가스가 생기면 양성으로 보고 확정시험으로 넘어간다.

120 CFU/g

[해설]

식품공전 일반세균수(표준평판법)는 원칙적으로 집락수 15~300개인 평판으로 계산하지만, 모든 평판이 15개 미만이면 가장 낮은 희석배수의 평판을 쓴다.

그래서 1 : 10 희석 평판 2장(14개, 10개)만 채택해 평균을 내고 희석배수를 곱한다.

생균수 = (집락수 합 ÷ 평판 수) × 희석배수
= (14 + 10) ÷ 2 × 10
= 120 CFU/g

혼동 주의: 1 : 100 평판(2개, 1개)은 집락수가 너무 적어 오차가 크므로 계산에 넣지 않는다.

관할 특별자치시장·시장·군수·구청장

[해설]

「식품위생법」 제86조에 따라 식중독 환자를 진단하거나 그 사체를 검안한 의사·한의사는 지체 없이 관할 특별자치시장·시장·군수·구청장에게 보고한다.

집단급식소에서 식중독 환자가 생기면 그 설치·운영자도 같은 곳에 보고한다. 보고를 받은 시장·군수·구청장은 식품의약품안전처장과 시·도지사에게 다시 보고하고 원인을 조사한다.

혼동 주의: 처음 보고를 받는 곳은 보건소나 질병관리청이 아니라 기초자치단체장이다.

(1) 반응속도가 최대반응속도($V_{max}$)의 1/2이 될 때의 기질 농도(미카엘리스 상수)

(2) Km이 높으면 효소와 기질의 친화도가 낮고, Km이 낮으면 친화도가 높다

[해설]

Km은 미카엘리스-멘텐 식에 나오는 상수로, [S] = Km을 대입하면 속도가 최대속도의 절반이 된다.
v = V_max[S] ÷ (Km + [S])
v = V_maxKm ÷ 2Km = V_max ÷ 2

따라서 Km은 반응속도가 최대속도의 1/2이 될 때의 기질 농도(미카엘리스 상수)이며, 단위는 농도 단위를 쓴다.

• Km이 크면 — 절반 속도를 내는 데 기질이 많이 필요하므로 효소와 기질의 친화도가 낮다.
• Km이 작으면 — 기질이 적어도 절반 속도에 이르므로 친화도가 높다.

혼동 주의: 효소 농도를 늘리면 V_max만 커지고 Km은 변하지 않는다.

(1) 0.999

(2) 0.100 mg KOH/g

[해설]

역가는 실제로 쓴 부피에 대한 이론 부피의 비이다. 안식향산은 카복실기가 하나인 1가 산이라서 1 eq = 122.12 g이다.

0.244 ÷ 122.12 = 1.998×10^-3 eq
이론 부피 = 1.998×10^-3 ÷ 0.1 = 19.98 mL
F = 19.98 ÷ 20 = 0.999

산가는 시료 1 g 속 유리지방산을 중화하는 데 드는 KOH의 mg 수이다. 공시험값을 빼서 시약이 스스로 소비한 알칼리를 덜어 낸다.

산가 = 56.11 × (A − B) × N × F ÷ S
= 56.11 × (1.1 − 1.0) × 0.1 × 0.999 ÷ 5.6
= 0.1001 ≈ 0.100 mg KOH/g

① EMP

② HMP

③ TCA

[해설]

포도당은 산소 없이 도는 EMP 경로(해당과정)나 산소 조건에서 도는 HMP 경로(오탄당 인산 경로)를 거쳐 분해된다.

• EMP 경로 — 포도당 1분자가 피루브산 2분자로 쪼개지면서 ATP 2분자를 얻는, 산소가 필요 없는 분해 경로다.
• HMP 경로 — 산소 조건에서 도는 우회 경로로, ATP보다 NADPH와 리보스-5-인산을 공급하는 것이 주목적이다.
• TCA 회로 — 피루브산이 아세틸-CoA로 바뀌어 들어가 CO₂와 NADH·FADH₂를 만드는 호기적 회로다.

외우는 요령: 산소 없으면 EMP, 산소 있으면 HMP, 피루브산의 마지막 처리는 TCA(구연산 회로·크레브스 회로)다.

(1) D-만노스(D-Mannose)

(2) Fischer 투영식에서 맨 위가 CHO, 맨 아래가 $\mathrm{CH_2OH}$이고, 2번 탄소와 3번 탄소의 OH는 왼쪽, 4번 탄소와 5번 탄소의 OH는 오른쪽에 오는 구조 (D-glucose에서 2번 탄소의 H와 OH 위치만 서로 바뀐 형태)

[해설]

에피머란 부제탄소(비대칭 탄소)를 둘 이상 가진 입체이성질체 가운데 단 하나의 부제탄소에서만 배치가 다른 관계를 말한다. 부제탄소는 서로 다른 원자단 네 개가 붙은 탄소이며, D-알도헥소스는 C2·C3·C4·C5의 네 개를 가진다.

D-glucose를 기준으로 하면

· C2 에피머 = D-mannose

· C4 에피머 = D-galactose

두 당의 Fischer 투영식에서 OH가 놓이는 쪽을 비교하면 다음과 같다.

가장 아래 부제탄소인 C5의 OH가 오른쪽이므로 두 당 모두 D형이다.

① 한계기준

② 모니터링

③ 개선조치

④ 검증

[해설]

모두 「식품 및 축산물 안전관리인증기준」 제2조(정의)에 그대로 실려 있는 용어이며, HACCP 7원칙의 이름이기도 하다.

· 한계기준(critical limit, 원칙 3) — 중요관리점이 관리되고 있는지를 가르는 기준값. 온도·시간·pH·수분활성도처럼 현장에서 곧바로 확인할 수 있는 지표로 정한다.

· 모니터링(monitoring, 원칙 4) — 한계기준이 지켜지는지 계획된 방법으로 관찰·측정·기록하는 행위.

· 개선조치(corrective action, 원칙 5) — 모니터링에서 한계기준을 벗어난 것이 확인되었을 때 취하는 조치. 이탈 원인 제거와 함께 이탈 기간 중 생산된 제품의 처리 방법까지 포함한다.

· 검증(verification, 원칙 6) — HACCP 관리계획이 제대로 만들어졌는지(유효성)와 계획대로 실행되고 있는지를 정기적으로 평가하는 활동.

모니터링은 '지금 지켜지고 있는가'를 실시간으로 확인하는 것이고, 검증은 '이 계획 자체가 타당하며 지켜져 왔는가'를 뒤에서 되짚는 것이라는 점에서 구분된다.

1.031

[해설]

유비중계는 15 ℃를 표준온도로 하며 비중의 소수 셋째 자리까지를 눈금으로 읽는다. 측정 온도가 이와 다르면 1 ℃당 0.0002씩 보정한다.

비중 = 1 + [눈금 + (T − 15) × 0.2] ÷ 1000
= 1 + [31 + (15 − 15) × 0.2] ÷ 1000
= 1.031

15 ℃에서 읽었으므로 보정항은 0이다. 40 ℃에서 5분 가열한 것은 재현성 있게 재기 위한 전처리일 뿐 계산에는 쓰지 않는다.

(1) 사후강직이 끝나지 않은 도체를 저온에서 급속히 냉각할 때 근섬유가 심하게 수축하는 현상

(2) 고기의 연도가 크게 떨어져 질겨지고, 보수력이 감소하여 육질이 나빠진다

[해설]

저온단축(cold shortening)은 사후강직이 끝나기 전, 아직 ATP가 남아 수축할 수 있는 근육을 급속히 냉각할 때 생긴다.

낮은 온도에서 근소포체가 Ca²⁺를 회수하지 못하면 액틴과 미오신이 결합한다. 이때 근절이 지나치게 짧아진 채로 굳는다.

그 결과 연도가 떨어져 고기가 질겨지고, 수축한 근섬유에서 육즙이 빠져나가 보수력이 감소한다.

혼동 주의: 적색근이 많고 지방층이 얇은 쇠고기·양고기에서 잘 생기며, 강직 전 근육을 고온에 두어 생기는 수축은 고온단축이라 한다.

(1) 5대

(2) 4대

[해설]

먼저 기계 1대의 하루 처리량을 구해 총량 11,000 kg을 나누고, 기계가 모자라면 물량을 전부 처리하지 못하므로 소수점 이하는 올린다.

8시간: 480 ÷ 40 = 12 batch
12 × 200 = 2,400 kg/대
11,000 ÷ 2,400 = 4.58 → 5대

10시간: 600 ÷ 40 = 15 batch
15 × 200 = 3,000 kg/대
11,000 ÷ 3,000 = 3.67 → 4대

혼동 주의: 4.58을 내려서 4대로 쓰면 8시간에 9,600 kg만 처리하고 1,400 kg이 남는다.

① 2,100

② 이하

③ 4,000

④ 이상

[해설]

레이놀즈수는 관성력과 점성력의 비를 나타내는 무차원수이다(ρ 밀도, v 유속, D 관 지름, μ 점도).
Re = ρvD ÷ μ

• Re 2,100 이하 — 점성력이 지배해 유체가 층을 이루며 흐르는 층류다.
• Re 2,100 ~ 4,000 — 층류와 난류가 오가는 전이영역이다.
• Re 4,000 이상 — 관성력이 지배해 소용돌이가 생기는 난류다.

혼동 주의: 전이영역이 있어 층류의 상한(2,100)과 난류의 하한(4,000)이 다르며, 보기의 10000·700·100은 답에 쓰이지 않는다.

(1) ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COOH}$와 ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$가 같은 양으로 공존

(2) ${}^{+}\mathrm{H_3N-CH_2-COO}^{-}$와 $\mathrm{H_2N-CH_2-COO}^{-}$가 같은 양으로 공존

[해설]

적정곡선에서 pK 지점은 해당 작용기가 정확히 절반 해리된 반당량점이다. 그래서 해리 전후의 두 이온형이 1 : 1로 공존한다.

글리신은 산성에서 염기성으로 갈수록 다음 순서로 양성자를 잃는다.
⁺H₃N–CH₂–COOH ⇌ ⁺H₃N–CH₂–COO⁻ ⇌ H₂N–CH₂–COO⁻

• B점(pK₁ = 2.34)은 카복실기가 절반 해리되어 양이온형과 양쪽성 이온이 같은 양으로 있다.
• D점(pK₂ = 9.60)은 아미노기가 절반 해리되어 양쪽성 이온과 음이온형이 같은 양으로 있다.

혼동 주의: 양쪽성 이온만 최대로 존재하는 곳은 등전점 C(pI = 5.97)이며, pI는 두 pK의 평균이다.

세균 < 효모 < 곰팡이

(조사시간이 긴 것부터 쓰면 곰팡이 > 효모 > 세균)

[해설]

자외선(약 254 nm)은 DNA에 흡수되어 티민 이량체를 만들어 복제를 막는데, 세포가 크고 벽이 두꺼우며 색소가 많을수록 더 많은 조사량이 필요하다.

• 세균 영양세포는 작고 세포벽이 얇아서 가장 짧은 시간에 죽는다.
• 효모는 세균보다 세포가 크고 벽이 두꺼워 더 오래 쪼여야 한다.
• 곰팡이는 포자벽이 두껍고 멜라닌 같은 색소가 자외선을 막아서 가장 오래 걸린다.

따라서 짧은 것부터 세균 < 효모 < 곰팡이 순이다.

같은 균이라도 아포(포자)는 영양세포보다 훨씬 오래 쪼여야 죽는다.