2020년 식품안전기사실기(필답형) 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

① 수분

② 회분

③ 조단백질

④ 조지방

⑤ 조섬유

[해설]

일반성분은 식품의 기본 조성을 이루는 성분이다. 외관·취미를 빼면 수분·회분·조단백질·조지방·조섬유를 시험한다.

• 수분 — 상압가열건조법이 기본이며, 가열 전후의 무게 차로 구한다.
• 회분 — 550~600 ℃에서 태우고 남은 무기질의 양이다.
• 조단백질 — 킬달법으로 총질소를 정량한 뒤 질소계수를 곱해 환산한다.
• 조지방 — 에테르로 추출하는 속슬렛(Soxhlet) 추출법으로 구한다.
• 조섬유 — 묽은 산과 묽은 알칼리로 차례로 처리하고 남은 잔사에서 회분을 뺀 값이다.

'조(粗)'는 단백질이 아닌 질소화합물이나 색소·왁스처럼 목적 성분 외의 물질까지 함께 측정된다는 뜻이다. 탄수화물은 직접 재지 않고 100에서 나머지 성분을 빼서 구한다.

① O157 : H7

② O157 : H7

③ 시가

[해설]

식품공전 장출혈성 대장균 시험법은 혈청형 O157 : H7뿐 아니라 시가독소를 만드는 모든 대장균(STEC)을 잡아내도록 짜여 있다.

• 대장균 O157 : H7 — 가장 널리 알려진 장출혈성 대장균 혈청형이다.
• O157 : H7이 아닌 균 — O26·O111처럼 다른 혈청형도 시가독소를 만들면 함께 검출 대상이다.
• 시가독소(동의어 : 베로독소) — stx1·stx2 유전자로 확인하며, 둘 다 없으면 불검출로 판정할 수 있다.

혼동 주의: 옛 표기인 베로독소·VTEC 대신 현행 공전 표기인 시가독소·STEC로 쓰는 것이 안전하다.

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 조합하는 식품 보존 원리다. 미생물은 허들 하나는 넘어도 이어지는 허들을 모두 넘지는 못하므로, 각 인자의 강도를 낮춰도 전체 억제 효과는 충분하다.

한 가지 인자만 세게 쓰면(고온 장시간 가열, 다량의 보존료) 저장성은 좋아지지만 맛·조직·영양이 크게 손상된다. 약한 허들을 여러 겹 놓으면 저장성은 높이면서 품질 변화는 최소화할 수 있다.

대표적인 허들은 온도, 수분활성도(A_w), pH, 산화환원전위, 보존료, 경쟁 미생물이다. 발효소시지가 염지·젖산 발효·훈연·냉장을 조합해 저장성을 확보하는 것이 대표적인 예다.

(1) 달아야 할 최소단위를 고려하여 0.1 mg, 0.01 mg 또는 0.001 mg까지 다는 것

(2) 규정된 수치의 무게를 그 자릿수까지 다는 것

(3) 따로 규정이 없는 한 기재량의 90 ~ 110 % 범위에서 취하는 것

(4) 1시간 더 건조 또는 강열했을 때 전후의 칭량차가 이전에 단 무게의 0.1 % 이하인 상태

[해설]

식품공전 총칙은 시험 결과가 사람마다 달라지지 않도록 계량 표현의 뜻을 정해 두었다.

• 정밀히 단다 — 달아야 할 최소단위를 고려해 0.1 mg, 0.01 mg 또는 0.001 mg까지 다는 것이다.
• 정확히 단다 — 규정된 수치의 무게를 그 자릿수까지 맞추어 다는 것이다.
• 약 — 따로 규정이 없으면 기재량의 90 ~ 110 % 범위에서 취하는 것이다.
• 항량 — 1시간 더 건조·강열했을 때 전후 칭량차가 이전 무게의 0.1 % 이하인 상태다.

혼동 주의: 정밀히는 저울의 읽는 단위, 정확히는 규정 수치에 맞추는 것을 말한다.

틀린 것 : ②

이유 : 표준편차를 평균으로 나눈 값은 변동계수(상대표준편차)로, 이 값이 작을수록 측정값이 고르게 모여 재현성이 좋다. 값이 크면 재현성은 오히려 낮다.

[해설]

표준편차를 평균값으로 나눈 값은 변동계수(CV, 상대표준편차)로, 측정값이 평균에 비해 얼마나 흩어져 있는지를 나타낸다.
CV(%) = (표준편차 ÷ 평균) × 100

따라서 이 값이 작을수록 측정값이 고르게 모여 재현성·정밀도가 좋고, 클수록 나쁘다. 그러므로 '클수록 재현성이 좋다'는 설명이 틀렸다.

혼동 주의: 정밀도(반복성·재현성)는 측정값끼리 모인 정도이고, 정확도는 참값에 가까운 정도로 서로 다른 지표다.

① 살모넬라, 장염비브리오, 캠필로박터, 여시니아

② 황색포도상구균, 클로스트리디움 보툴리눔, 클로스트리디움 퍼프린젠스

③ 노로바이러스, 로타바이러스

④ 감자독(솔라닌), 버섯독(무스카린)

⑤ 복어독(테트로도톡신), 시가테라독

⑥ 아플라톡신, 황변미독, 맥각독

⑦ 식품첨가물(보존료 · 감미료 등)의 오 · 남용, 유해 감미료 · 착색료

⑧ 잔류농약, 유해성 금속화합물(비소 · 납 · 카드뮴)

⑨ 니트로소아민, 벤조피렌, 3-MCPD

⑩ 중금속(납 · 카드뮴), 페놀 · 포름알데히드

[해설]

식중독은 원인에 따라 세균성·자연독·화학성으로 나누고, 화학성은 유해물질이 식품에 들어온 경로로 다시 가른다.

• 감염형 — 살모넬라·장염비브리오·캠필로박터·여시니아처럼 균이 몸 안에서 증식해 일으킨다.
• 독소형 — 황색포도상구균·클로스트리디움 보툴리눔·퍼프린젠스가 만든 독소를 먹어서 생긴다.
• 바이러스형 — 노로바이러스·로타바이러스가 원인이다.
• 식물성 자연독 — 감자의 솔라닌, 독버섯의 무스카린이다.
• 동물성 자연독 — 복어의 테트로도톡신, 열대 어류의 시가테라독이다.
• 곰팡이독 — 아플라톡신·황변미독·맥각독이다.
• 고의·오용 첨가 — 보존료·감미료 등 첨가물의 오·남용과 유해 감미료·착색료다.
• 비의도적 잔류·혼입 — 잔류농약과 비소·납·카드뮴 같은 유해성 금속화합물이다.
• 제조·가공 중 생성 — 니트로소아민·벤조피렌·3-MCPD다.
• 기구·용기·포장 유래 — 납·카드뮴 같은 중금속과 합성수지의 페놀·포름알데히드다.

혼동 주의: 잔류농약은 비의도적 잔류, 니트로소아민은 가공 중 생성(아질산염+아민)에 든다.

가로축을 상대습도(%), 세로축을 수분함량(%)으로 잡고 S자(sigmoid) 곡선 두 개를 그린다.

흡습곡선과 탈습곡선은 겹치지 않고 고리 모양의 이력현상(hysteresis)을 이루며, 같은 상대습도에서 탈습곡선이 흡습곡선보다 항상 위쪽(수분함량이 더 높음)에 놓인다.

곡선은 A(단분자층), B(다분자층), C(모세관 응축) 구간으로 나뉘며, 건조식품인 스낵은 B 구간에 놓이므로 탈습은 B 구간에서 시작된다.

[해설]

등온흡습곡선은 일정 온도에서 식품의 수분함량과 주위 상대습도(수분활성도)의 평형 관계를 나타낸 곡선이며, 구간마다 물이 붙어 있는 방식이 다르다.

A 구간(단분자층) — 식품 성분의 극성기에 물 분자가 한 겹으로 강하게 결합한 결합수 영역이다. 미생물이 이용할 수 없고 화학반응에도 거의 관여하지 않아 저장 안정성이 가장 좋다.

B 구간(다분자층) — 단분자층 위에 물이 여러 겹으로 쌓인 준결합수 영역이다. 건조식품인 스낵이 놓이는 자리로, 이 영역보다 수분이 늘면 눅눅해지고 유지 산패·갈변이 빨라진다.

C 구간(모세관 응축) — 조직의 모세관에 물이 자유수 형태로 채워지는 영역으로, 미생물 증식과 효소반응이 활발해진다.

같은 수분함량이라도 물을 빼면서 만든 상태(탈습)와 물을 흡수시켜 만든 상태(흡습)의 수분활성도가 서로 다른데, 이 어긋남이 이력현상이다. 건조 과정에서 조직이 수축하고 모세관이 막혀 물이 빠져나간 자리로 되돌아가지 못하기 때문에 생긴다.

① 완만동결

② 급속동결

[해설]

식품을 얼릴 때 최대빙결정생성대(대략 -1 ~ -5 ℃)를 얼마나 빨리 통과하는가가 빙결정의 크기를 결정한다.

이 구간을 천천히 지나면 먼저 생긴 몇 개의 핵으로 물이 계속 모여 크고 수가 적은 결정이 세포 바깥에 자란다. 이 결정이 세포막을 눌러 찢으므로 해동할 때 드립이 많이 생기고 조직이 무르다.

반대로 빨리 통과하면 핵이 한꺼번에 많이 생겨 작고 수가 많은 결정이 세포 안팎에 고루 분포하므로 조직 손상과 드립이 적다.

그래서 완만동결은 -18 ℃ 안팎의 냉동창고에서 서서히 얼리는 방식, 급속동결은 -40 ℃ 이하의 급속동결기에서 짧은 시간에 얼리는 방식에 해당한다.

11대

[해설]

발효조 1대의 하루 생산량을 구한 뒤 목표 생산량을 그 값으로 나누고, 대수는 올림한다.

1주기 생산량 = 용량 × 농도 × 수율
100 m³ × 1,000 L/m³ × 100 g/L × 0.6 = 6 × 10⁶ g = 6 ton

1대 하루 생산량 = 1주기 생산량 × 24 h / 30 h
6 ton × 24 / 30 = 4.8 ton/day

필요 대수 = 50 ton/day ÷ 4.8 ton/day
= 10.42 → 11대

10대로는 하루 48 ton이라 목표에 못 미치므로 반올림·버림이 아니라 올림해야 한다.

(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 식품첨가물공전(「식품첨가물의 기준 및 규격」)에 정해진 용도 분류 명칭 그대로 답한다.

• 부틸히드록시아니솔(BHA)은 유지가 산패할 때 이어지는 연쇄반응을 끊는 페놀계 산화방지제다.
• 카페인은 특유의 쓴맛으로 맛을 돋우는 향미증진제로 분류된다.
• 식용색소청색 제2호는 타르계 색소로, 식품에 색을 입히는 착색료다.
• 수크랄로스는 설탕의 약 600배 단맛을 내는 무열량 감미료다.
• 소브산은 곰팡이·효모가 자라지 못하게 막는 보존료다.
• 구연산은 식품의 pH를 낮추거나 일정하게 유지하는 산도조절제다.
• 자일리톨은 충치균이 이용하지 못하는 당알코올계 감미료다.
• 사카린나트륨은 설탕의 약 300배 단맛을 내는 합성 감미료다.
• 무수아황산은 아황산류로, 표백제이면서 보존료·산화방지제로도 쓰인다.
• 메틸알코올은 원료에서 성분을 뽑아내는 추출용제이며, 최종 식품에는 남지 않아야 한다.

혼동 주의: 발색제(아질산나트륨 등)는 그 자체에 색이 없고 식품 성분과 반응해 색을 고정한다. 색소를 직접 더하는 착색료와는 다르다.

과당은 용액에서 α형과 β형이 평형을 이루는데, 단맛이 강한 β형은 저온에서, 단맛이 약한 α형은 고온에서 비율이 커진다. 따라서 온도가 낮을수록 감미도가 높아지고 온도가 오르면 감미도가 급격히 떨어진다.

[해설]

과당의 감미도가 온도에 따라 달라지는 것은 수용액 속 이성질체 평형이 온도에 따라 이동하기 때문이다.

• β형(β-D-프룩토피라노스)은 단맛이 강하며, 저온에서 비율이 커진다.
• α형처럼 단맛이 약한 형태는 고온에서 비율이 커진다.
• 그래서 차가울수록 달고, 온도가 오르면 감미도가 급격히 떨어진다.

외우는 요령: 과일과 청량음료를 차게 먹으면 더 단 이유가 이것이며, 단맛이 강한 쪽은 β형이다.

혼동 주의: 설탕은 이런 평형이 없어서 온도가 바뀌어도 감미도가 거의 변하지 않는다.

① 전분의 종류 — 아밀로오스와 아밀로펙틴의 구성 비율

② pH — 알칼리성일수록 호화가 촉진됨

③ 당·염류의 존재

[해설]

전분의 호화는 전분 입자가 물을 흡수해 부풀고(팽윤) 결정 구조가 풀리면서 점성 있는 풀 상태가 되는 현상이다. 전분 자체의 성질과 주변 환경이 함께 영향을 준다.

• 전분의 종류는 아밀로오스·아밀로펙틴 비율과 입자 크기에 따라 호화 온도를 바꾸며, 감자 같은 서류 전분은 곡류 전분보다 낮은 온도에서 호화된다.
• pH는 알칼리성일수록 입자가 쉽게 부풀어 호화를 촉진한다.
• 당은 물을 붙잡아 호화를 억제하고, 대부분의 염류는 팽윤을 도와 호화를 촉진한다.

혼동 주의: 염류 가운데 황산염은 예외적으로 호화를 억제한다.

(1) 정미성 핵산 : IMP, GMP, XMP

(2) 공통점 : 퓨린계 염기에 리보스가 결합하고, 그 리보스의 5′ 위치에 인산 1개가 붙은 5′-모노뉴클레오타이드이며, 퓨린 고리의 6번 위치에 산소를 가진다.

(3) 차이점 : 퓨린 고리의 2번 위치에 붙은 작용기가 서로 다르다.

[해설]

정미성 핵산은 IMP(이노신산)·GMP(구아닐산)·XMP(잔틸산)로, 모두 감칠맛을 내는 뉴클레오타이드다.

• 공통점 — 셋 다 퓨린 염기에 리보스와 인산 1개가 붙은 5′-모노뉴클레오타이드이며, 퓨린 고리 C-6 자리에 산소를 가진다.
• 차이점 — 퓨린 고리 C-2 자리의 작용기가 IMP는 수소, GMP는 아미노기(-NH₂), XMP는 산소(=O)로 서로 다르다.

인산이 3′ 위치에 붙은 이성질체는 감칠맛이 없으므로 5′ 위치 결합이 정미성의 필수 조건이다.

감칠맛 세기는 GMP > IMP > XMP 순이다.

1.001

[해설]

중화 적정의 종말점에서는 산과 염기의 그램당량수가 같으므로 농도×부피×역가의 값도 양쪽이 같다.

N₁V₁f₁ = N₂V₂f₂
0.1 × 10 × f₁ = 0.1 × 9.98 × 1.0039
f₁ = (0.1 × 9.98 × 1.0039) ÷ (0.1 × 10) = 1.00189…

단서에 따라 소수점 넷째 자리에서 버림하면 답은 1.001이다.

혼동 주의: 반올림하면 1.002가 되어 틀리므로, 끝자리를 어떻게 처리하라는지 단서를 꼭 확인한다.

① 발아억제

② 0.15 이하

③ 살균

④ 살균

[해설]

식품의 기준 및 규격의 식품조사처리 기준은 조사 목적이 무거울수록 허용 선량을 크게 정한다.

• 감자·양파·마늘 — 저장 중 싹만 막으면 되므로 목적은 발아억제이고, 선량은 0.15 kGy 이하로 가장 낮다.
• 건조식육·어류분말·패류분말·건조채소류 — 미생물을 줄이는 살균이 목적이며, 7 kGy 이하다.
• 건조향신료·복합조미식품·소스·침출차 — 목적은 역시 살균이지만 원료 오염도가 높아 10 kGy 이하로 가장 높다.

혼동 주의: 밤은 싹 억제에 해충 방제까지 더해 살충·발아억제가 목적이고, 0.25 kGy 이하다. 한 번 조사한 식품은 다시 조사할 수 없다.

주입한 시료 중 약 1/100만 컬럼으로 들어가고, 나머지 약 99/100는 스플릿 벤트로 배출된다는 뜻

[해설]

분할비는 스플릿 벤트로 버리는 유량 : 컬럼으로 들어가는 유량의 비다. 모세관 컬럼이 과부하되지 않도록 시료 일부만 컬럼에 보내는 split 주입에서 정한다.

100 : 1이면 주입한 시료 중 약 1/100만 컬럼으로 들어가고, 나머지 약 99/100는 벤트로 배출된다. 예를 들어 1 μL를 주입하면 컬럼에는 약 0.01 μL만 들어간다.

혼동 주의: 미량 성분처럼 감도가 필요할 때는 벤트를 닫아 시료 전량을 컬럼에 보내는 splitless 주입을 쓴다.

과육에 들어 있는 무색의 류코안토시아닌(leucoanthocyanin)이 산성·가열 조건에서 산화되어 적색 색소인 시아니딘(cyanidin)으로 바뀌기 때문

[해설]

과육 속 무색의 류코안토시아닌이 산성·가열 조건에서 산화되어 적색의 시아니딘으로 바뀌는 화학 변화 때문이다.

류코안토시아닌은 안토시아닌의 무색 전구체이며, 산성인 통조림은 살균 가열을 반드시 거치므로 이 반응이 일어나기 쉽다.

살균 후 냉각이 늦어 고온에 오래 머물수록 적변이 심해지므로 살균이 끝나면 바로 냉각한다.

미생물 부패가 아니라 성분 변화라 안전에는 문제가 없지만 품질 결함으로 다룬다.

(1) 포도당(glucose) — 환원당

(2) 포도당(glucose) — 환원당

(3) 설탕(sucrose) — 비환원당

[해설]

환원당 여부는 유리 헤미아세탈기(아노머 탄소의 -OH)가 남아 있는지로 갈린다. 이 자리가 살아 있으면 고리가 열려 알데하이드기를 내놓고 펠링·베네딕트 시약을 환원시킨다.

• 사슬형 구조 — 맨 위 알데하이드기(CHO)와 C3의 -OH만 왼쪽인 배열이라 포도당이며, 유리 알데하이드기가 있어 환원당이다.
• 6각 고리형 구조 — 포도당의 C1과 C5가 고리를 이룬 글루코피라노스로, C1에 -OH가 남아 있어 환원당이다.
• 이당류 구조 — 포도당(6각 고리)과 과당(5각 고리)이 결합한 설탕(sucrose)으로, 두 아노머 탄소(포도당 C1·과당 C2)끼리 결합해 비환원당이다.

혼동 주의: 맥아당·젖당은 한쪽 아노머 탄소가 자유로워 환원당이고, 이당류 중 설탕과 트레할로스만 비환원당이다.

115 mg/day

[해설]

1일 섭취허용량(ADI)은 동물시험에서 얻은 최대무독성량(NOAEL)을 안전계수로 나눈 뒤, 사람의 체중을 곱해 구한다.

ADI = NOAEL ÷ 안전계수 × 체중
= 230 mg/kg·day ÷ 100 × 50 kg
= 2.3 mg/kg·day × 50 kg = 115 mg/day

안전계수 100은 동물과 사람의 차이 10배에 사람 사이의 개인차 10배를 곱한 값이다. 체중을 곱하지 않고 2.3 mg/kg·day에서 멈추면 답의 단위(mg/day)가 맞지 않는다.

① X

② X

③ X

④ X

⑤ O

[해설]

결정도는 확인된 위해요소마다 '이 공정을 중요관리점으로 잡아야 하는가'를 순서대로 따져 보는 도구다. CCP로 남는 자리는 그 공정에서 반드시 관리하지 않으면 위해요소를 잡을 마지막 기회를 놓치는 지점뿐이라는 원리로 읽으면 모든 가지가 설명된다.

① 질문 1의 '예' → X : 선행요건프로그램으로 이미 잘 관리되고 있다면 굳이 CCP로 지정할 필요가 없다. 세척 · 소독, 방충 · 방서, 개인위생 같은 일반적인 위생관리가 여기에 해당한다.

② 질문 2-1의 '아니요' → X : 조치방법도 없고 안전성을 위한 관리도 필요하지 않은 공정이므로 CCP가 아니다. 반대로 관리가 필요하다고 답하면 CCP 지정이 아니라 단계 · 공정 · 제품 자체를 바꾸어 관리가 가능하도록 만들어야 한다.

③ 질문 4의 '아니요' → X : 오염이 허용수준을 넘지도 않고 위험한 수준까지 늘지도 않는다면 관리할 실익이 없으므로 CCP가 아니다.

④ 질문 5의 '예' → X : 뒤에 그 위해요소를 없애거나 허용수준까지 낮출 공정이 남아 있다면, 그 뒤 공정이 CCP가 되고 지금 공정은 CCP가 아니다. 살균 전 공정이 CCP가 되지 않는 이유가 이것이다.

⑤ 질문 5의 '아니요' → O : 이후에 위해요소를 잡을 공정이 더 없으므로, 이 공정이 마지막 방어선이 된다. 따라서 CCP로 지정한다.

질문 3에서 '예'로 빠지는 가지도 곧바로 CCP다. 그 공정에서 위해요소를 제어하거나 허용수준까지 줄일 수 있다는 뜻이므로, 가열살균 · 금속검출 공정처럼 전형적인 CCP가 여기서 걸러진다.