2018년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

○ 희석액 : 멸균생리식염수, 멸균인산완충희석액

○ 지방이 많은 검체에 넣는 첨가물 : Tween 80

[해설]

식품공전 미생물시험법은 시험용액 희석액으로 멸균생리식염수와 멸균인산완충희석액을 쓰고, 지방이 많은 검체에는 Tween 80을 넣는다.

• 멸균생리식염수 — 세균과 삼투압을 맞춰 희석 중 세포가 터지지 않게 한다.
• 멸균인산완충희석액 — 삼투압에 더해 pH를 일정하게 잡아 산·알칼리성 검체에서도 균 손상을 막는다.
• Tween 80 — 세균에 독성이 없는 비이온 계면활성제로, 지방을 유화해 그 안에 갇힌 균을 고르게 풀어 준다.

혼동 주의: 멸균 증류수는 삼투압이 맞지 않아 균이 손상되므로 희석액으로 쓰지 않는다.

20 %

[해설]

습부율은 시료 밀가루 무게에 대한 젖은 글루텐(습부량) 무게의 비율이다.

습부율(%) = 습부량 ÷ 시료 무게 × 100
= 4 g ÷ 20 g × 100
= 20 %

혼동 주의: 반죽에 넣은 물 10 mL는 글루텐을 뭉치게 하는 용도라 계산에 쓰이지 않는다. 분모는 언제나 밀가루 무게다.

· 뜻 — 이미 먹어 온 기존 식품을 기준으로 삼아 유전자변형식품을 나란히 비교하여 의미 있는 차이가 없으면 기존 식품과 같은 수준으로 안전하다고 판단하는 국제식품규격위원회(Codex)의 안전성 심사 원칙

· 비교·평가 요인 : ① 삽입된 유전자와 그 발현 산물의 특성 및 성분 조성 ② 독성 ③ 알레르기 유발성

[해설]

실질적 동등성은 국제식품규격위원회(Codex)가 채택한 비교 평가 원칙으로, 오래 먹어 온 기존 식품을 기준으로 유전자변형식품을 견준다. 의미 있는 차이가 없으면 기존 식품과 같은 수준으로 안전하다고 판단한다.

• 삽입 유전자와 발현 산물의 특성·성분 조성 — 넣은 유전자가 만드는 단백질과 영양성분·항영양인자 조성이 기존 품종 범위 안인지 본다.
• 독성 — 새 단백질·대사산물이 알려진 독소와 닮았거나 동물시험에서 이상이 있는지 확인한다.
• 알레르기 유발성 — 알려진 알레르겐과 서열이 비슷한지, 소화액·열에 쉽게 분해되는지 본다.

차이가 드러난 항목만 추가 시험으로 따로 확인하며, 자료에 따라 영양성을 따로 떼어 네 가지로 적기도 한다.

(1) 오븐라이즈 — 반죽 속이 아직 60 ℃에 이르지 못한 동안 살아 있는 효모가 계속 이산화탄소를 내어 부피가 천천히 커지는 단계(투입 뒤 0~5분)

(2) 오븐스프링 — 열로 효모 활성과 기체 팽창이 한꺼번에 커져 부피가 처음의 1/3가량 급히 부풀어 오르는 단계(투입 뒤 5~8분)

(3) 원인 — ① 반죽 속 기체의 열팽창 ② 효모가 죽기 전까지 이어지는 잔여 발효 ③ 수분과 알코올의 급격한 기화

[해설]

굽기 초기 부피 증가는 반죽 속 온도 상승에 따라 두 단계로 나뉜다.

• 오븐라이즈 — 반죽 속이 60 ℃에 이르기 전(투입 뒤 0~5분) 살아 있는 효모가 이산화탄소를 계속 내어 부피가 천천히 커진다.
• 오븐스프링 — 이어서(투입 뒤 5~8분) 열로 기체 팽창이 한꺼번에 커져 부피가 처음의 약 1/3만큼 급격히 부푼다.

두 현상의 원인은 세 가지로 정리된다.

• 기체의 열팽창 — 반죽에 들어 있던 이산화탄소·공기가 가열로 부피가 늘어난다.
• 잔여 발효 — 효모가 죽기 전까지 이산화탄소를 더 만든다.
• 수분·알코올의 기화 — 물과 에탄올(끓는점 약 79 ℃)이 증기로 바뀌며 부피를 키운다.

60 ℃를 넘으면 효모가 죽고 전분 호화·글루텐 응고로 구조가 굳어 팽창이 멈춘다.

○ E.I(전자충격 이온화) : 높은 에너지(약 70 eV)의 전자를 시료 분자에 직접 충돌시켜 전자를 떼어 내는 직접·경성 이온화. 단편이온이 많이 생겨 구조 해석에 유리하다.

○ C.I(화학 이온화) : 시약기체를 먼저 이온화하고 그 이온이 시료 분자와 반응하게 하는 간접·연성 이온화. 단편화가 적어 분자량 확인에 유리하다.

[해설]

질량분석의 첫 단계인 이온화를 전자로 직접 하느냐, 시약기체 이온을 거쳐 간접으로 하느냐의 차이다.

• E.I(전자충격 이온화) — 약 70 eV 전자를 분자에 직접 부딪쳐 전자를 떼어 내는 경성 이온화로, 단편이온이 많아 구조 해석·라이브러리 검색에 유리하다.
• C.I(화학 이온화) — 메탄·이소부탄·암모니아 같은 시약기체를 먼저 이온화하고 그 이온이 시료에 양성자를 건네는 연성 이온화로, 단편화가 적어 (M+H)⁺로 분자량을 확인하기 좋다.

외우는 요령: 구조는 E.I, 분자량은 C.I이며, E.I는 분자이온 피크가 약하거나 안 보일 수 있다.

① 환원형 비타민 C(AA, ascorbic acid)

② 산화형 비타민 C(DHAA, dehydroascorbic acid)

③ 황산($\mathrm{H_2SO_4}$)

[해설]

이 방법은 2,4-DNPH가 산화형 비타민 C에만 발색하므로, 환원형을 모두 산화형으로 바꿔 총 비타민 C로 잰다.

• 환원형 비타민 C(AA) — 메타인산으로 추출한 식품 속 아스코르브산이다.
• 산화형 비타민 C(DHAA) — DCP로 산화시켜 만든 디하이드로아스코르브산으로, 2,4-DNPH와 반응해 적색 오사존이 된다.
• 황산 — 오사존을 탈수시켜 등적색 무수물로 바꿔 색을 안정시킨다.

이 발색액을 520 nm에서 표준용액과 흡광도로 비교한다. 메타인산은 산성을 유지해 추출 중 비타민 C 분해를 막는 역할이다.

(1) 5대

(2) 4대

[해설]

기계 1대의 하루 처리량으로 총량 11,000 kg을 나누고, 대수는 모자라면 물량을 다 못 끝내므로 소수점 이하를 올린다.

8시간 가동 시 배치 수 = 480 min ÷ 40 min = 12회
1대 처리량 = 12 × 200 kg = 2,400 kg
필요 대수 = 11,000 ÷ 2,400 = 4.58 → 5대

10시간 가동 시 배치 수 = 600 min ÷ 40 min = 15회
1대 처리량 = 15 × 200 kg = 3,000 kg
필요 대수 = 11,000 ÷ 3,000 = 3.67 → 4대

① 산화효소 불활성화 — 갈변과 이취·영양성분 손실을 막는다

② 조직 연화 — 뒤이은 충전·성형·건조가 쉬워진다

③ 표면 미생물 감소 — 초기 오염 균수를 낮춘다

[해설]

데치기(blanching)는 원료를 열탕이나 증기로 짧게 가열한 뒤 바로 식히는 예비 열처리로, 살균보다는 효소 불활성화가 첫째 목적이다.

• 산화효소 불활성화 — 폴리페놀 산화효소·퍼옥시데이스 등을 불활성화해 저장 중 갈변과 이취, 비타민 손실을 막는다.
• 조직 연화 — 세포막이 손상되고 펙틴이 일부 풀려 원료가 부드러워지므로 충전·성형·건조가 쉬워진다.
• 표면 미생물 감소 — 표면에 붙은 영양세포가 상당수 죽어 초기 균수가 줄어든다.

외우는 요령: 데치기가 충분했는지는 내열성이 가장 큰 퍼옥시데이스의 활성이 없어졌는지로 판정한다.

(1) 조단백질 함량(%) = 총질소 함량(%) × 질소계수

(2) 밤 — 질소계수는 단백질 100 g에 든 질소의 양(%)의 역수에 100을 곱한 값이므로, 계수가 가장 작은 밤의 단백질이 질소를 가장 많이 품고 있다.

[해설]

킬달법은 시료의 질소를 정량한 뒤 질소계수를 곱해 단백질 양으로 환산한다. 질소계수는 100을 단백질 속 질소 함량(%)으로 나눈 값이다.

조단백질 함량(%) = 총질소 함량(%) × 질소계수
단백질 중 질소 함량(%) = 100 ÷ 질소계수

• 쌀 — 100 ÷ 5.95 = 16.81 %.
• 메밀 — 100 ÷ 6.31 = 15.85 %.
• 밤 — 100 ÷ 5.30 = 18.87 %로 가장 높다.

질소계수가 작을수록 단백질에 든 질소 비율이 높다. 따라서 질소를 많이 가진 아미노산의 비중이 가장 큰 쪽은 밤이다.

혼동 주의: 일반 계수 6.25는 단백질의 질소 비율을 평균 16 %로 보고 구한 값이며, 계수는 나누지 않고 곱한다.

(1) 액체 식품 : 용기 중심축 위, 바닥에서 전체 높이의 약 1/3 되는 지점 — 열이 대류로 전달되어 데워진 액체가 위로 올라가고 찬 액체가 아래에 머무르므로 냉점이 중심보다 아래로 내려간다.

(2) 고체 식품 : 용기의 기하학적 중심(중심축 위 높이의 1/2 지점) — 열이 전도로만 전달되어 바깥 면에서 안쪽으로 고르게 들어가므로 가장 먼 중심이 마지막에 데워진다.

[해설]

살균 조건은 용기 안에서 가장 늦게 데워지는 점을 기준으로 정한다. 그 점이 목표 온도·시간을 채워야 나머지 부분은 이미 충분히 가열된 셈이기 때문이다. 그래서 냉점의 위치는 열이 어떤 방식으로 전달되는지에 따라 갈린다.

· 액체 식품(주스·수프처럼 점도가 낮은 것)은 대류가 지배한다. 벽에서 데워진 액체는 가벼워져 올라가고 찬 액체는 가라앉아 순환이 생기므로, 온도가 가장 낮게 남는 부분이 아래쪽으로 밀린다. 실측상 그 지점은 바닥에서 전체 높이의 약 1/3이다.

· 고체 식품(육류·어육 연제품처럼 유동이 없는 것)은 전도만 일어난다. 열이 표면에서 안으로 차례로 옮겨 가므로 모든 면에서 가장 먼 기하학적 중심, 곧 높이의 1/2 되는 중심축 위 점이 냉점이 된다.

고형물과 액체가 함께 든 식품(고형분이 든 통조림)은 두 방식이 섞이므로 냉점이 중심과 1/3 지점 사이에 놓이며, 회전 살균기처럼 용기를 돌려 강제로 대류를 일으키면 냉점의 온도가 빨리 올라 살균 시간을 줄일 수 있다.

150.28

[해설]

반높이 너비법은 봉우리 높이의 절반에서 잰 너비로 칼럼의 이론단수를 구한다. 봉우리가 좁고 날카로울수록 이론단수가 커진다.

N = 5.54 × (t_R ÷ W_1/2)²
N = 5.54 × (12.5 ÷ 2.4)² = 5.54 × 27.13
N = 150.28

이론단수는 단위가 없는 수이므로 머무름시간과 반높이 너비를 같은 단위(분)로 넣어야 한다. 혼동 주의: 봉우리 바닥 너비를 쓸 때는 상수가 16으로 바뀐다.

pH가 낮을수록 보존료가 전하를 띠지 않는 비해리형(HA)으로 존재하는 비율이 커지고, 비해리형은 지용성이어서 미생물의 세포막을 쉽게 통과해 세포 안에서 정균·살균 작용을 하기 때문이다.

[해설]

소르빈산·안식향산 같은 산형 보존료는 약산이어서 용액 속에서 비해리형(HA)과 해리형(A^-)이 평형을 이룬다.
HA ⇌ H⁺ + A^-

pH가 낮아져 H⁺가 많아지면 평형이 왼쪽으로 밀려 비해리형 HA의 비율이 커진다. 전하가 없는 HA는 지용성이라 세포막을 통과하고, 세포 안에서 해리해 세포질 pH를 떨어뜨려 효소 작용을 방해한다.

혼동 주의: 음전하를 띤 해리형 A^-는 세포막을 통과하지 못하므로, pH가 높은 식품에서는 보존 효과가 떨어진다.