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식품의 부패원인 현상 및 방지책으로서
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식품의 저장 가공방법 및 그 원리에 대하여
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부패의 원인
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1. 식품 중 효소에 의한 변화
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2. 대기중의 영향 ( O2, 온도, 습도 등 )
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3. 공학적인 요소 ( 세척제 등 )
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4. 오염 ( 먼지, 때, 냄새 등 다른 환경에 의하여 )
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1.식품부패의 원인
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식품부패는 식품자체 또는 식품의 외부환경에 의하여 다양한 현상으로 나타납니다. 식품부패의 주된 원인은 미생물의 성장, 생화학적 변질, 물리적 손상 등입니다. 일반적으로 식품의 부패는 한 종류의 원인에 의해 발생하기도 하나 대부분 여러 가지 원인의 복합현상으로 발생하며 일반적인 식품부패의 원인은 다음과 같습니다.
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- 곤충에 의한 상해
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- 압력, 냉동, 건조, 조사에 의한 식품의 물리적 변화.
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- 식물, 동물조직에 자연적으로 존재하는 효소의 작용.
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- 천연적인 효소의 작용이나 미생물의 작용에 기인하지 않는 화학적 변화.
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- 미생물의 성장과 작용.
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2. 미생물에 의한 부패
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미생물은 우리 환경의 일부를 차지하고 있고지구 어느곳에도 존재하고 있습니다.식품의 부패에 관여하는 미생물로는 세균, 효모,곰팡이 등이 있습니다.식품에 존재하는 미생물 중에는 비 병원성 미생물이 대부분이지만 미생물의 성장에 좋은 조건이 되면 부패의 원인균으로 작용하게 됩니다. 수종의 미생물은 식품의 부패에 흔히 관여하며 식품의 성분을 빠른 속도로 분해하여 식품의 가치를 상실시킵니다. 미생물 중에는 사람이나 동물의 질병의 원인이 되는 것도 있습니다. 이러한 미생물을 변원성 미생물이라고 하며 식품을 부패시키기도 합니다.
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식품은 일반적으로 부패용이성에 따라 다음 세가지로 분류합니다.
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1). 안전한 식품 ; 부주의 하게 취급하지 않는 한 부패하지 않음( 설탕, 밀가루, 건조 곡류 등)
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2).부패가능 식품 : 적절하게 취급하고 저장하면 오랜동안 부패되지 않음(감자,사과,건과류 등)
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3).부패하기 쉬운식품 : 냉장,냉동,보존료 첨가 등 특별한 보존방법을 쓰지 않으면 쉽게 부패함(고기, 어패류,난류,우유 등)
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부패의 현상
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1. 변색, 맛의 변화, 악취
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2. 조직의 굵기 변화 ( 기름, 젤리 등 )
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3. 탄성과 끈기의 변화 ( 빵 등 )
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3.식품의 부패방지
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식품의 부패를 방지하는 방법이란 결국 식품의 미생물 오염을 방지하거나 오염된 후의 미생물의 증식을 억제하도록 하는 것입니다. 식품을 안전하게 보존하는 방법은 다음과 같습니다.
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1). 식품에 물리적 변화를 주는 법 : 온도,습도의 조절, 자외선 또는 적외선을 이용, 방사선 이용 등.
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2). 식품에 화학적 변화를 주는 법 : 화학물질을 첨가하여 식품을 보존하는 방법으로 소금, 산, 설탕, 방부제 첨가 등.
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3). 식품에 미생물을 발육시키는 방법 : 효모 또는 곰팡이를 이용하는 방법 등
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4). 이상의 방법을 혼용하는 방법 : 훈연법, 냉동건조법, 염장법, 통조림 또는 병조림, 조미료를 첨가 하는 법, 절임법 등.
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아페르의 가열살균법과 나폴레옹
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식품은 자연보존기간이 지나 변질되면 먹을 수 없게 된다. 그런데 획기적인 식품보관법이 프랑스 나폴레옹시대에 발명되면서 비로서 식품의 장기보관이 가능하게 되었다.
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프랑스가 프랑스혁명의 와중에 휩싸여 있었을때 프랑스 뿐만 아니라 유럽전역이 식량위기에 처해 있었으며 신선한 식품을 구하기가 대단히 어려웠다고 한다. 그런데 당시 유럽대륙의 정복을 꿈꾸던 나폴레옹의 프랑스 군대에게 부족했던 군대식사가 식품포장 발전의 한 계기가 되었다.
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당시 군사용 전투식품은 건조하거나 소금에 절인 것이 주류로서, 신선한 식품의 입수가 곤란했다.명장 나폴레옹은 군사의 생명을 유지하고, 사기를 높혀 전쟁에 이기기 위해서는 오랫동안 부패하지 않고, 싱싱하고 신선하며 맛있는 식품을 롱라이프화 하여 다량으로 보급하지 않으면 안된다는 것을 알고 있었다.
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그래서 나폴레옹은 1795년 당시로서는 거금인 1만2천 프랑의 현상금을 걸고 군용식품의 장기 보존방법을 일반 국민에게 공모하게 된다.
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그 결과 1809년 파리에서 과자빵, 제과․제조업자이며 식품잡화 유통업을 하고 있던 니콜라 아페르(Nicholaus Appert. 1750~1841)가 오랜 연구실험 끝에 식품을 유리병용기에 넣어 콜크로 밀봉하고 수조에 넣어 가열하는 밀봉포장방법인 완전살균법을 개발 1809년에 발표하고, 나폴레옹 정부에 의하여 채택되었다. 그리고 1810년에 병조림에 의한 식품의 살균보존법을 확립하여 발표하고, The Art of Preserving Animal and Vegetable Substances for Many Years를 출판했다. 그리하여 아페르는 이미 1804년에 국민투표로 황제의 자리에 오른 나폴레옹(Napole′on Bonaparte, 1769~1821)으로부터 1809년,당시로서는 거금인 1만2천 프랑의 상금을 받게 되었다. 아페르는 초기에 생선을 끓여 두 개의 유리병(廣口의 쟈아)에 각각 나누어 담고 변질되는 속도를 살펴본 결과, 뚜껑을 열어놓은 것이 훨씬 빠른 속도로 변질됨을 확인했고 이러한 실험을 거듭하면서 끓여놓은 음식이 변질될 기미를 보이면 한번 더 끓여 두면 더 오래 동안 변하지 않음을 알게 되었다. 그는 드디어 뚜껑에 문제의 열쇠가 있음을 깨닫고 다시 3개의 병을 준비하여 각각의 병에다 삶은 생선토막을 넣고 하나는 뚜껑을 닫지 않고, 하나는 반쯤 헐렁하게 막고 또 하나는 뚜껑을 꼭 막아 두었다.
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며칠 후 세 개의 병 속의 생선의 변질도를 살펴본 결과 뚜껑을 꼭 막아둔 병의 생선토막은 거의 변질되지 않았음을 확인했다. 그래서 뚜껑만 단단히 잘 막아두면 식품은 오랫동안 변질되지 않는다는 결론에 다다른 것이다.
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아페르는 생선을 끓여 넣은 여러 개의 콜크 병 뚜껑들을 솥에 넣어 다시 한번 끓여냄으로서 아페르의 실험은 대성공이 된 것이다. 그는 음식을 고열 처리하여 병에 넣어 밀봉하는 것이라는 명칭으로 응모하여 현상모집에서 선택된 것이다.
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이 방법은 현재에는 가열살균법이라 불리고 있지만 당시는 미생물이나 세균이 발견되어 있지 않은 시기였기 때문에 식품의 부패는 하나님이나 아니면 좋지 못한 분위기에 의해 발생하는 것으로 알고 있었다.
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따라서 아페르는 예수그리스도의 분노를 추출하는 방법의 고안자로 평가되었다. 그때만 해도 식품의 부패현상은 세균에 의한 것이 아니고 공기의 산화분해에 의한 것으로 알고 있었기 때문에 아페르의 이와 같은 조작으로 당시 식품부패의 원인으로 여겨왔던 나쁜 공기가 용기로부터 제거됨과 동시에 바깥공기의 침입도 방지할 수 있다고 믿었던 것이다.
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식품 부패현상의 원인은 세균에 의한 것이라는 사실의 증명은 약 50년 후인 1862년에 프랑스가 자랑하는 세계적인 세균학자 루이 파스테르(Louis Pasteur. 1822~1895)가 발표한 귀중한 연구논문의 결과이다. 그는 완전히 가열 살균된 식품은 완전히 밀봉되고 있는 한, 영구적으로 세균은 발생하지 않는다고 하는 것을 순수 세균학적으로 증명했다(파스테르의 원리).
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그런데 아페르는 그후 수령한 현상금의 잔액 전부를 통조림식품의 연구에 투입하였기 때문에 청빈한 가운데, 1841년 6월, 91세의 고령으로 서거하였다.
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어쨌던 아페르에 의한 이 발명으로 인하여 프랑스 국민의 식습관이나 건강에 큰 영향을 주는 기술개발의 촉진이 이루어지게 되었다.
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그 예로서 가열에 의하여 식품에 어떤 작용이 일어나는가에 대한 연구가 많은 사람들에 의하여 진행되었다. 이에 대한 예를 들면 아페르에 의하여 발명된 혁명적인 프로세스의 유용성을 확증하고서, 식품의 부패현상은 미생물에 기인한다는 것을 발견한 프랑스의 게이르사크나 파스테르 등도 그 예의 하나이다.
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또한 금속관(tin canister)을 발명한 영국의 듀란드(Peter Durand), 미국에서 제관산업을 크게 발전시킨 켄서트(Thomas Kennsett)나 언더우드(William Underwood)가 계속해서 나타났다.
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포장개발의 오리지날작품 발상측면에서 보면, 통조림식품의 개발은 중요한 사실을 시사하고 있는데, 그것은 두가지로 표현할 수 있겠다.
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첫째로 나폴레옹으로서는 전쟁의 수행자로서 전쟁이라고 하는 극한의 조건에서 병사의 생명을 유지 보전하고, 사기를 높혀야 하는 필요한 조건들을 만족시키기 위하여, 식품의 롱라이프화가 중요한 요건이 된다고 하는 니즈와 문제 설정이다. 그래서 그는 상금을 걸고 일반 국민에게 기술개발을 의뢰하고, 그 니즈와 문제설정을 확고하게 추진했다는 점이다.
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둘째는, 아페르는 빵 과자상점과 식품잡화관계일을 하는 일개 상인이었지만, 식품이 부패하여 어려운 점을 몸소 겪고 있었던 사람이다. 그는 지금으로 말하면, 포장의 유저(User), 혹은 엔드 유저(End User)라고 말할 수 있는데, 지식도, 학문적 체계도 갖고 있지 못했다. 그러나 그는 오늘날에는 아무것도 아닌 것이라 보아지지만 당시의 지식이나 사회의 습관성에서 보면, 도저히 불가능한 발상을 필요(니즈)에 의하여 한 것이다. 이것은 지식이나 습관성에서의 이탈이라 표현할 수 있을 것이다. 오리지날 작품의 발상은 이러한 것이 중요하다.
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그런데 습관성으로부터의 이탈은 습관성을 부정하는 것이 아니고 시인하는 바탕 위에서의 이탈이라는 생각을 해야 할 것이다. 이것은 190년 이전의 프랑스에서의 통조림식품 개발의 역사적 사실에도 엿볼 수 있다.
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영웅 나폴레옹의 위대성은 포장기술발전 역사의 입장에서 보면, 그가 식품의 장기보존법에 까지 관심을 지녔었다는 것이며, 이는 프랑스 식품 포장발달 역사를 보게 되면 놀랍게도 아페르의 이름과 나란히 나폴레옹의 이름도 같이 등장한다는 것을 보아도 짐작되는 일이다.
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수분활성과 삼투압
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미생물은 생활에 적합한 환경과 부적당한 환경이 있으며 미생물의 증식과 생리적 성질은 주어진 환경에 따라서 달라진다.
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미생물의 종류에 따라 적합한 환경이 있으므로 인위적으로 특정 미생물에게 적합한 환경을 만들어 왕성하게 증식시켜 유용하게 이용할 수도 있고, 증식을 억제하거나 사멸케 하는 조건을 이용하여 방부나 살균의 목적을 효과적으로 이룰 수 있다.
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미생물의 증식에 미치는 환경요인
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화학적인 요인 : 수분, pH, 산소, 식염, 화학물질 등
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물리적인 요인 : 온도, 광선, 압력, 삼투압 등
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생물적인 요인 : 공생, 길항 등
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1. 생육과 수분활성
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미생물이 생육하기 위해서는 일정 이상의 수분이 존재하여야 한다.
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세포내에서 물의 존재 형태
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결합수(bound water) : 단백질이나 탄수화물 등 세포성분과 직접 결합한 안정된 물
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자유수(free water) : 일반적인 이동이 자유로운 물
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미생물이 이용할 수 있는 물의 형태 : 자유수, 대단히 약하게 결합한 일부의 결합수 잼은 수분이 20～30%로 함수량이 많으나 높은 농도로 함유되어 있는 설탕 분자에 의해 물이 강하게 결합되어 있어 곰팡이가 번식하기 어렵지만 건조된 곡류는 수분이 훨씬 적은 12～18%이지만 이용할 수 있는 수분이 더 많아서 곰팡이에 의해 변패된다.
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수분활성(water activity, Aw)
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물질 중에 존재하는 수분 중에서 미생물이 이용할 수 있는 수분의 양을 나타내는 척도
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Aw = P / P0 여기서
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P0 : 순수한 물의 수증기압
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P : 물질내 수분의 수증기압
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식품을 밀폐용기 안에 두면 식품의 수분은 용기내의 상대습도(relative humidity, RH)와 평형을 유지하게 되며, 이것을 100으로 나눈 값이 그 식품의 수분활성이 된다.
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Aw = RH /100
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수분활성은 수용액 중의 용질농도에 따라 달라지고 용질농도가 높아지면 저하된다.
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삼투수분활성(osmotic water activity)
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미생물세포가 수중에 부유하여 용존하는 용질과 상호관계를 유지하고 있을 때, 용질의 농도에 의해 결정되는 수분활성
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기질수분활성(matric water activity)
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고체의 기질(matrix) 표면에 미생물세포가 존재하여 기질에 흡착되어 있는 물을 이용하는 경우의 수분활성
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식품의 Aw가 관련 미생물의 생육 최저 Aw 이상인 경우에만 번식할 수 있다.
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Aw를 낮추는 방법
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식염, 설탕 등 용질의 첨가
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농축, 건조에 의한 수분의 제거
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냉동, 온도강하에 의한 Aw의 저하
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2. 미생물의 종류와 수분활성
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미생물의 일반적인 생육 최저 Aw : 세균 0.9, 효모 0.88, 곰팡이 0.8 정도
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미생물의 생육과 Aw와의 일반적인 관계
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최적Aw 이하가 되면 생육 유도기 연장, 생육속도 저하, 균체량 감소가 일어난다.
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미생물 생육 가능 Aw 범위는 0.999～0.62, 최적 Aw 범위는 0.93～0.99
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최저영양요구가 충족되어 있으면 영양을 더 첨가하여도 최저 Aw 값은 변동하지 않는다.
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미생물의 생육최적온도에서는 낮은 Aw에 대해서 내성을 나타내고 저온이나 고온에서는 발아 및 생육의 Aw 범위가 좁아진다.
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생육에 적당한 pH 범위에서는 최저 Aw값이 낮아진다.
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생육저해물질(예 : CO2 등)의 존재하에서는 생육할 수 있는 Aw의 범위가 좁아진다
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곰팡이와 Aw
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균종 포자발아한계 Aw 균종 포자발아한계 Aw
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Mucor 0.93～0.92 Rhizopus 0.94～0.92
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Penicillium 0.83～0.80 Asp. niger 0.89～0.88
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Asp. flavus 0.80 Asp. candidus 0.75
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Botrytis 0.93 Oospora lactis 0.895
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일반 곰팡이의 범위 0.80
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Asp. chevalieri, Asp. repens,
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Asp. ruber, Asp. amstelodami, 0.65(내건성곰팡이)
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Xeromyces bisporus
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세균, 효모에 비해서 낮은 Aw 범위에서 생육
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포자발아를 위한 Aw는 최적온도에서 가장 낮은 값을 나타내고 최적온도를 벗어날수록 높아진다. 포자의 발아속도와 성장속도는 Aw가 낮아질수록 저하된다. 곰팡이 균사의 생육을 위해서는 포자가 발아하는 경우보다 일반적으로 높은 Aw 범위가 요구된다.
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내건성 곰팡이 : Asp. glaucus, Asp. chevalieri, Asp. repens, Asp. echinulatus, Asp. ruber, Asp. amstelodami
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효모와 Aw
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균종 생육 최저 Aw 생육 최저 Aw 생육 최저 Aw
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Candida utilis 0.94 맥주효모 0.94
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Schizosaccharomyces 0.93 빵효모 0.905
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Mycoderma 0.90 Rhodotorula 0.89
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Endomyces 0.885 Hansenula anomala 0.88
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Zygosacch. rouxii 0.60～0.61 일반 효모 0.94～0.88
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세균보다 건조한 환경에서 견디지만 내삼투압성 효모를 제외하고는 곰팡이에 비해 많은 수분을 요구한다. 효모의 최저Aw는 배양조건을 바꾸어도 변화하지 않는다.
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Aw가 낮아질수록 생육의 유도기 연장, 대수증식기의 생육속도 저하, 최대세포수 감소가 일어나며 발효도 완만해진다.
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내당성효모 : Zygosaccharomyces rouxii, Torulaspora delbrueckii, Hansenula anomala, Debaryomyces hansenii, Pichia membranefaciens 등
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세균과 Aw
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균종 생육 최저 Aw 균종 생육 최저 Aw
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Pseudomonas 0.97 Achromobacter 0.96
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E. coli 0.96～0.935 Bac. subtilis 0.95
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Bac. mycoides 0.99 Cl. botulinum 0.95
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Aerobacter aerogenes 0.945 Salmonella newport 0.945
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St. faecalis 0.94 Sarcina 0.915～0.930
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Mc. roseus 0.905 Staphy. aureus 0.86
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호염균 0.75 일반 식품부패 세균 0.94～0.99
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효모나 곰팡이에 비해 수분 요구도가 높다.
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Aw가 낮아지면 유도기 연장, 세포분열속도 저하가 일어난다.
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3. 식품의 수분활성
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생식품
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육류, 어류, 과일, 채소 : 보통 0.99, 대부분 0.98 이상이므로 광범위한 종류의 미생물이 증식할 수 있다.
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미생물에 의한 변패는 표면부터 시작되고 증발로 수분이 감소되면 내부로부터 수분이 계속 이동하여 높은 Aw로 유지되면서 변패가 계속된다.
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건조식품
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Aw 0.80～0.85 : 1～2주간내에 여러 가지 곰팡이에 의한 변패가 급속히 일어난다.
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Aw 0.75 : 변패는 늦어지며 한정된 종류의 미생물이 관여한다.
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Aw 0.70 : 장기간 변패되지 않는다.
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Aw 0.65 : 극히 소수의 미생물만이 생육, 변패현상은 1년～1년반의 장기저장 후에 볼 수 있다.
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가당식품, 염장식품
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높은 용질농도로 Aw를 낮추어 미생물에 의한 변패를 방지하는 식품 보존방법
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가당식품의 경우 분자량이 작은 당이 Aw를 감소시키는 효과가 크다.
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식용으로 할 수 있는 정도의 식염이나 설탕의 첨가로 Aw를 크게 낮출 수는 없으므로 변패 원인균의 혼입방지, 산성화, 냉각, 보존료 사용 등을 병행하여야 장기간 보존할 수 있다.
\n
동결식품
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냉동시키는 온도에 따라서 얼음과 농축된 용액의 평형상태가 달라지므로 Aw도 변화한다.
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4. 생육과 삼투압
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저장액(hypotonic solution)
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세포 내부보다 세포 외부 용액의 삼투압이 낮은 경우(Aw가 높다)
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세포는 팽윤하게 되지만 세포벽이 세포를 보호하고 있어서 생육에는 별 지장이 없다.
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등장액(isotonic solution)
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세포 내부와 세포외부 용액의 삼투압이 같은 경우(Aw가 같다)
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세포에 아무런 영향이 없으며 정상적으로 생육할 수 있다.
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고장액(hypotonic solution)
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세포 내부보다 세포 외부 용액의 삼투압이 높은 경우(Aw가 낮다)
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세포로부터 물이 유출되어 원형질분리와 세포수축이 일어나며 정상적인 생육이 불가능하게 된다.
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일반미생물이 생육할 수 없는 높은 기질농도에서 생육할 수 있는 내삼투압성미생물이 있다.
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ex) 내당성효모, 호염성세균, 내염성세균
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5. 생육과 식염
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최적 식염농도에 따른 미생물의 분류
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Flannery (1956)
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ᄋ비호염균
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a. 비내염균 : 2% 이하에서만 생육 가능하다.
\n
b. 내염균 : 2% 이하에서 생육이 좋으나
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2% 이상에서도 생육 가능하다.
\n
ᄋ호염균
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a. 통성호염균 : 2% 이하에서도생육하나
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2% 이상에서 생육이 좋다.
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b. 편성호염균 : 2% 이상에서만 생육 가능하다.
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\n
Larsen (1962)
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ᄋ비호염균
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2% 이하에서 가장 생육이 좋다.
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ᄋ호염균
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미호염균 : 2～5%가 생육이 좋다.
\n
중도호염균 : 5～20%가 생육이 좋다.
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고도호염균 : 20～30%가 생육이 좋다.
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삼투압 내성에 따른 세균의 분류
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생리학적 분류군(최적염농도) 대표적인 균 증식할 수 있는 NaCl 농도범위*(%, g/100ml)
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비호염균(2% 이하) Aquaspirillum serpens 0.0～1
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Escherichia coli 0.0～4
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미호염균(2～5%) Alteromonas haloplankis 0.2～5
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Pseudomonas marina 0.1～5
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중도호염균(5～27%) Paracoccus halodenitrificans 2.3～20.5
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Vibrio costicolus 2.3～20.5
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Pediococcus halophilus 0.0～20
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고도호염균(20～30%) Halobacterium salinarium 12～36(포화)
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Halococcus morrhuae 5～36(포화)
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* NaCl의 농도범위는 대략의 값이며 균주나 배지 중에 존재하는 이온의 종류에 따라 차이가 있다.
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미호염균
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대부분 해양세균이다.
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Pseudomonas, Vibrio, Achromobacter, Flavobacterium 등에서 볼 수 있다.
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증식속도가 빠르고 해산 어패류 부패세균의 대부분을 차지한다.
\n
중도호염균
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된장, 간장, 해산 어패류, 염장어, 식염 등에서 분리된다.
\n
Pseudomonas, Achromobacter, Brevibacterium, Vibrio, Bacillus, Bacteroides , Lactobacillus, Sarcina, Streptococcus, Staphylococcus, Micrococcus 등에서 볼 수 있다.
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증식은 비교적 빠르고 10% 전후의 식염을 함유하는 염장식품 변패의 원인이 되는 경우가 많다.
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고도호염균
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붉은색의 Halobacterium속과 Halococcus속
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증식이 대단히 적어서 식품을 부패시키지는 않으나 염장품을 붉게 한다.
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미호염균은 저온에서 증식하나 고도호염균 및 중도호염균은 거의 생육하지 않는다.
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중도호염균 및 고도호염균의 생육에는 Na+가 반드시 필요하며 K+나 다른 이온으로 대치할 수 없다.
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식염이 미생물의 생육을 저해하는 이유
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1. 삼투압에 의한 세포내 수분의 유실과 원형질분리
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2. 효소활성의 저해
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3. 산소용해도의 감소
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4. 세포의 CO2에 대한 감수성 증가
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5. Cl- 이온의 독작용
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6. 내염성 미생물
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내염성
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내염성이 약한 균은 고온에서 식염농도에 크게 영향을 받는다(호염균에서는 이러한 현상을 볼 수 없다).
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생육 최적온도에서 생육저지에 필요한 식염량이 증가한다.
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미생물의 식염내성은 pH가 낮아지면 감소된다.
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배지 중에 특정물질(간장, 된장)을 첨가하면 식염내성이 증가되는 경우가 있다.
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내염성의 기구
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내염성 미생물은 세포내에 이면성 용질(compatible solute)을 축적하여 세포내의 삼투압을 높게 유지함으로써 높은 삼투압 환경에서 세포내의 물의 유출이나 세포내로의 용질의 이동을 막는 기구를 가지고 있다.
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이면성 용질(compatible solute)의 기능
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●삼투압 조절
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●효소작용 유지
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●미생물 세포질내의 이면성 용질
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Glutamic acid : Pseudomonas aeruginosa
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Proline : Bacillus subtilis, B. megaterium, Sarcina lutea, Staphylococcus aureus
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Glutamic acid/proline : Clostridium pefringens
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각종 polyol : 곰팡이, 효모
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glycerol, meso-erythritol, D-threitol, L-arabitol, D-arabitol, D-xylitol, D-sorbitol, D-mannitol. D-galactitol, Meso-glyceroidoheptitol, D-glycero-D-mannoheptitol, D-glycero-D-idoheptitol 등
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Glycerol : Zygosaccharomyces rouxii , Dunaliella, Halobacterium
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K+ : Halococcus
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7. 호염균
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NaCl 요구성
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고도호염균 : Na+, Cl-를 필수적으로 요구한다.
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중도호염균 : Na+는 필수적으로 요구하나 음이온에 대한 요구성이 다소 비특이적이다.
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미호염균 : Na+ 요구성이기는 하나 식염의 일부나 전부를 다른 몇 가지 염류로 대체할 수 있으며, 식염은 단순히 높은 삼투압(낮은 Aw) 환경조건이 되도록 한다.
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호염성의 기구
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고도호염성 세균인 Halobacterium과 Halococcus는 세포벽에 peptidoglycan이 없으며 Gram 음성균 특유의 외막도 없다.
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Halobacterium의 세포벽은 산성아미노산이 많은 단백질로 되어 있다.
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세포벽 단백질 subunit 간의 분자간 결합을 유지하기 위해서는 고농도의 Na+이 필요하며 Na+이 부족하면 음으로 하전된 부위가 서로 반발하여 세포형태를 유지할 수 없고 세포벽이 파열, 용균하게 된다.
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호염성세균의 세포내에는 K+이 고농도로 함유되어 있으며, 이들 세균이 삼투압 내성이 높은 것은 K+이 이면성용질로 작용하기 때문이다.
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고도호염균의 효소는 안정성과 효소활성 유지를 위해 고농도의 NaCl를 필수적으로 요구한다.
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8. 건조
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미생물의 건조에 대한 내성
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큰 세포보다 작은 세포가 내성이 높다.
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간상세포보다 구상세포가 내성이 높다.
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세포벽이 두꺼운 세포(예; Gram 양성균)가 내성이 높다.
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포자는 영양세포보다 내성이 매우 높다.
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정상기의 세포가 내성이 높다.
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건조로 세포내의 결합수까지 상실하게 되면 원형질의 colloid 상태는 비가역적인 변화를 일으켜 사멸하게 된다.
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동결건조법 : 가장 좋은 균주 보존 방법
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세포를 우유 등의 분산매(suspending medium)에 현탁하여 -30～-50℃에서 동결시킨 후, 높은 진공상태에서 수분을 승화시켜 건조한다.
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5～7℃에서 보존하면 10～15년간 이상 생존한다.
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식품첨가물의 종류
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1. 식품의 변질, 부패를 방지해 주는 것
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미생물에 의한 식품의 변질과 부패를 방지하는 것으로서 보존료, 살균제 등이 사용되고 있다. 여름처럼 덥고 습한 날씨가 계속되어 O-157 등과 같은 식중독균에 의한 위생사고가 빈번한 계절에는 이들 첨가물 사용의 중요성은 더욱 부각된다. 현재 살균제로서는 과산화수소, 차아염소산나트륨 등이 사용되고 있으며 우리나라에서 많이 사용되는 보존료로는 소르빈산칼륨, 안식향산나트륨 등이 식품에 따라 사용량이 정해져 사용된다. 유지 성분을 많이 함유한 식품의 경우 불포화 지방산이 산화되어 단순히 풍미를 저해시키는 데에 그치지 않고 독성이 강한 산화물을 생성하여 식중독의 원인이 될 수 있는데 이를 방지하기 위해 아스코르빈산 혹은 토코페롤 같은 산화방지제를 첨가하기도 한다. 그러나 산화방지제는 신선한 유지에 사용하였을 때만 그의 유도기간을 어느 정도 연장할 수 있을 뿐, 이미 산패가 진행된 유지에는 효과를 기대할 수 없다. 이처럼 식품첨가물은 과용할 때 효과가 상승하지 아니하고 오히려 역효과가 날 때도 있다. 이들 첨가물은 과량 섭취시 구토, 복통과 같은 독성이 나타날 수 있다고 알려진 물질들이 많기 때문에 엄중하게 사용량이 정해져 있으며, 규격도 위생적으로 관리되고 있다.
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2. 기호를 만족시켜 주는 것
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맛, 향기, 색채는 식품에 있어서 식품의 상품가치를 결정하는 중요 요건이다. 감미료, 색소, 조미료 등의 사용에 대해 너무 민감한 소비자들을 볼 수 있으나 첨가의 이로움이 첨가의 해로움보다 크기 때문에 규격기준을 정하여 사용이 허가된 것이며 이들의 도움 없이는 현재와 같은 각양각색의 식품을 즐길 수 없게 된다.
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옛날에는 원가 절감의 목적으로 설탕 대신 사용하여 왔으나 최근에는 저칼로리 식품의 감미 부여 목적으로 인공감미료가 사용되는 경우가 많아졌다. 아스파탐, 솔비톨 등의 감미료는 소비자들의 건강지향 욕구로 인하여 저칼로리, 정장작용, 충치 예방 등의 기능이 강조된 감미료로서 청량음료, 다이어트식품 등을 대상으로 사용이 점차 확대되고 있는 추세다.
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L-글루타민산나트륨(MSG)으로 대표되는 아미노산류 같은 화학조미료는 식품의 맛을 조절하거나 돋궈주는 목적으로 해방 이후 우리네 식생활에 깊숙이 파고들어 식품산업의 성장과 밀접한 관계를 형성하고 있다. 그밖에 체리 통조림 등과 같이 자연 그대로는 퇴색해버리는 식품에 착색료를 사용하여 상품화하거나 가공에 의하여 소실된 색깔을 복원시켜 식욕을 증진시키고자 발색제인 아질산나트륨을 첨가한 핑크색의 햄, 소시지 등이 유통되고 있다.
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3. 영양강화를 목적으로 하는 것
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과거에는 가격이나 간편성 및 맛이 가공식품의 마케팅에서 중요한 요인이었지만 최근 생활수준이 향상됨에 따라 영양가 역시 같은 비중의 관심을 끌기 시작했다. 보다 정제된 식품을 섭취하게 된 식생활 변화에 부응하여 비타민, 미네랄을 비롯하여 아미노산을 첨가한 강화식품이 활발하게 개발되고 있는 것은 반가운 일이다.
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비타민A는 유제품, 햄, 소시지, 빵, 과자, 밀가루, 된장 등에, 비타민B는 밀가루, 국수, 된장, 간장 등에 가공 공정 중 파괴된 비타민을 보충하고자 첨가된다. 리신 등의 아미노산 강화는 필수아미노산이 결핍된 옥수수 통조림 등에 첨가되어 영양손실을 최소화시킬 수 있다. 그 밖에 탄산칼슘, 비타민C, 비타민D, 엽산, 트립토판 등이 강화제로 지정되어 우유, 과일주스, 청량음료를 비롯하여 아침대용식, 이유식 등에 사용되고 있다.
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4. 식품의 제조에 필요한 것
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우리나라에서는 식품 제조 공정 중에 가수분해, 중화, 소포, 여과, 흡착, 이물질의 제거를 위해 사용되어지는 것도 식품첨가물로 취급된다. 식품의 제조공정 중 발효, 농축공정에서 발포를 억제시켜 작업을 원활히 진행시키기 위해 규소수지 등이 사용되고, 간장의 여과보조제로서 탈크를 사용하며, 설탕, 포도당 등의 탈색 및 술의 나쁜 맛과 냄새를 제거하기 위해 활성탄 등이 사용되기도 한다. 가수분해에 사용되어지는 염산, 수산화나트륨 등은 그 유해작용 등의 이유 때문에 식품 완성 전에 중화하거나 제거하여 완성된 최종 식품 중에 남아 있지 않도록 사용방법을 제한하고 있다
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5. 식품의 품질 개량 및 보존유지에 필요한 것
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햄, 소시지, 어묵 등 식육제품의 결착성을 좋게 하여 씹을 때 식감(食感)을 향상시키고 식품의 탄력성, 보습성 등을 증대시켜 조직을 개량함으로써 맛의 조화와 풍미의 향상을 위해 폴리인산칼륨, 메타인산나트륨 등이 사용된다. 과일, 야채의 선도를 오래 유지시킬 목적으로는 표면에 피막을 만들어 수분 증발을 방지하기 위해 몰포린 지방산염, 초산비닐수지 등이 피막제로 사용되고 있다. 또한 스테아릴젖산칼슘, 스테아릴젖산나트륨, 메틸셀룰로오스 등은 밀가루를 원료로 하는 빵, 국수의 품질 향상을 위해 사용되고 있다. 이들 첨가물의 식품에 첨가되는 양은 물리적, 기술적 효과를 달성하는 데 필요한 최소량으로 제한 사용하여야 한다.
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6. 그 밖의 식품첨가물
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암모니아, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨과 같이 주세법과 관련이 있는 무기질 양조용 첨가물이 있는가 하면, 빵이나 구운 과자를 형틀로부터 잘 떨어지게 하기 위하여 사용하는 유동파라핀도 첨가물로 분류되어 사용된다. 그 밖에 추잉검 원료로서 원래는 천연 치클만이 사용되었으나 현재는 껌기초제로 에스테르검, 폴리부텐, 폴리이소부틸렌 등과 같이 껌에만 사용할 수 있도록 대상 식품이 제한된 것도 있다.
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(1) 식품의 저장법
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(가) 물리적 보존법
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● 건조법
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◈ 세균은 수분이 15%가 되면 발육이 억제됨
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◈ 과실, 어류, 곡류, 육류 등의 식품 건조
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● 냉동 냉장법 : 10℃ 이하가 되면 세균의 발육이 억제되고 -5℃ 이하가 되면 대부분
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의 미생물 발육이 억제됨
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● 가열법 : 80℃에서 30분이상 끓이거나 삶는 방법, 미생물사멸
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● 통조림법
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◈ 깡통속의 가스 제거 밀봉 가열 처리
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◈ 효소의 활성화 및 세균의 발육과 번식 억제
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◈ 식품의 부패 방지 장기간 보존
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● 자외선 이용법 : 2,500 - 2,800Å
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(나) 화학적 보존법
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● 염장법
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◈ 식염에 의한 식품의 탈수화 및 세균의 원형질 분리로 부패 방지
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◈ 해산물, 축산물, 야채류
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● 당장법
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◈ 식품의 당의 농도를 50% 유지시켜 효모, 곰팡이, 세균 발육 억제
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◈ 젤리, 잼, 가당 연유, 과실
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● 산 저장법
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◈ 산도 낮은 초산으로 세균, 곰팡이, 효모와 같은 미생물의 번식을 억제하여 부패를
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막는 방법
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◈ 과일, 채소의 저장
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● 훈연법
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◈ 벚나무, 떡갈나무를 불완전 연소시킬때 나오는 연기 중의 알데히드, 석탄산 이용
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◈ 건조와 살균 작용, 저장성과 향미 증진
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◈ 햄, 베이컨, 조개 등의 저장
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(2) 식품 관리의 유의점
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● 식품은 저온 보존 저온 유통
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● 음식물과 음료수를 가열조리하며 가능한 상하기전에 먹음
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● 오염원을 막기위해 청결하고 위생적 관리
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(가) 식품 구입상의 위생
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● 제철 식품으로 구입
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● 품질과 신선도가 양호한 것
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● 가공 식품은 허가사항, 유통기한, 포장 및 용기상태
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(나) 식품 보관상의 위생
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● 알맞는 용기 선택
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● 냉장, 냉동실에 보관
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● 냉장고에는 단기간 보관함이 좋음
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(다) 식품 조리상의 위생 : 채소류, 과일류는 흐르는 물에 씻음
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(라) 시설 설비의 위생
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● 조리장은 채광, 환기, 통풍, 배수가 잘 되도록
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● 조리기구는 항상 햇볕에 말리거나 소독
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(마) 조리자의 위생 준수
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● 정기적인 건강 진단
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● 화농성 질환자 조리 금지
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● 위생복, 위생모, 위생 마스크 등의 착용
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● 개인 위생 철저
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● 반지, 팔찌, 장신구와 메니큐어 금지
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(바) 음용수(飮用水) 위생
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● 지하수에 대한 수질 검사
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● 하절기에는 끓인물 음용
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● 정기적인 물탱크 청소와 소독상태 확인
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(3) 올바른 식생활
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● 영양소를 골고루 섭취
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● 정상 체중을 유지
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● 짜거나 맵지 않게 먹음
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● 술, 담배, 카페인 삼가
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● 식사는 규칙적이고 즐겁게
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● 규칙적인 운동
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마. 환경 오염과 식품
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(1) 식품과 잔류 농약 : 살충제, 살균제, 제초제
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(2) 대기 오염과 식품 : 자동차 배기 가스, 공장 배출의 연소가스 및 유독가스
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(아황산 가스, 질소 화합물, 탄화수소 등)
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(3) 수질 오염과 식품 : 양식 어장의 황폐화, 적조 현상, 유독 물질의 농축, 생태계 파괴
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(4) 방사성 물질에의한 식품 오염 : 핵 실험 및 핵 폭발 등에 의해 생성되는 방사성 물질
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식품위생
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가. 식품위생의 개념
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1) 식품위생법 (1962)
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식품위생이란 식품, 첨가물, 기구 및 용기와 포장을 대상으로 하는 음식에 관한 위생을 말한다
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2) WHO
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식품의 재배,양식, 생산, 제조로부터 최종적으로 사람에 섭취되기까지의 모든 단계에 걸친 식품의 안정성, 건전성 및 완전 무결성을 확보하기위해 필요한 모든 수단을 말한다.
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건전한 식품의 요소 - 안전성, 기호성, 저장성, 편리성, 경제성
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나. 올바른 영양섭취
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1) 식품의 역할 : 에너지가 되는 열량원 (열량 식품) - 단백질, 탄수화물, 지방
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신체조직의 구성 및 유지 (구성식품) - 단백질, 칼슘, 인
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생리기능의 조절과 정상유지 (조절식품) - 무기질, 비타민
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2) 6대 영양소 : 탄수화물 - 곡류, 감자류
\n
단백질 - 육류, 어류, 난류, 우유
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지방 - 유지류, 면실류, 버터
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비타민 - 과일류, 채소류, 해초류
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무기질 - 유제품, 해초류
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수분
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3) 산성 식품 ( P, S, Cl)
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알칼리 식품 (Ca, Mg, Na, K)
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산성식품을 다량섭취하면 산혈증, 혈압항진, 동맥경화증, 뇌일혈, 위궤양 등이 발생
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다. 음식물과 관련된 질병
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1) 식중독
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① 살모넬라증 : 소, 말, 돼지, 쥐, 오리 등의 분뇨
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복통, 설사, 구토 등 급성위장염 증상
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② 장염 비브리오균 : 여름철 어패류에서 중독, 호염성균.
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복통, 설사, 구토, 발열, 두통
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③ 포도상구균 : 우유, 유제품의 부패로 발생
\n
심한 구토, 얼굴 창백, 오한, 복통
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④ 보툴리누스균 : 혐기성균, 통조림에서 발생
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호흡곤란, 연하곤란, 신경마비
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⑤ 복어독 : 난소, 간, 위장, 피부 등에 테트로톡신 함유
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혈압하강, 감각마비, 호흡곤란
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⑥ 독버섯 : 무스카린의 성분이 원인
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심한 설사, 이명, 현기증, 구토, 복통
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⑦ 조개류 중독 : 모시조개. 바지락등에 베네루핀 성분
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황달, 뒷 목 뻣뻣함, 호흡중추, 뇌증상
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* 식중독에 대한 처치 : 위세척, 하제, 물 다량 투여하여 구토
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복통시 더운 물 주머니 이용하여 찜질
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2) 기생충 감염
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가) 야채를 통한 기생충 감염
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① 회충 : 경구, 경피, 경태감염. 소장에서 기생. 수명 1년. 크기 10~30㎝
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② 십이지장충 (구충) : 소장에서 기생. 수명 2~8년. 크기 1㎝ 내외.
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오심,구토, 기침, 빈혈, 소화장애
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③ 요충 : 음식, 손을 통해 감염. 소장, 대장에서 기생. 크기 1㎝내외. 수명 1개월
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부스럼, 항문소양증, 불면증, 식욕상실
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나) 수육을 통한 기생충 감염
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① 유구촌충(갈고리 촌충) :800~900개의 편절, 소장에서 기생. 크기 2 ~3ｍ
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중간 숙주 - 돼지
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두통, 실어증, 소화불량, 마비
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② 무구촌충 ( 민촌충) :1000~2000개의 편절, 소장에서 기생. 크기 4~8ｍ
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중간숙주 - 소
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소화불량, 구토, 충수염, 장폐쇄증
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다) 어패류를 통한 기생충 감염
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① 간디스토마 : 크기 10~25㎜. 수명 5~10년
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중간숙주 - 쇠우렁, 왜우렁, 참붕어, 잉어
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간 비대, 간염, 복수, 황달, 빈혈
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② 폐디스토마 : 크기12~15㎜. 수명 10년
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중간숙주 - 다슬기, 가재, 민물게
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마비, 실명, 간질, 실어증, 경련
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예방법 - 감염자에 대한 구충
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인분의 위생적 처리
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개인 위생
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육류, 어류 등의 생식을 피한다
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야채의 위생적 처리
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주거 환경의 위생 철저
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중간숙주의 박멸
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라. 식품의 위생적 관리
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1) 식품의 저장법
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가) 물리적 보존법
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① 건조법 - 수분의 함량 15%이하로 건조
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곡류, 어류, 과실류, 육류
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② 냉장법 - 0 ~ 10℃로 보관
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③ 냉동법 - -5℃이하로 보관
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④ 가열법 - 80℃에서 30분이상 가열
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저온살균법 (63~65℃, 30분간 ) 우유
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⑤ 밀봉법(통조림법) 공기제거하여 처리, 장기간 보존
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⑥ 자외선이용법 - 2500~2800Å 살균처리
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나) 화학적 보존법
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① 염장법 - 식품의 탈수화
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② 당장법 - 당의 농도를 50% 이상 유지하여 미생물의 발육 억제
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③ 산저장법 - 산도를 낮춰 미생물 번식 억제
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④ 훈연법 - 연기중의 알데히드, 초산을 이용하여 건조 및 살균
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육류,어류에 사용
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⑤ 방부제 사용 - 다히드로 초산, 솔빈산, 안식향산 나트륨, 프로피온산 등 사용
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* 방부제의 조건 - 무색, 무미, 무취할 것
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식품의 변화가 없는 것
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미량으로 효과가 있는 것
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인체에 무해한 것
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