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미생물이야기 식품 보존은 식품 포장 및 미생물 제어와 밀접한 관계를 가지고 있다.
2013-08-13 11:45:14
이엠생명과학연구원

가공식품에 있어서 미생물의 발육, 수분의 증산, 지방의 산화 등에 의해 그 식품이 변패할 때가 있다. 그 때문에 식품이 각종 포장 재료로 포장될 때, 진공으로 하거나, 가스 치환하거나 하여 식품의 보존성을 높이고 있다.

특히, 식품의 보존성은 포장 기술과 레토르트 살균 등의 미생물 살균 기술의 조합에 의해 성립되고 있다. 다음에 포장 기법과 미생물 살균에 의한 식품의 안전·안심에 관해 살펴보도록 한다.

미생물 살균과 식품 보존의 관계

식품 보존은 식품 포장 및 미생물 제어와 밀접한 관계를 가지고 있다. 그 중에서도 식품의 보존에는 포장 전과 포장 후의 미생물 살균이 중요한 역할을 한다.

식품 보존과 식품 포장 기술
식품의 보존성은 진공 포장 등의 포장 기법과 미생물 제어 기술에 의해 결정된다고 할 수 있다. 식품 보존은 포장 재료, 포장 시스템, 포장 기법, 미생물 제어와 밀접한 관계를 가지고 있다는 것을 알 수 있다.

포장 재료에서는 포장 재료의 배리어성, 내열성, 빛 차단성 등이, 포장 시스템에서는 포장 기계의 종류와 포장의 자동화, 무인화 포장 등이 중시되고 있다.

또한 포장 기법에서는 진공 포장, 가스 충전(치환) 포장, 무균화 포장 외에 탈산소제 봉입 포장, 선도 유지제 봉입 포장 등 새로운 포장 기법이 적용되고 있다.

식품을 장기간 보존시키기 위해서는 미생물 제어 방법이 큰 역할을 하고 있다. 미생물 제어 방법에는 포장 후의 가열 살균, 레토르트 살균이나 자외선, 마이크로파, 적외선의 물리적 살균이 있으며, 그밖에 pH 조정, 염분과 당분 첨가, 화학 첨가제의 첨가 등을 들 수 있다.

식품의 유통, 판매에 관해서는 VAN(부가가치통신망) 등의 새로운 정보 통신의 도입이나 택배가 적용되고 있으며, 기존의 식품 보존 방법 외에 칠드 등의 저온 유통으로 미생물을 제어하는 방법도 적용되고 있다. IC칩을 이용한 트레이서빌리티 시스템의 도입 등 식품의 안전 대책과 함께 식품 보존 기술은 점차 변화해가고 있다.

살균 기술과 포장 기술에 의한 식품 보존
포장 식품은 미생물이나 화학적, 물리적 변화에 의해 품질 열화가 일어나기 때문에 그러한 품질 열화를 막기 위해 차광성이나 배리어성이 있는 포장 재료를 이용하고, 식품의 살균 기술이나 포장 기법이 사용되며, 탈산소제나 흡습제 등이 봉입되고 있다.

실제로 신선 식품이나 가공 식품 등의 포장 식품에서는 어떠한 품질 보전 대책이 취해지고 있는 것일까. 포장 식품의 품질 보전 대책은 식육에 관해서는 스트레치 포장된 것이 주체이지만, 컨슈머 팩에서는 배리어성이 높은 포장 재료를 사용하고, 탈산소제를 봉입하거나, 가스 충전 포장하거나 하고 있다.

업무용 생육은 칠드 비프 등과 같이 배리어성이 높은 공압출 다층 필름으로 진공 포장한 것이 대부분이지만, 슈퍼에서는 슬라이스 생육의 가스 충전(치환) 포장에 힘을 쏟고 있는 것도 있다.

가공 식품에서는 채소 절임, 반찬, 수산 가공품이나 식육 가공품 등은 배리어성이 높은 포장 재료로 진공 포장한 다음, 85~90℃의 온도로 보일 살균되고 있는 것이 대부분이다.

또한, 레토르트 식품에서는 레토르트 파우치들이 식품이나 어육 소시지 등은 배리어성 포장재로 포장한 다음, 120℃, 4분 이상 레토르트 살균하고 있다.

분말 식품인 드라이 밀크, 김 가루, 커피 등은 흡습에 의해 변패가 일어나기 때문에 투습도가 낮은 금속 캔, 유리병이나 플라스틱 용기에 넣고, 흡습제나 탈산소제를 봉입하거나, 질소 가스 봉입을 한 다음 밀봉하고 있다.

롱 라이프 밀크나 디저트 식품 등은 배리어성이 높은 포장 용기에 무균 충전 포장되며, 저온으로 유통, 판매되고 있다.

이상과 같이 포장 식품의 품질 보전 대책으로 포장 재료에서는 배리어성이 높고, 산소와 수증기가 투과하기 어려운 것, 자외선이나 가시광선을 차단하는 것이 사용되고 있다. 미생물의 제어 면에서는 포장 후 보일 가열이나 레토르트 살균시킨 것, 포장 기법에서는 가스 충전(치환) 포장과 탈산소제 봉입 포장 등이 사용되고 있다.

식품의 안전을 중시한 포장 기법
식중독을 막고, 안전을 지키고, 보존성을 좋게 하기 위하여 각종 포장 기법이 사용되고 있다. 식품 포장 재료와 포장 기계의 개발이 진행됨에 따라 식품 포장 기법도 진보하고, 식품의 보존성도 향상해가고 있다.

진공 포장은 용기 안의 공기를 탈기하고, 밀봉하는 방식으로, 진공 포장 후 재가열하는 것이 대부분이다. 병원 밖에서 조리하는 진공 조리 식품은 이 방식으로 만들어진다.

가스 치환 포장은 용기 중의 공기를 탈기하고, 질소(N2), 탄산가스(CO2), 산소(O2) 등의 가스와 치환하여 밀봉하는 방식이다. 고령자를 위하여 레토르트 살균한 옥수수는 배리어성 용기에 담긴 후, N2와 CO2의 혼합 가스로 치환 포장되고 있다.

레토르트 살균 포장은 배리어성 용기에 식품을 넣고, 탈기 밀봉한 다음 120℃, 4분 이상의 고온 고압으로 살균한 것이다. 고령자식, 의료·간호식용으로 죽·햄버그를 파우치에 담아 밀봉한 후, 레토르트 살균하고 있다.

무균 충전 포장은 초고온 단시간 살균 장치(UHT)로 무균이 된 액상 식품을 냉각하고, H2O2로 살균한 종이 용기나 PET보틀에 무균 충전 포장하는 것으로, 우유, 수프, 두부나 과즙음료 등이 있다. 환자나 고령자가 안심할 수 있는 식품이다.

무균화 포장은 식품이나 식품의 표면을 살균한 다음, 살균시킨 용기에 무균으로 포장하는 것으로, 이 식품에는 즉석 밥, 슬라이스 햄, 슬라이스 치즈 등이 있다.

식품 업계에 있어서 살균의 중요성

살균의 정의와 살균 기법
의료 분야에서는 의료균을 포함한 유해 미생물을 사멸시키는 것에 따라 멸균(sterilization)과 소독(disinfection)이라는 용어를 나눠 쓴다. 전자의 멸균은 물질 중의 모든 미생물을 완전 사멸 또는 제거하는 것을 말하며, 후자의 소독은 병원 미생물을 사멸시켜 감염증을 방지하는 것으로 정의되고 있다.

식품 관계에서는 「우유 및 유제품의 성분 규격 등에 관한 부령」이나 「식품, 첨가물의 규격 기준」에서 유해 미생물을 단시간에 살멸(殺滅)하는 것을 총괄하여 살균이라고 하고 있다. 식재는 일반적으로 생물 유래 물질이며, 다수(103/g이상)의 미생물을 포함하는 것이 보통이다.

그 중에서 식재의 기능을 유지한 상태에서 유해 미생물만을 살멸하는 살균법은 생각하기 어렵다. 여기에서 말하는 살균이란, 유한의 보존 기간 내에 식품을 품질 저하 또는 유해화하지 않는 정도로, 유해 미생물을 감소 또는 불활성화하는 방법을 살균이라고 정의한다.

캔들이 식품이나 레토르트 식품에서는 내열성 아포(芽胞) 형성 세균으로 식중독균으로도 있는 보툴리누스(Botulinus)A형균 아포의 완전 살멸을 목표로 한 가압·가열 살균을 하고 있다.

미생물의 살균 방법에는 가열 살균법과 냉 살균법의 두 가지가 있다. 가열 살균법에는 증기, 가열 증기, 화재, 전열(電熱)에 의한 것 외에 마이크로파, 적외선, 원적외선 등에 의한 가열이 있다.

특히, 식품의 무균 충전 포장에서는 과열 증기를 사용한 HTST(고온 단시간) 살균 장치, UHT(초고온 단시간) 살균 장치가 사용되고 있다. 또한, 고령자나 간호를 위한 레토르트 식품이 늘어나고 있으며, 카레나 스튜 등은 파우치에 담아 탈기 밀봉한 다음, 120℃·15~20분간 살균되고 있다.

한편, 발열을 동반하지 않는 냉 살균법으로는 자외선 살균이나 방사선 살균, 화학 합성 살균제·청균제와 천연 항균제, 가스 살균이나 오존 살균 등에 의한 화학적 살균을 들 수 있다.

식품 업계에서 사용되고 있는 살균 방법
식품 업계에서는 식품의 원재료, 사용 수(水), 제조, 가공, 포장 공정까지 가열 살균을 비롯한 미생물 살균이 이루어지고 있다. 미생물 살균은 식품 조리가공 외에 보존성 향상의 점에서도 매우 중요한 공정이다.

식품 업계에서 사용되고 있는 주요 살균 방법으로, 해외에서 수입된 곡물이나 과일 등은 메틸브로마이드(methyl bromide, 취화메틸) 등으로 훈증(燻蒸) 살균되고 있는데, 세계적으로 이 약제는 금지되는 경향이 있다.

식품 제조 기계, 기구, 상, 소의 피육, 식품 원료 등은 세제로 세척, 물 세척 후, 살균제로 살균된다. 최근, 노로루스의 제균 세척제(글루미 클린 NIC-11)가 식품 공장에서 시험되고 있다. 일반 가공 식품은 조리 가공을 목적으로 한 살균이나 보존성을 목적으로 한 살균이 이루어지고 있다.

조리 가공과 보존성 향상에 사용되는 가열 살균
식품의 미생물을 살균하는 방법에는 건열과 습열에 의한 가열 살균 방법이 있다. 어떤 미생물의 경우에도 건열에서는 습열에 비해 수십℃ 높은 온도로, 장시간 살균해야만 하는 것을 알 수 있다.

미생물의 습열 하에서의 내열성은 보툴리누스균 포자의 A형과 B형은 100℃에서는 360분, 120℃에서는 4분으로 사멸하며, 고초균 포자는 120℃·7.5~8분, 유산균은 71℃·30분, 곰팡이 포자는 65~70℃·5~10분, 효모 포자는 60℃·10~15분으로 사멸한다.

식품 원료에 생육하고 있는 미생물은 100℃가량의 뜨거운 물(熱水)이나 증기 등으로 살균되지만, 식품이 포장된 후에는 85~90℃로 15~60분의 습열 살균이 이루어지고, 세균의 영양 세포나 곰팡이 포자, 효모 포자 등이 살균된다. 이러한 미생물을 가열 살균할 때, 식품 성분의 단백질, 지질, 수분과 pH, 염분, 용존 산소 등의 영향을 받는다.

일반적으로 식품 성분은 미생물의 가열 사멸에 대해 보호적으로 움직인다고 한다. 미생물의 종류에 따라 발육 pH가 다르고, 세균은 4.0~9.0, 효모는 1.5~8.5, 곰팡이는 1.5~11.0의 범위 내에서 발육한다. 그 때문에 식품의 무균 충전 포장에서는 식품의 pH로 살균 조건이 달라진다.

일반 식품(pH4.6 이상)에서는 100℃ 이상의 가열 살균이 이루어지며, 과즙 등의 고산성 식품(pH4.0 이하)에서는 효모, 곰팡이가 있는 종의 유산균을 대상으로 한 100℃ 이하의 가열 살균이 이루어지고 있다.

가열 살균 장치에는 저온 가열 살균 장치, 고온·고압 가열 살균 장치, 고온 단시간 살균 장치, 초고온 단시간 살균 장치, 전자파 가열 살균 장치와 통전 가열 살균 장치가 있다.

실제로 포장 식품을 가열 살균한 경우, 보존성은 어느 정도가 되는 것일까. 일반 포장 식품에서는 포장 밀봉 후, 열탕 또는 증기로 살균하는 것이 대부분이다.

충전 포장 후, 90℃·60분의 탕 살균된 반찬은 보존성이 양호하여 5~7℃의 저온으로 45일간 보존해도 일반 세균 수가 1g당 7.8×103로 다른 포장 식품과 비교해도 세균 수가 적다. 또한, 30℃의 온도로 보존한 경우, 저장 28일 후의 일반 세균 수는 처음의 7.6×10/g보다 2.4×104/g로 증가하였지만, 부패 현상은 보이지 않았다는 보고도 있다.




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