일본 포장기술 편람(식품의 포장) - 2 미생물적 변패

[YDfamily]

2-1-2 미생물적 변패

식품의 품질변화에 가장 크게 관여하고 있는 것은 미생물이다. 인간에 있어서 영양소로 되는 성분은, 미생물에 있어서도 생육에 필요한 영양소로서 이용 가능하기 때문에, 식품은 대부분이 미생물의 생육에 의해 부패, 발효에 의한 변패의 대상으로 된다. 일반적으로, 식품을 만드는 목적으로 미생물을 이용하는 경우에는 “발효”라고 부르고, 완성된 식품은 발효 식품이라고 불린다. 이에 반해, 목적하지 않은 미생물이 번식하고, 바람직하지 않은 변화가 일어나는 경우에는 “부패”라고 구별하여 부르고 있다. 신선식품, 가공식품에 관계없이, 그 저장, 가공의 기술은, 어떻게 미생물의 오염을 막고, 미생물에 의한 품질 저하를 막는가를 가장 큰 목표로 하면서 발전해 왔다고 해도 과언이 아니다. 현재도, 식품에 의한 많은 사고나 클레임은, 대부분이 미생물에 기인하고 있다고 할 수 있다. 따라서, 식품의 생산, 유통, 판매 등에 종사하는 데에는, 미생물에 대한 지식을 충분히 익혀 두는 것이 매우 중요하다.

식품 중에 미생물이 번식하면, 식품 성분의 분해가 일어나고, 맛이나 향의 열화가 시작된다. 경우에 따라서는, 미생물 독소가 생산되어, 인간의 건강을 손상하는 경우로도 된다. 인간에 있어서 바람직하지 않는 변화를 가져오는 미생물의 번식을 부패라고 하고, 바람직한 경우를 발효라고 한다.

(1) 식품을 부패, 변패시키는 미생물이 종류

미생물(세균, 효모, 곰팡이 등)에는 생육에 적당한 환경이 다른 다양한 종류가 있고, 식품 소재에도 많은 종류가 있고, 각각의 적성이 있다. 식품을 변패시키는 미생물은, 식품 소재의 성분, 특성이나 식품의 놓여 진 환경 등에 의해, 번식에 적당한 종류가 한정된다. 또한, 식품에 의해서는, 번식하는 미생물이나 곰팡이가 생산하는 독소에 의해 중독을 일으키는 경우도 있다.

(2) 미생물의 번식에 영향을 주는 인자

미생물의 번식은, 많은 환경 요인에 의해 영향을 받는다. 세균의 번식은, 수분과 온도, pH에 크게 영향을 받는데, 온도에서는 일반적으로 인간의 체온 부근의 온도(30~40℃)에서 번식하기 쉬운 것이 가장 많다. 그래서 다수분식품의 보존에는 냉장고나 냉동고가 이용되는데, 세균 중에서는 저온(0~10℃)에서도 번식하는 것이 있기 때문에 주의할 필요가 있다. 곰팡이는, 생육이 비교적 늦은데, 저온에서도 낮은 pH에사도, 수분이 낮아도 생육 가능한 것이 많다.

수분도 미생물의 생육에 큰 영향을 준다. 수분이 많아도, 식품 중에 식염이나 설탕과 같은 물에 잘 녹는 용질이 많이 존재하면, 미생물에 이용되는 자유수가 감소하고, 수분활성도가 저하하고, 미생물이 생육하기 어려워진다. 최근에서는, 수분활성(Aw)를 저하시키는 첨가제로서, sorbitol과 같은 맛이 거의 없는 당알코올류 등이 이용되고 있다. 세균은 수분활성이 놓은 곳에서 생육하는 미생물로, 황색포도상구균(Aw 0.86)이나 내염성 세균과 같은 예외도 있는데, 대부분의 세균은 수분 활성이 0.90 이하에서는 생육이 불가능하게 된다. 가장 염려되는 중독세군인 Botulinus균은 수분활성 0.93 이하에서 생육하지 않기 때문에, 0.94 이상의 저산성 식품에서는, 121℃, 4분 이상의 고온 살균이 의무로 되어 있다.

효모는 내염성, 내당성인 것이 있는데, 일반적으로 Aw 0.85 이하에서는 생육이 억제된다. 곰팡이는 건조에 강한 것이 많기 때문에, 반건조 식품에서는 곰팡이 발생이 문제로 된다. 또한, 건조식품이 흡습하면 곰팡이가 문제로 된다. 곰팡이는 완전히 호기성이므로, 최근, 개발된 탈산소제를 사용하면, 포장 내를 무산소로 가능하기 때문에, 곰팡이 방지에 이용되고 있다.

pH(수소이온 농도)에서는, 중성 부근에서 많은 미생물이 가장 잘 생육한다. 식품을 산성으로 하면, 가장 생육이 늦은 세균이 현저하게 억제되기 때문에, 이것이 식품에 식초나 레몬즙 등을 가하면 보존성이 늘어나는 이유이다.

산소의 유무도 중요하다. 식중독의 원인으로 되는 많은 세균이나 곰팡이는, 산소가 없으면 생육하는 것이 불가능한 것이 많은데, 산소가 없어도 생육하는 통성 혐기성균이나 산소가 있으면 생육하지 않는 편성 혐기성균 등의 종류가 있다. 곰팡이 등의 호기성균은, 포장 내를 진공으로 하거나, 탈산소제를 봉입하거나 하여 산소가 없는 상태로 하면, 식품의 보존성이 획기적으로 좋아진다.

통성 혐기성균의 대표적인 미생물은 효모나 유산균이고, 이들은 미소나 절임류 등의 발효 식품의 제조에 적극적으로 이용되는 유익한 미생물이 많다. 효모는 미소 특유의 향을 생산하고, 유산균은 절임류의 산미인 유산이나 유기산을 생산한다. 유산균이 번식하면 산을 생성하여 식품이 산성으로 되고, 유산균 이외의 미생물의 번식을 억제하는 것이 가능하다. 요구르트나 유산균 음료 등은 이 원리를 이용한 가공법이다.

후자의 산소가 없는 상태에서 번식하는 미생물의 대표는, 치사성의 높은 중독을 일으키는 Botulinus균이다. 통조림이나 레토르트 식품과 같은 산소가 없는 상태에서 장기 보존하는 식품에서는, Botulinus균이 사멸하는 조건에서 살균되고 있다. 또한, 미생물의 번식을 막기 위해, 식품 소재의 위생관리를 철저하게 하고, 초기 균수를 낮추고, 저온 하에서 유통시키는 등의 대응이 행해진다.

(3) 합성 보존료 및 미생물의 생육을 억제하는 천연 첨가물

부패의 원인을 없애는 기술로서, 살균, 멸균, 제균이 있고, 부패가 일어나는 환경 조건을 제어하는 기술로서, 저온, 수분활성, pH, 산소 등의 제어가 있다. 그 이외에, 간편하게 부패를 억제하는 방법으로서 sorbic acid 등의 합성 보존료가 이제까지 이용되어 왔다. 1980년대에 식품의 보존기술이 재검토되었을 때에, 천연의 항균성 물질 등을 이용하는 방법이 cross up 되어 왔다. 이들 중에는, 수분활성이나 pH를 제어하는 것도 포함되어 있다. 이것들에는, 미생물을 죽이지 않는데 생육을 억제할 수 있다는 의미로 “항균제”, “정균제” 등으로 불리고 있다. 이것들에는, 표2.1과 같은 것이 있다.

표2.1 식품 보존용 천연 첨가물(기존 첨가물, 지정 첨가물)

①	유기산(구연산, 호박산, 초산 등)	pH 조정제, 정균제, 가열 살균 조제
②	Ascorbic acid	pH 조정제, 산화방지제, 갈변 방지제
③	Ethanol	에탄올 증기 발생제, 곰팡이 방지제, 전분 노화 방지제
④	Glycine	항균제, 산화방지제, 가열 살균 조제
⑤	Sugar ester류	항균제, 계면활성제, 가열 살균 조제
⑥	Protamine	항균제
⑦	Lysozym	항균제
⑧	당 알코올	수분활성 조정제
⑨	Allyl isocyanate(겨자유)	항균제, 훈증제
⑩	Hinokitiol	항균제
⑪	Catechin	항균제, 산화방지제
⑫	Chitin, Chitosan	항균제
⑬	Phytic acid	곰팡이 방지제, 산화방지제
⑭	Polylysine	항균제
⑮	Niacin	항균제