비가열살균

왜 배우는가: 비가열살균은 식품의 안전성과 품질 보존을 동시에 요구받는 현대 식품산업의 핵심 기술이다. 가열 위주의 보존 방식은 품질 손실을 피하기 어려워 대체 기술 연구가 계속되고 있다. 시험에서는 방법의 종류와 원리를 비교하는 문제로 반복 출제되므로 방법마다 원리와 적용 식품을 짝지어 익혀야 한다.

출제 이력: 제134회 3교시 6번, 제120회 3교시 2번, 제114회 4교시 4번, 제108회 1교시 5번, 제93회 1교시 13번, 제90회 2교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

비가열살균은 가열하지 않고 물리·화학적 수단으로 식품 속 미생물을 사멸하거나 억제하여 안전성과 보존성을 확보하는 살균 기술이다.

비가열살균은 열에 의한 품질 손실을 줄이면서 부패 미생물을 제어하려는 목적에서 출발한 살균 기술의 총칭이다. 가열살균이 열로 미생물을 죽이는 방식이라면, 비가열살균은 고압, 펄스 전기장, 자외선, 방사선 등 열 이외의 에너지나 물질을 이용한다. 가열하지 않는다는 조건이 정의의 핵심이므로 답안 첫 줄에 이 조건을 명시해야 한다. 비열살균이라는 표현도 같은 뜻으로 쓰인다.

핵심 키워드는 다음과 같다. 비가열살균, 비열살균, 고압처리(HPP), 펄스 전기장(PEF), 자외선살균, 방사선 조사, 약제살균, 여과제균.

2. 개념 풀이

비가열살균은 가열처리를 하지 않고 식품 속 미생물을 살균하거나 불활성화하는 처리 방법의 총칭이다. 가열살균 공정인 저온장시간살균(LTLT), 고온단시간살균(HTST), 최고온 처리(UHT) 등은 미생물 생육을 억제하지만, 영양소 파괴, 향미 성분 손실, 조직감 변화 같은 품질 손실을 동반한다. 비가열살균은 이 품질 손실을 최소화하면서 부패 미생물을 억제하는 것을 목표로 한다.

비가열살균의 원리는 미생물의 세포막, 단백질, 핵산을 열 이외의 에너지로 손상시키는 데 있다. 고압처리는 정수압으로 세포막과 효소 구조를 파괴하고, 펄스 전기장은 세포막에 기공을 만들어 세포 내용물을 유출시킨다. 자외선은 DNA에 손상을 주고, 방사선 조사는 이온화 에너지로 핵산과 세포 기능을 파괴한다. 살균 효과는 처리 강도와 시간, 식품의 성분에 따라 달라지므로 대상 식품에 맞는 조건을 정하는 것이 중요하다.

비가열살균의 장점은 식품이 받는 열 부하가 작다는 데 있으므로, 살균 효과와 품질 보존을 함께 따져야 한다. 다만 포자를 형성하는 내열성 세균은 같은 처리 조건에서도 살아남을 수 있어, 비가열살균만으로 완전한 멸균을 기대하기 어려운 경우가 있다. 이 때문에 실제 공정에서는 여러 방법을 조합하는 방식이 함께 쓰인다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 고압처리(HPP): 식품을 압력 용기에 넣고 정수압을 가하여 미생물과 효소를 불활성화하는 방법이다. 식품 온도 상승이 작아 색과 풍미 보존에 유리하며, 주로 액상이나 조리 식품에 적용된다. 처리 압력은 100~600MPa 수준이다.
• 펄스 전기장(PEF): 액상 식품을 두 전극 사이에 두고 마이크로초에서 밀리초 동안 고전압 펄스를 가하는 방법이다. 전압 강도는 10~80kV/cm 범위이며, 처리 온도가 열처리보다 낮아 식품의 색과 향을 잘 유지한다.
• 자외선살균: 자외선 중 UV-C 영역을 조사하여 미생물의 DNA를 손상시키는 방법이다. 살균 효율은 254nm 부근에서 가장 높고, 빛이 직접 닿는 면만 살균되므로 모든 면을 노출시켜야 한다.
• 방사선 조사: 이온화 방사선을 식품에 조사하여 미생물을 제어하는 방법이다. 멸균 목적이면 25~45kGy 수준의 선량이 쓰인다. 병원성 세균 감소 목적이면 2~8kGy 수준이다.
• 여과제균: 열이나 화학물질 없이 막이나 필터로 미생물을 물리적으로 걸러 내는 방법이다. 액상 식품에서 미생물을 제거하는 데 쓰이며, 살균 후 재오염을 막는 포장 조건과 함께 고려한다.
• 약제살균: 살균 효과가 있는 화학물질을 식품이나 식품 표면에 처리하는 방법이다. 허용 물질과 잔류 기준에 따라 적용 범위가 제한된다.

3. 등장 배경과 필요성

소비자는 식품의 위생과 품질에 민감해져서, 식품 본래의 신선한 품질을 그대로 유지하면서 위생 안전과 장기 보존성을 함께 얻기를 요구한다. 식품의 상업적 보존방법은 화학적, 생물학적, 물리적 방법으로 나뉘며, 이 가운데 가장 널리 쓰이는 물리적 방법이 가열살균이다. 가열살균은 미생물을 확실히 제어하지만, 열에 의한 영양 성분의 파괴, 물성 변화, 향기 손실 같은 품질 손실을 피할 수 없다.

가열 자체가 적합하지 않은 식품도 있다. 녹즙, 과일 주스, 추출 음료, 난황, 간장처럼 열을 가하면 성질이 변하는 액체식품은 살균 대상이지만 기존 가열 공정을 적용하기 어렵다. 이러한 식품에서는 살균 목적을 달성하면서도 열을 쓰지 않는 방법이 필요하다.