소독제의 효과에 영향을 주는 요인
식품 산업에서 위생을 위해 사용되는 소독제의 효과에는 여러 가지 인자들이 영향을 줍니다.
농도: 농도가 높을수록 일반적으로 효과가 증가합니다.
접촉시간: 소독제의 접촉 시간이 길수록 사멸하는 균의 수는 많아지고, 짧을수록 항균 효과가 떨어집니다.
pH: 차아염소산은 산성에서 비해리 상태로 존재해 미생물 세포 안으로 잘 침투하고, 세포 내 산화반응을 통해 세포의 대사를 억제합니다. 따라서 pH가 낮을수록 살균효과가 커지고, 알칼리 상태에서는 그 효과가 감소합니다.
유기물의 존재: 소독제의 효력은 환경에 존재하는 유기물에 의해 떨어질 수 있습니다. 강한 산화제는 주변의 유기물과 먼저 반응하므로, 실제 미생물에 작용할 수 있는 유효 농도가 줄어듭니다. 따라서 염소 소독 시에는 유기물이 염소를 소모하는 양을 고려해, 그보다 많은 염소를 사용해야 소독 효과가 나타나는 임계점에 도달할 수 있습니다.
사용 온도: 소독제의 안정 범위 내에서 온도를 증가시킬수록 미생물이 사멸되는데 시간이 짧아지는 효과가 있습니다.
미생물의 유형: 소독제는 어떤 미생물을 목표로 하느냐에 따라 구분되거나 효과가 달라집니다. 예를 들면 QUATs는 그람 양성균에는 효과가 뛰어나지만, 포자를 죽이는 능력은 없습니다. 반면, 염소는 포자를 포함한 세균, 곰팡이, 효모, 바이러스 등 대부분의 미생물에 광범위하게 효과가 좋습니다.
미생물의 수: 그 수가 많을수록 사멸시키기 어려워지는데, 더 많은 시간 동안 처리해야 합니다.
물의 경도: 일부 소독제는 용액 내 마그네슘과 칼슘 이온의 존재 여부에 따라 영향을 받습니다.
보존료의 개요 및 유기산류
보존료는 우리가 먹는 음식이 쉽게 상하지 않도록 도와주는 성분입니다. 식품에 첨가되는 화학제제나 미생물 발효산물로서, 식품 보존 기간을 늘리기 위해 부패나 감염 미생물을 억제하거나 사멸시키는 역할을 합니다. 화학 식품 보존제는 너무 높은 온도에서 살균하기 어려운 식품에 사용할 수 있고, 단순히 부패를 막는 것뿐 아니라 식품 품질을 향상시키는 효과도 있습니다. 수분이 적거나 당이나 소금을 적은 식품에서도 효과가 있습니다. UK 식품 규격(1989)에 따르면 보존료는 미생물의 생장을 막거나 불가능하게 하여, 미생물의 생육에 위해를 주는 물질이라고 규정하고 있습니다. 보존료로 쓰이는 화학 물질로는 유기산 및 그 에스터, 무기음이온, 항생물질, 염화나트륨, 무기산, 이산화탄소, 훈연 연기가 있습니다.
유기산 및 그 에스터는 보존제 중에서도 널리 쓰이는 성분입니다. pH 조절 또는 호흡 효소 억제를 통해 세포막의 기능을 방해합니다. 젖산, 시트르산, 말산, 타르타르산은 과일에 천연으로 존재해 박테리아의 생장을 억제합니다. 초산은 식초의 주요 성분으로 역시 박테리아를 제어하고, 프로피온산은 빵에서 Bacillus subtilis를 억제시킵니다. 그 외로는 벤조산, 소르빈산, 파라벤이 있습니다. 이 산들은 일반적으로 식품의 pH에 거의 영향을 주지 않을 정도로의 농도로 사용됩니다. 산성 조건에서 비해리형으로 존재할 때 미생물 세포에 흡수가 되어 항균제로서 효과를 낼 수 있게 됩니다. 기름이 많이 들어있는 식품은 유기산 보존료 사용이 어렵습니다. 유기산의 비해리분자는 물과 지질에 둘 다 녹을 수 있지만, 미생물은 물이 있는 환경에서만 자라기 때문에 지질에 용해된 보존료는 효과가 없습니다. 따라서 보존료가 물과 지질에 분배 정도에 따라 효과가 달라집니다. 한편, 두 가지 보존료를 함께 사용하면 상승효과로 항균력이 강화됩니다.
무기음이온계 보존료의 작용
무기음이온으로는 이산화황, 메타아황산염, 질산염, 아질산염을 예로 들 수 있습니다. 먼저 이산화황과 메타아황산염은 산성 조건에서 가장 잘 작용하며 항균력이 강해집니다. 이산화황은 세포 내로 흡수된 후 아황산이온 형태로 변하여 작용합니다. 이는 세포 내 여러 화합물과 결합할 수 있는데, 이는 대사의 중간 생성물, 단백질 합성, 에너지 발생, RNA 복제, 세포막의 활동 등에 간섭합니다. 실제로는 낮은 pH 식품과 비알코올음료의 곰팡이와 효모 억제용 보존료로 사용됩니다.
질산염과 아질산염은 햄, 소시지 같은 육류 가공품의 붉은 색을 유지시키고, 특유의 향을 좋게 만들며, 부패균과 독소균의 성장을 억제합니다. 전통적인 절임육을 만들 때, Micrococcus 같은 미생물이 질산염을 아질산염으로 변화시킵니다. 아질산염은 Clostridium(특히, C. botulinum), Bacillus군, Staphylococcus aureus 등 세균을 억제하는 효과가 있지만, Salmonella 속, Enterobacteriaceae에는 효과가 미약합니다. 아질산염은 미생물 세포 내 비해리 아질산이나 산화질소의 형태로 들어가 세포대사를 방해합니다. 열처리 후 살아남은 포자의 발아와 성장을 억제할 수 있습니다. 아질산염은 산성 식품에서 더욱 효과적인데, 비해리 분자와 산화질소로 존재해 쉽게 원형질막을 통과해 세포대사를 교란시킬 수 있습니다.