주요 보존료
식품의 부패를 억제하고 저장성을 높이기 위해 여러 종류의 보존료가 사용됩니다. 보존료는 미생물의 생장에 직접 작용하는 항균물질과 식품 내 환경을 변화시켜 간접적으로 미생물 생장을 억제하는 물리화학적 인자로 나눌 수 있습니다.
항생물질: 니신은 Lactococcus lactis라는 유산균이 만들어내는 펩타이드 항균물질로, 영국 등 여러국가에서 인정돼 식품 보존료로 사용되는 가장 중요한 항생제입니다. Clostridium botulinum, Bacillus 속, Listeria 속, Staphylococcus와 같은 식중독균을 억제합니다. 주로 가공치즈나 통조림 식품에서 사용되어 포자의 생장을 막습니다.
염화나트륨: 염화나트륨은 식품 내 수분활성에 영향을 주어 보존료 효과를 줍니다.
이산화탄소: 이산화탄소는 가스치환포장에서 주로 사용됩니다. 특히 생선, 고기, 닭고기처럼 쉽게 상하는 식품에서 부패균과 곰팡이를 억제하는 데 효과적입니다. 또한, 효소촉매반응과 효소 합성을 억제합니다. 세포막의 기능도 교란시켜 영양분과 물질이 제대로 드나들지 못하게 합니다.
훈연 연기: 목재의 연기에는 항균 효과가 있는 많은 물질이 들어있습니다. 그 중 포름알데하이드, 페놀, 메틸알코올은 미생물을 고도로 억제합니다.
이와 같은 보존료들은 각각 작용 기전은 다르지만 공통적으로 미생물의 세포막 손상, 효소활동 억제, 대사 차단 등을 통해 식품의 부패를 늦추고 안정성을 높이는 역할을 합니다.
허들 기술
식품을 오래 보존하기 위해서는 부패되는 것을 막아야 합니다. 단일 보존 처리만으로도 이 문제는 해결되기도 하는데, 고농도 소금, 고산도, 고농도 보존제, 탈수, 극단의 열처리와 냉동 처리처럼 한 가지 방법을 아주 강하게 쓸 때 효과적입니다. 하지만 이런 방법은 맛과 식감 등이 달라질 수 있습니다. 그래서 기존 방법과는 다르게 여러 가지 보존 방법을 함께 적용시키는 기술, 즉 허들 기술이 개발되었습니다. 몇 가지의 덜 자극적인 요인들을 병행하여 적용하면, 미생물은 거듭할수록 극복하는 능력이 약해지면서 성장이 억제됩니다. 치즈를 만드는 과정에서 젖산과 소금을, 과일은 자연적으로 들어있는 유기산과 당을 이용해 오래 보관할 수 있습니다. 이처럼 허들 기술도 이런 원리를 이용하는데, 낮은 농도의 보존료, 낮은 산도(pH), 낮은 염도, 낮은 수분 활성 조건을 함께 이용합니다. 즉, 하나하나는 약하지만, 함께 사용하면 강해지는 효과가 생기는 것입니다. 예를 들어 식품에서 Listeria monocytogenes를 완전히 막으려면 0℃처럼 아주 낮은 온도, 15%의 소금, pH4.1처럼 강한 산성 환경이 필요하지만, 이런 조건은 식품에 현실적이지 않습니다. 하여, 이 허들 기술을 이용해 3가지 조건을 함께 조절한다면 그 미생물의 생장을 충분히 막을 수 있습니다.
보존기간 설정 및 표적검사
식품의 보존기간은 적절한 온도나 환경에서 식품을 실제로 보관하면서, 언제부터 부패가 시작되는지를 보고 결정해야 합니다. 보존기간을 확인하는 방법은 2가지가 있습니다. 냄새, 맛, 색깔, 모양 등이 변했는지 직접 눈, 코, 입으로 확인하는 관능검사와 미생물이 얼마나 증식했는지 분석해 확인하는 미생물 검사가 있습니다. 이 두 가지를 함께 사용하면 더 정확하게 알 수 있습니다. 또한, 보존기간 설정을 위한 실험을 효과적으로 하기 위해서는 제품의 운송, 판매, 소비가 보관까지의 온도를 모두 고려해서 진행해야 합니다. 보존료도 종류나 농도를 다르게 적용하면서 그에 따라 얼마나 보관 가능한지도 함께 실험해 봐야 합니다. 하지만 이런 실험에는 어려운 점이 많습니다. 보존기간이 끝나도 안전한지 단정하기 어렵고, 공장 위생이나 회분 배지마다 균 오염 정도에 따라 달라질 수 있습니다. 또한, 회분 배지마다 부패 속도가 다르고 실험실 조건은 실제 공장 조건과 다를 수 있습니다.
표적 검사는 보존기간을 줄게 만드는 문제균을 이용해 검사하는 방법입니다. 이 검사는 특히 새로 만든 제품이나 공정을 바꾼 제품의 안전을 확인하기에 편리합니다. 표적 검사 설정 시 다음과 같은 점들을 신중하게 고려해야 합니다. 무엇의 보존기간을 볼지, 공정의 어느 단계에서 볼지, 어떤 균을 표적으로 할지, 표적 미생물의 배양 방법, 보존제 균일 분포 확인, 저장 및 유통 조건 재현 조건 등을 고려해야 합니다. 표적 미생물을 제대로 선택하는 것은 아주 중요한데, 가장 적합한 방법은 부패된 같은 유형의 제품에서 실제로 나온 균을 이용하는 것입니다. 또한 제조 환경에서 들어올 수 있는 균에게서도 예측할 수 있습니다. 표적 검사 데이터를 바탕으로 만든 미생물 예측모델은 실험 없이도 컴퓨터로 pH, 온도, 염도, 온도의 변화에 따른 균 생장을 계산해 제품의 안전성과 보존기간을 예측할 수 있게 해준다.