식품 과학: 글로벌 시대를 위한 보존 및 안전

안전하고 영양가 있는 식품에 대한 접근성을 보장하는 것은 기본적인 글로벌 과제입니다. 식품 과학은 특히 식품 보존 및 안전 분야에서 이 과제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다. 이 기사에서는 현대 식품 보존 및 안전 관행의 기초가 되는 과학적 원리와 기술 발전을 살펴보고, 글로벌 식량 안보와 공중 보건에 미치는 영향을 조사합니다.

식품 부패에 대한 이해: 글로벌 관점

식품 부패는 식품이 섭취에 적합하지 않게 되는 과정입니다. 이는 다음과 같은 다양한 요인에 의해 발생할 수 있습니다.

• 미생물 성장: 박테리아, 효모 및 곰팡이는 식품에서 증식하여 맛, 질감 및 냄새에 바람직하지 않은 변화를 일으킬 수 있습니다. 살모넬라, E. coli 및 리스테리아는 식품 매개 질병을 일으킬 수 있는 병원성 박테리아의 예입니다.
• 효소 반응: 식품 내에서 자연적으로 발생하는 효소는 과일과 채소의 갈변이나 지방의 산패와 같이 부패를 유발하는 반응을 촉매할 수 있습니다.
• 화학 반응: 산화, 가수 분해 및 기타 화학 반응은 식품 품질을 저하시킬 수 있습니다.
• 물리적 손상: 타박상, 으깨짐 또는 기타 물리적 손상은 부패를 가속화할 수 있습니다.
• 해충 발생: 곤충과 설치류는 식품을 오염시키고 손상시킬 수 있습니다.

식품 부패율은 온도, 습도, pH 및 산소 및 영양소의 가용성을 포함한 여러 요인의 영향을 받습니다. 세계 각 지역은 기후 차이와 인프라 제약으로 인해 다양한 수준의 부패를 경험합니다. 예를 들어, 습도와 온도가 높은 열대 지역에서는 추운 건조한 기후보다 식품 부패가 더 빨리 발생합니다.

예시: 사하라 사막 이남 아프리카의 많은 지역에서 부패로 인한 수확 후 손실이 상당하여 식량 안보와 생계에 영향을 미칩니다. 이러한 지역에서는 개선된 보존 기술이 중요합니다.

식품 보존의 원리

식품 보존 방법은 부패 과정을 억제하거나 늦추어 식품의 유통 기한을 연장하고 더 오랫동안 섭취할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다. 식품 보존의 기본적인 원리는 다음과 같습니다.

• 미생물 성장 억제: 이는 온도, 수분 활성, pH 등 미생물 성장을 지원하는 요소를 제어하여 달성할 수 있습니다.
• 효소 비활성화: 데치기와 같은 열 처리는 부패를 유발하는 효소를 비활성화할 수 있습니다.
• 화학 반응 방지: 항산화제를 사용하여 산화를 방지하고, 변형된 분위기 포장을 사용하여 다른 화학 반응의 속도를 줄일 수 있습니다.

일반적인 식품 보존 기술: 글로벌 개요

수많은 식품 보존 기술이 수 세기에 걸쳐 개발되고 개선되었습니다. 이러한 기술은 효과, 비용 및 다양한 종류의 식품에 대한 적합성이 다릅니다. 다음은 가장 일반적인 방법 중 일부에 대한 글로벌 개요입니다.

열처리

열처리는 열을 사용하여 미생물을 죽이고 효소를 비활성화하는 것입니다. 일반적인 열처리 방법은 다음과 같습니다.

• 저온 살균: 영양 가치와 풍미를 보존하면서 병원성 미생물을 죽이기 위해 특정 시간 동안 특정 온도로 식품을 가열합니다. 우유, 주스 및 맥주는 일반적으로 저온 살균됩니다. 예시: 초고온(UHT) 저온 살균은 우유를 실온에서 장기간 보관할 수 있게 합니다.
• 살균: 포자를 포함한 모든 미생물을 죽이기 위해 고온으로 식품을 가열합니다. 통조림 식품은 일반적으로 살균됩니다.
• 데치기: 냉동 또는 건조 전에 과일과 채소의 효소를 비활성화하는 데 사용되는 가벼운 열 처리입니다.

냉각 및 냉동

식품의 온도를 낮추면 미생물 성장과 효소 반응이 느려집니다. 일반적인 냉각 및 냉동 방법은 다음과 같습니다.

• 냉장: 부패를 늦추기 위해 0°C ~ 4°C (32°F ~ 40°F)의 온도로 식품을 보관합니다.
• 냉동: 미생물 성장과 효소 반응을 중지하기 위해 -18°C (0°F) 미만의 온도로 식품을 보관합니다. 냉동은 식품의 유통 기한을 상당히 연장할 수 있습니다. 예시: 급속 냉동은 과일과 채소의 질감과 풍미를 보존하기 위해 사용됩니다.

건조

식품에서 물을 제거하면 미생물 성장과 효소 반응이 억제됩니다. 일반적인 건조 방법은 다음과 같습니다.

• 햇볕 건조: 햇빛에 노출시켜 식품을 건조시키는 전통적인 방법입니다.
• 공기 건조: 따뜻한 공기를 순환시켜 식품을 건조합니다.
• 동결 건조: 진공 상태에서 냉동 식품에서 물을 제거합니다. 이 방법은 다른 건조 방법보다 식품의 질감과 풍미를 더 잘 보존합니다. 예시: 동결 건조 커피는 전 세계적으로 인기 있는 제품입니다.
• 분무 건조: 액체 식품을 뜨거운 공기 흐름으로 분무하여 가루를 만듭니다. 예시: 분무 건조를 사용하여 분유를 생산합니다.

발효

발효는 미생물을 사용하여 탄수화물을 산, 알코올 또는 가스로 변환하는 것입니다. 이 과정은 부패 미생물의 성장을 억제하고 식품의 풍미와 질감을 향상시킬 수 있습니다. 예시: 요구르트, 치즈, 김치, 사우어크라우트 및 맥주는 모두 발효의 산물입니다.

절임

절임은 식초 또는 소금물과 같은 산성 용액에 식품을 보존하는 것입니다. 산도는 부패 미생물의 성장을 억제합니다. 예시: 피클 오이, 양파 및 고추는 일반적인 절임 식품입니다.

경화

경화는 소금, 설탕, 질산염 또는 아질산염으로 식품을 보존하는 것입니다. 이러한 물질은 부패 미생물의 성장을 억제하며 식품의 풍미와 색상을 향상시킬 수도 있습니다. 예시: 베이컨 및 햄과 같은 경화 육류는 경화 기술을 사용하여 보존됩니다.

방사선 조사

방사선 조사는 이온화 방사선에 식품을 노출시켜 미생물, 곤충 및 기생충을 죽이는 것입니다. 방사선 조사는 또한 식품의 유통 기한을 연장할 수 있습니다. 이 방법은 식품 안전을 보장하기 위해 엄격하게 통제됩니다. 예시: 방사선 조사는 가금류의 살모넬라균을 제어하는 데 사용됩니다.

변형된 대기 포장(MAP)

MAP는 부패를 늦추기 위해 포장 내부의 대기를 변경하는 것입니다. 이는 산소 함량을 줄이거나 이산화탄소 함량을 증가시켜 달성할 수 있습니다. 예시: MAP는 신선한 농산물과 육류의 유통 기한을 연장하는 데 사용됩니다.

진공 포장

진공 포장은 밀봉하기 전에 포장에서 공기를 제거하는 것입니다. 이것은 호기성 미생물의 성장을 억제하고 산화를 늦춥니다. 예시: 진공 포장은 치즈 및 가공 육류의 유통 기한을 연장하는 데 사용됩니다.

식품 안전: 글로벌 우선 순위

식품 안전은 의도한 사용에 따라 준비 및/또는 섭취할 때 식품이 소비자에게 해를 끼치지 않도록 하는 것입니다. 식품 매개 질병, 즉 식중독은 전 세계적으로 심각한 공중 보건 문제입니다. 세계 보건 기구(WHO)는 식품 매개 질병으로 인해 전 세계적으로 매년 420,000명이 사망한다고 추정합니다. 이러한 질병은 박테리아, 바이러스, 기생충 또는 화학 물질로 오염된 식품을 섭취하여 발생합니다.

일반적인 식품 매개 병원체

• 박테리아: 살모넬라, 캄필로박터, E. coli, 리스테리아 모노사이토제네스, 클로스트리디움 보툴리눔, 황색포도상구균
• 바이러스: 노로바이러스, A형 간염
• 기생충: 자이르디아 람블리아, 크립토스포리디움 파르붐, 선모충 나선형

식품 오염원

• 원자재: 오염은 농업 현장이나 동물 생산 중에 발생할 수 있습니다.
• 가공: 오염은 식품 가공, 포장 또는 보관 중에 발생할 수 있습니다.
• 취급: 식품 취급자 또는 소비자의 부적절한 식품 취급은 오염으로 이어질 수 있습니다.
• 환경: 오염은 오염된 물이나 토양과 같은 환경에서 발생할 수 있습니다.

HACCP: 식품 안전에 대한 체계적인 접근 방식

위해요소 분석 및 중요 관리점(HACCP)은 식품 안전 위험을 식별, 평가 및 제어하는 체계적인 접근 방식입니다. HACCP는 다음 7가지 원칙을 기반으로 합니다.

1. 위해요소 분석을 수행합니다.
2. 중요 관리점(CCP)을 식별합니다.
3. 각 CCP에 대한 중요 한계를 설정합니다.
4. 모니터링 절차를 수립합니다.
5. 시정 조치를 수립합니다.
6. 검증 절차를 수립합니다.
7. 기록 보관 및 문서화 절차를 수립합니다.

HACCP는 식품 산업에서 식품 안전을 보장하기 위해 널리 사용됩니다. 많은 국가에서 특정 식품에 대한 HACCP 프로그램을 의무적으로 시행했습니다.

글로벌 식품 안전 규정 및 표준

식품 안전 규정 및 표준은 전 세계적으로 광범위하게 다릅니다. 식품 안전과 관련된 주요 국제 기구 중 일부는 다음과 같습니다.

• 세계 보건 기구(WHO): WHO는 식품 안전 문제에 대해 국가에 지침과 지원을 제공합니다.
• 식량농업기구(FAO): FAO는 전 세계적으로 식량 안보와 영양을 개선하기 위해 노력합니다.
• Codex Alimentarius Commission: Codex Alimentarius Commission은 WHO와 FAO가 설립한 국제 식품 표준 기구입니다. Codex 표준은 국가에서 자체 식품 안전 규정을 개발하는 데 사용됩니다.

많은 국가에는 식품 생산을 규제하고 식품 안전을 보장하는 자체 국가 식품 안전 기관이 있습니다. 예시: 미국 식품의약국(FDA), 유럽 연합의 유럽 식품 안전청(EFSA), 캐나다의 캐나다 식품 검사청(CFIA).

식품 보존 및 안전 분야의 새로운 기술

기술 발전은 지속적으로 새롭고 향상된 식품 보존 및 안전 방법으로 이어지고 있습니다. 새로운 기술 중 일부는 다음과 같습니다.

• 고압 처리(HPP): 열 없이 고압을 사용하여 미생물을 죽이고 효소를 비활성화합니다.
• 펄스 전계(PEF): 짧은 전압을 사용하여 미생물을 죽입니다.
• 저온 플라즈마 기술: 이온화된 가스를 사용하여 식품 표면의 미생물을 죽입니다.
• 나노기술: 식품 포장 및 안전 분야에 나노물질을 사용합니다.
• 바이오센서: 식품 매개 병원체 및 오염 물질을 감지하기 위해 생체 분자를 사용합니다.

식품 보존 및 안전에서 포장의 역할

포장은 식품을 부패 및 오염으로부터 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 포장재는 다음과 같아야 합니다.

• 식품 등급: 식품과 접촉해도 안전합니다.
• 장벽 특성: 산소, 수분 및 빛에 대한 장벽을 제공합니다.
• 내구성: 물리적 손상으로부터 식품을 보호합니다.
• 변조 방지: 포장이 열리거나 변조되었는지 여부를 나타냅니다.

식품 보존에 사용되는 포장 재료의 예는 다음과 같습니다.

• 플라스틱: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 일반적으로 식품 포장에 사용됩니다.
• 금속: 알루미늄 및 주석판은 통조림 식품에 사용됩니다.
• 유리: 유리 병과 병은 다양한 식품에 사용됩니다.
• 종이 및 판지: 종이 및 판지는 건조 식품 및 외부 포장에 사용됩니다.

식품 안전에 대한 소비자 책임

소비자도 식품 안전을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 주요 소비자 책임은 다음과 같습니다.

• 적절한 식품 보관: 적절한 온도와 습도로 식품을 보관합니다.
• 적절한 식품 취급: 식품을 취급하기 전과 후에 손과 표면을 씻습니다.
• 적절한 조리: 미생물을 죽이기 위해 적절한 내부 온도로 식품을 조리합니다.
• 교차 오염 방지: 오염을 방지하기 위해 익히지 않은 음식과 익힌 음식을 분리합니다.
• 유통 기한 확인: 유통 기한이 지난 식품을 폐기합니다.

보존 및 안전을 통한 글로벌 식량 안보 해결

효과적인 식품 보존 및 안전 관행은 글로벌 식량 안보를 해결하는 데 필수적입니다. 식품 부패를 줄이고 식품 매개 질병을 예방함으로써 모든 사람에게 안전하고 영양가 있는 식품의 가용성을 높일 수 있습니다.

실행 가능한 통찰력:

• 연구 개발에 투자: 새롭고 개선된 식품 보존 및 안전 기술의 연구 개발에 지속적으로 투자합니다.
• 식품 안전 규정 강화: 식품이 섭취에 안전하도록 식품 안전 규정 및 표준을 강화합니다.
• 식품 취급 관행 개선: 식품 취급자 및 소비자에게 적절한 식품 취급 관행에 대해 교육합니다.
• 수확 후 손실 감소: 부패로 인한 수확 후 손실을 줄이기 위한 전략을 구현합니다.
• 지속 가능한 식품 생산 촉진: 환경 영향을 최소화하는 지속 가능한 식품 생산 관행을 촉진합니다.

결론

식품 과학은 세계 인구를 위한 식품의 안전과 가용성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 식품 보존 및 안전의 원리를 이해하고, 효과적인 식품 안전 관행을 구현하고, 새로운 기술을 수용하는 것은 글로벌 식량 안보 문제를 해결하고 공중 보건을 보호하는 데 필수적입니다. 정부, 산업계 및 소비자가 함께 노력하여 모든 사람이 안전하고 영양가 있으며 저렴한 식품에 접근할 수 있도록 할 수 있습니다.