식품산업기사 장류, 김치류, 젓갈류 — 발효와 유해물질

전통 발효식품의 핵심은 미생물의 대사활동을 통한 효소 생성이다. 메주에 번식하는 곰팡이와 세균은 프로테아제와 아밀라아제 같은 효소를 분비하여 단백질을 아미노산으로, 전분을 당으로 분해하여 감칠맛과 단맛을 형성한다. 따라서 메주의 주된 목적은 발효를 유도할 효소원을 공급하는 것이다.

발효식품에서 이상발효를 일으키는 균주와 발효 유형을 구분해야 한다. 균등 발효는 젖산만 생성하지만 이종 발효는 젖산 외에 에탄올이나 이산화탄소 같은 부산물을 생성하여 가스 발생 등으로 품질 저하를 초래한다. Leuconostoc 속은 이종 발효를 통해 가스와 알코올을 생성하여 이상발효의 원인이 되는 대표적 균속이다.

발효 중 또는 저장 중에 자연 발생할 수 있는 유해물질로는 에틸카바메이트가 있다. 에틸카바메이트는 아르기닌 등 질소화합물이 요소(우레아)로 전환된 뒤 에탄올과 반응하여 생성되는 물질로, 발암성으로 분류되어 주의 대상이다. 이와 별개로 발효·가공 과정에서 생성되는 다른 유해물질(예: 아크릴아마이드, 벤조피렌)은 발생 기작과 발생 식품군이 다르므로 혼동하지 않아야 한다.

초산(아세트산) 생산 공정에서는 탄소원과 반응의 화학양론을 이해하는 것이 중요하다. 에틸알코올 1몰이 초산 1몰로 전환되는 반응비를 알고 있으면 원료 중량으로 이론적 생성량을 계산할 수 있다. 이런 계산은 발효 수율 예측과 공정 설계에 직접적으로 활용할 수 있다.

미생물의 유용성과 유해성은 균종별 기능에 기반하여 판단해야 한다. 예를 들어 메주 발효에서 바실러스 서브틸리스는 단백질 분해 효소를 분비하여 된장·간장 특유의 감칠맛 형성에 기여한다. 반대로 식초 생산에서는 아세토박터 자일리눔처럼 품질을 저하시키는 점질성 물질을 생성하는 균주가 유해균으로 분류된다.