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[식품영양] 포장식품의 유통기한 평가A좋아요

◆ 식품의 Shelf - life 예측 ◆1) 식품의 Shelf - life의 의의수확된 원료 식품이나 이를 제조 가공한 수많은 가공식품은 시간이 경과됨에 따라 어느 시점에서는 먹을 수 없는 상태가 된다는 것은 이미 언급된 사실이지만 먹을 수 있는 일정 수준의 품질을 유지할 수 있는 기간이 어느 정도 될 것인가를 사전에 예측해 보는 것은 매우 중요하고 필요하다. 특히 식품 공업에서 실제 제품이 유통되는 기간 설정의 활용면에서 더욱 더 중요하다. 더욱이 식품의 품질은 그 자신이 이화학적인 여러 가지 특성을 가지면서 저장 중의 각종 인자 즉, 저장기간, 농도, 온도, pH, 수분함량, 산소, 광선, 촉매 등의 영향을 받아 복합적으로 화학반응이 진행되어 화학적인 변화와 영양가의 손실 내지 물리적 변화 등 섭취할 수 없는 상태에 이르게 된다. 그리하여 식품이 생산에서부터 섭취할 수 있는 품질수준까지 유지되는 기간을 흔히 식품의 저장수명(Shelf - life, 품질수명, 안전기간, 유통기한)이라고 한다. 실제로 장시간에 걸쳐 각 식품들을 일정조건 및 유통조건하에서 실질적으로 관능검사를 통하여 냄새, 맛과 육안으로 대략 그 신선도 여부를 알 수도 있고 또 이화학적 분석을 통하여 그 결과를 더욱더 확실한 수치를 얻을 수도 있지만 제품의 출하단계에서부터 식품의 저장수명을 예측하기 위한 이들 관능적 품질검사나 영양가의 손실속도 그리고 섭취할 수 있는 품질수준의 하량선을 설정하여 Shelf - life를 정한다는 것은 그리 쉬운 일은 아니다. 또 동일한 조건에서도 제품의 품종에 따라 저장 중 품질손실 정도가 다르기 때문에 저장수명도 달라진다. 최근 식품의 특성과 환경요인 중에는 전체 품질에 중요한 영향을 주며 객관적으로 측정할 수 있는 특성을 선정하여 저장수명을 결정하는 지표를 설정하여 연구되고 있다. 그런데 여기서 주의할 점은 식품의 품질저하는 복합적 화학반응에 의하여 일어나는 경우가 많고 각종 요인이 화학반응속도에 영향을 주므로 품질저하를 반응속도론적으로 평가할 때 복합적품의 품질변화는 점진적이기 때문에 딱 잘라서 오늘까지 먹을 수 있으나 내일은 먹을 수 없다고 말하는 것에는 무리가 따르는 경우가 많으므로 사용소비기한의 표기체제가 없는 형편이다. 이들의 표기에 대한 찬반의 주장이 있고 그 나름대로 일리가 있겠으나 현재의 경향으로는 세계적으로 유통기한을 표기한 식품의 양이 증가하고 있다.3) 가공식품의 저장 이유일반적인 저장대상은 가공재료와 가공식품이다. 가공식품의 저장은 가공재료의 저장과는 그 목적과 방법이 다소 다르다. 가공재료는 식품재료로 사용하는 것으로 원래 가지고 있는 재료적 가치를 가능한 한 유지하여야 최고의 제품을 만들 수 있다. 그러나 가공식품의 저장은 가공처리가 모두 끝난 제품이므로 가공직후의 상품적, 품질적 가치를 유지 또는 향상하기 위해 포장하고 소비될 때까지 유통 또는 보관하여야 한다. 일반적으로 가공식품의 저장에 관련된 용어 중 가장 중요한 것은 저장기간(shelf life), 품질(quality), 안정성(stability) 등인데 품질은 식품자체의 상태와 경제적인 가치 등을 고려하여 결정한다. 그러나 모든 사람들이 가장 좋아하는 것일 때를 최고의 품질로 간주한다. 가공식품의 안정성은 제조 후의 상태 그대로 지속하는 능력을 말하는데 주어진 조건에서 품질변화가 없을 때 안정한 상태라고 말한다. 따라서 저장의 개념은 품질과 저장기간동안 품질이 변하지 않는 안정성 여부를 중심으로 설명해야 한다.옛날에는 가공식품을 보관하기 위하여 원시적인 방법을 사용하여 식품의 부패 및 독성 발생을 방지했지만 현재는 과학적이고 효율적인 새로운 복합적 저장방법을 응용하고 있다. 지금 사용하고 있는 저장방법은 가공식품의 변질요인을 억제하는 것으로 열처리, 이온화, 수분활성저하, 산성화, 공기조절, 첨가제 사용, 복합적 방법 등을 적용하고 있다. 식품의 변질요인을 제거하기 위한 저장기술은 저장원리를 잘 이해한 후 실시하여야 한다.식품의 저장은 온도, 습도, 공기를 비롯하여 첨가물의 사용과 관련이 있는데 일반적으로 가공식품을 잘 정장에 속한다고 볼수 있다. 그러나 어떤 식품도 무한히 안정된 상태로 오래 저장될 수 있는 것은 없으며 저장에 따라서 품질은 열화되게 된다.그리고 동일한 종류의 식품이라도 품질열화는 그 식품이 갖는 성분조성이나 포장의 형태 등에 따라 달라질 수 있다. 성분조성을 변화시켜서 저장성을 향상시키는 예가 보존제나 항산화제를 사용한 것을 들 수 있다. 포장식품의 겉보기 밀도나 포장 내의 헤드스페이스에 따라서 식품의 품질변화속도는 달라질 수 있다. 포장의 크기가 변하면 포장내 빈 공간의 부치를 변화시킬 수 있고 이로 인해 저장성에 차이가 생길 수 있다. 따라서 식품의 저장성에 대한 이해나 정의는 식품특성에 대한 분명한 이해로부터 출발한다. 식품의 저장성은 그 식품에서의 모든 품질변화의 합이나 평균에 의해서 결정되는 것이 아니라 가장 품질변화속도가 빠르고 소비자에게서 1차적으로 거부되는 요소에 의해서 결정되기 때문에 각 식품마다 독특한 1차 품질변패요소를 찾아서 그 특성을 이해하는 것이 중요하다.(b) 수분의 증감포장식품에 있어서 발생하는 많은 변패반응은 수분의 감소나 증가와 관련된 경우가 많다. 포장외부와의 수분의 이동이 생기면 포장내부 식품의 물리적 변화가 생기고, 향미를 변하게 하며, 영양소의 파괴속도를 증가시키고, 곰팡이나 박테리아의 성장이 일어나게 할 가능성이 있다. 일반적으로 산화반응은 수분활성도 0.3 이하에서 증가하고, 비효소적인 갈변반응은 수분활성도 0.5∼0.7 사이에서 최대속도를 나타낸다. 그리고 효소반응이나 미생물의 성장은 어느 수분활성도에서 활성이 시작하여 수분활성도가 증가될수록 증가된다.포장식품이 갖는 수분변화의 영향은 두 가지 측면을 가지고 있다. 그 하나는 대부분의 스낵 등과 같은 건조식품에서처럼 낮은 수분함량을 유지시켜 주어야 하는 경우이고 또 다른 하나는 파이와 같은 제과제품의 경우 외부환경에 비해 수분을 높게 유지하여 촉촉한 상태를 유지시켜 주어야 하는 경우이다. 건조스낵등은 외부로부터 흡습되어 수분이 증가되면 바삭바삭해야 하는 조직감이 나빠는 저장시간, k는 반응속도상수, n은 반응차수이다.(e) 포장과 식품의 상호작용어떤 포장식품의 경우 포장재와 식품간의 상호작용에 의하여 유통기한의 한계에 도달하기도 한다. 플라스틱 성분이나 금속성분의 식품으로의 용출이나, 포장내 가스의 손실 등에 의해 유통기한이 결정되기도 한다. 대표적인 예가 내면도장되지 않은 can에 포장된 토마토 제품에서 주석과 철의 용출을 들 수 있다. 상온에서 저장 3개월에 주석농도는 160ppm까지 증가하고 저장 24개월에 280ppm까지 증가하였다. 반면에 철은 저장 24개월에 14ppm까지 증가하였다. 이러한 주석과 철의 용출로 인하여 식품의 향미과 색택은 파괴되고 제품은 먹을 수 없는 정도까지 이른다. 이 제품의 유통기한은 24∼30개월로 판단되었고 보다 긴 유통기한이 요구되는 경우 내면도장한 can이 필요하다.(f) 기 타위에서 든 외에도 식품의 유통기한을 결정하는 내적 요인으로서 미생물의 성장에 따른 식품의 부패, 전분식품의 노화, 에멀션의 파괴 등을 들 수 있다. 이러한 품질변화에 포장조건이 영향을 줄 수도 있으며 그렇지 않는 경우도 있다. 예를 든다면 미생물의 성장에 환경기체조절포장이 영향을 줄 수 있고 따라서 유통기한에 영향을 줄 수 있다.(2) 저장성에 영향을 주는 외적 요소식품공장에서 포장된 식품은 여러차례의 단계와 경로를 거치면서 소비자에게 도달되게 된다. 이러한 경로에서 포장이 노출되는 외부의 저장 및 유통환경이 앞에서 든 여러 품질변화의 내적 요인들에 영향을 주게 되고 따라서 유통기한을 결정짓게 된다. 포장이 노출되는 빛의 파장과 강도가 식품 선택 등의 퇴색에 영향을 줄 때가 많다. 또, 포장이 겪는 온도와 습도조건은 포장 내의 여러 화학반응속도와 흡습에 영향을 미친다. 높은 저장온도조건은 지방의 산화, 영양성분의 파괴, 효소반응 등의 속도를 빠르게 하여 변패반응을 촉진시켜 유통기강을 단축시킨다. 또한 높은 온도에서는 포장재에서부터 식품으로의 첨가제 등의 물질이동을 촉진시킨다.(a) 온 도저장환경의 온도가 변소분압의 차이가 크므로 산소의 투과에 대해 충분히 고려해야한다.(c) 유통과정에서의 기계적 스트레스제품의 생산 후 소비자에게 도달할 때까지 제품은 여러 가지 기계적인 스트레스를 받게 된다. 트럭이나 철도를 통한 수송 중 진동, 낙하, 충격, 압축의 스트레스를 받으며 이러한 과정 중 포장과 제품에 손상이 발생할 수 있다. 또한 창고에서의 적재과정에서도 기계적인 스트레스를 받게 된다. 포장의 기계적강도가 너무 약하면 내용물의 구조를 유지시켜 주지 못할 수도 있으며 포장의 차단성을 손상시킬 수도 있다. 이러한 결과는 포장식품의 저장성에 현저히 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 따라서 유통환경에서의 기계적인 스트레스를 고려하지 않은 조건에서 유통기한을 결정하면 실제의 유통조건에 맞지 않을 가능성이 많다. 유통기한을 결정할 때 유통과정에서 맞지 않을 가능성이 많다. 유통기한을 결정할 때 유통과정에서의 위험요소를 참작하여야 한다.6) 품질저하의 반응속도차수와 응용우리는 Shelf - life를 예측함에 있어 품질저하의 가장 기본이 되는 수학적인 반응속도식은 기초방정식, 0차반응속도식, 1차반응속도식, 기타 2차반응속도식으로 나누고 이들을 기초로 하여 온도와 수분 등에 따른 변화의 반응식을 들 수 있다.(1) 식품저하의 기본방정식대부분의 식품에 품질손실로 사용되는 거의 모든 반응은 화학반응속도론에서 이용되는 기본식으로 다음과 같이 표시된다.{{dA} over {dθ}=K{A}^{n} 또는 {dA} over {dθ}=K(A, T, m, {P}^{0},θ··)··1A: 측정한 품질특성 θ: 시간K: 온도나 수분활성도 등의 저장환경에 영향을 받는 반응속도상수n: 반응차수를 나타내는 지수로써 0,1,2등의 실수임{{dA} over {dθ}:시간에 따른 A의 변화를 나타내며 품질특성 A가 손실되면 {- {dA} over {dθ}로 표시함그리고 1식의 ( )의 변수는 독립변수이다.A: 품질특성 중의 농도 T: 온도 m: 수분함량 {{P}^{0}: 산소분압일반적으로 제품의 저장시험에서 얻은 0

자연과학| 2003.11.17| 23페이지| 1,000원| 조회(1,325)

유통기한, 포장식품, shelf life

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[식품영양] 물리.화학적요인에 의한 미생물의 생육조절 평가A+최고예요

물리·화학적 요인에 의한 미생물의 생육조절Ⅰ. 물리적 요인에 의한 생육조절1) 온도온도는 미생물의 생육 온도, 세포의 효소 조정, 화학적 조성, 영양 요구 등에 영향을 주는 중요한 물리적 요인이다.(1) 미생물의 생육과 온도증식을 의한 최저 한계 온도는 세포중의 물이 어는 온도인 1℃ 이하이고 최고 한계 온도는 단백질, 핵산 등 고분자 화합물의 변성 온도로 정해진다. 동결 상태에서도 증식은 정지되나 대개의 미생물은 생존한다. 미생물의 증식은 균의 종류에 따라 각각 일정한 발육을 할 수 있는 최저 온도, 최적 온도, 최고 온도가 있으며, 미생물을 발육 최적온도에 따라 3군으로 나눌 수 있다.또한 미생물의 최적 증식온도는 대수기의 세대 시간. 최고 균체수량, 균체성분, 기질이나 생성물 등으로 측정되나 측정 방법에 따라 상당한 차이가 있다.저온세균은 0℃에서 2주간 동안에 확실히 증식이 되는 균이고, 중온 세균은 0℃이하 또는 55℃ 이상의 온도에서 증식이 되지 않는 미생물이며 고온세균은 55℃ 이상의 온도에서 증식되는 미생물이다. 일반적으로 코오지 곰팡이, 효모 , 초산균, 대부분의 젖산균, 방사선균 등의 발효 미생물은 보통 25∼35℃에서 발육을 잘하고 병원성 균은 사람의 체온인 37℃ 부근이 발육 최적 온도이다. 그러나 수생 세균이나 어육을 부패시키는 발광 세균은 10∼20℃정도가 발육의 적온이고 최고 온도는 30℃ 이하로 저온균에 속한다. 따라서 냉장고에서도 이러한 냉온 균들이 번식하는 것이다.고온균은 퇴비, 토양, 온천에서 발견된다. 젖산균중의 Lactobacillus delbrueckii는 최적 온도가 45∼59℃이고, 통조림이나 우유의 부패균인 Bacillus thermofibrinoides, 온천의 유황세균 등은 60℃ 내외가 최적온도이고 이중에는 70℃에서도 증식하는 미생물도 있다. 고온균은 37℃에서 생육하고 55℃이상에서도 증식하는 통성 고온균과 37℃에서는 생육하지 못하나 55℃ 이상에서는 생육하는 편성 고온균으로 더 세분된다. 생육의 최적온도(6) 저온에 대한 세균의 내성세균은 0℃이하로 냉각하여도 쉽게 사멸되지 않으나 영양 세포는 저온일수록 발리 생활 기능이 정지되고 저온이 오래 계속되면 사멸된다. 동결에 이르지 않는 낮은 온도에 급히 옮기면 어떤 종류의 것은 사멸되는 수가 있는데 이 현상을 cold shock라 하여 E. coli를 45℃에서 -10℃로 급속히 냉각시키면 젊은 대수기의 세포의 대다수가 사멸된다.1 냉각의 속도서서히 동결하면 신속 동결보다도 생존율을 다소 높으나 그 영향은 적다. 세포내의 얼음 결정 형성에 의한 기계적 손상과 동결 사멸의 한 원인으로 생각되며 신속 동결에서는 작은 얼음 결정이 생기므로 해가 적을 것이다. 실제 동결 속도에 의한 차이는 근소하다.2 냉각의 최저 온도상기의 냉각 속도보다도 냉각의 최저 온도가 중요하다. 어느 온도(-300℃∼-45℃)이하까지 냉각시키면 사멸률은 높다. 이 때의 사멸 기작은 동결에 의한 수분의 탈수정도 즉 배양액이 얼기 시작하면 용질은 농후해지므로 그 삼투압이 세포에 대하여 치사적으로 작용하기 때문일 것으로 추정된다.3 세포가 동결 상태로 유지된 시간동결에 의하여 부상을 받은 세포는 서서히 사멸한다. 그 동결 상태하의 저장 세포의 사멸은 온도가 낮을수록 적어진다. peptide가 손상 세포의 회복에 필수적이다.2) 내열성열에 의한 미생물의 사멸은 단백질의 응고, 특히 대사에 필요한 효소류의 불활성화에 의한 것으로 생각된다. 미생물 세포의 내열성에는 큰 차가 있다. 이들 격차의 원인 몇 가지는 다음과 같으나. 그 중에서도 미생물 고유의 특성에 의한 것이 가장 큰 원인이다.(1) 내열에 미치는 요인미생물의 내열성을 비교하거나 혹은 가열 살균 조건을 설정하는 데에는 다음과 같은 요인에 유의하지 않으면 안된다.1 살균 온도동일 조건 하에서는 온도가 높을수록 살균 시간은 짧다.2 세포(포자) 농도세포가 많을수록 내열성이 강하다. 특히 응고되어 있을 경우는 현저히 내열성이 증가된다. 한편 가열시간이 길수록 가열 치사 효과가 커진다. 그러나 이것에도리에 넓게 이용되고 있다. 살균 등에 사용되고 있는 관구는 특수한 자외선 투과성의 것이다. 살균등의 방사하는 자외선은 253.7nm로 수은의 여기선의 일종으로 살균력은 강하다. 이 파장은 미생물의 핵산의 최대 흡수대(260nm 전후)에 가까우므로 이것은 받은 미생물은 핵산에 손상을 받아서 사멸하는 것으로 생각되어 있다. 살균선에 의한 살균의 특징은 모든 균종에 차가 있어 일반적으로 말해서 gram 음성의 대장균이나 salmonella 균등의 가장 감수성이 높다. gram 양성의 규균류에서 포자 형성균은 gram음성의 구균류보다 저항력이 강하고 특히 포자는 상당히 내성이 강하다. 효모류는 gram양성균의 포자 정도의 내성이 있고 곰팡이류는 자외선에는 강한 내성을 갖는 것이 많다. 자외선은 광선의 일종이므로 살균 대상으로서 적당한 것은 자외선에 투명한 공기가 물로 혹은 물체의 표면에 한정된다. 자외선에 불투명한 식품이나 기구에서는 표면살균만이 되고 가려진 부분에는 전혀 효과가 없다. 그러나 지방이나 단백질에 많은 식품을 직접 강하게 조사하면 이취나 변색을 일으키는 일이 있다. 따라서 살균등을 식품 공장등에 응용할 경우는 이들 성질을 잘 알고 올바르게 사용해야 한다. 또 살균선은 어느 정도 이상 눈이나 피부에 받으면 일시적인 결막염 증상이나 살이 타므로 적당한 보호 대책을 잊지 않도록 해야한다. 살균등은 식품 공장에서 공기 살균에 이용되고 있는 예가 많다. 사용법으로는 직접 조사 방식 외에 천장이나 벽에 등패를 붙여서 자연 대류를 이용한 간접 조사 방식도 있다. 또 최근에는 공기 조절을 행하는 공장도 늘어나고 있는데. 이때 역풍 탱크의 중심에 붙이면 공중 낙하 세균의 감소에 유효하다. 또 고기의 냉장고처럼 숙성 중의 곰팡이나 세균 오염 방지에도 사용된다. 또 ham, sausage, slicer 공정, 포장 공정 살균에도 잘 사용된다.(3) 아포의 방사선 저항성아포는 일반적으로 방사선에 대한 저항성도 영야 세포보다 크다. 그 정도는 영양 세포의 2∼10배 정도이다. 당은 가장 일반적인 에너지원이 되나, ester, alcohol, peptide, amino acid, 유기산도 탄소원이 될 수 있다. cellulose는 가끔 미생물에 의해 이용되고 전분도 극히 한정된 종류에 의해서 가수분해된다. 대부분의 미생물은 glucose를 이용할 수 있으니 단순한 가용성의 당이라도 그것의 이용성은 미생물 종류에 의해 차가 있다. 예를 들면 유당은 많은 미생물이 이용할 수 없고, 또 몇 종류의 효모에도 이용될 수 없는 것이 있다.Pectin질의 가수분해는 일정의 세균과 다수의 곰팡이의 특징으로서 야채나 과실의 연화, 혹은 그들의 발효식품에 변질을 주게된다. 한정된 종류의 미생물이 lipase를 갖고 있어서 지방을 분해하여 에너지를 얻는다. 그러나 지방은 보다 쉽게 에너지로 될 수 있는 당이 존재하지 않을 경우에 이용된다. 미생물이 에너지원으로서 식품의 탄수화물을 이용할 때 그들의 용액중의 농도도 중요하다. 즉 침투압효과로 이용될 수 있는 수분의 양이 이용성에 관계하나. 이때 용질의 어떤 농도에 있어서의 침투압은 그 분자량으로 변한다는 것을 염두에 두지 않을 수 없다. 가장 고농도의 당에 견디는 것은 곰팡이이고 다음이 효모, 세균은 낮은 당 농도에만 생육된다. 미생물 증식에 필요한 성분이 풍부하게 포함된 식품은 미생물의 에너지원으로서 잘 이용되는 것은 당연하여, 탄소원이 적다든지 그의 종류가 불량한 것에 비하면 양호한 질소원을 풍부하게 포함한 식품에서는 보다 많은 탄수화물이 소비된다. 특종의 생육 촉진물질이 부족하면 생육이 저해되어서 탄수화물의 분해도 저하한다.(2) 미생물의 증식을 위한 식품성분증식을 위한 질소원으로서 이용될 수 있는 질소화합물은 미생물의 종류에 따라 다르다. 많은 미생물은 단백질을 분해하지 못하며 단백질 분해성 미생물의 도움이 없이는 단백질로부터 질소를 얻을 수 없다. peptide, 아미노산, 요소, 암모니아 등도 이용될 수 있는 것과 이용될 수 없는 것이 있어 환경조건에 따라서 이용성이 다르다. 일부의 유산균은 Aspergillus속이 발아하게 된다. 곰팡이중에도 Rhizopus, Mucor, Botrytis속 등 0.93 이상이 아니면 발아할 수 없다. 식물 병원성 곰팡이는 0.99 이상의 것이 있으나 다른 병을 일으키는 곰팡이는 분생자를 형성하여 낮은 Aw에서도 작은 발아관을 형성할 수 있다. Aspergillus속은 균종에 따라 Aw의 차이가 큰데 Asp. glaucus group등 내건성 곰팡이에 속하는 것은 Aw가 0.73∼0.75로 1∼4주일 이내에 발아하고 Aw가 0.66∼0.64 또는 0.62에서는 1∼2년 후에 발아하나, Asp. niger등은 0.92부근의 Aw에서는 발아하지 않는다.(2) 효모와 수분 활성도효모는 세균보다 더 건조한 조건에 견딜 수 있으나 곰팡이에 비하면 많은 수분을 요구한다. 이것은 내삼투압성 효모를 제외하고 최저 Aw가 대부분 0.89∼0.90, 기타의 균종은 0,93∼0.94인 것에서도 알 수 있다. 각 균주의 최저 Aw는 안정하여 배지 조건이 변하여도 변화하지 않는다. Aw를 낮게 하면 생육의 유도기가 연장되어 대수증식기의 생육 속도는 저하되고 세포의 최고수도 감소한다. Aw의 저하는 발효를 저하시킨다. 같은 중량을 가한 경우 설탕은 단당류보다 저해가 적으나 동일 Aw에 있어서는 각종 당류의 상대 저해도는 같으나 발효 저해는 Aw의 영향을 받는다.(3) 세균과 수분 활성도세균은 효모나 곰팡이에 비해 수분 요구도가 높고 최저 Aw는 일부의 구균이 0.90이하의 것이 있을 뿐 대부분은 0.94 이상이다. 또 최적 Aw는 거의 1.0에 가까워 0.99 이상의 값을 나타낸다. 세균의 생육 속도와 Aw의 관계를 보면 Aw가 내려가면 유도기의 연장과 세포 분열 속도가 저하되어 Staphylococcus aureus의 생육 속도는 Aw가 0.99에서 0.90으로 내려가면 순간적으로 저하되며, 0.90에서 최적 Aw의 생육 속도에 대해 1/10로 감소된다. 또 0.96이하에서는 균체 수량도 저하하고 0.86에서는 30℃에서는 30일이 경한다.

자연과학| 2003.11.17| 22페이지| 1,000원| 조회(1,094)

미생물, 물리.화학적, 생육조절

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[식품영양] 미생물육종과 변이

◆ 미생물의 육종과 변이 ◆Ⅰ. 미생물 육종1) 개요식품공업을 제외하고는 단지 몇몇 공업적 발효공정만이 자연에서 직접 분리된 야생균주를 사용한다. 발효공정에 적합한 변이주나 재조합된 균주들이 항생물질, 효소, 아미노산 및 다른 물질을 생산하는데 이용된다. 유전적인 균주육종의 목적은 공정에 좌우된다. 야생균주에 의하여 생산되는 대사산물의 양이 너무 낮기 때문에 일반적으로 산업적으로 이용하기 위한 균주육종의 주요 동기는 경제성 문제 때문이다. 집중적인 균주육종을 통하여 수율을 100배 혹은 그 이상으로 증가시킬 수 있다. 이러한 계획의 성공은 탐색되어야 할 물질에 좌우된다. 예를 들면 효소와 같은 하나 혹은 몇몇의 유전자 활성에 관련된 생성물 수율은 유전자를 증폭시킴으로써 간단하게 증가시킬 수 있다. 이차 대사산물에 있어서는 고도로 조절된 생합성 과정과 게놈의 다양한 변화 때문에 고수율 균주의 선별이 요구된다. 경비절감 공정을 위해서는 발효 성질이 개량된 균주들이 필요하다. 공정에 따라 단시간 발효균주, 불필요한 부산물을 생성하지 않는 균주, 발효과정에 기포를 감소시키는 균주, 탄소원이나 질소원이 높은 농도에서도 견디거나 박테리오파아지에 저항성을 가지면서 저렴한 기질을 대사시킬 수 있는 균주들을 분리하는 것이 바람직하다. 야생균주들은 화학적으로 연관성이 있는 혼합물을 생성한다. 주 생성물로 단일성분을 합성하는 변이균주가 좋다. 왜냐하면 생성을 회수를 위한 단순공정이 가능하기 때문이다. 미생물 유전형질 변화는 새로운 대사산물의 생합성을 가져온다. 따라서 변형된 항생물질을 합성할 수 있는 변이균주들이 선발될 수 있다. 몇몇 균주들로부터 하나의 균주에 유전자를 옮김으로써 수율을 증가시킬 뿐만 아니라 새로운 물질을 생성시킬수 있는 가능성이 있다. 인슐린, 소마토스타틴, 성장호르몬, 바이러스 백신, 인터페론과 같은 비미생물적 산물이 유전공학기법을 통해 미생물에 의해 생산할 수 있다는 것은 주목할 만한 가치가 있다. 현재의 공정 개선을 위해 새로운 유전공학적 기법을 적용하는생산에 있어 바람직하지 못한 야생효모감염을 방지 할 수 있다.2 항생물질 스펙트럼에서 품질개량많은 이차대사산물 공정은 여러 가지 부산물을 생성한다. 원하는 항생물질 및 아주 적은 이물질을 생산하는 변이주는 생성물 회수에 있어 단순화되어 경비를 절감한다.3 개량된 이차 대사산물 생산치료에 효과적인 항생물질을 생성하는 방법으로 항생물질의 유도체를 합성하는 변이주로 사용하는 것이다. 변형된 항생물질은 직접적으로 합성하거나 첨가된 전구체의 형질전환을 통하여 만들어 질 수 있다.Ⅱ. 돌연변이1) 돌연변이의 개요정상적인 염색체복제의 결과로서 또는 돌연변이원이라 불리는 화학적 또는 물리적 요인에 노출됨으로써 종종 세균게놈의 염기서열이 바뀐다. 이런 변화를 돌연변이라고 한다. 정상 배양조건에서는 돌연변이는 거의 일어나지 않으며 전형적으로 {{ 10}^{8 }세포중에서 한 세포만이 특정 유전자에 구별가능한 돌연변이를 일으킨다. 그러나 세포가 어떤 강력한 돌연변이원에 노출되면 돌연변이를 일으킬 수 있는 빈도가 극적으로 증가한다. 돌연변이에는 세포 DNA의 한 염기쌍만이 변화하는 경우와 다수의 염기쌍 또는 다수의 유전자가 변하는 경우가 있다. 한 염기쌍을 잃거나 얻는 소변이를 구조이동 돌연변이라고 하는데 이는 돌연변이가 일어난 부분에서부터 유전자 또는 오페론말단의 모든 암호의 해독구조가 변하기 때문이다. 한 염기쌍을 다른 염기쌍으로 변화시키는 소변이를 염기쌍치환 돌연변이라고 한다. 합성메카니즘의 근본적인 차이 때문에 염기치환 돌연변이는 한쌍의 푸린염기가 다른 푸린염기로 변화하는가 또는 피리미딘염기로 변화하는가에 따라 나누어진다. 대변이는 DNA가 다양하게 변화한다. 즉, DNA조각이 완전히 제거되거나 DNA가 나란히 반복되거나 DNA조각이 뒤집히거나, 존재하는 서열내에 새로운 DNA조각이 도입되거나, 게놈에서 DNA조각이 다른 위치로 이동한다. 유전자중복이 한 유전자나 오페론내에 전체적으로 일어나지 않는 한 유전자의 기능을 상실하지 않기 때문에 유전자중복의 발생빈도는 매우 높아서되는 과정에서 nucleotide 배열이 잘못되어 일어나는 것이다. 복구 과정은 여러 가지가 알려져 있으며, 빛을 쪼여 일어나는 광회복과 빛과 무관하게 일어나는 암회복이 있다. 후자에는 피리미딘 중합체가 nuclease에 의하여 제거되고 그 사이에 새로운 DNA 절편이 합성되어 복구되는 과정인 제거복구외에 복제후 복구, SOS복구 등이 있으며, SOS복구가 변이를 가장 일으키기 쉽다.최근 발암기구가 밝혀짐에 따라, 발암에 돌연변이가 깊이 관계되어 있음이 알려지게 되었다. 우리를 둘러싸고 있는 환경중에는 자연적으로 존재하는 물질 외에 많은 화학적으로 합성한 물질이 존재하고 이들 중에 어떤 것은 변이원성 또는 발암성을 가지고 있다. 이런 물질을 검출하는 방법으로는 여러 가지 생물이나 세포를 이용하는 방법이 있지만, 그중에도 미생물 특히 세균을 이용한 방법이 안정된 역가와 단기간에 결과를 얻을 수 있다는 점에서 미생물 특히 세균을 이용한 방법이 안정된 역가와 단기간에 결과를 얻을 수 있다는 점에서 널리 쓰이고 있다. Ames등은 Sal. trphimurium에서 변이원검출에 감도가 높은 영양요구성 변이주를 만들어 변이원성 시험에 이용하였다. 이 방법은 변이주의 histamine요구성이 변이원을 가하였을 때 변이원에 의하여 일어나는 복귀돌연변이 결과, 비요구성이 되는 것을 이용하는 것이다.(3) 세포수준의 변이유전자형과 표현형 유전자변이는 유전자에 의하여 나타나는 형질변화에 의하여 알 수 있다. 세포가 가지는 모든 유전학적 요소를 나타내는가 또는 잠재하고 있는가에 관계가 없는 것을 유전자형, 실제로 나타나는 세포성질을 표현형이라 한다. 변이가 일어난 후 변이된 형질이 나타날 때까지 일정한 시간의 걸리는 경우가 있다. 이것을 표현지연(phenotypic lag)이라 한다. 이것은 변이에 의하여 유전자가 실활하여 효소를 만들지 않지만, 변이 전에 만든 효소는 안전하므로, 이것이 세포분열에 의하여 희석되어 나타나는 데 시간이 걸리게 된다. 더구나 세포는 대부분의 경우 다핵되는 전이를 일으킨다. 아질산은 그들의 작용에 있어서 비교적 특이성이 적다. 이것은 아미노기를 갖는 모든 염기들과 반응하여 아미노기가 본래의 염기가 가지는 성질과는 다른 짝짓기성질을 갖게 하므로 이런 돌연변이원은 A/T를 G/C로 그리고 G/C를 A/T로 트란지션 돌연변이를 일으킨다.가장 강력한 화학적 돌연변이원에는 알킬화제가 있다. 이것은 염기의 페테로고리 질소원자에 메틸기나 에틸기를 첨가한다. 알킬화에 의해서 돌연변이가 일어나는 메카니즘은 아직 확실히 밝혀지지 않았지만 다양한 형태의 돌연변이가 유도된다. 예를 들면 알킬화제는 트란지션, 트란스버젼 그리고 -1구조이동 돌연변이를 일으킨다고 알려져 있다. 다양한 형태의 방사선도 강력한 돌연변이원이다. X선은 여러 가지 방법으로 재생되는 염색체를 파괴하고 대부분 대변이를 일으킨다. 자외선은 DNA에 흡수되고 이때 방출된 에너지는 같은 DNA가닥상에 근접한 피리미딘기 사이에 이합체를 유발한다. 이러한 피리미딘이합체는 반대쪽에 노출되는 짧은 단일가닥 DNA에서 피리미딘이합체를 잘라내는 수복메카니즘을 촉진한다. 복제갈래가 절단되지 않는 피리미딘이합체를 지나가면 단일가닥부분은 반대가닥에 또 형성된다. 이러한 단일가닥이 존재하면 SOS계라 부르는 일반적인 DNA수복 메카니즘이 형성된다. DNA손상을 극복하기 위해 SOS조절하에서 유도된 9개 이사의 효소가 재빨리 작용하지만 단일가닥의 반대편 틈을 채우는 데는 상당히 실수하기 쉬운 수복체계이다. 이러한 착오성 수복은 자외선을 조사하면 돌연변이를 일으킨다.(3) 수복기구돌연변이는 복잡한 과정에 의해 일어난다. DNA의 돌연변이 이전의 손상은 자연적 또는 변이원의 작용을 통하여 일어난다. DNA내에서는 다음과 같은 구조적 변화가 일어난다.1 DNA상에 인접하는 2개의 pyrimidine이 공유결합에 의해 형성되는 pyrimidine이중체에 의해 수복할 능력을 잃는다.2 상보적인 DNA사이의 교파결합은 복제과정에서 이중나선의 분리를 방해한다.3 돌연변이 유발원의 DNA내로의 결합otriester, purine이 없는 부위, 단쇄본 파손과 함께 DNA내에서 알킬화된 염기를 형성한다. 돌연변이율은 엄밀하게 수복계의 작용에 의존한다. 돌연변이 실험에서 NTG의 사용은 이 물질의 발암 유발 가능성 때문에 취급하기 어렵기는 하나 가장 효과적인 화학 돌연변이원 중의 하나이다. 돌연변이 균주의 가장 큰 역할 중의 하나는 사멸율이 낮은 최적조건에서 일어나게 하는 것이다. 예를 들면 Streptomyces coelicolor에서 잔존세포의 8~10%가 영양 요구성이며, E.coli에서 생존세포는 50%이상이 돌연변이 균주였다. NTG에 유도되는 돌연변이의 90%는 GC-AT전이이다 비복제 DNA의 알킬화 외에도 NTG의 주된 작용점은 DNA복제과정에서 결함이 있는 polymerase Ⅲdml 변화를 통해 DNA복제점에 있다. 이 과정에서 결합이 있는 polymerase가 완전하게 도리 때까지 DNA의 짧은 단편에서 복제가 일어난다. 이러한 사실은 NTG돌연변이가 가끔 유전자 집단에서 일어나는 현상으로도 설명된다.b 염기유사체구조적인 유사성 때문에 5-bromouracil혹은 2-amino purine과 같은 유사염기는 해당하는 thymine과 adenine대신에 복제 DNA내로 들어간다. 유사체는 정상적인 것보다 호변이성을 잘 일으킨다. Keto형의 Bu는 adenine과 염기쌍을 형성하며 enol형의 Bu는 guanine과 염기쌍을 형성한다.c 틀변이 돌연변이원틀변이 돌연변이원은 DNA분자내에서 상호작용하여 착오를 일으켜 해독 틀의 변화를 가져와 결국에는 잘못된 단백질이나 단백질을 전혀 형성하지 못하는 결과를 가져온다. 많이 사용되는 틀변이 돌연변이원은 acridine orange, proflavine과 같은 acridine색소이다. 삽입과 결실의 유도는 DNA가닥에 이웃하는 염기 사이에 삽입되는 acridine색소의 성질에 의존한다. 변이원의 삽입은 염색체의 끝 부위, 복제분기의 인접부위, 조환이 일어나고 있는 부위와 같은 가닥 불규칙성 부위 내같다.

자연과학| 2004.04.01| 20페이지| 1,000원| 조회(659)

미생물, 돌연변이, 미생물 육종, 미생물 변이, 식품공엄

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[식품영양] 스트레스와 신체

§ 스트레스와 신체 §Ⅰ. 스트레스의 사적 고찰Selye(1950)가 스트레스라는 개념을 제창한 이래 이 용어는 광범위하게 사용되고 있으나 대체로 명확한 개념 정립이 불충분한 채 다양한 의미로 사용되고 있다. (Asterita,1985) Selye(1956)는 추위, 열, 배고픔, 운동 등 다양한 물리적 자극에 대한 신체적 반응이 동질적임을 발견하고 외적인 물리적 자극에 대해 생리적 반응이 비특정적으로 일어나며, 이러한 반응은 일정한 단계를 경과한다는 비특정성 가설(nonspecificity hypothesis)과 일반 적응증후군(general adaptation syndrome)가설을 제시하였다. 즉 외적인 물리적 자극이 주어지면 신체는 일반적인 적응반응을 보이는데, 신체적 방어기제가 활성화되고 신체반응이 일어나도록 부신수질에서 epinephrine이 방출되는 경각반응단계(alarm reaction phase), 이러한 상황에서 내적 항상성을 회복하기 위해 부신피질에서 cortisol분비가 증가되고 활성화된 수준에서 신체가 기능하는 저항단계(resistance phase), 그리고 이와 같이 고조된 cortisol 분비가 소화계통등 각 신체기관에 영향을 미침으로써 신체질환이 초래되는 고갈단계(exhaustion phase)를 경과하게 된다고 주장하였다.물리적 자극에 대한 일반 적응증후군의 결과로 신체질병이 초래된다는 Selye의 비특정성 가설은 특정한 신체질환의 특정한 병인론을 강조하는 전통적인 의학의 질병모델과는 일치하지 않는다. 그럼에도 불구하고 신체질환 발생에서 스트레스가 차지하는 역할이 인식되면서 (Mahl 1953; Wolff, 1950), Selye의 비특정성 가설은 계속 발전되어 왔다.Holmes와 Rahe(1967)는 생활사건이 스트레스 자극으로 작용하여 신체질환을 야기한다는 가설을 입증하기 위해 사회 재적응 평정척도(Social Readjustment Rating Scale)를 제작하여 최근의 생활사건에 요구되었던 재적응 정도를 주관적으로 평된 근원은 다른 사람과 반드시 일치하지 않는 것이다. 각 개인은 똑같은 상황에서도 각기 다른 반응을 할 수도 있다.셋째. 인간과 환경사이의 관계론적 개념이다. 즉, 역동적 상호작용으로서의 스트레스이다. 이 개념은 환경 내의 자극 특성과 이에 대한 반응간의 매개체로서 개인의 특성을 강조하고 있는데, 개인은 환경의 자극요소와 그 반응을 직접적으로 매개할 뿐만 아니라 개인의 지각, 인지, 그리고 스트레스 대처능력 등의 특징도 환경의 중요한 일부분이 되고 환경에 영향을 준다는 것이다.따라서, 각 개인의 스트레스를 개인환경을 매개로 하는 중요한 과정인 인지적 평가와 대응책을 검토함으로써 이해하려고 하여 인지-행동적 접근에 이론적 근거를 제공하고 있다. Lazarus는 지금까지의 스트레스 개념을 정리하면서 스트레스 반응을 생산하는 자극, 반응 자체와 여러 가지 중재 과정들을 포함하는 문제의 전영역에 대한 일반적 용어로서 스트레스를 사용하는 것이 현명하다고 하였다.Moracco는 여러 학자들이 논의한 스트레스의 정의를 종합하여 스트레스를 개인의 복지나 자존심에 대한 위협으로서 지각되는 사건에 의해 나타나게 되는 심리적 균형상태의 변형이라고 정의하고 있다.Ⅲ. 스트레스의 기전스트레스의 개념과 기전을 명확하게 정의한 사람은 Cannon과 Selye이다. Cannon은 생체의 항상성 유지의 중요성을 설명하면서 급격한 외부환경의 변화에 대해 항상성을 유지하기 위해서는 신경계와 내분비계, 즉 교감신경-부신수질계가 중요한 작용을 한다고 하였다. 여기에서 항상성의 예는 체액의 pH, 혈당농도, 칼슘농도 등을 들 수 있다.Selye는 외부에서 가해진 자극에 의해 일어나는 생체반응을 스트레스라고 정의하고 있다. 외부에서 가해진 자극에 의해 생기는 생체의 항상성의 불균형 그리고 그 후에 일어나는 방어반응으로서의 생체반응을 총칭하여 스트레스라고 하였다. 외부에서의 자극을 stresser라고 하는데 생체가 stresser에 처하면 스트레스 반응을 일으킨다.그 반응을 구체적으로 보면 감정의 변화스에 대한 우리는 반응은 복잡하고 다면적인 것이다. 스트레스는 우리에게 여러 가지 형태로 영향을 미친다. 그것은 우리의 감정, 신경, 행동의 변화를 외부로 표출하는 경향성을 가지고 있다.여섯째, 스트레스의 효과는 누가적이고 추가적인 것이다. 예를 들어, 보편적으로는 집이나 학교에서 어느 정도의 스트레스를 경험하며, 각각의 스트레스 원에 대처하면서 별 어려움 없이 일을 진행할 수 있을 것이다. 그러나 집이나 학교에서의 스트레스는 상호적으로 누적되어 나타날지도 모른다. 더구나 스트레스적인 상황은 부가적인 영향을 미치는 데 반드시 같은 시간에 일어나는 것만도 아니다.Ⅵ. 스트레스의 영향인자스트레스에 영향을 주는 인자로 환경, 사람과의 관계, 사건, 경제적 어려움, 직장생활, 인간관계, 자녀문제, 질병 등을 보이고 있으며 성별에 따라, 연령대에 따라 서로 다른 양상을 보이고 있다.남성의 경우 직장생활로 인해, 여성의 경우 경제적 어려움으로 인해 가장 많은 스트레스를 받고 있다. 연령별로는 20대에서는 직장생활, 30대와 40대에서는 직장생활과 경제적 어려움, 50대에서는 경제적 어려움과 인간관계, 60대와 70대에서는 경제적 어려움, 자녀문제, 질병으로 많은 스트레스를 받고 있다.청소년이 느끼는 스트레스의 원인은 학업문제가 가장 높게 나타났으며 진로문제, 친구문제, 가정문제, 금전문제, 이성문제, 건강문제의 순이었다.(1) 물질에 대한 욕심현대인의 삶에서 물질과 돈은 필수적인 것으로 문제는 필요와 욕심의 차이이다. 사실 어디까지가 필요한 정도인가를 판단하기가 어렵다. 어쨌든 남들보다 많이 벌어야겠다는 생각, 어떤 일이 있어도 돈을 벌어야겠다는 마음, 돈에 모든 생활이 전념되어 있는 사람들은 반드시 이 때문에 병이 생긴다.(2) 자녀의 장래에 대한 과도한 집착세상에 자녀가 잘 되기를 바라지 않는 부모가 어디 있을까? 그러나 자녀의 장래에 대한 기대가 지나치거나 자녀의 현실적인 성취를 위해 너무 집착하면 이 또한 엄청난 스트레스가 된다. 사람은 물론 가족 간의 끈끈한 애그들 사건을 둘러싼 경제문제와 부모의 처지에서 보았을 때에 아이들의 행동 등 여러 가지 일들이 스트레스로서 엄습해오게 된다. 그밖에도, 노부모의 부양문제, 사망과 그와 관련하여 일어나는 문제 같은 것도 이 시기의 스트레스이다.(4) 노년기의 스트레스노년기로 들어서면 스트레스의 요인으로서 점점 더 신체적 요인의 비중이 커지게 된다. 그 양상은 다음에서 보는 것과 같다.여러 가지 생리기능이 점차로 저하되어 오는 것과 정신기능에서도 커다란 변화가 일어난다. 그런 가운데에서도 현저한 것은 기명력, 외운 기억을 지키는 보전력, 저장되어 있는 기억을 생각해 내는 상기가 있는데, 노화가 되면 특히 그 가운데에서 기명력이 침해를 당하기가 쉽다, 그래서 까맣게 잊어버리는 일이 많아지고 남의 이름을 기억하기가 어려우며, 어제 무슨 일을 했는가를 잊는 경우가 자주 발생한다. 그 반면에 상기는 별로 침해를 당하지 않기 때문에 옛날의 일들은 잘 기억하고 있다든지 하게 된다. 까맣게 잊는 일이 극단적으로 되면 아침에 무엇을 먹었는지조차 생각나지 않게 된다.Ⅷ. 스트레스 현황20세기는 스트레스 시대라고 할 정도로 스트레스는 이제 모든 사람에게 주어지 지대한 관심사이며, 피할 수 없는 상황의 대부분으로서 이를 잘 관리하지 않으면 인간의 건강, 생산성, 창조성, 안녕 등에 영향을 미친다. (Smith, 1993).최근 연구에서는 질병의 60~80%이상이 스트레스와 관련이 있고, 특히 심장병, 본태성 고혈압, 암, 후천성 면역결핍 증후군, 당뇨병, 천식, 긴장성 요통, 골다공증, 기억장애, 우울증, 공포증, 비만증, 수면장애, 긴장성 두통 관절염 등과 관계가 있는 것으로 보고가 되고 있다. (McCain & Smith, 1994, 이옥석, 1995) 스트레스 현황을 살펴보면 다음과 같다.1 현대인이 경험하는 모든 질병의 70%∼90% 정도가 스트레스로 인한 것으로 추 정되고 있다.2 미국의 경우 1980년에 스트레스로 인한 손실이 1500억불로 추산되고 있으며 1988년에는 3000억불로 추서 생긴 병이 아닌 만큼 의학적 질병으로 치료할 수 있다는 점이다.(10) 공황장애사회적 지지의 급격한 상실이나 중요한 대인관계의 문제가 있은 후 발병하는 경우가 많다.(11) 충격 후 스트레스 장애전쟁이나 교통사고 폭행, 강간, 홍수 등 위협적이었던 사고에 대한 반복적 회상이나 악몽에 시달리는 등 외상경험을 재경험하고, 이러한 외상을 상기시키는 것들을 지속적으로 회피하려 하며 지속적으로 과민상태에 처하며, 더불어 우울, 불안, 일상 생활에 대한 집중 곤란, 흥미 상실, 짜증, 놀람, 수면장애 들의 증상을 보이는 질환이다. 증상이 가벼운 경우는 발병 초기에 적절한 약물 및 단기 정신치료 후 조기에 업무에 임하는 것이 좋으나 심한 경우는 입원치료가 필요하다. 여러 가지 약물이 사용되고 있으며 집단치료, 행동치료, 인지치료 등을 할 수 있다.(12) 적응 장애외부 스트레스에 대한 반응이 비정상적인 경우이다. 스트레스는 이혼한 경우, 심한 사업상의 고난과 혼인생활 문제 등이 겹친 여러 가지 일 수 있다. 가정 문제도 스트레스로 작용할 수 있다. 신체적 질환같이 개인에게만 작용하는 것, 천재지변이나 인종 박해처럼 집단에 작용하는 것도 있으며 연령에 관계없이 여러 가지 신체 증상이 일어난다. 스트레스가 없어지거나 새로운 적응능력이 생기면 증상의 진전이 없거나 감소하는데 스트레스에 건강하게 반응할 수 있도록 도와 주는 것이 중요하다.(13) 정신분열병100명 중의 한 명 꼴로 걸릴 수 있는 심한 정신병 중의 하나이다. 나을 수 있는 병이지만 재발되기 쉽고 만성이 되면 가족들에게 무거운 부담을 안겨 주는 병이다. 한가지 병이 아니라 조금 씩 다르지만 유사한 특징을 가진 여러 종류의 병들의 집합체라고 할 수 있다. 정확한 원인은 아직 까지 밝혀지지 않았으나 어떤 한 요인보다는 여러 요인들이 복합적으로 작용하여 발생하는 것으로 보인다. 대개 10대 후반에서 20대 초반 즉, 사춘기나 학교를 졸업하고 사회인으로서 첫발을 내디뎌야 하는 등 인생주기 중에 스트레스가 많은 시기에 주비만

자연과학| 2004.04.01| 26페이지| 1,000원| 조회(503)

스트레스, 신체, 스트레스와 신체

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[식품영양] 식품과 공해 평가A좋아요

식품과 공해1. 개론근래에 와서 고도의 산업사회화가 됨으로써 화석연료인 석탄이나 석유의 사용량이 크게 증가됨에 따라 대기는 더욱 오염되고 이에 따른 생산과정에서 배출되는 산업폐기물도 갑자기 증대된 반면에, 여기에 대한 대응책이 완벽하지 못한 경우에는 환경오염은 마침내 자연환경을 황폐화시킨다. 따라서 공해라는 말은 이와 같은 사회적인 정황을 배경으로 해서 파생된 결과적인 용어이다. 공해의 정의는 다음의 각 3항의경우로 인하여 국민의 건강에 미치는 위해와 생활환경을 저해함으로써 발생되는 피해라고 말하고 있다.즉, ㉠ 배출시설에서 나오는 매연, 먼지, 악취 및 가스등으로 인한 대기 오염㉡ 배출시설에서 나오는 화학적, 물리학적 및 생물학적 요인에 의한 수질오염㉢ 소음과 진동그러나 공해로 지목되는 범위는 경우에 따라서 상당히 넓어져 다음과 같은 사항들을 포괄하고 있다. 즉, 핵물질의 폭발 등에 의한 대기·바다·호수 및 하천 등의 방사능오염, 공장시설 등으로부터 배출된 매연, 유해가스 등으로 인한 인체 또는 농작물 등에 미치는 영향, 자동차 배기가스에 의한 대기오염, 공장폐수로 인한 주민이나 어업에 미치는 영향, 하수에 의한 하천의 오염, 지하수에 의한 지반강하, 교통기관·건설공사 및 공장·사업장 등에서 발생하는 소음, 진동으로 인한 주민과 건물에 미치는 영향 등이다. 이와 같은 현상은 모두 산업화, 도시화, 인구증가 등에 의한 요인들이다.또 모든 식품은 농약, 비교, 사료첨가물 등에 의해서 생산, 수확되는 과정에서 오염되고, 가공 중에 역시 첨가물 등 여러 가지 화학물질에 의하여 오염되기도 한다. 식품오염의 개념은 간접첨가물의 개념과는 다르게, 오염물질이란 생산, 가공, 저장 중에 대개 자연적인 과정으로 식품의 일부분이 되는 물질들이다.① 질산염, 셀렌, 납, 수은등이 그 예이며, 이들은 이들 농도가 높은 토양에서 자란 식물에 이행된다.② 생산, 가공, 저장 중에 곰팡이의 발육으로 만들어지는 곰팡이 대사산물, 그리고 세균과 세균의 대사산물③ 사용한 식용유에 들어있는 산되고 있다.② 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌 및 1,1,1-트리클로로에탄trichloroethlene, tetrachloroethylene 및 1,1,1-trichloroethane은 드라이크리닝이나 금속·기계제품의 세정제로 사용되는 유기화합물이다. 이들은 지하수를 오염시키고 일상 식품 중에도 검출된다. 동물실험에서 약한 발암성이 보고되고 있다.③ 암모니아성 질소와 질산성 질소유기질소화합물의 분해과정은 단백질→아미노산→암모니아성 질소(NH₃-N)→아질산성질소(NO₂-N)→질산성 질소(NO₃-N)의 단계를 거친다. NH₃-N의 검출은 유기물질에 오염이 된지 얼마되지 않은 것을 의미하며 또한 분변, 하수 등의 혼입가능성이 있음을 뜻한다.또한 농경지에 뿌려진 요소비료와 질소비료 등도 질산이온과 아질산의 주요 출처가 된다. 질산이온은 미생물에 의해 체내에서 아질산으로 변환되고 아질산은 위장에서 신속히 흡수되어 헤모글로빈을 3가 철상태인 메트헤모글로빈으로 산화시켜 소위 유아의 습성질환인 메트헤모글로빈혈증을 일으킨다. 이 질환은 혈중 산소운반장애로 얼굴과 피부가 파랗게 되는 청색증을 특징으로 한다. 더욱이 음용수와 식품에 존재하는 질산이온과 아질산이온은 식품중의 2급아민과 반응하여 발암성의 N-nitrosamine을 생성한다.④ 유독물질시안이온, 수은, 유기인계 농약, 벤젠, 톨루엔 등은 독성이 강한 물질이다.시안이온은 cytochrome oxidase저해에 의한 호흡독, 수은은 생물농축과 독성이 문제이고, 유기인계 농약은 cholinesterase저해에 의한 부교감신경 자극작용을 가진다.휘발성 물질인 벤젠, 톨루엔은 중추신경계에 독작용을 나타내고, 크실렌은 흡입폭로에 의한 눈 및 후두 자극이 보고되고 있다.⑤ 특정물질동, 철, 망간, 아연, 알루미뉼, 6가크롬, 카드뮴, 비소, 불소, 경도 등은 대부분 수계의 토양성분에 좌우되는 것들이지만 공장폐수의 혼입에 의해서도 높아진다.페놀은 공장폐수에 기인하며, 특히 염소처리 시 페놀이 공존하면 페놀혼합물의 염소화에 의한 pm의 수은을 함유하는 것으로 나타났다. 수은화합물의 독성은 메틸수은이 가장 강하고 디메틸수은은 메틸수은보다 휘발성이 커서 대기로의 방출이 용이하므로 생물농축이 덜 일어난다. aryl수은의 독성은 무기수은에 비해 상대적으로 낮지만 체내효소에 의해 무기수은으로 바뀌면 독성은 커진다. 메틸수은은 지용성이 크므로 소화관과 폐에 흡수되어 중추신경계와 태아조직에 농축되며 생물학적 반감기는 70일이다. 무기수은과 페닐수은의 표적장기는 신장이며, 페닐수은은 비용해성으로 흡수율이 낮다. 수은증기는 고농도 단기폭로시에는 폐에, 중간농도로 비교적 오랜 폭로시에는 신장에, 낮은농도의 장기폭로시에는 뇌에 각각 손상을 끼친다.1950년대에 들어와 일본에서 발생한 미나마타사건은 대표적인 사건으로 수은의 환경오염 가능성과 생태계에서의 형태적 전환을 인식케 하는 계기가 되었다.㉡ 카드뮴카드뮴은 비교적 최근인 1817년에 발견된 금속으로 아연과 공존한다. 공업적으로는 합금, 전기도금, 배터리, 용접, 도료 등에 널리 이용되고 있어서 환경이나 식량자원의 오염을 야기시키고 있다. 용기, 식기에 도금된 카드뮴성분이 용출되어 식품을 통해 중독되는 경우도 있다. 카드뮴은 주로 벼와 같은 식물에 잘 흡수되므로 곡물류에 0.01~0.15ppm이 검출된다. 동물성 식품에서는 간장이나 신장에 많고, 조개, 가리비, 굴과 같은 어패류의 내장에 특히 많아 0.1~1.0ppm까지 함유되며, 소라고둥의 간에는 200ppm까지 검출된다. 우리나라에서 가장 우려되는 것은 매일 섭취하는 쌀 중의 함량으로 아직까지 큰 문제가 되지 않고 있으나 폐광의 증가로 오염우려가 크므로 폐광주변의 쌀은 주의를 요한다.카드뮴의 소화관 흡수율은 5~8%정도로 낮고, 칼슘함량이 낮을수록 흡수가 촉진되는데, 아연은 길항작용으로 흡수를 방해한다. 적혈구나 알부민과 결합하여 수송되는데 metallothionein과 결합된 상태로 신장과 간에서 일어난다. 표적장기는 신장으로, 카드뮴은 신장세뇨관에서의 저분자단백질의 재흡수를 방해하여 단백뇨를 일을 유발하게 된다.유기인제는 에스테르이기 때문에 비교적 분해되기 쉬워서 잔류기간이 짧으므로 잔류독성은 크게 문제되지 않는 농약이라 할수 있다. 그러나 독성은 비교적 강한 편이고 독성발현이 매우 신속하다. 잔류독성을 방지하기 위해서는 수확 전 사용기간을 준수하고 식품이나 기구에 오염되지 않도록 해야 한다. 급성중독은 살포시 자주 일어나므로 안전수칙을 철저히 지켜야 한다.㉡ 유기염소제유기염소제는 염화탄화수소류를 말하며, 주로 살충제, 제초제 등으로도 널이 이용되고 있다. 용도별로 구분하면 살충제로 DDT,BHC, drin제, heptachlor, toxaphene, methoxychlor등이, 살균제로 procymidone, thalonil, fthalide 등이, 제초제로 PCP, 2,4-D, 2,4,5-T 등이 쓰였거나 현재도 사용중이다. 살충제 중에는 잔류성이 지나치게 크고 지용성이기 때문에 인체지방조직에 축적되는 것이 있어서 각국에서는 사용금지나 사용제한 등의 조치를 강구하고 식품 중의 잔류량도 규제하고 있는 실정이다. 유기염소제는 신경독성물질인데 중추신경계에 작용함으로써 독작용을 끼친다. DDT는 인체에 대하여 중추신경 흥분작용이 있어서 간질 비슷한 신경중독을 일으켜 식욕부진, 구토, 복통, 현기증, 입술의 감각이상, 수족의 마비, 경련 등의 증상을 나타내고 심하면 혼수상태를 거쳐 사망한다. 만성중독에서는 신경과민, 체중감소, 정신쇠약, 미스꺼움, 협동운동실조 등의 증상을 나타낸다. 유기염소제는 일반적으로 유기인제에 비해 지독성이여서 급성 중독사고는 적은 편이다. 그러나 토양 중에서 안정하여 잔류성이 대단히 크고, 지용성이어서 동물의 지방조직에 축적된다. 이런 이유로 먹이연쇄를 통한 생물농축현상이 일어나 인체에 만성중독을 일으킬 가능성이 크다.㉢ 카바메이트제카바메이트제는 N-메틸카바메이트의 에스테르로서 살충제, 제초제 등으로 사용된다. 유기인제와 같이 cholinesterase의 저해제이지만 그 저해 정도가 유기인제보다는 가역적이다. 인축에 대한 독성이 기 때문이다. 따라서 이 수치가 곧 인체의 섭취 허용량일 것이며, 이 수치 이하이면 사람이 일생동안 계속해서 섭취해도 아무 유해작용을 나타내지 않는 양과도 같은 수치이기도 하다. 그러므로 이 수치를 곧 1일섭취 허용량이라고 하여 안전량의 기준으로 삼는다.(2) 사용기준독성시험에 의해서 안전성이 확인된 것이라도 무제한으로 식품에 첨가하는 일은 매우 위험한 일이다. 따라서 각종 식품첨가물에는 사용기준이 정해져 있으며, 각각 첨가할 수 있는 식품의 종류와 첨가 가능한 최대량이 정해져 있다. 즉, 이것을 사용기준이라고 하며, 이 수치는 식품첨가물의 효과에 따라 결정되는 것이 아니고 ADI의 수치를 근거로 하여 정해야 한다. 그러므로 어떤 종류의 식품을 1일에 몇 G 섭취하느냐를 알기 위해서는 식품섭취량 조사를 실시해야 되는 것이다.◈ 유해 식품첨가물로 인한 식품공해허용되었거나 허용된 품목이라도 불량품을 사용하거나, 양을 초과해서 식품에 첨가되면 이것이 곧 유해 식품첨가물의 근원이 된다.(1) 유해 보존료법적으로 허용되지 않은 보존료는 독성이 강하여 사용이 금지되어 있지만, 악덕 상인의 위법행위로 인해 사람들에게 피해를 줄 때가 있다.① 붕산붕산은 육제품인 ham이나 bacon 및 어육 연제품 등에 첨가되며, 신체 내 축적력이 강하여서 소화효소의 작용을 억제하게 된다. 그 결과 식욕감퇴나 소화불량이 생기고, 나아가 지방분의 분해를 촉진시키므로써 체중감소를 초래한다.② 승홍승홍은 강력한 살균력이 있어 주류의 방부제로 많이 사용되나, 독성의 강도는 수은과 거의 비슷하여 중독증상도 유사하다. 그러나 그 독성이 강하여서 현제는 사용이 금지되어 있다.③ 포르말데히드포르말데히드는 0.1%로 아포균을 죽이고, 0.002%로 세균의 발육을 억제하리 만큼 방부력이 강한 반면에, 단백질을 변성시키는 작용이 있어 생체 내 소화효소의 작용을 저해하므로 소화기 계통의 중독 증상을 초래한다. 주류, 장류, 어육제품, 유제품 등에 악용될 소지가 많다. 중독증상으로 두통·위통·구토·현기증·호흡곤란 된다.

자연과학| 2003.12.04| 25페이지| 1,000원| 조회(455)

식품, 방사성, 유해물질, 공해, 식품과 공해

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