수분 활도와 상온 보관 가능한 육류 제품

검사관을 위한 수분 활성도

미국 농무부(USDA) 검사관들은 HACCP 계획에서 수분 활성도를 핵심 관리점(CCP)으로 명시할 것을 기대하며, 이는 주로 건조 및 포장 단계에서 적용됩니다. 수분 활성도가 0.85 미만인 것은 FSIS의 유통 기한 안정성 HACCP 모델에 대한 규제 요건입니다. MPR 및 수분 함량을 포함한 기타 수분 측정 항목들은 “안전성 고려 사항이 아니”므로 HACCP 계획에 포함되지 않습니다. USDA는 “제품의 수분 활성도는 각 병원균의 증식 억제와 가장 밀접한 상관관계가 있다”고 설명합니다.

그런데 왜요?

수분 활성도를 낮추면 왜 병원균의 증식이 억제되는가?

마리안스키 부부가발효 소시지 제조의 기술에서 생생하게 설명했듯이, 수분 활성도를 조절하는 것은 “박테리아에게서 음식을 훔치는 것과 같다.” 수분 활성도를 낮추면 물이 “갇히게” 되어, 결국 박테리아가 번식할 수 없게 된다. 이를 좀 더 자세히 살펴보자.

리스테리아, 대장균, 포도상구균, 살모넬라균은 미세한 미생물이며, 다른 모든 미생물과 마찬가지로 성장하고 번식하기 위해서는 물이 필요합니다. 이들은 자신을 둘러싼 세포막을 통해 물을 빨아들여 얻습니다. 이러한 흡입력은 세포 외부의 물과 내부 물 사이의 에너지 차이에 기인합니다.

물이 에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다는 사실은 쉽게 알 수 있습니다. 끓는 물이 담긴 냄비를 떠올려 보세요.

물 분자는 (수증기 형태로) 에너지가 높은 끓는 물에서 에너지가 낮은 대기 중으로 이동한다.

크래커와 치즈 한 조각 사이의 에너지 차이는 그리 크지 않지만, 치즈가 크래커 위에 놓여 있으면 물 분자들은 에너지가 더 높은 치즈에서 에너지가 더 낮은 크래커 쪽으로 이동하게 됩니다.

이 원리는 분자 수준에서도 마찬가지로 적용되며, 병원성 세균은 이를 이용해 세포 외부의 높은 수소 에너지 환경에서 세포 내부의 낮은 수소 에너지 환경으로 물을 끌어옵니다.

하지만 세포 외부의 물 에너지를 충분히 낮추면 “삼투압 스트레스”가 발생합니다. 이로 인해 세포는 물을 흡수할 수 없게 되어 휴면 상태가 됩니다. 삼투압 스트레스는 병원성 세균을 죽이지는 않지만, 번식할 수 없게 만듭니다.

수분 활성도는 단순히 물질 내 수분의 에너지 상태를 나타내는 지표입니다. 이를 통해 육포에 포함된 수분이 특정 균주의 생존을 유지하기에 충분한 에너지를 가지고 있는지 확인할 수 있습니다. 병원균마다 삼투압 스트레스에 대처하는 방식이 다릅니다. 그렇기 때문에 포도상구균은 리스테리아균보다 낮은 수분 활성도에서도 생존할 수 있는 것입니다.

수분 활성도를 낮추는 것만으로는 세균을 사멸시킬 수 없지만, 열처리 같은 살균 공정을 거친 후에는 수분 활성도가 세균 증식을 억제하므로, FSIS가 수분 측정 방법으로 이를 선호하는 이유입니다. 하지만 수분 활성도의 중요성은 그 이상입니다. 수분 활성도는 FSIS, USDA, HACCP를 넘어서는 의미를 지닙니다. 이는 제품 내 수분을 측정하고 이해하는 데 있어 매우 효과적인 방법입니다.

수분 활도를 이용한 공정 제어

건조 과정에서 수분 활성도는 공정 제어에 가장 효과적인 지표입니다.

그 이유는 바로 여러분이 답해야 할 세 가지 질문을 직접적으로 다루기 때문입니다:

• 이 제품은 안전한가요?
• 소비자들이 좋아할까요?
• 이걸 제작해서 돈을 벌 수 있을까요?

고객 만족: 배치 간 일관성 보장

고객을 만족시키려면 고객이 원하는 제품을 꾸준히 제공할 방법을 찾아야 합니다.

제품을 건조할 때는 매번 동일한 건조 목표 시간을 달성해야 합니다. 수분 함량이나 MPR, 혹은 그 밖의 다른 특성을 측정하려고 한다면, 결국 헛수고만 하게 될 것입니다.

시간이나 온도를 조절하면 수분 활성도가 이에 따라 변화합니다. 그리고 제품을 시식해 보면, 수분 활성도 측정값이 육포의 식감과 매우 밀접한 관련이 있음을 알게 될 것입니다.

다른 수분 측정 방식과 달리, 수분 활성도는 표준화된 기준을 따릅니다. 즉, 오늘 측정한 값을 작년 측정값이나 다른 작업자가 측정한 값과 비교할 수 있습니다. 또한 배치별, 생산 라인별, 가공 장소별로 측정값을 비교할 수 있습니다. 아울러 실시간 수분 활성도 데이터를 활용하여 오븐 온도나 베이킹 시간을 조절할 수 있습니다.

또한 이를 통해 공급업체로부터 공급받는 원재료의 품질을 확인하고, 구매자에게 제품 품질의 일관성을 입증할 수 있습니다.

수익성: 과도한 건조로 인한 손실 방지

제품 테스트 결과, 수분 활성을 제대로 관리하지 않으면 육포를 과도하게 건조시키기 쉽다는 사실을 확인했습니다. 아주 미세한 차이만으로도 품질과 수익에 영향을 미칩니다.

사실, 수분 활성도 수치의 미세한 차이는 마치 배송 전 육포 한 봉지마다 25센트 동전을 하나씩 넣어두는 것과 같다는 것을 알게 되었습니다. 수분 활성도를 활용해 제품이 적절히 건조되었는지 확인하면 수십만 달러에 달하는 손실을 막을 수 있습니다.

수분 활성을 측정하면, 육포의 수분 활성이 안전성을 확보할 만큼 충분히 낮으면서도 고객의 입맛을 만족시킬 만큼 충분히 높은 ‘최적의 균형점’을 찾을 수 있습니다. 그러면 매일 그 기준을 충족시켜 수익성을 보장할 수 있습니다.

실시간 데이터를 활용한 공정 제어

수분 활성을 공정 제어 수단으로 활용하기 위해서는 두 가지 핵심 요소가 있습니다. 첫째, 수분 활성 측정이 신속하게 이루어져야 합니다. 둘째, 데이터가 실시간 또는 준실시간으로 제공되어야 합니다.

빠르고 간편하게, 바로 그 자리에서

건조 공정 중에는 기존의 AOAC 승인 수분 함량 측정법을 적용하기가 거의 불가능합니다. 또한 건조 손실법(Rapid Loss on Drying)만으로는 정확도가 충분하지 않습니다. 반면, 냉각 거울 이슬점 측정법과 가변 다이오드 레이저 수분 활성도 측정법은 모두 생산 라인에서 5분 이내에 수행할 수 있습니다.

부리토를 전자레인지에 돌릴 줄 안다면, 이 기기를 사용해 수분 활성도를 0.003 aw까지 측정할 수 있습니다. 과학 학위는 필요 없습니다.

실시간 데이터

자동화된 데이터 수집은 어떤 측정값을 공정 제어에 활용하기 위해 필수적입니다. 최신 기술을 통해 수분 활성도 측정기 및 기타 기존 계측기에서 데이터를 직접적이고 자동으로 수집할 수 있게 되었습니다. 한 제조 시설이 수동 데이터 수집이라는 ‘악몽’을 어떻게 극복하여 오븐 온도를 모니터링하고 제어하는 데 필요한 준실시간 데이터를 확보하게 되었는지 알아보세요.

정답은 하나만 있는 게 아니다

저희 연구실에서는 다양한 상온 보관용 육가공 제품을 테스트했습니다. 이 제품들은 소금, 간장, 설탕 등 여러 가지 보습제를 사용하여 수분 활성을 조절했습니다. 그중 글리세린이 함유된 제품은 단 하나뿐이었습니다. 이 제품들이 보여주듯이, 안전한 수분 활성도를 달성하기 위해 활용할 수 있는 방법은 다양합니다.

더 정교한 제형

이 글에서는 주로 수분 활성도와 상온 보관 가능한 육류 제품의 기초에 대해 설명했습니다. 관심이 있으시다면, 제품의 수분 관리에 대해 훨씬 더 깊이 있게 이해하고 조절할 수 있습니다. 예를 들어, 다음과 같은 방법을 시도해 볼 수 있습니다:

• 보습제 (소금, 설탕, 간장)를 첨가하여 수분 활성을 조절하는 방법을 알아보세요
• 건조 시간과 온도를 변화시켰을 때 어떤 현상이 발생하는지 시뮬레이션해 보세요
• 제품의 유통기한 을 확인하십시오
• 제품이 고온 또는 고습도 환경에서 보관될 경우 어떤 일이 발생하는지 파악하십시오
• 포장 재료를 평가하고 포장재와 유통기한 간의 상호작용을 파악한다
• 제품의 수분 함량을 높이거나 낮추는 것이 수분 활성도에 어떤 영향을 미치는지 알아보세요

시장 현황: 인기 육포 브랜드 순위

우리는 동네 상점, 대형 체인점, 온라인 판매처에서 육포를 구입했습니다. 오랜 역사를 자랑하는 브랜드와 신생 브랜드를 모두 테스트했습니다. 모든 생산 과정을 자체적으로 진행하는 브랜드와 타 시설에서 위탁 생산하는 브랜드도 함께 테스트했습니다.

결과는 무엇일까요? 12개 육포 브랜드에 대한 시장 현황 분석입니다. 이번 15분짜리 짧은 웨비나에서 스콧 캠벨이 분석 결과를 소개합니다. 다음 내용을 확인해 보세요:

• 우리가 테스트한 샘플 전반에 걸쳐 일관된 품질을 보여준 브랜드는 어디인가.
• 어떤 브랜드들이 안전 기준치에 위험할 정도로 근접했는지, 그리고 그 이유는 무엇인지.
• 어떤 브랜드가 과포장을 하는지, 그리고 어떤 브랜드가 최소 기준에 미치지 못하는지.
• 포장 및 건조 과정의 불일치로 인해 예상되는 비용.

참고 문헌

마리안스키, 스탠리, 아담 마리아ンス키. 『발효 소시지 만들기』. Bookmagic LLC, 2009.