식품가공학 ()
정의
식품에 물리적 · 화학적 변화를 주어 저장성과 영양가를 높이고, 기호성을 향상시켜 생활에 필요한 새로운 제품을 생산할 수 있도록 연구하는 학문.
내용
기술문명이 발달하지 못한 태고적에는 인류의 생존에 필수불가결한 식생활을 해결하는 것이 하루의 일과 중 대부분을 차지했을 것이나, 수렵·어업의 채취시대를 지나고 농경시대에 접어들면서부터는 인간의 지혜가 발달함에 따라 식품가공기술도 발달되어 왔다. 무릇 한 나라의 식생활 양상은 그 나라의 입지적 조건·기후풍토·종교·문화 등의 영향을 받아 각각 독특하게 형성, 발달되어 왔다.
우리 나라는 예로부터 중국의 문화를 받아들여 왔기 때문에 중국의 기술과 세계 각지의 기술이 중국을 통해 전래되었고, 일본과 교류한 이후는 해상교통을 통해 일본을 거쳐 현대문명이 전달되었다. 교통편이 그리 좋지 못하던 옛날에 정상적인 경로를 통해 식품가공기술이 전래된 것은 흔하지 않은 일이며, 대개는 전쟁을 치르는 동안 각종 기술이 전래된 것으로 추측된다.
어쨌든 원시적인 면모를 벗어나지 못하던 가공기술이 조선시대에 들어와서야 체계화되기 시작하였으며, 대규모의 현대적인 가공기술이 이용된 것은 한말부터이고, 경술국치 후 일본인들의 착취수단으로 대량생산을 할 수 있는 공장 규모의 가공기술이 보급되기에 이르렀다.
광복 후 6·25전쟁까지는 새롭게 기틀을 잡으려다 폐허가 되었고, 수복 뒤부터 1960년대까지는 복구에 여념이 없었기 때문에 식품공업의 태동기라고 할 수 있으며, 1960년대 이후부터 1970년대를 거치는 동안 경제성장과 더불어 식품가공기술이 비약적인 발전을 하여 오늘에 이르고 있다.
그동안 각종 산업의 발달과 경제성장 및 주거환경의 변화에 따른 직장인의 증가, 레저 인구의 증가, 아파트 인구의 증가 등은 각종 가공식품, 특히 인스턴트식품의 수요를 급격히 증대시켰고, 오랫동안 유지되어 오던 우리 고유의 전통식품은 후퇴하였다. 그러나 눈부신 경제성장과 88올림픽을 계기로 다양한 전통식품들이 복원되고 상품화가 이루어졌는데, 특히 장류나 김치류는 일찍부터 상품화가 이루어지고 일부는 세계 여러 나라에 수출이 되고 있다.
이와 같은 식품공업을 뒷받침해 주는 식품가공에 관한 연구활동은 1945년 이전에는 우리 나라 고유 식품의 가공기술 파악과 제품의 영양상태 조사 등 아주 미약한 상태였으며, 광복 후부터 6·25전쟁까지는 연구활동이 거의 답보상태였다가, 그뒤 1960년경까지는 서서히 증가했으나 1960년의 5·16군사정변 이후 다시 위축되었다.
1963년 이후에는 식품관계 연구논문이 매년 평균 100여편 정도 발표되었고, 1970년 이후부터는 다시 매년 150편 이상으로 증가하였으며, 1975년 이후에는 매년 200여편, 1978년에는 300여편, 1979년 이후에는 매년 350여 편의 연구논문이 발표되고 있다. 지금까지 발표된 식품 관련 연구논문을 중심으로 각 부문별 연구업적을 살펴보면 다음과 같다.
곡류를 주식으로 해 온 우리 나라에서 곡류 가공에 관한 기술은 다른 식품에 앞서 발달하였다. 1898년 인천정미소가 설립되어 4마력의 증기기관을 설치한 것이 우리 나라 식품가공 공장의 효시이며, 지금은 각 마을마다 도정시설을 갖추고 있다.
곡류 관련 연구는 1968년 이전에는 쌀에 관한 연구가 맥류 및 잡곡류에 관한 연구보다 많았는데, 1978년 이후로는 잡곡류에 관한 연구가 더 많아지고 있다. 또 연구 방향도 쌀의 품종별 영양성분·지방질성분, 저장중의 성분 변화 등에 관한 것에서 가공중의 영양동태나 리올로지(rheology) 특성 등에 관한 것으로 바뀌었으며, 식량 부족에 대비하여 수입되고 있는 밀의 일부를 보리로 대체하고자 하는 복합분에 관해서도 많은 연구가 이루어지고 있다.
1968년까지는 전체 식품 연구 중 곡류에 대한 연구가 20％를 차지했는데, 1978년 이후에는 7.5％로 상대적으로 위축되고 있는 바 주식인 쌀에 관한 연구가 부진한 것은 유감스러운 일이다. 또 보리의 활용에 관해서도 도정방법의 개선이나 간이식으로서의 가공연구가 일부 진행되고 있기도 하지만, 앞으로 과감한 연구가 필요하다고 하겠다. 또 감미 자원이 부족하므로 전분을 활용한 전분당의 효과적인 제조방법이나 가공 전분의 활용에 관한 연구도 요구된다.
두류는 단백질을 많이 함유하고 있을 뿐 아니라 특히 곡류단백질에 부족한 아미노산인 리신(lysine)을 다량 함유하고 있어 우리 나라 국민 영양상 대단히 중요한 식량이다. 두류 중에서도 콩이 가장 중요하며, 따라서 연구활동도 콩에 집중되고 있다.
즉 두류에 관한 연구논문 중 대두의 일반 성분, 단백질 및 아미노산 함량 및 특성에 관한 연구가 전체의 20％ 이상을 차지하고, 콩의 가공품인 두부 및 콩나물에 관한 것이 각각 17％를 차지하며, 그 밖에 두유·대두단백질의 이용 등에 관한 연구도 활발히 진행되고 있다.
대두는 영양성분으로서 뿐만 아니라 대두단백질의 기능적 특성 때문에 최근 외국에서는 대두단백질의 활용에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 특히 대두단백질은 조직상 육류의 대체 또는 육제품의 증량제로 활용될 수 있으므로 이에 관한 연구가 이루어져야 하겠고, 최근에 급성장하고 있는 두유가공에 관한 연구도 활발하게 진행되어야 하겠다.
식량이 넉넉하지 못한 우리 나라에서 감자나 고구마는 채소류보다는 주식 대용으로 이용되어 왔기 때문에 별도로 취급되고 있다. 그러나 근래에는 밀·옥수수·대두·쌀 등을 외국에서 대량 수입해 옴으로써 식량으로서의 가치가 떨어지게 되었다. 고구마는 생산성이 높고 비배관리(肥培管理)가 필요없기 대문에 대단히 유리하기는 하지만, 저장성이 없는 것이 큰 단점이다.
1968년까지의 연구는 대부분이 저장에 관한 것이었으나 근래에는 감자의 성분이나 튀김에 관한 연구가 많아서 전체의 32％에 달하고 있으며, 이들을 원료로 한 전분 제조 및 전분당에 관한 연구가 대략 20％를 차지한다. 이와 같이 서류는 이전의 식량으로서보다는 스낵 등 기호식품과 전분 원료로서의 이용에 관한 연구로 방향이 전환되고 있다.
채소 및 과실류는 수분이 많고 고형분이 적어 열량 함량은 적지만 비타민류나 무기질·섬유질 등의 좋은 공급원이다. 황화물, 그밖에 향기 성분과 당류 및 유기산 등을 함유하고 있어 독특한 향과 청량미를 주므로 우리의 기호를 충족시켜 주는 중요한 식품 재료라고 할 수 있다. 특히 우리 나라는 채식을 주로 해왔으며, 흉년에는 구황식품의 하나로도 중요한 역할을 해왔다.
그러나 이들은 수확 후 유통, 저장하는 동안에 변질되기 쉬우므로 신선도 유지 및 저장 가공방법에 관한 주의가 요구된다. 또한 이들에 관한 연구는 1968년까지 175편, 1969∼1976년까지 240편, 1977∼1981년까지 215편이었고, 그 이후로도 많은 논문이 발표되었다.
한편 품목별로는 채소류가 과실류에 비해 많은데, 이것은 재료의 종류가 다양한 탓도 있겠지만 그 중요성이 더 크기 때문일 것이다. 특히 김치류에 관하여 최근에 많이 연구되고 있는데 이것은 우리 식생활에서 김치의 중요성을 입증해 주는 것이다. 과실류로는 사과에 관한 것이 가장 많고, 그밖에 감·포도·복숭아·밤 등에 관해서도 많이 연구되고 있다. 또 고추에 관한 논문도 수십편에 달하고 있어 우리에게 필수적인 향신료임을 말해 준다.
내용별로는 비타민·아미노산 및 무기질 등의 함량에 관한 연구가 가장 많고, 초기에는 성분에 관해서 많이 연구되던 것이 후기에는 주로 저장방법과 통조림방법에 관한 특허 등이 많이 출원되었으며, 건조방법이나 그밖의 특성 등에 관해서 연구되고 있다.
그러나 이들의 연구는 단편적이며 체계적인 연구가 없어 대단히 아쉽다. 각 재료별 가공 적성이나 재배에 따른 식품학적인 품질조사 연구, 그리고 건조저장, 저장중의 품질 변화 등에 많은 연구가 요구되며, 포장·유통에 관해서도 연구되어야 하겠다.
식품에 미생물이 작용하여 만들어지는 발효식품은 인류의 기술문명이 발달하기 훨씬 전부터 존재해 왔다. 또한 발효 미생물의 작용 메커니즘이 밝혀지고 나서부터는 자연발효가 아닌 인공발효에 의해 각종 발효식품이 생산, 이용되고 있다. 우리 나라의 전통 발효식품으로 술·장류 및 김치류 등이 있다.
먼저 주류의 연구 현황을 살펴보면, 1968년 이전에 133편, 1969∼1976년 91편, 1977∼1981년 46편 등 총 270편이 연구 발표되었고, 1969년 이후에는 연간 10여 편으로 연구활동이 활발한 편은 아니다. 우리 나라는 옛날부터 약주·탁주를 즐겨 이용해 왔고, 따라서 이에 관한 연구가 63편으로 전체의 25％를 차지하며, 이와 관련된 누룩에 관한 것이 54편이나 된다. 1981년 이후에는 김치류에 관한 연구가 가장 활발하게 수행되었다.
각종 주류의 품질은 누룩의 제조방법에 달려 있다. 따라서 재래식으로 만들어진 누룩의 제조방법 및 그 성상에 대한 연구가 많았으며, 약주·탁주의 제조방법 개선 및 저장방법에 관하여 많은 특허가 공고되었다. 그러나 이러한 연구는 근래에 와서 점점 줄어들고, 그 대신 포도주·인삼주 등 과실주나 제재주에 관한 연구가 이루어졌다. 포도주나 맥주, 그리고 주정 생산에 관해서는 당국의 통제가 심하며, 외국에서 그 가공기술이 확립되어 그 기술을 도입하는 데 그치고 있는 것은 매우 유감스러운 일이다. 아울러 주정 생산의 비용 절감에 대한 연구가 요망된다.
대두 발효식품인 장류는 오랫동안 우리 식생활에서 조미료로 각 가정에서 만들어지던 것이 1930년대에 일본인들을 대상으로 일부가 공업화되기 시작하였으며, 광복 후에는 어느 정도 위축되었다가 1950년대 후반부터는 군납과 함께 수요 증가로 장류산업이 활발하여 2000년에는 장류 제조업체가 80개에 이르고 있다. 그러나 공장생산 장류의 공급 비율은 전체 소비량의 30％로 아직도 대부분의 가정에서 자가 제조하여 이용하고 있다.
이것은 공장 생산된 장류가 우리의 기호에 미흡하는 것을 뜻하므로 이에 관한 연구가 더욱 요구된다. 연구논문은 간장이 전체의 40％를 차지하고, 나머지가 고추장, 된장의 순서로, 간장에 대한 연구가 많은 것은 그 용도가 많고 취급하기가 간편하기 때문인 것으로 생각된다.
무엇보다도 중요한 것은 재래식 장류의 특유한 향미를 살린 제품의 공장 생산이다. 이를 위한 기초 연구가 아직도 부족하여 공업화를 위한 연구는 거의 없는 상태이다. 주택의 협소화와 직장인의 증가 등을 고려할 때 재래식 장류의 공업화가 하루빨리 이루어져야 하겠다.
그밖에 발효에 의해서 생산되는 글루탐산소다(mono sodium glutamate)에 관한 것과 핵산 관련 물질 등 화학조미료에 관한 것이 많이 발표되었지만 상당 부분은 특허로 되어 있다. 대부분이 일본의 생산기술을 도입하고 있지만 자가 소비는 물론 외국에까지 수출되고 있어 식품산업에서 중요한 위치를 차지하고 있다.
또 식품첨가물로서 중요한 구연산 발효기질 대체에 관한 연구 등이 시행된 바 있다. 그밖에 발효식품에 관련된 효소류 연구가 근래에 활발하게 연구되고 있다. 이전에는 발효제품에 미생물을 이용하였으나 최근에는 효소를 직접 사용하게 됨으로써 능률적으로 좋은 제품을 얻고 있다. 또한 생산비 절감을 위한 고정화 효소에 관해서도 연구되고 있다. 앞으로는 이 분야에 대한 연구가 더욱 활발해지리라고 믿는다.
우리 나라에서 축산식품류는 그 생산량이 농산식품에 비해 워낙 적기 때문에 이렇다 할 가공 없이 단순한 도살처리를 하는 데 불과하였고, 우유 또한 착유하여 그대로 음용하는 데 그쳤다. 그래서 다른 식품류보다도 연구되지 않았으나, 1960년대 경제성장과 축산보호정책에 힘입어 급성장하기 시작하여 유제품 가공 공장이 많이 설립되었고, 이어서 최근에는 햄·소시지 등 육가공 공장이 설립되어 활발한 판매경쟁을 벌이고 있다.
1969년 이전까지는 이렇다 할 연구가 없었으나, 1969년 이후에는 활발하게 연구되어 유제품의 경우 약 3배나 되는 연구논문이 발표되었고, 육제품 또한 돈육·우육·계육 등의 가공 이용에 관한 연구들이 두루 이루어지고 있다. 특히 소시지 가공이나 요구르트·치즈 가공 등에 관해서도 많은 연구가 시작되었고, 또 우육에 관한 연구보다도 돈육과 계육에 관한 연구가 활발하며, 계육을 원료로 한 소시지 제조 등이 특기할 만하다.
삼면이 바다인 우리 나라는 일찍부터 수산물을 이용해 왔으나 대부분은 천일건조나 염장 등의 소박한 가공을 할 따름이었다. 공장 규모의 생산은 1872년(고종 9) 전라남도 완도에 전복통조림공장이 건설되면서부터이고, 본격적인 기업으로서의 활동은 1930년경 일제 통치하에서 수산물통조림이 생산되기 시작하면서부터이다.
특히 수산물은 쉽게 변패되고 식중독을 일으키는 등의 문제점 때문에 신선한 상태의 유지나 가공이 요구된다. 따라서 어패류의 연구는 성분에 관한 것보다는 가공에 관한 것이 주류를 이루고 있다.
어패류의 가공은 주로 냉동·염장·건조 및 통조림 방법이 적용되고 있으며, 따라서 이들에 관하여 연구되고 있다. 한편 해조류에 관한 연구는 어패류 연구보다 훨씬 뒤지고 있다. 그 중 클로렐라에 관한 연구논문이 21편이나 되지만, 이것은 수산식품이라기보다는 특수 식량 또는 의약제의 성격을 띠는 것이다.
수산물은 어획 시기와 어획량이 일정하지 않고 불확실하기 때문에 저장방법이나 효율적인 가공방법이 개발되어야 하는 바 최근의 잡어 등 저급의 생선류를 가미, 조정하여 고급화하는 등의 제품이 개발되어 시판되고 있으며, 반가공하여 냉동 저장함으로써 신선하고 간편하게 이용할 수 있는 방법들이 적용되고 있다. 따라서 이에 대한 연구를 더욱 확대하여 축육과의 혼성육 등으로 그 이용성을 증대시켜야 할 것이다.
최근에 유지류의 이용이 활발해짐에 따라 유지류에 관한 연구 결과가 많이 발표되었고, 인삼차 등 기호 및 편의식품에 관한 연구, 식품공학 및 기계장치에 관한 연구도 많이 발표되고 있다. 요컨대 식품가공에 관한 연구는 초기의 전통식품에 관한 것에서부터 다양한 연구가 이루어지고 있는 바 우리 나라는 각종 가공식품의 원료를 외국에서 도입하고 있는 형편을 감안할 때 자원개발에 관한 연구와 효율적 차원의 저장에 힘을 기울여야 될 것으로 믿는다.
참고문헌
『한국식품연구문헌총람』(권태완·조재선, 한국과학기술연구소, 1970)
『한국식품연구문헌총람』 2·3(권태완 외, 한국식품과학회, 1977·1984)
『한국식품산업편람』(금향, 농어촌개발공사, 1982)
『식품유통연감』(식품저널사, 2001)
