참깨의 볶음 조건이 참기름 중 polycyclic aromatic hydrocarbons 생성에 미치는 영향 Influence of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Formation in Sesame Oils with Different Roasting Conditions원문보기
본 연구는 참기름 제조 과정 중 참깨를 볶는 과정에서 온도와 시간에 따른 PAHs 생성량 변화를 분석하고 볶음방법에 따라 PAHs 생성량의 변화를 알아보고자 실시하였다. 분석 표준물질은 돌연변이원성과 발암성이 있는 것으로 알려진 8가지 PAH를 선정하여 HPLC/FLD를 이용하여 정성 정량분석을 하였고, 제조한 참기름의 색도를 비교해보기 위해 색차계를 이용하여 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)를 측정하였다. 분석 결과 참깨를 볶는 온도와 시간에 따라 PAHs 함량은 1.67-4.66 ${\mu}g$/kg으로 증가하였다. 가열 온도가 증가할수록 PAHs 생성량은 유의적으로 증가하였다. 가열 시간에 따른 PAHs 함량을 비교해보면, 190, $220^{\circ}C$에서 가열 시간이 늘어날수록 PAHs 생성량은 다소 증가하였으나 유의적인 차이가 없었지만, 고온인 $250^{\circ}C$에서는 볶음 시간이 늘어남에 따라 PAHs 생성량은 유의적인 차이를 보였다. 볶음 방법에 따른 PAHs 함량은 간접가열 방식인 열풍을 이용하여 참깨를 볶은 후 착유한 참기름이 직접가열 방식으로 볶은 후 착유한 참기름보다 적게 검출되었다. 참기름의 색도를 비교했을 때 온도와 시간이 증가함에 따라 명도(L)와 황색도(b)는 감소하였고, 적색도(b)는 증가하였다. 볶음 방법 중 열풍가열 조건에서 $250^{\circ}C$에서 10-25분 볶은 후 착유한 참기름의 색도가 시중에 판매되고 있는 참기름과의 색도와 비슷한 결과값을 나타냈다. 반면에 직접 가열 조건에서 볶은 참깨를 착유한 참기름의 색도는 시중에 판매되는 참 기름 보다 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)가 낮아 어둡고 탁한 색을 띄어 품질적인 차이를 보였다. 결론적으로 PAHs 생성량을 고려해 볼 때 참기름 제조에 가장 적당한 볶음 온도와 시간은 낮을수록 좋으나 색도에서 품질적인 차이를 보였다. 이에 따라 본 실험을 통해 색도, 가열온도와 시간, 가열방법을 생각해 볼 때, 열풍 가열방법 $250^{\circ}C$에서 10분간 볶은 후 착유하는 참기름 제조 방법이 가장 효율적인 가공방법으로 판단되었다.
본 연구는 참기름 제조 과정 중 참깨를 볶는 과정에서 온도와 시간에 따른 PAHs 생성량 변화를 분석하고 볶음방법에 따라 PAHs 생성량의 변화를 알아보고자 실시하였다. 분석 표준물질은 돌연변이원성과 발암성이 있는 것으로 알려진 8가지 PAH를 선정하여 HPLC/FLD를 이용하여 정성 정량분석을 하였고, 제조한 참기름의 색도를 비교해보기 위해 색차계를 이용하여 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)를 측정하였다. 분석 결과 참깨를 볶는 온도와 시간에 따라 PAHs 함량은 1.67-4.66 ${\mu}g$/kg으로 증가하였다. 가열 온도가 증가할수록 PAHs 생성량은 유의적으로 증가하였다. 가열 시간에 따른 PAHs 함량을 비교해보면, 190, $220^{\circ}C$에서 가열 시간이 늘어날수록 PAHs 생성량은 다소 증가하였으나 유의적인 차이가 없었지만, 고온인 $250^{\circ}C$에서는 볶음 시간이 늘어남에 따라 PAHs 생성량은 유의적인 차이를 보였다. 볶음 방법에 따른 PAHs 함량은 간접가열 방식인 열풍을 이용하여 참깨를 볶은 후 착유한 참기름이 직접가열 방식으로 볶은 후 착유한 참기름보다 적게 검출되었다. 참기름의 색도를 비교했을 때 온도와 시간이 증가함에 따라 명도(L)와 황색도(b)는 감소하였고, 적색도(b)는 증가하였다. 볶음 방법 중 열풍가열 조건에서 $250^{\circ}C$에서 10-25분 볶은 후 착유한 참기름의 색도가 시중에 판매되고 있는 참기름과의 색도와 비슷한 결과값을 나타냈다. 반면에 직접 가열 조건에서 볶은 참깨를 착유한 참기름의 색도는 시중에 판매되는 참 기름 보다 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)가 낮아 어둡고 탁한 색을 띄어 품질적인 차이를 보였다. 결론적으로 PAHs 생성량을 고려해 볼 때 참기름 제조에 가장 적당한 볶음 온도와 시간은 낮을수록 좋으나 색도에서 품질적인 차이를 보였다. 이에 따라 본 실험을 통해 색도, 가열온도와 시간, 가열방법을 생각해 볼 때, 열풍 가열방법 $250^{\circ}C$에서 10분간 볶은 후 착유하는 참기름 제조 방법이 가장 효율적인 가공방법으로 판단되었다.
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are environmental carcinogenic compounds that arise by several means including food processing methods such as smoking and direct drying and cooking. This study examined the concentration of PAHs in sesame oils with various roasting temperatures (190, 220 and ...
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are environmental carcinogenic compounds that arise by several means including food processing methods such as smoking and direct drying and cooking. This study examined the concentration of PAHs in sesame oils with various roasting temperatures (190, 220 and $250^{\circ}C$), methods (direct heating vs. indirect hot air heating), and times (5, 10, 15, 20 and 25 min). The PAHs in the sesame oils were analyzed using liquid-liquid extraction and solid-phase clean up (Florisil), followed by HPLC with fluorescence detection. According to the results, mean levels of total PAHs increased when the sesame oils were roasted at increasing temperatures and times. The sesame oil roasted at $250^{\circ}C$ for 25 min had the highest mean value of total PAHs (4.66 ${\mu}g$/kg). The results of this study suggest that the indirect hot air roasting method decreased PAH formation during sesame oil processing.
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are environmental carcinogenic compounds that arise by several means including food processing methods such as smoking and direct drying and cooking. This study examined the concentration of PAHs in sesame oils with various roasting temperatures (190, 220 and $250^{\circ}C$), methods (direct heating vs. indirect hot air heating), and times (5, 10, 15, 20 and 25 min). The PAHs in the sesame oils were analyzed using liquid-liquid extraction and solid-phase clean up (Florisil), followed by HPLC with fluorescence detection. According to the results, mean levels of total PAHs increased when the sesame oils were roasted at increasing temperatures and times. The sesame oil roasted at $250^{\circ}C$ for 25 min had the highest mean value of total PAHs (4.66 ${\mu}g$/kg). The results of this study suggest that the indirect hot air roasting method decreased PAH formation during sesame oil processing.
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문제 정의
본 연구는 참기름 제조 과정 중 참깨를 볶는 과정에서 온도와 시간에 따른 PAHs 생성량 변화를 분석하고 볶음방법에 따라PAHs 생성량의 변화를 알아보고자 실시하였다. 분석 표준물질은 돌연변이원성과 발암성이 있는 것으로 알려진 8가지 PAH를 선정하여 HPLC/FLD를 이용하여 정성·정량분석을 하였고, 제조한 참기름의 색도를 비교해보기 위해 색차계를 이용하여 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)를 측정하였다.
본 연구는 참기름 제조 중의 참깨의 볶음온도와 시간조건에 따른 PAHs 함량 분석과 가열조건을 달리하는 볶음 과정이 PAHs의 함량에 미치는 영향에 대해 실험함으로써 최적조건의 참기름을 제조하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.
제안 방법
8종류의 PAHs 혼합 표준용액을 acetonitrile에 정용하여 500 μg/kg 농도로 조제하였다.
5, 1, 5, 10, 20, 50, 100 μg/kg의 표준용액을 조제하여 HPLC에 주입하였다. HPLC에 주입하여 얻은 크로마토그램의 농도-면적비를 통해 검량선을 작성하여 시료 중 PAHs 함량을 구하였다. 정성 분석은 피크의 머무름 시간을 통해 확인하였으며 피크 면적법을 통해 정량 분석을 하였다.
PAHs 분석을 위한 기기는 Dionex사의 P680 pump를 장착한 HPLC(P680, Dionex, Sunnyvale, CA, USA)를 사용하였고, fluorescence detector(Waters, Milford, MA, USA)를 통해 형광검출 하였다. 컬럼은 Supelguard LC-18(Supelco, Bellefonte, PA, USA)을 장착시킨 LC-PAH column(25 cm×4.
구입한 참깨는 깨끗이 수세한 후 열풍 로스터기(Gene caf CBR-101, Seoul, Korea)을 이용하여 190, 220, 250℃에서 5, 10, 15, 20, 25분간 볶아 착유용 시료로 사용하였다. 볶음 시료를 대상으로 소형 착유기(National Eng.
볶음 방법에 따른 색도를 비교하기 위해 상업적으로 판매되고 있는 참기름의 색도를 측정하였다. 그 결과 상업적으로 판매되고 있는 참기름에서 L값은 40.
열풍 가열 참기름과 직접가열 참기름의 색도를 측정하기 위해 투명한 유리원통용기(16 mL, 21×73 mm)에 담아 분광색차계(Minolta CR-300, Tokyo, Japan)를 사용하여 Hunter color value인 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)를 측정하였다. 시료는 온도와 시간별로 제조한 참기름과 가스를 이용한 직접가열 조건과 열풍을 이용한 간접가열 조건을 통해 제조한 참기름을 3개씩 준비하여 3회 반복 측정하였고, 그 평균과 표준 편차로 나타내었다. 비교실험을 위해 상업적으로 판매하는 참기름 5종과 함께 측정하였다.
PAHs의 분석 대상물질은 BaA, BaP, DahA, BghiP, chrysene (CRY), benzo[b]fluoranthene(BbF), benzo[k]fluoranthene(BkF), indeno[1,2,3-c,d]pyrene(IcdP)의 8종을 사용하였고, 내부 표준 물질은 3-methylcholanthrene을 사용하였다.
구입한 참깨는 세척, 건조한 후 가스형 소형 볶음기(Dongkwang, Seoul, Korea)을 이용하여 220℃에서 5, 10, 15, 20분간 볶아 착유용 시료로 사용하였다. 볶음 시료를 대상으로 소형 압착기(Yongjin, Seoul, Korea)를 이용하여 참기름을 제조하여 분석시료로 사용하였다.
)를 가락동 농수산물 도매시장에서 구입하여 사용하였다. 모든 참깨는 수세한 다음 그늘에 건조한 후 대상시료로 사용하였다. 분석에 사용한 시약은 n-hexane, dichloromethane, acetonitrile, N,N-dimethylformamide, water 등으로 HPLC용(Burdick & Jackson, Muskegon, MI, USA)시약을 사용하였다.
구입한 참깨는 세척, 건조한 후 가스형 소형 볶음기(Dongkwang, Seoul, Korea)을 이용하여 220℃에서 5, 10, 15, 20분간 볶아 착유용 시료로 사용하였다. 볶음 시료를 대상으로 소형 압착기(Yongjin, Seoul, Korea)를 이용하여 참기름을 제조하여 분석시료로 사용하였다.
구입한 참깨는 깨끗이 수세한 후 열풍 로스터기(Gene caf CBR-101, Seoul, Korea)을 이용하여 190, 220, 250℃에서 5, 10, 15, 20, 25분간 볶아 착유용 시료로 사용하였다. 볶음 시료를 대상으로 소형 착유기(National Eng., NEH-404K, Tokyo, Japan)를 이용해 참기름을 제조하여 분석 시료로 사용하였다.
본 연구에 사용되는 참깨는 시중에 유통되는 중국산 참깨(sesame; Sesamum indicum L.)를 가락동 농수산물 도매시장에서 구입하여 사용하였다. 모든 참깨는 수세한 다음 그늘에 건조한 후 대상시료로 사용하였다.
분석에 사용한 시약은 n-hexane, dichloromethane, acetonitrile, N,N-dimethylformamide, water 등으로 HPLC용(Burdick & Jackson, Muskegon, MI, USA)시약을 사용하였다.
시료는 온도와 시간별로 제조한 참기름과 가스를 이용한 직접가열 조건과 열풍을 이용한 간접가열 조건을 통해 제조한 참기름을 3개씩 준비하여 3회 반복 측정하였고, 그 평균과 표준 편차로 나타내었다. 비교실험을 위해 상업적으로 판매하는 참기름 5종과 함께 측정하였다.
분석에 사용한 시약은 n-hexane, dichloromethane, acetonitrile, N,N-dimethylformamide, water 등으로 HPLC용(Burdick & Jackson, Muskegon, MI, USA)시약을 사용하였다. 정제 과정에 사용되는 cartridge는 Sep-Pak Florisil Vac Cartridge 6 cc/g(Waters, Milford, MA, USA)를 구매하여 사용하였다.
데이터처리
실험군 간의 통계학적인 분석은 Sigma-Stat 2.0(Jandel Co., San Rafeal, CA, USA)를 이용하여 one-way analysis of variance(ANOVA)분석을 실시하였으며 유의성 검정은 신뢰구간 p<0.05에서 분석하였다.
성능/효과
19로 나타났다. 본 실험을 통해 제조된 참기름과 비교했을 때, 열풍 가열 방법에 의해 만들어진 참기름에서는 250℃에서 10-25분간 볶았을 때 상업적으로 판매되고 있는 참기름과 유사한 색상을 보였으며, 직접 가열 방법에 의해 만들어진 참기름에서는 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)값이 모두 낮게 나타나 상업적으로 판매되고 있는 참기름보다 어둡고 탁한 색을 띄어 품질적으로 낮게 평가되었다.
21 μg/kg으로 가장 많이 검출되었으나 국내 기준치인 2 μg/kg 이하였다. 250℃에서 가열하였을 때 PAHs 함량은 220℃에서 보다 증가하는 경향을 보였고, 시간이 지남에 따라 PAHs 함량도 유의적으로 증가하였다.
5분 이후 시간에 따른 PAHs 함량은 10분에서 1.88 μg/kg, 15분에서 2.08 μg/kg, 20분에서 2.22 μg/kg, 25분에서 2.93 μg/kg으로 190℃의 동일 시간대 보다 많은 양의 PAHs가 검출되었다.
5분 이후 시간에 따른 PAHs 함량은 10분에서 2.93 μg/kg, 15분에서 3.38 μg/kg, 20분에서 4.18 μg/kg, 25분에서 4.66 μg/kg으로 190, 220℃의 동일 시간대 보다 많은 양의 PAHs가 검출되었다.
93 μg/kg으로 190℃의 동일 시간대 보다 많은 양의 PAHs가 검출되었다. 8PAHs 중 BaP는 시간이 지남에 따라 증가하는 경향을 보이고 있으나 유의적인 차이가 없었고, DahA, BghiP, IcdP는 15분 이후부터 검출되었으나 모두 정량한계 이하였다. 220℃에서 가열하였을 때 PAHs 함량은 190보다 증가하는 경향을 보였으나 시간에 따른 PAHs 함량의 변화는 일부 유의적인 차이가 나타나지 않았다.
43 μg/kg으로 다소 증가하는 경향을 보였으나 일부는 표준편차 내에 존재하여 유의적인 차이가 없었다. 8PAHs 중에서 인체 발암물질인 BaP와 발암 가능 물질인 BaA, CRY는 시간이 지남에 따라 다소 증가하였고, BbF, BkF는 증가량이 뚜렷하게 나타나지 않았다. 또한 상대적으로 검출한계가 높은 DahA, BghiP, IcdP는 가열시간이 늘어나도 검출되지 않았다.
가열 시간 별 PAHs 함량의 변화를 비교해본 결과, 190℃와 220℃에서 가열 시간이 늘어날수록 PAHs 생성량은 다소 증가하였으나 표준편차 내에 존재하여 유의적인 차이가 없었다. 하지만 고온인 250℃에서는 시간이 늘어날수록 PAHs 함량이 몇몇을 제외하고 유의적으로 증가하였다.
가열온도가 증가할수록 PAHs 생성량은 유의적으로 증가하였다. 가열 시간에 따른 PAHs 함량을 비교해보면, 190, 220℃에서 가열 시간이 늘어날수록 PAHs 생성량은 다소 증가하였으나 유의적인 차이가 없었지만, 고온인 250℃에서는 볶음 시간이 늘어남에 따라 PAHs 생성량은 유의적인 차이를 보였다. 볶음 방법에 따른 PAHs 함량은 간접가열 방식인 열풍을 이용하여 참깨를 볶은 후 착유한 참기름이 직접가열 방식으로 볶은 후 착유한 참기름보다 적게 검출되었다.
각각의 PAHs에 대한 회수율은 BaA 99.15%, CRY 97.63%, BbF 93.33%, BkF 89.22%, BaP 92.52%, DahA 87.06%, BghiP 97.50%, IcdP 81.19%, ISTD 80.2%로 만족할 수준 이었으며, 검출한계(LOD)는 0.012-0.382 μg/kg, 검량한계(LOQ)는 0.042-1.273 μg/kg 수준이었다.
반면에 직접 가열 조건에서 볶은 참깨를 착유한 참기름의 색도는 시중에 판매되는 참기름보다 명도(L), 적색도(a), 황색도(b)가 낮아 어둡고 탁한 색을 띄어 품질적인 차이를 보였다. 결론적으로 PAHs 생성량을 고려해 볼 때 참기름 제조에 가장 적당한 볶음 온도와 시간은 낮을수록 좋으나 색도에서 품질적인 차이를 보였다. 이에 따라 본 실험을 통해 색도, 가열온도와 시간, 가열방법을 생각해 볼 때, 열풍 가열방법 250℃에서 10분간 볶은 후 착유하는 참기름 제조 방법이 가장 효율적인 가공방법으로 판단되었다.
81로 감소하는 경향을 나타내었다. 두 가지 가열 방법을 비교한 결과 직접가열 방법에 의해 만들어진 참기름이 열풍가열 방법에 의해 만들어진 참기름보다 상대적으로 명도가 낮았다.
78 μg/kg으로 간접가열 방식으로 20분간 볶았을 때보다 많이 검출되었다. 또한 5분 이후 시간에 따른 PAHs 함량은 간접가열 방식과는 달리 유의적으로 증가하였고, 간접가열 방식으로 250℃에서 볶았던 조건보다 많이 검출되었다. 특히 8PAHs 중에서 인체 발암물질인 BaP 함량은 5-20분 가열했을 때 1.
가열 시간에 따른 PAHs 함량을 비교해보면, 190, 220℃에서 가열 시간이 늘어날수록 PAHs 생성량은 다소 증가하였으나 유의적인 차이가 없었지만, 고온인 250℃에서는 볶음 시간이 늘어남에 따라 PAHs 생성량은 유의적인 차이를 보였다. 볶음 방법에 따른 PAHs 함량은 간접가열 방식인 열풍을 이용하여 참깨를 볶은 후 착유한 참기름이 직접가열 방식으로 볶은 후 착유한 참기름보다 적게 검출되었다. 참기름의 색도를 비교했을 때 온도와 시간이 증가함에 따라 명도(L)와 황색도(b)는 감소하였고, 적색도(b)는 증가하였다.
분석 결과 참깨를 볶는 온도와 시간에 따라 PAHs 함량은 1.67-4.66 μg/kg으로 증가하였다.
열풍장치를 이용하여 220℃에서 5, 10, 15, 20, 25분 볶은 후 착유한 참기름에서 PAHs 함량은 1.72, 1.88, 2.08, 2.22, 2.93 μg/kg으로 검출되었고 가스장치를 이용하여 220℃에서 5, 10, 15, 20분 볶은 후 착유한 참기름에서 PAHs 함량은 2.78, 3.70, 5.49, 6.48 μg/kg으로 검출되었다.
볶음 시간에 따른 색도는 높은 온도에서 시간이 증가함에 따라 명도(L)와 황색도(b)는 감소하였고, 적색도(a)는 증가하여 유의적인 차이를 보였다. 이러한 결과는 볶음 온도와 시간이 증가함에 따라 갈색화 반응이 일어나 명도, 적색도, 황색도에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
14를 나타내었다. 이러한 경향을 보아 190℃ 이후 볶음 온도가 높아질수록, 볶음 시간이 길어질수록 명도가 감소함을 알 수 있었다. 직접가열 방법으로 참깨를 볶은 경우 L값의 변화를 보면 220℃에서 5분간 볶았을 때 39.
결론적으로 PAHs 생성량을 고려해 볼 때 참기름 제조에 가장 적당한 볶음 온도와 시간은 낮을수록 좋으나 색도에서 품질적인 차이를 보였다. 이에 따라 본 실험을 통해 색도, 가열온도와 시간, 가열방법을 생각해 볼 때, 열풍 가열방법 250℃에서 10분간 볶은 후 착유하는 참기름 제조 방법이 가장 효율적인 가공방법으로 판단되었다.
2에 나타내었다. 일부 유의적인 차이가 없는 결과를 보이기도 했으나 가열 온도가 높아질 수록 PAHs 함량은 유의적으로 증가하였다. Kim 등(17)은 가열 온도에 따른 BaP 생성량을 알아보는 실험을 실시하였는데 온도가 높아 질수록 BaP 생성량은 유의적으로 증가하여 본 실험과 유사한 결과를 보였다.
특히 8PAHs 중에서 인체 발암물질인 BaP 함량은 5-20분 가열했을 때 1.64-3.68 μg/kg이 검출되었으며, 10분 이후 가열시간에서는 국내 기준치인 2 ppb 이상으로 검출되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
이성체 화합물의 위해성 평가는 어떤 기준으로 실시하고 있는가?
PAHs와 같은 이성체 화합물의 위해성 평가는 대표물질의 독성을 기준으로 상대독성계수(Toxic Equivalency Factors, TEFs)를 정하여 실시하고 있으며, 현재 적용되고 있는 평가는 PAHs 화합물 중 발암성이 가장 높은 BaP을 기준(TEF=1)으로 상대독성계
참기름의 장점은?
이 가운데 참기름은 고소한 향미가 있고 다른 식용유지에 비해 산화되기 어렵다는 점, 영양적으로 우수함이 있다는 점 등의 다양한 기능적 특성을 갖고 있기 때문에 조미료 및 식품으로 이용하고 있다. 지금까지 참기름은 참깨를 볶는 과정 중에 물리화학적인 특성이 변화하여 품질에 영향을 미치고 있으며 이에 대한 연구가 진행되었다.
참기름에 대해 열풍 가열 방식에서는 PAHs가 적게 생성하는 이유는 어떻게 추측할 수 있는가?
이와 같은 결과를 생각해 볼 때 열풍 가열 방식에서는 PAHs가 적게 생성됨을 알 수 있었다. 이는 참깨가 볶아 질 때 표면에 형성된 PAHs 유도체가 열풍에 의해서 떨어져 나갈 가능성이 있으며, 열풍조건 가열방식에서는 참깨의 표면 온도가 직접가열 방식보다 상대적으로 낮아 덜 타게 됨으로써 적게 생성되었으리라 추측할 수 있다. 따라서 열풍을 이용한 가열 방법이 참기름 제조 과정 중 PAHs 저감화에 효율적이라 사료된다.
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