[논문]FT-IR과 탄소동위원소 분석을 통한 연어유의 구분에 관한 연구

조은아; 차윤환; 이영상

doi:10.9799/ksfan.2012.25.4.968

FT-IR과 탄소동위원소 분석을 통한 연어유의 구분에 관한 연구
A Study of Salmon Oil Type Analysis by FT-IR and Carbon Isotopes Ratio 원문보기

한국식품영양학회지 = The Korean journal of food and nutrition, v.25 no.4, 2012년, pp.968 - 973

조은아 (숭의여자대학교 식품영양과) , 차윤환 (숭의여자대학교 식품영양과) , 이영상 (서울세관 분석실)

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzes the structure types of salmon oil to evaluate the purity of salmon oil products based on the 38 different types of imported salmon oil products distributed in the Republic of Korea. The major types of omega-3 foods in the salmon oil are ethyl ester (EE) and triglyceride (TG). If the salmon oil contained potential contaminants and was processed in order to remove it, EE type omega-3 fatty acids are found in concentration. This provides a good guide in assessing if products were made with EE type ingredients or re-esterified contaminated materials. The results of the FT-IR analysis showed significant difference in the C=O, C-O band positions in TG and EE. There were 19 TG type products and 19 EE type products. The analysis of carbon isotope ratio was performed on the types of TG and EE. There were different properties in the 19 TG type products. In one product, the carbon isotope ratio was -25.15 and the other 18 products showed -22.15~-23.96. The carbon isotope ratio of all 19 EE type products showed -21.91~-23.74. The results of the TLC analysis showed similar results with FR-IR. The re-esterified TG form was not detected in the TG type products, confirming that the TG type products contained natural salmon oil. This study aimed to provide the basic material in classifying the types of natural salmon oil and re-esterified salmon oil, by analyzing the pattern and proportion of FT-IR spectrum, carbon isotope ratio, and TLC.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이 두 유형 제품에 대한 인체의 안전성, 흡수성 등에 관련한 연구에 따르면 EE 유형의 제품보다는 TG 유형의 제품이 인체에 더 유용하고, 안전성 면에서 장점이 있지만 가격이 비싸다는 단점이 있다(Arne 등 1991; Larry 2011). 또한 논문에서는 고도불포화지방산(high unsaturated fatty acid, HUFA)의 생체 이용율, 생리작용의 지속성과 새로운 기능의 발현은 HUFA의 화학형태나 분자종에 의하여 크게 달라진다는 것이 서서히 밝혀지게 되었다. HUFA의 TG 구조가 EE 구조보다 생체 이용율이 우수하였다.
시중에서 유통되고 있는 오메가-3 건강기능식품은 연어유, 멸치유, 정어리유, 물범유 등이며, 이 중 연어유 제품이 약 75%를 차지하고 있다. 본 연구는 시중에서 유통되고 있는 오메가-3 제품의 상당수를 차지하는 연어유를 시료로 다양한 분석법(FT-IR, 탄소안정동위원소, TLC)으로 확인하여, 천연의 오염되지 않은 원료를 가공한 것인지(TG 형태) 또는 오염되거나 부적절한 원료를 제조 공정 과정에서 제거한 제품인지(EE 형태)를 알아보는 기초자료로 사용하고자 하였다.
본 연구는 한국에서 수입 유통되고 있는 연어유 38개 제품을 대상으로, 어유의 구조 유형을 분석하여 순수 연어유를 사용하여 만든 제품인지 여부를 확인하고자 하였다. 오메가-3 제품 중 주요한 연어유의 유형은 ethyl ester(EE)와 triglyceride(TG)인데, 연어유가 잠재적인 오염물질을 가지고 있는 경우, 이를 제거하기 위해 가공하게 되면 EE 유형을 가지는 오메가 -3 지방산이 생성된다.

제안 방법

FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy) 분광 분석은 Nicolet Impact 400D(Madison, WI, USA)를 이용하였으며, 시료는 마이크로 피펫으로 1 ㎕를 취해 KBr 셀에 고르게 도포하고, 측정은 Transmittion법으로 400～4,000 ㎝-1 의 범위에서 분해능 8 ㎝-1, 스캔 횟수 16번의 조건으로 측정하였다.
가열 후 나타난 갈색 또는 흑색의 반점으로 검출된 연어유의 지방 유형을 정성 확인하였다. TG, EE spot의 위치를 확인하기 위해서 멸치어유(Chemport Inc., Korea)를 EE 유형으로 제조한 것과 ethyl ester한 후 리에스테르화 한 것을 표준시료로 사용하여 비교하였다.
시료를 TLC(Thin layer chromatography)용 silica gel 판(Merck, Darmstadt, Germany)에 점적한 다음, A 용매[hexane : ethyl ether : acetic acid = 90:10:1(TG, DG의 분리도가 명확함)], B 용매[hexane : ethyl ether : methanol : acetic acid = 85:15:3:2(DG, MG의 분리도가 명확함)]를 1:1로 혼합한 전개용매로 하여 약 10 ㎝ 전개한 후 TLC plate에 10% 황산을 분무하여 100～200℃로 가열하였다. 가열 후 나타난 갈색 또는 흑색의 반점으로 검출된 연어유의 지방 유형을 정성 확인하였다. TG, EE spot의 위치를 확인하기 위해서 멸치어유(Chemport Inc.
FT-IR 실험 결과로 시중에 판매되고 있는 38종의 연어유는 모두 두 가지 유형인 TG와 EE 유형임을 확인하였으나, 제품에 사용된 것이 100% 연어유인지는 확인이 어려웠다. 따라서 시중에서 오메가-3 제품으로 판매되는 서로 다른 종의 어유 제품과 탄소안정 동위원소를 비교 분석하여 이들의 것과 연어유와의 차이점을 확인하였다. 각 어유별 탄소안정 동위 원소비는 연어유의 δ₁₃C(‰)가 －26.
분석 시료를 실리카(SiO₂)에 흡착 후 전개용매의 극성에 따른 용해도의 차이를 이용해 전개하여 TG, DG, MG, EE 형태를 확인하였다. 시료를 TLC(Thin layer chromatography)용 silica gel 판(Merck, Darmstadt, Germany)에 점적한 다음, A 용매[hexane : ethyl ether : acetic acid = 90:10:1(TG, DG의 분리도가 명확함)], B 용매[hexane : ethyl ether : methanol : acetic acid = 85:15:3:2(DG, MG의 분리도가 명확함)]를 1:1로 혼합한 전개용매로 하여 약 10 ㎝ 전개한 후 TLC plate에 10% 황산을 분무하여 100～200℃로 가열하였다.
)에 흡착 후 전개용매의 극성에 따른 용해도의 차이를 이용해 전개하여 TG, DG, MG, EE 형태를 확인하였다. 시료를 TLC(Thin layer chromatography)용 silica gel 판(Merck, Darmstadt, Germany)에 점적한 다음, A 용매[hexane : ethyl ether : acetic acid = 90:10:1(TG, DG의 분리도가 명확함)], B 용매[hexane : ethyl ether : methanol : acetic acid = 85:15:3:2(DG, MG의 분리도가 명확함)]를 1:1로 혼합한 전개용매로 하여 약 10 ㎝ 전개한 후 TLC plate에 10% 황산을 분무하여 100～200℃로 가열하였다. 가열 후 나타난 갈색 또는 흑색의 반점으로 검출된 연어유의 지방 유형을 정성 확인하였다.
시중에서 판매되고 있는 오메가-3 제품 38종을 시료로 FT-IR 적외선 분광 분석을 실시하였으며, 스펙트럼을 비교하여 제품의 구조적인 특징을 확인하였다. 결과는 Fig.
연어유 TG 그룹의 재-에스테르화(rTG) 유형을 분석하여 가공 여부를 확인하고자 TLC를 이용한 정성분석을 실시하였다. 유지를 에틸에스테르하여 글리세롤과 재-에스테르화한다면 지방산 구조인 트리글리세라이드로 결합하지 않은 지방산에틸에스테르가 잔류하게 되므로 rTG가 검출될 것이다(Jiankang 등 2010; Dyerberg 등 2010).
탄소안정 동위원소 분석은 EA IR-MS(Isoprime-EA)를 사용하였으며, 시료 전처리는 캡슐에 담긴 어유를 취해 보트(boat, 주석 재질)에 약 0.08 ㎎을 달아 시료 당 3회 반복하여 측정하였으며, 비교분석을 위해 reference standard(NIST RM8542 IAEACH-6 sucrose)로 보정한 house standard(－12.27±0.16)를 약 0.08 ㎎을 달아 평균값인 12.27‱과의 편차를 보정한 값을 결과값으로 사용하였다(Cho & Lee 2012).

대상 데이터

본 연구에 사용된 연어유는 국내에서 건강기능식품으로 수입되어 판매되고 있는 총 38종의 제품으로, 구입한 시료의 원산지는 캐나다산 20종, 미국산 7종, 뉴질랜드 7종, 호주산 4종이었다. 탄소동위원소비 분석에는 연어유를 비롯하여 연어유와 비교하기 위한 몇 종의 어유를 비교시료로 사용하였다.
탄소동위원소비 분석에는 연어유를 비롯하여 연어유와 비교하기 위한 몇 종의 어유를 비교시료로 사용하였다. 사용된 제품은 외국에서 수입되는 연어유 2종과 시중에서 판매되고 있는 연어 2종을 구입하여, 직접 용제로 추출한 연어유, 국내에서 제조된 EE 유형과 TG 유형의 어유 각각 1종, 정어리유(외국에서 수입되는 정어리유 3종, 건강기능식품으로 판매되는 정어유 제품 2종) 5종, 멸치유(멸치에서 추출한 멸치유 1종, 건강기능식품으로 판매되는 멸치유 제품 1종) 2종, 정제어유로 표시하여 판매되는 제품(어종이 따로 표시되어 있지 않음) 6종, 물범유 4종을 분석시료와 비교하는 시료로 사용하였다.
본 연구에 사용된 연어유는 국내에서 건강기능식품으로 수입되어 판매되고 있는 총 38종의 제품으로, 구입한 시료의 원산지는 캐나다산 20종, 미국산 7종, 뉴질랜드 7종, 호주산 4종이었다. 탄소동위원소비 분석에는 연어유를 비롯하여 연어유와 비교하기 위한 몇 종의 어유를 비교시료로 사용하였다. 사용된 제품은 외국에서 수입되는 연어유 2종과 시중에서 판매되고 있는 연어 2종을 구입하여, 직접 용제로 추출한 연어유, 국내에서 제조된 EE 유형과 TG 유형의 어유 각각 1종, 정어리유(외국에서 수입되는 정어리유 3종, 건강기능식품으로 판매되는 정어유 제품 2종) 5종, 멸치유(멸치에서 추출한 멸치유 1종, 건강기능식품으로 판매되는 멸치유 제품 1종) 2종, 정제어유로 표시하여 판매되는 제품(어종이 따로 표시되어 있지 않음) 6종, 물범유 4종을 분석시료와 비교하는 시료로 사용하였다.

성능/효과

B 스펙트럼에서 1,391 ㎝-1 와 1,372 ㎝-1 은 -C-H(CH3 sym bending)의 위치를, 1,096 ㎝-1 와 1,034 ㎝-1 은 -C-O(streching)의 band position으로, 이들이 강하게 나타나는 것으로 볼 때 EE의 스펙트럼으로 판단되며, 유지의 공통 스펙트럼과 B의 스펙트럼 패턴을 조합해 보면 지방산에틸에스테르에서 주로 확인되는 것으로 확인되었다.
FT-IR 분석 결과로, 시중에서 판매되고 있는 오메가-3 연어유 제품의 유형은 트리글리세라이드 형태(TG Form)와 에틸에스테르 형태(EE Form)가 함께 유통되고 있는 것을 확인할 수 있었다.
이는 EE 유형의 상품을 직접 제품화했거나, 재조합(re-esterified triglyceride)한 제품임을 밝히는 지표가 된다. FT-IR 스펙트럼에서 TG와 EE는 C=O, C-O band position의 유의적인 차이가 있었으며, 38개 제품 중 TG 유형의 제품이 19개, EE 유형의 제품이 19개였다. 탄소동위원소비를 분석한 결과, TG 유형 제품 중 1개 제품이 －25.
FT-IR 실험 결과로 시중에 판매되고 있는 38종의 연어유는 모두 두 가지 유형인 TG와 EE 유형임을 확인하였으나, 제품에 사용된 것이 100% 연어유인지는 확인이 어려웠다. 따라서 시중에서 오메가-3 제품으로 판매되는 서로 다른 종의 어유 제품과 탄소안정 동위원소를 비교 분석하여 이들의 것과 연어유와의 차이점을 확인하였다.
또한 논문에서는 고도불포화지방산(high unsaturated fatty acid, HUFA)의 생체 이용율, 생리작용의 지속성과 새로운 기능의 발현은 HUFA의 화학형태나 분자종에 의하여 크게 달라진다는 것이 서서히 밝혀지게 되었다. HUFA의 TG 구조가 EE 구조보다 생체 이용율이 우수하였다. 유리형의 HUFA와의 비교에서는 즉효성은 뒤떨어지지만 산화안정성과 효과의 지속성이라는 점에서는 유리형보다 우수하다고 발표하고 있다(Yasuhiro & Keiichi 2002).
74로 TG 유형의 제품과는 큰 차이는 없었다. TLC 분석에서 FT-IR 분석결과와 동일하게 TG 유형과 EE 유형의 제품을 구분할 수 있었다. TG 유형의 제품에서 어유를 에틸에스테르화하여 화학적으로 재결합시키는 재-에스테르화(rTG) 제품은 확인되지 않았다.
각 어유별 탄소안정 동위 원소비는 연어유의 δ13C(‰)가 －26.35～－26.85, 정제어유 －22.54～－23.11, 멸치유 －23.23, 정어리유 －22.35～－22.56, 하프물범유 －24.43～－24.54로 각 어종간 특징적인 차이가 있음을 알 수 있었다.
시중에서 판매되고 있는 오메가-3 제품 38종을 시료로 FT-IR 적외선 분광 분석을 실시하였으며, 스펙트럼을 비교하여 제품의 구조적인 특징을 확인하였다. 결과는 Fig. 1과 같이 두 가지의 유형으로 나타났고, 38종 제품 중 19종은 TG의 패턴을 나타내었으며, 나머지 19종은 EE의 스펙트럼 패턴으로 확인되었다.
2). 동일한 C=O의 스펙트럼에서 TG 형태는 1,745 ㎝^-1, EE 형태는 1,736 ㎝^-1였으며, C-O의 스펙트럼에서 TG는 1,148 ㎝^-1, EE는 1,178 ㎝^-1로 서로 다른 패턴 유형을 나타냄을 확인하였다.
스펙트럼을 살펴보면 3,012 ㎝^-1 부근에서 =C-H 피크를, 2,925～2,852 ㎝^-1 부근에서 -C-H 피크를, 1,740 ㎝^-1 부근에서 에스테르의 C=O 피크를, 1,655 ㎝^-1 부근에서 C=C 피크를, 1,460 ㎝^-1 부근에서 카르복실레이트 피크를, 1,148～1,178 ㎝^-1 부근에서 C-O-C 피크를 보이는 것이 공통적으로 확인되었다. 이러한 공통적인 피크를 볼 때 일반적인 유지류에서 나타나는 스펙트럼임을 알 수 있다.
시중에서 판매되고 있는 38종의 연어유간에 탄소안정 동위 원소비는 TG 유형 19종 제품의 δ13C(‰)이 －22.15～－25.15, EE 유형의 19종 제품이 －21.91～－24.74로 TG 유형과 EE 유형은 유사한 탄소동위원소비 값을 갖는 것을 확인하였고, 이들 유형별에 따른 탄소 동위원소비 확인으로는 FT-IR과 같은 큰 차이를 확인하기 어려우므로 TG 및 EE 유형을 구별하는데에 탄소안정 동위원소 검증은 효과가 없는 것을 확인하였다.
위와 같은 방법으로 38종의 연어유를 분석하였고, TG 유형의 제품 19종에서는 EE 부분이 확인되지 않았으며, EE 유형의 제품 19종에서는 TG 부분이 확인되지 않는 것을 확인하였다(data not shown). 19종의 TG 유형 연어유 제품은 재-에스테르화(rTG) 공정을 거쳐 제조하지 않은 것으로 판단된다.
5 A～D의 표준시료 결과에서 EE 부분과 TG 부분이 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 유지를 에틸에스테르화한 유지에서는 TG 부분이 확인되지 않았고, rTG의 유지에서는 TG와 EE가 모두 검출되는 것으로 확인되었다. 이것은 재-에스테르화 공정에서 지방산에틸에스테르가 글리세롤과의 반응에서 TG 구조로 결합되지 않은 EE 형태가 일부 잔류하기 때문이다.

후속연구

본 연구의 FT-IR 분석 스펙트럼 분석과 탄소동위원소 분석 및 TLC 분석 결과를 바탕으로 연어유 원료 사용에 있어서의 진위 여부와 연어유의 품질 및 가공 여부를 확인할 수 있을 것으로 기대한다.
따라서 TG 유형의 제품 모두 천연의 구조를 가지는 연어유인 것으로 판단된다. 본 연구의 분석결과에서 보는 바와 같이, 연어유의 FT-IR 스펙트럼의 특징, 탄소동위원소 비 및 TLC 분석으로 연어유의 유형을 구분하여, 시판되고 있는 연어유의 표기사항이 정확한 제품인지를 구별하는 기초 자료가 될 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	triglyceride의 장단점을 설명하시오.	이 두 유형 제품에 대한 인체의 안전성, 흡수성 등에 관련한 연구에 따르면 EE 유형의 제품보다는 TG 유형의 제품이 인체에 더 유용하고, 안전성 면에서 장점이 있지만 가격이 비싸다는 단점이 있다(Arne 등 1991; Larry 2011). 또한 논문에서는 고도불포화지방산(high unsaturated fatty acid, HUFA)의 생체 이용율, 생리작용의 지속성과 새로운 기능의 발현은 HUFA의 화학형태나 분자종에 의하여 크게 달라진다는 것이 서서히 밝혀지게 되었다.
	기능성 지질의 의미를 설명하시오.	기능성 지질이란 넓은 의미로 식품에 특정한 물리, 화학기능을 부여하거나 또는 섭취하였을 때 특정한 건강상의 이익을 제공하는 지질을 의미한다. 기능성 지질에는 카로테노이드, 폴리페놀화합물, 토코페롤 및 토코트라이엔올, 파이토스테롤 등의 비비누화물질과 올레산, 감마리놀렌산, 공액리놀레산, 오메가-6계 지방산, 오메가-3계 지방산 등의 지방산을 비롯하여 인지질, 미강유, 참기름, 다이아실글리세롤 등이 포함된다(Choe 2010).
	기능성 지질에 해당되는 물질을 적으시오.	기능성 지질이란 넓은 의미로 식품에 특정한 물리, 화학기능을 부여하거나 또는 섭취하였을 때 특정한 건강상의 이익을 제공하는 지질을 의미한다. 기능성 지질에는 카로테노이드, 폴리페놀화합물, 토코페롤 및 토코트라이엔올, 파이토스테롤 등의 비비누화물질과 올레산, 감마리놀렌산, 공액리놀레산, 오메가-6계 지방산, 오메가-3계 지방산 등의 지방산을 비롯하여 인지질, 미강유, 참기름, 다이아실글리세롤 등이 포함된다(Choe 2010).

참고문헌 (14)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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