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문제 정의
- 따라서 우리나라 식생활 특성이 반영된 국가 식품영양성분 자료 구축이 필요하였는데 이의 일환으로 가공 및 외식식품에 함유되어 있는 각종 3대 영양소와 비타민(지용성/수용성), 무기질 등의 영양성분분석을 실시하였고, 본 논문에서는 그 결과 중에서 지용성 비타민인 retinol과 β-carotene의 함량 분석을 보고하였다.
- 본 연구에서는 6개의 지역(강원도, 경기도, 경상도, 서울, 전라도, 충청도)에서 채취한 가공 및 외식식품 38종에 함유되어 있는 β-carotene 및 retinol의 함량을 조사하였다.
제안 방법
- β-Carotene 표준품 10 mg을 3 mL의 chloroform에 녹여 이를 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 20, 40 μg/mL의 농도가 되도록 positive displacement pipette(Gilson S.A.S., Villiers Le Bel, France)으로 희석하여 조제하였다.
- 이들 시료들의 지역별 수집 및 균질화는 한경대학교 NLS(National Lab System) 센터에서 이루어졌으며, 시료 수거를 위한 지역 선정은 통계청 조사에 따른 인구분포도, 지역 및 사회적 음식의 특성, 외식업체 분포도 등을 고려하여 전국을 6개 권역(강원도, 경기도, 경상도, 서울, 전라도, 충청도)으로 나누고 각 권역에서 다시 3개의 중단위로 나누며, 이들 중단위를 다시 4개의 소단위 지역으로 각각 다시 나누어서 식품을 채취하였다. 4개의 소단위 지역에서 수거한 식품들을 각각 균질기(Robot Coupe R301 Ultra, Robot Coupe, London, UK)로 균질화한 후 균질화된 각 4개의 소단위별 시료들로부터 일정량(150 g)을 취하여 이를 모두 혼합한 후 다시 균질기(Robat Coupe)로 균질화 하였다. 이렇게 최종적으로 균질화된 시료를 각 분석기관에 50 g씩 시료병에 질소 충진하여 밀봉한 후 스티로폼 박스에 아이스팩을 첨가하여 3개 기관에 당일 배송하였다.
- HPLC 분석을 위하여 β-carotene 분석을 위해 준비된 추출액의 20 μL를 injection 하였다(12).
- HPLC 분석을 위하여 retinol 분석을 위해 준비된 추출액의 5 μL를 injection 하였다.
- Retinol 검량선 작성을 위하여 retinol 표준품 10 mg을 5 mL의 choloroform에 녹여 stock solution 2 mg/mL를 준비한 후 이를 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 20, 40 μg/mL의 농도가 되도록 chemical pipette으로 희석하여 조제하였다.
- 매회 시료들을 분석할 때마다 일주일 간격으로 분석 품질관리를 위한 in house-material로서 시중에서 구입한 분유를 함께 분석하여 나오는 결과값(β-carotene, retinol)으로 quality control(QC) chart를 작성하여 분석품질을 관리하였다.
- 면류 14종(간짜장, 자장면, 짬뽕, 우동(중국집), 일식우동, 막국수, 비빔국수, 물냉면, 비빔냉면, 열무냉면, 회냉면, 쫄면, 콩국수, 해물칼국수), 만두류 4종(고기만두, 군만두, 김치만두, 물만두), 떡류 12종(꿀떡, 찹쌀떡(팥속), 시루떡(떡집), 약식(떡집), 인절미(떡집), 가래떡, 모듬찰떡, 무지개떡, 백설기, 절편, 증편, 매운 떡볶이), 제빵류 8종(도넛, 찹쌀도넛, 마늘빵(빵집), 버터크림빵(빵집), 모닝빵, 햄&치즈샌드 위치, 야채고로케, 페이스트리빵)을 지역별로 채취하여 β-carotene과 retinol 함량을 측정하였다.
- 본 연구에서는 각 지역별(강원도, 경기도, 경상도, 서울, 전라도, 충청도)로 채취한 가공 및 외식식품 38종에 함유되어 있는 β-carotene 및 retinol의 함량 분석을 위하여 알칼리를 이용한 직접 검화법과 용매추출법을 병행하여 수행하였다.
- 추출관에 6% pyrogallol ethanol 용액을 10 mL 첨가한 후 시료와 잘 섞이도록 vortex mixer로 혼합한 후 1분 동안 추출관의 공기를 질소로 치환하였고 10분 동안 sonication을 수행하였다. 알칼리 비누화를 위하여 60% KOH 용액 8 mL를 추출관에 첨가한 후 질소로 충진한 후 air condenser를 연결하고 teflon tape을 이용하여 틈새를 밀봉하였다. 다음 75°C, 100 rpm으로 설정되어 있는 shaking water bath(BS-21, Lab companion, Minnesota, USA)에서 1시간 동안 검화를 수행하였고, 검화를 완료한 후 찬물에 추출관을 냉각하였다.
- 얻어진 검량 선을 이용하여 농도를 구한 후 retinol 함량을 μg/100 g으로 환산하였다.
- 용해 시킨 액을 PTFE 0.5 μm disposable syringe filter(Hydrophobic, DISMIC-13JP, Toyo Roshi Kaisha, Ltd., Tokyo, Japan)로 여과한 후 각각 reversed-phase HPLC 분석을 통하여 β-carotene과 retinol의 함량을 각각 정량하였다.
- 면류 14종(간짜장, 자장면, 짬뽕, 우동(중국집), 일식우동, 막국수, 비빔국수, 물냉면, 비빔냉면, 열무냉면, 회냉면, 쫄면, 콩국수, 해물칼국수), 만두류 4종(고기만두, 군만두, 김치만두, 물만두), 떡류 12종(꿀떡, 찹쌀떡(팥속), 시루떡(떡집), 약식(떡집), 인절미(떡집), 가래떡, 모듬찰떡, 무지개떡, 백설기, 절편, 증편, 매운 떡볶이), 제빵류 8종(도넛, 찹쌀도넛, 마늘빵(빵집), 버터크림빵(빵집), 모닝빵, 햄&치즈샌드 위치, 야채고로케, 페이스트리빵)을 지역별로 채취하여 β-carotene과 retinol 함량을 측정하였다. 이들 시료들의 지역별 수집 및 균질화는 한경대학교 NLS(National Lab System) 센터에서 이루어졌으며, 시료 수거를 위한 지역 선정은 통계청 조사에 따른 인구분포도, 지역 및 사회적 음식의 특성, 외식업체 분포도 등을 고려하여 전국을 6개 권역(강원도, 경기도, 경상도, 서울, 전라도, 충청도)으로 나누고 각 권역에서 다시 3개의 중단위로 나누며, 이들 중단위를 다시 4개의 소단위 지역으로 각각 다시 나누어서 식품을 채취하였다. 4개의 소단위 지역에서 수거한 식품들을 각각 균질기(Robot Coupe R301 Ultra, Robot Coupe, London, UK)로 균질화한 후 균질화된 각 4개의 소단위별 시료들로부터 일정량(150 g)을 취하여 이를 모두 혼합한 후 다시 균질기(Robat Coupe)로 균질화 하였다.
- 4개의 소단위 지역에서 수거한 식품들을 각각 균질기(Robot Coupe R301 Ultra, Robot Coupe, London, UK)로 균질화한 후 균질화된 각 4개의 소단위별 시료들로부터 일정량(150 g)을 취하여 이를 모두 혼합한 후 다시 균질기(Robat Coupe)로 균질화 하였다. 이렇게 최종적으로 균질화된 시료를 각 분석기관에 50 g씩 시료병에 질소 충진하여 밀봉한 후 스티로폼 박스에 아이스팩을 첨가하여 3개 기관에 당일 배송하였다. 배송된 시료는 –20°C의 냉동고에 저장하여 분석에 사용하였다.
- 여기서 얻은 상등액을 분리하여 anhydrous sodium sulfate가 충진되어 있는 glass pipet을 통과하여 수분을 제거한 후 50 mL의 정용병에 옮겼다. 추출 용매를 15 mL씩 두 번 더 반복하여 추출하였으며, 이들 여액을 모두 50 mL의 정용병에 모아서 추출액으로 정용하였다. 정용한 추출액 50 mL에서 10 mL를 25 mL screw-cap vial에 취하여 질소로 용매를 완전히 제거한 후 chloroform 1 mL를 가하여 vortex mixer로 혼합하여 용해시켰다.
- 먼저 100 mL 용량의 추출관에 균질화된 시료 5 g을 첨가하였는데 이때 시료가 분말일 경우, 시료 2 g에 증류수 3 mL를 첨가하여 맞춰준 후 진행하였다. 추출관에 6% pyrogallol ethanol 용액을 10 mL 첨가한 후 시료와 잘 섞이도록 vortex mixer로 혼합한 후 1분 동안 추출관의 공기를 질소로 치환하였고 10분 동안 sonication을 수행하였다. 알칼리 비누화를 위하여 60% KOH 용액 8 mL를 추출관에 첨가한 후 질소로 충진한 후 air condenser를 연결하고 teflon tape을 이용하여 틈새를 밀봉하였다.
대상 데이터
- Fluorescence 검출기는 excitation과 emission 파장이 각각 340 nm와 460 nm로 설정되었으며, 칼럼은 ODS 4 μm(Nova-Pak® C18, 150 ×3.9 mm i.d., Waters)를 사용하였다(12).
- 검량선을 얻기 위한 β-carotene(≥95% HPLC, 032-17991, Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Osaka, Japan)과 retinol(≥99% HPLC, 95144-250 mg, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)은 각각 표준품을 구입하여 사용하였다.
- 본 실험에서 시료들로부터 β-carotene과 retinol 추출을 위하여 사용된 ethanol, n-hexane, ethyl acetate는 일반시약(normal-grade)을 사용하였으며, 정량을 위한 기기분석에서 사용된 chloroform, acetonitrile, methanol, dichloromethane은 특급시약(HPLC-grade)을 사용하였다.
- 분석에 사용된 HPLC는 영린 SP 930D 듀얼 펌프와 ODS 4 μm 칼럼(Nova-Pak® C18, 150×3.9 mm i.d., Waters, Milford, MA, USA)이 장착되어 있었다.
데이터처리
- 각 기관별로 이들 시료의 β-carotene과 retinol을 교차분석한 후 이를 평균값으로 나타내었다.
- 각 기관별로 이들 시료의 β-carotene과 retinol을 교차분석한 후 이를 평균값으로 나타내었다. 세 기관의 결과값 선정 기준은 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)와 Q-value를 사용하였다. Q-value는 결과 값들 사이에서 다른 값과 크게 동떨어지는 값을 어떠한 신뢰도를 가지고 삭제하고자 할 때 이용될 수 있는데 다음과 같이 구하였다.
이론/모형
- β-carotene과 retinol의 함량 분석을 위하여 알칼리 비누화법을 수행한 후 동시추출 하였다(11,12).
성능/효과
- β-carotene 함량은 짬뽕(73.03∼338.58 μg/100 g), 막국수(86.44∼287.18 μg/100 g), 비빔국수(325.29∼606.59 μg/100 g), 비빔냉면(40.56∼713.28 μg/100 g), 열무냉면(62.04∼299.87 μg/100 g), 회냉면(109.45∼543.63 μg/100 g), 쫄면(220.48∼528.41 μg/100 g)에서 비교적 높은 함량이 검출되었으며, 간짜장(6.22∼49.16 μg/100 g), 자장면(4.39∼13.87 μg/100 g), 우동(중국집, 28.42∼77.03 μg/100 g), 일식우동(24.44∼52.45 μg/100 g), 물냉면(3.51∼33.27 μg/100 g), 콩국수(2.33∼14.20 μg/100 g), 해물칼국수(8.80∼30.77μg/100 g)에서는 비교적 낮은 수치를 나타내었다.
- 떡류 제품 12종에서는 매운 떡볶이와 모듬찰떡에서 β-carotene 함량이 각각 평균 205.11 μg/100 g과 41.33 μg/100 g으로 검출되었으며, retinol은 매운 떡볶이(1.65∼10.45 μg/100 g)에서만 검출되었다.
- 또한, 비타민 A(μgRE)의 함량은 제빵류 중에서 페이스트리빵과 버터크림빵(빵집), 모닝빵들이 각각 77.3 RE와 51.2 RE, 41.4 RE를 나타내며 가장 높은 함량을 보였다.
- 만두류 식품 4종에서는 김치만두에서 β-carotene 197.64 μg/100 g으로 가장 높게 검출되었으며, 비타민 A(μgRE) 함량은 33.3 RE이었다.
- 면류 식품 중에서 비빔국수와 회냉면, 쫄면, 비빔냉면이 각각 77.5 RE와 61.3 RE, 56.4 RE, 53.2 RE의 비타민 A(μgRE)를 함유하며 높은 수치를 나타내었다.
- 비빔국수, 쫄면, 비빔냉면, 회냉면 순으로 β-carotene 함량이 높게 나타났으며, 전반적으로 retinol 함량은 미미한 수준이었다.
- 비타민 A(μg RE)의 함량은 제빵류 중에서 페이스트리빵과 버터크림빵(빵집), 모닝빵들이 각각 77.3 RE와 51.2 RE, 41.4 RE를 나타내며 가장 높은 함량을 보였다.
- 비타민 A(μgRE) 함량은 비빔국수와 회냉면, 쫄면, 비빔냉면이 각각 77.5 RE와 61.3 RE, 56.4 RE, 53.2 RE이었다.
- Q-value=의심이 되는 데이터와 가장 가까운 값의 차/ 가장 큰 수치에서 가장 작은 수치를 뺀 값. 세 기관의 결과 값들 중에서 상대표준편차가 50% 이하이며, Q-value가 0.94보다 작은 값을 취하였다.
- 제빵류 식품에 함유되어 있는 β-carotene 및 retinol 함량의 평균값을 종합적으로 비교한 결과(Fig. 2), 면류, 만두류, 떡류 식품에서보다 비교적 높은 retinol 함량을 보였다.
- 페이스트리빵 평균 retinol 64.51 μg/100 g과 버터크림빵(빵집) 평균 retinol 43.26 μg/100 g, 모닝빵 평균 retinol 37.77μg/100 g으로 검출되며 제빵류 중에서는 가장 높은 retinol 함량을 나타내었다.
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