[논문]흡착제를 이용한 참기름의 벤조피렌 저감화

최승관; 최수빈; 강성태

doi:10.3746/jkfn.2014.43.4.564

흡착제를 이용한 참기름의 벤조피렌 저감화
Reduction of Benzo(a)pyrene Content in Sesame Oil by Using Adsorbents 원문보기

한국식품영양과학회지 = Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, v.43 no.4, 2014년, pp.564 - 569

최승관 (서울과학기술대학교 식품공학과) , 최수빈 (서울과학기술대학교 식품공학과) , 강성태 (서울과학기술대학교 식품공학과)

초록
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Benzo(a)pyrene 함량이 4.1 ppb가 되도록 첨가한 참기름에 흡착제인 활성탄을 첨가하였을 때 첨가량, 교반시간, 교반온도가 증가함에 따라 benzo(a)pyrene 함량이 줄어들었다. 참기름에 활성탄을 0.5%(w/w) 투입하고, 30분간 $70^{\circ}C$에서 교반하였을 때 볶은 참기름에 존재하고 있는 benzo(a)pyrene의 함량은 0.91 ppb까지 낮아져 식품공전규격인 2.0 ppb 이하의 적합 수준의 참기름을 얻을 수 있었다. 경기권 재래시장에서 판매되고 있는 재래식 압착 참기름 30건의 benzo(a)pyrene의 함량은 0.19 ppb부터 4.11 ppb로 나타났다. 경기권 재래시장에서 구입한 참기름 중 benzo(a)pyrene 함량이 가장 높은 3가지 시료(2.14~4.11 ppb)를 위와 같은 최적의 흡착조건으로 처리하였을 때 benzo(a)pyrene의 함량은 0.43~0.86 ppb로 매우 효과적으로 감소하였다. 본 연구는 활성탄 첨가 후 교반처리만으로 볶음공정을 반드시 거치는 참기름에서 규격 이상의 벤조피렌이 검출되는 것을 저감화 하는 방법을 제시함으로써 참기름이 안전하게 생산, 유통될 수 있는 데에 응용할 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study was conducted to reduce benzo(a)pyrene in sesame oil by addition of several kinds of absorbents (active carbon, diatomaceous earth, kaolin, acid clay, perlite, and silicate). Sesame oil containing 4.1 ppb benzo(a)pyrene was stirred with 0.2% (w/w) several kinds of adsorbents at $40^{\circ}C$ for 30 min. Active carbon resulted in the highest reduction of benzo(a)pyrene in sesame oil among the investigated adsorbents, and decolorization was observed only by using silicate. Reduction of benzo(a)pyrene was optimized by controlling amount the of active carbon, stirring time, and stirring temperature. Futher, 4.1 ppb benzo(a)pyrene in sesame oil was reduced by up to 0.91 ppb by adding 0.5% (w/w) active carbon and stirring for 30 min at $70^{\circ}C$. Optimized conditions were applied to sesame oil (2.14~4.11 ppb) purchased from a Gyeonggi traditional market, and benzo(a)pyrene in sesame oil was reduced by up 0.43~0.86 ppb.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

86 ppb로 매우 효과적으로 감소하였다. 본 연구는 활성탄 첨가 후 교반처리만으로 볶음공정을 반드시 거치는 참기름에서 규격 이상의 벤조피렌이 검출되는 것을 저감화 하는 방법을 제시함으로써 참기름이 안전하게 생산, 유통될 수 있는 데에 응용할 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구는 흡착제의 benzo(a)pyrene의 저감화 가능성에 주목하고 활성탄(active carbon) 이외의 식품에 첨가물로 사용가능한 흡착제로서 규조토(diatomaceous earth), 백도토 (kaolin), 산성백토(acid clay), 퍼라이트(perlite), 규산마그네슘(silicate) 등을 선정하고 시판되고 있는 참기름과 혼합 하여 첨가량, 교반시간, 교반온도를 최적화함으로써 참기름 내의 benzo(a)pyrene 저감화를 최적화 하고자 시도하였다.

제안 방법

Benzo(a)pyrene 농도가 낮은 (주)사조해표에서 구입한 참기름을 4.1 ppb의 농도로 높여 제조한 참기름에 활성탄, 백도토, 산성백토, 규산마그네슘 등의 흡착제를 각각 0.2% (w/w) 투입하고 40℃에서 30분 동안 교반한 후 spectrophotometer(Shimazu)를 이용하여 420 nm에서 갈색도를 측정하였다(15).
Benzo(a)pyrene 함량을 4.1 ppb로 조절한 참기름 시료에 활성탄을 0.5%(w/w)를 투입하고 30~90℃에서 30분 동안 교반하여 교반온도에 따른 benzo(a)pyrene의 변화를 조사하였다(Table 4). 벤조피렌의 함량이 30℃에서 70℃로 증가함에 따라 1.
Benzo(a)pyrene 함량을 4.1 ppb로 조절한 참기름 시료에 활성탄을 0.5%(w/w)를 투입하고 40℃에서 5~60분간 교반하여 교반시간에 따른 benzo(a)pyrene의 변화를 알아보았다(Table 3). Benzo(a)pyrene 함량은 활성탄 첨가 후 30분까지 초기 4.
Benzo(a)pyrene의 함량이 식품공전규격 2.0 ppb를 초과한 No.11(3.05 ppb), No.17(2.14 ppb), No.18(4.11 ppb) 의 시료에 대해 최적화된 조건에서 benzo(a)pyrene의 함량을 저감화 하기 위해 0.5%(w/w)의 활성탄을 첨가하여 70℃ 에서 30분 동안 교반하였다. 활성탄 처리 결과 식품공전규격 2.
2%씩 넣고 40℃, 15분에서 교반하여 얻은 참기름의 benzo(a)pyrene 함량을 분석하였다. 가장 저감화 효과가 있는 흡착제를 선정하여 benzo(a) pyrene 저감화 조건 설정을 위해 흡착제 투입량, 교반시간, 교반온도를 달리하여 참기름 중에 함유된 benzo(a)pyrene 의 저감화 방법을 최적화하였다.
분석 결과 머무름 시간에 의해 정성 확인을 하였으며 내부표준법에 따른 피크 면적법으로 정량하였다. 검량곡선에서 얻어진 표준물질과 내부표준물질의 피크에 대한 면적비(AS/AIS)를 Y축으로 하고 표준물질의 농도를 X축으로 하여 검량곡선을 작성하고 시험용액의 면적비(ASAM/ ASAMIS)를 Y축에 대입하여 benzo(a)pyrene의 농도를 계산 하였다(14).
Benzo(a)pyrene 표준원액 100 μg/mL를 acetonitrile로 희석하여 표준용액 100 ng/mL로 조제하고 내부표준원액 100 μg/mL를 acetonitrile로 희석하여 내부표준용액 10 ng/mL로 조제하였다. 검량곡선표준용액은 benzo(a)pyrene 표준용액과 내부표준용액에 acetonitrile을 가해 내부 표준물질 농도는 10 ng/mL, 표준물질은 5개 농도(0.5, 1.0, 5.0, 10.0 및 30.0 ng/mL)로 되도록 조제하여 농도별로 분석하여 검량식을 Y=aX＋b의 형태로 작성하였다. 검량선에서 상관계수 값이 0.
식품에 사용되는 흡착제의 사용에 따른 benzo(a)pyrene 함량 변화를 조사하기 위해 benzo(a)pyrene의 농도가 낮은 (주)사조해표에서 구입한 참기름을 4.1 ppb까지 높인 뒤, 흡착제 활성탄(active carbon), 규조토(diatomaceous earth), 백도토(kaolin), 산성백토(acid clay), 퍼라이트(perlite), 규산마그네슘(silicate)을 각각 0.2%씩 넣고 40℃, 15분에서 교반하여 얻은 참기름의 benzo(a)pyrene 함량을 분석하였다. 가장 저감화 효과가 있는 흡착제를 선정하여 benzo(a) pyrene 저감화 조건 설정을 위해 흡착제 투입량, 교반시간, 교반온도를 달리하여 참기름 중에 함유된 benzo(a)pyrene 의 저감화 방법을 최적화하였다.
참기름에서 추출한 benzo(a)pyrene를 분석하기 위해 형광검출기(HPLC fluorescence detector, Shimazu, Kyoto, Japan)가 장착된 고속액체크로마토그래피(High performance liquid chromatography; HPLC, Shimazu)를 사용하였으며 칼럼은 LC-PAH column(250 mm×4.6 mm, particle size 5 μm)을 사용하였다(Table 1).
흡착제를 이용한 참기름 내의 benzo(a)pyrene 저감화 조건을 확인하기 위하여 경기지역에서 유통되는 참기름 중 benzo(a)pyrene의 함량이 식품공전규격 2.0 ppb 이하보다 높은 것으로 확인된 시료들에 활성탄을 0.5%(w/w) 투입하고, 70℃에서 30분 동안 교반한 후 참기름 내에 포함되어 있는 benzo(a)pyrene을 추출하여 정량분석 하였다.

대상 데이터

로부터, Sep-Pak Florisil Vac cartridge는 Waters Co.(Birmingham, UK)로부터 구입하여 사용하였다.
Benzo(a)pyrene 함량이 낮은 시료로서 (주)사조해표 (Incheon, Korea)의 참기름을 구입하였다. 흡착제의 저감화 효능을 평가하고 benzo(a)pyrene 함량이 높은 참기름 시료를 선정하기 위하여 경기지역 재래시장에서 정제하지 않고 착유한 특유의 향미를 가진 재래식 압착 참기름 시료 30가지(No.
이는 참깨를 가공하는 참기름 경우 제조환경과 볶음공정 중 온도 조절의 어려움으로 benzo(a)pyrene의 함량이 높았다고 판단된다. No.11, No.17, No.18의 세 가지 시료는 흡착제를 이용한 참기름 중 benzo(a)pyrene 함량의 저감화를 위한 시료로 선정하였다.
6 mm, particle size 5 μm)을 사용하였다(Table 1). 여기파장은 294 nm이고 형광파장은 404 nm이었다. 이동상으로는 아세토니트릴과 물의 혼합액(8:2)을 사용하였으며 isocratic 조건으로 1.
여기파장은 294 nm이고 형광파장은 404 nm이었다. 이동상으로는 아세토니트릴과 물의 혼합액(8:2)을 사용하였으며 isocratic 조건으로 1.0 mL/min의 유속으로 사용하였다. 시료는 20 μL를 주입하였다.
30)를 구입하였다. 흡착제로서 활성탄 (activated carbon granule, 200 mesh, Duksan, Gyeonggi, Korea), 규조토(celite 545, Duksan), 백도토(kaolin, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA), 산성백토(acid clay, Duksan), 퍼라이트(perlite, Kyungdong Ceratech Co., Ltd., Asan, Chungnam, Korea), 규산마그네슘(Magnesium silicate, Eco-system, Gyeonggi, Korea)을 사용 하였다.
Benzo(a)pyrene 함량이 낮은 시료로서 (주)사조해표 (Incheon, Korea)의 참기름을 구입하였다. 흡착제의 저감화 효능을 평가하고 benzo(a)pyrene 함량이 높은 참기름 시료를 선정하기 위하여 경기지역 재래시장에서 정제하지 않고 착유한 특유의 향미를 가진 재래식 압착 참기름 시료 30가지(No.1~No.30)를 구입하였다. 흡착제로서 활성탄 (activated carbon granule, 200 mesh, Duksan, Gyeonggi, Korea), 규조토(celite 545, Duksan), 백도토(kaolin, Sigma-Aldrich Co.

데이터처리

본 실험은 3회 반복 실험하였고 실험결과는 SPSS 20.0 (Statistical Package for Social Science, Chicago, IL, USA)을 이용하여 평균값과 표준편차를 계산하고, one-way ANOVA를 이용하여 P<0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하여 유의적인 차이를 검증하였다.

이론/모형

시료는 20 μL를 주입하였다. 분석 결과 머무름 시간에 의해 정성 확인을 하였으며 내부표준법에 따른 피크 면적법으로 정량하였다. 검량곡선에서 얻어진 표준물질과 내부표준물질의 피크에 대한 면적비(AS/AIS)를 Y축으로 하고 표준물질의 농도를 X축으로 하여 검량곡선을 작성하고 시험용액의 면적비(ASAM/ ASAMIS)를 Y축에 대입하여 benzo(a)pyrene의 농도를 계산 하였다(14).

성능/효과

2와 같다. 검량선 작성을 위해 0.5~30.0 ppb 범위의 5개 농도에서 측정 분석한 결과 Y=1.13064X +0.007257의 검량선을 나타냈으며 0.9999 이상의 상관계수를 나타냈다. LOD는 0.
11 ppb로 나타났다. 경기권 재래시장에서 구입한 참기름 중 benzo(a)pyrene 함량이 가장 높은 3가지 시료(2.14~4.11 ppb)를 위와 같은 최적의 흡착조건으로 처리하였을 때 benzo (a)pyrene의 함량은 0.43~0.86 ppb로 매우 효과적으로 감소하였다. 본 연구는 활성탄 첨가 후 교반처리만으로 볶음공정을 반드시 거치는 참기름에서 규격 이상의 벤조피렌이 검출되는 것을 저감화 하는 방법을 제시함으로써 참기름이 안전하게 생산, 유통될 수 있는 데에 응용할 수 있을 것으로 생각된다.
경기지역 재래시장에서 제조 및 소분하여 판매하는 재래식 압착 참기름 30건의 분석 결과 경기권 재래시장에서 판매되고 있는 재래식 압착 참기름의 benzo(a)pyrene 함량은 0.19 ppb부터 4.11 ppb로 다양하게 나타났다. 경기지역 유통되는 참기름 중 benzo(a)pyrene의 함량이 식품공전규격 2.
048 ppb로 나타났다. 공시료에 혼합표준물질을 첨가하여 회수율을 측정한 결과 참기름 평균회수율은 84%로 측정되었다.
벤조피렌의 함량이 30℃에서 70℃로 증가함에 따라 1.27±0.09 ppb에서 0.91±0.11 ppb로 감소하여, 교반온도가 높아짐에 따라 benzo(a)pyrene 함량이 유의적으로 감소되었다.
4와 같이 활성탄의 첨가량이 증가할수록 참기름 내의 benzo(a)pyrene 함량이 줄어드는 결과를 확인하였다. 참기름에 활성탄을 0.05%에서 0.5%까지 투입량을 증가시킴에 따라 benzo(a)pyren 함량이 4.16 ppb에서 1.35 ppb로 급격히 줄어들었으나 0.5%(w/w) 이상을 투입한 경우는 benzo(a)pyrene의 함량이 완만하게 감소하였고 1.5%이상을 투입한 경우 0.91~0.97 ppb로 일정한 수준을 유지 하였다.
1 ppb가 되도록 첨가한 참기름에 흡착제인 활성탄을 첨가하였을 때 첨가량, 교반시간, 교반온도가 증가함에 따라 benzo(a)pyrene 함량이 줄어들었다. 참기름에 활성탄을 0.5%(w/w) 투입하고, 30분간 70℃에서 교반하였을 때 볶은 참기름에 존재하고 있는 benzo(a)pyrene의 함량은 0.91 ppb까지 낮아져 식품공전규격인 2.0 ppb 이하의 적합 수준의 참기름을 얻을 수 있었다. 경기권 재래시장에서 판매되고 있는 재래식 압착 참기름 30건의 benzo(a)pyrene의 함량은 0.
5). 평균 benzo(a)pyrene 함량은 1.06 ppb로 식품공전의 규격인 2.0 ppb 이하로 안전하나 일부 sample의 경우 4.11 ppb로 규격의 2배가 넘는 경우도 확인되었다. 이는 참깨를 가공하는 참기름 경우 제조환경과 볶음공정 중 온도 조절의 어려움으로 benzo(a)pyrene의 함량이 높았다고 판단된다.
5%(w/w)의 활성탄을 첨가하여 70℃ 에서 30분 동안 교반하였다. 활성탄 처리 결과 식품공전규격 2.0 ppb를 초과한 No.11, No.17, No.18 시료의 benzo(a)pyrene 함량은 각각 0.67 ppb, 0.43 ppb, 0.86 ppb로 확인되어 확립된 조건에서 식품공전규격에 맞게 benzo(a) pyrene의 함량을 효과적으로 저감화 시킬 수 있었다(Fig. 6). 식품첨가물공전(16)에서는 흡착제를 사용 시 최종 식품 완성 전에 제거해야 하며, 식품중의 잔존량은 0.
활성탄 첨가량에 따른 benzo(a)pyrene 함량 변화를 측정한 결과 Fig. 4와 같이 활성탄의 첨가량이 증가할수록 참기름 내의 benzo(a)pyrene 함량이 줄어드는 결과를 확인하였다. 참기름에 활성탄을 0.
흡착제의 종류에 따른 benzo(a)pyrene 함량 변화를 측정한 결과 흡착제 중 활성탄을 제외한 규조토, 백도토, 산성백토, 퍼라이트, 규산마그네슘은 3.92~4.16 ppb로서 ben- zo(a)pyrene 함량변화에 큰 영향을 주지 못하는 것으로 분석되었다(Fig. 3). 한편 활성탄은 2.
흡착제의 종류에 따른 참기름의 갈색도 변화를 측정한 결과 활성탄, 백도토, 산성백토, 규조토, 퍼라이트의 갈색도는 각각 3.90, 3.91, 3.91, 3.91, 3.91로 원료 참기름인 대조군 시료의 값(3.91)과 유의적으로 차이가 없게 나타났다(Table 2). 그러나 규산마그네슘(silicate)을 사용한 경우의 갈색도는 3.

후속연구

6). 식품첨가물공전(16)에서는 흡착제를 사용 시 최종 식품 완성 전에 제거해야 하며, 식품중의 잔존량은 0.5%(규조토, 백도토, 산성백토, 탈크 및 퍼라이트 등 다른 불용성광물성 물질과 병용할 때에는 잔존량의 합계가 0.5%) 이하이여야 한다고 규정하고 있으므로 본 규정을 준수한다면 참기름의 benzo(a)pyrene의 저감화를 위한 효과적인 방안이 될 수 있으리라 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	식물에서 기름을 추출하는 방법은?	일반적으로 식물에서 기름을 추출하는 방법으로는 참깨, 들깨, 올리브 등을 압착하여 기름을 얻는 압착법, 유기용매 (n-hexane)를 이용하여 추출하는 추출법, 일반적인 액체나 기체와는 다른 고유의 특성을 갖는 임계 압력 및 임계 온도 이상의 조건을 갖는 상태에 있는 초임계유체(supercritical fluid, SCF)를 이용한 초임계유체추출법 등의 여러 가지 방법이 알려져 있다(1).
	압착 참기름의 경우 원료 자체가 오염되었을 경우 최종제품에 잔류하게 되는 이유는?	한국의 경우 참깨로 참기름을 만들 때 고소한 맛과 향을 향상시키기 위해 고온의 볶음처리가 사용된다. 압착 참기름은 다른 식용유지와 달리 일반적인 정제과정 없이 단순한 침전분리, 여과 등의 물리적인 정제에만 의존하고 있다. 따라서 원료 자체가 오염되었을 경우 이는 그대로 최종제품에 잔류하게 된다.
	참깨로 참기름을 만들 때 고소한 맛과 향을 향상시키기 위해 사용되는 방법은?	참기름은 한국에서는 전통적으로 고소한 맛과 향을 부여 하기 위하여 애용하고 있는 식품이다. 한국의 경우 참깨로 참기름을 만들 때 고소한 맛과 향을 향상시키기 위해 고온의 볶음처리가 사용된다. 압착 참기름은 다른 식용유지와 달리 일반적인 정제과정 없이 단순한 침전분리, 여과 등의 물리적인 정제에만 의존하고 있다.

참고문헌 (16)

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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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