[논문]음식물의 부패정도에 따른 악취물질의 발생특성 연구: 트리메틸아민, 암모니아를 중심으로

안지원; 오경용; 박신영; 이기한; 김용휘; 김기현

문제 정의

이를 위해, 3가지 유형의 음식물을 선정하여 부패 시, 이들로부터 배출되는 복합악취 물질 중, 질소화합물 계열인 TMA와 NH₃를 중심으로 시간에 따른 농도변화를 분석하였다. 그리고 이와 동시에 이들 악취 물질의 농도와 악취의 세기와의 관계도 비교 평가하고자 하였다.
1 ppm 수준을 유지한다. 본 연구에서는 주요 악취 발생원 중의 하나로 간주할 수 있는 음식물의 부패와 연계하여 여러 가지 악취물질들의 배출 특성을 살펴보았다. 이를 위해, 3가지 유형의 음식물을 선정하여 부패 시, 이들로부터 배출되는 복합악취 물질 중, 질소화합물 계열인 TMA와 NH₃를 중심으로 시간에 따른 농도변화를 분석하였다.
본 연구에서는 채취한 시료의 농도 대를 정확히 파악하고자 TMA와 NH₃의 표준시료를 이용하여 검량선을 작성하였다. TMA는 3가지 농도대로, NH₃는 4가지 농도대로 작업용 표준시료를 조제하여 검량에 활용하였다.

제안 방법

TMA와 NH₃의 분석을 위한 시료 채취는 일회용 주사기 안에 축적되는 고농도의 부패 공기 시료를 일회용 주사기 채로 직접 Tedlar bag에 일정량 회수하는 방식으로 채취하였다. 그리고 이를 다시 분석에 적합한 수준으로 헬륨이나 질소를 이용하여, 희석하는 방법으로 연구를 진행하였다.
주사기 채로 직접 Tedlar bag에 일정량 회수하는 방식으로 채취하였다. 그리고 이를 다시 분석에 적합한 수준으로 헬륨이나 질소를 이용하여, 희석하는 방법으로 연구를 진행하였다. TMA 분석을 위한 시료는 IL Tedlar bag에 부패공기시료 10ml를 주입하고, 나머지는 헬륨으로 채워 100배 희석하는 방식으로 준비하였다(그러나 오징어 시료는 168시간이 지나면서 TMA가 고농도로 검출되어 SPME을 이용한 분석을 위해 500배 희석을 하였다).
메추리알, 고등어, 오징어의 부패로 발생하는 TMA와 NH₃의 농도 경향을 쉽게 표현하기 위해 농도값에 log를 취하여 농도의 시간적 경향을 살펴보았다. 그 결과, 그림 1에 제시한 바와 같이 TMA와 NH₃의 농도 값은 부패가 진행할수록 농도가 상승하는 경향이 나타났다.
악취성분의 농도와 온.습도에 따른 상관분석을 실시하였다. 상관분석 결과, TMA는 온도와 상관성이 있는 것으로 나타났으며 고등어> 메추리알어 순으로 상관성이 높게 나타났다.
악취는 감각적인 공해로 개인차가 크게 나타나는 점을 착안하여, 악취 농도를 악취세기로 환산하여 농도와의 관계를 비교해 보았다. 그 결과, TMA와 NH₃는 농도에 따른 차이가 크지만 악취세기로 비교할 경우 사람이 감지하는 냄새의 강도는 크게 차이가 나지 않음을 확인하였다 (그림 2).
본 연구에서는 주요 악취 발생원 중의 하나로 간주할 수 있는 음식물의 부패와 연계하여 여러 가지 악취물질들의 배출 특성을 살펴보았다. 이를 위해, 3가지 유형의 음식물을 선정하여 부패 시, 이들로부터 배출되는 복합악취 물질 중, 질소화합물 계열인 TMA와 NH₃를 중심으로 시간에 따른 농도변화를 분석하였다. 그리고 이와 동시에 이들 악취 물질의 농도와 악취의 세기와의 관계도 비교 평가하고자 하였다.

대상 데이터

그리고 이를 다시 분석에 적합한 수준으로 헬륨이나 질소를 이용하여, 희석하는 방법으로 연구를 진행하였다. TMA 분석을 위한 시료는 IL Tedlar bag에 부패공기시료 10ml를 주입하고, 나머지는 헬륨으로 채워 100배 희석하는 방식으로 준비하였다(그러나 오징어 시료는 168시간이 지나면서 TMA가 고농도로 검출되어 SPME을 이용한 분석을 위해 500배 희석을 하였다). NH₃의 경우는 10L Tedlar bag에 부패공기시료 30ml를 주입하고, 나머'지는 질소로 채워 333배 희석하는 방식으로 준비하였다.
본 연구를 위해 부패 상태에서 강한 냄새를 발생하는 3종류의 음식물(삶은 메추리알, 고등어, 오징어) 을 준비하였다. 준비한 음식물은 동일한 조건으로 부패시키기 위해, 멸균과정을 거친 분쇄기에 갈아 사용하였다.
갈아 둔 음식물은 60ml 일회용 주사기에 5g씩 일정하게 담고 공기를 60ml 채운 후, 통풍이 잘되는 곳에 상온 상태로 보관하였다. 일회용 주사기는 한 종류의 음식물에 10개씩 준비하여 총 30개를 준비하였다.

이론/모형

NH₃의 경우는 10L Tedlar bag에 부패공기시료 30ml를 주입하고, 나머'지는 질소로 채워 333배 희석하는 방식으로 준비하였다. 이렇게 채취한 시료를 TMA는 SPME를 이용한 GC/NPD 방법으로, NH₃는 UV/VIS 분광 계측기를 이용한 인도페놀법으로 분석하였다.

성능/효과

관계를 비교해 보았다. 그 결과, TMA와 NH₃는 농도에 따른 차이가 크지만 악취세기로 비교할 경우 사람이 감지하는 냄새의 강도는 크게 차이가 나지 않음을 확인하였다 (그림 2).
log를 취하여 농도의 시간적 경향을 살펴보았다. 그 결과, 그림 1에 제시한 바와 같이 TMA와 NH₃의 농도 값은 부패가 진행할수록 농도가 상승하는 경향이 나타났다. 부패가 진행되기 시작한다고 판단되는 24시간 이후부터 TMA농도는 계속 증가하다가 시작일로부터 504시간이 지나면서 농도는 서서히 감소하였다.
습도에 따른 상관분석을 실시하였다. 상관분석 결과, TMA는 온도와 상관성이 있는 것으로 나타났으며 고등어> 메추리알어 순으로 상관성이 높게 나타났다. NH₃는 습도와 상관성이 있는 것으로 나타났으며, 고등어> 메추리알어 순으로 강하게 나타났다.

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