초록 ▼

홍화의 황색소 및 적색소는 천연색소로 쓰이는 첨가물로써, 의학적으로 평활근 수축작용, 혈액응고 억제작용을 나타내기 때문에 그 사용상에 있어 주의를 요하나 현재까지 체계적인 분석방법이 확립되어 있지 않은데 본 연구의 목적은 식품중의 홍화 황/적색소의 체계적인 분석을 위한 분석방법을 확보하는 것이다. 이를 위해 홍화로부터 용매, 온도 및 시간에 따른 색소의 추출률을 알아보았고, 나아가 황색소 및 적색소의 동시 정제법에 대한 개발을 시도하였으며, 정제물을 이용해 식품중에 사용하고 있는 색소의 함량분석법을 연구하였다. 홍화 중의 황색소와

홍화의 황색소 및 적색소는 천연색소로 쓰이는 첨가물로써, 의학적으로 평활근 수축작용, 혈액응고 억제작용을 나타내기 때문에 그 사용상에 있어 주의를 요하나 현재까지 체계적인 분석방법이 확립되어 있지 않은데 본 연구의 목적은 식품중의 홍화 황/적색소의 체계적인 분석을 위한 분석방법을 확보하는 것이다. 이를 위해 홍화로부터 용매, 온도 및 시간에 따른 색소의 추출률을 알아보았고, 나아가 황색소 및 적색소의 동시 정제법에 대한 개발을 시도하였으며, 정제물을 이용해 식품중에 사용하고 있는 색소의 함량분석법을 연구하였다. 홍화 중의 황색소와 적색소의 최대파장은 각각 403nm, 529nm이었다. 색소의 추출 조건은 물의 경우 추출 시간과 온도를 달리하여도 시간과 온도에 관계없이 일정한 추출률을 보였다. 물에 methanol을 넣어 추출하였을 시는 추출률이 전반적으로 비슷하지만 100% methanol로 추출을 하였을 경우에 현저히 낮은 추출률을 나타냈고, alkali 용매로 추출을 한 결과 황색소와 적색소가 동시에 추출되어 동시 추출${\cdot}$정제의 가능성을 보였다. 황색소와 적색소를 동시 추출하기 위한 최적의 조건은 50% methanol에 $Na_2\;CO_3$ 를 포화시킨 용매를 이용하는 경우이었으며 이 때 산성화 용매로 0.5M citric acid-methanol 용액을 사용하였다. Open column chromatography를 사용하여 동시정제를 하였는데 각각 충진제로써 Amberlite XAD-4, Avicel cellulose, Sephadex LH-20를 사용하였고, 특히 황색소는 최종적으로 prep-HPLC를 사용하였다. Amberlite XAD-4로 적색소와 황색소를 분리시키고, 분리한 적색소는 다시 Avicel cellulose에서 적색소인 carthamin을 정제하였다. 또한 Sephadex LH-20에서 황색소를 다시 분리하여 preparative-HPLC법으로 황색소인 safflor yellow A와 safflor yellow B를 정제하는 방법을 확립하였다.
식품중에 함유된 홍화 색소를 분석하기 위하여 HPLC 사용하였는데, 이 때 column은 $C_{18}$ (RP), 이동상은 water와 methanol을 사용하여 methanol을 0min에서 35min까지 35% 증가시키는 gradient mode로 하였다. 추출용매는 황색소는 water, 적색소는 60% acetone을 사용하였으며, 식품의 특성별로 추출 방법을 결정하여, 총 42종의 식품중에 대해 홍화 황색소 및 적색소의 함량을 분석하였다. 그 결과 홍화 황색소는 단 3가지 식품에서만이 검출되었고, 그 함량은 각각 $46.20{\mu}g/m{\ell}$, $118.44{\mu}g/m{\ell}$, $34.58{\mu}g/g$이었으며, 적색소는 어느 식품에서도 존재하지 않았다. 각 식품의 대한 회수율 측정 결과 황색소의 경우 액체식품 및 water에 완전히 용해되는 식품은 약 100%, 추출과정을 거치는 식품은 70%이었다. 적색소의 회수율은 또한 합성색소 4종에 대해 HPLC 측정을 해 본 결과 홍화 색소의 어느 peak와도 겹치지 않고 분리가 되기 때문에 식품 중 홍화색소를 분리하는데 어려움이 없었다.

Abstract ▼

Safflor pigments are food additives used as natural pigments. Due to induction of smooth muscle contractile action and restraining of blood coagulation, these should be used with caution. Nevertheless, analytical methods of these pigments are not well established to identify and quantify. Therefore,

Safflor pigments are food additives used as natural pigments. Due to induction of smooth muscle contractile action and restraining of blood coagulation, these should be used with caution. Nevertheless, analytical methods of these pigments are not well established to identify and quantify. Therefore, the purpose of this work was to establish appropriate analytical methods in order to isolate and identify safflor pigments from foods. The effects of solvent type, temperature and extraction time were evaluated for the establishment of extraction condition of yellow and red pigments from Carthamus tinctorius L. Separation method of both yellow and red pigments simultaneously was also examined. The separated pigments were purified through column chromatography and used as standard pigment for this experiment.UV/Vis spectrum of the yellow and red pigments showed $\gamma_{max}$ at 403 and 529nm, respectively. When they coexisted in a solution, they showed two distinguishable wavelengths. The absorbances of extracts did not change with different conditions of time and temperature. The extraction efficiency with different solvents was also similar, but extraction with 100% methanol showed very low extraction rate. Yellow and red pigments extracted by an alkali solvent existed at the same extract.Therefore, it was possible to extract, isolate and purify these two pigments simultaneously.
For the extraction of yellow and red pigments, the most suitable solvent was saturated $Na_2\;CO_3$ in 50% methanol, and 0.5M citric acid in methanol for acidification.Open column chromatography and preparative-HPLC were used for isolation and purification and the resins for open column were Amberlite XAD-4, Avicel cellulose and Sephadex LH-20. The red pigments were isolated from yellow by Amberlite XAD-4, and then carthamin was purified by Avicel cellulose. The yellow pigments were also subdivided into 5 fractions by sephadex LH-20 and safflor yellow A/B, were purified respectively in fraction 2 and fraction 4 through prep-HPLC.
The distribution of safflor pigments in several processed foods were investigated with HPLC. A Merck $C_{18}$ reverse-phase column was used for the determination of pigment contents with water and methanol mixture (0$\rightarro$50%) as elution solvent. The extraction of safflor yellow from foods was carried out by water, while safflor red was by 60% acetone. Among 42 samples of foods analyzed, safflor yellow was detected from only 3 samples, and no safflor red in any food sample. In recovery tests, yellow pigments added to powdered foods which could be dispersed in water easily were recovered at the level of about 100%. On the other hand, only about 70% of added yellow pigment were recovered from solid foods. In the case of red pigment, it was recovered at the level of about 70% level from solid foods, whereas at the very low level ($10{\sim}60%$) from drinks. Four artificial pigments were compared by HPLC with safflor pigments, all of pigments materials were not overlapped with safflor pigments. Thus, it suggests that it is possible to identify these pigments from foods without complication.

목차 Contents

• 표지...1
• 용역연구개발사업최종보고서...5
• 제출문...6
• 연구사업 최종보고서 요약문...7
• Project Summary...8
• 목차...9
• 제1장 서론...10
• 제1절 연구 목적 및 필요성...10
• 제2절 연구 내용 및 방법...11
• 제2장 국내외 기술 개발 현황...14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...15
• 제1절 연구 재료 및 방법...15
• 제2절 연구 수행 방법...15
• 제3절 연구 결과 및 고찰...26
• 제4절 요약 및 기대 효과...58
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...60
• 가. 연구개발 목표 달성도...60
• 나. 대외 기여도...60
• 제5장 연구개발결과의 활용성과 및 계획...61
• 가. 계량적 성과...61
• 나. 성과내용기술...61
• 다. 활용계획...61
• 제6장 기타 중요변경사항...62
• 제7장 참고문헌...63
• 총괄 연구과제 요약...66