식품의 과산화물가 측정(AOCS 공정분석법)

문서 내 토픽

1. 과산화물가 측정 원리

지방의 산패는 이취 및 불쾌한 풍미를 발생시키며 지방 분해 및 지방 산화에 의한 결과이다. 지방 분해에 의한 결과는 triacylglycerol로부터 주로 저급지방산이 분리되어 이취를 발생시키는 현상이다. 일반적인 유지는 저장 중 일차적으로 hydroperoxide가 생성되는 1차 산화 단계를 거친 후 hydroperoxide가 분해되고 휘발성 물질이 생성되는 2차 산화 단계가 이어진다. 유지의 산패를 검출하거나 유도기간을 측정하는 데 이용되며 유지의 산패 정도를 예측 시 사용되는 과산화물가(POV, peroxide value)는 유지 1kg에 함유된 과산화물의 mg 당량수를 말하며 m mol 수 또는 meq(milli-equivalent)로 표시한다. 이 POV의 측정 원리로 1차 산화 생성물인 지방 hydroperoxide를 측정하는 것이다.
2. 과산화물가 측정 방법

보통 과산화물가 측정 시 보통 유지를 acetic acid 또는 chloroformㆍacetic acid 혼합액의 용매 에 용해시킨 후 KI(Potassium iodide)을 용해시켜 형성되는 I-을 용해된 유지 중의 과산화물과 반응시켜 I2(아이오딘)으로 산화시킨다. 이때 생성된 I2를 Na2S2O3의 표준용액으로 적정하여 그 소비량으로부터 과산화물의 함량을 계산한다.
3. 유지의 산화 메커니즘

유지의 산화 메커니즘 중 자동산화는 유리 라디칼 연쇄반응(free radical chain reaction)으로 개시(initiation), 전파(propagation), 종결(termination)단계로 구분된다. 개시단계에서 유지는 열, 빛, 물리적, 화학적 에너지 또는 촉매 등에 의해 분자 내 공유결합을 이루고 있는 수소를 잃어 각종 radical을 형성하게 된다. 전파단계에서는 radical의 연쇄반응에 의해 alkoxyl(ROㆍ), peroxyl (ROOㆍ), alkyl radicals(Rㆍ) 등 각종 radicals이 증가하면서 다양한 산화생성물이 생성 되고 종결반응에서는 유지유래 radicals은 상호간 결합에 의해 deradicalization된다.
4. 유지의 유도기간

유지를 저장하여 산패가 발생하기 직전까지의 기간을 유도기간이라고 하는데, 이는 과산화물가 의 측정으로 예측할 수 있다. 식물성 유지에 비해 포화지방산이 많은 동물성 유지의 경우 과산화 물가가 20-40mEq/kg에 도달하기까지 걸리는 시간을 그 유도기간으로 정하며, 식물성 유지의 경우 과산화물가가 60-100mEq/kg이 되는데 소요되는 시간을 그 유도기간으로 정하고 있다.
5. 실험 목적

과산화물가는 유지 산패의 초기단계 즉, 1차 산화를 거친 정도를 측정하는 척도이며, 이 값이 높게 측정되었다는 것은 식품으로서 부적당한 것이다. 하지만 산패가 진행됨에 따라 이 과산화물 가는 감소하게 되며 이 사이에 있는 기간을 유도기간이라고 한다. 즉, 과산화물가의 측정으로 유 지의 산패정도 및 유도기간을 예측할 수 있다. 이에 따라 유지의 과산화물가 측정법과 원리 및 방법을 익히고자 한다.
6. 실험 과정

1. 마개가 있는 300mL-Δflask에 시료별 1.0g 칭량한다. 2. 시료가 담긴 Δflask에 chloroform(CHCl3) 10mL를 가하여 시료를 용해시킨다. 3. 여기에 acetic acid, glacial 15mL를 가하고 혼합한다. 4. 포화 KI 용액 1mL를 취하고 입구를 호일로 막은 후, 1분간 진탕 후, 암소에서 5분간 방치한다. 5. 방치를 마친 Δflask에 D.W 75mL를 가한 후 다시 입구를 막고 심하게 진탕한다. 6. 여기에 0.01N-Na2S2O3 표준용액을 burette을 이용하여 적정하고, 1% starch(지시약)를 1-2 방울 적하하여 종말점을 확인하며 0.01N-Na2S2O3의 사용량(mL)을 기록한다. 7. 공시험 또한 6의 과정과 동일하게 진행하며 0.01N-Na2S2O3의 사용량(mL)을 기록한다.
7. 실험 결과

실험 결과, New 콩기름의 과산화물가는 8.98±2.42 mEq/kg, Old 콩기름의 과산화물가는 13.75±5.17 mEq/kg으로 나타났다. New 참기름의 과산화물가는 6.15±5.15 mEq/kg, Old 참기름의 과산화물가는 13.61±1.01 mEq/kg으로 나타났다. New 들기름의 과산화물가는 12.46±4.17 mEq/kg, Old 들기름의 과산화물가는 124.46±3.98 mEq/kg으로 나타났다. New 올리브유의 과산화물가는 41.83±4.01 mEq/kg, Old 올리브유의 과산화물가는 77.73±1.88 mEq/kg으로 나타났다.
8. 실험 고찰

실험 결과에서 PO(O), OO(O)를 제외한 모든 신뢰수준이 95%에 미치지 못하여 큰 오차가 발생하였다. 이는 실험 진행의 숙련도, 이전 실험의 Δflask 재사용으로 인한 시료(유지)의 잔여물, 진탕 시간 및 정도의 기준, 반응액으로 사용한 용액의 부피, 적정에 대한 starch를 지시약으로 사용하는 실험의 어려움 등이 존재하여 정밀하게 진행되어야 하는 실험의 신뢰수준이 매우 낮은 것으로 판단된다. 또한 PO, OO 시료의 Old가 New보다 높게 측정된 것은 유도기간이 지났으며 산패가 진행되고 있다는 것을 알 수 있다. 하지만 SBO, SSO 시료의 경우 카보닐가를 병행하여 측정하는 것이 옳으며, New와 Old간 과산화물가의 차이가 크게 나지 않았지만, 카보닐가의 차이가 극명하다면 산패되었다고 판정할 수 있다.
9. 실험 결론

유지(지질)의 과산화물가 측정 방법 중 하나인 AOCS 공정분석법을 사용하여 1% starch를 지시약으로, 0.01N-Na2S2O3 표준용액으로 적정하여 유지에 대한 과산화물가를 측정하였다. 실험 결과, New 유지의 경우 SSO > SBO > OO > PO 순, Old 유지의 경우 SSO > SBO > PO > OO 순으로 과산화물가가 높은 것으로 측정되었다. 하지만 실험 과정에서 여러 오차 요인이 발생하여 신뢰수준이 낮았으며, 향후 실험 방법 개선이 필요할 것으로 판단된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 주제2: 과산화물가 측정 방법

과산화물가 측정 방법에는 크게 요오드 적정법, 분광광도법, 전위차 적정법 등이 있습니다. 요오드 적정법은 가장 널리 사용되는 방법으로, 유지 시료에 요오드화칼륨을 첨가하여 생성된 요오드를 티오황산나트륨 용액으로 적정하는 방식입니다. 분광광도법은 과산화물이 특정 파장에서 흡광도를 나타내는 것을 이용하여 측정하는 방법입니다. 전위차 적정법은 과산화물이 전극에서 산화-환원 반응을 일으키는 것을 이용하여 측정하는 방식입니다. 각 방법은 장단점이 있으며, 실험 목적과 여건에 따라 적절한 방법을 선택해야 합니다.
2. 주제4: 유지의 유도기간

유지의 유도기간은 유지가 산화되기 시작하기 전까지의 기간을 의미합니다. 유도기간은 유지의 종류, 조성, 저장 조건 등에 따라 다양하게 나타납니다. 일반적으로 불포화도가 높은 유지일수록, 온도가 높을수록, 금속 이온이 존재할수록 유도기간이 짧아집니다. 유도기간을 측정하면 유지의 산화 안정성을 평가할 수 있으며, 이를 통해 유지의 저장 수명을 예측할 수 있습니다. 따라서 유도기간 측정은 유지 제품의 품질 관리와 개선에 중요한 정보를 제공합니다.
3. 주제6: 실험 과정

이 실험에서는 요오드 적정법을 이용하여 다양한 유지 시료의 과산화물가를 측정하였습니다. 구체적인 실험 과정은 다음과 같습니다. 1) 유지 시료를 아세트산-클로로포름 용액에 녹인다. 2) 요오드화칼륨 용액을 첨가하여 과산화물이 요오드를 유리시키도록 한다. 3) 유리된 요오드를 0.01 N 티오황산나트륨 용액으로 적정한다. 4) 적정 종말점에서의 소비된 티오황산나트륨 용액의 부피를 측정하여 과산화물가를 계산한다. 이 과정을 통해 각 유지 시료의 과산화물가를 정량적으로 측정할 수 있습니다.
4. 주제8: 실험 고찰

이번 실험에서는 요오드 적정법을 이용하여 유지의 과산화물가를 측정하였습니다. 이 방법은 간단하고 신속하며 비교적 정확한 결과를 제공하지만, 일부 한계점도 존재합니다. 예를 들어 시료 전처리 과정에서 오차가 발생할 수 있으며, 요오드화칼륨 첨가 시 부반응이 일어날 수 있습니다. 또한 과산화물가는 유지의 산화 정도를 나타내는 지표이지만, 유지의 전반적인 품질을 평가하기에는 부족할 수 있습니다. 따라서 향후 연구에서는 다양한 분석 방법을 병행하여 유지의 품질을 종합적으로 평가할 필요가 있습니다. 또한 실험 조건을 세분화하여 유지의 산화 메커니즘을 보다 심도 있게 분석할 수 있을 것으로 기대됩니다.