< 연구 결과요약서 >
소속
학교 안양여자고등학교 책임 지도교사 염O민
참여
학생 남O연 , 박O연 , 백O연 , 조O주
과 제 명 참기름의 진위여부 판별을 위한 키트 제작
연구목표 참기름의 진위여부를 판별하기 위하여 물성분석을 하고 간단한 키트를 제작한다.
연구개요 및 내용
□ 이론적 배경 및 선행연구
○ 본 연구진은 식약처의 식품성분표를 분석하여 아미노산이 콩기름과 옥 수수유에는 포함되어 있지 않으나 참기름에는 다량 포함되어 있다는 것 을 발견하였다. 시중에 판매되는 참기름 속의 아미노산의 함유 여부를 확 인하면 향미유와 참기름을 구분할 수 있지만, 혼합유와 참기름을 구분할 수는 없다는 한계점을 지닌다.
○ 향미유의 경우 참기름과 비슷한 색상을 내기 위해 타르색소를 첨가하 는 경우가 있다. 따라서 양모염색법을 통해 타르색소의 첨가 여부를 확인 하여 참기름과 향미유 판별에 활용할 수 있을 것이라 생각하였다.
○ 중앙대학교 식품영양학과의 연구결과에 따라 수소핵자기공명법과 탄소 동위원소비 분석법을 통해 100%의 정확도로 가짜 참기름과 진짜 참기름 을 구분하는 방법을 개발하였다. 그러나 비용이 많이 들며 오랜 시간이 걸리고, 결과 분석이 어려워 일반 소비자가 접근하기에는 한계가 있다.
□ 연구 주제 선정(목적 및 필요성)
○ 본 연구는 참기름의 진위여부를 판별함에 있어서 일반 소비자들이 접 근할 수 있는 간단한 방법을 고안하고 이를 활용하여 간단한 키트를 제 작하는 것을 목적으로 한다.
○ 소비자들도 편리하고 간단한 방법으로 참기름의 진위여부를 판별할 수 있게 됨으로써 피해를 줄이는 새로운 방법을 제시한다는 점에서 필요성 이 있다.
□ 연구 방법
○ 양모염색법
양모염색법은 타르색소의 존재여부를 확인하는 염색법으로, 참기름처럼 보이게 하기 위해 타르색소가 들어간 향미유와 참기름을 구분할 수 있다.
○ 닌히드린 용액과의 반응
앞서 선행연구에서는 기름 중에서 참기름에만 아미노산이 함유되어 있 음을 알아냈다. 이를 이론적 배경으로 하여 아미노산 검출 반응인 닌히드 린 반응을 통해 아미노산 함유 여부를 파악할 수 있다. 닌히드린 용액은 아미노산이 포함된 물질과 반응하여 보라색을 나타낸다. 참기름과 향미유 중, 유일하게 아미노산이 포함된 참기름만 반응이 나타날 것이라 예상하 고 이에 대한 실험을 진행하였다.
※ 제한점 : 닌히드린 용액과의 반응을 이용하는 경우 참기름이 조금이라 도 포함되어 있으면 닌히드린 반응이 나타난다. 따라서 참기름과 향미유 만 판별 가능하며 혼합유의 경우에는 판별이 불가능하다는 제한점이 있 다.
□ 연구 활동 및 과정
○ 양모염색법
암모니아수를 이용하여 탈지한 양모를 색소추출샘플과 함께 수욕하여 양모의 염색 여부를 관찰한다. 염색된 경우 타르 색소가 검출되었다는 뜻 이며 박층 크로마토그래피를 통하여 타르 색소의 종류를 판별할 수 있다.
○ 닌히드린 용액과의 반응
기름 샘플을 에탄올에 유화시킨 뒤, 닌히드린 용액을 첨가하고 가열하 고 충분히 식혀 반응이 일어났는지 관찰한다. 보라색으로 색 변화가 나타 나면 닌히드린 반응이 일어난 것이다.
연구성과
□ 연구 결과
○ 양모염색법
실험 방법에 따라 양모 염색을 진행하였으나 참기름에 의한 착색인지 염색이 된 것인지 육안으로는 판별하기 어려우며 타르 색소의 첨가 여부 로는 향미유와 참기름을 정확히 판별하기 어려워 키트 제작에 도움이 되 지 않을 것으로 판단되었다.
○ 닌히드린 용액과의 반응
여러 번의 실험을 거친 결과, 참기름, 향미유, 대두유, 옥수수유 중 유 일하게 아미노산이 포함된 참기름에서만 보라색으로 반응이 나타났다. 따 라서 이를 이용하여 참기름과 향미유의 구별이 가능할 것이라고 판단되 었다. 이 판별법의 신뢰도를 확보하기 위해 여러 참기름 제품으로 실험을 진행했다.
[그림1]과 같이 참기름과 향미유를 닌히드린 용액과 반응시킨 결과 참기 름만 시험관 하단에 보라색으로 변색된 부분에서 반응이 일어나 아미노 산이 검출되었다. [그림2]과 같이 다른 참기름 제품을 추가적으로 구매하 여 다른 종류의 참기름에서도 동일한 결과가 도출되는지를 확인하였다.
실험 결과 참기름에서는 닌히드린 반응이 일어났으나 향미유에서는 일어 나지 않았다.
[그림1] [그림2]
□ 결과 해석 및 논의
○ 참기름에는 아미노산이 있지만 향미유에는 아미노산이 함유되어 있지 않기 때문에 닌히드린 반응을 이용하여 참기름과 향미유를 구분할 수 있 는 키트를 제작할 수 있다.
○ 이는 기존의 방법과 달리 소비자들이 쉽게 접근할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 혼합유의 경우에는 판별이 불가능하다는 제한점이 있다.
□ 결론 및 제언(시사점 및 향후 계획)
○ 닌히드린 용액을 통해 참기름과 향미유를 판별할 수 있다.
○ 닌히드린 용액을 이용하여 참기름 판별 키트를 제작할 수 있다.
○ 혼합유를 판별할 수 있는 키트에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
주요어 참기름 진위여부 판별 키트, 닌히드린 반응, 양모염색법 참기름, 향미유, 혼합유
< 연구 결과보고서 >
1. 개요
□ 연구목적
○ 올해 2월에 참기름을 짜낸 찌꺼기에 다른 값싼 식용유 등을 섞어 만든 향미유가 적발된 사례가 있었다. 본 연구팀은 가짜 참기름으로 인한 이러한 피해 사례들을 접하면서 가짜 식품 제조와 유통의 심각성을 느끼게 되었다. 참기름은 고춧가루, 꿀과 함께 3대 가짜 식품으로 불리며 시장에 널리 유통되면서 소비자들에게 심각한 피해를 주고 있다. 따라서 이에 관련된 연구가 많이 이루어지고 있어 현재는 가짜 참기름 100%
판별법도 나온 상태이다. 하지만 이러한 방법들은 대부분 복잡하여 소비자들이 그 진위 여부를 판단하기는 어렵기 때문에 소비자 피해를 방지할 수 있는 방법이 없다고 할 수 있다.
□ 연구범위
○ 식약처에서 중앙대학교 연구팀에 의뢰하여 참기름의 진위여부를 판별하는 방법을 개발 한 바가 있다. 이는 ‘수소핵자기공명법’과 탄소동위원소분석법’으로 정확도가 100%에 이른 다. 하지만 이는 고가의 장비가 필요하며, 검증 결과를 얻는 속도도 느리다는 단점이 있다.
선행연구 중 본 연구팀이 보완·개선하고자 했던 점은 실생활에서의 활용도이다. 선행연구의 범위는 ‘참기름의 진위판별’에 그쳤고 전문적인 실험장비와 지식을 이용했기 때문에 소비자 들이 직접적으로 이용하기 어려웠다. 본 연구에서는 이러한 선행연구의 단점을 보완하여 보급형 키트를 제작하는 것을 목표로 한다.
○ 참기름은 가정에서 많이 사용하는 재료이므로 개인 단위 소비자로의 보급을 염두에 두고 일반인도 실험과정을 이해하고 결과를 손쉽게 얻을 수 있도록 간단한 반응으로 검출할 수 있는 키트 제작을 목표로 한다. 본 연구의 결과물로 참기름 진위 여부 판별 키트가 제작·보급 된다면 가짜 식품으로 인한 소비자 피해를 줄임에 따라 시장에서 가짜 참기름의 입지도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
2. 연구 수행 내용
□ 이론적 배경 및 선행 연구
○ 탄소동위원소비분석법
기름을 추출한 식물의 종류에 따라 13C와 12C의 함량이 다름을 이용하여 참기름과 타 기름을 구분하는 방법이다. 이 방법은 장비 분석에 전처리가 필요 없다는 장점이 있지만, 고가의 장비가 필요하고, 일반인이 접근하기에 어려움이 있다.
○ 수소핵자기공명분석법
자기장을 걸어 주어 분자 내 수소의 공명을 분석하여 분자구조를 파악하는 방법이다. 참기름의 고유 표지물질인 세사몰린과 알파 리놀렌산의 함유여부를 조사할 수 있다. 탄소동위원소비 분석법과 함께 이용하면 100%의 정확도로 참기름의 진위여부를 판별 할 수 있다는 장점이 있으나 이 방법 역시 고가의 장비를 필요로 하고, 일반인이 접근하기에는 한계가 있다.
○ a-리놀렌산(ALA)
a-리놀렌산(ALA)은 참기름에는 거의 존재하지 않지만 들기름, 향미유 등 다른 기름에 는 일정 비율 이상 함유되어 있는 성분입니다. 따라서 ALA가 0.5% 이상 포함되어 있는 경우 다른 기름이 혼합되어 있다고 확실하게 판단할 수 있다. 현재는 전자코를 이용한 ALA 판별법이 밝혀졌으나 이 방법 역시 일반인이 접근하기에는 어려움이 있다.
농촌진흥청과 중앙대학교 산학협력단에서 작성한 자료에 따르면, 참기름의 α-리놀렌 산 함유량은 들기름, 대두유 등 다른 기름에 비해 현저히 떨어지므로 참기름에 α-리놀 렌산이 0.5% 이상 함유되어 있으면 다른 기름이 섞였다고 확정할 수 있다. 따라서 본 연구팀은 α-리놀렌산을 검출하여 참기름의 진위여부 판별을 시도하고자 했다. 그러 나 α-리놀렌산을 검출하는 실험은 복잡하여 일반 소비자가 이해하기 어려울 뿐만 아니라 키트제작에 어려움이 많다고 판단하였다.
○ 양모염색법(타르색소검출)
가짜 참기름의 제조법은 다양한데, 제조하는 과정에서 진짜 참기름과 냄새와 색상을 비슷하게 하기 위해 타르색소를 첨가하는 경우가 있다. 본 연구팀은 이 점을 이용해서 양모염색법으로 타르색소를 검출하고, 육안으로 식별할 수 있는 결과를 얻으면 실험 과정을 단순화하여 키트 제작에 반영할 것으로 계획하였다.
○ 식약처의 식품성분표
본 연구진은 식약처의 식품성분표를 분석하여 아미노산이 콩기름과 옥수수유에는 포함되어 있지 않으나 참기름에는 다량 포함되어 있다는 것을 발견하였다.
(필수=필수아미노산, 비필수=비필수아미노산)
그러나, 시중에 판매되는 참기름 속의 아미노산의 함유 여부를 확인하면 향미유와 참기름을 구분할 수 있지만, 혼합유와 참기름을 구분할 수는 없다는 한계점을 지닌다.
□ 연구주제의 선정
○ 앞서 말했듯이 참기름은 그 진위여부를 판단하기 어려워 소비자들이 많은 피해를 입고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 연구팀은 소비자들이 간편히 이용할 수 있는 참기름 진위여부 판별키트를 보급할 수 있는 형태로 만들고자 연구를 계획했다.
‘가짜 참기름’과 참기름의 차이는 얼핏 보기에는 미미해서 일반 소비자의 육안으로는 그 둘을 식별할 수 없고 따라서 많은 피해를 발생시킨다. 하지만 참기름과 향미유의 기본 성분이 분명히 다르기 때문에 화학적으로는 차이점을 검출할 수 있다. 그러므로 일반 소비자들도 가격 부담 없이 그 진위여부를 판단할 수 있는 키트를 제작한다면, 소비자 입장에서 구입하는 식품의 신뢰성과 안정성을 일정 수준 확보할 수 있을 것이 다.
□ 연구 방법
○ 양모염색법 [탈지양모 준비]
1. 백색 양모 100g을 준비한다.
2. 양모를 강암모니아수 1~4ml를 적당히 물로 희석한 용액에 담근다.
3. 45℃에서 가끔 저으면서 30~60분간 식힌다.
4. 양모를 건져내어 가볍게 짠다.
5. 희석 암모니아수에 10분간 방치한다.
6. 양모를 건져내어 온탕 후 냉수로 씻는다.
7. 짠 후 바람에 말리면 탈지양모가 완성된다.
[양모염색법-타르색소 검출]
1. 색소추출액 5ml에 1% 초산 1ml를 가한다.
2. 탈지양모 0.1g을 넣고 섞는다.
3. 수욕 중 30분간 가온한다.
4. 양모를 건져내어 염색 여부를 확인한다.
○ 아미노산 검출 실험(닌히드린 반응)
1. 기름 샘플 10ml와 닌히드린 용액 1ml, 유화제 1ml를 넣고 충분히 저어 유화시킨다.
2. 기름 샘플을 담은 시험관을 10분 가량 물중탕한다.
3. 충분히 식혀 반응을 관찰한다.
4. 보라색으로 변색된 경우 아미노산이 검출된 것이다.
□ 연구 활동 및 과정
○ 참기름 버블
이 현상은 실험을 진행하던 중 우연히 발견한 현상으로, 타 기름과 달리 참기름을 스포이드로 옮길 때 아래 사진과 같은 버블이 관찰되었다. 참기름의 경우 여러 개의 버블이 오랜 시간 동안 유지되었으나 옥수수유, 대두유, 향미유에서는 버블이 생기지 않거나 유지시간이 매우 짧았다. 참기름이 섞인 혼합유로 추가 실험을 진행한 결과 참기름이 적게 들어가 있을수록 버블이 잘 안 생기는 경향이 있었다. 교내 물리 선생님 께 자문을 구한 결과 기름의 점성 때문으로 판단되었다. 그러나 같은 종류의 기름이더 라도 점성에 차이가 있으며, 정밀한 측정이 어렵고, 수치화 및 정량화가 어려워 이를 키트 제작에 활용할 수 없었다.
○ 양모염색법
[탈지양모 준비]
1. 백색 양모 100g을 준비한다.
2. 양모를 강암모니아수 1~4ml를 적당히 물로 희석한 용액에 담근다.
3. 45℃에서 가끔 저으면서 30~60분간 식힌다.
4. 양모를 건져내어 가볍게 짠다.
5. 희석 암모니아수에 10분간 방치한다.
6. 양모를 건져내어 온탕 후 냉수로 씻는다.
7. 짠 후 바람에 말리면 탈지양모가 완성된다.
[SPL]
백색양모 100g 준비 강암모니아수에 양모를 담근다.
양모를 45℃에서 가열 양모를 희석암모니아수에 방치
1. 색소추출액 5ml에 1% 초산 1ml를 가한다.
2. 탈지양모 0.1g을 넣고 섞는다.
3. 수욕 중 30분간 가온한다.
4. 양모를 건져내어 염색 여부를 확인한다.
본래 양모가 염색된 경우 박층 크로마토그래피를 진행하여 색소의 종류를 알아 볼 수 있으나 기름 고유의 색 때문에 염색이 되었는지의 여부를 정확히 판단할 수 없었다. 그리고 타르색소를 첨가하지 않는 향미유의 경우에는 타르색소의 첨가 여부만으로는 진위여부를 판별할 수 없다. 또한 소비자가 직접 이용하기에는 다소 복잡한 실험이므 로, 양모엽색법은 키트 제작에 제외시켰다.
○ 닌히드린 반응
각 기름의 성분 차이를 밝히기 위해 참기름, 향미유, 대두유, 옥수수유에 닌히드린 반응을 일으켜 보았다. 닌히드린 반응은 아미노산을 검출하는 반응으로, 닌히드린 용액을 떨어뜨렸을 때 보라색으로 변하면 아미노산이 들어있는 것이다.
본 연구팀은 다음과 같이 실험을 진행하였다. 45ºC에서 가열 색소추출액 넣고
가열
건져낸 양모 잔존한 기름을 제거한 양모
유화한 기름 샘플 닌히드린 용액을 섞어 가열
반응 관찰(모두 변색)
1차실험 결과, 참기름을 포함한 모든 기름샘플에 아미노산이 함유되어 있다는 결과를 얻었다. 이후, 닌히드린 용액과 기름을 섞기 위해 사용한 유화제의 성분중 하나인 대두 레시틴에 아미노산이 함유되어 있다는 것을 발견하고 이 때문에 1차 실험이 실패하였다고 판단하였다. 그래서 유화제의 종류를 대두레시틴이 포함되어 있지 않은 폴리소르베이트 80으로 바꾸어 2차 실험을 진행하였다. 2차실험의 과정은 다음과 같다.
1. 실린더에 참기름A, B, C, 향미유 각 10ml와 에탄올 10ml를 넣는다.
2. 유화제 폴리소르베이트 80 1ml를 첨가하여 기름과 알코올을 유화시킨다.
3. 물을 채운 비커에 각 실린더를 담고 핫플레이트로 가열하여 약 10분간 물중탕한다.
4. 식용유가 식을 때까지 기다리고 색 변화를 관찰한다.
2차 실험 결과, 참기름의 경우 모두 밑의 부분이 어둡게 색이 변화하였고 향미유는 색 변화가 이루어지지 않았다. 닌히드린 반응은 비교적 간단하며 위험성이 적기 때문 에 이를 키트 제작에 활용하기로 하였다.
○ 키트 제작 - 키트 구성품
가열팩 1개 발열제 1개
닌히드린 용액 1개 유화제 1개
스포이드 2개 시험관 2개
- 키트의 목적
본 키트는 향미유와 참기름을 구분할 목적으로 제작되었다. 참기름에 포함된 아미노산 이 다른 기름에는 전혀 포함되어 있지 않다는 점을 이용하여, 아미노산을 검출함으로 써 향미유를 판별할 수 있다. 따라서 혼합유의 판별에는 본 키트를 사용할 수 없다.
물중탕하기 식히기 반응 관찰
- 실험 방법
실험관에 기름 샘플을 절반가량 채운다.
닌히드린 용액 1ml, 유화제 1ml를 시험관에 넣는다.
뚜껑을 닫고 흔들어 잘 섞이도록 한다. 가열팩에 발열제와 시험관을 넣는다. 가열팩의 표시선까지 물을 붓고 잠근다. 10분 가량 가열한다.
충분히 식힌 후 반응이 일어나는지 관찰한다.
기름의 하단이 보라색으로 변한 경위 참기름이며, 변색이 일어나지 않으면 향미유이다.
- 주의점
발열제가 물을 만나면 매우 빠른 속도로 가열되므로 반드시 발열제를 넣은 후 물을 넣으십시오.
가열팩의 구멍에서 나오는 스팀을 주의하십시오, 뚜껑이 열리지 않도록 단단히 닫으십시오.
키트의 모습 가열 중인 키트의 모습
유화제와 닌히드린 용액을 섞기 전 기름 샘플의 모습
섞은 후 기름 샘플의 모습
3. 연구 결과 및 시사점
□ 연구 결과
○ 본 연구는 닌히드린 반응을 이용한 보급형 키트를 제작하였다. 키트를 제작하기 이전에 사용하던 참기름의 진위 판별 방식은 식약처 등 공공기관에서 단속을 목적으로 설계한 것이 므로, 일반인이 접근하기 어려웠고, 검수 이전에 시중에 유통중인 기름을 회수하는 절차가 필요했다. 그러나 이 연구에서 키트를 제작함으로써 별도의 절차 없이 개인 단위의 소비자가 직접 참기름의 진위 여부를 판별할 수 있게 되었다.
□ 시사점
○ 본 연구의 한계점은, 간단한 실험으로 판별할 수 있는 가짜 참기름이 향미유에 국한되어 있다는 것이다. 추가적인 연구를 통해 혼합유의 진위 여부 판별법을 찾아 키트를 보완한다면 더욱 신뢰도 높은 키트를 제작할 수 있을 것이다.
4. 홍보 및 사후 활용
□ 키트 보급에 대한 방안
○ 키트 샘플을 제작하여 참기름 도소매 전문점 및 방앗간에 시범 배포하여 그 효과를 검증하고 보완점을 발견하여 발전된 형태의 키트를 제작하는 데 참고한다.
□ 추가 연구에 대한 방안
○ 혼합유 판별법 개발에 초점을 맞춰 추가연구를 진행한다면 기존의 키트보다 폭넓은 효용을 얻어낼 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 혼합유는 향미유의 판별처럼 성분의 함유 여부만으로는 알아낼 수 없고 알파 리놀렌산, 세사몰린 등의 농도를 정확히 측정해야 하기 때문에 보급형 키트 제작이 어렵다는 한계점이 있다. 만약 혼합유의 판별법을 밝혀 키트로 제작하는 연구를 한다면 다음 사항들에 초점을 맞춰 연구를 진행할 수 있다.
1. 기름에서 표지 물질(ALA 또는 세사몰린)을 간단히 분리해내는 방법의 연구개발 2. 표지 물질의 농도를 저가형의 휴대 가능한 장비를 이용하여 측정할 방법의 연구개발 3. 1, 2의 과정을 거치지 않을 경우, 혼합물인 식용유에서 표지물질의 농도를 직접 측정하는 방법의 연구개발
5. 참고문헌
노미정, 정진일, 민승식, 박유신, 김수정(2004) KOREAN J. FOOD. SCI. TECHNOL. Vol. 36, No.
4, 527-530
대구광역시 식품연구원 식품분석과(2007). 가짜참기름 판별을 위한 식용유지 배합유형별 특성연구 신정아, 이기택(2003). 전자코를 이용한 혼합 참기름의 판별 연구. KOREAN J. FOOD. SCI.
TECHNOL. Vol. 35, No. 4, 648-652 식약처. 식품공전
식약처. 식품성분표
유영찬, 박유신, 정희선, 정진일(1992). 시중 참기름에 혼합된 이종기름에 관하여. Kor. J. Food Hygiene. 7(2), 29-36
이영근(1993). 자외선 흡수특성을 이용한 참기름의 이종기름 혼입판별에 관하여. Kor. J. Food Hygiene. 8(3), 151-155
천종호, 임영희, 송인상, 노정배(1988). 참기름의 진위판정에 대하여 (I) 참기름 중의 대두유, 아마인유, 및 들깨기름의 검출. Kor. J. Food Hygiene. 3(2), 59-63
천종호, 임영희, 송인상, 노정배(1988). 참기름의 진위판정에 대하여 (II) 참기름 중의 채종유 검출.
Kor. J. Food Hygiene. 3(3), 105-109
