KR101450094B1 - 4-메틸이미다졸의 저감화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잠재적 발암 물질인 4-메틸이미다졸의 저감화 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 4-메틸이미다졸의 저감화 방법은 카라멜 색소 제조시 금속 이온을 첨가하여 반응시킴으로써, 카라멜 색소 제조시 색상의 변화를 일으키지 않고, 생성되는 4-메틸이미다졸의 저감화할 수 있는 효과가 있다.

Description

4-메틸이미다졸의 저감화 방법{Method for reducing 4-methylimidazole}

본 발명은 잠재적 발암 물질인 4-메틸이미다졸의 저감화 방법에 관한 것이다.

4-메틸이미다졸은 현재 잠재적 발암물질로 알려져 있으며 여러 식품군에서 검출되고 있다. 2011년 2월 미국 환경단체인 CSPI(Center for science in the public interest)가 다수가 음용하고 있는 콜라에 카라멜 색소의 사용을 금지해 줄 것을 미국 FDA에 청원한 후 4-메틸이미다졸에 대한 관심이 급증되었다. 특히 미국 캘리포니아 UC Davis의 연구자가 발표한 논문에서 4-메틸이미다졸이 200 ppm 이상 검출됨으로써 전 세계의 소비자들의 이목을 집중시킨바 있다. 유럽에서는 4-메틸이미다졸의 카라멜 색소 내 법정규제치를 250 mg/kg으로 매우 높게 설정하였으나 이에 대한 재조정 작업이 한창 진행 중이다. 2011년 2월 미국 캘리포니아 환경부(California Environmental Protection Agency)의 환경건강위해요소평가원(Office of Environmental Health Hazard Assessment: OEHHA)은 4-메틸이미다졸을 발암물질로 규정하고 Proposition 65(Prop 65)에 포함시켰다.

4-메틸이미다졸은 주로 카라멜 제조 공정 중 생성되기 때문에 실제 산업체에서 이를 원천적으로 제거하기는 매우 어렵다. 현재까지 카라멜 색소는 세계에서 가장 널리 쓰이고 있는 식품색소로서 4가지 종류가 존재한다. 1종(Class 1) 카라멜은 순수 카라멜 반응물로서 순 당만을 가열하여 색소를 제조하고 있지만 이렇게 할 경우 색도와 적용성이 현저히 떨어지기 때문에 현재 산업계에서는 거의 사용되지 않고 있다. 2종(Class 2) 카라멜은 1종의 제조공정에 아황산염(Sulfite)을 첨가하는 방법으로 주로 술 제조에 사용된다. 3종(Class 3) 카라멜은 암모늄 화합물을 사용하는 것으로 여기서 4-메틸이미다졸이 생성되며 맥주와 간장과 같은 발효식품에 많이 사용된다. 4종({Class 4) 카라멜은 아황산염과 암모늄화합물을 모두 첨가하는 것으로 콜라를 포함한 음료수에 광범위하게 사용된다. 이와 같이 식품에 가장 많이 사용되는 3종 및 4종 카라멜의 경우 암모늄 화합물을 함유하고 있으므로 4-메틸이미다졸의 생성을 막는 것은 불가피하다.

4-메틸이미다졸은 메일라드 반응시에 형성되는데, 메일라드 반응이란 아미노산, 펩티드,단백질의 아미노기와 케톤, 알데히드, 특히 환원당이 반응하여 갈색 색소를 생성하는 현상을 말한다. 갈색물질 생성반응의 의미로‘갈색화반응(browning reaction)’이라고도 한다. 대부분은 아미노기와 당의 알데히드가 시프 염기(schiff case)를 생성한 후 전이 및 탈수반응에 의해 푸르푸랄이 형성되며, 이것이 2차적으로 축합되어 복잡한 색소가 된다고 생각하고 있다. 아미노기가 있는 화합물 등의 다양성으로부터 이들 색소의 구조는 확정되지 않았다. 음식물 갈색화의 원인반응으로 생각되고 있다.

이와 같이 세계적으로 주목을 받고 있는 4-메틸이미다졸은 카라멜 색소를 다량 사용하고 있는 국내 식품군에 검출될 가능성이 매우 높은 물질로서 이의 저감화에 대한 연구의 필요성이 절실히 요구된다.

본 발명자들은 카라멜 색소 제조시에 발생하는 4-메틸이미다졸의 저감화 방법에 대해 탐색하던 중, 카라멜 색소 제조 단계에서 금속 이온을 첨가시 4-메틸이미다졸의 양이 현저히 감소함을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 카라멜 색소의 제조시, 금속 이온을 첨가하여 반응시켜 4-메틸이미다졸을 저감화시키는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 카라멜 색소의 제조시, 금속 이온을 첨가하여 반응시켜 4-메틸이미다졸을 저감화시키는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 4-메틸이미다졸의 저감화 방법은 카라멜 색소 제조시 금속 이온을 첨가하여 반응시킴으로써, 카라멜 색소 제조시 색상의 변화를 일으키지 않고, 생성되는 4-메틸이미다졸의 저감화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 각종 금속 이온을 첨가하여 제조된 카라멜 색소에 대하여 가스크로마토그래피-질량 분석기를 이용하여 4-메틸이미다졸의 생성량을 측정한 결과를 나타낸 도이다.

본 발명은 카라멜 색소의 제조시, 금속 이온을 첨가하여 반응시켜 4-메틸이미다졸을 저감화시키는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 4-메틸이미다졸의 저감화 방법은 카라멜 색소의 제조시 금속 이온을 첨가하여 반응시킴으로써, 메일라드 반응(Maillard reaction)에 의한 4-메틸이미다졸의 생성을 억제하는 것을 특징으로 한다.

상기 금속 이온은 Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ 및 I^-로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

상기 금속 이온은 0.01 M 내지 0.1 M을 첨가할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

카라멜 색소의 경우 맥주 간장 또는 다양한 음료에 적용되고 있기 때문에 4-메틸이미다졸의 저감화와 동시에 식품에 적용 가능하도록 개발되면, 안전한 가공식품의 생산으로 식품 산업에 크게 기여할 것으로 예상된다. 현재 국외에서 4-메틸이미다졸에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 최근 우리나라에서도 크게 이슈가 되었는 바, 발암성 물질에 대한 우려를 가지고 있는 소비자들에게 신뢰를 줄 수 있으며, 생산자는 원하는 색상의 제품 생산을 통하여 이익 증대를 얻을 수 있게 되어 전반적인 식품 발전에 크게 기여할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 저감화 방법을 이용하면, 금속 이온을 첨가하지 않은 경우에 비하여 9 내지 80%의 4-메틸이미다졸의 감소율이 나타난다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 4-메틸이미다졸의 저감화 방법은 카라멜 색소 제조시 금속 이온을 첨가하여 반응시킴으로써, 카라멜 색소 제조시 색상의 변화를 일으키지 않고, 생성되는 4-메틸이미다졸의 저감화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 4-메틸이미다졸의 저감화 실험

포도당 1 M 및 수산화 암모늄 1 M의 혼합 용액을 기준으로 금속 이온(Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺,Fe³⁺, Zn²⁺, I^-)을 0.1M, 0.05 M 및 0.01 M로 각기 처리하여 4-메틸이미다졸의 양의 변화를 관찰하였다.

물 30 ml 및 각각의 상기 시료의 무게를 칭량하여 스윙 바틀(swing bottle)에 담고 오븐에서 2시간 동안 가열하여 메일라드 반응(Maillard reaction)을 수행하였다. 상온에 방치하여 용액을 식힌 후 100 μl를 물 4 ml로 희석시켜 가스크로마토그래피-질량 분석기(Gas Chromatography/Mass spectrophotometry, GC-MS)를 통해 4-메틸이미다졸의 생성량을 측정하였다. 결과를 도 1 및 표 1에 나타내었다.

도 1 및 표 1에 나타난 바와 같이, 3종 카라멜 색소 형성 시에 사용되는 포도당 1 M 및 수산화암모늄 1 M을 이용하여 반응시켰을 때는 556 ppm의 4-메틸이미다졸이 형성되었으나, 다양한 금속 이온을 0.1M의 농도로 첨가하여 반응시켰을 때는 556 ppm보다 적은 양의 4-메틸이미다졸이 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 그 중 Fe 이온을 첨가하였을 경우 4-메틸이미다졸의 농도는 110 ppm으로 측정되었는데, 이는 포도당 1 M, 수산화 암모늄 1 M의 반응 용액에 비해 80%의 감소율로 금속 이온 중 가장 뛰어난 효과를 나타내었다. Mg 이온, Zn 이온 및 I 이온은 각각 484 ppm, 460 ppm 및 430ppm의 농도로 13%, 17% 및 23%의 감소율을 나타내었다.

반응 물질		농도(ppm)	감소율(%)
포도당 1 M	수산화암모늄 1 M	556.7	0
포도당 1 M + 수산화암모늄 1 M	Fe 0.1 M	110.9	80
	Fe 0.05 M	269.9	52
	Fe 0.01 M	452.4	19
	Mg 0.1 M	483.4	13
	Mg 0.05 M	506.3	9
	Zn 0.1 M	460.8	17
	Zn 0.05 M	507.6	9
	I 0.1 M	430.8	23
	I 0.05 M	504.2	9

Claims (4)

1. 카라멜 색소의 제조시, Fe²⁺, Fe³⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ 및 I^-로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 이온을 첨가하여 반응시켜 4-메틸이미다졸을 저감화시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 카라멜 색소의 제조시 금속 이온을 첨가함으로써, 메일라드 반응(Maillard reaction)에 의한 4-메틸이미다졸의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는, 4-메틸이미다졸을 저감화시키는 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 금속 이온은 0.01 M 내지 0.1 M으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 4-메틸이미다졸을 저감화시키는 방법.
   

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