[식품공학] 식용색소 참고자료에 대한 자료입니다

Food Coloring is a food additive that is used to give or improve the color of food [1]. It can be divided into synthetic food coloring 그리고natural food coloring according to its source. Food Coloring can beautify the color of food, increase the pleasing appearance of food, enhance consumer appetite, promote food sales and increase the economic value of food. Some natural pigments are used in the pharmaceutical industry because of their good biological activity. In addition, some Food Coloring can also be used in animal production, environmental protection, food packaging and other fields [2-5]. According to statistics, in 2019, the total production and sales volume of Food Coloring in China reached 472,900 tons, with total sales of 4.347 billion yuan and exports of 112,170 tons. The Food Coloring industry 로a whole is showing a steady development trend [6].

하지만 건조육에 석양노을 불법 사용, 음료에 색소 과다 사용 [7] 등 식용색소의 불법 또는 과다사용으로 인한 식품안전 문제가 자주 발생하면서 식용색소의 안전성에 의문이 제기되고 있다.때문에 식용색소의 종류와 함량을 정확하게 감지하는것은 식용색소의 표준화사용여부를 판단하는 기초로서 식품안전을 보장하고 소비자의 권익을 보호하는데 리롭다.식용색소에 대한 검출방법을 표준화하고 시험결과의 정확성과 신뢰성을 확보하기 위해서는 RM (reference materials/standards)을 활용할 필요가 있다.

중국의 RM은 규제기관에 따라 기준물질 (GBW)과 기준샘플 (GSB)로 구분되는데, 기준물질 (GBW)은 각각 국가계측국과 국무원 산하 표준화를 담당하는 관리부서에서 승인하고 관리한다.둘다 개발 과정이나 속성 면에서 기본적으로 같다.국제적으로는 RM 참조 물질과 RM 참조 샘플 [8]의 구분이 없다.국제 표준화 기구 (ISO) 가이드 30의 정의에 따르면, 기준 물질이란 측정 장치를 보정하거나 측정 방법을 평가하거나 물질에 값을 할당하는 데 사용되는 하나 또는 그 이상의 충분히 균질하고 특징이 좋은 값을 가진 물질 또는 물질이다 [9].China&의 정의에 따르면#39;s 표준 JJF 1005-2016"참조 물질에 대한 일반 용어 및 정의", 참조 물질이란 특정 성질을 가진 물질로서 충분히 균질하고 안정적이며, 그 성질이 공칭 물성의 측정이나 검사에 의도한 용도에 적합한 물질이다.공인기준자료 (certified reference material)는 권위 있는 기관에서 발행한 문서에 수반되는 기준자료로, 유효한 절차 [10]를 사용하여 얻은 불확실성과 추적성을 가진 하나 이상의 부동산 가치를 제공한다.인증 참조 자료는 1차 참조 자료 (GBW 번호)와 2차 참조 자료 (GBW (E) 번호)로 나눌 수 있습니다.1차 기준 물질은 정확도가 높으며 주로 표준 측정 방법을 연구하거나 2차 기준 물질에 값을 할당하는 데 사용된다.2차 참조 자료는 주로 작업 표준으로 직접 사용됩니다.

식용색소 기준물질이란 측정장치를 보정하거나 측정방법을 평가하거나 재료에 값을 할당하기 위하여 식용색소 시험에 사용되는 하나 이상의 충분히 균질한 특성값을 갖는 물질 또는 물질을 말한다.식용색소 기준재료는 식용색소 품질관리, 시험법 연구 개발 및 표준화 작업에 필수적인 재료적 기반이다.이들은 검사 결과의 비교 가능성, 신뢰성 및 추적 가능성을 보장하고 식품 안전성 및 시장 안정성을 유지하며 무역 장벽을 제거하는 데 중요한 역할을 합니다.

1. 국내외 식용색소 참고자료 연구 현황

중국의 식용색소 참고자료 연구 현황 1.1

GB 2760-2014"국가식품안전표준:식품첨가물사용표준"은 중국에서 사용이 허용된 67가지 식용색소의 종류, 적용범위, 최대 사용수준을 규정하고있다.이 중 합성 식용색소는 20 종류, 천연 식용색소는 47 종류 [11]이다.

현재 중국에서 생산되는 합성식용색소의 순도는 비교적 낮아 색소 제품의 품질에 영향을 주고 인체건강에 잠재적인 위해성을 초래한다 [12-13].식품첨가물의 사용기준에는 그 적용범위와 최대사용량이 규정되여있다.그러므로 합성식용색소를 정화하고 합성식용색소 기준재료를 개발하는것은 색소제품의 품질을 향상시키고 식품안전을 보장하며 소비자건강을 보호하는데 아주 중요한 의의가 있다.국가표준물질자원공유플랫폼이 발표한 정보에 따르면 2021년 12월 현재 중국은 식품합성안료 5 종류의 국가 1 급 표준물질 (GBW (E) number), 합성안료 23 종류의 국가 2 급 표준물질 (GBW (E) number), 기기보정용 4 종류의 실무급 표준물질 (NIM-RM number)을 개발했다.자세한 내용은 표 1을 참조.

표 1을 분석하면,이 32가지 합성식품색 표준물질은 아마란스, 카민, 레몬노랑, 선셋노랑, 찬란한 파랑, 에리트로신, 알루라 빨강 등 7가지 합성식품색만 망라한다.주요 개발업체는 중국국가계측연구소, 천진질병통제예방센터, 천진생물기술개발유한회사, 북경식품안전감측및위험평가센터, 북경해안홍맹표준물질기술유한회사이다.이미 발표된 국가표준물질외에 일부 연구인원들은 식용합성색소의 표준물질개발에도 진력하고있다.He Guihua 등은 순도 (99.23±0.38)%의 아조카민 표준물질, 순도 99.59%의 신적색 표준물질, 순도 98.26%의 인디고 표준물질을 개발했다 [14-16];Su Xihui 등은 순도 99.87%의 lemon yellow 표준물질과 순도 99.87%의 brilliant blue 표준물질을 개발하였다 [12, 17].그러나 이산화티타늄, 적색효모색소, 캐러멜색 (암모니아로 생산), 캐러멜색 (가성황산염), 캐러멜색 (보통법), 황산암모늄법, 퀴놀린황색, 산화철, 구리나트륨 (칼륨) 클로로필린 등의 합성식용색소에 대한 표준물질에 대한 보고는 없었다.

Since 1992, China has advocated the preferential use of natural pigments [18], but at present, the amount of natural pigments used in food in China is less than 20% compared with synthetic pigments [19]. In addition to the function of coloring food, some natural pigments also have the functions of lowering blood lipids, anti-cancer, and anti-oxidation [20-22]. As of December 2021, China has only promulgated one national secondary standard material and one working-level standard material for edible natural pigments. For details, see Table 2. They are GBW (E) 100269 Riboflavin (Vitamin B2) Purity Standard Material and NIM-RM3601 Riboflavin (Vitamin B2) Purity Standard Material, respectively. The development and declaration of national standard substances for food natural pigments is still in its infancy. At present, most of the standard substances for food natural pigments used in China are self-made by scientific research institutes or purchased from domestic and foreign reagent companies. However, some standard substances for natural pigments have problems in the development process, such as low extraction efficiency, difficulty in separation and purification, instability of pigments, and high price.

영국의 식용색소 참고자료 연구 현황 1.2

2011년 유럽연합 (EU)은 Regulation (EU) No. 1129/2011을 발표하여 식품에 사용할 수 있는 식용색소를 규정하고 있는데, 합성식품색 24가지와 천연식품색 16가지이다.현재 영국은 여전히이 규정을 준수한다 [23~24].정부 화학자 (LGC)의 연구소는 참조 물질의 개발에 종사하는 영국의 주요 기관이며 world'의 최대 참조 자료 공급자 [25-26].LGC 웹사이트에 따르면 25 종류의 식용 색소 참조 재료를 제공 할 수 있으며, 그 중 13 종은 식용 합성 색소 참조 재료이며, 타르트라진, 퀴놀린 옐로우, 선셋 옐로우 FCF, 아조루빈, 아마란스, 코치닐 레드 A, 알루라 레드 AC, 특허 블루 V, 인디고틴, Brilliant Blue FCF, Brilliant Black BN, 베타 아포 8'-카로티날 (C 30), 이산화 티타늄.12가지 천연식품 색소 기준물질은 커큐민, 리보플라빈, 코치닐, 클로로필, 리코펜, 루테인, 칸타잔틴, 안토시아닌, 탄산칼슘, 알루미늄,은, 금이다.

1.3 미국 식용색소 참고자료 연구 진행

미국 연방규약 (코드of Federal Regulations, Title 21)에 따르면 미국의 식용색소는 면제된 식용색소와 인증된 식용색소로 구분된다.그 중 면제되는 식용색소는 보통 식물이나 광물 유래의 천연색소로 총 39 종류, 인증된 식용색소는 합성색소로 총 9 종류 [27]이다.미국은 세계 최초로 참조물질을 개발한 국가이며, 참조물질 개발을 담당하는 국가기관은 NIST (national Institute of Standards and Technology) [28]이다.

NIST 웹사이트에 따르면, 미국에서 사용이 허용된 48가지 식품 색소 중 NIST는 울트라마린 블루, 탄산칼슘, 커큐민 등 3가지 종류의 천연 식품 색소 기준 소재를 개발했다.자세한 내용은 표 3을 참조.그 중 SRM 324, SRM 915, SRM 915a, SRM 915b는 사용되는 방법의 표준화된 분석 및 평가에 사용되는 순도 기준이다.SRM 3300은 강황 근의 검출 및 분석을 위한 것입니다.정부표준 및 측정기관인 NIST 외에도 미국의 상업회사인 시그마-알드리치 (Sigma-Aldrich) 사가 대부분의 식품착색기준재를 제공하고 있으며 미국의 식품착색기준재 시스템 구축에 중요한 역할을 해왔다.

1.4일본의 식용색소 참고자료 연구 진행

Japan classifies food additives into four categories: “designated additives”, “existing food additives”, “natural flavorings” and “substances used as food additives” [29]. At present, there are 103 kinds of food coloring in Japan, including 22 kinds of “designated additives”, such as β-carotene, brilliant blue and aluminum lake; 47 kinds of “existing food additives”, such as gardenia red and gardenia blue; and 34 kinds of “substances used as food additives”, such as cherry red and strawberry red [30]. The main national institution for the development of Japanese reference materials is the National Metrology Institute of Japan (NMIJ). According to the NMIJ official website, NMIJ has not yet developed Food Coloring reference materials. Kanto Chemical Co., Ltd. and Fuji Film Wako Pure Chemical Corporation are well-known comprehensive reagent manufacturers in Japan, which can provide more than 30 kinds of Food Coloring reference materials for pigment composition analysis and scientific research.

2. 식용색소 표준물질 적용 현황

2.1. 국가 표준 시험 요구 사항

합성 식용 색소의 섭취는 인체 건강에 해롭고, 음식에 첨가되는 천연 식용 색소의 양이 반드시 이로운 것은 아니기 때문에, China's GB2760-2014"국가식품안전표준 식품첨가물사용표준"[11]에는 첨가되는 각종 식용색소의 량에 대해 일정한 규정이 있다.식품에서 식용색소를 검사하는 것은 중국 식품안전 감독관리에 있어서 매우 중요하다.현재 중국은 표 4와 같이 일부 식품 색소 검출에 대한 국가 표준을 발표했다.표 4의 분석에서 볼 수 있듯이 중국은 현재 26가지 식품 색소 검출 국가 표준을 제정했고 검사 샘플은 식품, 건강식품, 육류 제품, 사료, 조리된 과일 제품 등이 망라된다.

다양한 식품색소의 성질에 따라 다양한 시험법이 사용되는데 고성능 액체크로마토그래피, 유도결합플라즈마-원자방출분석법, 디아조벤질메탄 색소분석법, 고성능 액체크로마토그래피-질량분석법, 형광분광분석법, 분광분석법, 착색분석법, 종이크로마토그래피 등이 있다.이러한 방법 중 고성능 액체 크로마토그래피는 빠른 분석 속도, 높은 분리 효율, 높은 감도, 넓은 응용 범위 [32] 때문에 식용 색소를 검출하는 주요 방법이다.이러한 검출방법은 식용색소의 검출과 분석에 기술수단을 제공하여 일부 식용색소의 검출에 대한 중국의 요구에 부합된다.이러한 표준방법에는 식용색소 표준재료를 사용해야 한다.식용색소 표준재료는 정성적 판단과 정량분석을 위해 검출과정에 사용되며, 결과의 정확성과 신뢰성 확보, 추적관리 기준 제공, 식품품질 관리, 식품안전 및 시장안정성 확보 등이 가능하다.

분석법의 개발 및 검증 2.2

또한 식용색소 표준물질은 식용색소에 대한 효과적인 분석법을 개발하고 [33] 여러 시험법간의 차이를 확인하는 데 사용될 수 있다.Li Xing 등 [34]은 영국 정부화학자연구소 (LGC)의 자회사인 Ehrenstorfer GmbH 박사에 의해 개발된 합성식품색을 이용하여 식품 중 10가지 합성식품색을 정확하게 정량할 수 있는 분석법을 확립하였다.푸다유 등은 중국의 레몬옐로우, 아마란스레드, 카민 등의 국가표준물질을 이용하여 분석조건을 최적화하고, 와인에 합성색소를 불법첨가하는 것에 적합한 검출법을 확립하였다.

송신 등 [36]은 국가표준물질연구센터에서 개발한 5 종의 합성식용색소 용액 표준재료를 이용하여 오실로그래피 편광법의 합성식용색소 판정에 대한 적용효과를 살펴보고, 이를 HPLC 법과 비교하였다.두 결정 방법 간에 큰 차이는 없었다.Guo Yuanheng 등 37명은 미국 Sigma에서 개발한 carmine acid를 표준시료로 사용하였으며, 고성능 액체 크로마토그래피로 피크면적을 측정하고 분광광도법으로 흡광도를 측정하였으며, 두 가지 방법을 이용하여 10가지 색소 시료를 정량적으로 분석하였다.그 결과 두 방법 간에 큰 차이는 없는 것으로 나타났다.

3 결론 및 전망

There are few certified Food Coloring reference materials available from developed countries abroad, and most are provided by large commercial companies. The development of reference materials for synthetic and natural food colors is a work in progress. At present, the development of Food Coloring reference materials in China is generally lagging behind, and the choice of reference materials is still very limited. The certified Food Coloring reference materials developed in China involve only 7 types of pigments, and the Food Coloring reference materials developed in China involve only 1 type of pigment. In the future, China should be guided by the scientific research and testing needs of food coloring, overcome the difficulties of developing natural food coloring, which is difficult and costly, and continue to enrich the types of food coloring reference materials to meet the demand for reference materials for food coloring analysis and testing, so as to promote the development of food coloring testing technology and methods and strengthen the construction of China's 표준 시스템.

참조:

[1] 루슈화, 청젠, 바이위동.중국&의 현황과 대응방안에 대한 자료입니다#39;의 식품 색소 산업 [J].중국조미료, 2010, 35(5):35-39.

[2] 왕지닝, 투이칭, 왕웬이.식용 색소 공급망의 전체 공정 리스크 관리에 대한 연구.중국조미료, 2021, 46(7):171-175.

[3] 허아행창, 통유추이, 청치앙 외.커큐민 (curcumin)의 생리활성과 가축 및 가금 분야의 연구 진행.사료산업, 2022, 43(3):35-40.

[4] 류야신, 옌화, 탕링 외.적색비트와 betalains의 종합적 응용에 관한 연구 진행 [J.중국농과학회지, 2022, 38(13):157-164.

[5]Roy S,Rhim J W. Anthocyanin 식품 색소 및 그 응용 ph-response 색 변화 지시자 필름에서 [J.중요 한 식품과학과 영양학 (review in Food Science and Nutrition),2021,61(14):2297-2325.

[6] 중국 식품 첨가물 및 재료 협회 착색제 전문 위원회.중국 식품 첨가물 및 재료 협회 착색제 전문 위원회 및 식물 카본 블랙 산업 건강 혁신 회의의 2019 산업 연례 회의의 회의록.중국식품첨가물, 2019, 30 (9):194-196.

[7] 주해영.[식품안전법 D형] 식품안전법을 배경으로 식용 합성색소의 문제점과 대책에 대한 자료입니다.우한:무한공과대학, 2011.

[8] 위하.참조 자료/표준 [J]의 올바른 사용.화학분석 및 측정, 2014, 23(3):85-88.

[9] Guide I S O. 30 (2015) 참조 materials-selected terms and definitions [J].ISO, 제네바, 2015.

[10] 국민체육진흥공단 & 국민체육진흥공단 총국#39;s 중화민국.참조 자료에 대한 일반 용어 및 정의:JJF 1005-2016 [S].베이징:China Standards Press, 2017.

[11] 보건복지부 (Ministry of Health of the People'의 중화민국, 중국의 표준화 관리.식품첨가물 사용의 위생기준:GB 2760-2007 [S].베이징:China Standards Press, 2008.

[12] Su Xihui, Zhao Hui.합성식품 색조인 Brilliant Blue의 표준시료 정제에 관한 연구.중국식품첨가물, 2011 (2):208-211.

[13] 린쯔하오, 마오신우, 저우칭경 외.액체크로마토그래피-tandem 질량분석법에 의한 양념소스내 85가지 산성합성색소의 동시측정 [J.식품산업과학기술, 2022, 43 (5):270-279.

[14] 허기화, 한후아미, 정신화 외.합성색 아조루바인 (J)의 표준시료 개발.식품연구개발, 2016, 37(8):144-147.

[15] 허기화, 정신화, 겡연화 외.합성색 New Red [J]의 표준시료 개발.식품연구개발, 2016, 37(6):141-144.

[16] 허기화, 정신화, 한후아미 외.합성색소 인디고 [J]의 표준시료 개발.식품연구 개발, 2013, 34(22):11-13.

[17] Su Xihui, Zhao Hui.레몬황색착색제 표준시료 제조시 정제과정에 관한 연구 (J.식품연구개발, 2011, 32(4):70-72.

[18] 쑨샤오샤, 렌순청.천연식용색소 (J.식품연구개발, 2016, 37(18):198-201.

[19] 왕웬수.합성식품색소의 인체에 대한 유해성과 천연색소의 응용 전망.식품안전헤럴드, 2019 (25):72-73.

[20] 바르가스-시니스테라 A F, 라미레즈-카스트리롱 M.이스트 카로 티 노이 드:생산 and  활동 as  항균 biomolecule다 [J다]Archives of Microbiology,2021,203(3):873-888.

[21] 정 Y Q, 장이,Ch en D  S, et al. Monascus pigment rubropunctatin:암 화학요법 및 광선요법을 위한 잠재적 이중제제 [J.한국농식품화학학회지 2016,64(12):2541-2548.

[22] 쇼지 M, 나카가와 K, 와타나베 A 등의 비교 curcumin과 curcumin glucuronide의 인체에 미치는 영향 (the effects of curcumin glucuronide in human 간세포암종 HepG2세포 [J.식품화학, 2014,151:126-132.

[23] Guo Meijuan, Liu Xiaoguang, Shi Guohua 외.식품 중 인공식용색소의 안전성 (안전성).외식산업, 2020, 41(3):332-336.

[24] EU 위원회다.2011년 11월 11일에 확인함. Commission Regulation(EU)No 1129/2011 2011년 11월 11일 유럽의회와 이사회의 규정 (EC) No 1333/2008 부속서 2를 개정하는 중 식품첨가물의 조합목록을 제정함으로써 [J.유럽연합의 공식 저널 L,2011,295(4):12.11.     

[25] 임영젠, 이유제, 쑤둥밍 외.식품안전성검사를 위한 주요 참고기준의 연구 진행.한국식품안전품질학회지, 2022, 13(10):3164-3171.

[26] 이엔중, 쑤다준, 펑첸 등.연구논문:중국 참고자료의 분류원리와 명칭방법에 관한 연구 (硏究)중국 표준화, 2021(22):6-14, 20.

[27] U.S.음식 마약 관리도하고. Code  2011년 7월 21일에 확인함."of Federal Regulations:Tittle Chapter 떨어 져 Ⅰ Subchapter 73-74 [EB/땀내나]다.(2023-09-19) [2023-09-21] https://www.ecfr.gov/current/title-21/chapter-I/subchapter-A.

[28] Kie ł 황어, 한 Gadza ł a-Kopciuch R, Buszewski b 참조 자료:중요성, 일반 요구 사항,과 수요 [J]이다.분석화학에서의 비판적 고찰 (Critical Reviews in Analytical Chemistry),2016,46 (3):224-235.

[29] 일본 식품첨가물 관리국의 사토 K. Trend.식품위생안전학:쇼쿠힌아이세이가쿠자시,2010,51(6):331-335.

[30] 일본식품화학연구재단.지정첨가제 목록 [EB/OL].(2023-07-26) [2023-09-21] https://www.ffcr.or.jp/tenka/list/post-11.html.

[31]he 일본식품화학연구재단.일반적으로 식품으로 먹거나 마시기 위해 제공되는 물질들과 식품첨가물로 사용되는 물질들의 목록 [EB/OL].(2015-서울-003-30) [2023-09-21]

[32] 인 웨이와이 (Yin Weiwai), 멍 판통 (Meng Fantong).국가식품안전기준에서 비타민의 결정방법 및 진행.식품산업, 2021, 42(1):256-259.

[33] Recknagel S,Bresch H,Kipphardt H,et al. Trends in selected fields of reference material production [J].「 Analytical and Bioanalytical Chemistry 」,2022,414 (15):4281~4289 쪽.

[34] 리싱, 장풍, 왕휘하 등.고체상 추출법 (solid phase extraction)-초고성능 액체크로마토그래피 (ultra high performance liquid chromatography)를 이용한 식품 중 10가지 합성색소의 결정 (Determination of 10 synthetic pigments in food by solid phase extraction)외식산업, 2018, 39(10):325-328.

[35] 푸다유, 위안둥, 장샤오팡.고성능액체크로마토그래피에 의한 와인의 합성색소 동시 측정 [J.식품연구개발, 2016, 37(22):134-138.[36] 송신, 지양리, 양리 외.오실로그래픽 편광법 (oscillographic polarimetry)의 응용:식품의 합성식품 색상결정에 대한 자료입니다.중국식품위생학회지 2009, 21(5):422-423.

[37] 구유행, 마리, 정화 외.high performance liquid chromatography와 spectrophotometry에 의한 카르민산의 비교정량 분석 [J.식품학, 2009, 30(18):303-306.