연구논문:천연식용색소의 안전성에 관한 연구

색은 식품 가공에서 특별한 역할을 한다다.식색은 식품의 신선도를 파악하고 측정하는 가장 기본적인 도구 중 하나이기 때문에 [1], 소비자들은 식품 신선도를 파악하고 식품 선택을 하기 위해 식색에 대한 인식을 사용하는 경우가 많다 [2-3].그러나, 현대에서는식품 가공 산업, 식품을 더 오래 보존하기 위해 가공 과정에서 천연색이 부분적으로 사라지거나 변하는 경우가 많습니다.따라서 대부분의 식품회사들은 가공과정에서 식품의 매력적인 감각적 특성을 유지하기 위해 식용 색소를 첨가한다 [4].식용 색소원료에 따라 천연색소와 합성색소로 나눌 수 있다.천연 식용 색소는 식물, 미생물 또는 동물성 재료로부터 물리적 정화를 거쳐 얻어진 천연 색소 물질을 말한다 [5-6].

문헌이 증명하다싶이 기원전 1500년전부터 인류는 음식에 천연색소를 사용하기 시작하였다.고대 이집트인들은 천연 추출물과 와인을 이용해 단 것 [7]의 색을 개선했다.'역사 기록 · 상인들의 전기'나'서민들에게 꼭 필요한 기술'등의 중국 문서에도 동주시대와 북송시대 [8]에 고대인들이 천연색소를 채취하고 사용한 기록이 있다.서구공업혁명이 발전함에 따라 식품가공업도 신속한 발전을 이룩하였다.

19세기와 20세기에는 합성색소가 나타나 점차 식품가공용 색소의 지배적인 위치를 차지하였다 [9].합성색소에 비해 천연식품색소는 비교적 안전하다.최근 소비자들은 다이어트와 건강의 관계에 대한 인식이 점차 높아지고 있으며, 식품 안전에 대한 관심도 점점 높아지고 있다.그 결과,에 대한 수요가 증가하고 있다천연 식용 색소[10].현재 중국은 세계에서 천연색소의 사용을 가장 많이 승인한 나라이다 [5].천연식용색소의 개발, 응용연구와 안전성평가도 관련 과학연구자와 식품업계 종사자들의 연구와 작업의 중점이 되였다.본 논문은 천연식용색소의 분류, 특성, 응용 및 안전성 평가와 제어에 관한 기초적 논의를 제공한다.

1. 천연식용 색소의 분류

천연색소는 매우 다양한 원천에서 나오며, 다양한 종류가 있습니다.의 종류가 600가지가 넘습니다카로 티 노이 드[8] 혼자다.따라서 천연색소를 분류하는 근거는 다양하다.근원에 따르면, 그것은 식물 안료, 동물 안료 및 미생물 안료로 나눌 수 있습니다;용해도에 따라 수용성 안료와 지용성 안료로 나눌 수 있다;그리고 화학구조에 따라 카로티노이드 등 5가지로 나눌 수 있는데,안 토시아 닌등등 [8,11].표 1은 다양한 문헌연구를 통한 천연식용색소의 분류를 요약하면 다음과 같다.

2. 천연식색소의 특성 (Properties of natural food coloring

천연 식용 색소는 자연에서 나온다, 다양하며, 그것의 대부분은 독성 부작용이 없습니다.합성 색소와 비교하여, 그것은 뛰어난 특성을 가지고 있습니다.합성색소에 비해 천연식용색소가 갖는 장점으로는 1) 대부분의 천연색소는 식용 동식물에서 추출되므로 안전성이 높고 독성이 낮으며 독성학적 평가에서 높은 평가를 받지 못한다 [15,19-20];2) 많은 천연색소는 인체가 필요로 하는 영양소를 함유하고 있거나 그 자체가 비타민이나 비타민 같은 물질이다 [15,19];3) 일부 천연색소는 약리학적 효과가 있으며 특정 질병에 예방 및 치료 효과가 있다.예를 들어, 플라보노이드 색소는 심혈관 질환의 예방과 치료에 긍정적인 영향을 미친다.일부 색소는 항산화, 진통, 항고혈압 효과도 있다 [13,15,19,21].천연색소는 천연적인 색조를 띠고있어 소비자가 받아들이기 쉬우며 일정한 실용적, 경제적 가치가 있다.일부 품종은 특수한 향을 가지고 있어, 음식의 맛을 향상시킨다 [8,15,19,22-24].

합성 안료와 비교하여 천연 식용 색소의 단점은:1) 낮은 안정성과 불안정한 색조:주로 수용성, 열 안정성, 금속 이온의 영향 측면에서 나타난다 [13,25].적구포도색소처럼 pH 2~6 정도에서만 비교적 안정된 색소도 있다.이밖에 금속이온, 산화제와 환원제는 모두 안료에 일정한 손상작용을 한다.그러므로 천연안료는 안정성이 낮고 저장환경에 대한 요구도가 비교적 높다 [13,26].많은 천연색소는 용해도가 낮아 골고루 섞기가 쉽지 않고 [12] 색을 내기 쉽지 않다.2) 색유지력이 떨어진다:색소가 분리되지 않았을 때 다른 물질과 밀접하게 결합되기 때문에 물질의 색에 지속적인 영향을 미친다.분리 후에는 세포막 및 기타 생물학적 기전의 보호를 잃고 희미해지기 쉽다.3) 좁은 응용 범위:천연 색소는 환경 요구량이 높고 고도로 전문화되기 때문에 단일 안료의 응용 범위가 상대적으로 좁다 [13,27].4) 낮은 순도:천연색소는 식물과 동물에서 분리되기 때문에 다른 성분과 공존하는 경우가 많아 정화가 어렵고 추출 및 정화 비용이 상대적으로 높다 [12-13].

천연 식용 색소의 적용 3

현재, 그식품 가공 산업천연 먹색 [28]을 응용할 수 있는 다차원적인 잠재력을 가지고 있다.천연 식품 색은 많은 이로운 특성을 가지고 있기 때문에, 많은 경우 천연 색소를 사용하면 식품의 색깔에 영향을 미칠 뿐만 아니라 약리학적 건강 효과를 발휘하고 천연 향미 [29]와 같은 다른 효과를 더한다.그러나 색소를 사용하는 주된 목적은 식품의 자연적인 색 편차나 저장, 가공, 포장 등으로 인한 색의 변화로 인한 불일치를 보정하는 것을 도와 제품의 올바른 색 효과를 이끌어내고 소비자가보다 납득할 수 있는 외관을 확보하는데 있다.천연 식품 색은 음료, 사탕, 유제품, 페이스트리, 통조림 생선, 육류 제품, 양념 [20]과 같은 다양한 식품에 널리 사용될 수 있다.

3. 음료

탄산음료와 알코올 음료풍미를 높이고 제품을 더 매력적으로 만들기 위해 종종 안료로 색을 입힙니다.식품 안전과 건강 혜택에 대한 소비자의 수요로 인해 일부 천연색소는 음료에 사용되는데 이를테면 장미 안토시아닌, 빌베리 색소가 그러하다.많은 음료가 투명한 용기에 포장되어 있고, 빛의 안정성이 높은 천연색소가 요구된다는 점에 유의해야 한다 [27,30-31].

사탕과 페이스트리 3.2

하드 캔디, 막대사탕, 초콜릿으로 덮인 캔디 모두 눈길을 사로잡는 화려한 코팅이 적용되어 소비자들의 눈길을 끌고 있습니다.이러한 제품은 햇빛에 자주 노출되므로 빛과 산화에 안정적인 수용성 천연색이 필요합니다.페이스트리에 천연색소를 사용하면 안전성을 높이는 동시에 색을 통해 식욕을 증가시킨다

그리고 광택.광열성 안료와 유수용성 안료는 페이스트리에 종종 사용된다.

3.3 유제품

유제품의 우유 단백질은과 결합할 수 있기 때문이다oil-soluble 색소안정되고 순수한 질감을 형성하기 위해, 마가린과 버터에 대한 이상적인 색소는 다음과 같은 기름 용성 천연 색소입니다강 황 노란색.

생선, 육류, 통조림 제품 3.4

생선, 육류 및 통조림 제품의 가공 및 저장에 따라 헤모글로빈이 변화하여 변색되거나 색이 바래게 될 수 있습니다.소비자를 끌어들이고 제품의 원래 색상을 복원하고 상업적 가치를 유지하기 위해 제조업체는 색소를 추가할 것입니다.현재 이들 식품에 주로 사용되는 천연색소는 다음과 같다빨간색 사탕무파프리카 빨간색도.이런 천연색소는 암의 위험이 있는 합성색소를 대체하고 식품안전을 향상시키며 착색효과도 좋다.

가공된 채소, 과일, 양념 3.5

장기 보관을 용이하게 하기 위하여 신선한 과일이나 채소를 보존과일로 가공하는 경우가 많은데,탈수 야채, 절임, 가열, 건조 등의 방법을 통해 양념 등.이 과정에서 원래 밝았던 색이 변하고 색이 바랜다.제품의 매력도를 높이기 위해서,수용성 천연색소엽록소, 파프리카 노란색, 커큐민, 보리싹, 캐러멜 [31] 등 색을 교정하는데 도움을 주는 경우가 많다.

천연 식용 색소의 안전성 및 위험 통제4

천연색소는 자연에서 나오기 때문에 일반적으로 안전하다고 믿고 있다.그러나 안전성이 높다고 해서 유독 부작용이 없는 것은 아니다.일부 천연안료는 안전위험이 존재하기에 안전평가와 통제가 필요하다.

천연색소의 안전성 위험 4.1

천연 색소가 절대적으로 안전한 것은 아니다.그 원료, 화학 구조 및 추출 및 처리에는 안전 위험이 있습니다 (그림 1).

4.1.1 천연색소 원료의 안전성 위험

천연색소의 복잡한 조성으로 말미암아 일부 색소성분은 분리, 식별되지 못하였으며 그 자체에는 감보겐산 등 특정유해물질 또는 독성곰팡이 등이 함유되여있다.일부 천연색소는 일반적으로 중금속 또는 금속염인 특정 무기안료를 함유하고있으며 일반적으로 독성이 강하다 [32-34].최근년간 인류는 농작물생산에 농약을 사용하여 대기, 토양, 물의 오염을 초래하고있다.이러한 오염물질은 먹이사슬을 통해 동물이나 식물에 다량 남아 자연에서는 분해되기 어렵다.천연색소는 이렇게 오염된 동식물에서 추출하며 또한 잔류농약이 과다하게 함유되여 인체에 해롭다 [32].

4.1.2 천연색소 가공 중 안전 위험

천연 색소는 정화 및 분리 과정 중 안전 위험도 내포하고 있습니다.현재 국제적인 천연염료는 헥산, 아세톤 등 유기용매를 이용해 추출하는 경우가 대부분이다.이러한 유기용제와 그 이후의 공정에서 잔류물의 안전성은 천연색소의 안전성에 영향을 줄 수 있다.또한 천연염료의 가공 및 정제 과정에서 구조적인 변화가 일어나거나 불순물이 섞여 들어 안전성의 위험을 초래할 수 있다 [32, 33-35].

식품 사용시 천연색소의 안전성 위험 4.1.3

의 주요 안전 위험식품중의 천연색소사용은 과다 복용, 범위를 벗어난 사용, 천연 색소 혼합 중 반응.안전과 기능의 핵심은 복용량에 있다.특정 용량에서는 기능성이 있는 물질들이 과다하게 사용될 경우 독성이 생길 수 있다.어떤 물질의 기능과 안전성은 특정 복용량으로 평가됩니다.또한 천연색소를 잘못 사용할 경우 색소와 식품 사이에 일부 부작용이 발생할 수 있어 [32] 인체 안전에도 위험을 초래할 수 있다.

천연 식용색소의 안전성 평가 4.2

식품에 천연식용색소를 사용하는것은 소비자의 건강과 관계된다.천연식용색소의 생산과 사용에는 일부 안전위험이 존재하고있어 이를 통제하고 줄여야 한다.때문에 관련 부문에서는 천연식용색소에 대해 높은 안전성요구를 제기하고있다.

모든 천연색소는 승인되기 전에 많은 실험을 거쳐야하고 많은 양의 신뢰할 수 있는 데이터를 제공해야 합니다.종합적인 평가 방법을 사용하여 그들의 안전성을 평가합니다.여러 나라의 천연식용색소에 대한 안전성평가는 주로 동물, 식물의 독성, 독성학시험자료 및 사용한 색소의 화학구조, 성질, 순도와 안정성 등 요소에 의거한다.1994년 세계보건기구 (WHO)와 공동식품농업기구 식품첨가물전문가위원회 (JECFA)는 특정 색소에 대한 독성학적 평가 결과를 발표하고 인간의 일일 최대섭취량 (ADI)에 대한 기준값을 제안하였다.국내 GB 2760-2011 식품첨가물사용위생표준에서는 각종 합성식품색소에 대한 안전성평가표준을 규정하고있다.현재 천연식용색소에 대한 안전성 평가방법에는 독성검사, 유해미량원소검사, 위생검사 [5,36] 등 세가지가 있다.

독성학 실험 4.2.1

독성실험에는 독성용량측정과 독성실험이 포함된다.전자는 천연색소가 인체에 해를 끼칠 수 있는 능력을 측정하는 것이고, 후자는 일정 용량이 동물의 체내에 일정 기간 유입되어 발생하는 독성반응을 연구한다.일반적으로 급성독성실험, 유전독성실험, 아만성독성실험, 만성독성실험 (발암성실험 포함)의 4단계로 나눈다.천연색소가 식품에 사용될수 있는가 없는가 하는것은 주로 현재의 생산, 생활 조건하에서 독성을 통제할수 있는가 없는가 하는데 달려있다 [37~39].

유해 미량 원소 검사 4.2.2

천연색소는 생산, 저장 및 운송 중 독성 미량 원소에 오염될 수 있습니다.천연식용색소의 안전성을 확보하고 유독물질의 류입을 방지하기 위하여 일부 흔히 볼수 있는 유해미량원소에 대하여 검험하여야 하며 각 검사항목이 기준치를 초과하여서는 안된다 [37~38, 40].

4.2.3위생검사

천연색소는 독성물질과 미량원소검사를 통과한후 위생검정도 통과하여야 한다.이것은 주로 병원성 미생물과 잔류농약 검사를 한다.검정은 표준방법에 따라 엄격히 진행하여야 하며 천연색소를 사용하기전에 그 결과가 국가표준을 준수하여야 한다.일반적으로 식용 천연색소에 대한 요구도는 30 CFU/mL 이하의 일반세균 군집인 병원성 세균에는 음성이며 DDT, hexachlorocyclohexane, Aspergillus 등은 검출되지 않는다.

4.3 천연색소의 안전위험을 효과적으로 통제하고 감소시킨다

의 안전 위험이 있기 때문에천연 식용 색소원료에서 완제품의 소비에 이르는 모든 단계에 존재하며, 천연 식용 색소의 안전성 통제 또한 원료에서 완제품에 이르는 전체 공급망 전반으로 확장되어야 하며, 각 단계에서 안전 위험을 식별, 명확화, 통제해야 합니다.따라서 위해요소중점관리기준 (HACCP)과 위해성평가 (RA) 제도는 식품안전상의 문제를 야기하는 위해요소를 식별, 평가, 관리함으로써 천연식품색소의 안전위해성을 관리하고 감소시키는데 가장 효과적인 제도라고 할 수 있다 [41~44].조기 위험 파악은 안전 위험을 통제하는 열쇠입니다.

조기 위험 식별에는 전문적인 데이터베이스를 구축하는 것이 포함됩니다;위험의 발생을 식별하고 기술하는 체계와 식품안전 위험의 발생에 대한 적시적인 보고체계를 구축하고;식품안전 경보 동향 분석;그리고 미생물, 생화학, 화학물질, 마이코톡신 (mycotoxins) [45]에 의한 식품안전 위험의 특성을 검토하고 분석한다.또한, 문헌 [46]에 따르면 식품 안전 위험의 통제도 일부 특수 통제 연구 분야에 초점을 맞추고 있으며, 특히 식품 안전 위험 발생의 조기 발견, 식별 및 평가;미생물위험, 화학위험, 생화학위험 및 세계기후변화로 인한 위험을 연구, 통제한다.따라서 천연색소의 안전위험을 효과적으로 통제하기 위해서는 원료에서 완제품에 이르기까지 각각의 위험을 파악하고 통제해야 하는데 여기에는 천연색소의 원료관리, 가공 및 사용중의 통제, 관리기준의 통제가 포함된다.

4.3.1 소스 제어

원료조절이란 천연색소의 원료조절을 말한다.원료와 관련된 위험성에는 크게 4가지가 있는데, 1) 천연색소 자체가 복잡한 구성을 가지고 있으며, 일부 원료의 안전성이 검증되지 않았다.이러한 원료를 사용함에 있어서는 과거 사용기록을 근거로 하여 독성검사, 유해미량원소검사, 위생검사 등의 안전성 평가가 이루어져야 한다 [47].2) 원재료에는 중금속 등의 독성성분이 포함되어 있을 수 있다.이러한 위험을 방지하기 위해 주로 사용되는 방법은 성분을 표기하고 TLC와 같은 물리적, 화학적 스크리닝 기술을 사용하여 착색용 원료에 함유된 중금속, 아리스트로시크산 등의 독성 성분을 걸러내는 것이다 [48~49].3) 원료는 특정 조건에서 독소를 생성하는 활성 미생물 성분입니다.

이러한 천연물질의 독특한 생리적 특성으로 인하여 안전성 위험성 평가는 주로 이러한 활성 미생물을 이용하였을 때 발생할 수 있는 잠재적 위험성에 기초하고 있다.많은 수의 평가가 이러한 원료 자체의 안전성 분석에 초점을 맞추고 있다 [50-55].사용자는 사용을 금지하는 유독물질의 종류를 엄격히 통제하여야 하며 사용하는 안료의 성분을 엄격히 표시하여야 한다.또한 중요한 항생제 및 위장 반응에 대한 활성 물질의 내성뿐만 아니라 그들의 성장 조건 및 발효 매체에 활성 물질의 특성과 안전 위험의 관계를 이해하는 것이 중요하다 [47, 53, 56].4) 원료는 오염으로 인해 농약 등 유해 화학물질의 잔류물이 포함되어 있다.이런 화학오염을 줄이려면 색소 추출에 비교적 전통적이고 안전한 재배, 양식 원료를 사용해야 한다.사용하는 천연농약과 합성농약의 안전성도 평가해야 한다.또한, 생물농약은 환경과 인간의 건강에도 영향을 미친다.색소원료를 선택할 때에는 생물농약의 사용과 안전성평가도 고려하여야 한다 [49,57].

처리 및 사용 중 제어 4.3.2

가공 및 사용 중, 일부 안료, 특히 그천연 약초에서 추출한, 교차 오염과 다른 성분과의 화학 반응으로 인해 안전상의 위험을 초래할 수 있다 [48].Kelly 등 [58]은 천연 물질이 특정 환경 (가공 중 또는 섭취 중)에서 반응할 수 있음을 보여주었는데, 예를 들어 입이나 장에 있는 미생물과 접촉할 때 전환됨으로써 반응할 수 있다.이러한 종류의 위험을 방지하기 위해서는 다양한 관련 물질의 화학반응 위험성과 교차오염에 대한 데이터베이스가 구축되어야하고, 사용된 물질의 누적선량을 엄격히 통제해야 하며, 교차오염을 방지하기 위한 안전한 작업이 엄격하게 따라야 한다.

또한 천연색소는 정제 및 분리과정에서 안전상의 위험을 초래할 수도 있습니다.사용되는 일부 유기 용제의 안전성과 후속 공정에서의 잔류물은 천연 안료의 안전성에도 영향을 줄 수 있습니다.이것들은 추출과 정화 중에 개선되어야 한다.유해물질의 잔류량을 줄이기 위해 일부 유해한 유기용매 대신 이산화탄소와 물을 사용하는 등 환경친화적인 새로운 기술을 천연물질 추출에 점차 적용하고 있다.현재 초임계 이산화탄소 추출기술은 공정 전반에 걸쳐 유기용제를 사용하지 않고, 추출물에는 잔류 용제가 없으며, 또한 추출과정이 인간에게 미치는 독성과 환경에 대한 오염을 방지해 주기 때문에 가장 빠르게 성장하는 기술이 되었다 [59, 61-62].

관리와 표준 통제4.3.3

오랫동안 식품 추출에 많은 천연 물질이 사용되었지만, 허용되는 일일 섭취량 (ADI)에 대한 명확한 기준이 없고, 관찰된 부작용 수준 (NOEL)도 없다 [63].현재,에 대한 기준입니다중국에서 사용되는 천연 색소품종만 명시할 뿐 명확한 복용량은 명시하지 않고 대부분의 기준이 국제 기준보다 낮다.많은 천연색소는 검출방법이나 지시자가 없다.따라서 천연 안료의 안전 위험을 제어하기 위해서는 천연 색소의 관리 및 기준에 대해 엄격한 통제를 실시해야합니다:천연색소의 사용승인 과정은 원료의 출처, 명칭, 채취하는 신체의 일부, 주성분의 화학구조, 시험방법, 착색성분의 순도, 회분함량, 용매잔류물, 세균수, 안정성 검사, 독성학적 검사, 안전성 수준 등을 포함하여 엄격하게 관리되어야 한다 [32].관리에 있어서 HACCP 및 GMP (good manufacturing practices) 제도를 수립, 시행하고, 식품재료에 사용되는 천연물질에 대한 안전성 평가를 하나씩 실시하고, 공통평가체계를 구축한다 [64-65].

5 결론

천연 식용 색소매우 안전하고 낮은 독성을 가지고 있습니다;인체가 필요로 하는 영양소를 함유하고 있거나 그 자체가 비타민이나 비타민과 같은 물질이다.일부 천연색소는 약리학적 효과가 있고 특정 질병을 예방하고 치료할 수 있으며 다른 색소는 항산화, 진통, 항 고혈압 및 기타 효과가 있습니다.천연색소는 천연색조를 갖고있어 소비자가 받아들이기 쉽다.일부 품종은 특수한 향이 있어 식품의 풍미를 더해주며 일정한 용도와 경제가치가 있다.따라서 소비자들은 천연색소에 대한 요구가 점차 높아지고 있다.천연색소는 현재 다음과 같은 다양한 식품에 널리 사용되고 있습니다음료, 사탕, 유제품,패스트리, 통조림 생선과 육류 제품, 그리고 양념.그러나 천연색소 원료 개발, 가공 및 개발, 식품과 결부한 응용과정에 아직도 일부 안전위험이 존재하고있다.천연식용색소를 장기간 사용함에 있어서 일과성 또는 누적성 건강위해를 초래하지 않도록 하려면 이런 안전위험을 통제하고 줄여야 한다.

이를 위해 관련 부서는 다음과 같은 사항을 가능한 한 많이 해야 한다:1) 천연색소에 대한 안전성, 위생 및 검정기준을 제정하고 개선하며 천연색소에 대한 엄격한 안전성 평가와 관리를 실시한다.이러한 평가방법에는 독물학검사, 유해미량원소검사, 위생검사 등이 있다.2) 소스에서 완제품에 이르기까지 천연색소의 생산 사슬에서 위험을 효과적으로 식별하고 제어합니다.개발중의 안전우환요소를 정확히 파악하고 통제하며 천연식용색소의 안전성에 대한 종합평가를 엄격히 진행해야만 천연식용색소의 안전성이 효과적으로 보장될수 있다.3) 위해성 및 관련 물질의 반응 데이터베이스를 구축하여 위해성이 발생하지 않도록 한다.4) 관리측면에서는 HACCP 및 GMP (Good Manufacturing Practices) 제도를 수립, 시행하고, 식품재료에 사용되는 천연물질에 대한 안전성 평가를 하나씩 실시하며, 일반적인 평가체계를 구축한다.

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