일본 포장기술 편람(식품의 포장) - 4 식품 성분의 산화 및 식품의 변색(2)

[YDfamily]

(2) 식품에 함유되는 색조의 변화, 분해와 그 방지

지질에서 생긴 radical은, 자동 산화의 과정에서 천연 색소나 비타민도 산화시킨다. 카로티노이드, 안토시아닌 등은 항산화적으로 작용하는데, 천연 색소는 산회되어 변색의 원인이 된다.

클로로필(엽록소)나 미오글로빈(육색소) 등 porphyrin 고리를 가진 천연색소는, 광 증감물질(P)이고, 광선에 의해 활성화되어, 여기(勵起, 들뜬 상태) 3중항 증감물질(3P*)로 변화한다. 이 여기 증감물질이, 지질분자(RH)로부터 수소 radical(H‧)가 빠져나와 지질에 radical(R‧)이 생성되고, 자동산화가 개시되는 반응(typeⅠ)과, 여기 증감물질(3P*)가 산소(3O2)와 반응하여, 여기 일중산소(1O2*)가 생성되어, 이것이 지질의 분자와 반응하여 직접 hydroperoxide(ROOH)를 생성하는 반응(type Ⅱ)이다.

유성식품의 산화에 관한 요인은, 지질의 종류나 금속이온의 량 등과 같이 식품의 제조 시에 결정되어 버리는 것과, 주위의 산소, 온습도, 광선(파장) 등의 저장 유통 과정에서의 요인으로 크게 나뉜다(도2.5). 이들의 요인 중, 포장에 의해 컨트롤 가능한 것은, 산소 농도, 광선, 습도의 3가지인데, 이들의 환경조건이 산화속도에 주는 영향의 크기는, 식품의 성질, 특히 유지의 안정성과 밀접한 관계이다. 색소나 비타민 등의 산화는, 지질의 산화로 생성한 hydroperoxide 등을 측정하는 과산화물가(Peroxide Value: PV 또는 POV)나, 그 분해물을 측정하는 carbonyl가(carbonyl value: CV), 산가(Acid Value: AC), TBA 값 등에 의해 나타내진다.

도2.5 유성 식품의 지질, 지용성 색소의 산화기구

하기의 반응을 거쳐 1 mol의 요오드를 유리한다고 가정한 경우, 유지 1kg당 1밀리 mol의 산소 흡수는 PV로 하여 2밀리 당량(meq)/kg의 증가에 상당한다.

- CH2 - CH2 - CH = CH → - +O2 - CH2 - CH - CH = CH -

                                                                 OOH

- CH2 - CH - CH = CH - + 2KI → - CH2 - CH - CH - CH - + I2 +K2O

             OOH                                            OH

즉, 산소흡수량(Qml)로부터, 다음과 같이 PV의 증가량(ΔPV)를 구하는 것이 가능하다. 여기서, G는 유지 중량(g)이다.

산소 1ml = 32,000mg/22,400ml = 1.43mg

산소 흡수 중량 (mg) = 1.43 * Q(ml)

ΔPV = (1.43 * Q) / 16 * 1,000/G

이 산소 흡수량과 PV의 관계에 대해서는, Warburg 검압계나 glass cell 등을 이용하여 검토되어 왔다. 정제 홍화씨유, 돈지(豚脂), 대두유 등의 식용 유지나 methyl linoleate 등에서는 계산치와 실측치가 거의 일치하고 있는데, 동결 건조육이나 어분(魚粉, 주로 가축이나 물고기 등을 키울 때 사료의 일부로 사용하는 어류 유래 가루) 등에서는 계산치가 실측치보다 수배부터 수십 배 크다. 이 원인은, 후자의 어분에서는 과산화물의 분해, 고차의 지질 산화나 과산화물과 단백질 등과의 반응 등이 일어나는 것에 의한다고 생각된다. 이러한 것에서부터 PV만에서 산화의 평가를 행하는 방법에는 주의를 요한다.

식품의 산화속도는, 식품 자신의 산화 표면적에 의해 다른데, 일반적으로 산소 분압이 0.01~0.02기압(산소농도 1~2%) 이하로 되지 않으면 산소 흡수 속도가 별로 감소하지 않는다고 하는 보고가 있다.