서울特別市 保健環境硏究院報 第41號	(2005)

Report of S.I.H.E., 41:19～24	(2005)

양조식초의 이산화황 함량 분석

식품분석팀

최영희․홍채규․박건용․이성득․장민수․김은희․한상운․조남준

Analysis of Sulfur Dioxide Residues in Fermented Vinegar

Food Anylysis Team

Young-hee Choi, Chae-kyu Hong, Geon-yong Park, Sung-deuk Lee, Min-su Chang, Eun-hee Kim, Sang-woon Han and Nam-Joon Chough

Abstract

This study was carried out to investigate the contents of sulfur dioxide residues in domestic and imported vinegar. By the acid distillation, sulfites were released from vinegar, absorbed in 3% H2O2, formed H2SO4 and detected as SO42- in ion chro-matography-suppressed conductivity detector(Dionex 500). IonPac AS14(4*250mm) column was employed with 3.5 mM Na2CO3/1.0 mM NaHCO3 solution as a mobile phase. The recovery of sulfur dioxide added to vinegar was 94.40～98.31%. The content of sulfur dioxide in domestic and imported vinegar ranged 1.05～4.58 ㎎/㎏ and 3.20～153.13 ㎎/㎏, respectively. In the imported fruit brewing vinegar, the number of less then 10 ㎎/㎏, 10～50 ㎎/㎏, 50～100 ㎎/㎏, and over 100 ㎎/㎏ is 7, 9, 8 and 3, respectively. The sulfur dioxide residues of imported fruit brewing vinegar were higher than those of domestic vinegar because of wine. All of imported fruit brewing vinegar were made from wine in which SO2 is added to prevent microorganism and browning enzymes during fermentation.

Key word : sulfur dioxide, vinegar, ion chromatogarphy

서  론

식초는 소량의 휘발성 및 비휘발성의 유기산, 당류, 아미노산, 에스터 등을 함유한 독특한 방향과 신맛을 가진 대표적인 발효식품이다. 최근에 우리나라는 경제성장과 더불어 식생활 문화가 향상되면서 각종 전통식품의 근대화가 이루어지고 있으며 건강에 대한 관심도가 높아짐으로써 식초가 단순히 조미료로서의 기능뿐만 아니라 건강식품으로서 관심의 대상이 되고 있다. 지금까지 보도된 식초에 관련된 연구조사는 식초가 건강에 기여하는 성분으로 아세트산을 비롯한 각종 유기산, 당, 아미노산 등의 화학성분에 대한 보고(1～3)와 맛과 향기 성분을 비롯한 일반 성상(4～7)에 대한 연구가 진행되고 있다.

하지만, 국내에서 유통되는 식초 중에 아황산나트륨 및 그 염류의 사용유무에 대한 보고나 연구가 이루어지지 않은 실정이며, 우리나라 식품첨가물공전에서 양조식초 중 아황산나트륨 및 그 염류의 잔류량을 0.17 g/kg으로 규제하고 있다. 수입산 식초의 경우, 포도주를 주원료로 하여 제조한 식초는 이산화황 또는 메타중아황산칼륨의 사용유무를 표기한 제품들이 있으며, 이는 포도주 제조시 바람직하지 못한 미생물을 통제하고, 갈색화효소(brow-ning enzyme)를 저해하며 그 외 부수적으로 발효전의 과즙의 청징, 포도주의 산성화 및 과피세포를 죽여서 적포도주에서 붉은 색소의 용출을 도와주고, 경우에 따라서는 색소의 일부 빛깔을 표백시키는 목적으로 이루어지고 있다(8).

일반적으로 아황산염류는 환원력이 매우 강한 아황산을 만들어 이것이 황산으로 산화될 때 착색물을 환원하는 강한 표백작용을 나타낸다. 또 아황산은 갈변현상을 억제하고, 미생물의 번식을 억제하여 방부와 발효억제의 목적으로도 사용되어 왔다(9～10). 하지만 아황산염은 천식과 알레르기, 위장장애 등(11)을 일으키는 물질로 알려져 있어서 우리나라에서도 식품첨가물로 사용함에 있어 그 잔류량을 규제하고 있다. 현재 식품중 식품첨가물분석법(12)에서는 무수아황산(sulfur dioxide), 아황산나트륨(sodium sulfite), 산성아황산나트륨(so-dium bisulfite), 차아황산나트륨(sodium hy-dro-sulfite), 메타중아황산나트륨(sodium meta-bisulfite), 메타중아황산칼륨(potassium meta-bisulfite)의 6종 아황산, 차아황산 및 그 염류가 지정 고시되어 있으며, 정량분석법으로는 모니어-윌리암스변법과 산증류/이온배제크로마토크래피에 의한 방법이 등록되어 있다.

모니어-윌리암스변법의 경우, 산 증류과정을 거쳐 발생되는 이산화황을 3% H2O2 수용액에 H2SO4형태로 포집하여 NaOH로 적정하는 산-염기 적정법으로 별도의 기기가 필요없는 장점은 있으나 검출한계가 높고 아세트산이나 휘발성 지방산 등을 함유한 식품이나 천연적으로 이산화황을 함유하고 있는 시료에 적용하는데는 오차가 큰 것으로 알려져 있다(10, 13～14). 또한 정 등(10)에 의하면, 식초가 함유된 시료에서 이산화황을 모니어-윌리암스변법으로 정량할 때 나타나는 오차나 편차는 아세트산이 중요한 원인임을 규명하였으며 휘발성 산의 영향을 받지 않는 이온크로마토그래피를 적용할 것을 권고하고 있다. 따라서 본 실험에서는 3% H2O2에 H2SO4형태로 포집된 이산화황을 산-염기 적정법이 아닌 SO42-를 이온크로마토그래피를 이용하여 기기 분석함으로써 국내·외 식초 중의 아황산나트륨 및 그 염류의 잔류실태를 보다 정확하게 조사하고자 하였다.

재료 및 방법

1. 재료

본 실험에서는 2005년 1월부터 2005년 11월까지 서울시내 백화점 및 대형직판장에서 판매 유통되고 있는 국산식초 중 과실양조식초 17건, 곡물양조식초 12건과 수입산 식초 중 과실양조식초 27건, 곡물양조식초 2건을 대상으로 실험하였다.

수입산 식초의 경우, 수입 국가별로 이태리 17건, 미국 4건, 프랑스 3건, 독일 2건, 스페인 2건, 일본 1건의 이산화황 함량을 조사하였으며, 미국산 식초 1건과 일본산 식초 1건을 제외한 나머지 27건의 과실양조식초는 주원료로 와인식초가 함유되어 있는 것으로 표기되어 있었고, 그 중 이산화황 또는 메타중아황산칼륨의 사용유무가 표기되어 있는 제품도 20건이었다.

2. 시약

실험에 사용한 sodium sulfite, hydrogen per-o--xide(30%), ethanol, hydrochloric acid, me-thyl red, sodium carbonate, sodium bicar-bonate시약은 모두 특급시약을 사용하였다.

Na2SO4(SO42- 1000 ㎎/㎏, Wako Co.)를 표준품으로 하여 증류수로 희석한 후 이온크로마토크래피로 분석하여 검량선을 작성하였다.

3. 이온크로마토그래피법에 의한 아황산염류 분석

식품중 식품첨가물분석법 제 7장 표백제 1. 아황산, 차아황산 및 그 염류 시험법 중 (3)모니어-윌리암스 변법에 의해 산증류 하였다. 식초 약 10～30 g을 취하여 반응 플라스크에 넣고 증류수 200 mL, 4N-HCl 90 mL, 5% ethanol 100 mL를 가하고 반응장치에 연결한 후 냉각기에 물을 공급하고 가스 주입관을 통하여 질소가스를 통하면서 1시간 45분동안 가열하였다. 단, 가스유도관으로 발생되는 이산화황 가스를 포집하는 수기에는 메틸레드 지시약을 넣지 않은 3% H2O2 용액 30 mL를 넣어서 이산화황을 H2SO4 형태로 포집하였다. 이를 Ion chromatograghy-conductivity detector를 이용하여 SO42-을 분석함으로써 이산화황을 정량하였다.

분석기기는 Ion Chromatography(Dionex 500)를 이용하였고, IonPac AS14(4*250 mm) Column과 Suppressed Conductivity Detector(Auto-suppression Recycle Mode)를 사용하여 분석하였다. 이동상으로는 3.5 mM Na2CO3/1.0 mM NaHCO3용액을 증류수로 조제하여 1.5 mL/min의 유속으로 측정하였다.

4. 검량선 작성 및 회수율 시험

표준품으로 Na2SO4(SO42- 1000 ㎎/㎏, Wako.)를 증류수로 희석한 후 이온크로마토크래피로 분석하여 검량선을 작성하였다.

Table 1. Recoveries of sulfur dioxide added to vinegar in ion chromatography method
Added SO2(㎎/㎏)	Found SO2(㎎/㎏)	Recovery(%)
10.0	9.73±0.40	97.32±4.03
20.0	18.88±0.46	94.40±2.29
50.0	49.16±1.72	98.31±3.44

회수율 검사를 위해 아황산, 차아아황산 및 그 염류 중 Na2SO3 196.87 mg을 식초 100 mL로 mass--up하여 SO2 1000 ㎎/㎏으로 하였다. 이를 동일한 식초로 10, 20, 50 ㎎/㎏ 농도가 되도록 희석하여 30 mL를 취하여 위와 동일한 방법으로 산 증류한 후 Ion Chromatography를 이용하여 SO42-의 함량을 분석한 후 이산화황의 잔류량을 조사하였다. 분석값에서 Na2SO3를 첨가하지 않았을 때의 실험값을 바탕시험값으로 보정하였다.

결과 및 고찰

1. 회수율

Na2SO3를 SO2로써 10, 20, 50 ㎎/㎏ 농도가 되도록 식초에 첨가하여 산 증류한 후 회수율을 측정한 결과 94.40～97.32% 수준이었다(표 1, 그림 1). 이는 이 등(14)이 30, 100, 300 ㎎/㎏ 수준으로 이온크로마토그래피를 이용하여 회수율을 구한 96.8～107.9%보다 다소 낮게 나타났다.

Fig. 1. Chromatogaram of SO42- in domestic vinegar No. 1 added to SO2 20 ㎎/㎏, by ion Chromatography.

2. 이산화황 함량

시중에 유통되는 국산식초 29건과 수입산 식초 29건을 산증류한 후 3% H2O2 수용액에 H2SO4형태로 포집된 이산화황을 이온크로마토그래피를 이용하여 SO42-를 기기 분석함으로써 식초 중에 잔류하는 이산화황 함량을 조사하였다(그림 2).

Table 2. Content of sulfur dioxide in domestic and imported vinegar
Vinegar			Sulfur dioxide (㎎/㎏)	Vinegar				Sulfur dioxide (㎎/㎏)
Domestic brewing vinegar	Fruit brewing vinegar	1	1.37	Imported vinegar	Italy	Fruit brewing vinegar	1*	45.26
		2	1.58
							2*	30.80
		3	1.27
							3*	66.26
		4	1.55
							4*	153.13
		5	1.71
							5*	65.45
		6	1.94
							6	81.59
		7	1.30
							7*	36.54
		8	1.43
							8	60.05
		9	1.65
							9	7.89
		10	1.61
							10*	45.68
		11	1.43
							11*	62.40
		12	1.33
							12*	117.73
		13	1.05
							13*	45.01
		14	1.38
							14*	114.81
		15	1.73
							15*	73.29
		16	4.58
							16	65.83
		17	4.24
							17*	33.96
	Grain brewing vinegar	18	1.34
					France		18*	7.42
		19	2.86
							19	6.57
		20	1.71
							20*	7.09
		21	1.33
					Germany		21*	11.53
							22*	10.88
		22	1.92
					Spain		23*	7.43
		23	1.39
							24	20.51
		24	1.69
					U.S.A		25	5.57
		25	4.55
							26*	3.20
		26	1.51
		27	1.31
							27*	64.65
		28	1.42
						Grain brewing vinegar	28	3.35
		29	1.61
					Japan		29	6.15
*The product with a label indicating sulfite addition

국산식초의 경우, 이산화황 함유량이 과실양조식초는 평균 1.84 ㎎/㎏, 곡물양조식초는 평균 1.88 ㎎/㎏으로, 전체적으로 1.05～4.58 ㎎/㎏ 범위로 아주 낮은 값을 나타내었다.

수입산 곡물양조식초의 아황산나트륨 및 그 염류의 잔류량은 일본산 식초의 경우 6.15 ㎎/㎏, 미국산의 경우 3.35 ㎎/㎏으로 나타났으며, 그 외 과실양조식초인 27건의 잔류량은 10 ㎎/㎏ 이하가 7건, 10～50 ㎎/㎏ 9건, 50～100 ㎎/㎏ 8건, 100 ㎎/㎏ 이상 3건으로 그 잔류량이 광범위하고, 국산식초에 비해 높은 값을 나타내었다. 수입산 식초 중 가장 높은 값을 나타낸 식초는 이태리산 과실양조식초로 153.13 ㎎/㎏이였으나, 우리나라 식품첨가물공전의 규제치인 0.17 g/kg(170 ㎎/㎏)보다 낮은 값을 나타내었다(표 2).

Fig. 2. Chromatogaram of SO42- in imported vinegar No. 8 by ion Chromatog-raphy.

수입산 과실양조식초 27건은 주정을 주원료로 하는 국산식초와 달리 포도주를 주원료로 하여 제조한 식초이다. 포도주 제조시 바람직하지 못한 미생물을 통제하고, 갈색화 효소(browning enzy-me)를 저해할 목적으로 SO2가 사용되어왔으며, 그 외 포도주 제조시 SO2의 목적은 발효전의 과즙의 청징, 포도주의 산성화 및 적포도주에서 색소 용출을 용이하게 하기위한 것이 있다(8). 따라서 수입산 식초 중 과실양조식초가 아황산나트륨 및 그 염류의 잔류량이 높게 나타난 것은 식초를 만드는 과정 중에 아황산염류를 첨가한 것이 아니라 주원료로 사용된 포도주에서 기인된 것으로 예측된다.

결  론

본 논문은 시중에 유통되고 있는 국산 및 수입산 식초를 대상으로 Ion chromatography를 이용하여 식초 중의 아황산나트륨 및 그 염류의 잔류량을 조사하였다. IC를 이용하여 식초 중의 아황산나트륨의 회수율을 측정한 결과 94.40～97.32% 수준으로 양호하게 나타났으며, 국산식초의 경우, 아황산나트륨 및 그 염류의 잔류량이 과실양조식초는 평균 1.84 ㎎/㎏, 곡물양조식초는 평균 1.88 ㎎/㎏으로 전체적으로 1.05～4.58 ㎎/㎏ 범위로 낮은 값을 나타내었다.

수입산 식초의 경우 곡물양조식초 2건은 6.15 ㎎/㎏, 3.35 ㎎/㎏을 나타내었고, 그 외 과실양조식초인 27건의 잔류량은 10 ㎎/㎏ 이하가 7건, 10～50 ㎎/㎏ 9건, 50～100 ㎎/㎏ 8건, 100 ㎎/㎏이상 3건으로 그 잔류량이 광범위하고, 국산식초에 비해 높은 값을 나타내었으며, 이는 포도주를 주원료로 하여 제조한 식초로 포도주 제조시 바람직하지 못한 미생물 통제, 갈색화 효소(brown-ing en-zy-me) 저해, 발효전의 과즙의 청징, 포도주의 산성화 및 적포도주에서 색소 용출 등의 목적으로 SO2가 사용되어왔으므로 식초를 만드는 과정 중에 아황산염류를 첨가한 것이 아니라 주원료로 사용된 포도주에서 기인된 것으로 예측된다.

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