음식

이물질 분석

식품 이물질 분석에 사용되는 기기는 용도에 따라 다릅니다. JEOL 제품의 XRF와 SEM-EDS는 무기계의 원소를 분석할 수 있기 때문에 식품 이물질 분석에 자주 사용됩니다.

분석 장비를 이용한 이물질 분석의 흐름

응용 사례 : SEM-EDS를 이용한 떡 표면 이물질 분석

떡 표면의 이물질을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하여 노란색 상자 안의 영역을 분석한 결과, Fe(철)와 O(산소)가 다량 검출되었다. 이물질로 혼입될 수 있는 물질 중 철을 다량 함유한 검은색 산소흡수제가 관찰되었으며, 이물질과 동일한 방식으로 분석하였다. 산소흡수제와 유사한 형상 및 분석 결과 스펙트럼을 갖는 결과를 얻었다. 떡 표면의 이물질은 산소흡수제일 가능성이 높다고 판단하였다.

SEM-EDS는 SEM과 원소 분석을 통해 형상을 관찰할 수 있는 장비입니다. 일반적인 EDS의 경우, Be(베릴륨) 또는 B(붕소)부터 U(우라늄)까지 원소를 분석할 수 있습니다. 이물질의 시각적 확인과 정확한 원소 분석이 주요 특징입니다.

향미성분/이취분석

질량 분석법(MS) x 감각 테스트(후각)

스니핑-GC-MS는 GC로 분리된 성분의 스니핑 분석법(관능 평가법)과 MS(질량 분석법)를 결합한 장비입니다. GC로 시료에서 방출되는 성분을 분리한 후, 각 성분을 스니핑하는 동시에 MS 분석을 수행하여 결과의 ​​연관성을 분석할 수 있습니다.
향기의 감각 지수를 동시에 측정하고 화학 물질을 식별하면 특정 불쾌한 맛의 근원이 되는 물질을 추정할 수 있습니다.

응용 사례: GC-MS를 이용한 수확한 배추 포장의 이취 분석

시판 배추 절임 포장지에서 발생하는 이취 성분을 후각 GC-MS를 이용하여 분석하고자 합니다. GC로 분리된 향을 순차적으로 후각하여, 어느 시점에서 향이 나는지 MS 분석 결과를 확인했습니다. 그 결과, 이취 성분은 디메틸트리설파이드(DMTS)로 추정할 수 있었습니다. 따라서 후각 GC-MS를 활용하면, 후각으로 느껴지는 향과 그에 상응하는 질량 분석 결과 모두를 통해 특징적인 향을 유발하는 성분을 유추할 수 있습니다.

질감/형태 관찰

전자현미경(TEM/SEM)을 이용하여 식품의 형태를 관찰하면 무기질의 분포뿐만 아니라 지방덩어리와 기포의 분포도 확인할 수 있습니다. 형태를 유지하기 어려운 부드러운 시료나 액체 시료는 적절한 전처리를 통해 관찰할 수 있습니다.
μCT는 시료 표면의 2D/3D 미세 구조를 파괴 없이 분석하는 장비입니다. 조직에 영향을 줄 수 있는 성분의 입자 직경, 공극 등을 정량적으로 평가할 수 있습니다.

액상식품의 TEM 관찰

연성 또는 액상 시편을 고진공 상태에서 동결시키고 파쇄한 후 파쇄된 표면에 복제 필름을 만들어 TEM을 이용하여 관찰한다.

1회용 크리머 패킷의 TEM 관찰 사례

지방구와 카제인 단백질의 구조와 분산 상태를 관찰할 수 있습니다.

액체 속 오일의 TEM 관찰 예

참기름의 관찰 사례입니다. 액체 상태에서 결정 구조를 관찰할 수 있습니다.

물을 함유한 다양한 치즈의 SEM 관찰

주사전자현미경(SEM)으로 치즈를 관찰할 경우, 진공 환경에서 발생하는 수분 손실과 전자빔 조사 시 발생하는 열로 인해 시편 변형이 발생할 수 있습니다. 시편을 냉각하면 이러한 변형을 줄일 수 있습니다.
식은 치즈를 관찰하면 수분, 지방구, 무기질 성분의 분포를 알 수 있고, 이를 통해 치즈의 질감을 평가할 수 있습니다.

μCT를 이용한 치즈의 내부 구조 분석 예

본 연구는 마이크로 포커스 X-선 CT 분석 시스템(μCT)을 이용하여 다양한 질감의 가공치즈를 측정한 사례입니다. 함유 성분의 밀도 차이를 기반으로 한 데이터 처리를 통해 저밀도 유기 성분(지방 및 단백질) 정보를 제거하고, 고밀도 무기 성분 정보로 3D 이미지를 구축했습니다. 이를 바탕으로 무기염 입자의 현 상태를 비교했습니다. 거친 질감의 가공치즈 A에서는 무기염이 70~150µm 크기의 응집체로 분산되어 있는 반면, 매끄러운 질감의 가공치즈 B에서는 약 10µm 크기의 무기염 입자가 거의 균일하게 분산되어 있음을 확인했습니다.

가공치즈 A에 함유된 고밀도 입자(무기염 입자)의 3차원 분포 이미지와 분포 그래프.

가공치즈 B의 고밀도 입자(무기염 입자)의 3차원 분포 이미지와 분포 그래프.

성분 분석

NMR을 이용한 가다랑어 육수의 성분 분석

NMR은 분자 내 핵을 직접 관찰할 수 있기 때문에 정성 및 정량 분석에 사용됩니다. 분석은 성분 분리와 같은 전처리 과정 없이 분석물을 원래 상태로 비파괴적으로 수행할 수 있으므로, 스크리닝 분석뿐만 아니라 종합 분석에도 사용할 수 있습니다. 보나이트 브로스의 측정 결과는 아래와 같습니다. 시료 전처리는 수용액만 준비했습니다.
스펙트럼 패턴을 통해 아미노산, 당, 이노신산, 구아닐산의 존재를 동시에 확인할 수 있습니다. NMR 스펙트럼의 신호 강도는 몰 수에 비례하므로, 적분값을 비교하여 알라닌과 글루탐산의 비율이 1:6임을 확인했습니다.
자동 측정의 경우 NMR 스펙트럼 수집에 걸리는 시간은 몇 분입니다. 따라서 분석 시료에서 짧은 시간 내에 스크리닝 분석을 수행할 수 있습니다.

¹육수 용액의 H-NMR

산화적 열화/항산화

ESR: 식물성 오일의 과산화물 열화 평가

유지는 불포화 지방산의 존재로 인해 산화적 변질에 취약한 것으로 알려져 있습니다. 식물성 유지에는 비타민 E(VE)와 같은 천연 항산화제가 함유되어 있지만, 보관 조건에 따라 산화가 점진적으로 진행되어 과산화물이 축적되어 풍미가 저하될 수 있습니다. 과산화물가(POV)를 평가 방법으로 사용하며, 본 연구에서는 ESR을 산화적 변질을 조기에 평가하는 방법으로 활용하는 방법을 소개합니다.
ESR은 민감도가 높아 POV 방법보다 더 일찍 산화적 악화를 평가할 수 있습니다.
지질 과산화물은 빛 조사에 의해 분해되어 과산화물 라디칼을 생성하고, 이는 빠르게 VE 라디칼(VE)을 형성합니다.^·) VE가 공존할 때 라디칼을 선택적으로 감지하는 ESR은 VE를 측정할 수 있습니다.^· 시료 전처리 없이 측정한 결과입니다. 왼쪽 그림은 빛 조사 전(녹색)에 얻은 ESR 스펙트럼으로, 라디칼은 관찰되지 않았지만, 빛 조사 후에는 특징적인 VE가 관찰되었습니다.^· 라디칼(검은색)이 관찰되었습니다. 이 신호의 강도가 높을수록 오일의 산화 분해가 더 심함을 나타냅니다.
오른쪽 그림은 기존 카놀라유와 새 카놀라유의 혼합 비율을 다르게 하여 시료를 평가한 결과를 보여줍니다. VE^· 그리고 혼합된 기존 오일의 양이 증가함에 따라 신호가 증가하였지만, 동일 시료를 POV법으로 평가했을 때는 차이가 관찰되지 않았습니다. 따라서 ESR은 높은 감도로 인해 POV법보다 산화 분해를 더 빨리 평가할 수 있음을 보여줍니다.