UPLC를 이용한 카로티노이드 동시 분석법 확립 및 식품에의 적용

Abstract

본 연구는 UPLC를 이용하여 10종 카로티노이드(neoxanthin, capsorubin, violaxanthin, capsanthin, zeaxanthin, lutein, β-cryptoxanthin, lycopene, α-carotene, β-carotene)를 30분 내에 분석할 수 있는 방법을 개발 및 검증하였고, 이를 이용하여 여러 가지 색을 갖는 생시료 내의 카로티노이드를 정량 분석하였다. 시료의 추출에는 가속용매추출장치(ASE, accelerated solvent extractor)를 이용하였다. ASE는 고온과 고압 조건에서 추출하여 용매와 시간이 적게 소요되기 때문에 추출 효율이 높으며 불필요한 산화 등을 최소화할 수 있다. 기기 조건은 static time 3min, static cycles 3회, solvent flush% 60vol, nitrogen purge 60s, pressure 1500psi, temperature 80℃이며 acetone으로 추출하였다. UPLC(Ultra Performance Liquid Chromatography)는 1.7∼1.8μm 크기 입자의 컬럼을 이용하기 때문에 2.1μm 크기 입자의 컬럼을 이용하는 HPLC에 비해 높은 압력에서의 분석이 가능하여 분리능이 뛰어나며 분석 시간이 단축되고 시료 및 용매의 사용량을 줄이기 때문에 경제적이고 친환경적인 장점이 있다. 카로티노이드 분석에 적합한 UPLC 컬럼군을 선택하기 위해 BEH 컬럼과 HSS 컬럼을 이동상의 혼합 비율, 농도 구배 조건, 속도 등의 조건에서 비교한 결과, 확립한 분석법은 HSS T3 컬럼을 이용하고 acetonitrile:methanol:methylene chloride 혼합 용매와 증류수의 이동상을 이용하며 30분의 총 분석 시간을 갖는다. 확립한 분석 조건의 타당성을 살피기 위해 capsanthin을 이용하여 직선성(linearity), 검출한계(limit of detection, LOD), 정량한계(limit of quantification, LOQ), 정밀성(precision), 정확성(accuracy)을 검증(Validation)하였다. Capsanthin에 대한 검량선은 1∼200μg/mL 농도 범위에서 상관계수(R2) 0.9998의 높은 직선성을 나타내었고 각각 2.4μg/mL, 7.2μg/mL의 검출한계와 정량한계를 나타내었다. 일내 RSD값은 1.57∼3.09%, 일간 RSD값은 1.98∼3.83%를 나타냈으며, 회수율은 일내와 일간에서 각각 91.86∼94.98%, 98.10∼99.87%의 값을 나타내어 분석에 적합함을 알 수 있었다. 확립한 분석법을 이용하여 카로티노이드가 풍부한 붉은색 파프리카 3종, 주황색 파프리카 1종, 노란색 파프리카 2종, 녹색 파프리카 2종, 붉은색과 녹색의 피망, 고추, 그리고 단호박 3종을 수집하여 카로티노이드 정량 분석을 실시하였다. 붉은색 파프리카에는 capsanthin(14.70∼18.48 mg/100g dry weight)이 가장 많이 존재하였으며, 주황색, 노란색, 녹색 파프리카에는 zeaxanthin(31.37±2.81 mg/100g dw, 2.23±0.04 mg/100g dw, 4.40±1.89 mg/100g dw)이 가장 많이 존재하였다. 붉은색 피망과 고추에는 capsanthin(27.94±0.54 mg/100g dw, 91.89±0.30 mg/100g dw)이 가장 많이 존재하였으며, 녹색 피망과 고추에는 lutein(6.43±0.08 mg/100g dw, 12.44±0.17 mg/100g dw)이 가장 많이 존재하였다. 단호박에는 lutein(5.39∼23.44 mg/100g dw)이 가장 많이 존재하였다. 본 연구에서의 분석 조건을 이용하여 다양한 카로티노이드가 존재하는 것으로 알려진 생시료 및 가공품을 보다 정확하고 신속하게 정량 분석할 수 있을 것으로 생각한다.