고 탄수화물 분말 식품에서의 아크릴아마이드 생성 연구

Abstract

한국에서 주로 소비되는 고 탄수화물 분말에서 발암물질인 아크릴아마이드와 그 전구체인 아스파라긴과 단당류 (포도당, 과당)를 정량하였다. 이를 통해 각 전구체가 아크릴아마이드 생성에 기여하는 양상을 관찰하고자 하였다. 덩이줄기와 뿌리줄기에 속하는 연근, 감자, 돼지감자 및 마 분말과 곡류에 속하는 쌀, 밀, 옥수수 분말을 대상으로 분석하였다. 일정한 조건에서 가열하였을 때, 연근 분말에서 가장 높은 수준의 아크릴아마이드가 검출되었고 (176.6 ~ 1291.1 nmol/g, 세 가지 제품에서의 아크릴아마이드 함량 범위), 그 다음으로 감자 분말 (604.7 ~ 713.3 nmol/g), 돼지감자 분말 (214 ~ 549.6 nmol/g) 그리고 마 분말(67.4 ~ 129.6 nmol/g) 순이었다. 곡류 분말에서는 가열 후 상대적으로 낮은 수준의 아크릴아마이드가 생성되었다. 생성된 아크릴아마이드 함량은 식품에 함유된 아스파라긴 또는 당류 함량에 상관관계를 보였는데, 두 물질 중 아스파라긴이 제한 요소가 되는 분말보다 아스파라긴이 풍부하여 당류가 제한 요소인 경우에 같은 양의 제한 요소임에도 아크릴아마이드 함량이 더 가파르게 증가하였다. 이는 아스파라긴이 많은 상황에서 generic amino acid pathway를 통해 추가적인 아크릴아마이드가 생성되어 발생한 결과로 해석할 수 있다. Generic pathway를 통해 아크릴아마이드가 생성되기 위해서는 아스파라긴이 두 분자 이상 소비되기 때문에, 아스파라긴이 제한된 식품에서는 아스파라긴이 마이얄 반응과 아크릴아마이드 생성 반응으로 소비된 이후 고갈되어 상대적으로 generic pathway에 참여할 아스파라긴의 양이 적기 때문이다. 본 연구를 통해 식품 성분에 따라 정해지는 반응 경로의 차이로 인한 아크릴아마이드 생성의 차이를 설명하였다. 이러한 결과는 다양한 성분이 복합적으로 작용하는 실제 식품 환경에서의 아크릴아마이드 생성에 대한 이해를 넓힐 것으로 기대할 수 있다.

Acrylamide formation in carbohydrate-rich botanical powders consumed in Korea was investigated. Asparagine and free monosaccharides (fructose and glucose) were measured to evaluate the contribution of each precursor to acrylamide formation. Tubers, rhizomes, and cereal grains were selected. Upon heating under the same conditions, the highest levels of acrylamide (176.6~1291.1 nmol/g) were detected in lotus root samples, followed by potato (604.7~713.3 nmol/g), Jerusalem artichoke (214~549.6 nmol/g), and yam (67.4~129.6 nmol/g). These tubers and rhizomes showed common properties, including that they contained more asparagine than sugar and high asparagine ratios among free amino acids. Cereal grains, including wheat, rice, and corn, generated relatively lower levels of acrylamide. The acrylamide formation was dependent on either the asparagine or sugar content. More acrylamide was formed in the powder where sugars were the limiting factor, compared to the powders where the same amount of asparagine was the limiting factor. This could be explained by the fact that when asparagine was abundant, additional acrylamide was generated by the generic amino acid pathway, which involved carbonyls from asparagine, in which more than one molecule of asparagine was consumed to form acrylamide. This study demonstrates that acrylamide formation in heated foods is affected by different pathways. The results from this study provide further knowledge about acrylamide formation in real food systems containing various components.