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자외선-가시선 분광광도계를 이용한 고춧가루 색도 분석

케이랩(주)에서 제공한 '자외선-가시선 분광광도계를 이용한 고춧가루 색도 분석'에 관한 응용자료의 주요 내용은 다음과 같다.

1. 개요
고춧가루는 김치, 고추장, 양념류 등 다양한 식품에 널리 사용되며, 색상은 품질을 판단하는 중요한 지표로 활용된다.
고추 색소 성분의 분석에는 HPLC, TLC 등의 방법이 사용될 수 있으나, 이들은 전처리 과정이 복잡하고 분석 시간이 길며 비용이 높은 한계가 있다.

이에 반해 ASTA(American Spice Trade Association) Method 20.1은 아세톤으로 색소를 추출한 뒤, UV-Vis 분광광도계로 460nm에서 흡광도를 측정하여 색도를 정량화하는 방법으로, 복잡한 분리 없이 다수 시료의 색도 비교에 적합한 표준 분석법으로 널리 활용되고 있다.

본 어플리케이션 노트에서는 K LAB의 Alpha UV-Vis 분광광도계를 사용하여 ASTA Method 20.1 기반의 고춧가루 색도(ASTA Color) 분석을 수행하고, 장비의 적용성 및 분석 재현성을 평가한다.

[그림 1]. Alpha 및 전용 8셀 멀티셀 홀더 - Alpha는 K LAB의 더블빔 UV-Vis 분광광도계로, 최대 8개의 큐벳을 장착할 수 있는 멀티셀 홀더를 통해 반복 측정 시 빠르고 효율적인 분석이 가능하다

2. 실험 조건
2-1. 사용 장비
- Alpha UV Vis Spectrophotometer(K LAB)
- 10mm Quartz Cuvette(with Stopper)
- Volumetric Flasks 100mL with Ground glass stoppers
- Analytical balance readable to 0.1mg
- Pipettes 10mL, class A and transfer type

2-2. 시약 및 표준품
- Acetone, ACS grade
- Glass Reference Filter
▶ 사용 필터: Starna Scientific Ltd. 제품(Serial No. 120108), 인증 흡광도 0.5237(@465nm)
▶ ASTA Method 20.1 권장 기준: NIST SRM 2030 또는 930 등 465nm에서 흡광도 0.4-0.6 범위의 유리 필터를 사용하여 Instrument Correction Factor 산출에 활용

2-3. 시료
- 국내 유통 고춧가루 제품 중 시중에서 임의로 선정한 시료

3. 실험 절차
3-1. Instrument Correction Factor(If) 확인
ASTA Method 20.1에서는 분광광도계의 측정 정확도를 확인하기 위한 선택적 절차로, 465nm에서의 흡광도가 0.4 – 0.6 범위 내에 있는 NIST 인증 필터를 사용하여 Instrument Correction Factor(If)를 산출을 제시한다.

본 실험에서는 흡광도 인증값이 465nm에서 0.5237인 유리 필터를 기준으로 삼아 [수식 1]에 따라 If를 계산하였다.

[수식 1]. Instrument Correction Factor(If) 산출식

3-2. 색소 추출
① 고춧가루 시료를 0.0700g – 0.1000g 범위 내에서 정밀히 칭량
하여 100mL 용량의 눈금 플라스크에 넣는다.
※ 칭량값은 ASTA Color 계산에 사용되므로 정확한 기록이 필요하다.
② 아세톤을 플라스크 눈금까지 채워 마개를 닫고 충분히 혼합한 후, 어두운 곳에서 16시간 이상 방치하여 색소를 추출한다.
③ 추출 후, 여과 또는 자연 침전을 통해 상등액만 취하여 사용한다.
④ 흡광도가 0.70을 초과할 것으로 예상되는 경우, 아세톤을 이용해 1/2배 희석 샘플을 별도로 준비한다.

3-3. 측정 및 결과 계산
① 추출액을 10mm Quartz Cuvette에 3mL 이상 취하여 사용한다.
② Alpha 분광광도계의 Photometric 모드를 선택하여, 460nm에서 흡광도를 측정한다.
※ 흡광도가 0.70을 초과할 경우 아세톤으로 1/2배 희석하며, 0.30 미만일 경우 폐기하고 추출량을 늘려 재실험 한다.
③ [수식 2]의 산출식을 기반으로 ASTA Color 값을 계산한다.

[그림 2]. 10mm Quartz Cuvette에 담긴 추출액

[수식 2]. ASTA Color 산출식

4. 결과
4-1. Instrument Correction Factor(If) 결과
인증 흡광도 0.5237(@465nm)인 유리 필터(Starna Scientific, Serial No. 120108)를 10회 반복 측정한 결과, 평균 흡광도는 0.5239, 변동계수(%CV)는 0.01%로 나타났다.

해당 결과를 [수식 1]의 산출식에 대입하여 계산한 Instrument Correction Factor(If)는 1.000으로, 별도 보정 없이 실험에 사용할 수 있음을 확인하였다.

[표 1]. Instrument Correction Factor 측정 결과

4-2. ASTA Color 결과
고춧가루 원샘플과 1/2 희석 샘플 각각 3회 반복 측정을 수행하였으며, [수식 2]의 산출식을 적용하여 ASTA Color 값을 계산하였다.

원샘플의 평균 흡광도는 0.9359로 ASTA Method 20.1에서 제시한 권장 범위(0.30-0.70)를 초과하였기에 신뢰하지 않는 데이터로 간주하였다. 이에 따라 1/2 희석 샘플의 결과를 최종 ASTA Color 분석에 활용하였다.

1/2 희석 샘플의 평균 흡광도(@460nm)는 0.4690이며, 이에 따른 ASTA Color는 152로 산출되었다. 해당 조건에서의 변동 계수(%CV)는 3.2%로, ASTA Method에 제시된 일반적인 범위(5.9 – 7.8%) 대비 우수한 재현성을 나타냈다.

[표 2]. ASTA Color 측정 결과 요약

5. 결론
본 어플리케이션 노트에서는 K LAB의 Alpha UV-Vis 분광광도계를 활용하여 ASTA Method 20.1에 기반한 고춧가루 색도(ASTA Color) 분석을 수행하였다.

Instrument Correction Factor 측정을 통해 장비의 측정 안정성을 검증하였고, 1/2 희석 샘플의 반복 측정 결과, 변동 계수(%CV)가 3.2%로 ASTA Method 20.1에서 제시한 일반적인 범위(5.9 – 7.8%)보다 우수한 재현성을 확인하였다.

이를 통해 Alpha 분광광도계는 ASTA Color 측정에 적합하며, 식품 산업 현장에서 고춧가루의 품질 관리 및 등급 분류 등의 목적으로 신뢰성 있는 분석 도구로 활용될 수 있음을 입증하였다.

'자외선-가시선 분광광도계를 이용한 고춧가루 색도 분석'에 대한 궁금한 내용은 본 원고자료를 제공한 케이랩(주)를 통하여 확인할 수 있다.

Reference(참고문헌): American Spice Trade Association (ASTA). ASTA Analytical Methods 20.1: Extractable Color in Capsicums and Their Oleoresins.

Model Name(모델명): Alpha UV-Vis Spectrophotometer(Double Beam Type)
The Person in Charge(담당자): Ji－su Kim
Maker(제조사): K LAB
Country of Origin(원산지): Korea
e-mail: mint5135@klab.im
Data Services(자료제공): K LAB

<이 기사는 사이언스21 매거진 2025년 6월호에 게재 되었습니다.>

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