관련 제품명 : 헤드스페이스;HT3 Headspace Sampler 

[개요]

HDPE(High density polyethylene)와 PET(polyethylene terephthalate)는 식품용기로 사용되는 대표적인 폴리머 물질이다.

이러한 폴리머들은 250 ℃보다 높은 유리전이온도를 가지기 때문에 가열이 가능한 식품용기로 많이 활용되고 있다.

그러나 이러한 높은 온도에서 사용하는 용기에서 발생하는 휘발성 화합물의 분석은 대부분의 헤드스페이스로는 불가능하다.

이에 본 자료에서는 300 ℃까지 가열과 극미량 분석이 가능한 Tekmar사의 HT3 헤드스페이스를 이용한 HDPE 및 PET 중 극미량 유기화합물 분석법을 소개하고자 한다.

[서론]

HDPE와 PET는 식품 저장 용기로 널리 사용되는 물질이다.

HDPE는 우유 용기로, PET는 음료수 용기로 가장 많이 사용된다.

CPET(crystalline form of PET)는 안정한 결정구조를 가지므로 식품의 냉장보관 용기로 사용되며 별도의 해동 과정 없이 바로 마이크로웨이브나 오븐에서 가열할 수 있다는 장점을 가진다.

그러나 이러한 폴리머들은 식품의 저장 과정이나 조리 과정에서 유기화합물을 방출할 수 있다.

이렇게 방출된 유기화합물은 식품의 맛과 향 뿐만 아니라 인체에도 악 영향을 끼칠 수 있기 때문에미 FDA 및 유럽연합 등 여러 나라에서 방출성분을 규제하고 있다.

본 실험에서는 마이크로웨이브나 오븐으로 가열이 가능한 냉동용기(Freezer)로 사용되는 PET나 CPET를 용기 한계 온도까지가열하면서 방출되는 화합물을 분석하였다.

도입된 방법은 헤드스페이스를 이용하여 벤젠 또는 톨루엔과 같은 유기 화합물이 발생하는지를 확인하기 위해 EPA 8260 시험법을 사용하였다.

실험에 사용된 PET나 CPET는 조리과정(Cooking) 전의 플라스틱 용기들이다.

[분석 결과]

모든 실험의 결과는 50 ppb 8260 표준 시약과 비교하여 정성·정량 분석을 실시하였다.

음식물 시료는 8260 표준 시약에 포함되지 않은 많은 피크들을 가지기 때문에 이러한 화합물들은 NIST데이터베이스를 이용하여 정성하였다.

2-methlypropene(2), acetaldehyde(3), acetone(6), methyl acetate(7), 2-butanone(8), octane(10), toluene(11) 등과 같은 휘발성 유기화합물이 접시(tray)시료로부터 방출되었다.

조리 온도에 따라 PET에서 방출되는 화합물을 알아보기 위해 시료의 온도에 대한 화합물의 피크 면적을 나타내었다.

<그림 1>은 100 ℃, 140 ℃, 180 ℃ 그리고 200 ℃의 온도의 Dynamic 모드에서 방출되는 성분에 대한 전체 이온 크로마토그램(total ion chromatogram)을 나타낸 것이다.

<그림 2>는 접시(tray) 시료와 필름 시료에 대한 온도별 aldehyde 피크 면적을 나타낸 것으로 177 ℃ 이후에 방출량이 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.

다른 종류의 휘발성 유기화합물도 약 170 ℃ 이후에 급격하게 방출량이 증가하는 양상을 보였다.

Dynamic 방식으로 PET 접시나 film 시료에서 방출된 성분들이 PET 용기를 사용하여 조리한 음식물 시료에 존재하는지를 확인하기 위해 음식물 시료 역시 평가하였다.

평가 방법은 film 시료를 접시 위에 음식물과 함께 놓아두어 PET 접시나 film 시료에서 방출된 성분이 모두 음식물로 이동할 수 있는 조건으로 조리한 후 시료를 다시 가열하여 방출된 화합물을 분석하는 것이다.

<표 1>과 <표2>는 Static 헤드스페이스 모드로 운영할 경우 접시, film 그리고 음식물(야채, 소스, 만두)에서 검출된 성분들을 나타낸 것으로, 접시, film, 음식물을 Static 헤드스페이스로 분석할 경우 Dynamic 헤드스페이스 분석에서 접시, film으로부터 검출된 모든 성분이 검출되지 않는 결과를 나타내었다.

<그림 3>, <그림 4>, <그림 5>는 Static 헤드스페이스 모드에서 야채용 비닐 용기(vegetable bag), 스티로폼 컵(Styrofoam cups), 전자레인지용 용기(Microwaveable meal bowl)를 100 ℃로 가열했을 때 방출되는 성분들을 나타낸 크로마토그램이다.

[결론]

음식물 가열용 플라스틱 용기와 이러한 용기를 사용하여 조리한 음식물들로부터 방출되는 휘발성 유기화합물을 트랩방식의 Dynamic 헤드스페이스법과 루프방식의 Static 헤드스페이스법으로 분석한 결과, 많은 종류의 유기화합물이 방출됨을 확인할 수 있었고 조리온도를 높임에 따라 더 많은 양의 유기화합물이 방출됨을 역시 확인할 수 있었다.