사람의 주관적 미각 대신 고추 속 캡사이신 성분을 정확히 정량하기 위해서는 어떻게 해야 하나요?

Question

사람의 주관적 미각 대신 고추 속 캡사이신 성분을 정확히 정량하기 위해, 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용하여 고정상과 이동상 사이의 분배 차이로 성분을 분리하고 검출하는 과정을 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

고추의 매운맛을 내는 캡사이신을 정량하기 위해 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용할 때는 고정상과 이동상에 대한 성분별 친화도 차이를 이용합니다. 우선 고추 샘플을 메탄올 같은 유기 용매로 전처리하여 캡사이신 성분을 추출한 후 장비에 주입합니다. 분리가 일어나는 칼럼 내부에는 대개 비극성 탄소 사슬이 결합된 시리카겔 유기물이 고정상으로 충전되어 있으며, 이 사이로 물과 아세토니트릴 등이 혼합된 극성 액체가 이동상으로서 일정한 압력으로 흘러갑니다.

​이동상에 섞인 고추 추출액이 칼럼을 통과할 때, 화학 구조상 비극성 탄소 사슬을 가진 캡사이신 분자들은 극성인 이동상보다 자신과 성질이 유사한 비극성 고정상과 더 강하게 상호작용하려는 경향을 보입니다. 반면 고추 속에 함께 들어 있던 친수성 유기산이나 당류 등의 극성 물질들은 이동상과 더 쉽게 섞여 칼럼을 빠르게 빠져나갑니다. 이처럼 두 상 사이의 분배 계수 차이로 인해 캡사이신은 칼럼 내부에 상대적으로 오래 머무르게 되며, 결과적으로 다른 성분들과 겹치지 않고 단독으로 분리되어 나옵니다.

​칼럼 끝으로 분리되어 나온 캡사이신은 자외선 흡광 검출기를 거치게 됩니다. 캡사이신 분자가 특정 자외선 파장의 빛을 흡수하면 검출기는 이를 전기적 신호로 변환하여 화면에 피크 형태로 기록합니다. 물질마다 칼럼을 빠져나오는 고유한 시간으로 캡사이신의 존재를 확인하고, 그려진 피크의 면적을 표준 물질 데이터와 비교함으로써 사람의 주관적 기준을 배제한 캡사이신의 정확한 화학적 농도를 정량할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

단순한 HPLC로는 정량분석은 불가능합니다. 정성분석용 분석장비로 정량분석을 하기 위해선 HPLC중에서도 용액을 따로 분리하여 정량과 정성분석을 동시에 할수 있는 장비를 사용해야 가능합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

알고계신데로 고추 안에는 캡사이신이라는 분자가 존재 합니다.

이것을 정량적으로 추출하기 위해서는 고성능 액체 크로마토 그래피인 HPLC 를 사용하게 되는데 이것은 물질 고유의 물리화학적인 특성에 따라 이동상과 고정상의 흡착, 분배되는 비율이 다른점을 활용하여 물질을 분리하고 분석하는 장비 입니다.

검출을 하기 위해서는 먼저 고추를 건조하여 잘게 파쇄합니다. 그리고 이후 유기용매를 사용하여 녹인 뒤 열을 가하여 캡사이신 성분을 추출하게 됩니다. 그리고 추출된 액을 여과지에 걸러 캡사이신을 준비합니다.

고정상은 장비 내부 컬럼에 충정된 고체 입자인데 일반적으로 실리카겔을 많이 사용합니다. 이동상은 시료를 흘려보내는 액체 상태의 물질이 들어있는데 메탄올, 물, 아세토니트릴을 섞어서 캡사이신이 잘 녹아나갈 수 있도록 준비하게 됩ㅂ니다.

캡사이신은 비극성이라 고정상에서 오래머물게 되는데 이동상에서는 불순물들이 더 잘 녹게 될것인데 이 머무른 시간과 녹은 시간 차이로 성분을 분리합니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)