각 반응 조건에서 시료량에 대한 아크릴아마이드의 생성량을 산출한 결과 일반식품의 경우 식품의 화학적 조성과 물리적 형태 등의 요인이 아크릴아마이드의 생성 조건에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 모델 반응물의 분리, 분석으로 기타 화합물을 생성하여 실험한 결과 확인 및 미확인 화합물의 mass spectrum과 일치하는 화합물이 없어 차후 검토가 필요할 것으로 사료된다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>아크릴아마이드의 생성</h2><p>온도 및 시간을 달리하여 아스파라긴과 포도당의 모델반응에서 생성된 아크릴아마이드를 GC/MS로 분석한 TIC(Total Ion Chromatogram; Fig. 1)에서 아크릴아마이드는 retention time 23.53분에서 검출되었으며, 표준용액으로 구한 최저검출한계(Minimum detection limit \( =2 \times \) noise peak area)는 \( 4.6 \mathrm{ng} \) 이었다. 또한, 5-methylfurfural, 2-acetylpyrrole, 1,3-dihydroxypropanone 등도 함께 검출되었다.</p><p>각 반응조건에서 시료량에 대한 아크릴아마이드의 생성량을 산출한 결과를 Fig. 2에 나타내었다. 아크릴아마이드의 생성은 \( 125^{\circ} \mathrm{C} \)에서부터 온도를 높일수록 증가하여 \( 150^{\circ} \mathrm{C} \)에서는 가열시간을 늘릴수록 뚜렷하게 증가하며, \( 175^{\circ} \mathrm{C} \)에서 10분간 가열한 시료에서 최대량인 \( 116 \mu \mathrm{g} / \mathrm{g} \)이 검출되어, 환원당과 아미노산의 모델반응에서 아크릴아마이드의 최대 생성온도는 \( 175^{\circ} \mathrm{C} \)이며 그 보다 고온에서는 감소하였다는 Mottram 등과, 감자의 튀김과정에서 최대 생성온도는 \( 160 \sim 180^{\circ} \mathrm{C} \) 이었다는 Taubert 등의 결과와 대체로 일치하였다.</p><p>그리고, 보다 고온인 \( 200^{\circ} \mathrm{C} \)에서는 \( 175^{\circ} \mathrm{C} \)에 비하여 그 생성량이 크게 줄어 들었으며 특히 시간을 30분으로 늘릴 경우 거의 소멸되는 것으로 나타나서, 감자칩을 \( 200^{\circ} \mathrm{C} \)에서 가열시간을 늘릴수록 아크릴아마이드의 함량이 감소하였다는 보고와 일치하였으며, 이러한 결과는 \( 175^{\circ} \mathrm{C} \) 이상에서 녹아 분해되거나 중합반응을 일으키는 아크릴아마이드의 물리적 특성과 일치한 것으로 보였다.</p><p>그러나, Surdyk 등은 제빵과정에서 \( 200^{\circ} \mathrm{C} \) 이상으로 높일수록 증가한다고 보고한 반면, \( 200^{\circ} \mathrm{C} \)에서 시간이 경과할수록 식품중의 단백질과의 공유결합 또는 경합에 의하여 아크릴아마이드의 생성이 저해된다는 보고도 있어, 일반식품의 경우 아크릴아마이드의 생성조건이 식품의 화학적 조성과 물리적 형태 등의 요인에 의하여 다르게 나타나는 것으로 추정된다.</p><h2>기타 화합물들의 생성</h2><p>모델반응물을 ethyl acetate 또는 methanol로써 용매를 달리 추출하고, FFAP 또는 HP-5MS의 2종 capillary column으로 분리하여 GC/MS로 분석한 결과, 각 TIC에서는 \(15 \sim 23\)종의 화합물들이 검출되었다. 분리된 각 화합물들의 mass spectrum해석 및 Willey library조사 결과에서 구조가 확인된 것은 6종의 화합물들이며, 이 화합물들의 화학명, 주요 mass ion peak, 검출된 시험액의 추출용매 및 column의 종류를 Table 1에 나타내었다.</p><p>Table 1에 나타난 바와 같이, 확인된 화합물들은 당의 카라멜반응 산물인 5-methylfurfural 및 5-hydroxymethylfurfural(5-HMF), 그리고 질소화합물인, 2-acetylpyrrole과 N,N-di-methylcyclohexamine, 기타 기원을 추정하기 어려운 1,3-dihydroxypropanone과 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyrane-4-one, 2종이었다.</p><p>그러나, 아스파라긴과 당의 반응에서, 아크릴아미이드 생성과정에서 부산물로 생성된다고 제시한 succinimide 및 niacinamide가 확인되지 않았으며, 위의 두 보고에서 제시한 화합물들의 mass spectrum과 본 실험에서 확인되지 않은 화합물들의 mass spectrum을 대조한 결과에서도 일치하는 것이 없어, 실험조건이 반응생성물의 형성여부에 크게 영향을 미치는 것으로 추정되었다.</p><p>구조가 밝혀진 6종 화합물들의 모델반응조건별 함량을 분석한 결과를, Fig. 3에, 많은 양으로 검출된 1,3-dihydroxypropanone, 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4H-pyrane-4-one 및 5-hydroxymethylfurfural을, 그리고 미량으로 검출된 5-methylfurfural, 2-acetylpyrrole과 N,N-dimethylcyclohexamine을 Fig. 4에 나타내었다.</p><p>5-methylfurfural의 경우 125 및 \( 150^{\circ} \mathrm{C} \)의 저온에서는 시간 증가에 따라 함량도 증가하였으나, 175 및 \( 200^{\circ} \mathrm{C} \)의 고온에서는 상반된 양상을 보여 아크릴아마이드의 함량 변화(Fig. 2)와 매우 유사하였다. 그리고 N,N-dimethylcyclohexamine과 2-acetylpyrrole은 질소를 함유하고 분자량으로 볼 때 아스파라긴과 포도당의 마이얄반응에 의한 생성물로 판단되지만 그 함량이 아크릴아마이드의 함량(Fig. 2)보다 훨씬 적어서 아크릴아마이드의 중간체로는 보기 어려웠다.</p><p>1,3-dihydroxypropanone의 경우, 저온에서 초기에 다량 생성되고 온도와 시간이 증가될수록 감소되어 아크릴아미이드의 함량변화와 상반되는 경향을 뚜렷하게 나타내어, 저온에서 형성되어 대부분 열에 의해 신속하게 분해 또는 다른 화합물로 전환되는 것으로 추정된다.</p><p>또한, Stadler 등에 의하면 \(\alpha\)-hydroxycarbonyl 및 di-hydroxycarbonyl화합물이 아스파라긴에서 아크릴아마이드로의 전환에 크게 기여한다고 하여, 본 연구에서 확인된 1,3-dihydroxypropanone이 비록 전구체는 아닐지라도 아크릴아마이드의 생성과 관련이 있는 것으로 추정된다.</p><p>최근 Zyzak 등의 보고에 의하면, 아스파라긴과 환원당 또는 알데히드류의 가열반응에서 Schiff염기가 형성되며, Schiff염기는 가열에 의해 탈카아복실화 하여 decarboxylated Schiff base로 된 후, 가수분해로 3-aminopropionamide(3-APA)를 형성하고 3-APA에서 암모니아의 이탈로 아크릴아마이드가 형성되는 경로와 decarboxylated Schiff base에서 이민이 이탈되어 직접 아크릴아마이드가 형성되는 메카니즘을 제시하였다.</p><p>그러나 Granvogl 등은 3-APA를 거치는 단일경로를 제시하고 가장 유력한 아크릴아마이드 전구체라고 보고하면서, 일반식품중의 아스파라긴이 효소에 의하여 탈카아복실 반응으로도 이 3-APA를 생성할 수 있다고 하였다.</p><p>또한, Yaylayan 등이 아스파라긴과 여러 가지 카아보닐화합물과의 모델반응결과에서 확인한 화합물들에서 3-APA를 보고하지 않았으며, 본 실험결과에서도 확인 및 미확인 화합물의 mass spectrum과 일치하는 화합물이 없어, 이 화합물에 관한 차후의 검토가 더 많아야 할 것으로 사료된다.</p>