색소의 구조와 종류

 

 

 

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  학교에서 아이들과 해보면 좋을 것 같은 탐구 주제가 떠올라서 색소를 분자 구조에 따라 구분하여 모아본다. 대부분 위키피디아의 정보와 식품안전나라의 자료를 바탕으로 물질을 구분했다. 타르 색소의 경우, 같은 구조의 물질임에도 이름이 다양했다. 각 기준에 따라 매겨진 번호가 조금씩 다른 경우가 있어서 헷갈리는 부분이 있다. 색소 이름의 FD&C는 미국의 "Federal Food, Drug and Cosmetic Act"의 약자이며, FCF는 "for Color Food"를 뜻한다. 그리고, "E number"는 유럽의 식품 첨가물 구분 번호이다. 식용 색소의 경우 허용량, 사용될 분야나 품목에 따라 허용 여부 등이 미국, 유럽, 우리나라 각각이 조금씩 차이가 있었는데, 잘 모르는 영역이기에 깊이 다루지 않기로 한다.

  어쨌든 현재 가장 관심있는 정보는 색소 물질의 구조이고, 추가로 떠오르는 물질이 생기거나 찾으면, 아래 본문의 내용을 추가하는 방식으로 보충해보겠다.

 

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1. 분자 구조에 따른 색소 분류 (작성중)

1. 아조(Azo) 계열

  아조 계열 화합물은 분자 내 연속된 질소-질소 결합(-N=N-)을 포함한 구조를 갖는다. IUPAC에서는 아조 화합물을 diimide(H-N=N-H)의 유도체로 정의하며, R-N=N-R' 형태에서 -R, -R'의 종류에 따라 아릴 아조 화합물과 알킬 아조 화합물로 분류될 수 있다.

  아릴 아조 화합물은 -R, -R'이 아릴 그룹(aryl group)인 경우이며, 파이 전자의 비편재화 효과에 의해 빨강 ~ 노랑색을 나타내는 경우가 많다. 우리에게 산-염기 지시약으로 알려진 메틸오렌지도 대표적인 아릴 아조 화합물이다.

  1) 식용색소 적색 2호
  - C.I. Food Red 9, FD&C Red #2, E123
  - 아마란스 (Amaranth), Azorubin S
  - C₂₀H₁₁N₂Na₃O₁₀S₃, MW = 604.47

Amaranth

  2) 식용색소 황색 4호
  - Food Yellow 4, FD&C Yellw #5, E102
  - 타트라진 (Tartrazine)
  - C₁₆H₉N₄Na₃O₉S₂, MW = 534.36
  - 425 nm

Tartrazine

  3) 식용색소 황색 5호
  - Orang Yellow S, FD&C Yellow #6, E110
  - 선셋 옐로우 (Sunset Yellow FCF)
  - C₁₆H₁₀N₂Na₂O₇S₂, MW = 452.36
  - 480 nm(pH=1), 443 nm(pH=13), 500 nm(shoulder)

Sunset Yellow FCF

  4) 식용색소 적색 40호
  - Food Red 17, FD&C Red #40, E129
  - 알루라 레드 (Allura red AC)
  - C₁₈H₁₄N₂Na₂O₈S₂, MW = 496.42
  - 504 nm

Allura Red AC

  5) 식용색소 적색 제102호
  - C.I. Acid Red 18, E124
  - 폰소 4R (Ponceau 4R), 뉴코신 (new coccine)
  - C₂₀H₁₁N₂Na₃O₁₀S₃, MW = 604.46

New coccine, Ponceau

 

 

2. 트라이아릴메테인(트라이페닐메테인, Triarylmethane) 계열

  트라이아릴메테인 계열의 염료는 분자 내 세 개의 페닐 그룹과 직접 결합한 탄소 중심을 갖는다. 세부적으로는 메틸 바이올렛(methyl violet) 계열, 푹신(Fuchsine) 계열, 페놀(phenol) 계열, 말라카이트 그린(Malachite Green) 계열, 빅토리아 블루(Victoria Blue) 계열, 잔틴(Xanthene) 계열로 구분되며, 대부분 결합한 페닐 그룹의 치환기의 종류에 따를 결과이다.

  1) 식용색소 녹색 3호
  - Food Green 3, FD&C Green #3, Geen 1724, E143
  - 패스트 그린 (Fast Green FCF)
  - C₃₇H₃₄N₂Na₂O₁₀S₃, MW = 808.84
  -

Fast Green FCF

  2) 식용색소 청색 1호
  - FD&C Blue #1, Acid Blue 9, E133
  - 브릴리안트 블루 (Brilliant Blue FCF)
  - C₃₇H₃₄N₂Na₂O₉S₃, MW = 792.85
  - 

Brilliant Blue FCF

  3) 크리스탈 바이올렛 (Crystal Violet)
  - Gentian Violet, Brilliant Violet 58
  - C₂₅H₃₀ClN₃, MW = 407.99
  - 590 nm
  - pH 지시약 (변색구간 = -1 ~ +1)

Crystal Violet

 

 

3. 잔틴(크산틴, Xanthine) 계열

  1) 식용색소 적색 3호
  - FD&C Red #3, cochineal red A, E127
  - 에리트로신 (Erythrosine)
  - C₂₀H₆I₄Na₂O₅, MW = 879.86
  - 530 nm

Erythrosine

 

4. 인디고이드 계열

  1) 식용색소 청색 2호
  - FD&C Blue #2, C.I. Food 1, E132
  - 인디고 카민 (Indigo carmine), Brilliant Indigo, Indigotine
  - C₁₆H₈N₂Na₂O₈S₂, MW = 466.36

Indigo Carmine

 

5. 퀴놀린 계열

  1) 퀴놀린 옐로우 WS (Quinoline Yellow WS)
  - Food Yellow 13, C.I. Acid Yellow 3, E104
  - C₁₈H₁₃NO₅, MW = 477.38
  - 416 nm

Quniline Yellow WS

 

(계속)