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색소
색소(色素, coloring matter)는 물체의 색깔이 나타나도록 해 주는 물질을 의미한다. 이에는 생체의 색깔을 나타내는 동물 색소, 식물 색소 따위의 천연색소가 있고, 공업적으로 물건에 색을 입히는 도료, 안료 따위의 공업용 인공색소가 있다.
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개요[편집]
색은 색상, 명도, 채도로 구성되며 인간이나 색 고유의 느낌은 눈에 잘 띄는 색을 인간생활의 편리함을 위해 이용되어 왔고, 최근에는 색채 요법이나 컬러 푸드를 이용한 힐링 테라피에도 이용되고 있다.
이러한 색은 물체가 가지고 있는 색소에 의해서 나타나는데 색소는 가시광선을 선택적으로 흡수 또는 반사함으로써 물체의 고유한 색깔을 나타내는 물질이다. 이 물질의 입자가 가시광선 3,000∼7,000Å의 어떤 파장 부분을 선택적으로 반사, 흡수 또는 투과하는가에 따라 그 색이 결정된다. 이와 같은 특성은 색소 분자의 구조에 따르지만, 상세한 메커니즘은 뚜렷하지 않다.
색소는 우리 생활 외에도 상당히 넓은 용도를 가지고 있어 회화에 쓰이는 물감, 화장품 등에 쓰이는 안료, 옷에 색을 입히는 염료, 우리가 먹는 식품에 식욕을 돋우는 식용색소, 산업 재료에 많이 쓰이는 도료 등에 활용되고 있다.
- 물감 : 물감은 그림을 그리는 데에 쓰는 화구이며 색소와 고착제를 섞어서 만든 것이며 염료 공업과 더불어 다종다양하게 발전했다.
- 안료(顔料) : 한자(漢字)에서도 알 수 있듯이 아주 오래전부터 의식, 미용 등을 위한 용도로부터 시작하여 다양한 분야로 발전했다.
- 염료(染料) : 인간이 직물로 옷을 만들기 시작한 이후 발달하기 시작한 염색 분야도 현재 중요한 시장을 형성했다.
- 식용색소(食用色素) : 우리가 먹는 식품 중 절임식품에서 특히 중요한 부분을 차지하며 영유아, 실버세대의 비중이 큰 분야이다.
- 도료(塗料) : 철, 나무, 콘크리트 등의 물체 표면에 덧입혀 색감을 좋게 할 뿐 아니라 기능성도 강화시키는 첨단산업분야이다.
색소는 생물체, 광물을 포함한 거의 모든 물체에 존재한다. 식물에 있는 색소는 다양한 색상을 구성할 뿐만 아니라 광합성의 기능도 가지고 있다. 동물에게도 존재하여 우리의 몸에는 멜라닌 세포가 있는데 이것은 인간의 피부, 모발, 눈의 다양한 음영과 색을 내는 색소의 역할을 한다.
인간이 사용하여 왔던 색소 중 가장 오랜 역사를 가진 것은 광물에서 얻은 색소로 구석기시대부터 널리 쓰였으며 우리나라에서도 광물성 재료를 사용한 삼국시대의 벽화가 발견되고 있기도 하다. 또한 고대로부터 근대까지 회화, 건축에도 널리 쓰이면서 새로운 회화 기법과 유성물감의 발달에도 영향을 주었다.
색소는 크게 천연색소와 합성색소(인공색소)로 대별되고, 천연색소는 다시 생체 색소와 광물 색소로, 생체 색소는 다시 식물색소와 동물색소로 나뉜다. 종전에 생체 색소는 주로 물질이라는 관점에서 연구되어 왔으나, 최근에는 생물활성(生物活性)의 면에서 바라보게 되었다. 광물 색소는 광물 그대로, 또는 다소 정제(精製) 하여 사용되는 것으로, 진사(辰砂)·계관석(鷄冠石)·대자석(代赭石)·군청(群靑) 등이 있다. 이것들은 염료 또는 안료(顔料)라고 하며 색소라고 이름이 붙는 것들은 대부분분 식품이나 화장품에 적용한다.[1][2][3]
색소가 작동하는 원리[편집]
색소는 물체의 색깔을 만들어내는 물질이다. 색소의 종류에 따라 빛을 흡수/반사하는 물리적인 기작이 다르며, 대부분의 색소들은 특정 파장대의 빛을 선택적으로 흡수하고 특정 파장대의 빛을 반사하여 우리 눈에 보이는 색깔을 만들어낸다.
색은 인간이 빛을 시각적으로 인지하여 분류한 개념이며, 색을 좀 더 정확하게 물리적으로 정의하면 서로 다른 빛의 반사도로 정의할 수 있다. 인간은 빛의 가시광선 영역대(400 ~ 700 nm 파장대의 빛이다)를 시각적으로 인지할 수 있으며, 700 nm 파장에 가까운 장파장의 빛은 붉은색으로, 400 nm 파장에 가까운 단파장의 빛은 보라색으로 인지한다. 흰색에 가까운 빛은 가시광선 영역 전체 파장의 빛을 대략 비슷한 양으로 발산하며, 태양광이나 형광등, LED 등의 빛 역시 가시광선 영역의 빛을 전체적으로 발산한다.
이러한 빛이 물체에 부딪히면 물체 표면의 물리적 성격에 따라 특정 파장대의 빛은 물체에 흡수되며, 나머지 파장대의 빛은 물체에서 반사된다. 이러한 반사된 빛을 인간이 눈으로 인지하게 되고, 반사된 빛에 장파장이 많으면 붉게, 단파장이 많으면 푸르게 색을 인지하게 된다. 이때 색소는 물체에서 흡수되는 빛의 파장대를 결정하게 된다. 색소가 붉은 파장대의 빛을 많이 흡수하면, 인간의 눈에는 푸른색에 가깝게 느껴지고, 푸른 파장대의 빛을 많이 흡수하면 붉은색에 가깝게 느껴지게 된다.
그림과 같이 다양한 파장대가 혼합된 빨강, 초록, 파랑 빛이 색소에 도착하면, 특정 파장대의 빛, 빨강과 초록만 색소에 선택적으로 흡수되고 나머지 빛 파랑은 반사된다. 그 결과 색소를 바라보는 사람은 색소를 파란색으로 인지하게 된다.[4]
천연색소[편집]
천연색소는 식물, 동물, 미생물 등 자원에서 추출 정제한 천연 착색 물질이다. 구조에 따라 카로티노이드 색소, 안토시아닌 계 색소, 플라본 색소와 같은 몇 가지 유형으로 나눌 수 있다.
원료(근원 물질)에 따른 분류[편집]
식물성 색소[편집]
지용성 엽록체 색소와 수용성 사이토크롬(cytochrome) 색소를 비롯한 초본 식물에 널리 분포되어 있니다. 전자는 엽록체에 존재하며 광합성과 관련이 있니다. 이러한 종류의 색소는 물에 녹지 않고 메탄올에 녹기 어렵고 고농도의 에탄올, 에테르, 클로로포름, 벤젠 및 기타 유기 용매에 쉽게 용해된다. 후자는 꽃의 색과 관련이 있으며, 주로 안토시아닌이라고도 알려진 안토시아닌은 꽃에 널리 존재하며 물과 에탄올에 용해되고 에테르, 클로로포름 및 기타 유기 용매에 용해되지 않으며 아세트산 납 시약이 침전되고 활성화에 의해 흡착될 수 있다. 치자황, 치자청, 홍화황, 비트레드, 적양배추 색소, 자색고구마 색소, 루테인 색소, 파프리카 색소 등등이 있다.
동물성 색소[편집]
동물성 색소는 주로 근육, 순환계, 시각 기관, 체표면 등에 분포하고 있으며, 대부분은 신경 신호에 의해 발생하는 내분비계에 의해 생성되며 특정한 생리 기능을 가지고 있다. 식용으로 사용되는 천연 색소 동물은 주로 빌리루빈을 추출하고 헴을 먹을 수 있는 가축과 같은 일부 대형 포유동물이며 곤충은 주로 락(Lac) 색소 코치닐(Cochineal) 색소 등이 있다.
미생물 색소[편집]
모나스커스(monascus) 색소는 가장 널리 사용되는 천연 식품 미생물 색소로서 모나스커스의 사상균을 발효시켜 생산한 고품질의 천연 식품 색소이다. 모나스커스 색소는 천연의 붉은색 색소로 쌀과 대두를 주원료로 하는 발효, 추출, 농축 및 정제에 의해 식용색소에 널리 사용되며, 추출 및 농축에 의해 적미를 원료로 하고 있다.
구조에 따른 분류[편집]
안토시아닌계 색소[편집]
꽃의 색, 특히 청색이나 적색 또는 자색이나 과실의 색은 안토시아닌계의 색소인 것이 많다. 또 재미있는 사실은 이들 색소는 pH로써 그 색을 구분할 수 있다는 점이다. 예를 들면 산성에서는 적색, 중성에서는 자색, 알칼리성에서는 청색이다. 그러나 세포 내의 pH는 3.5∼5.5 범위이므로 알칼리성을 나타내는 것이 없으므로 시험관 내에서와 같은 변화는 볼 수 없다. 달구지 국화 등의 청색의 본체는 안토시아닌 분자와 금속 원자를 주성분으로 하는 유기금속착체라고 한다.
플라본계 색소[편집]
식물에 널리 존재하는 황색의 색소로, 앵초 및 그 밖의 꽃이나 밀감류의 열매를 비롯하여 야채 등에도 함유되어 있다. 이 색소는 분자가 골격을 이루고 있고, 여기에 당이 결합한 글리코사이드의 형 또는 탄닌산 에스테르의 형태로 존재하고 있다.
카로티노이드계 색소[편집]
당근이나 토마토의 적색 색소로, 긴 불포화결합을 가진 분자이다. 이것은 향유(香油)의 성분인 테르펜류나 비타민A 등과 아주 비슷한 구조를 하고 있다. 사실 카로티노이드의 일종인 카로틴은 동물의 생체 내에서 비타민A로 변화한다. 또 카로틴의 일종인 β-카로틴은 산화하면 제비꽃과 같은 냄새가 난다는 사실도 알려져 있다. 식물이 만들어 내는 비슷한 구조를 가진 물질들이 제각기 향기·색·비타민 성분 등과 같은 여러 가지 역할을 한다는 사실은 매우 흥미 있는 일이다. 이상에서 말한 몇 가지 천연색소는 모두가 불포화결합이 분자 내에 연결되어 있어, 뒤에 말하는 발색의 원자와 잘 부합된다는 사실을 알 수가 있다.[5]
용도[편집]
식음료[편집]
천연 식물 색소의 대부분은 약초 또는 의약-식품 동종 식물에서 유래한다. 이러한 생물학적 활동은 식품의 색상을 개선할 뿐만 아니라 식품의 영양을 증가시킬 수 있다. 합성 색소가 인체에 미치는 해악이 여기저기서 발견되고 있으며, 천연 식물 색소가 점점 대중화되고 있다.
화장품 및 스킨케어 제품[편집]
더 많은 색상에 대한 요구 사항을 충족하고 피부에 더 많은 안전성을 제공하기 위해 안전한 천연 색소가 화장품에 추가된다. 다양한 화장품 제조업체들도 시장 수요를 충족시키기 위해 천연 식물 색소를 사용한 화장품을 출시했다.
의료 및 건강관리 제품[편집]
연구에 따르면 천연 식물 색소는 항산화, 항염, 정균 활성, 항종양, 심 뇌혈관 보호 및 기타 활성을 갖고 있으며 의학 및 건강관리 분야에서 발전 및 응용 가능성이 높다는 것이 밝혀졌다. 현재 시장에는 많은 색소 약물이 있다.[6]
합성색소[편집]
합성색소(인공색소)는 크게 타르계 색소와 비타르계 색소로 분류된다. 타르계 색소는, 석탄 타르에 들어 있는 벤젠이나 나프탈렌으로부터 합성한 유기 합성 색소를 말하고, 비타르계 색소는 천연색소를 화학 합성하거나 화학 처리한 것을 말한다.
타르 색소는 어린이의 경우, 호흡기와 피부 건강은 물론 행동과 주의력에 부정적인 영향을 미칠 수 있고, 성인의 경우에는 간 독성, 혈소판 감소증, 천식을 유발하는 등 위험성 논란이 있는 성분이다.
합성색소는 미국을 중심으로 발달했고, 모든 합성 착색료의 허가 또는 규제도 미국에서 제정된 것을 대부분 그대로 사용하고 있다. 합성색소 중 타르계 색소는 원래 의료품이나 섬유류의 착색용으로 개발된 것이며, 식용 착색료로서 캔디류ㆍ음료류ㆍ건과류ㆍ아이스크림류 등에 다양하게 사용되고 있다. 맛이나 영양가와는 거의 관계가 없으나, 시각적으로 좋게 보이게 함으로써 식품을 섭취하도록 유도한다는 점에서 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 타르계 색소가 건강에 미치는 영향과 관련해 전 세계적으로 문제가 끊임없이 제기되고 있다. 최근 방영된 SBS 드라마 ‘사내 맞선ʼ에서도 인공색소를 쓰지 않았다는 문구로 판매량이 늘었다는 내용이 있는 것이 이러한 트렌드를 반영하는 것이다
일부 타르색소가 인체에 간 독성·혈소판 감소증·천식 등을 유발할 수 있으며, 체내에서 빠져나가지 않고 축적되어 다량 복용했을 때 각종 질병을 유발할 가능성이 있다는 사실이 연구를 통해 보고되고 있다. 식용색소 적색 2호가 동물 실험에서 발암성이 발견되었다는 이유로 미국 및 여러 국가에서 사용이 금지되었다. 또 사탕·초콜릿· 껌 등에 사용되는 적색 제3호는 쥐 실험 결과, 갑상선 종양 발생과 관련이 있고 빵·건과류·잼, 아이스크림 등에 사용되는 적색 제40호 또한 동물 실험에서 암 발생과 연관이 있는 것으로 보고되었다. 황색 제4호(빵 및 떡류, 건과류, 사탕류, 잼류, 아이스크림류 등에 사용)는 유럽에서 천식 유발 물질로 간주하고 있고, 청색 제1호(사탕류, 초콜릿류, 껌류 녹색계, 청색계 식품에 사용)는 어린이들에게 활동 과다를 일으킬 수 있어 섭취를 제한하도록 권고하고 있다.[7] [8]
동영상[편집]
각주[편집]
참고 자료[편집]
- 〈색소〉, 《네이버 국어사전》
- 〈색소〉, 《네이버 지식백과》
- 〈색소〉, 《네이버 지식백과》
- 〈색〉, 《위키백과》
- 멍덕골 박종주, 〈이제는 천연색(天然色)시대-다시 주목받고 있는 천연색소〉, 《네이버 블로그》, 2014-10-08
- 〈천연색소는 무엇이고 어디에 쓰이나요?〉, 《레인보우 바이오텍》
- 10월의 신부, 〈합성착색료〉, 《네이버 블로그》, 2016-02-12
- 식품저널, 〈식용색소 아닌 천연색소를 사용해야 하는 시대〉, 《식품저널》, 2022-05-16
같이 보기[편집]
