식품 속 비타민 C 함량 분석 방법 실험

비타민 C(아스코르빈산, Ascorbic Acid)는 항산화 작용과 면역력 증진에 중요한 수용성 비타민입니다. 과일이나 채소류에 많이 함유되어 있으며, 산화 환원 반응을 통해 비교적 쉽게 정량 분석할 수 있습니다. 본 실험에서는 대표적인 적정 방법인 ‘요오드-비타민 C 적정법’을 활용하여 다양한 식품 속의 비타민 C 함량을 간단하게 측정해보는 방법을 설계합니다.

실험 목표

과일 주스 등 식품 속에 포함된 비타민 C를 요오드 적정법을 통해 정량 분석하고, 식품 간 비타민 C 함량 차이를 비교한다.

실험 원리

비타민 C는 강한 환원제로, 요오드(I₂)를 요오드화이온(I⁻)으로 환원시키는 반응을 합니다. 이 반응을 이용해 요오드 용액의 소비량으로부터 비타민 C의 양을 계산할 수 있습니다.

$$\text{C}_6\text{H}_8\text{O}_6 + I_2 \rightarrow \text{C}_6\text{H}_6\text{O}_6 + 2HI$$

전분 지시약을 사용하면 요오드가 남아 있을 때 파란색으로 변하므로, 이를 종말점으로 이용할 수 있습니다.

실험 준비물

• 시료: 오렌지 주스, 레몬즙, 키위즙, 감귤 주스, 시판 비타민 음료 등
• 0.01M 요오드(I₂) 용액 또는 요오드화칼륨(IKI) 용액
• 전분 지시약(1% 수용액)
• 삼각 플라스크, 뷰렛 또는 스포이드
• 눈금 실린더, 비커, 유리막대, 깔때기
• 필터지 또는 거름 장치(과일 펄프 제거용)

실험 방법

1. 시료 준비

1. 과일을 즙으로 짜거나 주스를 준비하여, 10mL 정도로 정량합니다.
2. 펄프나 침전물이 있는 경우, 필터지를 이용해 여과합니다.
3. 측정 전 시료는 동일한 온도(실온)으로 맞춰줍니다.

2. 적정 준비

1. 삼각 플라스크에 시료 10mL + 증류수 50mL + 전분 지시약 5방울을 넣습니다.
2. 뷰렛이나 스포이드로 0.01M 요오드 용액을 한 방울씩 떨어뜨리며 잘 저어줍니다.
3. 용액이 옅은 색에서 점차 파란색으로 변하고, 그 색이 30초 이상 지속되면 종말점 도달입니다.

3. 반복 측정

• 각 시료에 대해 적정을 2~3회 반복하여 평균값을 구합니다.
• 다양한 과일 주스나 음료를 비교할 수 있도록 동일한 조건에서 실험합니다.

비타민 C 함량 계산

계산 공식

적정에 사용된 요오드 용액의 몰 수를 이용하여 비타민 C의 몰 수를 계산합니다.

$$\text{사용된 I}_2\text{ 부피 (L)} \times 0.01\, \text{mol/L} = \text{비타민 C mol 수}$$

$$\text{비타민 C 질량 (mg)} = \text{mol 수} \times 176.12\, \text{g/mol} \times 1000$$

※ 176.12g/mol은 비타민 C의 분자량

예상 결과표

시료	요오드 소비량 (mL)	비타민 C 함량 (mg / 10mL)
오렌지 주스	3.5	6.16
레몬즙	5.0	8.81
사과 주스	1.2	2.11
비타500	6.5	11.45

확장 실험 아이디어

• 열 또는 빛 노출에 따른 비타민 C 감소 실험
• 시판 제품 vs 천연 과일 주스 비교
• 시간 경과에 따른 산화 정도 비교
• pH 조건에 따른 비타민 C 안정성 실험

주의사항

• 요오드 용액은 피부와 의복에 착색되므로 장갑 착용
• 실험 도구는 주기적으로 세척하여 교차 오염 방지
• 전분 지시약은 종말점 근처에서만 사용해야 과도한 색 변화 방지

결론

요오드-전분 적정법을 통해 다양한 식품 속 비타민 C 함량을 비교적 정확하게 측정할 수 있습니다. 본 실험은 산화환원 반응의 기초 원리를 직접 체험하고, 실제 식품의 영양 성분을 분석해보는 실생활 기반의 유익한 화학 실험입니다.

이 실험은 중등 이상의 과학 교육에 적합하며, 실험 설계, 데이터 해석, 영양소 비교 분석 등 통합적 탐구 능력을 향상시킬 수 있습니다.