Impact of Cooking Methods on Indoor Air Quality: A Comparative Study of Particulate Matter (PM) and Volatile Organic Compound (VOC) Emissions (2024)

https://doi.org/10.1155/2024/6355613

 

해당 논문은 다양한 요리 방법이 실내 공기 질에 미치는 영향을 조사하고, 요리 시 발생하는 미세먼지(PM)와 휘발성유기화합물(VOCs)의 배출 특성을 정량적으로 평가한 연구이다. 장기적인 실내 공기 오염 노출은 건강에 치명적인 영향을 미칠 수 있으며, 요리 과정에서 배출되는 물질은 이러한 오염의 주요 원인 중 하나로 간주된다. 따라서 연구팀은 팬프라잉, 볶음, 튀김, 삶기, 에어프라잉 등 5가지 요리 방법을 비교 평가하였다.

 

연구 방법

1. 실험 환경 및 조리 조건

• 조리 공간: 영국 버밍엄 대학 내 엄격히 통제된 연구용 주방
• 조리 대상: 동일 조건의 닭가슴살(120g), 카놀라유, 소금만 사용하여 다른 요리 방법 적용
• 요리 방법: 팬프라잉, 볶음, 튀김, 삶기, 에어프라잉
• 배출 측정
  • 미세먼지(PM): 광학 에어로졸 측정기(Fidas 200)로 실시간 모니터링
  • 휘발성유기화합물(VOCs): PTR-ToF-MS(Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer)로 분석

2. 주요 변수

• 조리 온도: 각 요리 방법별로 초기 온도와 평균 온도 기록
• 기름 사용량: 2g에서 800g까지 다양한 조건 실험
• 조리 시간: 조리 시작부터 끝까지 지속적으로 측정

3. 분석 방법

• PM 및 VOC 배출 데이터를 기반으로 통계적 분석 진행
• 휘발성 물질의 주요 화학적 성분을 구분하기 위해 주성분 분석(PCA) 활용
• PM 배출량, VOC 성분, 조리 조건 간 상관관계 분석

 

연구 결과

1. 미세먼지(PM) 배출

• 요리 방법별 PM2.5 배출량 순위 (중간값 μg/m³)
  • 팬프라잉: 92.9
  • 볶음: 26.7
  • 튀김: 7.7
  • 삶기: 0.7
  • 에어프라잉: 0.6
• 조리 온도와 PM 배출량의 관계
  • 온도가 높을수록 PM 배출이 증가. 팬프라잉과 볶음에서 가장 큰 영향
  • 기름의 양이 증가하면 열 분산이 개선되어 PM 배출이 감소하는 경향

2. 휘발성유기화합물(VOCs) 배출

• 요리 방법별 VOC 배출량 순위 (중간값 ppb)
  • 팬프라잉: 260
  • 튀김: 230
  • 볶음: 110
  • 삶기: 30
  • 에어프라잉: 20
• 주요 VOC 성분
  • 알데하이드: 고온에서 기름의 산화로 생성
  • 퓨란: 탄수화물 분해 및 마이야르 반응에서 생성
  • 케톤: 지방산 산화 및 단백질 분해로 발생
  • 방향족 탄화수소: 고온에서 단백질 열분해로 생성

3. 조리 방법별 특성

• 팬프라잉
  • 가장 높은 온도(평균 208.6°C)와 직접적인 열로 인해 최대 PM 및 VOC 배출
  • 장시간 열 노출로 지방 및 단백질의 분해가 활발
• 볶음
  • 조리 과정에서 지속적인 음식 이동으로 인해 온도 분산이 고르게 유지
  • 비교적 짧은 조리 시간(평균 6분)으로 VOC 배출은 적은 편
• 튀김
  • 기름 속 조리로 인해 음식이 열과 직접 접촉하지 않음
  • VOC 배출은 높으나 PM 배출은 상대적으로 적음
• 삶기 및 에어프라잉
  • 물을 사용하거나 뜨거운 공기로 조리하여 배출량이 가장 낮음

 

건강에 미치는 영향

• 미세먼지(PM)
  • 폐 및 심혈관 질환, 천식, 호흡기 감염의 주요 원인
• VOC
  • 방향족 탄화수소 및 알데하이드는 발암 가능성이 있으며, 장기간 노출 시 신경계 질환 유발 가능
  • 민감한 인구층(노인, 어린이, 천식 환자 등)에게 특히 치명적

 

 

PM2.5 Concentrations by Cooking Method

• 요리 방법별로 미세먼지(PM2.5)의 농도를 비교

• 주요 관찰점

  • 팬프라잉(Pan-frying): 가장 높은 농도(92.9 µg/m³)로, 요리 중 가장 많은 PM2.5를 배출
  • 볶음(Stir-frying): 팬프라잉의 약 29% 수준(26.7 µg/m³)
  • 튀김(Deep-frying): 비교적 낮은 농도(7.7 µg/m³)
  • 삶기(Boiling)와 에어프라잉(Air-frying): PM2.5 농도가 거의 없는 수준으로, 각각 0.7 µg/m³와 0.6 µg/m³

• 팬프라잉 및 볶음과 같은 고온의 기름을 사용하는 요리 방법에서 PM2.5 배출이 가장 높으며, 물을 사용하는 삶기와 공기를 이용하는 에어프라잉은 실내 공기 오염에 미치는 영향이 매우 적다.

 

VOC Concentrations by Cooking Method

• 요리 방법별 휘발성유기화합물(VOCs) 배출 농도를 비교

• 주요 관찰점

  • 팬프라잉(Pan-frying): VOC 농도에서 가장 높은 수준(260 ppb)
  • 튀김(Deep-frying): 팬프라잉에 이어 높은 농도(230 ppb)
  • 볶음(Stir-frying): 상대적으로 낮은 수준(110 ppb)
  • 삶기(Boiling)와 에어프라잉(Air-frying): 각각 30 ppb와 20 ppb로 가장 낮음

• VOC 배출은 팬프라잉과 튀김에서 두드러지며, 이는 고온과 지방의 산화 반응이 주요 원인이다. 반면, 물을 사용하는 삶기와 공기를 이용하는 에어프라잉은 VOC 배출이 적다.

 

연구 결론

팬프라잉과 튀김은 미세먼지와 VOC 배출량이 가장 높은 요리 방법으로, 고온과 많은 양의 기름 사용이 주요 원인으로 나타났다. 반면, 삶기와 에어프라잉은 배출량이 거의 없어 실내 공기질 보호에 효과적인 조리 방법으로 평가되었다. 따라서 실내 공기 오염을 줄이고 건강을 보호하기 위해, 고온 요리를 줄이고 환기 시스템을 적극 활용하며, 삶기와 에어프라잉 같은 방법을 선택하는 것이 권장된다.