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인공감미료란 무엇인가
인공 감미료란, 설탕처럼 감미는 있으나 열량이 전혀 없는 화학물질을 뜻한다. 그런데 우리나라에서도 이 인공 감미료가 식품 첨가물 중 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 국민의 생활수준이 향상됨에 따라 영양과잉 시대에 살게 되었고 이로 말미암아 문학병이 점점 증가하는 실정이다. 이러한 질병의 예방 목적으로 가능한 한 저칼로리식이 요구되므로 설탕 대신에 인공 감미료가 많이 사용될 수밖에 없다. 현재 사용되고 있는 대부분의 인공 감미료는 여타 조직적인 연구에 의하여 그 안전성이 확인되었다. 단맛이 나는 것은 어떤 구조를 가진 화학물질에 기인하는가. 오늘날 화학자들은 단맛을 내는데 꼭 필요한 구조성분을 가진 화합물을 합성함으로써 인공 감미료를 계획적으로 개발하려는 단계에 와 있다. 최초의 인공 감미료 사파문헌 기록상으로 볼 때 최초의 인공 감미료는 로마인에 의해서 발견된 사파이다. 사파는 감미라는 뜻이다. 사파는 남술에서 포도즙을 농축하여 시럽이 될 때까지 끓여서 제조되었다. 사파가 단맛을 내는 원인은 제조과정에서 포도즙 속에 함유어 있는 유기산이 납과 반응하여 납엽이 생성되는데 기인한 것으로 생각된다. 예로부터 납엽의 하나인 초산납은 납설탕이라고 불리었으며, 이기산 납엽은 감미를 갖고 있다. 로마인은 사파를 음식의 맛을 내고 포도주의 맛을 개선하는 데 사용했다. 최근기건만 해도 포도주 상인들은 포도주 병에 작은 납덩어리를 넣었다고 하는데 이것은 포도주의 맛을 좋게 할 뿐만 아니라 미생물 발효를 억제함으로써 포도주가 시어지는 것을 방지하기 위한 것이었다. 사파는 당시 로마 상녀들 간에도 인기가 있었다. 사파를 많이 먹으면 안색이 창백해지므로 일종의 미용을 위해서고 또한 경구 피임 역할을 했기 때문이다. 그 당시로 물렀지만 납은 매우 유독한 중금속으로 인체에 해로우며 얼굴이 창백해지는 것은 납의 빈혈작용 때문이다. 그 밖의 또 다른 유산작용 때문이다.
사카린의 발견
현재 사용이 허용된 인공 감미료 중 가장 오래된 사카린은 1879년 미국 존스 홉킨스 대학의 화학자 폴터와 문학생이었던 학토드의 공동연구에 의하여 발견되었다. 그 후 식사 시간에 빵을 먹다가 유발 나게 단맛을 느끼게 되었고 그 원인을 밝혀 결고 그가 새로 합성한 화학물이 그 장본인임을 알게 되었다. 사카린은 설탕에 비해서 당도가 500배나 되지만 처음 인공 감미료로 도입될 당시 인체에 대한 유해성 여부를 둘러싼 많은 논란이 있어야 했다. 이러한 어려움은 60년대 후반부터 인공 감미료의 합법적인 논의가 시작함으로써 해결되었고 미국에서는 1977년 사용금지 처분을 내렸다. 우리나라를 비롯해서 세계 많은 나라가 미국의 조치를 따랐다. 그러나 이러한 처사가 부당하다는 시민의 항의가 많았고 또한 당노병 환자나 비만증 환자에게 인공 감미료가 매우 중요하므로 미국의 FDA는 사카린이 동물실험에서 방광암을 유발했다는 경고문을 부착기로 하고 다시 판매를 허용하게 되어 오늘에 이르고 있다. 식품과 건강 123 사카린은 인체에서 대사 되지 않고 그대로 배설되며 뒷맛이 약간 쓴다는 단점이 있다. 독성 문제로 끊임없는 도전을 받으면서도 100여 년 이상을 버티어 온 것을 높이 평가하지 않을 수 없다. 사이클라메이트는 1937년 일리노이 대학의 스베다에 의해서 담배를 피우다 우연히 발견되었다. 사이클라메이트는 판매초기에는 가격이 비싸서 사카린과 경쟁 상대가 되지 못했으나 60년대 초에 들어서서는 제조 방법의 개선으로 사카린보다는 오히려 값이 싸졌다. 그 후 인공 감미료 분야에서 사카린과 쌍벽을 이루게 되었다. 사이클라메이트는 화학구조상 사카린과 공통점이 없었고 쥐 실험에서 암발병 빈도가 높아짐으로 인하여 1969년 미국에서 판매금지 되었다. 후 미국의 조치를 따르지 캐나다는 이를 철회했으나 많은 유럽국가들도 미국의 조치를 따르지 않고 사이클라메이트의 사용을 계속 허용했다. 미국 FDA는 금지조치에 대해 의문을 갖고 재검토하게 되었는데 사이클라메이트가 사카린과 혼합해서 사용할 경우에 한해서 암을 유발할지 모르지만 사이클라메이트 자체는 안전하다는 결론을 내린 바 있다. 사이클라메이트는 다른 인공 감미료 보다 당도가 낮아서 설탕의 30배밖에 되지 않아 사용량이 많다. 사카린과 같은 쓴맛은 없고 열에도 안정하다. 우리나라에서는 아직도 사용을 금하고 있다.
인공감미료와 천연감미료
아스파테임은 개발되어 판매 허용된 지 얼마 안 되는 최신의 인공 감미료이다. 미국 셸사의 슐라터가 위액분비 촉진호르몬인 가스트린합성 연구도중 1965년 우연히 아스파테임의 단맛을 발견했다. 1974년 미국에서는 FDA의 승인을 받아 최초로 판매 허용되었으나 다음 해인 1975년 판매가 금지되었고 1981년 판금조치가 다시 철회되어 오늘에 이르고 있다. 우리나라는 1985년에 판매가 허용되었다. 화학구조상으로 볼 때 아스파테임은 아무런 위해 가능성이 없다는 결론이 내려졌음에도 불구하고 아스파테임은 아미노산의 일종으로 인체 내에서 단백질이 분해되는 과정에서 생성되는 아미노산의 일종인 페닐알라닌이 절반정도를 차지하므로 페닐알라닌은 필수아미노산이다. 그런데 아스파테임의 구성성분이 페닐알라닌이 건강하게 위해를 줄 수 있다는 학설이 나오게 되었다. 페닐알라닌이 건강에 위해를 줄 수 있다는 학설이 나오게 되었다. 페닐케톤 우리 아라고 하는 유전병이 있는데 페닐알라닌이 바로 이 유전병과 관련이 있다. 페닐케톤우리아 환자에게는 선천적으로 페닐알라닌 중용한 대사 결함이 있어서 아미노산의 일종인 페닐알라닌이 전혀 들지 않은 음식물을 섭취해야 하며 이 선천적 결함으로 인한 지능형 발달을 늦어질 수가 있다. 또 다른 단점은 안정성이다. 특히 물에서 불안정해서 실온에서 1개월간에 10% 정도 분해된다. 가온할 때는 분해가 더욱더 촉진되므로 열을 가해서 요리를 해야 하는 음식에는 요리 후에 정조식으로 사용해야 한다. 타우마틴은 아미노산으로 구성된 천연산 감미료이다. 이 물질은 서아프리카산 식물인 키텀페에 함유되어 있는 분자량 22,000 정도의 단백질이다. 타우마틴은 단맛을 느끼게 하는 데는 시간이 좀 걸리지만 일단 단맛이 시작하면 설탕보다 3,000배나 더 달고 지금까지 개발된 어떠한 인공 감미료보다도 당도가 높다. 이 단백질의 화학구조도 밝혀졌다. 타우마틴은 뒷맛이 지속적이므로 껌과 분류한 맛이 있는 약품에 적당하며 식품에도 적합하여 인산등과 혼합하여 동물사료에 많이 실용되고 있다. 타우마틴을 첨가하여 양어사료로 잘 먹게 되어 증대율이 10% 정도 더 증가하는 사례도 알려졌다. 스페인의 옛 문헌에 의하면 멕시코 원주민인 애즈텍족이 존쵤리, 키텀페이틀이라고 부르는 단맛을 가진 약초를 좋아한다는 기록이 있다. 이 기록을 근거로 하여 멕시코의 식물을 찾아 연구한 결과 허난둘신이라 하는 감미를 가진 화합물을 발견하였다. 이 식물의 라틴명은 립피아 둘시오스로서 잎과 꽃이 감미를 갖고 있다. 이 물질은 설탕보다 1,000배나 달지만 쓴맛을 공유하고 있어서 설탕 대용으로 쓸 수 없다. 동물 실험결과 부작용과 독성은 없다고 한다. 화학구조를 변형해서 감미는 그대로 유지되고 고미만이 제거된 유도체를 개발하려고 연구 중에 있다.