감미료(천연감미료 인공감미료)
감미료(甘味料, sweetening, 천연 감미료, 인공 감미료)
인간이 단맛을 좋아하는 것은 본능이다.
임신 중의 태아기에 단맛을 내는 물질을 양수에 투입하면 태아가 양수를 더 많이 삼킨다는 보고가 있고, 우리가 당분을 섭취하면 세로토닌이라는 신경전달 물질이 분비되는데 세로토닌은 기분을 좋게 한다.
그런데 당분을 과다 섭취하면 세로토닌이 과다 분비되고 이에 맞춰 기분이 매우 좋은 상태가 되는데 당분을 당분간 끊게 되면 이 좋은 기분이 유지될 수 없으므로 오히려 우울증이 생긴다. 당분은 중독성이 있다고 할 수 있는 것이다.
인간의 뇌세포와 신경세포는 혈당(혈액 속의 포도당)을 에너지원으로 쓴다. 그리고 공부나 스트레스 등 정신활동은 뇌의 활동과 관련이 있다. 공부를 하거나 스트레스 등 과다한 정신활동을 하게 되면 뇌에서의 에너지 사용량이 많아지고, 에너지를 공급하는 포도당이 필요한 것이다.
여성들이 남성에 비해 단것을 더 좋아하는 이유가 있다. 남성들은 육체 활동이 많고 단순한 노동인데 비해, 여성들은 육체 활동이 적고 생각이 많아 스트레스가 많다. 뇌에서 필요로 하는 에너지로 포도당을 사용하므로 단맛을 찾는 것이다.
이와 같이 사람은 본능적으로 단맛을 매우 좋아한다. 그렇지만 포도당, 과당, 설탕 등의 탄수화물을 무한정 먹을 수는 없다. 이들 탄수화물을 과다 섭취하면 비만으로 연결되며 비만은 모든 성인병의 근원이 된다. 그러므로 에너지 량은 적게 가지고 단맛을 내는 물질이 크게 각광을 받고 있다.
식품 등에 단맛을 내기 위해 사용하는 물질을 감미료(甘味料, sweetening)라고 한다.
1. 천연 감미료(天然甘味料, natural sweetener)
천연 감미료인 꿀(honey), 포도당(glucose), 과당(fructose), 설탕(sucrose), 엿당(maltose), 이소말트(Isomalt), 소르비톨(sorbitol), 자일리톨(xylitol), 스테비오사이드(stevioside) 등이 있다.
열량은 녹말의 열량(1g당 4.1788kcal)보다는 낮다.
1) 꿀(honey)
꿀의 주성분은 단당류인 과당이지만 포도당, 설탕 등이 섞여 있으며 특히 설탕이 많이 섞이면 서리는 현상(바닥에 결정체로 가라앉음)이 나타난다.
벌은 인버테이스(invertase)라는 효소를 분비하여 꿀 속에 있는 설탕뿐만 아니라 사람이 사양(飼養, feeding)으로 넣어 준 설탕을 포도당과 과당으로 분해한다. 벌꿀은 벌이 분비하는 효소에 의해 전화당으로 된 것이다.
꿀 속에는 화분, 플라보노이드계 색소, 무기염류 등이 많이 들어 있어 효능이 여러 가지다.
2) 포도당(葡萄糖, glucose, dextrose, 분자식 C6H12O6)
포도당(葡萄糖, glucose, dextrose, 분자식 C6H12O6)은 탄수화물의 기본으로 링거액의 주성분 중의 하나로 이용된다. 식생활에서는 별로 사용되지 않지만 음료수 등에 많이 사용된다.
포도당의 열량은 1g당 3.35kcal이다.
3) 과당(果糖, fructose, 분자식 C6H12O6)
과당(果糖, fructose)은 과일과 꿀에 많이 들어있는 단당류(분자식 C6H12O6)이다. 사람의 체내에서 과당은 인슐린의 작용을 받지 않고 이용되므로 혈당에 미치는 영향은 적으나 과당은 혈액 중에 중성지방의 농도를 높게 한다. 과당의 열량은 1g당 3.68kcal이다.
4) 설탕(雪糖, sucrose, 수크로오스, 사탕 砂糖, 자당 蔗糖, saccharose, 사카로오스, 분자식 C12H22O11)
이당류(포도당 +과당, 분자식 C12H22O11)인 설탕은 사탕수수와 사탕무에서 분리한 것으로 비환원당으로 무색 결정이며 안전하고 맛이 깔끔하여 식생활에 가장 많이 사용된다.
열대지방에서 생산되는 설탕은 기원전 500년 전부터 인도에서 처음 사탕수수로 제조되었다.
6세기에는 페르시아에 이르렀고 무함마드(Muhammad, 마호메트, 570~ 632)가 창설한 이슬람이 636년 경에 사산왕조의 페르시아(226~651)에서 가져 와 710년경 이집트에 전하였으며 이어서 이슬람의 우마야 왕조는 모로코를 거쳐 지중해를 건너 755년에 스페인 남부에 전파하였다.
900년 경부터는 베네치아 인들이 중계무역으로 공급했다. 그러나 그동안 수입량이 적어 약재나 귀족층에 사용되었다. 대항해 이후 스페인이 1506년부터 서인도에 사탕수수를 대량으로 제배하기 시작하였다. 설탕의 열량은 1g당 3.87kcal이다.
5) 엿당(맥아당, 麥芽糖, maltose, 분자식 C12H24O11)
엿당은 탄수화물의 일종으로 포도당 두 개가 글리코시드 결합(glycosidic bond)으로 결합한 이당류로 가수 분해시키면 두 개의 포도당으로 분리가 되며, 생체 내에서는 말타아제(maltase)에 의해 가수분해가 된다. 그리고 강산을 처리하거나 가열하여도 포도당으로 분리된다.
엿당의 생성은 아밀로오스를 β-아밀라아제(아밀레이스, amylase)로 분해시켜 얻는다.
엿당(맥아당, 麥芽糖, 말토오스, maltose)과 아밀라아제(아밀레이스, amylase)는 엿기름(맥아, 麥芽, malt, 싹튼 보리)에 많다.
조청(造淸, grain syrup), 맥아 조청의 주성분은 엿당(맥아당, 麥芽糖, 말토오스, maltose)이다.
전통적인 쌀조청은 쌀로 만든 고두밥(된밥)과 가루로 만든 엿기름을 물과 함께 솥에 넣고 60°C 정도로 가열하여 오랜시간 숙성시키면 식혜가 되는데 이 식혜를 천 자루에 넣고 밥찌꺼기와 엿기름 찌꺼기를 걸러서 나온 액체를 가열하여 진하게 만든 것이 조청이며 조청을 더욱 가열하면 강엿이 된다.
6) 이소말트(Isomalt, 아이소말트)
이소말트(Isomalt, 아이소말트)는 수크로오스(sucrose, 설탕, 자당)를 환원시킨 이당류 알코올이며 포도당(glucose, dextrose, 분자식C6H12O6)과 만니톨(mannitol, 분자식 C6H14O6)이 결합된 이당류 알코올과 포도당(glucose, dextrose, 분자식 C6H12O6)과 소르비톨(sorbitol, 분자식 C6H14O6)이 결합된 이당류 알코올이 혼합된 것이며 당도는 45 브릭스(Brix)이다.
이소말트(Isomalt, 아이소말트)의 분자식은 C12H24O11이며 6 원자 고리 1개, 수산기 9개, 1차 알코올 2개, 2차 알코올 7개 그리고 에테르(지방족) 2개로 이루어져 있다.
당알코올의 성질인 내열성, 내산성, 내알칼리성, 난발효성 등을 가지고 있으며, 충치예방에도 효과가 있다.
녹는점이 145~150℃로서 낮은 편이고 열, 산, 알칼리에 안정하며 갈변 반응을 일으키지 않아 식품에 감미료(甘味料, sweetening), 증량제(增量劑, diluent, bulking agent, 양을 늘리는 물질), 고결방지제(固結防止劑, consolidation prevention agent, 입자들이 뭉쳐 굳어지는 것을 방지하는 물질), 피막제(皮膜劑, coating agent) 등의 다양한 용도로 사용된다.
또한 혈당과 인슐린을 상승시키지 않고 체내 열량 이용률이 설탕의 약 1/2로 낮아 당뇨병 환자에게 설탕 대용으로 이용되며 설탕 장식용, 설탕공예용의 재료로 많이 사용된다.
자일리톨이나 소르비톨(솔비톨)보다는 설사를 적게 유발한다.
7) 글리세롤(glycerol, 글리세린, glycerine, 분자식 C3H8O3)
동식물에 있는 중성지방으로부터 글리세롤을 얻을 수 있다 분자식은 C3H8O3이고 시성식은 (CH2OH)2CHOH이다. 당도는 약 60 브릭스, 열량은 1g당 4.32kcal이다.
감기약 시럽, 관장제, 치약, 비누, 화장품 등에 이용된다.
8) 소르비톨(sorbitol, 솔비톨, 분자식 C6H14O6)
6탄당알코올이며 헥시톨(hexitol)의 일종으로 분자식은 C6H14O6(C5H11O5CH2OH)이다.
소르비톨(sorbitol, 솔비톨)은 자연 상태로 존재하는데 1872년 장 바티스트 부생고(Jean Baptiste Boussingault, 1802 ~ 1887, 화학자, 프랑스)가 산딸기와 마가목의 열매로부터 추출하여 결정을 얻은 것이 최초이다.
소르비톨(sorbitol)의 어원은 Sorbus Aucuparia(마가목, mountain ash, 마운틴 애쉬)에서 유래되었다.
사과 등 장미과의 과일에는 광합성으로 만들어진 포도당이 솔비톨의 형태로 변하여 과실 내에 축적되어 있는 과일이 많다. 꿀 사과가 여기에 해당된다.
소르비톨(sorbitol)은 열량은 1g당 약 4kcal이고 당도는 약 60 브릭스인 천연감미료로 상쾌한 청량감을 가졌으며, 습윤 조정 효과, 단백질 변성 방지, 저칼로리, 저감미, 충치 예방, 인슐린 비의존성 등의 다양한 특성을 가지고 있어, 제과, 식품 산업, 수산물 가공업, 치약 및 화장품 공업, 의약품 공업 등에 사용되고 당뇨병 환자에도 사용된다.
소르비톨(sorbitol)은 포도당을 환원하여 제조되며 D-Glucitol이라고 불리기도 한다.
9) 만니톨(mannitol, 분자식 C6H14O6)
만니톨(mannitol)의 분자식은 C6H14O6(C5H11O5CH2OH)이고 당도는 70 브릭스이며 열량은 1g당 약 2kcal이다.
만니톨(mannitol)은 소르비톨(sorbitol), 둘시톨(dulcitol)과 유사한(이성질체) 당알코올로 곰팡이, 갈조류, 버섯, 양파, 당근 등의 식물에 널리 분포한다
만니톨(mannitol)은 당뇨병 환자의 식료품에 감미료로 사용되기도 하는데 이는 창자에서 만니톨(mannitol)의 흡수가 잘되지 않기 때문이다.
10) 자일리톨(xylitol, 크실리톨, 분자식 C5H12O5)
당알코올(sugar alcohol이며 펜티톨(pentitol, 분자식 C5H12O5)의 일종이다.
열량은 1g당 약 4kcal이고 당도는 약 80 브릭스인 천연감미료로서, 자작나무에 많이 있으며 채소나 야채 중에도 함유되어 있다. 주산지는 핀란드로서 자작나무에서 추출하였다. 설탕의 대용으로 개발되어 당뇨환자용으로 사용되어 왔으며 껌에 사용되고 있으나 유해성 논란이 일고 있다.
자일리톨껌 : 자일리톨은 천연감미료로서 1970년대 들어 치의학용으로 사용되었다.
자일리톨은 대표적인 충치 유발균인 뮤탄스균(Streptococcus mutans)의 성장을 억제하고 치아 표면의 세균막인 프라그(치면세균막) 형성을 감소시키며 프라그 내에서의 산 생성을 감소시킴으로써 충치 예방 기능이 있다.
입안의 세균은 다른 당보다는 자일리톨을 선택적으로 받아들이지만 자일리톨을 소화시키지 못해 그대로 다시 배출을 시키게 되는데 배출된 자일리톨을 다시 받아들이는 과정을 되풀이하다가 결국 에너지만 소비하고는 굶어 죽게 된다.
이러한 효과를 보려면 자일리톨이 입안에 오래도록 남아 있어야 하므로 자일리톨 껌을 이용하는 것이다.
11) 스테비오사이드(stevioside, 분자식 C38H60O18)
스테비오사이드(stevioside, 스테비올 배당체, 스테비올 글리코시드 steviol glycosides, 스테비아 stevia)는 파라과이가 원산지인 국화과 스테비아(Stevia rebaudiana)의 잎에서 추출한 다이터펜 글리코사이드(diterpene glycoside)로 설탕의 약 300배에 달하는 단맛을 내는 천연감미료이다.
많은 나라에서 음료, 간장류, 주류, 과자류 등에 사용되어 왔으나 알코올과 화학반응하여 유독성 물질인 스테비올(steviol, 분자식 C20H30O3)로 변화한다고 한다.
스테비올의 일일 흡수 허용량(ADI, acceptable daily intake)은 4 mg/kg·일이다.
소주 등에 감미료로 사용되고 있다.
12) 필로둘신(phyllodulcin, 분자식 C16H14O5)
필로둘신(phyllodulcin)은 감차(甘茶, amacha)의 성분으로 분자식은 C16H14O5이며 당도는 설탕의 400 ~ 800배, 사카린의 2배이다.
감차(Hydrangea macrophylla var. thunbergii 수국과 水國科)의 잎에서 추출한다.
13) 글리시리진(glycyrrhizin, 분자식 C42H62O16)
글리시리진(glycyrrhizin)은 글리시리즈산(glycyrrhizic acid)이라고도 하는데 감초(甘草, Licorice, Liquorice) 뿌리에서 추출되며 단맛이 있는 글리코사이드(glycoside)로 트라이테르페노이드 사포닌(triterpenoid saponin)이며 분자식은 C42H62O16이다. 글리시르레틴산(glycyrrhetinic acid)과 두 분자의 글루쿠론산(glucuronic acid)으로 구성되어 있으며 당도는 설탕의 30 ~ 50배이다.
14) 알룰로오스(알룰로스, allulose, 분자식 C6H12O6)
프시코오스(D-psicose, 분자식 C6H12O6)라고 하며 과당(fructose)의 이성체로 단당류의 케토헥소오스(케토헥소스, ketohexose)이다.
알룰로오스의 당도는 설탕의 70%, 칼로리는 설탕의 5% 정도이고 섭취하면 대부분 소변으로 배설된다.
알룰로오스는 밀, 건포도, 무화과 등 일부 식물에 소량만 존재하므로 과당(fructose)을 이용하여 효소로 합성한다.
15) 타가토오스(타가토스, tagatose, 분자식 C6H12O6)
타가토오스(tagatose, 분자식 C6H12O6)는 단당류이며 과당(fructose)의 이성체로 케토헥소오스(케토헥소스, ketohexose)이다.
타가토오스는 유제품에 소량 있으며 맛이 수크로오스(설탕)과 비슷하다. 당도는 수크로오스의 92%, 칼로리는 38% 정도이다. 타가토오스는 갈락토오스(galactose)를 효소로 반응시켜 만든다.
타가토오스는 수크로오스와는 대사경로가 다르기 때문에, 혈당량에 미치는 영향이 작고 치아에 친화적이다.
16) 토마틴(타우마틴, Thaumatin)
토마틴(Thaumatin, 분자식 C50H83NO21)은 서아프리카의 열대우림에서 자라는 카템펠(katempel, 학명 Thaumatococcus daniellii)의 종자에 바이러스가 감염되어 생성된 단백질의 일종(glycoalkaloid 글리코알칼로이드)으로 당도는 설탕의 2,500 ~ 3,000배이다.
방울토마토에서 구토를 유발하는 물질이기도하다.
17) 모넬린(monellin)
모넬린(monellin)은 1972년 미국 필라델피아에 있는 모넬 화학 센스 센터에서 서아프리카 열대 원산인 새모래덩굴과(Menispermaceae)의 serendipity berry (학명 Dioscoreo‐ phyllum cumminsii)의 열매에서 추출한 단백질로 된 감미료이다.
당도는 설탕의 2,000배 이상이다.
고온에서 변성되기 때문에 가공식품에는 부적합하지만 단백질 감미료이므로 당뇨병 환자에게 사용될 수 있다.
자연산이므로 생산비가 많이 들어 값이 비싸다.
일본에서는 식품 첨가물로 허용되고 있지만 우리나라와 미국에서는 허용되지 않고 있다.
18) 커큘린(curculin, 쿠르귤린)
커큘린(curculin)은 말레이시아에 자생하는 식물인 히폭시다과(Hypoxidaceae)의 Curculigo(학명 Curculigo latifolia) 열매에 함유된 단백질성 감미료이며 설탕의 500배 당도를 나타낸다.
그러나 커큘린은 단백질이므로 열에 약해 50 °C 이상에서는 단맛이 없어지기 때문에 뜨거운 음식이나 가공 식품에 사용하기에 적합하지 않아 유전자 재조합으로 생산하는 방법이 개발되었지만 별로 사용되지 않는다.
19) 메이플 시럽(단풍나무 시럽, maple syrup)
사탕단풍나무(학명 Acer saccharum)의 수액을 채취, 가열하여 수분을 증발시켜 겔 상태로 만든 것이다. 우리나라의 고로쇠나무(단풍나무과)도 수액을 가열하여 수분을 증발시키면 양이 적지만 생산할 수 있다. 메이플 시럽은 북미 수입품이므로 고가이고 설탕처럼 고열량이다.
북미에서 단풍나무 시럽(Maple syrup)을 가정의 음식 요리에 많이 사용한다.
*전화당(轉化糖, invert sugar)
전화당(轉化糖, invert sugar)은 설탕의 가수분해로 생성된 포도당과 과당의 혼합물이다.
설탕(수크로오스, 당도 100)을 산과 함께 가열하거나 인베르타아제(invertase, 수크라아제, sucrase, 인베르타아제(인버 테이스, invertase, β-D-프룩토시다아제, β-프룩토푸라노시다아제)는 미생물에 있는 것을 산업에 이용하며 수크레이스(수크라아제, sucrase, sucrose α-glucosidase, sucrose α-D-glucohydrolase)는 인체에 있으며 분해 결과는 같으나 인베르타아제는 과당을 인식하여 과당 쪽으로 가수 분해하는 효소이고 수크라아제는 포도당을 인식하여 포도당 쪽으로 가수 분해하는 효소이다)로 글리코시드 결합을 분해(가수 분해)하면 D-글루코오스(포도당, 당도 74)와 D-프룩토오스(과당, 당도 174)가 같은 수의 분자로 생성된다. 이때 비선광도가 우선성인 설탕(+66.5°)에서 좌선성인 과당과 포도당 혼합물(-39°)로 변하므로 전화당이라 한다.
전화당은 설탕(수크로오스, 당도 100)의 1.23배로 단맛이 강하고 생성된 포도당과 과당이 환원당이므로 아미노카보닐 반응이 일어나 착색이 잘 되므로 과자 등에 많이 이용되다.
벌꿀은 벌이 분비하는 효소에 의해 전화당으로 된 것이다.
* 액상과당(High Fructose Corn Syrup, HFCS)
값싼 옥수수(maize, corn) 녹말을 효소로 분해하여 만든 포도당(당도 74 브릭스)을 다시 효소를 이용하여 당도가 높은 과당(당도 173 브릭스)으로 전환시킨 다음 포도당과 과당을 혼합하여 만든 감미료(약 100 브릭스)이며 설탕(100 브릭스) 대용으로 요리나 음료, 과자 등의 가공식품에 많이 이용된다.
* 프락토올리고당(fructo-oligosaccharide, FOS)
프락토올리고당은 돼지감자 등의 탄수화물을 효소나 산으로 분해하여 얻을 수 있지만 효소를 사용해 합성하여 생산한다.
개발된 프락토올리고당에는 1개의 sucrose(설탕)에 fructose(과당) 1개가 결합된 kestose(GF2), fructose 2개가 결합된 nystose(GF3), fructose 3개가 결합된 GF4 등이 있다.
사람은 프락토올리고당을 소화할 수 없으므로 제로 칼로리다.
2. 인공 감미료(人工甘味料, 합성 감미료, 合成甘味料, artificial sweetener)
과학 기술의 발달과 다양한 식품의 개발로 특별한 감미료가 필요하게 되었다. 즉, 당뇨병 환자에게는 당의 성분이 아닌 감미료가 필요하게 되었고 오래 동안 보관해야 하는 식품 속에는 분해가 잘되지 않으면서 단맛을 내는 물질이 필요하다. 잘 분해되지 않으면 밀도나 점성 등의 변화도 없게 됨으로 처음과 같이 유지할 수 있다. 또 천연 감미료보다 싼 제품을 만들 수 있다면 경제적으로 이득을 얻을 수 있다. 천연 설탕과 같이 큰 분자의 감미료를 식품에 넣으면 삼투 현상을 일으키므로 식품의 모양이 변하고 단맛도 고르게 퍼지지 않는다. 저 분자의 감미료를 만들면 이를 해결할 수 있다. 이런 목적을 위하여 화학적으로 감미료를 합성하게 되었는데 이를 인공 감미료라 한다.
인공감미료로는 둘신(dulcin, 분자식 C9H12N2O2), 시클라메이트(cyclamate, sodium N-cyclohexylsulfamate, 시클라민산 나트륨, 분자식 C6H12NNaO3S), 사카린(saccharin, 분자식 C7H5NO3S), 아스파탐(aspartame, 분자식 C14H18N2O5), 네오탐(neotame, 분자식 C20H30N2O5), 슈크랄로스(sucralose, 분자식 C12H19Cl3O8), 알리테임(알리탐, alitame, 분자식 C14H25N3O4S), 러그던에임(루그두남, Lugduname, Lugdunum)등이 개발되었다.
인공감미료는 쉽게 만들 수 있고 당도도 천연 감미료보다 몇 백배 높은 것도 있어 편리하고 다양한 용도로 쓰일 수 있지만 인공감미료로 개발된 많은 물질이 있었으나 건강에 해롭다는 것이 밝혀져 사용이 금지되었다.
둘신(dulcin, 분자식 C9H12N2O2)은 1883년 조지프 베를리너블라우(Joseph Berlinerbau, 1859 ~ 1935. 독일)가 발견하였으며 발암물질로 인정되어 사용이 금지되었다.
시클라메이트(cyclamate, sodium N-cyclohexylsulfamate, 시클라민산 나트륨, 분자식 C6H12NNaO3S)는 1937년 마이클 스베다(Michael Sveda, 1912 ~ 1999, 미국)에 의해 발견되었다. 현재는 발암물질임이 밝혀져 미국과 우리나라에서 사용이 금지되었으며 일부 국가에서는 사용되고 있다.
러그던에임(루그두남, Lugduname, Lugdunum)은 당도가 가장 높지만 사용이 허용되지 않았다.
현재 일부 인공감미료는 1일 섭취허용량(一日攝取許容量, acceptable daily intake, ADI, 단위 mg/kg·일) 내에서는 인체에 무해하다는 것이 알려져 사용이 허가되고 있다. 사용 중인 대표적인 것으로 사카린, 아스파탐, 슈크랄로스, 알리테임, 네오탐 등이 있다.
1) 사카린(saccharin)
사카린은 1879년 미국의 콘스탄틴 팔베르크(Konstantin Fahlberg, 1850 ~ 1910)와 제자인 이라 렘센(Ira Remsen, 1846 ~ 1927)에 의해 개발됐다.
사카린은 분자식이 C7H5NO3S이며 약간 쓴맛이 나고, 냄새는 거의 없으며, 물에 잘 녹지 않아 나트륨염을 첨가하여 사용한다. 용도는 식품첨가제로서 설탕, 포도당 등과 같이 사용되었으나 건강에 해롭다는 논란이 있어 당뇨병 환자 등 제한적으로 사용되었다가 지금은 식빵, 이유식, 사탕류를 제외한 대부분의 식품에 사용이 허가되었다.
2) 아스파탐(aspartame, 분자식 C14H18N2O5)
아스파탐(아스파틸-페닐알라닌-1-메틸 에스터, Aspartyl-phenylalanine-1-methyl ester)은 1965년 슐레터(James M. Schlatter, 미국)에 의해 발견되어 1981년에 사용이 허가되었다.
아스파탐은 페닐알라닌 (phenylalanine)과 아스파르트산(aspartic acid)을 합성해 만든 아미노산계(系) 인공감미료이다.
칼로리는 1g당 4kcal로 설탕과 같으나 설탕의 180배의 단맛이 있다. 또 아미노산이 3개 연결된 펩티드이므로 당뇨병 환자도 사용할 수 있다. 우리나라에서는 CJ(주)에서 핵산 조미료를 개발하면서 축적한 발효기술을 바탕으로 84년 미국, 일본에 이어 세계 세 번째로 개발에 성공하여 청량음료수 등에 사용하고 있다. 열량은 1g당 약 4kcal이다.
3) 수크랄로스(슈크랄로스, sucralose, 상품명 스플렌다)
슈크랄로스(sucralose)는 1976년에 런던 퀸 앨리자베스 대학(현 킹스 대학)에서 파드니스(Shashikant Phadnis)와 휴(Lesile Hough)가 살충제를 개발하기 위해 설탕을 염소화하던 중 발견한 인공감미료이다.
휴(Lesile Hough)가 실험으로 생성된 물질을 파드니스(Shashikant Phadnis)에게 test 해보라고 했는데 영어를 잘 못했던 파드니스가 taste로 알아듣고는 맛을 보니 매우 단맛을 내는 물질로 판명되어 발견되었다고 한다.
수크랄로오스(슈크랄로오스, sucralose)는 분자식이 C12H19Cl3O8이며 당도는 설탕의 600배이다. 수크랄로오스는 인체가 소화하지 못하기 때문에 에너지로 쓰이지 않는다.
건과류, 껌, 잼류, 음료류, 가공유류 및 발효유류 등에 사용된다.
4) 알리테임(알리탐, alitame)
알리테임(알리탐, alitame)은 1980년대 초 화이저가 개발한 인공감미료이며 아스파르트산(aspartic acid)을 함유한 디펩티드이다. 분자식은 C14H25N3O4S이고 당도는 설탕의 2,000배이다. 여러 나라가 인공감미료로 사용하고 있다.
5) 네오탐(neotame)
네오탐(neotame)은 프랑스의 과학자 클로드 노프레(Claude nofre)와 장 마리 틴티(Jean-marie tinti)이 발견했으며 1992년에 미국 특허를 출원했고, 1996년에 특허가 허가되었다.
네오탐(neotame)은 아스파탐의 질소 유도체로 분자식은 C20H30N2O5이며 당도는 설탕의 7,000 ~ 13,000배이다.
미국, 유럽연합, 오스트레일리아, 뉴질랜드 등에서 인공 감미제로 사용되고 있다.
6) 사이클라메이트(cyclamate)
1937년 미국 일리노이대의 대학원생 마이클 스베더( Michael Sveda, 1912 ~ 1999)가 사이클라메이트(cyclamate, 정식명 사이클로헥실설파민산 나트륨, sodium N-cyclohexylsulfamate)이 단맛을 내는 것을 발견했다.
사이클라메이트(cyclamate, 시클라민산나트륨, sodium cyclamate)의 분자식은 C6H12NNaO3S이며 당도는 설탕의 30~50배이다.
동물실험에서 방광 종양과 관련이 의심되어 우리나라와 미국에서 사용 허가를 받지 못했으나 여러 나라에서 사용되고 있다.
7) 둘신(dulcin)
둘신(dulcin)은 4-에톡시페닐우레아((4-ethoxyphenyl)urea)라고도 하며 1883년 조지프 베를리너블라우(Joseph Berlinerbau, 1859 ~ 1935. 독일)가 발견하였다.
분자식은 C9H12N2O2이며 당도는 설탕의 250배이고 에너지로 이용되지 않아 당뇨병 환자에게 사용되었다.
둘신(dulcin)이 체내에서 분해되어 생기는 p-아미노페놀(p-amino phenol)은 혈액독(血液毒)이 되고 중추신경계에 작용하여 유해작용을 일으킨다는 것이 밝혀져 사용이 금지되었다.
쥐로 실험한 결과 간에서 종양이 발생되었다.
8) 러그던에임(루그두남, Lugduname, Lugdunum)
러그던에임(Lugduname)은 1996년 프랑스 리옹 대학에서 개발되었다.
러그던에임(Lugduname)의 분자식은 C18H16N4O4이며 구아니딘(guanidine)과 아세트산기(acetic acid functional groups) 등으로 구성되어 있다.
러그던에임(Lugduname)은 당도가 수크로오스(sucrose, 설탕)의 22만 ~ 30만 배로 추정되는 지금까지 알려진 가장 강력한 감미료 중 하나이다.
러그던에임(Lugduname)은 식용으로 허용되지 않았다.
인공 감미료의 이점
1. 당도가 높다.
2. 생산비가 적게 들고 저칼로리이다.
3. 보통 저분자 물질이므로 삼투 현상을 일으키지 않고 고르게 퍼진다.
4. 인공감미료는 잘 분해되지 않으므로 식품의 밀도, 점도를 그대로 유지하기 쉽다.
※ 당도(糖度 sugar content, Brix)
단맛의 정도를 당도라 하며 감미료의 당도는 설탕을 기준으로 하며 설탕 1g이 녹아 있는 용액을 1 브릭스(Brix)라 한다.
과일이나 주스 등 용액의 당도를 나타내는 단위는 브릭스(Brix, 정확한 표현은 Brix%)를 사용한다.
브릭스(Brix)는 액체에 용해되어있는 당의 농도를 대략적으로 정하는 단위이며, 아돌프 F. 브릭스(Adolf Ferdinand Wenceslaus Brix, 1798 ~ 1870, 독일)가 당의 농도를 결정하는 Balling 척도(Karl Joseph Napoleon Balling, 1805 ~ 1868, 1843년 개발)를 개선한 것이다.
어떤 설탕용액 100g에 1g의 설탕이 용해되어있으면 1 브릭스, 2g의 설탕이 용해되어있으면 2 브릭스가 된다(1 brix% = 설탕 10g/설탕용액 1kg).
용액의 당도는 당도계(saccharimeter)로 측정하며 측정원리는 용액의 비중이나 굴절률을 측정하여 환산한다.
과일이나 주스에는 설탕만 용해되어있는 것이 아니라 포도당, 과당 등이 들어있으므로 용액의 비중이나 굴절률을 측정하여 나타낸 브릭스(Brix) 당도는 오차가 있다.
천연감미료
당류(糖類) 당도(Brix)
포도당(glucose, 글루코오스) 74
과당(fructose, 프룩토오스) 173
갈락토오스(galactose) 32
만노오스(mannose) 약 40
람노오스(rhamnose) 약 30
설탕(sucrose, sugar, 자당, 사탕) 100
맥아당(maltose, 말토오스, 엿당) 33
아이소말트(Isomalt, 이소말트) 45
젖당(lactose, 락토오스, 유당) 16
라피노오스(Raffinose) 약 10
스타키오스(Stachyose) 28
글리세롤(glycerol, 글리세린) 60
자일리톨(xylitol, 당알코올류) 100
소르비톨(sorbitol, 당알코올 류) 40~70
만니톨(mannitol) 70
글리시리진(glycyrrhizin) 3000~5000
스테비오사이드(stevioside) 30000
필로둘신(phyllodulcin) 40000~80000
모넬린(monellin) 200000
토마틴(Thaumatin) 250000~300000
인공감미료
당류(糖類) 당도(Brix)
사카린(saccharin) 50000
슈크랄로오스(sucralose) 60000
아스파탐(aspartame) 20000
알리테임(알리탐, alitame) 200000
네오탐(neotame) 700000~1300000
감미료.hwp