설탕을 대신하는 중요 인공감미제

세상에는 혀의 미각을 달콤하게 느끼도록 하는 물질(인공감미제)이 수백 가지 물질이 알려져 있다. 그들은 대부분이 화학자들이 인공적으로 합성한 감미물질이다. 그러나 감미제라고 하면 무엇보다 인체에 부작용이 없어야 한다. 

지금까지 수백 종의 인공감미제가 개발되었다. 그 중에 2005년 현재 세계적으로 이용되는 대표적인 인공감미료는 사카린, 사이클라메이트, 아스파르탐, 아세설페임 포타슘,슈크랄로스, 알리탐, 네오탐 7가지이다. 

글리세린(글리세롤)

치약의 달콤한 맛은 설탕이 아니라 글리세린의 맛이다. 글리세린은 원래 단맛을 가진 물질(sugar alcohol)이며, 습기를 흡수하는 성질이 있어 피부 화장품과 치약 제조에 대량 사용된다. 치약이 잘 굳지 않고 부드러운 것은 글리세린의 흡수성 때문이다.

글리세린은 물에 잘 녹기 때문에 이빨을 닦은 후 입가심을 하면 맛이 남지 않고 잘 씻겨나간다. 또한 글리세린은 충치를 일으키는 세균의 영양분이 되지 않으므로 충치에도 안전하고, 인체에 별 다른 영향이 없다. 그래서 기침약인 코프시럽에 첨가하기도 한다.

글리세린을 만들 때는 일반적으로 지방질에 수산화나트륨을 반응시킨다. 이때 글리세린과 함께 비누가 생겨난다. 세계적으로 1년에 생산되는 글리세린의 양은 수백만 톤이다. 글리세린은 설탕의 약 60% 정도의 단맛을 가지며, 설탕보다 조금 더 많은 칼로리도 가졌다. 글리세린은 인체 내에서 설탕과는 다른 물질대사(物質代謝)를 하여 혈당치를 빨리 높게 하는 당지수(糖指數 GI)가 낮기 때문에 인공감미제로 이용되기도 한다. 

치약의 단맛은 글리세린이다. 글리세롤이라고도 불리는 이 물질이 포함된 물은 섭씨 영하 30도 가까운 저온에서도 잘 얼지 않기 때문에 자동차의 냉각수로 이용되기도 한다. 

아스파테임

설탕을 대신하여 음식이나 음료에 넣는 대표적인 인공감미제의 하나가 아스파테임(aspartame)이다. 이 물질은 1965년에 처음 합성된 이후 인공감미제로 사용되기 시작했는데, 한 동안 인체에 대한 해독이 의심되어 논쟁이 되어 왔다. 그러나 1981년에 인체에 별다른 문제가 없다고 FDA가 인정하게 되면서 이용량이 늘어났다.

아스파테임은 열에 약하기 때문에 음식을 가열하면 분자가 파괴되어 단맛을 상실하는 것이 약점이다. 그러나 감미제는 소화기관에서 흡수되지 않고 통과해 버리기 때문에 당뇨 환자나 체중을 감량해야 하는 사람들에게 잘 이용되어 왔다. 아스파테임의 단맛은 설탕의 약 200배이며, 영양가(칼로리)는 거의 무시할 정도로 미미하다. 

슈크랄로스(스플렌다)

슈크랄로스(sucralose)라 불리는 인공감미료는 설탕보다 320-1,000배 진한 단맛을 가진 인공감미제이다. 이 물질은 인체가 소화하지 않기 때문에 영양가 제로인데다, 고열에 쉽게 변하지 않으며, 산과 알칼리에도 강하다.

슈크랄로스는 1976년에 런던 퀸앨리자베스 대학(현 킹스대학)에서 연구하던 젊은 화학자 파드니스(Shashikant Phadnis)와 휴(Lesile Hough)가 살충제를 개발하던 중에 처음 합성했다. 설탕을 특수하게 처리했을 때 생겨나는 이 물질은 칼로리가 없으면서 사카린의 2배, 아스파탐의 4배나 되는 감미를 가지고 있었다.

두 화학자의 발명품은 특허를 얻었고, 이 특허는 1980년에 미국 ‘존슨 엔드 존스’사가 인수했다. 이 회사는 맥네일 뉴트리셔널(MaNeil Nuritional)이란 회사를 만들어 이 감미물질을 ‘스플렌다’(splenda)라는 상품명으로 생산했다. 1991년부터 캐나다가 인공감미료로 처음 사용하게 되자 1993년에는 오스트레일리아, 1996년에는 뉴질랜드, 1998년에는 미국, 그리고 2004년에는 유럽연합이 사용하게 되었으며, 2008년에는 멕시코, 브라질,중국, 인도, 일본 등 세계 80여개 나라에서 실용되었다.

맥도널드와 팀호톤스(Tim Hortons), 스타벅스에서는 슈크랄로스(스플렌다)를 노랑색 봉지에 포장하여 내놓고 있다. 스플렌다 외에 아스파테임은 푸른색 봉지에, 사카린은 분홍색 봉지에 담아 무영양 감미료로 내놓고 있다. 슈크랄로스는 설탕을 원료로 합성한 물질이라 맛도 설탕과 비슷하고, 물에 빨리 녹으므로 온갖 식품과 음료수, 과자, 과일 캔 등에 영양가 없는 감미료로 활용되기에 이르렀다. 특히 당뇨 환자와 과체중인 사람들에게 인기가 좋았다.

슈크랄로스를 고농도로 녹여 만든 시럽은 커피 1잔에 4분의 1 스푼을 넣으면 충분히 단맛을 낸다. FDA가 안전식품으로 승인한 슈크랄로스는 이후에 조사된 여러 가지 실험에서 간 기능 약화, 신장 비대, 유전적인 변이, 기타 대사 장애를 일으키는 등 부작용이 발견되면서, ‘안전식품’이던 것이 2013년부터는 ‘요주의식품’이 되었다.

동물실험에서 슈크랄로스를 먹인 쥐는 적혈구 수가 감소하는 결과가 발견되었고, 장 속에 사는 유익한 세균의 증식을 억제하며, 어떤 치료용 약에 대해서는 장이 잘 흡수하지 못하는 영향을 주었고, 숨이 가빠지거나, 피부에 여드름과 기타 여러 증상이 나타나는 등의 부작용이 알려져 있다. 

가장 강한 단맛을 가진 인공감미료인 스플렌다는 노란색 봉지에 담고 있다. 

사카린

1878년에 처음 인공 합성된 사카린(saccharin)은 영양가가 전혀 없는 인공 감미제로서 장기간 잘 이용되어온 물질이다. 백색의 결정 분말인 사카린은 아스퍼테임과 함께 지금도 많이 소비된다. 사카린은 아스퍼테임과 마찬가지로 열에 약하기 때문에 음식이나 음료를 끓이게 되면 단맛이 파괴된다.

사카린은 한동안 널리 이용되어 왔으나 1960년대에 인체에 발암 위험이 있다는 보고가 나온 이후 사용량이 크게 줄었다. 그러나 2000년에 FDA가 인체에 안전하다고 발표하면서 사용이 자유롭게 되었다.

사카린과 아스파테임을 식품첨가물로 사용하기 꺼리게 되면서 스테비아가 그들을 대신하는 천연의 감미 첨가물로 각광을 받게 되었다. 사카린(사카린나트륨)은 10,000분의1로 희석한 수용액일지라도 단맛이 느껴질 정도로 감미가 강하다. 우리나라에서는 음료수 외에 절임식품, 김치, 양조간장, 토마토케첩, 탁주, 소주 등에 첨가하기도 한다.