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[POLF] 재테크/기술

음식과 음료 속 숨어있는 과학 : 제로칼로리(인공 감미료)

by POLF 2023. 2. 7.

썸네일, 단맛 내는 과학적 원리

 

 

당류를 적당히 먹으면 신체에서 에너지원으로 소비하지만 너무 많이 먹게 되면 신체 내에서 지방으로 변해 축적되게 되며 장기적으로는 비만의 원인이 되기도 합니다. 당을 섭취하는 것은 몸에 전혀 나쁘지 않고 오히려 뇌가 활발하게 운동할 수 있는 에너지를 공급해 줍니다. 하지만 우리 다이어터들에게는 이런 건강한 당마저 부담스러울 수 있습니다. 그래서 사람이 개발한 것이 합성을 통한 대체 감미료입니다. 

 

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인공 감미료 종류별 일일허용 섭취량(성인 60kg 기준)

 

● 사카린 : 300mg (50g짜리 과자 58봉지에 해당)

● 아스파탐 : 1400mg (제로콜라 기준, 250ml 33캔)

● 스테비아 : 720mg 

● 수크랄로스 : 900mg

 

 

커피에 설탕 한 조각
가끔 단맛이 당길때가 있습니다.

 

 

1. 대체 감미료의 종류

 

사카린(Saccharin)

 

사카린은 톨루엔이라고 하는 원료를 통해 만든 인공 감미료입니다. 김치나 깍두기에 넣으면 달달한 맛을 내기 때문에 국이나 탕류를 메인으로 하는 음식점들에서 예전에 많이 사용했습니다. 색은 무색에서 하얀색까지 있으며, 특히 하얀색의 결정 분말은 매우 달기 때문에 10,000배를 희석시켜도 단맛을 느낄 수 있습니다. 

 

과거에는 발암성 물질이라고 사용이 금지되었다가 현재는 사용이 합법화 되었습니다. 사카린은 자연에서 나진 않지만 인체에 유해하지 않은 물질로 가장 효과적인 다이어트 식품의 재료로서 사용되고 있습니다. 사카린의 칼로리는 얼마일까요? 단맛에 비해 1g 당 0 kcal로 칼로리가 없는 재료입니다. 

 

 

아스파탐(Aspartame)

 

밀가루처럼 생긴 하얀 색 가루이면서 설탕에 비해 200배는 강한 단맛을 가지고 있습니다. 미국 FDA에서 승인한 후 취소되긴 했지만 재시험을 통해 재승인을 받은 물질입니다. 아스파탐은 수분과 열에 약하다는 특징을 가지고 있어 장시간 외부에 노출시키면 눅눅해지고, 160도 이상의 열을 가하면 녹으면서 단맛을 잃어버립니다. 

 

아스파탐은 어디에 사용하고 있을까요? 우리나라 술인 막걸리와 청주를 만드는 데 사용이 되고 있습니다. 아스파탐은 체내로 들어와 흡수되지 않고 배출되는데, 이때 배출되지 않은 아스파탐이 장에 남아서 메탄올로 분해가 된다고 합니다. 그런데 메탄올은 과정 상 포름알데하이드가 되는데 이 물질은 체내에 남아 있으면 독으로 작용하기 때문에 아스파탐의 사용에 대한 논란이 있습니다. 하지만 술을 마셔서 생기는 양에 비하면 지극히 적은 양이기 때문에 규제하지는 않는다고 알려져 있습니다. 

 

 

스테비아(Stevia)

 

스테비아는 파라과이의 국화과 식물에서 추출한 천연 감미료입니다. 파라과의의 원주민들은 마테차에 스테비아를 타서 단맛을 즐겼다고 합니다. 국화과 식물은 'Stevia rebaudiana'로 이 식물에서 추출한 물질은 스테비오사이드라고 불립니다. 우리나라에서는 소주에 스테비아를 첨가하여 제조하고 있으며, 소주의 단맛을 느끼게 하는 주원료입니다. 

 

스테비오사이드는 폴리페놀이 풍부해 항산화와 노화 방지에 효과가 있다고 알려져 있으나, 스테비아가 장에서 분해되는 과정에서 '스테비올렌'이라는 물질을 만들어내게 되며 이 물질은 독성물질의 하나로 알려져 있기 때문에 너무 많은 양을 사용하지 않도록 해야 합니다. 맛은 설탕의 단맛 대비 300배나 강하기 때문에 설탕을 쓰는 것보다 매우 적은 양을 사용해야 합니다. 물론 칼로리는 없습니다. 

 

 

수크랄로스(Sucralose)

 

수크랄로스는 설탕으로부터 만들 수 있으며, 설탕보다 600-1000배 정도 강한 단맛을 가지고 있으면서도 칼로리가 없는 인공 감미료입니다. 껌이나 사탕, 과자, 탄산, 과일주수 등에 사용하며 다른 인공 감미료에 비해 뒤에 느껴지는 쓴맛도 없습니다. 설탕과 비슷한 구조를 가지고 있으면서도 칼로리가 없기 때문에 당뇨병 환자도 섭취할 수 있습니다. 수크랄로스는 60kg 성인 기준 900mg이 일일섭취 허용량으로 1g이 안 되는 정도입니다. 

 

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2. 인공 감미료 마음껏 먹어도 될까요? 

 

사람의 미각은 꾸준히 자극을 받게 되면 그 자극에 적응해버리게 됩니다. 그래서 인공 감미료를 많이 먹게 되면 단맛을 느끼기 위해 더 큰 자극을 원하게 됩니다. 만약 제로칼로리라고 음식이나 음료를 너무 많이 섭취하게 된다면 우리 미각은 단맛을 느끼지 못할 수도 있습니다. 

 

그렇게 되면 우리의 몸은 부족한 당을 섭취하게 위해 더 많은 당을 찾게 되고, 단맛을 느끼기 위해 더 많고 강한 단맛을 원하게 됩니다. 우리가 다이어트를 위해 당을 줄였는데 오히려 이런 부분이 다이어트를 망치는 습관이 될 수 있다는 것을 명심해야 합니다. 그래서 건강한 식습관과 운동이 다이어트에 더 효과적이라는 말이 나오지 않았을까 생각됩니다. 

 

 

 

3. 인공감미료의 단맛은 어떻게 나는 걸까요?

 

우리 인체는 혀로 맛을 느끼게 됩니다. 혀에서 맛을 가지고 있는 분자들과 반응한 후 뇌로 자극을 전달하게 됩니다. 이때 미각을 느끼게 하는 부분을 미각 수용체라고 하는데 어떤 맛에 반응하느냐에 따라 우리의 뇌가 인식하는 맛이 다르게 됩니다. 미각 수용체가 느끼는 맛은 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛 등 총 5가지의 맛이 존재한다고 알려져 있습니다. 짠맛의 경우에는 나트륨 이온(Na+)을 통해 활성화되고, 신맛은 수소이온(H+)을 통해 활성화됩니다. 

 

단맛의 경우에는 G-단백질 연결 수용체라고 부르는 미각 수용체가 있습니다. 이 수용체를 GPCR이라고 하는데 이 세포는 구아노신 뉴클레오타이드라는 분자와 결합하려는 성질을 가지고 있습니다. 

 

뉴클레오타이드 구조(출처: 위키백과)

그림과 같이 뉴클레오타이드란 뉴클레오사이드에 인산이 한개 붙어 있는 분자구조를 의미합니다. 여기에 인산이 2개 결합되어 있는 것을 GDP, 3개 결합하게 되면 GTP라고 부릅니다. GPCR은 GDP와 붙어 있다가 단맛을 내는 물질이 들어오게 되면 GDP를 끊어내고 단맛을 내는 분자와 결합을 하면서 자극을 생성합니다. 이것이 바로 단맛을 내는 과정입니다. 

 

인공감미료가 단맛을 강하게 낼 수 있는 이유는 무엇일까요? 인공감미료의 분자구조는 수소결합을 할 수 있도록 -OH, 즉 하이드록실 그룹이 아주 많이 붙어 있습니다. 이 기능기들은 GPCR과 결합하기 좋고, 수소결합으로 강하게 결합합니다. 그렇기 때문에 천연 단맛보다 아주 강한 단맛을 낼 수 있는 것입니다. 

 

단맛을 좋아하는데 살찌는 것이 걱정이라면 인체에 해롭지 않은 인공감미료를 사용해 음식 만드시는 것이 좋지만, 너무 많은 양은 오히려 몸을 망치게 되니 항상 인공감미료 사용에 주의하셔야 합니다. 적은 양이라고 간단하게 식사를 하신 후 운동을 하시는 것이 다이어트에는 도움이 많이 되니, 건강한 다이어트 하시기 바랍니다. 

 

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