본 연구는 수크랄로스를 이용한 저열량 음료의 관능적 특성을 평가하기 위하여 수행되었다. 이를 위해 수용액 및 음료 system에서 설탕이나 과당에 대한 수크랄로스 및 아스파탐의 상대당도를 조사하였고, 감미료를 함유한 수용액과 수크랄로스로 설탕이나 과당의 일부 또는 전부를 대체한 오렌지 향 음료 및 스포츠 음료의 관능적 특성을 평가하였다. 또한 대체율에 따른 오렌지 향 음료의 소비자 기호도를 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 수용액 상태에서 설탕(10%)용액에 대한 수크랄로스의 상대당도는 350배였고, 아스파탐의 상대당도는 90배였다. 설탕 용액과 동일한 당도를 나타내는 수크랄로스 및 아스파탐 용액의 관능적 특성 평가 결과, 수렴성을 제외한 모든 특성에서 수크랄로스 용액과 설탕 용액 간에 유의적 차이를 나타내지 않았으나, 아스파탐 용액은 쓴맛, 금속성 향미 및 수렴성이 강하게 나타났다. 오렌지 향 음료(설탕 10%함유)에서 수크랄로스의 상대당도는 500배였으며, 설탕의 50%를 수크랄로스로 대체한 경우, 신맛을 제외한 모든 특성에서 설탕만을 첨가한 오렌지 향 음료와 유의적인 차이가 없었다. 설탕을 수크랄로스로 대체하여 제조한 오렌지향 음료에 대해 소비자 기호도 검사를 실시한 결과, 설탕의 50%를 수크랄로스로 대체한 음료는 설탕만 첨가한 음료와 동일한 기호도를 나타냈다.
본 연구는 인공감미료의 사용확대에 따른 실태 파악 및 실제 섭취량 조사를 통해 현행 사용기준의 안전수준에 대한 안전성을 확보하는 연구의 기초자료로서 우리나라에서 식품첨가물로 허용되어 있는 인공감미료인 삭카린나트륨, 아스파탐, 아세설팜칼륨 및 수크랄로스에 대한 식품 중 분석법을 확립하였으며 결과는 다음과 같다. 먼저 투석이나 정제과정 없이 보다 간편하고 짧은 시간에 효율적으로 시료를 전처리할 수 있는 방법을 시료의 성상에 따라 확립하였다. 고속액체크로마토그래프(HPLC)의 최적 분석조건을 검토한 결과, 삭카린나트륨, 아스파탐 및 아세설팜칼륨의 3종 인공감미료의 분석에 컬럼은 Symmetry $C_{18}(3.9mm\;i.d{\times}150mm,\;5{\mu}m)$, 이동상은 0.005M tetrapropylammonium hydroxide가 함유된 0.01M $KH_{2}PO_{4}$: acetonitrile(9:1, pH 3.5). 측정파장은 210mm로 설정하였다. 수크랄로스의 분석조건은 컬럼은 Symmetry $C_{18}(3.9mm\;i.d{\times}150mm,\;5{\mu}m)$, 이동상은 water: methanol(7:3)을 사용하였고 검출기는 굴절율 검출기(RI), sensitivity=16호 설정하였다. 검출한계는 삭카린나트륨, 아스파탐 및 아세설팜칼륨은 각각 0.1ppm, 수크랄로스는 25ppm으로 측정되었다. 이와 같이 결정된 인공감미료의 최적 분석조건으로 회수율을 측정한 결과 아스파탐 92.5%, 아세설팜칼륨 97.3%, 삭카린나트륨 96.5%, 수크랄로스 93.4%로 양호한 결과를 얻었다. 시중에서 유통되고 있는 제품 중 총 17종 151품목을 다상으로 4종의 인공감미료 함량을 정량한 결과, 아스파탐은 탄산음료 2품목에서 $180.8{\mu}g/g$, 발효음료 4품목에서 $65.3{\mu}g/g$, 껌 2품목에서 $232.5{\mu}g/g$, 사탕 1품목에서 $1,672.0{\mu}g/g$, 혼합제제식품첨가물 2품목에서 $5,259.0{\mu}g/g$이 검출되었으며 아세설팜칼륨은 탄산음료 2품목에서 $110.8{\mu}g/g$, 껌 3품목에서 $250.3{\mu}g/g$, 혼합제제식품첨가물 1품목에서 $2,362.1{\mu}g/g$, 삭카린나트륨은 어묵 1품목에서 $42.3{\mu}g/g$, 수크랄로스는 껌 1품목에서 $120.1{\mu}g/g$이 검출되었으며 검출된 인공감미료는 표시사항과 일치하였다.
설탕은 비만, 당뇨병 등의 원인이 되므로 저당화 식품섭취가 필요하며, 저당화 식품에 올리고당, 대체 감미료와 같은 저열량 감미소재를 이용하는 방안이 대두되고 있다. 최근 항산화작용이 높은 베리류가 각광 받기 시작하면서 아로니아의 국내 재배면적 및 소비량이 지속적으로 증가하고 있다. 떫은맛을 지닌 아로니아는 주로 생과나 동결건조시킨 가루로 이용되며, 천연색소나 주스, 잼, 와인 등과 같은 가공제품도 증가하는 추세에 있어 아로니아의 단점을 개선한 다양한 가공 상품 개발이 시급하다. 이에 본 연구는 아로니아의 선명한 색은 살리면서 떫은맛을 완화시킨 저당 아로니아청으로 아로니아시럽을 제조하였다. 설탕 첨가량을 줄이고 단맛을 대체할 감미료로서 아스파탐을 첨가한 아로니아청을 제조하고, 여기에 올리고당을 첨가하여 개발한 아로니아시럽의 이화학적 특성과 생리활성능을 연구하였다. 아로니아시럽은 음료 등 다양한 음식개발에 활용이 가능하며, 생리활성기능을 가진 아로니아로 인하여 건강을 증진시킬 수 있을 것이다.
액체크로마토그라프(HPLC)에 의해 분석한 결과 아스파탐의 경우 시리얼 등 대상품목 총 9종 239품목 중 껌 7품목에서 233.6 mg/kg, 캔디류 6품목에서 3308.0 mg/kg, 주류 4품목에서 41.6 mg/kg, 탄산음료 1품목에서 166.9 mg/kg, 아이스크림 1품목에서 229.2 mg/kg, 발효유 3품목에서 61.3 mg/kg이 검출되었으며 일일추정섭취량은 $0.002{\sim}0.843\;mg/person/day$의 범위이었다. 삭카린나트륨은 쥬스 등 대상품목 총 4종 115품목 중 어묵 4품목에서 41.8 mg/kg, 명란젓 1품목에서 8.3mg/kg, 오징어젓 1품목에서 15.4 mg/kg 검출되었으며 일일추정섭취량은 $0.003{\sim}0.251\;mg/person/day$의 범위로 산출되었다. 아스파탐 및 삭카린나트륨의 각각의 일일추정섭취량인 2.336mg, 0.259mg은 FAO/WHO에서 평가된 일일허용섭취량과 비교하였을 때 매우 낮은 수치이며 산화방지제(BHT) 역시 일일추정섭취량이 0.002 mg로서 FAO/WHO에서 평가된 일일허용섭취량과 비교하였을 때 매우 낮은 수치이다. 아스파탐과 삭카린나트륨의 일일추정섭취량/일일허용섭취량은 각각 0.106%, 0.094%이였으며, BHT는 0.030%로서 모두 1%미만으로 대상식품을 통한 섭취는 안전하다고 평가되며, 최대사용허용량이 설정되어 있는 삭카린나트륨과 BHT의 경우 일일허용섭취량과 이론적 최대일일섭취량을 비교시에도 각각 11.460%, 0.060%의 낮은 수준으로 나타났다.
유기용매 이상계에서의 thermolysin을 사용하여 아스파탐 전구체 합성시 pH, 온도, 기질농도, 그리고 유기용매상에 대한 수용액상의 부비피 ($\alpha$)등의 변화에 따른 기질의 분해 반응, 효소의 안정성, 그리고 Z-APM 합성에 미치는 복합적인 영향을 조사함으로써 반응조건의 최적화를 도모하였다. 유기용매 이상계에서의 L-PM.HCL의 자연분해는 수용액에서보다 훨씬 느리게 일어나며, 또한 $\alpha$가 증가할 수록 분해속도가 감소하는 것을 알 수 있었다.
아스파탐 전구체의 보다 효율적인 효소적 합성 방법을 개발하기 위하여 thermolysin의 고정화 방법을 확립하고자 고정화 담체로서 다공성 수지인 Amberlite XAD-7을, 가교화제로서 glutaraldehyde를 사용하여 최적 고정화 조건을 조사하고자 하였다. Thermolysin이 Amberlite XAD-7에 흡착되는 속도는 초기에 빠른 것으로 나타났으며, $5^{\circ}C$에서 24시간후는 96%가 흡착되었다. Thermolysin에 대한 Amberlite XAD-7의 최대흡착량은 수지 l당 340g 이상이었으며, 투입한 thermolysin 양이 300g일 때까지는 흡착된 양의 증가하는 관계는 직선관계를 보여주었다. thermolysin의 가교화를 위한 효과적인 pH와 glutaraldehyde의 농도, 가교화시간은 각각 $pH\;6.0{\sim}7.0,\;6{\sim}12.5%$ 및 $3{\sim}7$시간이었다. 특히 glutaraldehyde 6%에서는 7시간, 12.5%에서 3시간의 가교화가 효소의 잔존역가와 가교화 정도를 현저히 높였다. 이때의 잔존역가는 30% 이상인 것으로 나타났다.
본 연구는 학교주변에서 유통되는 어린이기호식품 중 빙과류, 음료류, 캔디류를 대상으로 인공감미료 4종(삭카린나트륨, 아스파탐, 아세설팜칼륨, 수크랄로스)의 사용실태와 사용량을 분석하였다. 이에 따른 어린이의 일일추정섭취량 (Estimated Daily Intake, EDl)을 산출하여 일일섭취허용량 (Acceptable Daily Intake, ADI)과 비교함으로써 위해성평가를 실시하였다. 어린이기호식품 섭취에 대한 인공감미료 4종의 함량을 분석한 결과, 빙과류, 음료류, 캔디류의 평균 함량은 삭카린나트륨의 경우 각각 0.41, 0.47, 0.00 mg/kg, 아스파탐은 0.00, 20.54, 197.09 mg/kg, 아세설팜칼륨은 0.00, 28.10, 0.00 mg/kg, 수크랄로스는 9.99, 1.40, 0.00 mg/kg으로 나타났다. 섭취량 분석 결과, 그 수준이 평균적으로 매우 낮고 상위섭취군(95th)에서도 ADI의 0~2.66%에 불과한 것으로 나타나 어린이기호식품 섭취에 따른 어린이의 인공감미료에 대한 위해성 수준은 매우 낮은 것으로 판단된다.
설탕 및 다양한 대체감미료를 사용하여 제조한 백설기의 품질 특성을 평가함으로써, 대체감미료의 사용이 백설기의 이화학적 관능적 특성 및 저장 중 경도 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 관능검사를 통해 개별 감미료의 상대당도를 결정한 후, 10% 설탕과 동일한 단맛을 주는 감미료의 양을 백설기 제조에 사용하였다. 제조된 백설기들은 완성 직후 수분함량에서는 유의적 차이를 나타내지 않았다. 그러나, 설탕 첨가군에 비해 아스파탐 첨가 백설기는 유의적으로 낮은 pH를 나타내었고, 포도당 첨가 백설기는 옅은 황색을 띄어 낮은 명도를 나타내었다. 이러한 차이는 각각 아스파탐 및 그 분해산물의 낮은 pKa값과 포도당에 의한 갈변 반응의 결과로 해석되었다. 제조 직후 실시한 기계적 물성 평가 결과는, 백설기 물성 결정의 주요 요인인 전분의 호화 및 팽윤 정도가 설탕 및 대체감미료로 제조된 7종의 백설기 사이에서 유의적 차이가 없었음을 시사하였다. 그러나, 저장 시간의 경과에 따른 백설기의 물성을 평가한 실험에서는, 에리스리톨과 수크랄로스 첨가 백설기들이 당류 및 자일리톨 첨가군들에 비해 경도가 큰 폭으로 증가하는 현상이 관찰되었다. 이는, 저장 중 백설기의 수분함량 변화보다는 두 감미료 자체의 흡습이 어려운 물성의 결과로 해석되었다. 한편, 관능검사 결과, 수크랄로스와 자일리톨 첨가 백설기는 평가된 모든 관능적 특성들에서 설탕 첨가군과 유의적 차이를 나타내지 않아 가장 높은 기호도를 지닌 것으로 평가되었다. 저장 기간에 따른 물성 변화의 결과를 함께 고려하면, 자일리톨 첨가 백설기가 설탕 첨가 백설기와 이화학적 관능적 특성에서 가장 유사한 결과를 보임으로써, 백설기 제조에 있어 대체 가능성이 높은 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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