얼마 전부터 콜라를 마신다면 거의 대부분 제로콜라를 집게 된다. 설탕이 들어 있지 않고 칼로리가 없어 몸에 좋지 않을까 하는 뇌피셜 때문이다. 이처럼 최근 칼로리가 낮은 음료들을 쉽게 접할 수 있는데 어떤 성분으로 만들어진 음료일까?

각 제로 음료에 들어 있는 설탕대제제는 아래와 같다. 제로콜라, 나랑드사이다
제로콜라 - 수크랄로스 아세설팜칼룸
펩시제로라임 - 아스파탐, 아세설팜칼륨, 수크랄로스
나랑드 사이다 - 아세설팜칼륨, 수크랄로스
칠성사이다 제로 - 알룰로스 수크랄로스 아세설팜칼륨
스프라이트 제로 - 에리스리톨, 아세설팜칼륨, 수크랄로스, 스테비올배당체
부르르제로사이다 - 에리스리톨, 수크랄로스, 아세설팜칼륨

현재 미국식품의약국(FDA)에서 허가한 설탕대체제의 합성 감미료는 사카린, 아스파탐, 수크랄로스, 아세설팜칼륨, 네오탐, 어드밴탐등이 있고 대부분 혈당을 높이지 않고 칼로리가 없다는 음료나 식품에 사용되고 있다. 그럼 이런 인공감미료는 어떻게 만들고 어떤 효과가 있을까?

1) 사카린(saccharin)
사카린은 톨루엔을 원료로 하는 인공감미료의 대표적인 화합물로 설탕보다 300~400배 더 단맛을 내지만 열량이 없으며 과거 1970년대 잘못된 발암성 문제(실험동물에서 유방암 또는 방광암 발생 결과)로 여러 국가에서 사용이 금지되다가 2001년 FDA과 캘리포니아주는 사카린이 섭취하기에 안전하다고 선언하면서 입장을 바꿨다. FDA는 2000년 미국 보건복지부의 국가 독물학 프로그램이 발암 물질 목록에서 사카린을 제외하기로 결정했고, 환경보호국은 사카린을 공식적으로 유해성분 및 상업용화학 목록에서 삭제했다. 사카린은 FDA에서는 일일 허용량을 Kg당 5mg 정도로 제한하고 있다. 사카린은 당뇨 환자의 혈당 수치를 높이지 않고 치아우식증을 일으키지 않는 것으로 보고되지만, 제2형 당뇨환자의 경우 장내 세균 균형에 영향을 줘 혈당 수준이 비정상적으로 높아 질 수 있다는 보고가 있어 안전한 용량을 지키며 섭취하는 것이 필요하겠다.

2) 아스파탐(Aspartame)
설탕보다 단맛이 200배 가량 강해 극미량으로도 충분히 단맛을 낼 수 있다. 따라서 설탕 대신 아스파탐을 사용해 음식을 만들면 칼로리도 줄고 비용도 줄일 수 있지만 단맛이 너무 강해 입안에 오래 남아 다른 설탕대체제와 함께 사용하는 경우가 많다. 1965년에 미국에서 최초로 개발됐지만 양산은 일본 회사에서 시작했으며 1974년 최초로 FDA허가가 났지만 많은 논란 끝에 실제로 판매가 시작된 때는 1979년이다. 아스파탐에는 소량의 페닐알라닌이 포함되어 있기 때문에 페닐알라닌이 적절하게 대사되는 것을 방해하는 희귀 유전 질환인 페닐케톤뇨증(PKU)을 갖고 태어난 사람이 섭취할 시 위험하다. 그래서 미국에서는 판매되는 아스파탐을 포함하는 제품 라벨에 ‘페닐케톤뇨제: 페닐알라닌 함유’라고 명시해야 한다. 또 아스파탐이 편두통의 원인이 될 수 있다는 보고도 있어 기준 허용 섭취량을 넘지 않는 주의가 필요하다. 일일섭취 허용량은 유럽과 미국이 각각 기준이 다른데, WHO와 유럽의 식품과학위원회는 일일섭취 허용량이 kg당 40mg이라고 결정했으며, FDA는 50mg/kg으로 결정했다.

3) 수크랄로즈(Sucralose)
수크랄로스는 설탕 대체제로서 설탕보다 약 320~1000배, 아스파탐과 아세설팜 칼륨보다 3배, 사카린 나트륨보다 2배 더 달콤한 것으로 알려져 있다. 섭취한 수크랄로스의 대부분은 체내에서 분해되지 않아 칼로리가 없다. 수크랄로스는 맛과 안정성에서 좋아 다이어트용 음료에 대부분 사용된다. 역시 당뇨환자 인슐린 수치에 영향을 미치지 않고 충치를 만들지 않는다고 보고됐으며, 전 세계 여러 식품 안전 규제 기관에서 안전하다고 인정받았다. 수크랄로스는 소화하기가 훨씬 더 어려워 소화불량을 일으키며 대사가 되지 않은 것들 중 일부는 지방세포에 축적된다는 보고와 수크랄로스를 먹인 쥐는 장내 유익한 박테리아가 50% 감소한 반면 장내 pH와 효소 수치가 증가해 영양소 흡수 능력이 떨어졌다는 보고도 있어 주의를 기울여야 하겠다.

4) 아세설판칼륨(Acesulfame Potassium)
아세설팜칼륨은, 아세설팜-케이(Acesulfame K) 또는 아세-케이(Ace K)라고도 하는 칼로리가 없는 합성 설탕 대체물(인공 감미료)이다. 일반 일반 설탕보다 200배 더 달고, 아스파탐하고는 비슷하며 사카린이나 수크랄로스보다는 덜 달다. 맛은 사카린과 마찬가지로 단맛 외에 높은 농도에서 뒷맛이 약간 씁쓸한 맛이 있다. 아세설팜칼륨은 아스파탐과 달리  적당한 산성이나 염기성 조건이나 열에도 안정적이어서 빵이나 긴 유통기한이 필요한 제품의 식품첨가물로 사용할 수 있다. 아세설팜칼륨의 일일 허용 섭취량은 FDA에서는 15mg/kg/day로 되어 있으며 유럽과 한국은 9mg/Kg/Day로 제한하고 있다. 만일 70Kg정도의 성인이 이 정도의 양을 먹으려면 한 캔 355ml에 약 47mg 정도의 아세설팜칼륨이 들어있는 제로콜라의 경우 제한량 까지 4L 정도의 양을 먹어야 하므로 적당한 양의 섭취는 안전하지만 그 이상 섭취한다면 건강에 문제가 생길 수 있다. 아세설팜칼륨 역시 당뇨가 있는 환자에게서 인슐린 분비에 영향을 미치지 않는 것으로 알려져 있으나 일부 동물 실험에서 고용량의 아세셀팜칼륨을 주사하는 경우에 인슐린 분비가 증가하는 것으로 보고돼 고용량의 섭취는 주의해야 할 것으로 보인다. 아세설팜칼륨 역시 구강내 세균에 의해 분해되지 않아 충치를 만들지 않은 것으로 알려져 있지만 수크랄로스와 같이 유익한 장내 세균의 개체 수가 현저하게 감소한 반면 면역력이 약해졌을 때 병을 일으킬 수 있는 기회 감염균의 수는 증가한 보고가 있어 장기간 고용량의 섭취는 자제하는 것이 좋다.

5) 네오테임(Newtame)
마지막으로 무칼로리 인공 감미료 및 아스파탐 유사 제품으로 알려진 상품명 네오테임(Newtame)은 설탕보다 약 8000배 더 달콤하다. 다른 감미료와 혼합해 개별적인 단맛을 높이고 사용량을 줄이는 장점이 있다. 네오테임은 아스파탐에서 변형된 설탕대체제로서 아스파탐보다 안정적으로 열이나 pH에 화학적으로 안정적이다. 또한 아스파탐과는 다르게 페닐케톤뇨증(PKU)으로 고통받는 사람들이나 제2형 당뇨가 있는 경우에도 안전하게 섭취할 수 있다고 알려져 있다. 네오테임 역시 당뇨 환자의 일일 허용 섭취량은 kg당 0.3~2mg/kg 이다. 네오테임 역시 낮은 칼로리와 당뇨환자에게서 안정되며 구강내 세균인 S mutans에 분해되지 않아 충치를 생기게 하지 않는다. 그러나 일부 동물 실험에서 네오테임 역시 장내 미생물군을 교란하고 포도당 불내증을 유발하는 등 숙주 건강에 영향을 미칠 수 있다고 보고됐고 이에 대한 연구는 더욱 진행이 필요하다. 1)

이상으로 4회에 걸쳐 설탕 대신에 사용하는 설탕 대체제에 관하여 알아봤다. 대부분의 설탕대체제의 장점은 충치균이라 부르는 S mutans가 구강 내에서 분해하지 못하여 치아에 문제가 없는 것으로 보고 되고, 칼로리가 없고 혈당을 높이지 않아 다이어트를 하는 중이거나 당뇨가 있는 경우 설탕을 대체하는 첨가제로서 효과적으로 사용할 수 있다. 그러나 정확한 용량을 지키지 않거나 장기간 복용시 일어날 수 있는 문제는 아직까지 모두 알려진 것은 아니다.

이글을 쓰는 본인 역시 이 분야 전문가는 아니지만 다양한 식품을 접하며 치과의사로서 설탕대체제에 관해 이 정도는 알아야 하지 않을까 하는 생각에 인터넷과 여러 자료들을 통해 정리했으며 혹시 부족하거나 틀린점이 있다면 같이 수정할 수 있으면 좋겠다.

참고문헌
1) Liang Chi, et al ; Effects of the Artificial Sweetener Neotame on the Gut Microbiome and Fecal Metabolites in Mice Molecules. 2018 Feb; 23(2): 367.