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산화방지제
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인체의 노화(老化)와 암을 발생시키는 원인의 대부분은 인체를 구성하고 있는 지질이 활성산소에 의해 산화되어 과산화지질로 바뀌기 때문이라고 한다. 따라서, 이러한 산화를 막는 항산화물질들이 건강기능식품의 소재로 각광을 받고 있다. 인체에서 산화(酸化)가 문제가 되듯이 식품에서도 산화가 일어나면 품질의 저하가 발생하여 식품으로서의 가치를 상실하게 한다. 지방의 산패나 색깔의 변화와 같은 산화 현상을 방지하기 위하여는 산화방지제(酸化防止劑)라는 식품첨가물을 사용한다.
산화방지제는 항산화제(抗酸化劑)라고도 하며, 일반 소비자의 경우 방부제(防腐劑)와 자주 혼동한다. 방부제는 미생물에 의한 변질로부터 식품을 지키는 물질인데 비하여 산화방지제는 공기 중의 산소에 의해 식품이 산화•변질되는 것을 방지하기 위하여 사용하는 물질로 주로 유지(油脂)의 산패(酸敗) 방지를 목적으로 하는 경우가 많다. 식품위생법에서는 방부제란 표현 대신에 합성보존료(合成保存料)라는 용어를 사용하고 있으며, 보존료라는 명칭 때문에 혼동을 일으키게 한다.
넓은 의미의 보존료(preservative)는 식품의 변질, 부패 및 화학적 변화를 방지하여 식품의 영양가와 신선도를 유지하기 위하여 사용되는 식품첨가물을 총칭하며, 산화방지제도 포함하는 개념이다. 그러나, 우리나라 식품위생법에서는 법적인 용어의 정의는 없으나, 보존료는 주로 미생물로부터 식품을 보존하기 위하여 사용되는 식품첨가물을 의미하며, 산화방지제는 유지류의 산패를 방지하기 위하여 사용하는 식품첨가물을 의미하는데 사용한다.
넓은 의미에서의 유지의 산패는 나쁜 냄새의 흡수로 인한 변질, 가수분해에 의한 변질 등을 포함하나, 좁은 의미에서의 산패는 유지의 산화에 의한 변질을 의미한다. 유지의 산화는 상온 부근에서 일어나는 자동산화(autoxidation), 높은 온도에서 자동산화와 가열반응이 복합적으로 진행되는 가열산화, 빛에 의해 활성화된 감광체와 산소 간에 진행되는 산화 등이 있으나, 산화방지제는 주로 자동산화를 억제하는 역할을 한다.
자동산화를 촉진하는 요소는 온도, 산소, 광선, 방사선, 금속촉매 등 여러 가지가 있다. 온도는 높을수록, 산소는 많을수록 산패가 촉진되며, 자외선이나 고에너지 방사선에 쪼이거나 금속촉매의 존재 하에서도 산패가 촉진된다. 산화방지제는 여러 요인에 의해 발생된 유리기(遊離基, free radical)나 과산화물의 작용을 억제하거나 금속촉매를 불활성화함으로써 산화를 방지한다. 산화방지제는 산패를 완전히 막지는 못하며, 지연시키는 작용을 할 뿐이고 항산화 능력이 상실되면 산화는 급격히 진행된다.
산화방지제는 화학적 합성품뿐만 아니라 향신료 추출물, 베타카로틴 등 천연의 물질도 많이 있다. 화학적 합성품 중에는 아스코브산(비타민C), 토코페롤(비타민E) 등과 같이 본래 천연물이었으나 그 화학구조가 밝혀져 공업적으로 대량생산하여 사용하게 된 것도 있다. 지금까지 항산화 기능이 있는 것으로 알려진 물질은 매우 많으나, 안전성 등을 고려하여 현재 식품첨가물로 사용이 허가되어 있는 물질은 제한적이다.
식품위생법에 따른 표기방법에는 주요 식품첨가물 71개 품목은 명칭과 함께 사용 목적을 밝히도록 하고 있다. 여기에 포함된 산화방지제로서는 디부틸히드록시톨루엔(BHT), 부틸히드록시아니솔(BHA), 몰식자산프로필, 에리쏘르빈산, 에리쏘르빈산나트륨, 아스코르빌스테아레이트, 아스코르빌파르미테이트, 이•디•티•에이이나트륨, 이•디•티•에이칼슘이나트륨, 터셔리부틸히드로퀴논, 산성아황산나트륨, 아황산나트륨, 차아황산나트륨, 무수아황산, 메타중아황산칼륨, 메타중아황산나트륨 등 16개 품목이다. 이들 중 산성아황산나트륨, 아황산나트륨, 차아황산나트륨, 무수아황산, 메타중아황산칼륨, 메타중아황산나트륨 등 6개 품목은 산화방지제 외에 합성보존료(방부제) 또는 표백제로도 사용된다.
산화방지제 중에서 안전성 등에 문제가 있는 것으로 자주 거론되는 것은 디부틸히드록시톨루엔(BHT)과 부틸히드록시아니솔(BHA)이다. 1982년 일본 나고야대학의 한 교수가 BHT, BHA 등이 첨가된 식품으로 동물실험을 한 결과 절반 이상이 암에 걸렸다고 발표하였고, 소비자단체들에 의한 대규모 시위가 일어났으며, 그 결과 일본에서는 1983년부터 BHT 및 BHA의 사용이 금지되었다. 우리나라에서는 뒤늦게 1986년에 라면을 튀기는데 사용하는 식용유에 BHT, BHA 등이 사용된다고 하여 한바탕 소동이 벌어지기도 하였다.
급성독성을 나타내는 LD50값은 낮을수록 독성이 강한 것을 의미하며, 25mg/kg 이하를 고(高)독성물질이라 하고, 25mg/kg 초과 200mg/kg 이하를 독성물질이라 하며, 200mg/kg 초과 2,000mg/kg 이하를 유해물질이라 한다. LD50이 5,000mg/kg 이상이면 독성이 없는 것으로 판단한다. BHT의 LD50은 실험용 집쥐(rat)의 경우 1,700~1,970mg/kg이고, 실험용 생쥐(mouse)의 경우 1,390mg/kg이며, BHA의 LD50은 집쥐의 경우 2,200~5,000mg/kg이고, 생쥐의 경우 2,000mg/kg이므로 BHT가 더 위험한 물질이라 하겠다.
그러나, BHT에 대한 생쥐의 LD50 1,390mg/kg을 체중 60kg의 사람으로 환산하면 83.4g에 해당하여 정상적인 경우라면 도저히 섭취할 수 없는 많은 양이다. 따라서, BHT는 일반적으로 안전한 식품첨가물로 인식되고 있으며, EU에서는 별도의 표기가 필요 없는 식품첨가물로 분류된다. BHT나 BHA가 발암을 비롯하여 염색체 이상, 콜레스테롤 상승, 칼슘 부족 등의 원인이 된다는 주장이 있으나 공인된 내용은 아니며, 한편에서는 BHT가 오히려 암을 억제하고 수명을 연장시킨다는 연구 결과도 있다. 아직까지 WHO를 비롯한 공신력 있는 연구기관에서는 BHT나 BHA가 발암을 일으킨다는 결과가 나오지 않았다.
WHO 등에서 정한 일일 섭취허용량(ADI)은 BHT가 0.3mg/kg, BHA가 0.5mg/kg이며, 우리나라의 식품첨가물공전에서는 이를 근거로 사용 제한량을 정하고 있다. BHT 및 BHA는 단독으로도 사용되지만, 함께 사용되는 경우도 있으므로 합계량으로서 한도를 정하고 있으며, 사용 식품에 따라 0.05~1g/kg으로 차이가 있다. 사용 가능한 식품도 식용유지, 버터류, 어패냉동물, 껌, 시리얼류 등 14개 품목으로 한정되어 있다.
유지류 및 유지를 포함한 식품에서 산화가 진행되면 불쾌한 냄새와 함께 착색이 되어 품질이 저하되며, 산패의 결과물인 과산화물 등의 화합물은 설사, 복통 등의 소화장애를 일으키는 등 부작용을 나타내므로 산화방지제를 사용하여 식품의 보존기간을 연장시키는 것이 반드시 나쁘다고만은 할 수 없다. 산화방지제로서 BHT, BHA 등 화학적 합성품이 이용되는 것은 천연의 항산화제에 비하여 항산화력이 높고 가격이 저렴하기 때문이다. 그러나, 최근에는 소비자들의 의구심을 반영하여 제조업체에서는 가능하면 천연 항산화제를 사용하려는 경향이 나타나고 있다.
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