액상과당(high fructose corn syrup, HFCS)은 포도당 (glucose)과 과당(fructose)의 액상 혼합물로서 대표적 인 첨가당 소재이다. 정제당(설탕)은 단당류인 포도당과 과당이 한 분자씩 결합한 이당류 형태이지만, 액상과당은 전분 유래 포도당을 이성화한 후 정제당과 조성이 유사하 게 단당류 비율을 조절한 액상 단당류 혼합물이다. 최근 들어 액상과당의 섭취가 대사증후군 및 비만의 발병 위험을 증가시킨다는 연구결과가 축적되면 서 세계 각국에서는 이를 제어하기 위한 논의가 활발해지고 있다.
액상과당의 의의와 사용현황
식품의약품안전처의 식품공전에 따르면 액상과당이란 ‘전분을 당화, 여과, 정제, 농축하여 얻은 포도당액이나 포도당을 이성화한 것 또는 정제당을 가수분해하여 얻은 것을 농축한 액상의 것’으로 정의한다. 액상과당의 제조공정에는 전분이 풍부한 옥수수가 주 원료로 사용된다. 과당 55%, 포도당 42%와 올리고당 3%를 혼합하여 제조하며, 과당 함량이 높아 단맛이 강하고 탄 산음료에 많이 사용된다. 한국의 경우 1966년에 최초로 액상과당을 생산하기 시작했으며 이성화당, 이성화액당 또는 전분당이라고 명명했다.
액상과당의 제조공정
액상과당의 제조공정은 5단계로 진행된다. 첫 번째는 침지과정으로 습식도정을 통하여 옥수수로부터 전분을 분리하고 이산화황이 첨가된 따뜻한 물 (52°C)에 옥수수 낟알을 약 4일 정도 담가놓는다. 이 과정은 옥수수 겉껍질을 연화하여 껍질 속에 있는 성분인 전분, 글루텐, 섬유 등의 분리를 용이하게 만든다.
두 번째 는 분리과정으로 침지된 옥수수를 탈수시킨 뒤 파쇄하여 배아를 제거하고 파쇄물들을 다시 침지시키면 밀도가 낮 은 배아가 상층으로 분리된다. 배아가 분리된 파쇄물에는 전분, 글루텐, 섬유소 등이 남는다. 섬유소를 분리하기 위 해서 오목 스크린을 사용하면 전분과 글루텐은 스크린을 통과하고 섬유소는 스크린을 통과하지 못하게 되어 섬유소를 분리할 수 있다.
세 번째는 당화과정이다. 당화과정은 α-amylase를 이용하여 전분을 일정한 크기로 분해하는 공정으로 짧은 사슬의 덱스트린이나 올리고당으로 가 수분해한다. 네 번째는 액화과정으로 당화과정을 통하여 일정한 크기로 가수분해된 덱스트린과 올리고당 등을 포 도당으로 만들기 위해 glucoamylase를 이용하여 포도당 사슬의 glycosidic bond를 비환원성 말단으로부터 α-1,4 결합과 α-1,6 결합을 절단하는 과정이다.
마지막은 glucose isomerase를 이용한 이성화과정으로 분해된 포 도당을 과당으로 바꿔준다. 이성화과정을 통하여 42%의 액상과당과 더 농축시킨 90%의 액상과당을 제조한 후 90% 액상과당과 42% 액상과당을 혼합하여 55%의 액상과당을 만든다.
액상과당과 대사증후군영향
대사증후군은 만성적 대사 교란 때문에 인슐린 저항성 을 갖고 이로 인해 이상지질혈증, 고혈압, 비만 등의 질병 표현형을 갖는 상태를 의미한다.
적절한 대사 항상성을 위한 필수적 요소는 안정적인 호르몬의 작용이다. 이러한 호르몬의 건전한 균형이 흐트러지면 비만이 발생하기 쉬운 조건이 된다. 대사 항상성 을 주관하는 대표 호르몬으로는 인슐린, 렙틴, 그렐린 등 이 있다. 일반적으로 식사 후 간 GLUT2를 통해 흡수된 포도당은 췌장 베타세포의 인슐린 분비를 촉진한다. 연이어 지방세포에서 식욕 억제 호르몬 렙틴의 분비를 자극하 고 이는 중추신경계의 신경전달물질 neuropeptide Y 활동을 촉진해 포만감을 유도하며 동시에 렙틴은 식욕을 자극하는 그렐린의 분비를 억제함으로써 식욕을 제어하게 된다. 과당은 포도당과 달리 인슐린 분비 자극 능력이 부재하여 식욕 억제에 대한 조절 능력이 결여된다. 이는 과당을 과도하게 섭취한 경우 음식물의 섭취를 조절하지 못해 더욱 쉽게 비만을 유발할 수 있다. 또한, 혈중 렙틴의 농도는 위의 그렐린 분비에도 영향을 미치는데, 과당은 렙틴 분비를 촉진하지 못해 상대적으로 그렐린의 농도가 높게 유지되고 이는 높은 식욕으로 이어져 비만을 유발할 수 있다.
과당은 포도당과 달리 인슐린/ 렙틴 자극 능력이 결여되어 과당 섭취가 인슐린 저항성 및 과식을 촉진할 수 있다는 결과들이 보고되었다. 또한, 액상과당 내 과당은 정제당의 과당보다 소화 및 흡수가 쉬우며, 과당의 대사가 간에 집중되어 직간접적으로 비알코올성 지방간의 발달에도 주요한 영향을 미칠 수 있다고 알려졌다. 이러한 대사증후군의 위험인자 증가는 비만과 심혈관계 질환을 포함한 각종 대사질환에 악영향을 미치기 때문에 적절한 예방 조치가 필요하다.