탄수화물 유래 기능성 식품 소재 대표주자는 '올리고당', 화학적 특징과 활용 기능성

다양한 기능성 식품 소재에는 어떤 종류들이 있는지, 탄수화물 유래 소재에 대해 알아봅니다. 이번 포스팅에서는 마트에서 쉽게 볼 수 있는 올리고당부터 소개해 드리겠습니다. 올리고당도 기능성 식품 소재라니, 놀라셨죠?

- 프럭토 올리고당
올리고당에도 여러 가지 종류가 있습니다. 먼저 프럭토 올리고당입니다. 프럭토 올리고당은 화학적으로 설탕(sucrose) 구조 안에 과당 1~3개 정도가 결합하여 있는 상태의 탄수화물 물질입니다. 우엉이나 아스파라거스, 양파에도 들어있습니다. 프럭토 올리고당은 이미 식약처에서 인증은 받은 고시형 기능성 소재입니다. 프럭토 올리고당을 섭취하면 대장에 들어있는 유익한 균들의 먹이가 되어 프리바이오틱스로서 작용합니다. 또한 이들은 대장의 연동운동을 더욱 개선해 주는 효과도 가지고 있기 때문에 당뇨병이나 변비 환자들에게 효과적인 감미료 소재로 활용되고 있습니다.

- 대두 올리고당
올리고당에는 대두에서 추출된 대두 올리고당도 있는데요. 대두유와 대두 분리 단백을 제조한 뒤 남은 물질인 whey를 버리지 않고 분리하여 다시 화학 처리하여 주면 starchyose, 설탕, 라피 노즈 등으로 이루어진 대두 올리고당이 완성됩니다. 설탕 감미도의 거의 70%를 보이고 있기 때문에 감미료로서도 탁월한 효과를 보입니다. 이들은 먹었을 때 인간의 효소에 의해서 분해되지 않기 때문에 프럭토 올리고당처럼 화학적으로 장내 미생물에게 먹이가 되어 마이크로바이옴 환경 조성을 원활히 해 줍습니다. 또한 변비를 예방 및 치료할 수 있게 도와줄 수 있는 개별 인정형 소재로서 인증된 식품입니다.

- 말투 올리고당
포도당의 알파-1, 4 결합으로 이루어진 것이 2개에서 6개 정도 직선을 이루는 화학 형태를 한 올리고당도 존재하는데, 이는 말투 올리고당입니다. 말투 올리고당 역시 포도당보다 소화되거나 흡수되는 속도의 부담이 훨씬 적기 때문에 당뇨 환자의 맞춤 식품에도 사용되기도 하고, 스포츠 드링크에도 사용됩니다. 또한 가공식품에서 전분이 노화되는 것을 방지하고 보습의 기능을 부여하는 역할도 하고 있습니다. 

- 아이소 말투 올리고당
말투 올리고당과 달리 포도당이 알파-1, 6 결합으로 이루어져 이러한 branch 구조가 하나 이상 존재하는 구조를 가진 것은 아이소말토올리고당입니다. 아이 소말토 올리고당 역시 간장이나 된장 등의 콩 유래 식품에 들어있습니다. 아이 소말토 올리고당은 인간의 효소에 분해되기 어려운 화학 구조인 알파-1, 6 결합을 띠고 있기 때문에 변비 개선과 마이크로바이옴 환경 개선의 기능성으로 활용되고 있는 개별 인정형 기능성 식품 소재입니다.

- 갈락 토 올리고당
젖당에 갈락토스 1~4개가 연결된 화학 구조를 가지고 있는 올리고당은 갈락 토 올리고당입니다. 갈 락토 올리고당은 대두에도 소량 들어있으며 여성의 모유, 초유에도 들어있습니다. 효모가 분해하지 못하기 때문에 감미료 재료로서 널리 활용하기도 하고, 인간의 치아 세균 또한 이를 먹이로 사용하지 못하기 때문에 충치 발생을 유발하지 않는 감미료로 구강건강식품에 활용될 수 있습니다. 갈 락토 올리고당 또한 대장 내의 환경을 개선해 주기 때문에 관련 기능성의 소재로 이용되고 있습니다.

- 알파-사이클로덱스트린
알파-사이클로덱스트린은 최근 더 주목받고 있는 탄수화물 유래 소재입니다. 사이클로덱스트린이란 6개에서 10개 정도의 포도당이 알파-1, 4 결합을 하고 있으며 특징적으로 고리(환) 화학 구조를 이루고 있는 올리고당입니다. 고리 형태를 띠고 있기 때문에 이 또한 인간의 효소로 분해하는 것이 어렵습니다. 그렇기 때문에 마이크로바이옴 환경 개선, 변비 예방은 물론이며 비만 예방 및 조절, 정장 작용 등의 효과도 가지고 있습니다.

다음은 당 알코올입니다. 단당류의 첫 번째 탄소가 알데하이드기나 알코올기(CH2 OH)로 치환된 상태의 물질이며, 대표적으로 소비톨, 자일리톨이 있습니다.

- 소비톨
포도당의 알코올 형태를 소비톨이라고 합니다. 배나 사과 등의 과일과 다양한 해조류에 함유되어 있으며 이는 촉매제 처리를 통해 포도당의 OH를 치환시켜 제조할 수 있습니다. 이러한 방법으로 식품 산업에서는 널리 가공되어 활용되고 있습니다. 소비톨은 설탕 감미도의 50% 정도를 나타내지만, 특유의 청량감이 있는 단맛이 특징적이며 이를 음료에 적용하여 활용하고 있습니다. 또한 소비톨은 일반적인 미생물들이 잘 분해하지 못하기 때문에 미생물의 번식을 조절하는 역할도 합니다.

- 자일리톨
자일로스의 알코올 형태는 많은 분이 알고 계시는 자일리톨입니다. 자일리톨은 채소, 과일, 곡류 등에 들어있습니다. 하지만 식품 산업에서 활용하기 위해 이를 대량으로 얻어낼 때는 화학적인 처리를 통해 얻어내는데요, 자작나무와 같은 활엽 나무를 사용하여 만들어지게 됩니다. 자일리톨 역시 청량감을 가지고 있고 충치 예방 기능성 소재로 매우 널리 사용됩니다. 자일리톨은 저열량 식품소재로서 혈당을 급격히 상승시키지 않으므로 당뇨환자 식품의 감미료로 활용합니다.

그 외에 말티톨, 만니톨, 에리트리톨, 록 티 톨 등 다양한 당알코올이 있습니다. 말티톨은 인슐린에 의존하지 않는 대사를 요구하기 때문에 당뇨환자 식품의 감미료에 사용되고, 만니톨은 열량을 나타내지 않아 다이어트 식품에 사용됩니다. 에리 트리톨 또한 칼로리가 없으며 인슐린을 요구하지 않아 당뇨환자에게 좋은 식품 소재입니다. 록 티 톨은 장내 유익균에게 프리바이오틱스로 작용합니다.