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설탕 유도체 및 당알콜 32637
없음 1999-10-10
1) 파라티노스(Paratinose)
파라티노스는 포도당과 과당이 α-1.6 결합한 이당류로써 감미질은 설탕과 유사하나 감미도는 설탕의 절반정도이다.
파라티노스는 천연 당질 감미료로 설탕에 전이효소(glycoside transferase)를 작용시켜 포도당과 과당의 결합위치에 전이를 일으켜 α-1,2 결합을 α-1,6결합으로 변환시킨 것이다.
파라티노스는 1mol 중에 1ml의 결정수를 가지고 있으며 분자량은 360 비선광도 [α]20D= 97.2이다.
[성질]
* 난충치성
파라티노스는 충치의 원인이 되는 S.mutans에 의한 산 생성은 거의 일으키지 않는다. 즉 포도당, 설탕, 말토스는 급속히 pH가 저하되는데 반해서 파라티노스는 전분과 같이 pH 저하가 일어나지 않는다.
* 내산성
파라티노스는 일반적으로 산에 강하다. 설탕과 파라티노스를 각각 20% 농도로 하여 pH 2에서 100℃로 가열하는 경우 설탕은 1시간 만에 완전히 가수분해되지만, 파라티노스는 완전히 가수분해되지 않는다.
* 저융점, 열분해성
파라티노스의 융점은 125℃로서 설탕의 190℃보다 낮다. 또한 파라티노스의 열안정성은 설탕보다 낮지만 온도 120℃, 20분간 autoclave 처리해도 안정해서 식품 가공면에는 큰 문제가 되지 않는다.
* 저용해성
파라티노스의 용해도는 상당히 낮아 설탕의 1/2 밖에 되지 않지만 온도가 높아지면 용해도가 상당히 증가하여 온도 80℃에서는 설탕의 85% 정도가 된다. 그러므로 고용해도를 필요로하는 잼, 젤리, 아이스크림 등에는 설탕과 혼합사용해야 한다.
* 저발효성
파라티노스는 통상의 미생물에 의해 발효되기 어려운 성질이 있다. 이와 같은 성질은 제과분야에서 색의 조절이나 양조분야에 저알콜주 생산에 이용이 가능하다.

2) 파라티니톨(Paratinitol)
파라티노스를 환원 시킨 것을 환원 파라티노스(reduced paratinose) 혹은 파라티니톨이라 한다. 파라티니톨은 파라티노스에 수소 첨가를 해서 얻어지는 이당류 알콜로 α-glucopyranosy1-1,6-D-sorbitol(Isomaltitol)과 그의 이성체인 α-D-glucopyranosy1-1, 6-D-mannitol 등의 혼합물이다. 파라티니톨은 백색결정으로 감미도는 설탕용액(10% 기준)의 40~50%로 설탕과 비슷한 양질의 감미를 나타내고 170℃, 60분 가열하여도 변하지 않고 0.1N NaOH용액에서 100℃ 가열하여도 변하지 않는 내열, 내산, 내알칼리성을 갖고 있다. 파라티니톨은 초콜렛, 캔디, 츄잉껌, 과자류에 은근한 감미를 위해 설탕대신 사용되며 혈당치 및 인슐린을 상승시키지 않으며 체내에서 에너지 이용은 설탕보다 낮은 특성이 있고. 츄잉껌에 설탕대신 파라티니톨을 첨가하면 충치균이 이용하지 못하므로 충치 우려가 없게 된다. 우수한 造粒性등 식품가공 특성과 가공적인 면에서는, 특히 가열에 의해 갈변, maillard 반응이 일어나지 않는다.

3) 에리스리톨(Erythritol)
에리스리톨은 에너지원으로 이용되지 않고, 설탕에 비해 낮은 흡습성, 솔비톨보다도 높은 흡열작용으로 인해 생기는 청량감, 고감미도 감미료의 맛을 개선하는 효과등이 특징이 있다. 에리스리톨은 식물계에 광범위하게 분포되어 있다. 버섯류, 과실류와 발효식품에는 와인, 청주 등에 100-1000mg/L 정도가 함유되어 있다. 된장, 와인, 청주 등의 발효식품 중에는 포도당, 말토스, 이소말토스등의 당류외에, glycerol, 에리스리톨, 아라비톨, 만니톨 등의 당알콜이 포함되어 있고 이들에 의한 맛에 차이가 나게된다.
[제법]
에리스리톨의 제조법은 포도당을 원료로 하고 효모에 의한 발효법으로 얻을 수 있다. 효모 배양에 의해 생성된 에리스리톨은 정제과정을 거쳐서, 결정성분말의 형태로 제품화 된다.
[특성]
* 난흡습성
에리스리톨은 극히 낮은 흡습성을 보이는 당질로 20℃, 상대습도 90%의 환경에서도 전혀 흡습되지 않는다.
* 용해열
에리스리톨은 물에 용해될 때 흡열작용이 다른 당류에 비해 훨씬 크다.
* 감미특성
감미도는 설탕의 70~80% 정도로 뒷맛이 급격히 감소해서 산뜻한 맛을 준다. 각종의 고감미도 감미료와 에리스리톨을 함께 사용하면 고감미도 감미료의 결점인 쓴맛을 없애주고 식감을 좋게해 준다.
* 내열성 및 착색성
에리스리톨은 당알콜이므로 열에 대해 안정성이 높아서 가열에 의한 착색이 매우 낮다.
* 에탄올의 수화 촉진 효과
에리스리톨은 타당류와 비교해서 소량으로 수화 촉진 작용이 있어서 알콜 자극을 완화시켜 부드럽고 순한 맛을 가지게 하는 효과가 있다.
* 점성
에리스리톨은 점도가 낮아, 온도를 상승시켜 농도를 높이더라도 식품가공시, 점성에 의해 발생하는 문제점이 없다.
* 생리특성
저칼로리성과 난충치성 등이 있다.
[용도]
* 쵸코릿
시원한 맛을 주며 저칼로리, 난충치성의 새로운 형태의 쵸콜릿을 개발할 수 있다.
* Chewing gum
微粉碎가 용이하고, 흡습성이 낮기 때문에 청량감 있는 gum 제조에 유리하다
* 음료
에리스리톨의 생리특성인 저칼로리성, 난충치성을 이용한 스포츠 음료 또는 건강보조식품을 제조할 수 있다. 또한 Ethanol의 수화 촉진효과를 이용한 알콜음료도 제조 할 수 있다. 분말음료의 분야에서 에리스리톨 분말의 용해시 흡열작용을 이용하면 음료의 온도가 5-10℃ 저하되어 청량음료로 응용할 수 있다.

4) 말티톨(Maltitol)
전분을 맥아효소(β-amylase, 당화효소)로 가수분해시켜 만든 것이 맥아 물엿이며, 그 감미성분은 말토스(말토스, maltose)이다. 맥아 물엿은 옛날부터 식품공업에 널리 사용되어 왔으나, β-amylase는 전분입자를 구성하는 α-1,6-glucosy1 결합을 분해하는 기능이 없기 때문에 말토스 함유량이 50-60%가 한계였다. 그러나 1961년 Bender 등에 의해 이들 결합을 선택적으로 가수분해하는 Pullulanase라는 효소가 발견되어 β-amylase와 함께 사용함으로써 말토스 함량이 높은 말토스 물엿 제조가 가능하게 되었다. 말토스는 포도당 2분자가 결합(G-G') 한 것인데 한쪽의 포도당 G'는 환원기를 갖기 때문에 말토스는 비교적 불안정하여 가열에 따라 쉽게 착색될 뿐 아니라, 단백질 또는 아미노산과 반응하여 갈변현상이 일어난다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 포도당 G'에 수소첨가하여 G→S로 안정화 시킨 것이 환원맥아당(말티톨)이다. 또한 맥아당 함량을 88.5% 이상으로 하여 수소 첨가하고 분말화한 것이 분말 말티톨이라고 한다.
[특성]
말티톨은 물에 쉽게 녹으나 메틸 또는 에틸 알코올에 잘 녹지 않는 무색투명, 중성의 엿과 같은 물질이다. 또한 말티톨은 설탕과 비슷한 정도의 감미도를 갖으며 난발효성, 난결정성, 내산성 그리고 내열성을 가지고 있으며 또한 우수한 보습성을 갖는다.
* 감미도
말티톨의 감미는 부드럽고 온화하며 끝맛이 우수한 성질을 갖고 있으며 감미도는 설탕과 유사한 80 정도를 나타낸다.
* 착색성
전분당류는 100℃ 이하의 가열에 대해 비교적 안정하지만 130℃이상이 되면 갈변이 나타난다. 소위 그을린 색이 나타나지만 환원 물엿류로 되면 130~140℃의 가열에도 거의 착색되지 않고 환원 맥아당 물엿이나 분말 말티톨은 더욱 안정하여 150℃이하에서는 거의 분해되지 되지 않고 갈변도 거의 일어나지 않는다.
* maillard 반응
전분당과 같이 환원기를 가지고 있는 당류를 아미노산이나 단백질과 함께 가열하면 쉽게 갈변한다. 환원 맥아당 물엿 및 분말 말티톨은 이 환원기를 가지고 있지 않기 때문에 maillard 반응을 거의 일으키지 않는 특징을 가진다. 일련의 전분당류의 maillard 반응에 관한 착색의 강도는 포도당 > 분말엿 > 물엿 > 저당화 환원물엿 > 고당화 환원물엿 > 환원 맥아당 물엿 > 말티톨 > 솔비톨 순이다. 따라서 환원 맥아당 물엿류는 갈변을 원하지 않는 식품에 이용하면 유효하다.
* 내산 ,내알칼리성
물엿은 산이 있으면 쉽게 가수분해되지만 환원 맥아당 물엿은 거의 분해되지 않는다. 또한 당류는 일반적으로 알칼리 조건에서 매우 불안정하여 가열 착색성이나 maillard 반응이 급속하게 진행된다고 알려져 있다. 환원 맥아당 물엿은 알칼리 조건에서 거의 착색되지 않고 안정성이 우수한 특성을 가진다.
* 보습성
말티톨은 비결정성이며 다량의 수분을 함유하는 성질을 가지고 있다
* 수분활성
설탕과 유사한 수치를 나타내므로 미생물에 대한 효과도 설탕과 같은 양상을 보일 것으로 여겨진다.
* 기타 물성
말티톨은 솔비톨의 약 2배의 점도를 갖으며, 동결온도와 삼투압은 설탕에 가까운 성질을 나타낸다. 비중은 농도 75%일 때 약 1.36(25℃)이며 설탕보다 꽤 높게 나타난다. 분말 말티톨은 다공성의 입자 즉 분말로 되어 있으므로 물에 대한 용해성이 좋다. 용해도는 솔비톨보다 약간 낮지만 거의 비슷한 경향을 보이며 40℃ 이상에서는 설탕과 비슷한 용해성을 나타낸다.

5) 솔비톨(Sorbitol)
솔비톨은 자연계에서 널리 분포하는 천연 성분으로 특히 배,사과 등의 과실과 해초류에 존재하고 있다. 이용의 역사가 길어서 식품, 의약품, 화장품, 비타민 C 등의 원료 및 첨가제로 널리 쓰이고 있다. 공업적으로는 포도당을 고압, 환원(수소첨가)시켜 생산한다.
[특성]
* 감미도
일반적으로 설탕의 60-70%이다. 고형 솔비톨은 시원한 맛을 주며 상쾌한 감미가 있다
* 저착색성
솔비톨은 갈변화 반응을 일으키지 않는다.
* 수용액의 흡습성과 보습성
솔비톨은 흡습성을 갖고 있으며 수분을 일정하게 유지하는 보습성도 있다. 분말솔비톨보다. 솔비톨 수용액의 흡습성이 높아 흡습제로 이용된다. 주위환경의 수분 변화에 민감한 반응을 보이지 않으므로 솔비톨 수용액을 함유하는 각종 제품들은 그 중량변화가 작고 아무런 물리적 변화가 일어나지 않게 된다.
* 수분활성
솔비톨은 수분활성의 저하효과가 커서 미생물 증식을 억제하고 고농도일 경우 장기간 보관하더라도 안정하다.
* 난충치성
* 청량감 부여
용해열이 -24.1cal/g 으로 먹었을 때 시원한 감을 준다.
* 난흡수성
소장에서의 흡수속도가 설탕, 포도당,과당 등의 일반당류보다 느리기 때문에 당뇨병 환자에게 좋다.
[용도]
솔비톨이 지닌 성질, 특징 중에서 식품용으로 이용되는 주된 용도를 보면 신선도 유지를 위한 습윤조정제, 냉동식품의 수분증발 방지제, 냉동손상방지제, 유연제, 보향제, 유지산화방지제, 염출제, α전분안정제 등 다방면에 걸쳐 사용된다. 솔비톨은 설사작용이 있기 때문에 미국 FDA에서는 식품중에 하루 50g이상 섭취하지 않도록 지시하고 있다. 무설탕껌, 풍선껌, 하드 민트캔디가 큰 용도이다.

6) 환원 물엿
물엿을 수소첨가해서 얻는다. 원료 물엿의 당화도에 의해 고당화 환원 물엿 또는 저당화 환원 물엿으로 불리워진다. 종래 물엿의 maillard 반응이 없고 가공적성이 개선되었다. 저감미, 점도의 고저, 난충치성, 내열성, 보습성 등 원료의 배합비율과 중합도를 변화시킴으로써 새로운 특징을 갖는 상품이 개발되고 있다.

7) 락티톨(Lactitol)
락티톨은 유당(lactose)에 수소를 첨가해서 유당의 포도당기 부분이 환원되어 솔비톨기로 된 당알콜이다. 원료로 사용되는 유당은 모유, 우유등에 존재하는 당질로, 분리된 당류는 주로 유아용 조제분유의 배합성분으로 이용되고 있는 중요한 당질 식품이다. 유당자체는 단맛이 적고 용해도도 낮아 과자류에는 거의 사용하지 않는다. 그러나 락티톨은 설탕과 비슷한 감미질로, 감미도는 설탕의 30-40% 정도이다. 또한 용해도도 좋아서 설탕과 같은 용도로 사용할 수 있다. 또 락티톨은 당알콜로서의 특성 즉, 내열성 내산성이 뛰어나 maillard 반응에 의한 갈변현상도 없고, 소장에서 거의 소화되지 않으며, 난충치성등의 특성을 가진다. 이러한 특징을 이용해서 과자류, 빙과, Jam, 탁상용 감미료등에 이용될 수 있다.