효소처리스테비아, 스테비아 추출물의 차이: 스테비아 화학구조, 0칼로리 원인 대사과정

3분 과학기술 용어 4편, [효소처리스테비아]와 [스테비아추출물]입니다.

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🧂여기저기, 온통이 스테비아 제로슈가 음식이야

단마토(스테비아 토마토)부터 다이어트 과일잼, 사탕과 젤리, 커피믹스, 탄산음료까지 정말 다양한 식품에 스테비아 성분이 들어가고 있습니다.

 

일반 설탕보다 약 200~400배가 더 달다고 알려진 스테비아 대체당은 놀랍게도 0칼로리인데요, 

식물에서 나온 성분으로 안전성 또한 유엔과 세계보건기구의 CODEX(국제식품규격위원회), 미국 FDA 등에 의해 인정받고 있습니다.

 

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스테비아의 화학구조

스테비아 식물에서 추출되어 우리가 먹는 음식에 투입되는 '스테비아'는 스테비올 배당체(steviol glycosides, SGs)입니다.

 

스테비올 배당체는 [스테비올 + 당분]의 구조로, 기본 단위(백본)인 스테비올(steviol)에 다양한 당분이 결합된 형태입니다.

당분의 종류에 따라 스테비아 배당체가 내는 단맛의 정도가 달라집니다.

 

가장 보편적인 스테비올 배당체의 유형은 스테비오사이드(stevioside)와 레바우디오사이드A(rebaudioside A, rebA)입니다.

스테비오사이드의 화학식은 C₃₈H₆₀O₁₈, 리바우디오사이드A의 화학식은 C₄₄H₇₀O₂₃입니다.

 

스테비오사이드에는 베타-포도당이 3개가 달려 있고, Reb A에는 베타-포도당이 4개가 달려 있습니다.

이 때문에 스테비오사이드는 끝맛이 살짝 쓰고, Reb A가 대체감미료로 선호됩니다. 

 

🫨단맛이 나는데 어떻게 0칼로리? (혈당이 안 오르는 이유?)

스테비아 속에는 포도당 구조가 들어가 있어 혀의 미뢰에 있는 단맛 수용체를 자극하여 단맛이 느껴집니다.

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소화기관에서 스테비올 배당체는 스테비올과 배당체로 분해되는데,

• 스테비올은 흡수되어 간을 통해 대사되고 소변으로 배출됩니다.
• 배당체는 포도당 구조를 갖고 있지만, 배당체를 포도당과 같은 작은 단위로 직접 분해할 수 있는 효소를 인체에서 분비하지 않습니다. 덕분에 배당체는 혈액으로 흡수되지 않고 (그래서 혈당도 안 오름!), 장내미생물의 에너지로 소모됩니다.

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🤔제품 원재료명 속 '효소처리스테비아'?

식품 성분표를 보면 대체감미료로 스테비아추출물을 찾아볼 수 있습니다.

그런데 간혹 '스테비아추출물' 또는 '스테비올배당체'가 아닌 '효소처리스테비아'가 표기된 경우도 발견할 수 있습니다. 이 둘은 어떻게 다른 걸까요?

 

먼저 스테비올배당체나 스테비아추출물은 천연 스테비아 추출물입니다.

우리가 위에서 봤던, 식물인 스테비아에서 직접 추출한 스테비오사이드나 reb A 같은 성분을 의미합니다.

 

일부 사람들은 이러한 천연 스테비아를 먹었을 때 '멘톨'과 같은 쌉싸름이 느껴진다고 하여, 

특히 천연 스테비아가 들어간 초창기 대체감미료 식품에서 뒷맛이 쓰다고 혹평을 들었습니다.

(너무 달아서 쓰다 등의 얘기가 파다했죠!)

 

이런 쓴맛을 완화하기 위해 등장한 것이 효소처리 스테비아입니다.

 

합성 스테비아, 효소처리 스테비아

우리가 먹는 '스테비아'는 스테비올에 당분이 붙는 구조라 했었죠?

이때 향이나 단맛을 강화하고, 천연 스테비아 특유의 쓴맛을 줄이기 위해 당분을 인위적으로 추가하여 효소처리스테비아를 만듭니다.

 

효소처리스테비아는 정확히 당화 스테비올 배당체(glucosylated steviol glycosides, GSGs)의 일종으로, 

화학적으로 효소를 이용하여 1~20개의 베타-포도당을 추가한 스테비올 글리코사이드입니다.

 

이 과정에서 효소인 CGTase*이 사용되는데, 분자 내 당을 전이하는 반응에 많이 쓰이는 대표적인 촉매입니다. 

*Cyclodextrine glucanotransferase(싸이클로덱스트린 글루카노트란스퍼라제)

GSGs의 생성에 효소가 사용되기 때문에, 효소처리스테비아와 GSGs를 구분 짓지 않고 혼용하여 부르기도 합니다.

 

상대적으로 보편적인 GSGs 중에는

• 글루코실 스테비오사이드(α-glucosyl stevioside): 스테비오사이드에 포도당을 추가하여 쓴맛을 완화하고 용해도를 개선함
• 글루코실 레바우디오사이드 A(glucosyl reb A): Reb A에 포도당을 추가하여 맛과 용해도를 높인, 가장 단맛이 강하면서 대중적인 맛을 지님
• 글루코실 레바우디오사이드 D: Reb D에 포도당을 추가하여 단맛이 강하면서 깔끔함
• 글루코실 레바우디오사이드 M: Reb M에 포도당을 추가하여 가장 단맛이 강하면서 쓴맛이 약함
• 효소처리스테비아(enzymatically modified stevia, EMS): 맛과 기능을 개선한 여러 GSG들을 혼합한 스테비아 대체감미료

시중 판매되는 식품 속 '효소처리스테비아'는 위 목록의 마지막, 여러 당화 스테비올 배당체가 섞여있는 대체감미료입니다. 

 

효소처리 스테비아는 천연 스테비아 추출물과 동일한 대사과정을 거치기 때문에 체내에서 분해되지 못하고 그대로 배출됩니다.

그래서 칼로리는 0에 수렴하며, 천연 추출물처럼 그 안전성에 대해서도 인정받고 있습니다.

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✓ 본 게시물 속 용어 정리

스테비아	남아메리카 대륙에 주로 서식하는 국화과의 여러해살이풀로, 대체감미료 '스테비아'의 원료
스테비올 배당체(SGs)	스테비아 식물에서 추출되는 대체감미료
스테비오사이드	스테비아 식물에서 추출되는 대체감미료 스테비올 배당체 중 가장 흔한 유형으로, 스테비올 백본(backbone)에 베타-포도당이 3개 연결된 구조를 지님
레바우디오사이드A(Reb A)	스테비아 식물에서 추출되는 대체감미료 스테비올 배당체 중 두번째로 흔한 유형으로, 스테비올 백본에 베타-포도당이 4개 연결된 구조를 지님
스테비아추출물	스테비아 식물에서 직접 추출한 대체감미료(스테비올 배당체)
당화 스테비올 배당체(GSGs)	맛과 기능을 개선하기 위해 효소를 사용하여 인위적으로 1~20개의 포도당을 추가한 스테비올 배당체
효소처리스테비아	여러 당화 스테비올 배당체의 혼합
CGTase	분자 내 당 분자의 전이 반응을 촉진하기 위해 사용되는 효소(단백질 촉매)

 

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참고문헌

Carakostas et al. (2008). Overview: The history, technical function and safety of rebaudioside A, a naturally occurring steviol glycoside, for use in food and beverages. Food and Chemical Toxicology, 46(7): 1-10. DOI: 10.1016/j.fct.2008.05.003

 

EFSA Panel on Food Additives and Flavourings (2002). Safety evaluation of glucosylated steviol glycosides as a food additive in different food categories. EFSA Journal, 20(2). DOI: 10.2903/j.efsa.2022.7066

 

Priscilla, et al. (2018). Stevia Leaf to Stevia Sweetner: Exploring Its Science, Benefits, and Future Potential. The Journal of Nutrition, 148(7): 1186-1205. DOI: 10.1093/jn/nxy102