식품안전 총서 10

글루타민산나트륨과 안전성 -MonosodiumGlutamateandFoodSafety-

이광원 편저

(사)한국식품안전연구원

서 문 16세기 무렵 독성학이라는 학문의 기초를 세운 스위스 과학자 Paracelsus는 “모든 것에는 독이 있고, 그렇지 않은 것은 없다. 단지 적정량(right dose)이 치료약(remedy)와 독(poison)을 구분할 따름이다.”라는 현재 적용되는 위험도 평가에 기준이 유명한 주장을 하였다. 일상적인 물도 과량을 한꺼번에 섭취하면 신체에 해가 될 수 있고, 페니실린의 경우는 의사의 처방에 따라 적정량을 환자가 섭취하면 세균감염을 치료할 수 있기에, 이 경우에는 페니실린을 독으로 간주하지 는 않는다. 최대무독성량(NOEAL)값에 안전계수를 고려하여 식품첨가물의 사람 이 매일 일생동안 계속 섭취하여도 인체에 아무런 영향을 미치지 않는 양인 1일 섭취 허용량(Acceptable Daily Intake,ADI)이 설정된다. 식품의약품안전처(식 약처)는 현재의 과학적인 독성 및 안전에 관한 결과를 지속적으로 적용하여 해당 물질의 일일섭취허용량의 지속내지는 수정에 대한 검증을 하고 있다. 위해평가 결과 관련 물질의 인체섭취량이 일일섭취허용량 대비 많게 되면 규제를 받게 된다. 우리나라의 경우 식품안전에 대한 이슈가 사회적으로 큰 영향을 미치고 있다. 대표적인 식품첨가물이 L-글루타민산나트륨(L-monosodium glutamate, MSG)이다. 글루타민산나트륨은 FAO/WHO합동 식품첨가물전문가위원회에서 일일섭취허용량을 별도로 정하고 있지 않는 품목으로 분류되고 있고, 우리나라에 서도 양적 허용치가 별도로 존재하지 않을 정도로 매우 안전한 원료이다. 그렇지만 국가가 안전을 인정한 원료임에도 불구하고, 과학적이지 않은 무분별한 비난과 왜곡으로 소비자를 혼란시키고 사회․경제적으로 심각한 손실과 소모적인 논쟁 을 초래하고 있다. 이는 국내 글루타민산나트륨 생산량 및 수출량 축소로 이어져, 발효기술의 정체 및 신규 고용창출에도 악영향이 심각히 우려되고 있다. 이에

서 문 ❙ i 대해 필자는 글루타민산나트륨에 대한 올바른 정보를 정리하고 제공할 필요성을 인식하게 되었고, 불필요하고 소모적인 논쟁이 시급히 시정되기를 바라는 마음에 서 집필을 임하게 되었다. 끝으로 이 총서가 발간되기 까지 많은 도움을 주신 (사)한국식품연구원 이형주 원장님, 경규항 교수님, 오상석 교수님, 유상렬 교수님, 김해영 교수님, 하상도 교수님, 서건호 교수님, 박새롬 사무장님과 고려대학교 생명과학대학 식품공학 부 식품 생화학 및 독성학 연구실 가족들에게 깊은 감사의 뜻을 전합니다.

2014년 1월 저자 이광원

ii❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety Contents

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ···························································· 1 1. 성상 ········································································································· 1 2. 구조 ········································································································ 1 3. pH ·········································································································· 2 4. 온도 및 가열에 의한 변화 ······································································ 4 5. 용해도 ···································································································· 6 6. 글루탐산의 체내 대사작용 ····································································· 6 1) 글루탐산의 체내 대사 ····················································································· 6 2) 글루타민의 체내 대사 ····················································································· 8 3) 글루타티온의 체내 대사 ················································································ 13 7. γ-아미노낙산의 합성에 이용 ······························································· 19 8. 우마미(감칠맛) ······················································································ 21 9. 우마미(감칠맛) 상승 효과 ··································································· 22 10. 기타특성 ····························································································· 22

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ················································· 24 1. 우마미(감칠맛)의 발견 ·········································································· 24 2. 식품 내 글루탐산 ·················································································· 25 3. 미각 세포와 수용체 ·············································································· 29 4. 우마미(감칠맛) 성분 ············································································· 34 5. 우마미(감칠맛) 조미료 ········································································· 38

목 차 ❙ iii III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ········································· 42 1. 조미료의 정의 ······················································································· 42 2. 글루탐산의 조미료 역할 ······································································· 43 3. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨 ··················································· 47 4. 글루타민산나트륨의 저염 효과 ···························································· 52

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ······································································· 60 1. 글루타민산나트륨 제조 공정의 역사 ···················································· 60 2. 초기 글루타민산나트륨 생산 방법 ······················································· 60 1) 추출 ················································································································ 61 2) 분리 ··············································································································· 62 3) 정제 ··············································································································· 63 3. 글루타민산나트륨 생산 방법의 발달 ···················································· 64 1) 생산 공정의 발달 ·························································································· 64 2) 새로운 원료와 부산물의 효과적인 사용 ····················································· 64 3) 화학적 합성 방법의 개발 ·············································································· 65 4) 발효 방법의 개발 ························································································ 66 4. 현재 글루타민산나트륨의 제조 공정 ···················································· 66 1) 원재료 입고 ·································································································· 67 2) 미생물발효공정 ····························································································· 68 3) 글루탐산 결정화 및 분리 ·············································································· 71 4) 글루탐산을 글루타민산나트륨으로 만들기 ·················································· 71 5) 글루타민산나트륨용액의 불순물 제거하기 ···················································· 71 6) 글루타민산나트륨 결정화 ·············································································· 72 7) 잔여 수분제거 ································································································ 72

iv❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 8) 결정건조 및 이물검사 ··················································································· 72 9) 포장 ··············································································································· 73 5. 식품첨가물 공전 상의 글루타민산나트륨 제조 방법 ··························· 73 1) 발효법 ············································································································ 73 2) 합성법 ············································································································ 74 6. 우마미(감칠맛)을 제공하는 소재들 간의 특성 비교 ····························· 74

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ············································· 76 1. 글루타민산나트륨의 생체 대사 및 기능 ·············································· 76 1) 소장에서의 글루타민산나트륨 대사 ······························································ 76 2) 위에서의 글루타민산나트륨 대사 ································································· 79 2. 신경전달작용과 관련된 글루타민산나트륨 ··········································· 81 1) 신경전달물질인 γ-아미노낙산(γ-aminobutyric acid, GABA)의 합성에 관여하는 글루타민산나트륨 ······························································ 81 2) 신경전달물질, 신경조절물질 그리고 관련 효소를 조절하는 글루타민산나트륨 ·························································································· 84 3) 글루타민산나트륨이 뇌손상에 부정적 영향을 미친다는 논란에 대한 과학적 안전성 검토 ······················································································ 87 3. 글루타민산나트륨에 의한 장-뇌 축 활성 및 에너지 항상성을 위한 생리적 중요성 ····················································································· 90 4. 글루타민산나트륨이 신체 에너지 대사에 미치는 영향 ························· 95 5. 글루타민산나트륨의 오해와 진실 ························································ 95 1) 중국음식증후군(Chinese Restaurant Syndrome, CRS) ····························· 95 2) 글루타민산나트륨과 임산부 및 태아 ·························································· 103 3) 글루타민산나트륨과 뇌손상 ········································································· 107 4) 글루타민산나트륨과 천식 ············································································· 113

목 차 ❙ v VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ·································································· 122 1. 글루타민산나트륨의 독성 평가 ··························································· 122 1) 급성독성(Acute Toxicity) ············································································· 122 2) 아급성독성(Short-Term Toxicity) ······························································· 122 3) 만성독성(Long-Term Toxicity) ··································································· 123 4) 생식독성(Reproductive Toxicity) ······························································· 124 5) 유전독성(Genotoxicity) ··············································································· 125 6) 특수독성(Special Toxicity) ········································································· 125 7) 사람(Observation in Humans) ··································································· 126 2. 글루타민산나트륨의 국내 기준, 규격 ················································· 127 3. 글루타민산나트륨 국내외 분류체계 및 설정 근거 ······························ 129 1) 선진국의 분류체계 및 설정 근거 ································································ 129 2) 국내의 분류체계 및 설정 근거 ··································································· 130 4. 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과 ··················································· 131 1) 선진국의 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과 ············································ 131 2) 국내 식약처의 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과 ·································· 135 5. 안전성 평가 결과 ················································································ 136

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ··············································· 140 1. 글루타민산나트륨에 대한 국내 소비자 인식 ······································· 140 2. 글루타민산나트륨에 대한 해외 소비자 인식 ······································ 149 3. 글루타민산나트륨에 대한 부정적 인식을 바꿔야 할 필요성 ··············· 152 1) 경제성 ··········································································································· 152 2) 편의성 ·········································································································· 156 3) 친환경성 ······································································································ 156

vi❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 4. 불매운동이 소비자 인식과 국내식품산업의 경쟁력에 미치는 영향 ······ 157

VIII. 참고문헌 ····························································································· 163

목 차 ❙ vii I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성

1. 성상

L-글루타민산나트륨(L-monosodium glutamate, MSG)은 원소명의 화합물 에 대한 국제 표준 (IUPAC 명명법)에 의해 sodium (2S)-2-amino-5- hydroxy-5-oxo-pentanoate로 명명된다. 무색이나 백색의 주상결정 또는 백 색의 결정성분말이고, 냄새가 없고 자체의 특이한 맛은 없으나 조리 또는 가공식품 에 첨가되었을 때 이들 식품의 맛을 향상시켜 준다. 빛이나 열에 안정하고, 국제적 으로는 풍미증강제로서 분류되어 있다.

2. 구조

글루타민산나트륨은 아미노산인 L형 글루탐산에 나트륨 1분자가 결합한 물질

로써, 88%가 글루탐산이며 12%가 나트륨으로 되어 있다. 분자식은 C5H8NNaO4

이고, 분자량은 169.11이다.(국내 식품첨가물 공전 상에는 H2O가 붙은 형태임)글 루타민산나트륨은 물에 들어가면 글루탐산 음이온과 나트륨 양이온으로 해리되 므로 사실상 글루탐산과 같은 물질이라고 봐도 무방하다. 글루타민산나트륨에는 L형과 D형이 있으며 조미료로 맛을 내는 것은 L형뿐이다. L-글루타민산나트륨 은 L-글루탐산이 해리된 형태(-COO-)일 때 우마미(감칠맛)이 나며, 비 해리 상태인 L-글루탐산(-COOH)은 우마미가 없다.

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 1 그림 1. 글루탐산(A)과 글루타민산나트륨(B)의 구조

표 1. 글루탐산과 글루타민산나트륨의 일반적 성질 비교

글루탐산 글루타민산나트륨 Sodium I UPAC (2S)-2-Aminopentanedioic acid (2S)-2-amino-5-hydroxy-5-oxo- 이름 pentanoate

분자식 C5H9NO4 C5H8NNaO4 분자량 147.13 g/mol 169.111 g/mol 상태 백색 결정질 가루 백색 결정질 가루 녹는점 199℃ 232℃ 용해도 8.64 g/L (25 °C) 740 g/L (25 °C)

3. pH

글루타민산나트륨의 액성(1→100)은 pH 6.7∼7.2이다. 산, 알칼리용액에서 라세미화(광학비활성화) 반응이 일어나 고유 맛이 없어지는데 라세미화 반응은 pH 3∼7사이에서는 거의 일어나지 않는다. pH가 낮은 식품(간장, 식초, 소스

2❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 등)에는 고유 맛이 떨어지므로 보통식품보다 약 20-30% 정도 더 많이 사용한다 [1]. pH 2.2∼2.4 정도의 산 조건과 높은 온도에서 탈수되고 피롤리돈카르본산염 (2-pyrrolidone-5-carboxylate;pyroglutamic acid)로 전환된다. 또한 강한 알칼리 조건과 높은 온도에서 DL-글루타민산나트륨이 형성되는 라세미화가 일어난다. 글루타민산나트륨은 고전적 방법으로, 1960년대 까지는 단백질 밀 글루텐이나 탈지대두를 염산으로 산 가수분해하여 제조 하였다. 글루탐산-염산 결정을 뜨거운 물에 녹여 여과한 후, 글루타민산나트륨의 등전점인 pH 3.2으로 조절하여 글루탐산 결정을 침전시켜 얻었다. 1957년부터는 발효법을 이용하여 Corynebacterium glutamicum에 의해 생산하는 것으로 발효 후 pH를 3.2으로 조절하여 글루탐산 결정을 침전시킨 후, 중화, 탈색 공정을 거쳐 글루타민산나트 륨을 제조하였다. 글루타민산나트륨 제조 시 pH 6.5가 가장 적당하며, 7.0 이상일 때, 글루탐산이나트륨 및 라세믹 화합물이 생성된다. 글루탐산은 2.19(α-카복실기), 4.25(γ-카복실기), 9.67(α-아미노기)의 3개 의 해리상수를 가지는데, pH가 중성일 때 α-카복실기와 γ-카복실기가 해리되어 글루타민산나트륨으로 존재하며, 낮은 pH에서는 카복실산이 비 해리형으로 존 재한다. 글루탐산은 pH에 따라 유리산과 염의 형태로 상호 전환하는데, 글루탐산 이 우마미를 갖게 되는 것은 염의 형태일 때이다. 글루타민산나트륨의 가열 중 분해에 관한 국내외의 연구동향은 산성 pH에서 글루탐산이 피롤리돈카르본산(pyroglutamic acid)으로 변한다는 결과가 발표 된 바 있으며[2], 글루탐산과 글루타민산나트륨 안전성 연구에서, 글루타민산나 트륨을 실온에서 장기간 저장할 때나 가열시킬 때 가열온도 뿐만 아니라 pH에 의하여 글루타민산나트륨의 분해정도가 영향을 받는다고 하면서, pH 2~3일 때 가장 많은 글루타민산나트륨의 파괴가 있었다고 하였고, 파괴된 글루타민산나

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 3 트륨은 모두 피롤리돈카르본산염으로 전환된다고 하였다[3].

4. 온도 및 가열에 의한 변화

전반적으로 글루타민산나트륨은 정상적인 식품 공정에서 안정적이다. 글루타 민산나트륨이 상대적으로 낮은 농도에서도 다양한 식품에서 효과가 있고, 안전하 며, 가공과정(요리, 베이킹, 낮은 산도와 고온 또는 저온 저장온도)에서도 파괴되 는 않는 장점이 있다. 글루타민산나트륨의 가열 중 분해는 증미제로서의 효과를 감소시킬 뿐만 아니 라 그 열분해 산물인 피롤리돈카르본산이 음식물의 산성화와 함께 쓴맛, 금속맛 등 불쾌한 맛을 초래하는 중요한 특성이다[4]. 가열시 글루타민산나트륨의 열분 해에 관하여 가열온도가 높을수록 글루타민산나트륨의 분해가 증가하며, 가열시 산소의 양은 분해를 촉진 시켜준다고 보고되었다.

그림 2. 글루탐산으로부터 피롤리돈카르본산(pyroglutamic acid)의 변환[7]

4❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 글루타민산나트륨은 요리 중에도 분해되지 않지만, 다른 아미노산처럼 매우 높은 온도의 설탕 속에서 갈변 또는 마이얄 반응(Maillard reactions)을 보인다 [5]. 글루타민산나트륨의 열분해에 미치는 포도당의 영향(1992)에 대한 연구 결과, 글루타민산나트륨에 포도당의 농도가 증가함에 따라 글루타민산나트륨의 열분해가 촉진된다는 것을 밝혔고, 포도당 농도의 증가에 따른 분해된 글루타민산 나트륨 농도의 대수값과 가열시간 간에는 직선적인 관계가 성립되고, 직선의 기울기에서 열분해 상수는 당의 농도가 증가하면서 직선적으로 증가하였음을 보고하였으며 이는 이러한 분해촉진 효과는 글루탐산과 환원당 간의 마이얄 반응 이 관여된 것이라고 밝혔다[6].

그림 3. 가열 시간 및 당농도 증가에 따른 글루타민산나트륨의 분해[6]

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 5 5. 용해도

글루타민산나트륨은 물에는 잘 녹고, 알코올에는 약간 녹으며 에테르에는 녹지 않는다. 글루탐산은 물에 거의 녹지 않기 때문에(물 100 mL에 0.864 g 녹음), 용해도를 높이기 위하여 글루탐산에 나트륨이 결합한 나트륨 염으로 만든 것이다 (물 100 mL에 74 g 녹음). 글루타민산나트륨은 물에 녹으면 글루탐산 이온과 나트륨 이온으로 해리된다. 물에 대한 용해도는 0℃에서 0.34%, 20℃에서 0.72%, 80℃에서 6.6%이다.

6. 글루탐산의 체내 대사작용

1) 글루탐산의 체내 대사

다른 어떤 아미노산을 먹어도 우리 몸속에서는 글루탐산이 만들어지며, 어떤 단백질을 먹어도 글루탐산이 만들어진다. 아미노산 분해의 첫 번째 반응이 바로 아미노산의 질소분자가 α-케토글루타레이트(α-ketoglutarate)로 전해지면서 글 루탐산이 만들어지는 과정이다. 그만큼 글루탐산은 체내에서 많이 전환되고 생합성 되는 물질이며, 글루탐산은 ornithine, arginine 등 여러 아미노산에서 생합성된다. α-케토글루타레이트는 글루탐산 탈수소효소 (glutamate dehydrogenase)에 의해 촉매되는 환원-아미노화 반응단계와 다양한 아미노산이 포함된 아미노기 전이반응 단계에 의해 글루탐산으로 전환된다[8]. 글루탐산 탈수소효소는 글루탐산의 합성에 즉시 이용할 수 있고, 또한 생체 내에서 글루타민 가수분해효소(Glutaminase)와 같은 효소와 함께 작용하여 아미노산의 α-아미노 그룹의 형성에 이용할 수 있는 글루타민의 아미드화 질소 원자를 만드는 역할을 한다. 간 세포 내에 존재하는 카르바밀 인산 합성효소 I(liver carbamyl phosphate synthetase I)은 조직 내에서 암모니아 이용을 증가시키는 촉매 역할을 하는

6❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 주요 효소이다[9]. N-아세틸글루탐산(N-acetylglutamate)은 이 효소의 기질 로 활용되며 카르바밀 인산 합성 조절에 중요한 역할을 하는 보조인자의 합성 정도 및 속도에 영향을 주는 주요한 인자이다. 글루탐산은 직접적으로 단백질 합성에 이용되는데, 글루탐산에 존재하는 α- 카복실(α-carboxyl) 그룹은 특정한 아미노아실 tRNA 합성효소(aminoacyl tRNA synthetase)에 의해 활성화 된다[10]. 인체 내에서 양적으로는 적지만, 생리적으로 중요한 글루탐산 대사는 신경전도체인 γ-아미노부티르산(γ -aminobutyrate)으로의 탈탄산화 반응과도 관련이 있다. 연구 보고를 통해 γ- 아미노부티르산과 글루탐산은 각각 억제성과 흥분성의 신경전도체로서 작용한 다는 것이 밝혀진 바 있다[11]. 글루탐산은 두 γ-글루타밀 화합물(글루타민 그리고 글루타티온)의 주요 생화 학적 전구체로 작용한다. 글루타민은 세포 내부와 외부에서 일어나지만 글루타티 온은 대부분 세포 내부에 국한된다. 특히, 글루타티온은 세포 내의 산화스트레스 를 억제하는 물질로 알려져 있으며, 활성 산소종에 의한 세포의 괴사를 억제하며 세포 내에서 항산화 역할을 수행한다.

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 7 그림 4. 글루탐산의 대사

⓵ 탄수화물과 아미노산 대사와 관련있는 글루탐산 탈수소효소 ⓶ 글루탐산-옥살로아세트산 아미노기전달효소 (glutamate oxaloacetate transaminase) ⓷ 글루타민 합성효소 (glutamine synthetase) ⓸ 글루타민 가수분해효소 (glutaminase), ⓹ 글루탐산-세미알데하이드 탈수소효소 (glutamate semialdehyde dehydrogenase)

2) 글루타민의 체내 대사

글루타민은 20종류 아미노산 중 하나이며, 흔히 동물 단백질에 함유되어 있으며 인체에 가장 많은 아미노산으로 골격근의 61%를 글루타민이 차지한다. 글루타민은 2개의 암모니아 그룹을 가진다. 하나는 글루타민의 전구물질인 글루탐산에서 유래 된 것이고 다른 하나는 혈액 내에 존재하는 암모니아에서 유래된 것이다. 생체 내에서는 글루타민이 글루타민 가수분해효소 작용에 따라 글루탐산과 암모니아로

8❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 분해되고 반대로 글루탐산과 암모니아를 이용하여 글루타민으로 합성된다. 글루탐산이 글루타민 합성효소에 의해 촉매되어 글루타민으로 전환되는 것은 암모니아의 이용 면에서 매우 중요하다. 이 반응은 간, 뇌, 신장, 근육 그리고 장 같은 많은 포유류 조직들에서 일어난다. 암모니아의 흡수, 저장 및 형성에서 글루타민의 역할은 아미노산 균형의 항상성을 조절하고, 퓨린, 피리미딘 및 아미 노산 합성에 필요한 대부분의 질소를 공급하는 것이며, 또한 필요할 경우에 글루타 민 가수분해 효소에 의해 다시 글루탐산으로 되돌아간다. 간에서는 요소 사이클 효소(urea cycle enzyme), 글루탐산 피루브산 트랜스아미네이스(glutamate -pyruvate transaminase)와 글루타민 가수분해효소가 문맥 주위 세포에 농축 되어 있는데, 그곳에서 글루타민 합성 효소는 간정맥 주변의 정맥 주위 세포에 집적되어 있다. 글루타민의 수많은 생합성 용도 이외에도 신장 세뇨관은 글루타민 에서 유래된 암모니아를 사용하여 소변 pH를 조절함으로써 산증 상태에서 양이온 의 대량 손실을 피할 수 있다. 글루타민에서 글루탐산으로의 전환은 가역적 반응을 촉매하는 글루타민 합성 효소를 포함한 몇몇의 효소가 영향을 주는데, 글루타민은 글루타민 가수분해 효소에 의하여 글루탐산과 암모니아로 가수분해 된다. 글루타민 가수분해 효소는 무기 인산염(inorganic phosphate)에 의해 활성화 되고 글루타민 합성효소와 글루타민 가수분해 효소는 무익회로(futile cycle)를 이루어 불필요한 ATP 가수 분해 반응을 억제하여 글루타민의 손실을 줄이는 방향으로 조절된다. 글루타민 합성 효소와 글루타민 가수분해 효소는 서로 다른 세포에 존재하며, 특히 간과 중추신경계에서 매우 중요하다. 글루타민의 글루탐산으로의 전환 반응은 글루타민 아미도전이효소 (glutamine amidotransferase)에 의해 촉매되고, 각각 13개의 촉매작용에 의한

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 9 반응의 진행이 지금까지 확인되었으며[12], 글루타민 가수분해 효소는 글루타민 아미도전달효소로 간주할 수 있다. 아미도전달효소는 파라진, 아르지닌, 트립토 판, 히스티딘, 그리고 p-아미노벤조산염를 포함한 몇몇 아미노산의 합성을 이끄 는 반응들을 촉매시키며, 또한 탈아미노-NAD를 NAD로 전환하여, 과당-6-인 산(fructose-6-phosphate)을 글루코사민-6-인산(glucosamine -6-phosphate) 의 전환하는 반응과 관련이 있다.

그림 5. 글루타민 합성효소와 글루타민 가수분해 효소의 반응

일반적으로 α-아미노산과 α-케토산(α-keto acid) 사이에 α 위치의 아미노기 전이가 일어나는데, 이것은 생체 내에서 글루탐산과 아스파르트산계를 중심으로 하는 많은 아미노산 생합성과 아미노산의 당 또는 지방의 중간 대사체와의 상호전 환을 담당하는 중요한 반응이다. 이 반응들은 글루타민 아미노기전이효소 (glutamine transaminase)와 α-케토산 ω-아미드가수분해효소(α-keto acid ω-amidase)에 의해 촉매된다[13]. 아미노기 전이효소에 의해(I)의 반응이 행해지고 글루탐산을 매개하여 글루탐 산 탈수소효소에 의해(II)의 반응으로 암모니아를 생성하여 아미노산의 산화적 탈아미노 반응을 행하는 동시에 역경로로 아미노산의 생합성에 관여한다.

10❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 6. 글루탐산의 아미노기전이 반응[14]

글루탐산의 아미노기 전이반응에서 형성된 α-케토글루타라메이트(α -ketoglutaramate)의 열린 사슬 형태는 빠른 효소 촉매반응으로 인한 탈이마드화 반응을 통해 α-케토글루타레이트(α-ketoglutarate)와 암모니아 이온을 생성한 다. 암모니아 이온은 유독하므로 요소회로를 통해 요소로 만들어져 뇨를 통해 배설 된다. 따라서 글루타민의 탈아미드화 반응은 글루타민의 이용, 암모니아의 형성 그리고 해당 아미노산의 합성에 대한 α-케토산들의 이용이 연관 되어있으며 이는 곧 암모니아의 형성에 기여한다. 글루타민과 α-케토산 사이에서 발생하는 아미노 기 전이반응은 α-케토 글루타라메이트가 제거되면 진행되고 글루타민 합성에 사용되는 암모니아가 형성되면 대사적 균형이 안정화된다. 따라서 글루타민 아미 노기전이효소가 체내의 아미노산 균형을 위한 항상성 메커니즘의 일부로서 역할을 한다. 이 전체 반응에서 자유에너지가 크게 변하고 페닐알라닌이 형성된다. 이는 특정한 아미노산들의 탄소 사슬의 회복과 아미노산 형성 시 글루타민 아미노기전이효소와 글루타민 합성효소의 대사적 중요성을 보여준다. 또한 수송 현상에서 글루타민 아미노기전이효소가 관여한다. α-케토산과 같은 아미노산들

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 11 은 세포 내로 이동하거나 또는 밖으로 배출되며 세포외 소기관으로 이동한다. 이런 시스템에서 α-케토산은 세포막의 한쪽 면에서 형성되고 다른 한쪽에서 재아미노화 된다. 이러한 일련의 대사 과정은 포유동물 대부분의 종에서 아미노산 이 광범위한 탈아미노화와 재아미노화가 일어난다는 것과 일치한다. 이 분야의

15 + 초창기 연구는 Schoenheimer와 그 연구진에 의해 수행되었는데 NH4 또는 15N으로 표시한 아미노산을 쥐에게 투여했을 때 거의 모든 아미노산에서 동위원소 가 나타남을 확인하였다. 페닐케톤뇨증(phenylketonuria)을 앓고 있는 환자에 글루타민을 경구 투여하 면 페닐피루베이트(phenylpyruvate)의 소변배설이 현저히 감소된다는 것이 밝 혀졌다[15]. 이 결과는 글루타민-페닐피루베이트 아미노기 전이 현상에 의한 것이고 α-케토산 축적에 의한 대사적 이상이 아미노기전이를 수반하는 대사에 의해 적어도 부분적으로는 고쳐질 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 질소축적질환을 가진 환자 치료에 α-케토산을 복용하는 것이 시도되었는 데 이에 따라 몸속에 요소와 다른 질소를 포함한 물질을 축적하는 만성신부전환자 는 필수아미노산의 α-케토산 유사체를 포함하는 혼합제를 경구 복용함으로써 질병이 개선될 수 있다. 이와 유사하게 절식치료법을 시행하고 있는 비만 환자에 대한 연구에서 α-케토 산의 경구투여는 질소의 손실을 경감시키고 아미노산 이용 효율을 눈에 띄게 향상시 킴을 밝혔다. 이는 α-케토산이 카바밀 인산 합성효소(carbamyl phosphate synthetase) 기작으로부터 질소를 글루탐산과 글루타민의 형성을 유도하는 기작 으로 전환함으로써 요소생성을 감소시키는 역할을 함으로써 새로운 치료법 개발 의 가능성을 보여준다. 이러한 증거들을 통해 포유류 조직이 항상성 대사 메커니즘을 갖고 있고 이는

12❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 아미노산 균형을 유지하기 위한 것이며 특히 글루타민과 같은 식이성 비필수 아미노산이 필수 탄소 사슬의 손실을 막음으로써 조직 내 다른 아미노산 함량을 유지하는 기능을 갖는다는 것을 알 수 있다. 글루타민 아미노기 전이효소인 ω-아 미다아제(ω-amidase) 시스템은 위와 같은 과정에서 생리학적으로 중요한 촉매 제로 이용된다.

3) 글루타티온의 체내 대사

위에서 언급한 내용은 글루탐산이 글루타민으로 전환하는 대사 과정에서 다양 한 생합성 과정, 물질의 이동현상, 아미노산 균형의 유지, 암모니아의 활용이 중요한 역할을 차지하며 이러한 대사과정은 결국 체내의 아미노산 생합성과 유지 에 매우 결정적인 역할을 수행함을 뒷받침한다. 또한 글루탐산은 세포 내에서 대사적으로 중요한 물질로 알려진 γ-글루타밀(γ-glutamyl) 성분의 글루타티온(γ -glutamylcysteinylglycine)으로 전환되기도 한다. 글루탐산은 시스테인, 글라 이신과 함께 글루타티온 생합성에 이용된다. 글루타티온의 효소적 합성과 분해는 회로 대사경로 즉, γ-글루타밀 회로(γ-glutamyl cycle)에서 중요한 부분을 차지한 다. 이 경로에서 글루타티온 합성의 촉매로 사용되며 포유류 조직과 체액에서 발견 되는 5-옥소프롤린(5-oxoproline)이라는 물질이 글루타티온의 대사에 양적으로 중요하다는 것이 효소실험을 통해 입증됐다. 특히, 5-옥소프롤린은 이전에 조직표 본에서 글루타티온의 분해를 통해 생성된다는 것이 알려졌었지만 실험적으로 분명 하게 밝혀진 바 없었으며 글루타티온의 분해를 통해 형성된 5-옥소프롤린은 이론 적으로 밝혀져 있는 실정이었다. 포유류의 조직과 체액의 5-옥소프롤린이 정상 상태의 농도를 유지해도 글루타티온은 눈에 띄게 축적되지는 않는다. 이는 5-옥소 프롤리네이즈(5-oxoprolinase)의 발견을 통해 글루타티온 분해 반응과 글루타티

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 13 온 합성 촉매 반응이 대사적으로 연결되어 있음을 확인하여 증명되었다. 또한 이 결과를 통해 γ-글루타밀 회로를 완성할 수 있게 되었다(그림 7).

그림 7 . γ-글루타밀 회로

그림 8. 5-oxoprolinase의 역할

글루타티온은 많은 포유류의 간, 신장, 뇌, 장, 눈, 근육, 적혈구를 포함한 조직에서 합성된다. 높은 순도의 정제된 γ-글루타밀 시스테인 합성효소(γ

14❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety -glutamylcysteine synthetase)와 글루타티온합성효소(glutathione synthetase) 는 다양한 자원을 통하여 얻어지며, 이 효소들에 대한 활성 메커니즘이 광범위하게 연구되어졌다. 글루타티온 분해의 초기단계에서 γ-글루타밀 트랜스펩티다아제 (γ-glutamyl transpeptidase)가 분해를 촉매하고 이 효소가 글루타티온의 γ-글 루타밀 성분의 일부를 아미노산과 다른 수용체로 이동하는 것을 촉매한다. γ-글루타밀 트랜스펩티다아제는 다양한 상피세포의 막에 붙어 있으며 특히 세뇨관, 공장융모, 맥락총, 모양체, 망막 상피세포, 대뇌 성상 세포 그리고 이들의 모세혈관 막에 붙어있다. 높은 순도로 정제된 γ-글루타밀 트랜스펩티다아제는 신장이나 다른 조직으로부터 얻을 수 있다. 시스테이닐글라이신(cysteinylglycine) 은 트랜스펩티다아제 반응에서 형성되며 시스테인과 글라이신을 형성하기 위한 펩티다아제에 활성을 부여하며 분해된다. 펩티드전이에 의해 형성된 γ-글루타 밀 아미노산(γ-glutamyl amino acid)은 아미노기전이반응의 기질로 이용된다. 또는 γ-글루타밀 사이클로 트랜스퍼레이즈(γ-glutamyl cyclotransferase)와 같은 수용성 효소에 의해 5-옥소프롤린이나 그에 상응하는 다양한 아미노산으로 전환된다. γ-글루타밀 사이클로 트랜스퍼레이즈에 의한 5-옥소프롤린 생성 반응은 다음과 같다.

높은 순도로 정제된 사이클로 트랜스퍼레이즈는 뇌, 간, 신장 조직에서 주로 얻어지며 γ-글루타밀 사이클로트랜스퍼레이즈에 의해 촉매된 반응으로부터 얻 어진 5-옥소프롤린은 5-옥소프롤리네이즈에 의해 글루탐산으로 전환된다.

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 15 5-옥소프롤리네이즈 활성은 신장, 간, 뇌 등 포유류 다양한 조직에 영향을 주고 높은 순도의 정제된 효소는 랫드의 신장에서 얻을 수 있다. γ-글루타밀 회로가 in vivo에서 일어난다는 것은 각 반응에 표시된 대사산물 또는 특정 효소 저해제를 이용한 연구를 통해 증명되었다. 글루탐산이나 5-옥소 프롤린이 글루타티온으로 전환되는 것을 측정하였을 때 글루타티온으로 전환되 는 효율이 마우스의 간보다 신장에서 현저히 증가하는 것이 확인되었다. 이 결과는 γ-글루타밀 회로와 연관된 효소들이 간보다 신장에서 활성이 더 높다는 것을 나타낸다[16]. 5-옥소프롤린이 글루타티온으로 합성되는 정도는 글루탐산이 글루타티온으 로 합성되는 것과 비슷하다. 5-옥소프롤리네이즈의 경쟁적 저해제를 처리한 동물에서 γ-글루타밀 회로에 대한 in vivo내 기능에 대한 연구가 진행되었다. 저해제를 처리한 쥐에서 표시된 5-옥소프롤린이 호흡기관의 이산화탄소로 변환 하는 양이 감소했다. 실험 대상 마우스 중 일부는 간, 신장, 뇌 등의 조직에서 5-옥소프롤린이 축적된 것을 확인했다. 다양한 아미노산과 함께 저해제를 처리 한 마우스에서는 각 조직에 5-옥소프롤린이 상당한 양 축적된 것을 확인했다. 아미노산의 경구 투여 후 5-옥소프롤린의 축적이 증가하는 것은 γ-글루타밀 회로에 의해 설명될 수 있는데 아미노산을 경구 투여 함으로써 생성된 아미노산 농도가 증가하고 펩타이드전이가 일어나 글루타티온을 이용하여 5-옥소프롤린 의 형성 증가를 수반하는 것이다. in vivo에서 γ-글루타밀 회로의 기능에 대한 연구는 글루타티온 대사의 선척적 이상 중 하나인 5-옥소프롤린뇨증(5-oxoprolinuria) 환자들에 대한 연구로 발 전했는데 이는 글루타티온 합성효소 활성의 현저한 결핍과 γ-글루타밀 회로의 변이가 관계가 있다고 밝혀졌다[17,18].

16❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety γ-글루타밀 회로의 in vivo 기능에 대해 더 설명하자면 회로 내 몇몇 반응에 대한 특정 저해제와 기질 유사체에 대한 저해제가 발견되었다. 이런 반응의 대부분 에 글루탐산의 γ-카르복실 그룹이 관여하긴 하지만 효소의 다양한 활성부위에 글루탐산의 탄소 사슬이 효소와 붙은 형태에 차이가 있기 때문에 각각 효소 반응 경로와 속도의 차이가 나타난다고 여겨지고 있다. 기질에 존재하는 글루타밀 성분의 적절한 변화로 인해 γ-글루타밀 회로의 각 단계마다 효과적인 특정한 저해제나 비대사적 유사체와 같은 것을 생성할 수 있다는 것이 발견되었다. 글루타 티온 합성을 위한 효소는 자연적으로 생성되는 유사체 즉, 오프탈민산 (ophthalmic acid)과 비오프탈민산(norophthalmic acid), 시스테인 일부가 각 각 α-아미노부티레이트(α-aminobutyrate)와 알라닌으로 대체된 물질의 합성 을 촉매한다. 그림 9에 나와 있는 것처럼 글루타티온 합성효소는 기질에 대한 더 넓은 특이성을 보이는데 글루타밀 그룹이 γ-글루타밀시스테인 합성효소(γ -glutamylcysteine synthetase)보다 더 변이되었기 때문으로 보인다. 글루타티 온 합성효소가 D-γ-글루타밀-L-α-아미노부티레이트에 대하여 활성이 있는 반면 D-글루탐산은 γ-글루타밀시스테인 합성효소에 의한 펩타이드 합성을 위 한 기질로써 주목할 만한 것은 아니다. γ-글루타밀시스테인 합성효소는 D-글루 탐산 뿐 아니라 β-메틸글루탐산과 γ-메틸글루탐산에 의해서 현저하게 활성이 저해된다. γ-글루타밀 펩타이드전이효소(γ-glutamyl transpeptidase)에 대 한 연구를 통하여 이 효소가 D-글루타밀과 α-메틸글루타밀 잔기를 포함하는 유사체에 대하여 상당한 활성이 있다는 것을 보여주었다. 하지만 N-메틸글루타 밀, β-글루타밀, β-메틸글루타밀 또는 γ-메틸글루타밀 그룹과 같은 기질에 대한 활성은 없다고 보고하였다. α-치환 아미노산은 γ-글루타밀 그룹의 수용체가 아니기 때문에 α-메틸-L-

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 17 글루타밀-α-아미노부티레이트와 함께 자동 펩타이드전이는 일어나지 않는다. 그림 9에 따르면 N-메틸글루타밀 또는 β-글루타밀 잔기같은 글루타티온 유사 체는 in vivo에서 합성이 가능하고 펩타이드전이가 불활성화 될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그림 9에 요약한 연구 내용을 통해 in vivo에서 회로의 각 반응은 선택적 저해가 가능하다는 것을 알 수 있다. 글루타티온 합성은 일반적으로 세포 내 이미 존재하는 글루타티온에 의하여 γ-글루타밀시스테인 합성효소를 저해하 는 피드백 작용에 의해 조절된다는 증거가 있다. 이 반응은 조직 내 시스테인의 농도에 의해 영향을 받을 것이다[19].

그림 9. γ-글루타밀 사이클로 트랜스퍼레이즈(glutamyl cyclotransferase)의 기능

D-글루탐산을 경구 투여하였을 때 글루타티온의 조직 내 함량이 감소하는

18❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 것으로 보아 β-메틸글루탐산과 γ-메틸글루탐산 뿐만 아니라 D-글루탐산 역시 효소를 기반으로 하는 글루타티온 생합성을 저해한다고 볼 수 있다[20]. 적절한 양의 카르복실 말단 시스테인 디펩타이드(carboxyl terminal cysteine depeptide)를 투여하면 글루타티온 유사체가 D-글루타밀 또는 γ-메틸글루타밀 성분으로 변이된다는 것이 in vivo 실험을 통하여 밝혀졌다. 변이된 글루타티온이 펩타이드 전이 효소의 기질로 이용되는 것은 가능하지만 사이클로 트랜스퍼레이즈(cyclotransferase)의 기질로 사용되는 것은 어렵다. D-γ-글루타밀 또는 L-α-메틸글루타밀-L-아미노산은 γ-글루타밀 트랜스펩 티다아제에 의해 가수분해 될 수 있음을 in vivo 실험에서 확인하였다. in vivo 상에서 γ-글루타밀 사이클로 트랜스퍼레이즈(γ-glutamyl cyclotransferase)의 저해는 γ-글루타밀-α-아미노부티레이트에 의하여 일어날 수 있다는 가능성이 제시되었는데, 연구 결과 쥐에 β-글루타밀-α-아미노부티레이트를 주입하자 신장에서 5-옥소프롤린의 농도가 정상상태에서 현저히 하락함을 확인하였다. 게다가 5-옥소프롤린의 저해제로써 2-이미다졸아이돈-4-카르복실레이트 (2-imidazolidone-4-carboxylate)가 존재하고 과량의 아미노산을 투여한 후 β-글루타밀-α-아미노부티레이트의 투여하였을 때 5-옥소프롤린의 축적을 억 제하는 것을 확인하였다. 이 발견은 in vivo 상에서 5-옥소프롤린이 γ-글루타밀 사이클로 트랜스퍼레이즈에 의해 형성된다는 것을 뒷받침해준다.

7. γ-아미노낙산의 합성에 이용

최근 연구에 의하면 γ-아미노낙산(aminobutyric acid, GABA) 수용체가 뇌조 직에 주로 존재하고 신경전달 물질인 γ-아미노낙산이 리간드로 작용하여 결합되 어 중추신경계에서 억제성 신경전달물질로서 작용하며, γ-아미노낙산의 양이

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 19 증가되면 전형적으로 정서적 안정과 항 정신불안증, 항 경련 효과를 나타낸다고 한다[21]. 또한 γ-아미노낙산을 섭취한 실험 쥐의 혈압상승 억제 효과가 있었고 [22], 그 외에도 스트레스해소, 기억력 증진 효과가 있음이 밝혀졌다[23]. 자연 상태에서의 식물체 γ-아미노낙산 함유량으로는 극히 적어 활용이 어려운 실정이 나, 글루타민산나트륨을 γ-아미노낙산으로 전환시키는 김치, 젖갈 등의 젖산균 을 비롯해 Lactobacillus brevis와 Latococcus lactis 등의 유산균으로 쌀 및 콩을 발효시켜 고농도로 γ-아미노낙산을 생산하는 것으로 보고되었다. 현재 일본을 비롯한 미국이나 국내에서는 아미노낙산을 생산하기 위하여 합성 글루타 민산나트륨을 전구물질로 사용하여 아미노낙산을 생산하고 있다[24].

그림 10. 글루타민산나트륨 농도에 따른 γ-아미노낙산 생성량의 변화[25]

20❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 11. 글루탐산의 γ-아미노낙산으로의 전환[26]

8. 우마미(감칠맛)

글루타민산나트륨의 역치는 0.014-0.03%이며, 식염의 0.2%, 설탕의 0.5%와 비교하여 맛 향상능력이 우수하다. 단백질은 분자량이 커서 맛을 느낄 수 없지만 아미노산은 분자량이 매우 작기 때문에 소량으로 존재하여도 특유의 맛으로 느낄 수 있다. 따라서 글루타민산나트륨을 사용하면 고기를 사용하는 것 보다 200배 강한 우마미를 느낄 수 있다. 우마미의 감각은 감미를 느끼는 감각세포의 변형된 형태로 감미와 비슷하면서도 독특한 차이를 보인다. 용해도가 낮은(hydrophobic) 분자량 3000 이하의 물질은 쓴맛으로 느껴진다. 따라서 물에 잘 녹지 않는 아미노 산(valine, luecine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tyrosine)은 쓴맛 으로 느껴지며 또한 양전하를 가진 염기성 아미노산(lysine, arginine, histidine) 은 다른 유기물과 결합되기 쉽고 쓴맛으로 느껴진다. Glycine, alanine처럼 분자 량이 적거나, 분자량이 적으면서 친수기(OH)기가 있는 serine, threonine은 단맛을 나타낸다. 물에 잘 녹으며 분자량이 약간 큰 산성아미노산은 글루탐산과 아스파르트산 뿐이다. 물에 잘 녹는 산성 아미노산이 우마미의 본질이며 특히 글루탐산의 분자구조는 아스파르트산보다 분쇄 사슬이 긴 구조로 이루어져 있어 우마미도 3배 강하다[27].

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 21 9. 우마미(감칠맛) 상승 효과

글루타민산나트륨의 최저 정미농도는 0.03 g/dL이지만, 소량의 핵산계 조미 료인 이노신산나트륨(sodium inosinate, IMP), 구아닐산나트륨(sodium guanylate, GMP) 등과 혼합 사용에 의해서 우마미가 크게 증가한다. 이것을 우마미의 상승효과라고 부르고, 글루타민산나트륨에 8%의 IMP를 혼합한 0.05 g/dL 수용액의 정미는 글루타민산나트륨 0.05 g/dL 수용액보다 약 4배가 증가한 다. 따라서 현재는 핵산만을 사용한 단독조미료보다는 우마미의 상승 효과를 이용하기 위해 이노신산나트륨과 구아닐산나트륨를 용해한 후 이 두 물질을 글루 타민산나트륨에 코팅을 하는 핵산복합조미료가 많이 사용되고 있다[28].

그림 12. 이노신산나트륨, 구아닐산나트륨과 핵산계 조미료

그림 13. 핵산계조미료와 혼합한 글루타민산나트륨의 정미상승효과[29]

22❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 10. 기타특성

글루타민산나트륨은 매우 흡습이 어려워(임계습도는 20℃에서 96.0%), 병 또는 폴리에틸렌 봉지 내에서 장기간 방치해도 외관, 품질 모두 변하지 않는다. 단 환원당을 함유하는 식품에 글루타민산나트륨을 첨가해 고온 가공하면 마이얄 반응으로 갈변하는 경우가 있기에 주의가 필요하다. 글루타민산나트륨은 식탁용 조미료로서 널리 사용되고 있지만, 조미료 이외에 죽순 통조림, 복숭아, 버섯 통조림 등에 첨가하면 내용물의 백탁방지, 형태의 변화, 향, 색, 맛, 선도유지 및 외관에 효과가 있으며, 냉동어육의 선도유지에 효과적이다.

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성 ❙ 23 II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛

1. 우마미(감칠맛)의 발견

1907년 일본 화학자 이케다 키쿠나에 교수는 일본의 다시 국물에는 기존 4가지 맛 이외에의 다른 맛이 있다는 사실을 밝혀내기 위한 연구를 하였다. 연구결과 다시와 송아지고기 육수가 공통으로 갖는 성분이 글루탐산이라는 것을 밝혀냈다. 이러한 이케다의 연구로 두 가지 사실이 밝혀졌다. 하나는 맑은 해조류 국에 글루탐산이 함유되어 있다는 것이고, 또 하나는 글루탐산이 우마미의 감각지각을 일으킨다는 것이다. 이케다의 연구는 4가지 맛의 이론을 벗어난 획기적인 발견이 었지만, 서양학자들에게 연구결과를 인정받지 못하였다. 그럼에도 우마미에 대 한 지속적인 연구를 통하여 가쓰오부시에서 핵산계 조미료인 이노신산을 발견하 였고 표고버섯에서 구아닐산을 발견하였다. 아키라 쿠니나카 교수는 글루탐산과 핵산계 우마미를 내는 재료가 함께 있으면 우마미의 상승작용이 일어난다는 사실 도 밝혀냈다. 또한 이케다가 주장한 제5의 맛인 우마미는 1985년 이후에야 어느 정도 공인받기 시작하였고, 1997년에 생쥐의 맛 봉오리에서 우마미 수용체가 발견되었다. 이후 2000년도에는 사람의 혀에서도 우마미 수용체를 발견하여 우마미가 제5의 맛이라는 것을 과학적으로 인정받았다. 이케다 키쿠나에 박사는 가다랑어, 다시마 등에서 ‘맛있다’라고 느끼는 물질을 추출했다. 아미노산의 한 종류인 글루탐산이 다시마의 ‘맛있다’라는 맛의 본체임 을 밝혀냈으며, 이를 우마미라고 명명했다. 우마미란 일본어 ‘맛있다’라는 의미의 うまい(우마이)로부터 うま味(우마미=맛있는 맛)로 이름 지은 것인데 글루탐산 을 먹었을 때 모두가 맛있다고 생각하는 것은 아니기 때문에 이름에 대한 논란이 제기되었다. 글루탐산 자체는 산성이기 때문에 신맛이 섞여있고, 나트륨염을

24❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 14. 우마미 성분 발견의 역사[30]

이용하여 중화시킨 글루타민산나트륨의 맛 또한 맛있는 맛은 아니기 때문이다. 그리고 일본어인 우마미의 의미를 그대로 영어로 옮기게 되면 delicious taste(맛 있는 맛) 혹은 savory taste(우마미)로 쓰이게 되어 그 혼란은 가중 되었다. 이 후 아지노모토 연구소의 연구원들은 우마미라는 단어를 umami라는 일본식 영어 로 사용하기 시작하였으며 국제심포지엄에서도 우마미는 공통어로 사용 되었다.

2. 식품 내 글루탐산

모든 생명체의 단백질은 아미노산으로 구성되어 있는데, 아미노산 중에서도 가장 흔한 것은 글루탐산이다. 글루탐산의 섭취량도 많지만 체내에서 여러 아미노 산을 통해 글루탐산이 생성되고 변환되기 때문이다. 식물은 이산화탄소와 물만 흡수하면 모든 탄수화물과 지방을 만들지만 단백질을 만들기 위해서는 반드시

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 25 질소를 흡수하여야 한다. 이 질소는 대부분 뿌리에서 질산(NO3)형태로 흡수되고

식물 내부에서 아질산(NO2)을 거쳐 암모니아(NH3)로 변환되고 이것이 글루탐산 과 결합하여 글루타민이 된다. 이 과정을 통해 글루탐산에 포획된 질소는 다른 아미노산들을 합성하는데 사용된다. 보통 단백질을 구성하는 아미노산의 15% 이상이 글루탐산이다. 우리가 먹는 식품에는 다른 아미노산에 비하여 글루탐산이 압도적으로 많다. 밀 단백질은 40%, 토마토 단백질은 37%이상이 글루탐산으로 이루어져있다. 쇠고기와 우유, 치즈, 요구르트, 달걀 등에 글루탐산이 많이 함유되어 있고, 해수어나 담수어 등의 수산물에도 글루탐산의 함량이 높다. 또한 콩나물, 두부뿐만 아니라 된장, 고추장, 간장 등의 콩 가공식품에도 글루탐산이 많다. 국수, 빵과 같은 밀가루제품 과 기호식품인 커피, 코코아에도 단백질 중에서 글루탐산의 비율이 가장 높고 심지어 과일의 단백질 중에서도 글루탐산이 가장 높은 비율을 차지한다. 특히 모유에는 우유보다 단백질은 적으면서 유리 글루탐산은 10배나 많다.

표 2. 단백질에서 글루탐산 비율[31]

단백질 종류 글루탐산(%) 단백질 종류 글루탐산(%) 쇠고기 15.5 밀(글리아딘) 43.7 우유 전지분유 17.8 밀(글루테닌) 35.9 우유 카제인 21.5 옥수수(제인) 31.3 모유 17.0 옥수수(글루테닌) 12.9 닭고기 15.9 쌀(오리제닌) 14.5 전란 11.9 콩(글리시닌) 19.5 난백(계란 흰자) 12.7 땅콩(아라킨) 19.5 돼지고기 15.5 커피 34.8 포도 14.1 고등어 15.5 토마토 37.0

26❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 표 3. 식품 재료들의 우마미 제공 물질 함량[32] (mg/100 g) 글루탐산 구아닐산 다시마 2,240 말린 표고버섯 150 파마산 치즈 1,680 말린 곰보버섯 40 김 1,378 김 13 절인 햄 337 말린 곰팡이 포시니 버섯 10 에멘탈 치즈 308 말린 느타리버섯 10 토마토 246 닭 5 체다 치즈 182 쇠고기 4 패주(조개) 140 대게 4 녹색 아스파라거스 106 돼지고기 2 푸른 완두콩 106 이노신산 양파 51 가쓰오부시 474 시금치 48 참치 286 녹차 엑기스 32 닭 283 닭 22 돼지고기 260 대게 19 쇠고기 90 쇠고기 10 김 9 감자 10 대게 5 돼지고기 9 성게 2

고기는 단백질 함량이 많으므로 글루탐산의 양도 많다. 하지만 단백질을 많이 필요로 하는 생물이라 글루탐산의 99%는 단백질 상태로 존재하고 아미노산 상태 로 존재하는 것은 1% 수준이다. 식물의 경우 단백질의 비율이 낮아서 글루탐산의 양이 적다. 하지만 존재하는 글루탐산의 10% 이상은 아미노산 상태이다. 이것은 동물에 비하여 10배나 높은 비율이다. 샤브샤브 국물에 채소를 넣었을 때 우마미 를 진하게 느끼는 이유도 여기에 있다. 따라서 인간은 발효 등 분해를 통해서 유리 글루탐산의 비율을 높이거나 천연에서 유리 글루탐산의 비율이 높은 것을 찾아 맛의 원료로 사용했다. 우마미를 높이는 가장 효과적인 방법은 단백질을

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 27 분해하는 것이다. 미생물의 효소를 이용하여 단백질을 분해하여 우마미를 내는 것은 생각보다 아주 오래되었다. 우유의 단백질을 분해한 치즈, 콩의 단백질을 분해한 된장, 간장, 생선의 단백질을 분해하는 젓갈이 대표적이다.

표 4. 여러 가지 식품에 포함된 단백질의 아미노산 조성 비율(%)[33] 쇠고기 우유 모유 돈육 닭고기 계란 콩 쌀 보리 밀 커피 코코아 포도 바나나 수박 균 Glutamic 15.6 19.9 17.0 15.9 15.9 13.1 19.0 18.4 26.1 33.7 34.8 17.2 14.1 17.8 15.1 20.5 Aspartic 9.5 7.2 8.3 9.4 9.9 10.1 6.9 9.2 6.2 4.2 8.2 11.4 6.6 14.5 9.3 8.8 Leucine 8.3 9.3 9.6 8.2 8.3 8.5 8.2 8.2 6.8 6.9 8.2 6.9 3.8 8.0 4.3 7.1 Lysine 8.8 7.5 6.9 9.2 9.2 7.2 6.8 3.5 3.7 2.2 1.6 5.7 4.7 5.9 14.8 5.9 Proline 5.0 9.2 8.3 4.1 4.0 4.0 5.3 4.7 11.9 11.6 6.0 4.9 13.9 3.3 5.7 6.8 Arginine 6.7 3.4 4.4 6.3 6.9 6.0 7.7 8.7 5.0 4.0 0.9 6.5 22.6 5.7 14.1 8.0 Valine 5.2 6.4 6.4 5.5 5.0 6.1 5.4 5.8 4.9 4.0 4.7 6.9 3.8 5.5 3.8 5.1 Serine 4.1 5.2 4.4 4.2 4.5 7.4 5.4 5.2 4.2 5.0 2.2 4.9 3.8 4.7 3.8 4.7 Alanine 6.3 3.3 3.6 5.9 6.0 5.6 4.0 5.6 3.9 3.2 5.8 5.3 3.8 4.7 4.1 4.7 Isoleucine 4.7 5.9 5.7 4.8 4.8 5.5 5.2 4.1 3.6 3.5 3.0 4.4 1.9 3.3 4.5 4.0 Phenylalan 4.1 4.6 4.7 4.1 4.2 5.3 5.6 5.3 5.6 5.0 4.5 5.5 3.3 5.7 3.6 4.9 Glycine 6.3 2.0 2.6 4.8 5.1 3.4 3.7 4.5 3.6 3.6 7.6 5.1 2.8 4.5 2.4 4.2 Threonine 4.1 4.3 4.7 4.7 4.4 4.8 4.2 3.5 3.4 2.7 2.4 4.5 3.8 3.3 6.5 4.0 Tyrosine 3.3 4.6 5.4 3.5 3.7 4.1 4.2 5.3 2.9 3.0 2.8 4.3 1.7 1.1 2.9 3.3 Histidine 3.3 2.6 2.3 4.1 3.2 2.4 3.4 2.5 2.2 2.2 2.8 2.0 3.8 9.0 1.4 3.2 Methionine 2.7 2.4 2.1 2.7 2.7 3.1 1.1 2.4 1.9 1.8 0.4 1.2 1.6 0.9 1.4 1.7 Cystine 1.3 0.9 1.9 1.3 1.1 2.3 2.5 1.8 2.2 2.1 3.5 1.4 1.7 1.1 0.5 1.8 Tryptophan 0.7 1.3 1.7 1.3 0.9 1.2 1.3 1.2 1.7 1.2 0.5 1.7 1.9 1.1 1.7 1.3

우유는 아미노산 상태로 존재하는 글루탐산의 비율이 0.2%에 불과하다. 그러 나 치즈를 만드는 과정에서 충분한 숙성을 통해 미생물에 의해 분해되어야 10% 정도의 비율로 아미노산 상태의 글루탐산이 되는데 비하여, 잘 익은 토마토는 무려 59%가 유리 글루탐산으로 존재한다.

28❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 3. 미각 세포와 수용체

단백질은 거대한 분자이기 때문에 맛으로 느낄 수 없다. 그러나 식품에서의 글루탐산은 대부분 단백질로 결합한 상태이기 때문에 별도로 글루타민산나트륨 을 넣어주어야 한다. 혀에는 많은 미뢰가 있고 미뢰 속에 존재하는 미각세포로 맛을 느끼게 된다. 그런데 미각세포는 물리적 충격으로 수용체가 손상되는 것을 막기 위해 미각돌기 (Paphillae) 안쪽에 꽃송이 모양으로 배열되어 있으며, 이 때 맛으로 느끼는 최소 조건은 미각세포에 존재하는 맛 수용체와 결합하는 것이다. 맛으로 느낄 수 있는 분자량의 상한선이 20,000정도이지만, 실제로 맛을 느낄 수 있는 분자는 대부분 이보다 훨씬 적다. 따라서 단백질은 아미노산이 수백 개 이상 결합한 거대 분자라 무미, 무취이고 단백질로 결합하지 않은 상태로 소량 존재하는 아미노산만 맛으로 느낄 수 있다. 그러므로 단백질로 결합하지 않은 유리 아미노산의 양과 그 맛을 알아야 한다. 생명체는 아미노산을 단백질로 합성하여 생명유지에 필요한 작용을 하고, 그 생명체를 음식으로 섭취할 때는 다시 아미노산 단위로 분해되어야 한다. 그리고 분해된 아미노산일 때 맛으로 느낄 수 있다. 따라서 우마미 성분의 경우 유리형 아미노산인 것이다. 단백질의 맛을 알려면 아미노산의 맛을 알아야 한다. 아미노산의 종류는 20종 이 넘지만 어떠한 생명체든 단백질을 구성하는 아미노산은 20개로 구성되어있다. 맛은 다섯 가지이므로 아미노산의 맛도 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 우마미 중의 하나이다. 짠맛은 나트륨 이온, 신맛은 수소이온의 맛이므로 사실 단맛, 우마미, 쓴맛 중의 하나이다. 그런데 맛 물질은 대개 물에 잘 녹으면 단맛이고 물에 약간만 녹는 물질이 쓴맛인 경우가 많다. 아미노산 중에 분자량이 아주 작거나, 친수기

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 29 (-OH)가 있는 아미노산은 단맛이며 산성 아미노산은 물에서 전기적 반발력으로 잘 녹을 수 있다. 산성 아미노산은 글루탐산과 아스파르트산뿐이고 이것이 우마미 가 된다. 글루탐산은 아스파르트산보다 분자길이가 약간 길고 우마미도 3배나 강하다. 혀의 표면에는 유곽유두, 버섯형유두, 엽상유두가 있으며 각각의 유두에는 미각 수용체인 미뢰가 있다. 버섯형 유두는 혀의 전면에 약 65% 정도로 존재하고 있는 버섯 같은 형태를 한 조직으로 유두의 윗부분에 여러 개의 미뢰가 있다. 혀의 끝 면에는 V 형태로 늘어져 있는 8~10개의 유곽우두가 있으며 각각 100~300 개의 미뢰가 집중되어 존재한다. 엽상유두는 어금니 옆, 혀의 가장자리에 있는 주름진 조직으로 주름의 내부에는 미뢰가 존재하고 있다. 또한 혀 이외에 인두 (pharynx)와 입천장 등의 점막에도 미뢰가 존재하고 있어 음식을 삼킬 때 맛을 느낄 수 있도록 하는 역할을 한다. 음식을 씹을 때 정미물질이 녹아나와 미뢰에 고루 퍼져 음식의 맛을 정확하게 느낄 수 있다. 미뢰에는 미각 수용체를 지닌 수십 개의 세포가 있다. 이 미세포는 길고 가느다란 방추 형태를 하고 있다. 세포의 상단은 혀의 표면에 접촉하고 있으며 여기에는 미세 융모라고 불리는 감각모가 있다. 미세 융모에는 다양한 종류의 수용체와 나트륨, 수소 등의 이온이 통과하는 채널이 있으며 맛 물질을 받아들이고 있다. 우리의 입 안에는 인종과 연령에 따라 차이가 있지만 성인은 7,500~12,000개의 미뢰가 있다고 알려져 있다. 나이 가 들면서 미뢰의 수가 감소해 미각감도가 약해지는 것은 당연하지만 시각, 후각, 청각에 비해 미각은 고령이 되어서도 쇠퇴하기 어렵다고 알려져 있다. 미세포는 10~12일 정도의 주기로 재생되고 있다.

30❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 15. 구강내부[34]

1개의 미뢰에도 동시에 여러 종류 (단맛, 신맛, 짠맛, 우마미, 쓴맛)의 미각세포 가 있다. 그리고 한 가지 미각세포는 한 가지 맛을 주로 느낀다. 맛은 다섯 가지이지 만 미각세포의 종류는 대략 40종으로, 많은 종류가 쓴맛을 담당하는 것이다. 쓴맛을 담당하는 수용체가 36가지 중 11가지는 화석화되어 기능이 없어지고 25가 지가 작동한다. 단맛을 느끼는 수용체는 단 한 가지뿐이다. 인간뿐 아니라 다른 동물도 대부분 한 가지 수용체만 가지고 있으며 이 수용체로 천연 감미료든 합성 감미료든 모두 감지한다. 우마미를 느끼는 수용체는 2종으로 기본 구조는 단맛을 느끼는 수용체와 유사하다. 결국 인간은 단맛 1종, 우마미 2종, 짠맛 1종, 신맛 1종, 쓴맛 수용체 25종으로 모든 맛을 느끼는 것이다. 2004년 노벨상 수상자인 리처드 액셀과 린다 벅이 후각세포에서 냄새 분자를 식별하는 수용체가 G단백공

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 31 역수용체(G protein coupled receptor, GPCR, 이하 G수용체)임을 밝혔다. 이 단백질의 기능은 세포막 밖에서 분자 형태를 감지하는 것으로, 인간에게 지금까지 밝혀진 G수용체는 약 800종이다. 따라서 우리 몸은 800종 이상의 분자를 구분하 여 인식한다. 800종의 G수용체는 기본 형태는 같지만 구성하는 아미노산의 종류 에 따라 단백질의 입체적인 모양이 바뀐다. G수용체는 후각세포 표면에서 계속 움직이다가 모양이 일치하는 분자와 결합하여 활성 상태로 바뀐다. 화학물질을 감지하는 G수용체는 후각(OR, TAAR), 보습코(vomeronasal organ, V1R, V2R) 2가지가 있고, 입에는 미각(T1R, T2R) 수용체가 있다.

그림 16. 미뢰와 미세포 표면 막에서의 미각수용체[35]

32❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 이케다 교수가 1907년부터 존재한다고 주장했던 우마미가 완전히 공인받은 것은 혀에서 글루탐산 수용체가 확인된 이후다. 이 수용체는 G수용체이고 단맛을 감지하는 수용체 또한 G수용체이다. 후각, 미각뿐 아니라 시각마저도 G수용체로 감지하고, 호르몬과 신경전달물질을 인식하는 것도 G수용체가 많다. 감각의 문제뿐 아니라 생존의 문제도 G수용체의 정상적인 작용에 달려있다. 포만감 등 비만에 관련된 호르몬도 절반은 G수용체로 감지한다. 약의 작용도 절반 이상이 G수용체이고, 심지어 면역과 암에도 연관되어 있다. 이 G수용체로 감지되는 부분이 0.5 nm 이하의 정말 미세한 부분이고 이곳에 결합 가능한 분자가 식품 중에 극히 일부라는 것이 맛을 감각하는 기능의 한계이기 도 하다. 흔히 식품의 맛과 향은 식품에 든 모든 성분이 어우러져서 만들어진 것으로 착각하지만 맛은 오로지 맛의 수용체에 결합하는 미량인 물체의 감각만을 조합한 결과이다.

그림 17. G수용체의 전형적인 모습과 분자의 결합 모습[36]

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 33 4. 우마미(감칠맛) 성분

아미노산계 우마미 성분인 글루탐산 이외에 중요한 우마미 물질로는 핵산계 조미료인 5‘-이노신산(IMP)과 5’-구아닐산(GMP)이 있다. 이것의 의미를 알려 면 먼저 아데닌을 이해할 필요가 있다. 아데닌은 우리 몸에서 여러 가지로 쓰인다. 생명체의 에너지인 ATP의 기본 형태이고 주요 2차 신경전달물질인 cAMP, 크렙 스 회로를 원활하게 작동하도록 도와주는 NAD, FAD, CoA의 기본 분자이기도 하다. 또한 아데닌은 유전자 정보를 담당하는 4개의 핵산 중 하나이다. 대사 과정에서 여러 가지로 변형되는데 이 중에서 이노신산과 구아닐산이 우마미로 느껴진다. 핵산계 조미료는 글루타민산나트륨과 마찬가지로 이들 물질에 나트륨 을 붙인 것이다.

표 5. 우마미 성분의 구조와 맛[37]

아미노산 핵산 L-글루 D-글루 5‘-이노신산 3‘-이노신산 5‘-구아닐산 3‘-구아닐 물질명 타민산 타민산 나트륨 나트륨 나트륨 산 나트륨 나트륨 나트륨

구조식

우마미 있음 없음 있음 없음 있음 없음 유무

이노신산나트륨이 멸치 맛을, 구아닐산나트륨은 버섯 맛을 낸다. 이노신산이

34❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 포함된 원료로는 일본은 가쓰오부시가 대표적이고 우리나라는 멸치가 대표적이 다. 멸치는 글루탐산은 생각보다 적으나 이노신산이 가장 많은 식품 중 하나이고, 멸치 이외에도 참치, 닭고기, 돼지고기에도 상당히 많다. 그런데 또 다른 우마미인 구아닐산이 많은 원료는 드물며 버섯류 정도이다.

표 6. 국가별 우마미 재료를 조합하는 형태[38] 국가 글루탐산 원천 이노신산 원천 서양 양파, 당근, 샐러리 + 쇠고기 사태 일본 다시마 + 가쓰오부시 중국 배추, 파 + 닭뼈 한국 다시마 + 멸치

핵산계 조미료는 자체의 우마미 보다는 글루탐산과 만났을 때의 상승효과가 의미가 있다. 우마미가 최대 7~30배 증폭되기 때문이다. 예를 들면, 고기에 유리 글루탐산은 많지 않지만 이노신산과 구아닐산이 소량 들어있어 우마미가 증폭되 기 때문에 고기가 맛있어진다. 이처럼 아미노산계와 핵산계 우마미 조합의 시너지 효과가 구체적으로 밝혀진 것은 1960년대다. 이러한 상승효과는 오래 전부터 요리에서 이용되어 왔는데, 일본은 다시마와 가쓰오부시를 결합해서 쓰고, 우리 나라에서는 다시마와 멸치를, 중국은 채소와 닭고기 뼈를 조합해서 쓰는 경우이 다. 아래의 표에 이노신산(IMP)의 우마미 상승효과를 나타내었다. 가장 효과적인 것이 50 : 50의 혼합으로 7배 까지 증폭되고, 10%만 혼합해 주어도 우마미는 5배 이상이 증가하며 1/100만 혼합되어도 우마미가 2배는 증가한다. 구아닐 (GMP)의 경우 50: 50을 혼합하면 무려 30배나 증폭된다. 1/10만 혼합해도 거의 20배, 1/100만 혼합해도 5배가 증폭된다.

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 35 그림 18. 우마미의 상승효과[39]

표 7. 글루탐산과 이노신산이 만났을 때 우마미 상승효과[40]

구성비(%) 원료비 (kg당 원) 우마미 글루타민 이노신산 글루타민 이노신산 강도 합계 비용 산나트륨 나트륨 산나트륨 나트륨 100 0 1 10,000 0 10,000 10,000 99 1 2 9,900 500 10,400 5,200 98 2 2.5 9,800 1,000 10,800 4,300 95 5 3.5 9,500 2,500 11,500 3,429 90 10 5 9,000 5,000 14,000 2,800 50 50 7 5,000 25,000 30,000 4,286 0 100 2 0 50,000 50,000 25,000

우마미의 상승작용은 맛 수용체의 특별한 구조에 의한 것이다. 우마미 수용체는 G수용체가 2개 결합한 C형으로 일반적인 A형에 비하여 길이가 2배 이상 길어서 세포막 상단에 또 다른 결합부위가 있다. 이 상단에 핵산이 결합하면 하단의

36❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 형태가 글루타민산나트륨과 훨씬 강하게 결합할 수 있는 형태로 변한다. 따라서 양에 비하여 느끼는 정도가 훨씬 강해지는 것이다. 맛을 내는데 어떠한 성분이 기여하는지 조사하는 방법으로 ‘오미션테스트 (omission test)’가 있다. 오미션테스트는 식품에 함유된 엑기스 성분을 분석하여 데이터화 한 후 이를 기반으로 맛을 재현하는 테스트이다. 이 테스트를 통해 토마토와 치즈, 게를 가지고 맛을 재현해 본 실험결과가 있다. 토마토 엑기스에서 는 아미노산인 글루탐산과 아스파라긴산, 유기산인 구연산, 포도당, 미네랄에 따라 토마토의 맛을 재현 할 수 있었고 이것들을 물에 녹인 엑기스의 형태는 무색투명했지만 토마토의 맛이 났다. 글루탐산을 넣지 않은 수용액에서는 산미가 강하고 청사과와 매실주스와 같은 맛이 났다. 또한 에멘탈 치즈(Emmental cheese)의 맛을 분석하기 위해 엑기스를 분석한 결과 단맛은 프롤린, 알라닌, 글리신, 트레오닌, 세린이 있었고, 신맛과 짠맛은 유산, 숙신산, 나트륨, 칼륨 등의 미네랄, 쓴맛은 발린, 류신, 이소류신, 페닐알라닌, 티로신, 히스티딘, 리신, 육수의 맛은 글루탐산이 있었다. 이 가운데 에멘탈 치즈의 맛을 재현하기 위한 필수성분은 단맛과 육수의 맛을 내는 아미노산이었다. 그리고 게의 맛은 주로 아미노산과 핵산관련 물질인 이노신산과 구아닐산으로 이루어져 있었다. 아미노 산 중에서도 글리신, 알라닌, 발린, 글루탐산, 메티오닌의 비중이 크며 글리신과 알라닌은 게 특유의 단맛, 발린은 특유의 쓴맛, 글루탐산은 우마미, 메티오닌은 게의 독특한 맛의 발현에 관여하였다. 이러한 결과로 볼 때, 글루타민, 이노신산 및 구아닐산 등의 우마미 성분이 맛을 재현하는데 필수성분으로서 함유되어 있는 것을 알 수 있다.

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 37 5. 우마미(감칠맛) 조미료

글루타민산나트륨, 이노신산나트륨, 구아닐산나트륨등은 그 자체가 우마미 성분이다. 앞서 말한 것과 같이 우마미 조미료는 단일로 사용하기보다 혼합하여 사용했을 때 우마미가 비약적으로 강하게 되는 상승효과가 있다. 현재 일본에서 판매되고 있는 우마미 조미료는 표 8에 나와 있다. 우마미 조미료를 크게 나누어 볼 때 아래의 4가지 종류로 구분 할 수 있다. 주로 가정에서 사용되고 있는 것은 표 8에 나와 있는 3-저핵산계 우마미 조미료와 4-고핵산계 우마미 조미료의 상승효과를 이용한 것이다.

표 8. 우마미 조미료의 분류[41]

종류 우마미 조미료 원료명 1 아미노산계 우마미조미료 글루타민산나트륨 이노신산나트륨, 구아닐산나트륨, 2 핵산계 우마미조미료 리보뉴클레오타이드나트륨1) 3 저핵산계 우마미조미료 리보뉴클레오타이드나트륨을 1~2.5% 배합 4 고핵산계 우마미조미료 리보뉴클레오타이드나트륨을 6~12% 배합

우마미 조미료는 소금과 설탕처럼 장기 보존하여도 그 품질은 변하지 않는다. 드물게 흡습하는 경우가 있지만 조미료로써의 효과는 변하지 않는다. 그 때문에 일본 식품위생법에서는 유통기한(일본은 상미기한)을 표시 하지 않아도 좋다고 되어 있다. 우마미 조미료는 일본뿐만 아니라 세계 100개국 이상의 나라와 지역에 서 가정의 조리뿐 아니라 레스토랑, 가공식품의 생산 등에도 폭넓게 사용되고 있다. 가공식품에 우마미 조미료가 사용된 경우, 상품포장의 원료표시에 ‘조미료 (아미노산)’또는 ‘조미료(아미노산 등)’이라고 표시하고 있다.

1) 리보뉴클레오타이드는 이노신산나트륨과 구아닐산나트륨의 혼합물

38❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 표 9. 일본 국내 가정용에 판매되고 있는 우마미 조미료(2002)[42]

무전약품 야마사 JT(주) 아지노모토(주) JT(주) 공학(주) 간장(주) 욱미 아지노모토 하이미 미타스 이노이치방 후레브 저핵산계 고핵산계 글루탐산 나트륨 100% 97.5% 92% 88% 92% 91.5% 리보뉴클레오타이드 2.5% 8% 8% 8% 나트륨 이노신산 나트륨 4.25% 구아닐산 나트륨 4.25% 구연산 나트륨 4%

우마미 조미료 중 세계에서 가장 많이 생산되고 있는 것은 글루타민산나트륨이 다. 현재 글루타민산나트륨의 생산과 소비는 세계적으로 증가하고 있으며 그 규모는 약 150만톤에 달한다. 과거에는 우마미 조미료의 대부분이 국내에서 생산 되어왔으나 경제의 세계화로 인해 해외생산거점의 건설이 진행되어 확대된 세계 의 수요에 맞춰나가고 있다. 또한 현대 가정의 식사는 주부층의 취업과 사회구조의 변화에 따라 다양화되었고, 조리된 식품과 반조리 식품이 판매되어 음식의 다양화 가 더욱 진행되었다. 이 가운데 식품산업에서 우마미 조미료는 크게 공헌하고 있다.

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 39 표 10. 우마미 조미료(글루타민산나트륨)의 세계 추정 수요량(2002)[42] (단위: 톤) 나라․지역 수요량 나라․지역 수요량 일본 95,000 그 외의 아시아 110,000 대만 30,000 중국 650,000 한국 60,000 유럽 전 지역 90,000 타이 80,000 북미 캐나다 60,000 말레이시아 10,000 중남미 40,000 필리핀 20,000 아프리카 30,000 인도네시아 80,000 그 외 50,000 베트남 70,000 총계 1,475,000

우마미 조미료인 글루타민산나트륨을 요리에 첨가 했을 때 요리에 대한 인상이 어떻게 변화하는지에 대해 다음과 같은 실험을 진행하였다. 식품에 관해 전문적인 지식을 지니지 않은 20~30대 일반인을 대상으로 사전에 수집한 평가목차를 기반 으로 작성한 32개의 평가척도에 따라 글루타민산나트륨을 첨가한 요리와 첨가하 지 않은 요리의 비교평가를 실시하였다. 이러한 평가는 semantic differential(SD)법이라 불리는 방법이다. 이 방법에 의해 16종류의 요리에 대해 검토했으며 16종의 요리 가운데 비프콘소메수프(beef consomme soup)에 대한 결과를 그림 19에 표시하였다. 이 결과에서 확인한 우마미 조미료의 효과는 이하 와 같다. ① 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛 등 식품전체의 맛을 증강 ② 맛의 지속성(깊고 진한맛, 순한맛, 중후감) 증강 ③ 쇠고기, 닭고기 맛과 같은 식품고유의 맛 증강 ④ 육즙과 다시와 같은 효과

40❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety ⑤ 식품의 기호도 향상 ⑥ 식품의 향에는 영향을 주지 않음

여기에서 우마미 조미료는 식품이 지닌 맛을 향상시키고, 식품의 장점을 더욱 증강시키는 효과가 있다고 설명하고 있다.

그림 19. 비프콘소메수프 중의 우마미 조미료의 첨가효과[43]

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛 ❙ 41 III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용

1. 조미료의 정의

Eusebio 교수의 말에 따르면 인간은 의식하지는 못했지만 수 세기동안 여러 식품 속에 들어있는 우마미에 익숙해져 있는데 그런 식품류에는 유럽의 국물과 부용, 이탈리아의 토마토소스와 치즈류, 동남아의 생선을 원료로 한 소스, 한국이 나 일본의 된장과 간장 등이 대표적이라고 설명했다. 또한 글루탐산을 통해 사람이 느끼는 우마미에 대한 표현은 동서양 모두에서 찾아볼 수 있는데 영어로는 “meaty”, “broth-like”, “savoury” 중국어로는 “Xian-Wei”, 프랑스어로는 “Osmazome”, 한국에서는 “감칠맛”이라 표현되며, 현재 우마미(Umami)가 세계 적으로 제 5의 맛으로 인정받은 공식 명칭이다. 실험을 통해 토마토 중의 글루탐산과 아스파르트산의 농도는 토마토의 맛을 내는 가장 중요한 요인으로 완전히 숙성된 붉은 토마토는 우마미와 당분이 풍부한 것으로 나타났다. 또한 치즈가 숙성됨에 따라 글루탐산의 함량이 증가하기 때문에 치즈 내 글루탐산의 함유량은 치즈 숙성 정도의 지표로 사용되고 있다. 더불어, Eusebio 박사는 우마미라고 불리는 글루탐산의 고유한 맛은 제 5의 맛으로 인식되 고 있으며 사람들은 그 독특한 특성을 각국의 요리에 적용하고 있다고 말하였다. 우리나라 사람들은 우마미의 원천을 장류나 젓갈과 같은 발효음식들에서 찾아 왔으며 우마미를 나게 하는 글루탐산이 많이 들어 있는 것은 단백질 식품들임을 알아냈다. 서양사람들은 육식을 주로 하는 반면 우리나라는 쌀과 채식을 주식으로 하기 때문에 장류나 젓갈 같은 발효음식을 주요한 기본 조미료로 함께 사용해 왔다. 장류발효나 젓갈발효는 콩이나 생선 단백질의 아미노산을 가수분해하는 미생물의 작용을 이용하여 구수한 고기 맛을 내게 하는 것이 큰 특징이다. 콩이나

42❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 생선 단백질에는 글루탐산 성분이 20~25% 정도 들어 있으며 이는 간장이나 젓갈의 맛을 내는 주성분이다. 오늘날 미생물 발효법으로 저렴하게 대량 생산하여 순도를 높인 것이 바로 미원과 같은 발효조미료 글루타민산나트륨이다. 따라서 발효조미료 글루타민산나트륨의 소비가 서양보다 일본, 대만, 동남아, 한국 등 쌀을 주식으로 하는 동양에서 훨씬 높을 수밖에 없다[44]. 조미료는 크게 성분에 따라 발효조미료와 종합조미료, 자연조미료로 나뉜다. 발효조미료란 일정한 온도와 습도를 갖춘 공간에서 사탕수수의 원당과 부산물인 당밀을 이용해 생산된 물질을 가공한 조미료다. 글루타민산나트륨과 핵산계조미 료는 적은 양으로도 우마미를 낼 수 있어 가격대비 효용이 뛰어나다. A사의 발효조 미료 ‘미원’이 대표적인 제품이다. 종합조미료는 일정량의 글루타민산나트륨에 건조한 쇠고기, 파, 마늘, 양파 등 천연재료와 소금을 혼합한 조미료로 B사의 ‘다시다’와 A사의 ‘감치미’가 대표적 제품이다. 종합조미료는 발효조미료보다 고가이며 보다 풍부하고 다양한 맛을 내줘 80년대 이후 조미료의 실세로 군림하고 있다. 자연조미료는 글루타민산나트륨과 합성첨가물 등 인공적 원료를 배제한 조미료로 자연적 성분의 사용을 지향하며, 음식의 풍부한 맛을 내기 위해 효모와 쌀가루를 활용하는 한편 쇠고기와 해물의 총 함량을 높이고 양파, 마늘, 표고 등을 말린 가루를 그대로 사용한다.

2. 글루탐산의 조미료 역할

글루탐산은 가장 일반적인 아미노산 중 하나이며, 여러 단백질과 펩티드 및 대부분의 조직에 존재한다. 채소, 해산물, 육류, 치즈 등 다양한 식품에서 자연적 으로 발생하는 글루탐산은 식품의 우마미를 향상 시킨다. 글루탐산이 여러 식품에 서 자연적으로 발생하기는 하나, 이는 주로 풍미를 증가시키는 요소로 첨가되곤

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 43 한다. 글루타민산나트륨이 식품에 추가될 때, 이는 자연적으로 발생하는 유리글 루탐산과 유사한 맛내기 기능을 제공하게 되는데 따라서 식품첨가물로서의 글루 타민산나트륨은 육류, 가금류, 해산물, 스낵, 수프, 스튜 등의 자연적인 맛을 향상시키기 위해 사용된다. 글루타민산나트륨은 소비자가 식품을 선택할 때, 소비자의 기호도를 선정하는 데 판단기준으로 사용될 수 있다. Bellisle의 연구에 따르면, 지방 함량을 30% 줄인 파스타와 으깬 감자 요리를 섭취하였을 때 소비자가 섭취한 열량과 지방이 상당히 감소하였으며 소비자의 기호성 또한 그와 비례하여 감소한 것으로 확인되 었다. 식품 내 존재하는 지방과 열량 감소를 유지하면서 최적의 글루타민산나트륨 양을 지방함량을 줄인 식품에 첨가하였을 때 소비자의 기호성이 일부 회복됨을 확인할 수 있었다. 또한 글루타민산나트륨의 첨가는 염화나트륨 첨가량을 줄일 수 있다는 연구가 보고되었다. Yamaguchi에 따르면 우마미를 내는 물질을 식품 에 추가하였을 때 맛의 품질이 크게 향상되고, 짠맛에 대한 욕구를 줄일 수 있다는 연구를 발표하였다. 염화나트륨은 나트륨 함량이 33%이고 글루타민산나트륨은 13%이다. 글루타민산나트륨은 염화나트륨보다 1/3 수준의 적은 나트륨을 포함 하고 있기 때문에, 음식에 글루타민산나트륨을 첨가하는 것은 소비자로 하여금 더 적은 소금을 사용하고 나트륨 섭취량을 줄이면서도 입에 맞는 음식을 즐길 수 있도록 할 수 있다. 즉, 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨 첨가는 식품 최적의 자연적인 맛을 제공하고, 식품 내 나트륨과 지방의 함량을 줄이는데 효과적 이다. 또한, 식품의 기호성에 영향을 미치지 않는 한에서 총 나트륨의 30~40%를 줄일 수 있도록 해준다[45]. 글루타민산나트륨은 식품첨가물 중 향미증진제로 많이 사용이 되고 있다. 향미 증진제란 식품의 맛과 향을 강화시키기 위해 사용되는 식품첨가물을 말한다.

44❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 식품의약품안전처는 현행 식품 등의 표시기준에 따라 L-글루타민산나트륨 (MSG)이 첨가, 사용된 가공식품의 포장지에는 「L-글루타민산나트륨」과 용도 인 「향미증진제」를 함께 표시하도록 하고 있다[46]. 한편, 일반 소비자들은 식품첨가물인 글루타민산나트륨을 글루탐산의 유일한 공급원으로 생각하고 있 으나, 글루탐산은 유제품, 육류, 어류, 채소류 등과 같이 동, 식물성 단백질 함유 식품에 천연으로도 존재하고 있다.

표 11. 식품 중 글루탐산의 함량[47] 단위 : (ppm) 유제품 알/육류 어류 채소류 양파 180 비트 300 달걀 230 피망 320 우유 20 돼지고기 230 대구 90 당근 330 모유 220 쇠고기 330 연어 200 시금치 390 파머산치즈 12,000 닭고기 440 고등어 360 옥수수 1,300 오리고기 690 토마토 1,400 완두콩 2,000

글루타민산나트륨은 소량으로도 수프, 샐러드, 고기국물, 육류, 가금류, 해산 물 및 채소류 등의 식품 본연의 자연스런 맛과 향을 증가시킬 수 있으며 식품 산업에서는 이를 활용하여 가공식품 제조 시 첨가하여 사용하고 있다. 글루타민산 나트륨을 식품첨가물로서 이용한 예로는 다양한 특허 기록에서도 찾아 볼 수 있다. 대표적인 특허로는 “L-글루탐산 및 염기성 아미노산을 포함하며 수용액 상태에서 pH 6.5~8.0인 아미노산 조미료 조성물”에 관한 것이 있다. 본 발명을 통해 제조되는 조미료 조성물은 아미노산인 L-글루탐산을 기본 성분으로 하고 L-글루탐산과 조합을 이루어 관능과 염미가 개선된 복합 조미료로서 염기성

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 45 아미노산을 선택하고, L-글루탐산과 염기성 아미노산의 복합물에 대한 pH를 일정 범위로 정교하게 조절함으로써 관능을 매우 우수하게 하는 복합 아미노산 조미료이다[48]. 또한 덧붙여 설명하자면 글루타민산나트륨은 조리 시 소량 첨가하여 식품의 좋은 맛을 강화시켜 주는 향미강화제의 하나이다. 글루타민산나트륨은 약하지만 상쾌한 단맛과 짠맛을 가지고 있으며, 한편으로는 지나친 짠맛과 쓴맛을 완화하여 준다[49]. 음식 종류별로 글루타민산나트륨이 첨가되는 정도를 살펴보면 아래 그림 20과 같다. 글루타민산나트륨이 첨가되는 음식은 국물 음식(국, 찌개, 육수) 이 가장 많았고(79.8%), 육류 이용 음식(32.7%), 김치․장아찌류(26.8%), 나물 류(19.8%), 생선 이용 음식(16.7%) 순으로 나타났다[50].

(%)

그림 20. 음식의 종류에 따른 글루타민산나트륨 첨가율[50]

글루타민산나트륨 및 핵산계 조미료는 가정용 조미료 이외에도 산업용 소재로 도 활용되고 있다. 산업용 소재로의 개발은 설비투자가 많은 장치산업이므로 소재의 신제품 개발보다는 원가 절감 등을 목표로 하는 공정개선과 용도 확대를 위한 연구개발에 중점을 두고 있다. 수입개방에 따른 국제 경쟁력 확보를 위하여

46❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 생산 수율 향상을 위한 우량 균주 개발 및 공정 자동화로 제조 원가를 낮추는 공정 개선을 지속적으로 추진하고 있다. 국내의 시장구조를 비추어 볼 때, 이러한 수율 향상을 위한 노력은 계속될 것이며, 글루타민산나트륨 및 핵산계 조미료의 생산을 위한 지속적인 투자와 공정 개선은 계속될 전망이다. 대표적인 개선 공정으 로는 축육 및 어육에 존재하는 효소의 작용으로 핵산의 맛성분이 감소하는 것을 방지하기 위하여 핵산칼슘을 만들고, 여기에 글루타민산나트륨을 혼합하여 산업 용 소재로 공급하는 것이다. 또한 멸치 맛을 내는 이노신산나트륨(IMP)과 버섯 맛을 내는 구아닐산나트륨(GMP)을 식품의 용도에 맞도록 적정배합비로 혼합한 제품이 다양하게 개발되고 있다. 글루타민산나트륨과 핵산계 조미료는 앞으로 산업용 소재로서의 공급이 증가할 것이며, 산업별 특성에 맞는 품목별 용도개발이 지속적으로 전개되고 있다.

3. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨

국내뿐만 아니라 해외에서도 식품첨가물로서 글루타민산나트륨을 자주 이용 하고 있으며, 다양한 식품에서 발견된다. 멸치나 정어리 같은 어류를 소금에 절인 어장(젓갈)은 로마 시대에도 유행했다. 18세기 프랑스의 미식가 브리야 샤바랭이 개발한 송아지뼈 육수나 토마토와 치즈를 많이 쓰는 이탈리아 요리도 글루타민산나트륨으로 향미를 증진 한다. 소비기준으로 볼 때 미국의 경우 조리된 식품에서 글루타민산나트륨이 일반적 으로 식품의 0.2~0.8 % 수준으로 사용된다. 소비자를 위한 글루타민산나트륨 사용 표시를 보면 가정에서 음식을 조리하는데 4~6인분 용 식사 당 반스푼(약 2.5 g)을 추천하고 있다. 미국에서는 글루타민산나트륨이 수프류, 샐러드 드레 싱, 가금류, 육류, 동결식품(특히 채소가 포함된) 그리고 요리보조용 육즙, 수프베

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 47 이스와 즉석 수프, 국수류 등에서 광범위하게 사용되고 있다.

표 12. 글루타민산나트륨의 1인 1일 섭취량(2010)[51] 인도 아프 유럽 한국 북미 중국 태국 베트남 일본 중남미 네시아 리카 글루타민산나트륨 추정수요량2) 6 3.5 8 110 8.5 7.5 9.8 8.5 5 5.5 (만톤) 2010년 인구통계 727 49 341 1,339 66 89 127 240 585 990 (백만명) 글루타민산나트륨 1인 1일추정섭취량3) 226 1,977 643 2,251 3,529 2,320 2,113 969 234 152 (mg)

일본의 글루타민산나트륨 사용 현황을 알아보면, 쇼와 30년(昭和30年, 1955) NHK 요리방송에서는 상품명을 사용하지 못했기 때문에 일반명칭으로 “화학조미 료”로 사용되었으며 그 이후로 글루타민산나트륨은 소비자들을 비롯한 대중들에 게 화학조미료라 불리기 시작하였다. 1985년, 아지노모토 회사에서 화학조미료 는 화학물질이라는 이미지가 강하고 천연재료를 사용해 발효법으로 제조된 글루 타민산나트륨 제품의 특성을 제대로 나타내지 못한다는 이유로 “우마미 조미료” 로 명칭을 바꿔서 사용하고 있다. 우마미 조미료란 글루탐산, 이노신산, 구아닐산 등의 우마미 성분을 물에 쉽게 용해되도록 하여 요리에 우마미 성분을 직접 첨가하 는 동시에 재료 본연의 맛을 증가시켜 전체적인 맛의 조화를 이루게 하는 성분이 다. 우마미 조미료의 주성분인 글루타민산나트륨은 사탕수수를 원료로 발효 균주

2) 닛칸경제통신사 조사 3) 수요량/인구수/365일

48❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 를 이용한 발효법에 따라 생산된다[52]. 현재, 일본에서 생산되고 있는 우마미 조미료는 아래의 표 13과 같이 크게 4가지로 분류되고 있다.

표 13. 용도에 따른 우마미 조미료의 분류[41]

종류 상품용 가정용 우마미 아미노산계 우마미 조미료 저핵산계 우마미 조미료 조미료 핵산계 우마미 조미료 고핵산계 우마미 조미료

아미노산계와 핵산계 우마미 조미료는 주로 상품용으로 제조되고 있으며 저핵 산계와 고핵산계 우마미 조미료는 일본 내에서 가정용으로 판매되고 있으며, 우마미의 상승효과를 증강시키기 위해 제조되고 있다. 또한, 일본에서 시판중인 우마미 조미료는 표 14와 같은 예시로 분류할 수 있으며 상품 포장에 표시되고 있다. 가공식품에 사용되는 경우에는 [조미료(아미노산)] 또는 [조미료(아미노산 등)], [조미료(핵산)]이라고 표시되고 있다[53]. 일본 글루타민산나트륨 최대 생산기업인 아지노모토 사에서는 자사에서 생산 중인 글루타민산나트륨 제품을 이용한 요리 레시피를 만들어서 가정 내로 배포함 으로써 자국 소비자들의 글루타민산나트륨 사용량과 사용 범위, 방법을 소개하고 있다[54]. 세계적으로 L-글루타민산나트륨에 대한 논란은 1968년 미국에서 제기된 ‘중국 음식증후군(Chinese Restaurant Syndrome)’을 계기로 시작됐다. 그러나 이러 한 유해성 논쟁은 미국 FDA, FAO/WHO연합 식품첨가물위원회 등 전문기관에 의해 전혀 상관관계가 없다는 결론이 도출되었다. 또한 알러지, 아토피, 비만에 대한 우려도 L-글루타민산나트륨과 직접적인 연관성이 낮다는 것이 연구기관의 결론이다. 우리나라에서는 1993년 12월, C사가 ‘맛그린’을 시판하면서 L-글루타

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 49 민산나트륨 유해성 논란이 점화됐다. ‘맛그린’은 B사의 ‘다시다’ 등에 유해성 논란 이 있는 L-글루타민산나트륨이 다량 함유되어 있다고 강조하면서 국내에서 L-글 루타민산나트륨 유해 논란을 일으켰다. 그 여파로 소비자들에게 L-글루타민산나 트륨이 인체에 유해하다는 인식이 확산됐고, 식품회사들은 대부분의 먹을거리에 서 L-글루타민산나트륨을 빼기 시작했다. 그러나 ‘맛그린’도 실질적으로는 L-글 루타민산나트륨만 제외했을 뿐, 핵산이나 합성향 등 다른 화학적 첨가물을 여전히 사용해 실상 자연조미료라고 말할 수 있는 제품은 아니었고, 결국 L-글루타민산나 트륨에 대한 불필요한 논란만 남기고 사라졌다. 이러한 논란에도 불구하고 해외로 수출하는 L-글루타민산나트륨의 물량은 매년 증가하고 있다. L-글루타민산나 트륨의 수출량은 2008년 4,166톤에서 2009년 6,494톤, 2010년 10,274톤, 2011 년 12,730톤 등 꾸준한 상승곡선을 유지하고 있다(그림 21). 우리나라에서 유일하 게 글루타민산나트륨을 생산하고 있는 대상㈜에 따르면 글루타민산나트륨 수출 량은 매년 증가하고 있으며, 특히 일본의 경우에는 우리나라로부터 수입하는 L-글 루타민산나트륨의 양이 2011년 7,722톤에 이르고 있어 2008년 대비 262% 증가했 다. 이밖에 네덜란드 등 유럽 주요 국가와 미국, 중국, 대만, 호주 등 전 세계 각국에서 L-글루타민산나트륨의 수입량이 꾸준히 증가하고 있는 추세다. 전 세계 적으로 L-글루타민산나트륨의 사용을 금지한 나라는 미얀마를 제외하고는 없는 것으로 조사되고 있다. 일본, 유럽, 미국 등의 선진국에서는 L-글루타민산나트륨 을 안전한 조미료로 인정하고 있다. 베트남 등 일부 동남아 국가들과 중국에서는 일부 소비자들이 L-글루타민산나트륨의 안전성에 대해 문제를 제기하지만, 정책 당국에서는 L-글루타민산나트륨을 여전히 안전한 조미료로 규정하고 있다. 이러 한 자료들은 국내뿐만 아니라 해외에서도 식품첨가물로써 글루타민산나트륨을 자주 이용한다는 것을 반증하고 있다.

50❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 표 14. 글루타민산나트륨의 세계 시장규모(2012)[55] (단위 : 천 톤) 구분 Cape(E) 추정생산량 시장수요(E) 초과공급(E) 비고 대상 120 110 CJ 100 65 아지노모도 534 480 Sasa 70 65 Vedan 270 220 기타 30 10 중국外(소계) 1,124 950 1,420 ∆470 부풍 1,000 750 매화 600 510 기타 900 590 중국內(소계) 2,500 1,850 1,380 470 Total 3,624 2,800 2,800 0

그림 21. 글루타민산나트륨의 국내 수출 현황[51]

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 51 식품을 연구하는 과학자들은 항상 새로운 제품과 제조공정을 탐구하고 있으며 지난 100년 동안 글루타민산나트륨을 대체할 만한 새로운 소재는 나타나지 않았 다. 이는 글루타민산나트륨의 장점인 상대적으로 낮은 농도에서도 다양한 식품에 서 효과가 있고, 안전하며, 가공과정(요리, 베이킹, 낮은 산도와 고온 또는 저온 저장온도)에서도 파괴되는 않는 점, 그리고 빛에 의해 잘 변화되지 않고, 부패에 대해서도 안정적인 점을 대체할 만한 새로운 소재를 개발하기 어려움에 따른 것으로 판단된다[56].

4. 글루타민산나트륨의 저염 효과

미국국립연구원은 ‘미국의 나트륨 섭취를 줄이기 위한 전략’ 중 하나로 소금을 대체해 글루타민산나트륨을 사용할 것을 권하고 있다. 글루타민산나트륨은 나트 륨이 12% 정도를 차지하지만 소금의 경우 39%가 나트륨이기 때문이다. 글루타민 산나트륨으로 간을 맞추면 나트륨 저감화 효과를 30% 이상 낼 수 있다는 연구 결과도 이를 증명하고 있다. 이와는 대조적으로 국내 글루타민산나트륨 시장은 성장세가 미미하다. 지난해 국내에서 생산된 글루타민산나트륨은 1만 9570톤으 로 2008년 1만 8390톤에 비해 6% 증가에 그쳤다. 이는 국내에서 지배적인 ‘화학조 미료’, ‘인공조미료’라는 편견 때문이다. 이 같은 편견은 글루타민산나트륨이 안전하다는 정부 당국의 발표에도 불구하고 사라지지 않고 있다[57]. 실제 글루타민산나트륨은 1907년 개발된 이후 100년 넘게 세계 각국에서 조미 료로 널리 쓰이고 있다. 일본․미국․유럽 등에서는 유해성 논란이 없어 널리 쓰이고 있다[58]. 서양인들의 우마미에 대한 선호는 역사가 깊다. 유럽과 북미는 우리보다 글루타민산나트륨 자체는 적게 소비할지 모르지만 그들이 먹는 고기와 치즈, 그리고 모든 소스의 기초가 바로 글루탐산의 보고다. 결국 서양 음식의

52❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 기본이 되는 원재료에는 우리 생각보다 훨씬 많은 글루탐산이 들어있다. 이렇듯 서양에서 글루타민산나트륨 소비가 적다는 것은 그저 겉만 보고 속은 모르는 사람의 주장이다. 또한 서양은 치즈 소비량도 우리나라보다 많다. 치즈는 결국 우유에서 수분을 줄이고 0.002%(2 ㎎)만 유리 상태로 존재하는 글루탐산을 단백질 분해하여 1,200 ㎎으로 600배 증폭시킨 것이다. 그러므로 우마미가 풍부 하여 선호도가 높을 수 밖에 없다. 육류 소비량은 월등히 많으므로, 미국․유럽인 이 하루 섭취하는 글루탐산 총량은 우리보다 훨씬 많다. 단지 출처가 다를 뿐이다. 물도 많이 마시면 죽고, 산소도 과잉이면 심각한 부작용이 있다. 무분별하게 글루타민산나트륨을 위해물로 호도하는 것은 매우 불공평한 시각이라 할 수 있다[59]. 과다한 나트륨 섭취가 고혈압 및 심혈관계 질환 발생에 영향을 미치는 주요한 식이요인으로 지적되면서, 전 세계적으로 나트륨 저감 제품에 대한 관심이 증대하 고 있으며 나트륨 섭취를 줄이기 위한 다각적인 노력이 진행되고 있다. 핀란드의 경우 70년대부터 국가적인 저감 정책을 꾸준히 실시하여왔고 특히 정부와 헬싱키 대가 공동 개발한 나트륨 대체 소금 ‘팬솔트’의 섭취를 적극 장려하여 나트륨 섭취 저감의 성공에 크게 기여한 바 있다. 영국은 식품기준청(FSA)이 주축이 되어 2003년부터 국가적 차원에서 저감정책을 시작하였으며 주요 식품군 10종의 소금 함량 감소, 나트륨 과다 함량 식품의 신호등 라벨 표시제 실시, 대국민 교육홍 보 활동 등을 추진하여 왔다. WHO에서도 NUGAG (Nutrition Guidance Expert Advisory Group) 회의에서 나트륨 섭취 권고상한 기준을 재검토 하는 등 나트륨 섭취감소를 위한 적극적인 움직임을 보이고 있다. 그래서 식품 가공 중에 사용되는 소금을 대신하기 위한 다양한 대체방법이나 대체제들이 개발, 연구되고 있다. 소금 저감을 위해서 소금 입자의 크기나 형태를 변화시키는 등의 물리적 방법,

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 53 나트륨을 다른 무기염으로 대체하거나 천연 대체제를 사용하여 소금의 짠맛을 증진시키는 소재를 개발하는 등의 화학적인 방법, 후각, 인지정도 개선 연구 등의 생물학적인 접근방식으로 맛에 대한 감지에 영향을 미치는 방법 등 다양한 방법이 시도되고 있다. 유럽의 대체 소재 현황을 살펴보면, 효모 추출물(46.7%), 천일염 (28.4%), 글루타민산나트륨(23.2%), 염화칼륨(15.5%)의 순으로 나타났다.

그림 22. 유럽의 나트륨 대체소재 현황[60]

효모 추출물과 글루타민산나트륨의 경우에는 저 나트륨 함량임에도 좋은 맛을 유지하기 위한 목적으로 첨가된다. 1969년, 식품, 영양, 그리고 건강에 관한 백악관 회의는 다른 중요 영양문제들과 고혈압에서 나트륨의 역할 강조, 그리고 미국 인구의 높은 나트륨 섭취 해결을 위한 공중보건 사업의 시작 지점을 알리는 권고사항들을 발표했다. 40년 후 2009 년 1월, 나트륨 저감화 전략에 대한 의학협회의 첫 번째 미팅이 소집되었다. 그동안 우리가 먹는 음식의 종류나, 먹는 장소, 외식 빈도의 증가 등 많은 것들이 변하였다. 하지만 보건 지역 사회와 식품업계 모두의 많은 노력에도 불구하고 소금이라는 형태로 우리가 매일 섭취하는 나트륨의 양은 변하지 않았다. 높은 나트륨 섭취는

54❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 젊은이들과 노인, 남성과 여성, 그리고 모든 인종에 이르기까지 전체 인구를 고혈압, 심장마비와 뇌졸중 등과 같은 심혈관 질병의 위험에 빠뜨렸다. 고혈압은 성인 미국인의 32%, 그리고 32%를 제외한 인구의 1/3이 고혈압 발전 가능성을 가지고 있을 정도로 흔한 질병이다. 여기에 소요되는 의료비용은 충격적이기까지 하다. 고혈압과 관련된 직접 및 간접 의료 비용의 추정 금액은 2009년 한해 734억 달러에 이른다[61].

표 15. 나트륨 대체소재 사용 현황[60]

글루탐산 효모추출물 천일염 염화칼륨 나트륨 수프 ∨ ∨ 소스, 양념류 ∨ ∨ ∨ ∨ 즉석식품/ 식품재료 ∨ ∨ ∨ ∨ 이유식 ∨ 과자류 ∨ ∨ ∨ 시리얼 ∨ 베이커리류 ∨ ∨ 생선 및 달걀류 ∨ ∨ 유제품 ∨

최근 보건당국이 나트륨 저감화 정책을 강력하게 추진하고 있는 가운데, 식품에 글루타민산나트륨을 사용하면 같은 맛을 내면서도 나트륨 양을 약 20~25% 줄일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 이번 연구결과는 앞으로 나트륨 저감화를 위한 식품 개발에 관심을 끌 것으로 보인다. 이화여대 오상석 교수팀은 2012년 대전 컨벤션센터에서 열린 한국식품과학회 학술대회에서 글루타민산나트륨을 사용

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 55 할 경우 나트륨의 양을 약 20~25% 수준으로 줄이면서도 같은 맛을 낼 수 있다는 연구결과를 포스터를 통해 발표했다. 연구결과 실제 일반인들이 맛을 느끼는 최저농도가 소금은 0.2%, 설탕은 0.5%인 것에 반해 글루타민산나트륨은 0.03% 의 매우 낮은 농도에서도 맛을 느낄 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 글루타민산나 트륨은 짠맛, 신맛, 쓴맛을 완화시켜 주고 단맛을 높여주는 특성이 있다[62]. 연구 결과를 통하여 글루타민산나트륨이 식품에 첨가되었을 때 우마미를 나타 내는 것과 더불어 새로운 맛의 증진효과 혹은 네 가지 기본 맛의 인식강도에도 영향을 미치는 것으로 보고되고 있다. 기본 맛 성분인 짠맛에 글루타민산나트륨을 역가 이상의 농도로 첨가했을 때 글루타민산나트륨이 기본 맛에 어떠한 맛의 영향을 미치는가를 알아보기 위해 관능검사를 실시한 결과는 다음과 같다. 용액의 종류, 용액농도, 첨가된 글루타민산나트륨의 농도에 대해서 1% 수준의 유의차가 인정되었다. 그림 23은 글루타민산나트륨 첨가가 식염용액의 짠맛 인식강도에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 식염 0.01, 0.06, 0.12, 0.24 M 용액 모두에 대하여 글루타민산나트륨 첨가량이 증가할수록 표준 시료에 비해 짠맛의 강도가 더 크게 증가되는 것으로 나타났다. 이는 어느 수준의 농도까지는 순수한 글루타민산나트 륨 수용액의 맛이 짠맛으로 느껴지며 여기에 식염을 첨가하면 더욱 글루타민산나 트륨의 맛 강도가 강하게 느껴지는 결과라 할 수 있다[63].

56❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety

그림 23. 글루타민산나트륨 첨가가 짠맛에 미치는 영향[63]

대학생을 대상으로 관능검사를 통해 짠맛, 단맛, 신맛, 쓴맛 네 가지 기본맛과 글루타민산나트륨에 대한 감도를 연구한 결과도 특히 글루타민산나트륨이 짠맛 의 강도를 증가시키는 경향을 보여주었다. 연구결과를 살펴보면 강도 2인 0.2% NaCl 용액에 대해서는 0.1% 이상의 글루타민산나트륨이 첨가되었을 때 유의적으 로 짠맛 강도가 증가하였고, 0.35%와 0.6% NaCl 용액의 경우에는 0.2% 이상의 글루타민산나트륨에 의해 짠맛 강도가 유의적으로 증가하였다(그림 24). 이 연구 결과를 토대로 했을 때, 음식에 글루타민산나트륨을 첨가하면 식염을 적게 사용하 고도 짠맛을 낼 수 있다고 할 수 있다(표 16)[64].

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 57 그림 24. 짠맛에 대한 글루타민산나트륨의 효과

표 16. 글루타민산나트륨 첨가에 의한 네 가지 기본 맛의 강도변화[63]

* 글루타민산나트륨이 첨가되지 않은 짠맛 용액의 강도를 0으로 하고, 강해지면 1, 2, 3, 4 약해지면 -1, -2, -3, -4로 표시하도록 함

글루타민산나트륨은 소금을 30%까지 줄인 저염 식품의 맛을 증진시켜줄 수 있고 글루타민산나트륨이 소금을 대체 했을 때 식품내의 전체적인 나트륨 함량을

58❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 줄이면서 맛의 기호도는 그대로 유지되는 것이 가능하다는 연구결과가 발표되었 다. 글루타민산나트륨의 나트륨 햠량(질량 백분율)은 염화나트륨(39%)보다 약 3배 낮다(12%). 이러한 연유로 글루타민산나트륨이 소금을 대체할 경우, 소금의 양을 줄여서 나트륨 함량을 감소시킬 수 있으며 적은 양의 글루타민산나트륨의 사용으로도 짠맛을 식품에 적용할 수 있다고 보고되었다. 쇠고기 무국에 첨가되는 소금 수준의 36%를 줄인 경우에도 대조군과 비교하여 향미의 변화를 감지하지 못하거나 감지하더라도 받아들일 수 있는 수준이어서 식생활에서 소금섭취량을 줄일 수 있는 가능성을 보여 주었다. 또한 소금과 소금대체물로 글루타민산나트 륨, 염화칼슘, 염화칼륨을 함께 첨가한 경우, 대조군과 기호도에서 차이가 없고 관능적 특성이 유사한 결과로 보아 글루타민산나트륨, 염화칼슘, 염화칼륨을 소금대체물로 이용 가능하다고 할 수 있다[65]. 그리고, 수프에서 관능검사와 반응 표면법(response-surface method)를 통하여 글루타민산나트륨과 염화나 트륨의 감각관계성을 보았을 때, 수프에서 동일한 짠맛을 유지하기 위해서는 글루타민산나트륨 함량이 높아질수록 나트륨(NaCl) 섭취량은 상대적으로 낮아 진다고 보고되었다. 즉, 글루타민산나트륨, IMP, GMP의 혼합 형태는 상승효과 를 발생한다고 보고되었으며, 결론적으로 글루타민산나트륨에 의한 우마미는 저염 식사를 유도하는 효과를 나타낸다고 할 수 있다[66].

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용 ❙ 59 IV. 글루타민산나트륨의 제조

1. 글루타민산나트륨 제조 공정의 역사

1907년, 이케다 키쿠나에 교수는 다시마, 가다랑어, 멸치 등을 끓여서 맛을 낸 육수의 독특한 맛을 내는 물질을 해초의 한 종류인 켈프(Laminariaceae)에서 확인하기 위해 연구를 시작하였다. 그의 연구는 쓴맛, 신맛, 짠맛 또는 단맛(당시 알려져 있던 기본 맛)으로 분류될 수 없는 하나 또는 여러 맛 물질이 켈프에 존재한 다는 가설에 기초하였다. 일 년 내에 그는 우마미의 주요한 성분을 분리하고 확인하는데 성공하였으며 특허를 취득하였다. 1909년, 기업가인 사부로스케 스즈키와 이케다 교수는 공업적으로 L-글루타민산나트륨을 생산하기 시작했다. 첫 번째 공업적 생산 공정은 채소 단백질에 염산을 처리해 펩티드 결합을 분해시켜 중간물질을 추출하고, 이 물질로부터 L-글루탐산을 분리, 정제하는 방법이었다. 이러한 초기 글루타민산나트륨 생성 공정은 기술적인 결함으로 인하여 제한되었 으며 1959년 이후에 더 나은 방법들이 발견되었다. 그 중에 많이 이용된 글루타민 산나트륨 제조 공정 중 하나는 1962년도부터 1973년까지 이용된 화학적 합성 방법이다. 1956년, 글루탐산을 생성하는 발효 방법이 도입되었다. 이 발효방법은 생산 비용과 환경 오염의 감소 등 다양한 장점을 지니고 있어 모든 글루탐산 제조업자들이 글루타민산나트륨 제조 시 다른 방법이 아닌 발효방법을 쓰게 되었 다. 오늘날, 발효에 의한 전 세계 글루타민산나트륨 생산 총량은 연간 20억 kg으로 평가되고 있다[67].

2. 초기 글루타민산나트륨 생산 방법

글루타민산나트륨의 공업적 생성은 1908년 12월에 시작되었다. 이 방법은

60❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 산업적으로 아미노산을 생성하기 위한 첫 시도였기 때문에 공정의 개발은 매우 도전적인 것이었다. 초기의 글루타민산나트륨 생성공정은 추출, 분리, 정제의 세 가지 단위 공정으로 구성되어 있다.

1) 추출

이케다는 글루탐산의 공급원으로 밀 단백질을 제안하였다. 밀 글루텐은 산업적 으로 이용 가능한 원료가운데 L-글루타민을 가장 많이 함유하고 있다. L-글루타 민은 단백질 가수분해로 L-글루탐산이 된다. 이렇듯 밀 글루텐으로부터 가수 분해되어 생성된 글루탐산의 함량은 단백질 100 g 당 30 g 이상이다(> 30 g/100 g 단백질). 글루탐산을 추출하기 위해서 먼저 밀가루로부터 글루텐을 분리시키고 이것을 옹기그릇에 담는다. 그리고 글루텐을 염산과 결합시켜 20시간 동안 가열 한다. 여기에 쓰이는 용기는 염산과 열에 가장 내성이 큰 옹기그릇이 적절하다고 테스트를 통해 입증되었다. 20시간 동안 가열 후, 아미노산과 탄수화물의 반응으 로 생성된 검은 잔여물을 제거시키기 위해 단백질 가수분해물을 여과시킨다. 이것을 다시 옹기그릇에 넣어 24시간 동안 농축시킨다. 이 후 생성된 농축용액을 다른 옹기그릇에 넣어 한 달 동안 저장해 L-글루탐산을 결정화 시킨다. 이러한 L-글루탐산의 결정화는 L-글루탐산이 단백질 가수 분해물에서 매우 낮은 용해 도를 가진 아미노산이기에 L-글루탐산을 추출하기 위해서 매우 효율적인 공정이 라는 것이 입증되었다. 게다가 글루탐산 결정은 그것 자체로 다른 아미노산들과 비교해서 매우 높은 선택성을 가지고 있다. 구조적으로, 다른 아미노산들이 글루 탐산 결정이 생성되는 동안 그들 사이로 삽입되기 힘들며, 이것은 결정화 공정 중, 부분적으로 정제 과정이 일어나게 한다. 보기 드문 결정 구조 또한 글루텐 가수 분해물에서의 다른 혼합물들이 결정에 혼합되는 것을 억제시키거나 결정화

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 61 를 방해한다. 이러한 단순한 결정화 과정에 의해, L-글루탐산은 단백질 가수 분해물로부터 높은 생성율과 개선된 순도를 가지고 추출된다. 그럼에도 불구하 고, 이러한 초기 공정은 염산 가스가 대기 중으로 방출되어 일하는 사람들에게 피해를 입히고 시설을 부식되는 상황에 노출시키기 때문에 매우 위험하다는 것을 주목해야 한다.

그림 25. 초기 글루타민산나트륨 생산 공정의 밀 단백질 가수 분해하는 과정

2) 분리

L-글루탐산 염산염의 결정은 여과를 통해 액체로부터 분리되고, 그 결정을 다시 물에 용해시킨다. 그 다음 찌꺼기를 제거하기 위해 용액을 다시 여과시킨다. 그러면 이것에 염화나트륨이나 염화칼륨을 처리하여 pH가 L-글루탐산의 등전 점(pH 3.2)으로 되게 한다. 이 용액은 L-글루탐산을 석출시키기 위해서 1주일 동안 저장된다. 이러한 과정은 다음과 같은 이유로 결정의 순도를 현저히 높인다.

62❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety L-글루탐산 결정에는 두 가지 형태가 있는데 하나는 준안정적인 알갱이 모양의 α형태이고 또 다른 하나는 안정적이며 접시모양인 β형태이다. 다른 아미노산을 포함한 위의 용액에서는 α형이 β형보다 더 잘 자란다. 그리고 이것의 특이적인 수소결합에 의해서 α형은 선택적으로 L-글루탐산 분자와 결합한다. 초기 글루탐 산 생성방법으로 만들어진 L-글루탐산 염산염의 용액은 여전히 다른 아미노산들 을 포함하고 있기 때문에, 글루탐산의 α형은 pH 3.2에서 화학적으로 우세한 결정이다. 즉, α형 결정이 다른 아미노산들을 포함하지 않기 때문에 순도는 개선된 것이다.

3) 정제

분리된 L-글루탐산, α형 결정을 다시 물에 용해시킨 다음 철기 그릇에 담는다. 그리고 용액을 중성 pH에 맞추기 위해 탄산수소나트륨을 넣는다. 이 글루타민산 나트륨 용액을 탈색시키기 위해서 활성탄을 첨가하고 여과시킨다. 여과된 용액은 열을 가하여 농축시키고 에나멜을 입힌 그릇에 식혀서 L-글루타민산나트륨 결정 이 생성되고 침전되게 한다. 글루타민산나트륨이 분리되면 결정 덩어리들은 망치 로 깨뜨려 가루가 되게 하고 원심분리로 모액(용질의 정출 후에 남은 포화 용액)으 로부터 글루타민산나트륨을 얻는다. 최종 글루타민산나트륨 가루는 건조되고, 포장된다. 1909년 3월, 처음으로 만들어진 상업용 글루타민산나트륨은 성공적으 로 생성되었다. 이 초기의 상업용 글루타민산나트륨은 순도 85%를 가지고 옅은 갈색을 띄며 결정의 모양은 사방주이다. β형의 경우 결정은 다른 아미노산들이 존재하느냐에 의해 크게 영향을 받는다. 만약 L-알라닌과 같은 다른 아미노산의 농도가 높으면 결정은 더 짧아진다.

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 63 3. 글루타민산나트륨 생산 방법의 발달

1) 생산 공정의 발달

초기 가수분해 공정의 문제점은 염산가스의 생성으로 인해 시설이 부식되거나 제조 공정 시 환경 조건이 악화되는 것이었다. 이러한 문제를 극복하기 위해서 황산 가수분해 공정이 시도되었다. 하지만, 중화공정에서 열에 의해 일어난 아미 노산의 라세미화로 인해 황산 가수분해 공정은 실패하였다. 결과적으로 다시 염산 사용 공정을 통해 글루타민산나트륨을 제조하게 되었다. 이 가수분해의 규모를 확대하기 위해서 옹기그릇은 에나멜 처리된 증기 파이프로 이루어진 화강 암 실로 교체되었다. 결국, 1930년도에 이르러 고무 철제 그릇의 발달로 부식의 문제는 완전히 해결되었다. 이 기술은 가수분해가 완전히 밀봉된 그릇에서 염산가 스의 누출 없이 진행되도록 한다. 이는 본래 이케다 교수의 아이디어에 근거하여 아지노모토 회사에 의해 개발되었다. 비록 황산을 이용한 공정이 성공적이지 않았더라도 해당 공정을 개발함으로써 결정화와 중성화 하는 과정에서 pH 미터기 를 사용하는 것과 같은 공정 제어에 기여하였다. 또한 L-글루탐산의 농도를 측정하기 위해 선광도법이 쓰였다.

2) 새로운 원료와 부산물의 효과적인 사용

사업적인 관점에서 보면, 글루타민산나트륨을 제조, 판매하는 사람들이 생산 중에 발생되는 많은 양의 부산물을 다른 곳에 파는 것은 불가피한 것이다(밀 글루텐으로부터 분리된 밀 녹말은 직물공업 분야에 팔린다). 1935년, 다양한 밀 전분 판매에 의한 글루타민산나트륨 생산의 물가상승을 막기 위해서 글루타민 산나트륨 생산에 다른 단백질 원료인 탈지 대두 분말를 사용하였다. 탈지 대두 분말은 먹을 수 있는 오일과 알코올, 액체 감미료, 비료와 같은 다양한 부산물을

64❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 생성시킨다. 이 공정은 1937년에 기술적으로 최적화되었다. 하지만, 수요를 충족 시키기 위해 글루타민산나트륨 생산이 증가함에 따라 적절한 원료의 공급과 부산 물의 효율적인 동향이 요구되었다. 1920년대부터 1950년도까지 미국과 유럽에 서는 사탕무당 산업의 부산물로 글루타민산나트륨 제조의 원료가 충족되었다.

3) 화학적 합성 방법의 개발

1950년도에 이르러 새로운 글루타민산나트륨 제조 공정은 화학적 합성과, 발효공정의 두 가지를 나타내었다. 화학적 합성의 경우 3가지 방법이 개발되었는 데, 두 가지는 산업과 대학의 협동 프로젝트이고, 한 가지는 제조 원료로 아크릴로 나이트릴을 사용하는 방법이다. 이 폴리아크릴 섬유 산업은 1950년대 중반 일본 에서 착수하여 아크릴로나이트릴을 다른 어떤 원료보다 싼 값에 공급할 수 있었기

에 글루타민산나트륨 제조 공정의 원재료로 채택되었다. 이 공정에서 H2와 CO의 합성 가스는 4-옥소 부티로 나이트릴(4-oxo butyro- nitrile)을 생성하기 위해 서 아크릴로나이트릴에 도입되었다. 그리고 2-아미노 펜탄 다이 나이트릴 (2-amino-pentane-di- nitrile)을 합성하기 위해 사이안화암모늄이 첨가되었 다. 여기에 수산화나트륨을 첨가하여 다이나이트릴 (di-nitrile)을 가수분해 시 키고 DL-글루탐산이나트륨(DL-disodium glutamate)을 생성시킨다. 그런 다 음 마지막으로 글루탐산의 광학분할을 위해 황산으로 용액의 pH를 조절한다. 이 화학 합성 공정에서는 각각의 광학 이성질체를 결정화시키기 위한 광학분할 방법이 개발되었다. 이 개선된 공정에서 글루탐산의 라세믹 혼합물의 용액으로부 터 L,D-글루탐산 결정을 분리시킨다. 이 결정은 단지 그것의 광학 이성질체만을 결정화하기 때문에 각각의 이성질체는 따로 분리될 수 있다. 이 광학 분할 방법은 각각의 광학 이성질체가 높은 결정 생성 속도를 가지고 DL-글루탐산 일수화물

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 65 결정보다 낮은 용해도를 가지는 조건을 찾음으로써 규명되었다. 이러한 화학적 합성방법은 1961년에 상업적 생산을 시작해 1973년에 마무리 되었다.

4) 발효 방법의 개발

발효 방법은 배양액에서 선택된 미생물에 의해 특정 아미노산이 대량 생산되는 제조 과정이다. 선택된 미생물은 탄수화물과 암모니아와 함께 배양되어 배지에 L형의 아미노산을 방출한다. 세포는 글루탐산 탈수소효소를 사용하는 암모니아 고정화로 2-옥소펜탄산(2-oxo-pentanoic acid)로부터 글루탐산을 생산한 다. 1956년, 교와는 L-글루탐산을 생성하기 위한 발효 기술개발에 성공하였다. L-글루탐산을 생성하는 박테리아는 1957년 키노시타 등에 의해 보고되었다. 이 보고 이후 글루탐산을 생성하는 많은 박테리아들이 분리되었다. 이 박테리아 에는 Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentum과 Brevibacterium flavum이 있다. 이러한 L-글루탐산 생성 박테리아들은 모두 그람양성에 포자를 형성하지 않으며 운동성이 없고 성장인자로 바이오틴을 필요 로 하는 코리네형 박테리아다. 배지에서 글루탐산의 축적은 바이오틴이 제한된 조건에서 일어난다. 궁극적으로 페니실린이나 계면활성제를 첨가하거나 미생물 을 사용하는 방법을 발견함으로써 박테리아들이 바이오틴 제한 없이 대량의 글루 탐산을 생성하게 하였다.

4. 현재 글루타민산나트륨의 제조 공정

현재 세계 글루타민산나트륨 생산의 대부분은 김치, 된장, 맥주, 와인, 식초, 요구르트, 초콜릿과 비슷하게 코리네형 박테리아(coryneform bacteria) 발효에 의해 이루어지고 있다. 중성화 단계 후에 나트륨이 첨가된다. 발효 동안 사탕무, 사탕수수, 타피오카, 당밀 등의 탄수화물과 암모니아에서 배양된 박테리아가

66❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety L-글루탐산이 분리된 배양액으로 아미노산을 분비한다. 대량생산으로 만들어 지는 아미노산의 제조 방법은 동, 식물 단백질 가수 분해물의 추출, 화학적 합성, 발효, 그리고 효소처리 등이다. 글루타민산나트륨은 다른 아미노산 보다 생산 비용이 적게 들 뿐만 아니라 가장 단순한 공정을 가지고 있다. 발효에 의한 아미노 산의 생산 공정을 크게 3개로 나눈다면 발효, 조추출 및 순수화 과정이다[68].

그림 26. L-글루탐산의 제조공정[69]

1) 원재료 입고

글루타민산나트륨의 주원료는 원당(原糖)이나 당밀(糖蜜․설탕을 제조하고 난 부산물)이다. 원당은 사탕수수를 착즙하여 얻어지는 것으로 단당 및 다당과 각종 미네랄이 혼합된 형태이며 비정제 설탕으로 보면 된다. 또, 당밀은 원당에서 설탕성분이 정제되어 나가고 난 상태인 이당 형태의 당 혼합액이다. 이러한 원당 또는 당밀을 원재료로 입고한다. 많은 제조사의 글루타민산나트륨 생산은 원재료

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 67 로 사탕수수당과 당밀을 사용한다. 최근에는 원재료로 당질을 사용하는 것 대신 다른 재료를 이용하는 발효 공정이 개발되어 이용되고 있는데 바로 발효된 에탄올 생연료(ethanol biofuel)이다. 이것은 글루타민산나트륨 제조 공정의 원재료로 써 사탕수수당과 당밀 이외에 다른 탄수화물과 녹말이 주목을 받고 있는 이유 중 하나이다. 현재 녹말 작물은 효율적으로 재배되고 있다. 그 중에서도 옥수수와 비트가 원재료로써 사용되고 있다. 현재 열대지방에서는 글루탐산의 원재료 중 하나인 카사바가 재배되어 글루타민산나트륨의 제조 공정의 원재료로써 이용된다. 카사바를 원재료로 하는 전형적인 글루타민산나트륨의 제조 공정은 먼저 카사 바의 뿌리를 캐고, 다듬고 공장으로 운송하는 것부터 시작된다. 공장에서의 첫 번째 단계는 카사바를 씻고 이것의 껍질을 벗기는 것이다. 깨끗한 뿌리는 잘라서 작은 알갱이로 갈려진다. 코니칼 회전 스크린(conical rotating screen)을 이용하 여 이 알갱이로부터 전분질이 분리 되는데 전분질과 같이 존재하는 걸쭉한 뿌리즙 (root juice)을 씻겨 내리면서 분리가 된다. 이 뿌리즙은 부산물로써 비료나 사료로 이용된다. 그리고 이 전분질을 가수분해하여 미생물 발효를 시켜 글루타민산나트 륨을 생산한다.

2) 미생물발효공정

원재료인 원당 또는 당밀의 혼합액을 용해하고 정제, 살균한다. 다음 과정으로 다른 배지 성분과 함께 발효 배양기에 투입 되는데 물과 칼슘․칼륨 등 70여 가지 영양분이 혼합된 것으로 글루탐산을 생산하는 미생물의 먹이가 되는 물질이 다. 미생물로는 코리네박테리움 글루타미컴이 사용되는데 처음엔 진탕기에 배양 하여 자라게 된다. 이 후 본격적으로 배양기에 접종이 되는데 미생물은 먼저 작은 배양기에 옮겨져 배양이 진행되고 자라면서 점점 큰 탱크로 옮기면서 접종된

68❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 다. 중간 배양기의 부피는 다양하나 보통 크기가 200에서 1,000 L의 범위에 이른다. 그리고 마지막인 생성탱크의 부피는 50,000에서 500,000 L 사이이다. 이 공정은 각 단계에서 조심스럽게 제어된다. 제어되는 요소들은 세포 밀도, 영양분 구성, 온도, pH, 포기(aeration), 교반, 속도, 설탕의 유동 속도이다. 이 공정은 바이오리액터라고 일컬어지는데 바이오리액터란 생물의 체내에서 일어나는 화학반응을 체외에서 이용하는 시스템으로 이를 통하여 자원 및 에너지 절약을 이룰 수 있다. 이전의 화학공업 반응과정에는 금속계의 촉매가 이용되어 많은 에너지와 자원을 필요로 하였으나 생체 내에서는 고온․고압이 아닌데도 효소나 미생물의 생체기능에 의하여 필요한 복잡한 물질이 효율적으로 생산된다. 이와 같이 효소를 이용한 바이오리액터는 자원과 에너지 절약이 가능하며, 소형 공장화할 수 있으므로 건설․설비 등의 비용을 줄일 수 있다. 그리고 효율적이며 매연․유해물질․소음공해 등도 발생하지 않는 장점이 있다. 발효의 초기 상태에 는 글루탐산의 분비를 촉진시키기 위해 올레산(0.65 ml/L)이 첨가된다. 공정 중 pH는 암모니아를 사용해 8.5로 맞춰지며, 제조 과정 중에는 7.8로 유지된다. 14시간 동안의 성장 이후, 온도는 32-33℃에서 38℃로 증가한다. 발효가 36시간 진행되는 동안 설탕은 배양기에 공급된다. 유가배양 공정 동안 1 L당 약 160 g 또는 그 이상의 포도당이 생물배양기에 공급된다. 글루탐산의 농도는 일정한 간격으로 모니터링 되며, 발효 배지에서 축적된 글루탐산은 정밀여과에 의해서 배지로부터 수용액의 형태로 분리된다. 공정이 완료된 후에 배지는 탱크를 회복시 키기 위해 바이오리액터로부터 제거한다. 대규모의 발효로부터 제조 되는 글루탐 산의 생성률은 1 L당 100 g을 초과한다. 이것은 100,000 L의 바이오리액터가 약 10,000 kg의 글루탐산을 생성하는 것을 의미한다.

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 69 표 17. 코리네박테리움 암모니아게네스(Corynebacterium ammoniagenes) 배양 배지 조성

배지종류 배지조성 영양 배지 펩톤 1%, 육즙 1%, 염화나트륨 0.25%, 효모추출물 1%, 한천 2% (pH 7.2) 포도당 2%, 황산나트륨 0.3%, 인산제1칼륨 0.1%, 인산제2칼륨 0.3%, 황산 마그네슘 0.3%, 염화칼슘 10 mg/L, 황산철 10 mg/L, 황산아연 1 mg/L, 염화 최소 배지 망간 3.6 mg/L, L-시스테인 20 mg/L, 칼슘판토테네이트 10 mg/L, 티아민염 산염 5mg/L, 바이오틴 30 μg/L,아데닌 20 mg/L, 구아닌 20 mg/L (pH 7.3) 포도당 5%, 펩톤 0.5%, 육즙 0.5%, 효모 엑기스 1%, 염화나트륨 0.25%, 아데 종 배지 닌 100 mg/L, 구아닌 100 mg/L (pH 7.2) 글루타민산나트륨 0.1%, 암모늄클로라이드 1%, 황산마그네슘 1.2%, 염 화칼슘 0.01%, 황산철 20 mg/L, 황산망간 20 mg/L, 황산아연 20 mg/L, 황산 플라스크 구리 5 mg/L, L-시스테인 23 mg/L, 알라닌 24 mg/L, 니코틴산 8 mg/L, 바이오 발효 배지 틴 45 μg/L, 티아민염산염 5 mg/L, 아데닌 30 mg/L, 인산(85%) 1.9%, 과당, 포도당 및 당밀을 혼합하여 환원당으로 8%가 되게 첨가하여 사용 (pH 7.2) 포도당 5.4%, 펩톤 1%, 효모추출물 2%, 인산제1칼륨 0.1%, 인산제2칼륨 0.1%, 황산마그네슘 0.1%, 황산암모늄 0.5%, 황산철 80mg/l, 황산아연 40 발효조 mg/L, 황산망간 40 mg/L, L-시스테인 80 mg/L, 칼슘판토테네이트 60 mg/L, 종 배지 티아민염산염 20 mg/L, 바이오틴 240 μg/L, 아데닌 1,200 mg/L, 구아닌 1,200 mg/L (pH 7.2) 염화칼슘 120 mg/L, 황산구리 8 mg/L, 황산마그네슘 1.5%, 황산철 24 mg/L, 황산아연 24 mg/L, L-시스테인 26.4 mg/L, 글루타민산나트륨 0.12%, 티아 발효조 민염산염 6 mg/L, 바이오틴 40 μg/L, 니코틴산 50 mg/L, 알라닌 145 mg/L, 본 배지 아데닌 200 mg/L, 인산(85%) 4.3%, 과당, 포도당 및 당밀을 혼합하여 환원 당으로 32%가 되게 첨가하여 사용 (pH 7.2)

Corynebacterium ammoniagenes를 적당한 탄소원, 질소원, 아미노산, 비타 민 등을 함유한 통상의 배지 내에서 호기성 조건 하에서 온도, pH 등을 조절하면서 배양한다. 탄소원으로써는 포도당, 과당, 살균된 전처리 당밀(즉, 환원당으로 전환된 당밀) 등과 같은 탄수화물이 사용될 수 있고, 질소원으로서는 암모니아, 염화암모늄, 황산암모늄과 같은 각종 무기질소원 및 펩톤, N-Z-아민, 육류 추출

70❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 물, 효모추출물, 옥수수 침지액, 카세인 가수 분해물, 어류 또는 그의 분해생성물, 탈지 대두 케이크, 또는 그의 분해생성물 등 유기질소원이 사용될 수 있다. 무기화 합물로는 인산 제 1칼륨, 인산 제 2칼륨, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 탄산칼 슘 등이 사용될 수 있으며, 이외에 필요에 따라 비타민 및 영양 요구성 염기 등이 첨가될 수 있다.

3) 글루탐산 결정화 및 분리

먼저 미생물의 발효로 생성된 글루탐산이 가득 차 있는 발효액에 황산을 첨가하 여 용액의 pH를 3.2까지 내려 산성으로 만든다. 이에 글루탐산의 용해도가 낮아져 이것이 결정으로 추출된다. 이 후 결정화된 글루탐산을 원심 분리하여 이것을 미생물 균체 및 배지 불순물과 분리시킨다.

4) 글루탐산을 글루타민산나트륨으로 만들기

글루탐산을 식품첨가물로 만들기 위해서는 이것이 물에 잘 용해 되게 해야 하는데, 글루탐산 자체로는 물에 잘 녹지 않는다. 이에 글루탐산이 녹아있는 용액에 수산화나트륨(가성소다)을 첨가하여 물에 잘 녹는 L-글루타민산나트륨 을 생성하게 한다. 이것의 제조 과정에서 수산화나트륨 잔여량은 엄격하게 확인되 며, 잔여량이 없는 상태로 생산되게 하고 있다. (glutamic acid + NaOH = monosodium glutamate + H2O)

5) 글루타민산나트륨용액의 불순물 제거하기

활성탄의 흡착력을 이용하여 글루타민산나트륨 용액의 색소와 불순물을 제거 한다. 이 과정에서 활용하는 활성탄 법은 활성탄을 이용하여 각종 식품, 의약품, 음료수의 정제 및 물속의 색소나 냄새를 제거하는 방법이다. 이 활성탄은 흡착성이 강하고, 대부분 탄소질로 구성된 물질로, 흡착제로 기체나 습기를 흡수시키거나

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 71 탈색제로 사용하는 것이다. 이렇게 활성탄(숯)을 이용해 탈색 및 탈취를 하고 이를 건조하고 정제하면 글루타민산나트륨 완제품이 된다.

6) 글루타민산나트륨 결정화

불순물을 제거한 글루타민산나트륨 용액을 가열 한 다음 농축, 탈수, 증발시킨 다. 이 용액을 증발 시키는 것은 용액을 건조시키기 위해서 진행되는 공정단위인데 건조의 또 다른 방법인 승화대신 가장 경제적이고 농축의 방법으로 가장 널리 이용되는 증발을 사용하는 것이다. 단 이 방법은 두 가지 단점을 가지고 있는데 하나는 제조 과정중의 열처리가 글루타민산나트륨의 품질을 떨어뜨릴 수 있다는 것과 또 다른 하나는 물이 아닌 휘발성성분이 날아갈 수 있다는 것이다. 즉, 글루타 민산나트륨 완제품이 특정한 휘발성 물질을 필요로 하지 않기 때문에 두 번째 언급했던 단점에 큰 주의를 기울이지 않아도 되지만, 열로 인해 글루타민산나트륨 자체에 손상이 갈 수 있기 때문에 이것의 훼손을 줄이기 위해서 건조시간과 온도 등의 조건 설정을 알맞게 해주어야 한다. 그 다음 정제 공정을 통해 글루타민산나 트륨 결정을 형성시킨다.

7) 잔여 수분제거

탈수공정을 통해 결정에 있는 잔여 수분을 제거한다. 글루타민산나트륨 결정은 여과된 뜨거운 수증기로 건조된다.

8) 결정건조 및 이물검사

제조된 글루타민산나트륨이 안전하고 좋은 품질 상태로 판매되도록 이물검사 또는 품질검사가 진행된다. 먼저, 건조시킨 글루타민산나트륨 결정을 자석박스 가 있는 공정 기기에 통과시켜 금속이물질의 혼입을 방지하며, 이것을 포장한 후에도 금속검출기를 통과시켜서 미세한 이물 또한 방지시킨다. 또 제품성분의

72❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 함량과 이화학적 특성을 관리, 평가해주는 이화학검사, 미생물 수를 검사하여 안전성을 검증하는 미생물검사, 맛과 품질을 평가하는 관능검사 등을 실시한다.

9) 포장

순수한 글루타민산나트륨 결정은 사용 목적에 근거해서 크기에 따라 분류시켜 계량, 포장되어진다. 즉, 여러 음식에 맛을 내어 사용할 수 있도록 하기 위해 다양한 용량으로 포장한다. 깨끗한 곳에서 자동 계량하여 밀봉한 후 중량 부족검사 를 하며, 박스 포장이 끝난 후에 한번 더 중량부족검사를 진행한다.

5. 식품첨가물 공전 상의 글루타민산나트륨 제조 방법

1) 발효법

1957년 포도당과 암모니아를 원료로 발효액 중에서 40 mg/mL 이상의 글루탐 산을 생성하는 세균이 발견되었다. 그 후 Brevibacterium, Corynebacterium, Icrobacterium 등에 속하는 우수한 생산균이 자연계로부터 분리되어, 각 회사는 독자적으로 분리한 균을 이용하여 생산하고 있다. 원료는 탄소원으로서 사탕무당 밀, 고구마당밀, 전분가수분해물이, 질소원으로서 암모늄염, 요소 등을 이용하며 마그네슘, 철 등의 무기염이 적당량 첨가된다. 발효액을 공업적으로 이용하였는 데 최근에는 초산과 암모니아를 원료로 하는 발효법을 이용하기도 한다. pH 7∼8로 유지하여 배양한다. 발효 종료 후, 농축하고 L-글루탐산을 분리하는 방법은 L-글루탐산을 석출시키거나, L-글루탐산염산염으로서 분리하거나 혹 은 이온교환수지로 L-글루탐산을 분리한다. 이렇게 얻어진 L-글루탐산의 수용 액을 수산화나트륨으로 중화하고, 정제한 후 L-글루타민산나트륨으로 석출시 킨다.

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 73 2) 합성법

아크릴산에스테르나 아크롤레인 등을 원료로 하여 합성하는 방법이 있는데 현재 실용화되고 있는 것은 아크릴로니트릴을 주원료로 하는 방법이다. 아크릴로 니트릴에 수소와 일산화탄소를 촉매 존재에서 부가시키는 옥소반응인데 먼저 β-포름프로피온니트릴을 합성하고 히단토인화 반응을 진행한 다음 알칼리로 가수분해하면 DL-글루탐산이 얻어진다. 이 용액에 D-또는 L-형의 작은 결정을 접촉하여 결정이 성장하면 분할한다. 동량의 D와 L형이 생성된다.

6. 우마미(감칠맛)을 제공하는 소재들 간의 특성 비교

아울러 우마미맛을 낼 수 있는 소재들의 생산방식과 과정 및 글루탐산 함량을 표로 정리하면 다음과 같다.

그림 27. 우마미(감칠맛) 소재

74❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 28. 아미노산계(글루탐산) 소재의 특성 비교4)

그림 29. 핵산계(이노신산, 구아닐산) 소재의 특성 비교

4) GA는 글루탐산의 약자

IV. 글루타민산나트륨의 제조 ❙ 75 V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사

1. 글루타민산나트륨의 생체 대사 및 기능

L-글루탐산은 단백질의 주요 구성성분이며, 또한 유리상태로 생체조직과 식 품 중에 널리 존재하고 있다. L-아미노산은 우리 몸 안에서 단백질을 합성하는 것은 물론 신진대사의 촉매 역할을 하는 물질로서, L-글루탐산은 총 20종의 L-아미노산 종류 중 하나이며 우리 체내 대사과정에서 고유의 역할을 담당하고 있다. 글루탐산은 필수아미노산은 아니나, 생체 내에서는 아미노산 및 단백질 대사에 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 뇌에 함량이 높고, 신경전달에도 관여하 고 있다. 체내에서 글루타민, 아르지닌, 플로린, 글루타치온 등의 전구체가 되며, 발린, 이소로이신, 로이신, 페닐알라닌, 티로신, 히스티딘, 오르니틴, 아스파라 긴산 등의 생합성시에 아미노기 공여체가 된다[70]. 글루타민산나트륨이 인체에 반드시 필요한 중요한 물질인 이유는 다음과 같은 글루탐산의 3가지 체내 생리작 용에 있다. 첫째, 글루타민산나트륨은 우리가 식품을 통해 단백질을 섭취하면 이를 아미노산으로 분해해 흡수케 하는 단백질 대사과정에 참여하고, 둘째, 우리 몸에서 일어나는 신경전달 과정에 참여하며 셋째, 분해된 아미노산을 다시 우리 몸에서 요구하는 단백질로 합성하는 역할을 한다. 글루탐산은 특히 사람한테 매우 중요한 생리작용 물질로, 모유의 경우 글루탐산 함량이 30~50%에 달하고, 인체 내 전체 아미노산의 15%를 차지한다.

1) 소장에서의 글루타민산나트륨 대사

글루타민산나트륨은 장의 주요 산화연료이다. 또한 글루타민산나트륨은 글루 타티온, 프롤린, 아르지닌 (그림 30) 등 생물학적 활성 분자의 중요한 전구체이다.

76❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 30. 장에서의 식이 글루탐산 대사 분해[71]

윈드뮐러(Windmueller)에 의해 진행된 연구에 따르면 랫드를 이용한 실험에 서 섭취된 글루타민산나트륨의 일부분만이 장간막 정맥으로 흡수된다고 보고하 였다. 어린 돼지, 미숙아, 성인을 대상으로 한 이후 연구에서도 글루타민산나트륨 은 장에서 대사되며 주로 이산화탄소로 분해된다고 확인됐다[72]. 내장 침상(splanchnic bed)는 탄수화물이나 지방산이 아닌 아미노산의 이화작 용으로 대부분의 에너지를 공급받는다는 것이 정설이다. 또한, 간이 아미노산의 이화작용과 산화의 장소로 인식되어 왔다. 하지만 Windmueller의 연구 이후 장, 특히 소장도 비필수 아미노산인 글루타민, 글루탐산, 아스파르트산염의 주요 이화작용 장소임이 밝혀졌다[73-76]. 하지만 간과 장 조직에서 아미노산의 이화 작용이 일어나지만 이산화탄소로 완전히 산화되는 정도는 다르다. 많은 아미노산 이 아미노기 전이로 글루탐산을 통해 우선 이화되므로 글루탐산이 간의 아미노산 이화와 포도당신생을 잇는 중요한 다리다[77]. Windmueller는 고단백 우유를 먹인 어린 돼지 실험으로 식이 글루타민, 글루탐산, 아스파르트산의 95% 이상이 체내 위장관에서 사용되고 있다고 보고하였다.

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 77 소장 장세포 안에서 글루탐산은 세포질과 미토콘드리아에서 위, 소장, 대장에 서 흔히 발견되는 아스파르트산 아미노기전달효소(aspartate aminotransferase), 알라닌 아미노기전달효소 (alanine aminotransferase), 가지사슬 아미노기전달 효소 (branched-chain aminotransferase, BCAT), 글루탐산 탈수소효소 (glutamate dehydrogenase, GDH) 효소에 의해 탈아미노기로 이화된다. 포유류 에서의 글루탐산의 주요 대사산물은 산화적 탈아미노산 반응 혹은 아미노기 전이 반응으로 생성하는 α-케토글루탈산이다. α-케토글루탈산은 TCA cycle에 들어 가 이산화탄소와 물로 완전 산화되며 ATP를 생성한다. 생체의 에너지 공급이 충분한 경우는 TCA cycle의 구연산, 사과산을 거쳐 지방산합성, 포스포에놀피루 빈산을 거쳐 당 생성으로, 혹은 피루빈산을 거쳐 유산생성 등에 이용된다. 이외 글루탐산의 일부는 내장의 여러 기관을 통해 글루타민, α-아미노낙산, 플로린 혹은 오르니틴으로 대사된다[78,79].

그림 31. 글루탐산(GLU)과 a-ketoglutarate(AKG)의 소장 장세포 내 대사 분해[71]

이산화탄소로 산화되지 않은 세 기질의 잔여 탄소 원자들은 젖산, 알라닌, 프롤린, 시트룰린, 오르니틴, 아르지닌으로 변환되어 문맥순환으로 방출된다

78❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety [72]. 아미노산에서 나오는 질소의 분해과정은 아직 밝혀지지 않았다. 하지만 글루타민과 글루탐산 대사로부터 나온 질소의 일부는 암모니아와 시트룰린, 오르 니틴, 프롤린, 아르지닌과 같은 기타 아미노산으로 전달된다는 증거가 있다. 이 생성물의 질소 중 대부분은 간에서 요소로 전환된다.

2) 위에서의 글루타민산나트륨 대사

식이단백질에서 섭취되는 구성 아미노산과 같이 글루타민산나트륨도 단백질 분해 소화 직후 소장에서 흡수 대사된다. 하지만 몇몇 아미노산, 특히 식이 글루타 민산나트륨은 자유 형태로 섭취되기 때문에 위의 상피점맥에 도달했을 때 다른 형식으로 대사될 수 있다. 소장의 글루타민산나트륨 흡수와 위 또는 십이지장 투여 글루타민산나트륨 섭취 사이의 상관관계를 비교한 결과, 식이 글루타민산나 트륨 흡수율은 정상 섭취 범위보다 고농도로 주입될수록 높게 나타났으며, 십이지 장보다 위로 투여할 때 높았다. 위(intragastric) 또는 십이지장(intraduodenal) 에 이 글루타민산나트륨을 투여 시 높아진 장 흡수율은 위 점맥을 통한 글루타민산 나트륨의 수송 가능성을 제시한다(그림 32)[71].

그림 32. 식이 글루탐산 섭취량에 따른 위장관의 글루탐산 흡수율 비교[80]

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 79 혈액으로의 글루탐산 수송 역할 이외에 글루탐산의 감지와 글루탐산 관련 신호 전달의 핵심 장소로 위가 주목되고 있다(그림 33).

그림 33. 위 내에서 글루탐산의 생리학적, 대사적 기능[71]

막 운반체 (EAAC-1, GLAST, GLT-1)와 더불어 다른 글루탐산 수용체와 소포 수송체 (VGLUT1, VGLUT2)가 위 벽에 발현된다[81]. 글루탐산은 수축 활동과 위저부 혈류를 콜린성 뉴런을 통해 활성화한다고 생각된다[82-84]. 다른 연구진 은 글루탐산 수용체가 이온성 수용기를 통해 위산 분비를 제어하며 아스파르트산 은 NMDA 수용체를 통한 히스타민 분비 억제로 산 분비를 제어한다고 제시하고 있다. NMDA 수용체 매개의 위 운동 기능 제어는 위내용배출과 음식섭취를 가속화 할 수도 있다[85]. 또 다른 연구는 이온성 수용체가 위전정부의 기계 수용 미주신경 반응에 연관됐다고 밝혔다[84]. 이 연구들은 위 글루타민산나트륨의 신경 감지가 소화 기능의 제어에 직접적인 역할을 할 수 있다는 것을 시사한다.

80❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 2. 신경전달작용과 관련된 글루타민산나트륨

1) 신경전달물질인 γ-아미노낙산(γ-aminobutyric acid, GABA)의 합성에 관여하는 글루타민산나트륨

아미노산은 단백질의 기본 구성단위로 생명현상에 필수적이며 단백질의 가수 분해에 의해 생성된다. 맛을 지닌 아미노산들의 인체 효능에 대해서 보면 대표적인 예로 우마미와 짠맛을 지닌 알라닌은 근육에 있는 독성물질의 배출을 돕고 저혈당 증을 막아주며, 글라이신은 근육의 퇴화를 지연시키며 피부 조직의 재생과 복구 및 중추신경계와 전립선의 기능 유지에 필수적이고 쓴맛을 지닌 아르지닌은 면역 계를 강화하고, 종양과 암세포의 성장과 전이 등을 지연시키는 등 이외에도 다른 유리 아미노산 등이 인체에 많은 효능을 준다고 알려져 있다. 그중에서 가장 대표적인 조미 맛을 가진 글루탐산의 수용성을 향상시키기 위해 제조된 글루타민 산나트륨은 대표적인 식품첨가물로써 1908년 일본의 ‘이케다 박사’에 의해 다시 마 추출물에서 발견된 물질로서, 가공식품업체, 외식업체, 일반 음식점 및 가정에 이르기까지 맛을 내기 위한 조미료로 많이 사용되고 있다. 이 글루타민산나트륨을 이용한 다양한 실험 중 하나로 새송이 버섯배지에 글루타민산나트륨을 첨가하여 재배가 완료되었을 때 자실체 내 아미노산 성분들이 어떻게 변화되며 그에 따른 특성 및 생리활성 변화들이 어떻게 개선되는지 연구한 논문이 있다. 글루타민산나 트륨을 병당 6 g을 첨가하여 배양된 자실체에서는 아르지닌, 글루탐산, 알라닌, 글라이신의 함량이 증가됨을 알 수 있었으며, 그 증가 정도는 대체적으로 글루타민 산나트륨의 첨가 용량에 따른 용량-의존성을 보여 주었다. 한편 함량 변화가 없는 아미노산으로서는 히스티딘, 세린, 메티오닌, 이소뤼신, 뤼신, 페닐알라닌 등 이었으며 시스테인은 오히려 감소되는 경향을 보였다. 이러한 결과는 배지에

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 81 첨가된 글루타민산나트륨이 새송이 버섯으로 흡수되고 다시 이 글루타민산나트 륨 성분이 다른 아르지닌, 알라닌, 글라이신 등 여러 아미노산들의 합성에 긍정적 인 영향을 주었기 때문으로 생각된다[86].

표 18. 글루타민산나트륨(MSG)의 농도별 처리에 따른 새송이 버섯의 아미노산 구성변화

Contents of amino acids (mg/g dry weight) Amino acid MSG MSG MSG MSG Control 1 g/bottle 2 g/bottle 3 g/bottle 6 g/bottle Histidin 0.33 0.43 0.29 0.45 0.37 Serine 1.58 1.57 1.75 1.34 1.61 Arginine 3.74 3.68 3.86 3.97 4.49 Glycine 2.34 2.45 2.30 3.18 3.26 Aspartic acid 3.36 3.42 5.42 3.95 3.76 Glutamic acid 3.58 3.54 3.56 4.07 4.17 Threonine 4.86 5.33 4.15 5.34 5.11 Alanine 2.63 2.6 2.76 2.76 2.95 Proline 2.05 2.53 2.07 2.34 2.55 Cystine 0.42 0.43 0.42 0.38 0.22 Lysine 0.99 1.14 1.03 1.64 1.36 Tyrosine 0.78 0.71 0.85 0.54 0.80 Methionine 4.09 3.92 4.03 4.3 4.12 Valine 2.99 3.06 2.73 3.05 3.20 Isoleucine 0.57 0.57 0.45 0.68 0.53 Leucine 2.77 2.78 2.56 2.86 2.95 Phenylalanine 2.07 2.05 1.98 2.13 2.08

γ-아미노낙산(γ-aminobutyric acid, GABA)은 4개의 탄소로 구성되어 있고 glutamate decarboxylase 효소의 탈탄산 반응에 의해 이산화탄소(CO2)와 함께

82❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 생성된다[87]. γ-아미노낙산은 뇌 대사 증진[21], 스트레스 해소, 치매, 결장암 및 대장암에 좋은 억제성 신경전달물질[88]로 중추신경계에 30%를 차지하고 있으며 더 나아가 기능성 식품 성분으로 많이 이용되고 있다[89]. 전반적으로 글루타민산나트륨 첨가량이 증가할수록 γ-아미노낙산 함량도 증가함을 알 수 있었고 이는 자실체 내의 글루탐산이 증가됨에 따라 글루탐산 탈탄산효소 (glutamate decarboxylase)에 의하여 γ-아미노낙산이 증가되기 때문으로 사료 된다[86].

그림 34. 글루타민산나트륨이 첨가된 배지에서의 글루타민산나트륨 농도에 따른 새송이 버섯 자실체의 γ-아미노낙산 함량

최근에는 이런 신경계통물질인 γ-아미노낙산에 대한 관심이 늘고 있다. 초기 에는 식물과 미생물대사 생산물로만 알려졌었지만 그 후, γ-아미노낙산이 포유 류의 중추신경계에 필수구성요소로 알려지면서 활발한 연구가 진행되기 시작했 다[23]. 최근 연구에 의하면 γ-아미노낙산-수용체가 뇌조직에 주로 존재하고 신경전달물질인 γ-아미노낙산이 리간드로 작용하여 결합되어 중추신경계에서

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 83 억제성 신경전달물질로서 작용하며, γ-아미노낙산의 양이 증가되면 전형적으로 정서적 안정과 항정신불안증, 항경련 효과를 나타낸다고 한다[21]. Lee 등의 연구에 의하면 γ-아미노낙산을 식이한 실험 쥐의 혈압상승 억제 효과를 보고하였 고[22], 그 외에도 스트레스 해소, 기억력 증진 효과가 있음이 밝혀졌다[23]. 또한 부족할 경우에는 뇌조직의 기질적 병변 또는 기능적 장애로 돌발적인 의식상 실, 경련, 정신 또는 감각 장애를 일으키는 간질을 유발시키기도 하는 것으로 알려졌다[90].

그림 35. 글루타민산나트륨(MSG)의 발효 γ-아미노낙산 처리 농도에 따른 랫드의 혈청 멜라토닌 함량

2) 신경전달물질, 신경조절물질 그리고 관련 효소를 조절하는 글루타민산나트륨

글루탐산은 포유류의 중추신경계에서 중요한 흥분성 신경 전달물질이다. 글루 타민산나트륨과 그것의 유도체는 내분비학, 신경해부학 및 독성학과 같은 여러 연구 분야에서 널리 적용되고 있다. 흰쥐에서 글루타민산나트륨의 투여는 부분적

84❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 인 뇌 손상을 일으키는데 특히 궁상핵(arcuate nucleus)에서 가장 우세하게 나타 나며[91] 주로 망막과 관련된 시상하부에서 특수한 손상을 유발한다[92]. 시상하 부의 기저중간구역(mediobasal region)에서 글루타민산나트륨의 처리는 궁상 핵의 신경세포체중 약 80~90% 정도를 퇴화시키는 한편 신경교세포나 축삭은 영향을 받지 않고 남아있다[93]. 이와 같이 글루타민산나트륨은 신경내분비조절 에서 궁상핵의 신경세포체의 역할을 연구하는 도구로 이용된다[94]. 중추신경계의 한정된 영역에서 신경세포의 파괴를 유발하는 것으로 알려진 글루타민산나트륨은 길게 뻗은 사슬 또는 이질환형의 대단위 아미노산이다. 일반 적으로 이 아미노산의 독성은 신경 세포막을 탈분극 또는 흥분시키는 능력과 관계가 있는 것처럼 여겨진다[95]. 시상하부의 궁상핵에서 대부분의 신경세포체 들은 글루타민산나트륨에 민감한 것으로 생각된다. 왜냐하면 글루타민산나트륨 을 신생생쥐에 처리하면 신경세포체의 수가 이 영역에서 80~90%까지 감소하였 기 때문이다[96]. Takasaki는 글루타민산나트륨을 신생생쥐와 어린 생쥐에 주입 하면 궁상핵, 뇌궁하기관(subfornical organ), 시삭전영영(preoptic area), 맨 아래구역(area postrema) 그리고 대뇌피질의 신경세포체의 세포질이 부풀어 오르거나 염색질이 농축되며, 핵의 위축 및 핵질 분해 등이 일어난다고 한다. 그중 가장 약한 부위로는 정중용기 부위의 궁상핵에서 가장 현저하게 나타나며, 특히 신생 생쥐에게 매일 4일간 4 g/kg씩 복강내 주입하면 궁상핵이 소실된다고 하였다[97]. Riiter와 Stone은 글루탐산은 광범위한 수용체 매개에 의한 신경흥 분(receptor mediated neuronal excitation)을 일으키는 아미노산 신경전달물 질로서 투여 용량의 증가에 따라 사료섭취량을 자극한다고 하였다. 이 글루탐산은 혈액-뇌 장벽(blood-brain barrier)을 통과할 수 없으므로 혈액-뇌 장벽이 없는 뇌영역과 뇌실주위의 기관에 있는 신경세포체를 자극하여 사료섭취를 증가시킨

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 85 다고 하였다. 특히 맨아래구역과 뇌실주위의 신경세포체를 자극함으로써 사료섭 취량을 증가시킨다고 하였다[98]. Meister 등은 글루타민산나트륨 주입 후 궁상 핵에서 성장호르몬 방출인자에 면역반응을 보이는 신경세포체의 손실을 초래하 고 궁상핵의 배외측과 배내측핵에서 가장 민감한 반응을 보인다고 하였다[99]. Dawson 등은 글루타민산나트륨 처리 후 생후 21령 흰쥐에서 궁상핵, 외측핵, 내측핵 그리고 정중융기의 도파민 성분은 감소한다고 하였으며, Dawson은 글루 타민산나트륨를 신생 흰쥐에 투여 시 시상하부의 궁상핵에 심한 손상을 일으키며 시상하부의 신경전달물질과 뇌하수체 전엽의 기능을 변화시키며 심하면 생식기 능의 변화도 초래한다고 하였다. 이러한 전달물질의 변화는 성숙을 촉진시키는 신경화학적인 기전과 관련이 있다고 하였다[100]. Toth 등은 임신한 흰쥐와 태아 에 글루타민산나트륨을 주입하면 맨 아래구역의 아세틸콜린가수분해효소 (acetylcholinesterase)에 양성반응을 보이는 신경세포체의 급성괴사를 일으키 며 미교세포의 식작용에 의하여 신경세포의 괴사된 돌기가 제거된다고 하였으며 특히 글루타민산나트륨은 발생기의 신경세포체에 더욱 민감하게 반응한다고 하였다. 그러므로 사람에서 글루탐산이 많은 음식을 섭취하면 임산부의 태반을 통하여 태아에 독성을 일으킬 가능성이 높다고 하였다[101]. 이 연구 결과는 글루 타민산나트륨 투여 시 시상하부의 궁상핵과 정중융기의 신경세포체 및 대뇌피질 하지영역의 층판 V 영역의 신경세포체 수가 다수 감소하고 있음을 나타내고 있어 이 영역에서 대부분의 신경세포체가 글루탐산 등 흥분성 아미노산의 흥분지배를 받는다는 것을 시사한다. 이와 같이 글루타민산나트륨의 투여는 시상하부와 대뇌 피질에서 유래하는 신경전달물질과 신경조절물질을 제거할 뿐만 아니라 tyrosine hydroxlase(TH)의 활성을 조절하는 것으로 나타났다. 여기서 TH는 노르아드레날린성(noradrenergic) 세포체와 도파민성(dopaminergic) 세포체

86❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 에 풍부한 60 kDa 단백질이고 이들 카테콜아민성 시스템(catecholaminergic system)의 말단부분에서 뇌 전체에 걸쳐 분포되어 있다. 이 효소의 활성은 신경전 달 물질에 의해서 빠르게 조절되고 몇 가지 형태의 단백질 인산화효소(protein kinase)는 그것의 인산화를 통해서 신경활성을 조절하기도 한다. TH의 장단기적 조절은 뇌에서 카테콜아민성 신경 시스템(catecholaminergic neuronal system)의 기능적 활성을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각되고 있다[102].

3) 글루타민산나트륨이 뇌손상에 부정적 영향을 미친다는 논란에 대한 과학적 안전성 검토

뇌에서 글루탐산은 단백질과 에너지 대사에서 신경전달물질로서 작용한다. 신경전달물질은 신경말단에 저장되고 신경세포에 의해서 근육이나 내분비 세포 (endocrine cell)와 같은 타겟 세포나 다른 신경세포를 저해 또는 활성화시키는 데 사용된다. 글루타민산나트륨의 다량 섭취가 뇌기능에 부정적인 영향을 줄지 도 모른다는 것이 워싱턴대학교 John Olney에 의해 1960년대 말부터 제기되었 다. Olney는 쥐에 주입 또는 강제 경구 투여를 통한 글루타민산나트륨 유도 뇌 병변의 가능성에 대해 실험하였다. Olney는 태어 난지 2일에서 9일된 쥐의 피하에 글루타민산나트륨을 피하주사 하였다. 주입된 글루타민산나트륨의 양 은 0.5 g/kg에서 4 g/kg까지 다양한 농도였고 이것은 뇌손상을 비롯하여 다양한 물리적 영향을 미쳤다[91]. 그러나 이 실험에 사용된 글루타민산나트륨의 투여 용량은 극심히 높았고 쥐에 주입하는 방법도 강제로 먹였기 때문에 사람이 글루 타민산나트륨을 섭취하였을 시에는 재현되지 않을 것들이었다. 흥미롭게도, 많은 양의 글루타민산나트륨을 식이에 첨가하였을 때의 연구결과가 재현되지 못하였다. 대신에, 식품 중 글루타민산나트륨의 정상적 섭취에 대해 연구한

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 87 결과 보통 섭취되는 양보다 5,000배나 많은 양인 40 g/kg body weight를 섭취하 였어도 뇌에 해로운 영향이 나타나지 않았다[103]. Olson의 초기 연구는 많은 양의 글루타민산나트륨을 성인 사람과 게르빌루스쥐에 섭취해보는 실험이었 다. 이 실험에서는 하루에 글루타민산나트륨이 하루에 147 g이 포함된 식이를 최대 42일 동안(정상적 섭취보다 200배 높은 양) 섭취한 11명의 성인 사람이 동원되었다. 실험기간동안 연구자들은 어떠한 부작용의 징후를 관찰하지 못하 였고 또한 어떠한 신경학적 변화를 나타내지 않았으며 경구로 섭취되는 글루타민 산나트륨의 높은 복용량은 용인할 수 있다는 결과를 냈다[104]. Takasaki와 그 연구진은 쥐에게 글루타민산나트륨을 식품과 함께 경구로 주입하였을 때의 플라즈마 글루탐산(plasma glutamate)은 비슷한 용량을 식품 없이 주입하였을 때보다는 증가하는 양이 현저히 줄었다. 연구진들은 임신한 쥐, 어린 쥐 그리고 수유를 하는 쥐에게 식이에 섞어 글루타민산나트륨을 14, 42 그리고 42.8 g/kg 체중의 농도로 각각 먹였으나 뇌손상은 관찰되지 않았다. 게다가, 많은 양의 글루타민산나트륨이 포함된 식이를 먹은 쥐의 플라즈마 글루탐산 레벨은 뇌손상 을 유도하기 위해 필요한 양보다 훨씬 적었다. Takasaki와 그의 연구진은 식이 속 글루타민산나트륨은 뇌에 끼치는 급성 또는 만성의 부정적 영향을 유발하지 못한다는 결론을 내렸다[105]. William Pardridge는 식이로 섭취된 글루타민산 나트륨은 뇌에 들어오지 못하는데 그 이유는 혈액-뇌 장벽이 글루탐산과 같은 산성의 아미노산에 대한 운반계(transport system)을 유지하기 때문인데, 이 시스템은 효과적으로 뇌로부터 글루탐산의 순환을 차단하는 역할을 한다고 하였 다. Pardridge는 또한 뇌의 글루탐산의 수치는 플라즈마 글루탐산 수치가 변화 한다 하더라도 오르거나 떨어지지 않는다는 것을 보였다. Pardridge의 관찰결과 를 입증하기 위해, 런던 정신의학회의 Brain Meldrum은 아미노산이 신경장애

88❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 를 유발할 수 있는 흥분독소로서 역할을 한다고 보고하였다. 다양한 분야에서 수많은 연구들을 검토한 후에 그는 글루타민산나트륨의 식이적인 섭취는 사람에 게 신경병리학적 질환을 유발하지 않는다고 결론을 내렸다[106]. Meldrum은 혈액-뇌 장벽과 글루탐산에 대한 신경교(glial)와 뉴런의 강력한 흡수 시스템은 뇌에서 세포 밖의 글루탐산의 농도가 낮게 유지되도록 도와준다고 보고하였다 [107]. 1994년, 피츠버그 대학교의 John Fernstorm 교수는 식품섭취와 글루타 민산나트륨과 같은 산성의 아미노산의 섭취가 신경전달물질의 형성과 뇌기능에 주는 영향력과의 어떠한 상관관계를 가지는지를 확인하였다. Fernstrom은 글 루탐산이 신경전달물질로 작용하는 동안은 그것은 순환시스템으로부터 뇌로 접근을 하지 못한다는 것을 지적하였다. 20개의 발간된 연구 자료들을 검토한 후, 펜스톰은 많은 과학적 증거에서 식이로 섭취되는 글루타민산나트륨은 정상 적인 뇌 기능에 해로운 영향을 미치지 않는다는 사실을 증명한다고 하였다[107]. 텍사스 기술 대학교의 Quentin Smith는 혈액-뇌 장벽이 순환시스템의 글루탐 산의 농도와는 무관하게 뉴런의 글루탐산 농도를 유지하는데 있어서 사람의 건강에 중요한 역할을 한다는 것을 밝혔다[108]. 장벽 아미노산 수송계(barrier amino acid transport system)에 대한 연구결과에 의해, 미래의 연구는 사람 의 질병을 다루기 위한 진보된 방법이 다수 제세될 전망이다. 식품 속 글루타민 산나트륨의 섭취는 뇌기능에 부정적 영향을 주지 않거나 공공보건에 위해를 가하지 않는다고 많은 과학적 근거에 의해 뒷받침되었다. World Health Organization’s Food Additive Series에서의 내용에 따르면, 글루타민산나트 륨은 돌연변이를 유발할 가능이 적으며 “생식독성 또는 암유발을 한다.” 라는 과학적 증거가 부족하다고 한다. 이러한 증거들은 또한 1995년 FASEB의 리포트 에 의해서 지지받았다. FASEB는 글루타민산나트륨 소비가 어떠한 만성적 신경

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 89 학적 문제(알츠하이머나 Lou Gehrig’s disease)들을 유발한다는 증거가 없다고 보고하였다[109].

3. 글루타민산나트륨에 의한 장-뇌 축 활성 및 에너지 항상성을 위한 생리적 중요성 L-글루탐산은 다기능 아미노산이다. 식품 속에 존재하는 자유 L-글루탐산은 우마미라 불리는 독특한 맛을 내는 것으로 널리 알려져 있으며 이것은 단백질을 소화하기 위한 감각 신호로 작용하기도 한다. 몸 안에서 L-글루탐산은 탈 아미노 기 작용의 주요 기질로써 아마노산과 탄수화물 대사에서 중요한 역할을 한다. 특히, 장 세포, 간 세포, 근 세포, 태반 세포, 이자 β세포 그리고 면역 세포에서 탁월한 효과를 나타낸다. L-글루탐산은 뇌에서 주요 흥분성 신경전달 물질로 작용하며 이러한 기능은 뇌 밖의 다른 장기, 예를 들어 장에서도 작용한다고 한다. 앞서 열거한 역할들과 더불어 최근에는 L-글루탐산의 또 다른 기능들이 부각되 었다. 장에서 L-글루탐산의 수용체와 그것의 세포 전달분자가 발견되었다. L-글 루탐산이 장에 있는 수용체를 자극하면 미주 전수 신경섬유(vagal afferent nerve fibers)와 뇌의 몇몇 부분(대뇌겉질, 기저핵, 둘레계통과 시상하부)이 활성화 된다. 쥐에게 임의 용량의 L-글루탐산을 만성적으로 투여한 결과, 지방의 축적이 줄어들어 비만 또한 감소하였고 에너지 소모량이 증가하여 혈장 렙틴 농도가 감소되었다. 몇몇 연구에서는 장 상피세포에서도 구강 세포에서와 같이 우마미, 단맛, 쓴맛 에 대한 수용체를 동일하게 가지고 있다고 보고하였다. 이러한 “미각” 수용체가 위장관에서 소화와 흡수를 하는데 있어서 어떠한 역할을 할까? 예를 들어,

90❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety T1R2+TIR3와 같은 단맛 수용체는 위장 내분비 세포에 존재한다. 설탕과 인공 감미료는 α-gustducin과 같은 세포내 신호 분자를 활성화시켜 인크레틴 호르몬 을 분비시킨다. 이 호르몬들은 장세포의 Na+/포도당 공동수용체 1을 발현시켜 포도당의 흡수 촉진을 조절한다. 또한 글루카곤 유사 펩티드 1(glucagon-like peptide 1, GLP-1)은 인슐린의 생합성을 자극하고 글루카곤의 분비를 억제한다. 그리고 위산 분비를 억제하며 음식의 섭취를 감소시키는 등 다양한 역할을 수행한 다. 장에 존재하는 이러한 단맛 수용체는 탄수화물의 흡수와 이 탄수화물의 체내 분포에 참여하는 것으로 보인다.

그림 36. 식이 섭취 후 포도당과 글루탐산의 대사율의 비교[110]

L-글루탐산의 수용체가 장 상피세포에도 발견된다는 것은 이 수용체들이 영양 분의 소화, 흡수, 대사를 조절하는 생리적 시스템에 관여한다는 것을 의미할까?

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 91 그래서 장에 존재하는 L-글루탐산을 감지하는 시스템이 음식과 관련된 신호를 뇌로 전달하는 미주 구심 신경섬유(vagal afferent fibers)의 활성과 어떻게 연관 이 되어있는지 살펴보도록 하겠다. 장벽을 구성하는 세포에 있는 L-글루탐산의 수용체는 2가지 물질이 알려져 있다. 메타보트로픽 L-글루탐산 수용체 타입 1(metabotropic L-glutamate receptor type 1)은 위에서 펩시노겐을 분비하는 세포인 주세포(chief cells)에 존재한다. 그리고 헤테로다이머 L-글루탐산 미각 수용체(hetrodimer L-glutamate taste receptor)는 위, 소장과 대장의 상피세 포에서 발견되었다. α-gustducin, phospholipase와 Cβ2를 포함하는 미각 L- 글루탐산 수용체의 세포전달 분자는 위에서 언급한 세포들에서 발견된다. 장에 존재하는 미각 L-글루탐산 수용체는 섭취되어 들어온 L-글루탐산을 장의 기질 에서 감지하여 이러한 정보를 주변 세포 및 뉴런에 전달하는 역할을 한다. 배 미주 신경(abdominal vagus nerve)은 위, 복강, 간에 걸쳐 분포되어 있으며 각각은 구심(afferent)과 원심(efferent) 신경을 포함하고 있다. 글루타민산나트 륨이 위, 십이지장, 간문맥으로 유입이 되면 위, 복강, 간의 미주 구심 신경을 활성화시킨다. 이러한 결과는 이 장기들(위, 샘창자, 간)에서 L-글루탐산을 감지 하는 메커니즘이 존재한다는 것을 의미한다. 3개의 장기 중 위 구심 신경이 글루타 민산나트륨에 특히 반응한다. 그러나 위에 다른 아미노산이 주입될 시에는 아무런 변화가 나타나지 않는다. 위 구심신경의 반응은 글루타민산나트륨 농도에 의존적 이었다. 반면 간 구심신경은 간문맥을 통해 전달된 모든 아미노산에 반응하였다.

92❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 37. 다섯 마리의 랫드에 다양한 아미노산(Amino Acid, AA)을 주입 하였을 때 평균 위 미주 구심신경(gastric vagal afferent responses)의 반응[110]

몇몇의 연구들은 미주 신경을 통한 장의 L-글루탐산 신호전달이 기능적으로 중요하다고 주장하고 있다. 선택적으로 미주 신경을 절제한 랫드를 관찰한 결과, 글루타민산나트륨 수용액의 섭취를 다음과 같은 순서로 감소시킨다.

총 미주신경절제술 = 위 미주신경 절제술 > 복강 미주신경 절제술 > 간미주신경 절제술 = 아무 처리를 하지 않은 대조군

위 미주신경 절제술의 효과가 총 미주신경 절제술의 효과와 비슷하므로 글루타

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 93 민산나트륨 섭취의 효과는 위에 존재하는 신경에 의해 주로 매개된다고 결론지을 수 있다. 단백질 섭취 이후 L-글루탐산에 의한 장내 L-글루탐산 수용체의 활성이 증가 하는 것과 이후 구심 미주 섬유의 활성 또한 증가하는 것은 뇌가 단백질을 감지하는 메카니즘을 설명하는 원인이 될 수 있다. 그래서 L-글루탐산에 따른 뇌의 반응을 연구하였다. 미주 신경은 뇌의 많은 부분으로 뉴런을 투사한다. 뇌의 이러한 부분들은 L-글루탐산에 의한 구심성 미주 신경 활성에 반응을 보인다. 기능적 자기공명 기록법(functional magnetic resonance imaging)을 사용하여 랫드에 다음과 같은 미각 물질을 투여한 후 뇌의 반응을 관찰하였다. 포도당(단맛), 글루 타민산나트륨(우마미), 염화나트륨(짠맛). 이러한 물질의 주입은 겉질, 기저핵, 변역계, 시상하부 등을 활성화 시켰다. 이 모든 부분들은 고립계(solitary tract) 속의 핵에 의해 미주 정보를 받는다. 특히 중앙 시각전구역(medial preoptic area), 시상하부의 내측 핵, 유상핵은 글루타민산나트륨으로만 활성화되었던 반면, 중경의지핵(nucleus accumbens)은 포도당으로만 활성화 되는 것을 확인 하였다. 편도체는 포도당과 글루타민산나트륨 둘 다에 활성을 보였고 도피질, 전대상회피질, 해마 등 기타 구역은 글루타민산나트륨, 포도당, 염화나트륨에 의해 활성화 되었다. 앞에서 언급한 각각의 구역은 저마다의 역할이 있는데, 위의 실험에 의한 발견들은 L-글루탐산이 온도조절, 에너지 항상성, 감정적인 행동 등에 영향을 미칠 수도 있다는 것을 제시하였다. 이러한 발견과 더불어 포도당이 아닌 L-글루탐산으로만 활성화되는 뇌의 여러 부분들은 완전 미주 신경 절제술로 제어될 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서 구심 미주신경은 뇌의 L-글루탐산의 감지에 필수적이지만 뇌가 장의 이러한 물질들의 감지에는 관여하 지 않다는 것을 발견했다[110].

94❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 4. 글루타민산나트륨이 신체 에너지 대사에 미치는 영향

근동물실험에서 성장기 랫드의 에너지 대사에 경구 글루타민산나트륨 섭취가 미치는 영향을 연구했다. 글루타민산나트륨이 음식의 맛을 향상시키기 때문에 글루타민산나트륨 섭취가 음식 섭취량 증가와 비만도에 기여하는지 알아보고자 하였다. 이 연구는 랫드에게 1%(wt: vol) 글루타민산나트륨 수용액 (랫드가 가장 선호하는 글루타민산나트륨 농도)과 일반 물이 들어있는 두 물병을 제공했다. 글루타민산나트륨과 물에 자유롭게 접근할 수 있었던 랫드들은 글루타민산나트 륨 수용액에 높은 선호(93-97%)를 보였다. 글루타민산나트륨 수용액을 섭취한 랫드는 물만 섭취한 랫드보다 15주 동안 체중 감량이 적었다. 또한 복부 지방 무게와 혈장 렙틴 농도는 글루타민산나트륨을 섭취한 랫드가 물만 섭취한 랫드보 다 낮게 나왔다. 코-항문 길이, 실질체중, 음식 및 에너지 섭취, 혈압, 혈당, 혈장의 인슐린, 트리글리세리드, 콜레스테롤, 알부민, L-글루탐산 수치는 두 그룹 사이에 차이가 없었다. 즉, 글루타민산나트륨 섭취는 체중 증가, 지방 무게, 혈장 렙틴 농도를 감소시킨다. 글루타민산나트륨 섭취가 음식 섭취에 영향을 미치지 않았기에 이러한 결과는 높아진 에너지 소비에 의한 것이라고 결론지을 수 있다[110].

5. 글루타민산나트륨의 오해와 진실

1) 중국음식증후군(Chinese Restaurant Syndrome, CRS)

50 여 년 전 부터 정신 질환을 가진 어린 아이를 치료할 목적으로나[111], 글루탐 산이 어린이의 지능을 증진시킨다는 연구에서[112] 과량의 글루타민산나트륨을 주사하였을 때, 메스꺼운 기분을 느끼는 사람이 가끔씩 있었다. 이때는 혈액 내 글루탐산 양과의 관계는 보고되지 않았었다. 그 후 여러 연구자들은 이러한

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 95 현상이 굶은 후 글루타민산나트륨을 주사함으로써 혈액 내 글루탐산 량이 수배 증가한 결과가 아닌 것으로 추측하였다[113]. 1968년 주로 뉴 잉글랜드 저널 오브 메디슨(New England Journal of Medicine)에 중국음식증후군에 대한 수많 은 편지가 게재됨으로서 이 문제에 대하여 논란을 일으켰는바, 이 내용을 보면 크게 세 가지로 구별할 수가 있다. 첫째, 대부분의 내용이 중국음식을 먹고 난 후 이러한 증상이 나타났다는 일화 같은 내용, 둘째, 글루타민산나트륨을 경구 투여한 자원자들에 대한 임상학적 연구내용, 셋째, 설문조사에 의한 보고서 내용 등으로 구별된다. 중국음식증후군에 대해서 특히 미국에서 취급되고 있는 일화들 은 중국음식을 먹은 후, 정신이 멍해진다거나, 두통이 있다거나, 몸 윗부분 근육이 뻣뻣해 진다거나, 나른해 진다거나, 재채기를 한다거나, 토하고 싶은 마음이 든다거나, 땀이 난다거나, 어지러움을 느낀다거나, 심장이 뛴다거나, 가슴이 답답하다거나, 눈물이 난다거나, 가사 상태가 된다거나, 심지어는 심계 항진을 느낀다거나 이상감각을 느낀다고 표현하고 있다. 이러한 증상은 보통 일시적인 것으로 중국 음식을 먹고 15-20분 후에 나타나며 1시간 내지 2시간에는 없어진다 고 보고되고 있다[114]. 몇 가지 연구들이 글루타민산나트륨이 중국음식증후군을 일으키는지 여부를 가리기 위해 시도된 바 있다. 이중 맹검법(Double blind technique)을 이용한 실험에서 글루타민산나트륨을 섭취한 경우에 중국음식증후군 증상과 비슷한, 목이 타는 듯하다, 토하고 싶다, 근육이 뻣뻣하다, 가슴이 답답하다, 두통이 있다, 나른하다, 속이 탄다, 어지럽다, 땀이 난다는 증상을 호소하였다. 그러나 이러한 증상의 호소는 비단 글루타민산나트륨을 섭취한 경우뿐만 아니고 여러 일반 식품 성분, 예로서 커피 등이나 아래 표에서 보여주는 바와 같이 여러 나라의 고유음식 을 먹었을 때도 이와 같은 증상을 호소하고 있다[115].

96❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 표 19. 각 나라의 고유음식을 먹었을 때 좋지 않은 기분에 대한 반응

% positive respondents % positive 각국의 고유음식 중국음식 중국음식 증후군 비특이성 association 증후군 관련증상 증상 미 국 10.9 2.8 22.4 95.0 아 랍 0.3 0 10.0 100.0 중 국 4.2 9.1 18.9 87.9 독 일 1.7 5.7 17.0 96.2 그리스 1.2 5.7 11.4 97.1 헝가리 1.0 3.3 10.0 96.7 인 도 1.3 10.3 5.1 97.4 일 본 1.1 6.6 11.4 94.4 프랑스 1.3 11.1 13.9 94.4 이탈리아 5.1 3.8 13.8 96.1 유 태 14.9 5.5 11.5 96.7 폴리네시안 1.0 17.2 6.9 89.7 스칸디나비아 0.2 0 0 100.0

따라서 Garattini는 중국음식증후군 증상은 일반적인 식사 후에 느끼는 여러 가지 형태의 현상, 트림을 한다는 것 같은 현상의 일부라고 추정하였다. 그의 실험결과에 따르면 3 g의 글루타민산나트륨을 섭취한 사람과 일반 식사를 한 사람의 사이에 어떤 특정한 현상이 전혀 나타나지 않고 일반적인 식사 후의 다양한 느낌을 표현한 것 외에 별다른 차이를 보여주지 못하였다[116]. Kenney는 글루타 민산나트륨을 섭취 후 3가지 기본적인 공통현상을 발견하였는바 가슴이 답답함 을 느끼는 것이 가장 대표적인 예이고, 불안을 느끼고 목이 타는 듯한 느낌을 느끼는 것이 또한 대표적인 예임을 발견하였다. 다른 느낌들, 예를 들면 가슴이

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 97 타는 듯하다, 소화 장애를 경험한다, 나른해진다, 가벼운 두통이 생긴다, 심한 두통이 있다는 등의 느낌은 공통적이 아니고 경우에 따라 그리고 사람에 따라 나타나는 경우도 있고 나타나지 않는 경우도 있었다. 어떤 경우에는 아주 심한 증상이 있었다고 보고했다. 이런 경우 12 g의 글루타민산나트륨을 섭취해도 임상 적으로는 그런 현상을 확인치 못하였다[117]. Zanda 등은 글루타민산나트륨에 대한 이러한 민감한 반응들은 일시적인 현상이며, 그 성질상 섭취한 사람에 따라 매우 주관적인 성질을 띠고 있으며 1시간 이내에 사라진다고 보고하였으며 또한 이들은 이와 같은 주관적 반응을 검사하는데 있어서 조사방법으로 반드시 이중 맹검시험을 사용하지 않으면 그 결과를 믿는 것은 매우 위험하다고 경고하였다. 글루타민산나트륨에 민감한 사람과 비교군 사이에 있어서 중국음식증후군 증상을 호소할 때 사람과 비교군 사이에 있어서 중국음식증후군 증상을 호소할 때 혈압, 심장박동, ECG 검사, 호흡 빈도, 피부온도, 혈액검사 지표 등을 측정하였 으나 두 실험군 사이에 아무런 차이도 없었고, 이상증세도 없음이 보고된 바 있다[118]. 또한 글루타민산나트륨에 민감한 반응을 나타낸 사람의 실험군과 비교군 사이에 혈액 내 글루탐산의 양도 차이가 없을 뿐 아니라[119] Area under the curve(AUC), 즉 혈액 내 총 글루탐산 양 AUC가 정상적이었고 글루탐산의 대사가 정상적으로 일어나고 있었으며 체중 kg당 60 mg의 글루타민산나트륨을 섭취했을 때 혈액 글루탐산 양과 글루타민산나트륨의 민감한 반응과는 아무런 상관관계가 없음이 밝혀졌다[120]. 이중 맹검시험에 의한 여러 임상연구 결과에서 밝혀진 사실은 무작위로 선발한 글루타민산나트륨에 대한 민감한 반응을 나타내는 사람들에게서 측정한 결과 3-4.4 g 이상의 글루타민산나트륨을 섭취하게 되었을 때 글루타민산나트륨의 민감한 반응이 나타나기 시작하는 점인 것이다. Kenney는 중국음식증후군 형태

98❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 의 증상은 식도 상부를 자극하기 때문에 일어나는 것으로 추정하였으며 따라서 글루타민산나트륨을 섭취한 양보다는 섭취 농도가 더 중요하다고 설명하였고 다른 연구자들은 피리독신(vitamin B6)의 부족 때문에 일어난다는 주장하였으며 [121] 어떤 경우는 글루타민산나트륨과 함께 소금을 너무 많이 섭취한 경우 때문이 아닌가도 추측하였다. Kenny는 또한 현재 글루타민산나트륨을 식품조미료로서 사용하는 양보다 훨씬 과량으로 섭취하였을 때 글루타민산나트륨에 대한 민감한 반응을 나타는 사람들이 경우마다 글루타민산나트륨 사용 농도에 대한 민감도가 각각 다르게 나타나고 있기 때문에 민감도 자체가 변수라고 보고하였으며 이 민감도가 실험하는 날마다 다르다고 보고하였다. 영국의 연구에서는 55명의 남녀 에게 중국음식증후군 현상을 알려주지 않고 기본식과 함께 글루타민산나트륨을 먹여 이중 맹검시험을 행한 결과 글루탐산에 대한 민감도나 이상 반응이 섭취량과 무관함을 밝혔으며 이 결과에 의하면 글루타민산나트륨에 민감한 반응이 사람에 게 존재하는 것은 사실이지만 중국음식증후군이 없는 사람에게 글루타민산나트 륨으로서 중국음식증후군을 유도할 수는 없다고 결론 내렸다[122]. 더욱 나아가 Kenny는 2% 글루타민산나트륨 용액과 더불어 오렌지 주스나 커피, 또는 양념을 한 토마토 주스도 중국음식증후군과 같은 증상을 일으킴을 밝혔으며 이 결과 그는 중국음식증후군은 아마도 미국의 식사습관에 따라 나타나는 일종의 평범한 공통적인 어떤 물질이 식도상부를 건드려 일어나는 일시적 자극 현상이 아닌가 하고 추정하였다. 1985년 Kenney의 또 다른 연구에서는 실험대상자인 본인들이 자기들은 분명 하게 글루타민산나트륨에 대하여 민감하게 반응하는 사람들이라고 주장하는 사람 6명을 골라 엄격하게 이중 맹검시험법과 크로스-오버(cross-over)법을 적용하여 글루타민산나트륨을 섭취하게 하고 그 반응을 검사한 결과 이렇게 강력

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 99 하게 자기들이 중국음식증후군 같은 반응을 글루타민산나트륨에 대해 보인다고 주장하는 사람들에게서 조차 글루타민산나트륨은 아무런 반응을 나타내지 않았 음을 발견하였다[123]. 실험결과는 아래 표와 같다.

표 20. 6명의 피험자를 대상으로 한 이중 맹검 시험

글루탐산 피험자 플라시보에 나이 나타난 증상 명시된 식이 나트륨에 대한 & 성별 대한 반응 반응 미트로프, 두통, 가슴과 글루타민산나트륨이 들어간 안면긴장, 안면긴장, HK (F) 42 머리에서 열이남, 해산물, 글루타민산나트륨이 귀 뒤의 열 귀 뒤의 열 두근거림 포함된 드레싱 중국음식점에서 식사, KB (F) 54 두통, 안면긴장 안면기장 안면긴장 드레싱 수프 FH (M) 55 두통 치즈, 소시지, 베이컨, 피클 없음 없음 캔으로 나온 수프, 혼합된 GB (M) 50 두통, 메스꺼움 시즈닝, 열로 데워먹는 없음 없음 파우치 형태의 식사 숨쉬기에 어려움을 드레싱된 해산물, 몇몇의 RM (M) 57 없음 없음 느끼면서 혀 팽창 칵테일 식품 드레싱된 샐러드, 풍선껌, AS (F) 47 통제할 수 없는 기침 돼지소시지, 오랜지 색깔의 없음 없음 식품

Wilkin 등은 자기들이 중국음식을 먹은 후 토하고 싶은 증상을 보였다고 주장하 는 18명을 포함하여 24명에게 글루타민산나트륨을 3-18.5 g을 섭취하게 한 후 증상을 조사한 결과 아무도 토하고 싶다는 증상을 보인 사람이 없었고, 또한 3명이 증상을 경험했다고 주장하는 사람을 포함하여 6명에게 체중 kg 당 285 mg의 글루타민산나트륨을 섭취하게 하였거나 또는 체중 kg 당 7.1-7.4 mg의 피로글루 탐산(pyroglutamate)을 섭취하게 한 실험결과 아무도 토하고 싶은 증상이 있다고

100❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 보고한 사람이 없었고 안면의 혈액순환을 레이저 속도계 (laser doppler velocimetry)로 측정하였을 때 이상이 있는 사람을 발견하지 못하였다[124]. 최근 Kenney 등은 중국음식증후군 증상에 관한 그의 17년간 연구를 종합하면 서 중국음식증후군은 중국음식을 먹은 후 경험한 좋지 못한 기분을 일화로서 표현함으로써 생기는 증상이라고 규정 지었다. 과거 17년간의 연구를 통해 볼 때 글루타민산나트륨을 먹은 후 일시적으로 나타나는 증상을 객관적으로 검사하 는데 전혀 이상이 없었고 개개인에 따라 다르다는 사실을 입증하였으며 이 증상을 글루타민산나트륨이 일으킨다고 증명할 수 없었다고 밝혔다. 또한 중국음식증후 군 증상에 대한 것이 사실인지에 대해서도 의문점이 많다고 밝혔다. 여러 가지 종류에 걸친 일상 식품도 똑같은 조건으로 실험하면 이와 비슷한 중국음식증후군 증상이 나타난다고 개개인에 따라 각각 다르게 보고되고 있으며, 이러한 증상은 또한 극소수의 사람에게서만 보고되고 있다고 밝혔다. 중요한 사실은 자기가 분명 중국음식증후군 증상을 느꼈다고 주장하는 사람을 대상으로 실험해 보아도 글루타민산나트륨 섭취 후 이런 증상이 나타난다고 주장하는 사실이 없는 것으로 보아 글루타민산나트륨과 중국음식증후군은 상관관계가 없는 것이라고 밝혔다. 정상적으로 글루타민산나트륨을 조미료로써 섭취하는 방법으로 일상 가정을 대상으로 하여 글루타민산나트륨과 중국음식증후군 증상 관계를 조사하는 설문 조사 결과 글루타민산나트륨은 중국음식증후군 증상을 일으키는 물질이라는 사실을 증명할 수 없었다[125]. Kerr 등은 성인에게 중국음식증후군 증상을 많이 나오는 3 가지 형태로 분류하여 설문조사를 행하였다. 첫 번째는 중국음식증후군 의 대표적 3가지 증상인 타는 듯한 느낌, 멍해지는 느낌, 가슴이 답답한 느낌을 첫째로 하고, 둘째로는 중국음식증후군관 관련된 6 가지의 비특이적 증상, 즉 가슴의 통증, 어지러움, 두통, 가슴이 뜀, 나른해짐 및 구토로 분류하고, 셋째로는

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 101 9 가지의 비특이적 증상, 즉 배가 뒤틀림, 오한, 설사, 가슴이 타는 듯한 느낌, 갈증, 진땀을 흘리는 현상, 구토증 및 가려움을 분류하였다. 이들 조사를 점수제로 매겨서 9점을 최고로 하고 0점을 최저로 표시하여 0점은 중국음식증후군이 없는 것, 1-2점은 아마도 중국음식증후군이 아닌 것, 3-6점은 아마도 중국음식증후군 증상이라고 판단되는 것(possible CRS), 7-8점은 중국음식증후군 증상인 듯싶 은 것(probable CRS), 9점은 분명한 중국음식증후군(definite CRS)증상 이렇게 표시하였다. 이 결과, 3,222명의 응답자 중 43%가 자기 생애 중 음식을 먹고서 한번이나 그 이상 기분 나쁜 증상을 경험하였다고 했고, 이 증상은 아주 비특이적 이었으며 특정 음식과 관련이 없었다고 하였다. 또한 분명한 중국음식증후군 (definite CRS)이나 아마도 중국음식증후군(probable CRS) 증상에 관한 점수는 0점이었고 오직 1.8%만 가능한 중국음식증후군(possible CRS)으로 나타났다. 또한 중국 음식과 중국음식증후군의 관련은 오직 0.19%밖에 해당이 되지 않았고, 다른 민족 특유의 음식, 즉 멕시코 음식, 스페인 음식, 미국 음식 및 이탈리아 음식에도 이러한 증상이 나타났다. 이 경우 모두 글루타민산나트륨과 관련된 사람이 아니었다[126]. 최근 동남아에서 Kerr의 방법(점수제)을 사용하여 글루타민산나트륨의 섭취 와 중국음식증후군의 민감성에 대한 관계를 설문조사에 의해 행한 결과 서로 상관관계가 없음이 보고되었다. Kerr의 조사에 의하면 530명의 설문 응답자 중 2.6%가 중국음식을 먹은 후 중국음식증후군 증상을 느꼈다고 응답하였고 그 후의 조사에 의하면 응답자들이 중국음식증후군 증상에 대해 편견을 가지고 있었음이 밝혀졌다. 이러한 중국음식증후군 증상을 설문조사에 의해 행할 경우 그 방법이 명확하여야 하며 결과의 해석도 연구자 주관에 흐르지 않아야 하는 어려움이 있는 것으로 판명되었다.

102❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 2) 글루타민산나트륨과 임산부 및 태아

글루탐산은 뇌에서 가장 고농도로 존재하며 신체 전역에 걸쳐 약 10 g 정도 순환되며 자체적으로 합성되기도 한다. 이처럼 글루탐산은 우리 몸에 많이 존재할 뿐만 아니라 신체의 한 부분으로써 유리형과 결합형이 모두 존재 하고 우마미라는 특유한 맛을 내기 때문에 조미료로 널리 사용되고 있다. 글루탐산은 인간의 신체에 존재하고 또한 자연스럽게 식이로써 섭취되고 있다. 따라서 산모의 신체와 모유에 도 글루탐산이 존재하고 이는 즉 태아, 유아에게도 유리형 글루탐산이 전달될 수 있음을 의미한다. 연구를 통해 모유를 먹는 아동은 자연 발생하는 자유 글루탐산의 맛을 탐지하고 선호하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 유세비오 교수는 인간이 최초로 맛을 느끼게 되는 식품은 모유로써 유아에게 필요한 가장 완벽한 영양성분을 가진 인간의 모유에는 약 20종의 유리 아미노산이 함유되어 있는데 이중 글루탐산은 모유 중에 가장 높은 함량을 보이는 아미노산으로 약 50% 정도를 차지하고 있다고 말하였다. 실제로 사람의 모유 속에는 유리형태의 글루탐산이 100 ㎖당 21.6 ㎎이 나 들어 있는데 이는 우유 속의 1.9 mg보다 10배 이상 많은 것이고 이는 유아가 매일 150-200 mg의 유리형 글루탐산을 모유를 통해 섭취함을 의미한다. 실제로 신생아에게 엄마젖을 먹이다가 우유로 바꾸면 잘 먹으려 하지 않는 것은 아기의 혀가 이 맛좋은 글루타민산나트륨을 통해 자기 몸에 더 적합한 것을 식별해 낼 수 있기 때문이다. 또한 Baker와 그의 연구진에 따르면 신생아는 모유를 통해 체중 1 kg당 다른 생애 주기 때보다 훨씬 많은 양의 자유 글루탐산을 섭취한다고 한다. 위 설명한 바와 같이 침팬지나 사람과 같은 고등동물들의 모유에는 상당량

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 103 글루탐산이 들어있고 유아들은 매일 먹는 모유에서 유리 글루탐산을 많이 섭취하 고 있다. 그러나 사람의 젖에는 15-30 mg/dL의 글루탐산이 들어있고 글루타민산 나트륨을 대량 섭취한 수유여성을 관찰한 결과 모유 내 글루탐산 농도에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. Stegink나 Baker의 연구결과로 보면 모유수유를 하는 여섯 명의 산모에게 6 g 의 글루타민산나트륨을 캡슐형태로 물과 같이 먹게 하거나 죽과 같은 음료의 음식과 함께 섭취하도록 했을 때 산모 혈액 내 글루탐산양 은 상당히 증가하였지만 모유의 글루탐산양은 12시간이 지난 후 까지도 변화가 없었다. Egan의 실험결과는 소나 양의 경우에도 젖을 먹이는 어미에게 글루타민 산나트륨을 먹여도 우유나 양유에는 글루탐산의 변화가 없었고 방사능으로 표시 한 글루탐산으로 이들이 어떻게 변화하는가를 보았을 때 경구로 섭취한 글루탐산 은 유선에서 모두 구연산으로 변화하여 대사되었고 우유에 함유되어있지 않음을 밝혔다. 즉, 모유수유를 하는 산모의 글루타민산나트륨섭취가 증가하여도 유아 가 매일 섭취하는 글루탐산 농도에는 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다 [127-129]. 마찬가지로 산모가 섭취한 글루타민산나트륨이 태아에 영향을 미치지 않는다 는 연구 결과들은 다음과 같다. 임신한 원숭이 정맥에 글루타민산나트륨을 대량 주입하여도 태아 혈중의 글루탐산 농도는 변화가 없었다. Stegink, Pikin 등은 임신한 원숭이에게 글루타민산나트륨을 시간당 1 g을 똑같은 속도로 계속해서 관을 통해 원숭이에게 주입하였을 때 (체중 kg 당 0.16 – 0.22 g 의 글루타민산나 트륨에 해당하는 양), 어미 원숭이의 혈액 글루탐산 양이 보통보다 10-20배 증가 하여도 태반 내지 태아의 혈액 글루탐산 양은 전혀 변화하지 않았다. 이때, 약 60 %에 해당되는 글루타민산나트륨은 어미 혈액 내에서 글루탐산 양으로 남아있 었고 태아에는 글루탐산이 아닌 포도당이나 유산의 형태로 대사되어 공급되었다.

104❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 따라서 어미가 섭취한 글루탐산은 곧 어미 체내에서 대사가 이루어지며 글루탐산 은 태반을 통하여 포도당이나 유산으로 공급됨을 알 수 있다. 심지어, 글루타민산 나트륨의 투여를 정상 보다 약 70배 정도 높여도 태아 혈액 내 글루탐산의 변화는 정상수치의 1/10이상 증가하지 않았다[130]. 관을 통해 강제로 과량의 글루타민산나트륨을 투여할 경우에도 글루타민산나트 륨이 태반을 통해 태아로 이동하는 일은 없는 것으로 판명되었다. 이는 태반에 장벽(placental barrier)이 존재하여 글루타민산나트륨의 통과를 막기 때문인 것 으로 판단되고 있다. 원숭이 자궁은 실제로 태아를 보호하는 비투과성 장벽 역할을 하고 태반은 혈중 글루탐산이 태아에게 들어가는 것을 막아주어 항상 정상농도를 유지한다. Schenieder는 사람의 태반을 취하여 실험관내에서 관류실험을 행하여 글루탐산의 태반 통과를 알아본 결과 태아의 글루탐산이 서서히 산모에게 이동되어 태아의 혈액에서 글루탐산이 제거됨을 보았다. 일반적으로 태아 혈액에서 태반으 로 글루타민산나트륨의 순 손실이 발생하는 것으로 알려져 있다(그림 38)[131].

그림 38. 태반 글루타민-글루탐산 셔틀 : 산모, 태반, 태아 사이의 글루타민 및 글루탐산의 이동[132]

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 105 글루타민산나트륨에 의한 뇌손상에 영향에 대한 실험결과는 다음과 같다. 원숭 이를 이용한 실험에서는 AnnReynolds는 원숭이 태아에 글루타민산나트륨을 직접 주사하는 혹독한 실험 방법에서 조차 뇌손상을 유발하지 못했다(그림 39)[133].

그림 39. (A) 글루타민산나트륨을 처리한 원숭이 아치형 핵의 신경망 (4 g/kg). 수상돌기(d) 는 정상적인 형태를 보임(X 25,900). (B) 글루타민산나트륨 처리한 원숭이 아치형 핵의 전형적인 신체측면. 뉴런의 핵은 핵농축, 세포질 괴사를 보이지 않음

Takasaki는 체중 kg 당 42.9 g 이상의 대량 글루타민산나트륨을 사료와 함께 먹인 실험결과 임신, 수유 및 이유기의 마우스에서 아무런 뇌손상이나 시상하부 중상핵 부위의 이상도 없음이 관찰되었다. 즉, 쥐를 이용하여 글루타민산나트륨 경구 투여가 생식과 출산에 미치는 영향에 대해 연구한 결과, 각 세대에서 부작용 이 발견되지 않았을 뿐만 아니라 신생아의 뇌병변 또한 발생하지 않았다. 경구 투여와 다른 경로 투여(주사, 강제 삽관)와는 신체에 대한 효과면에서 큰 차이가 발견되지 않았다. 글루탐산은 주로 식이로 섭취하기 때문에 경구 투여 방법으로 연구하는 것이 가장 적합하다. 마우스에서도 경구 투여 방법으로 연구한 결과 뇌손상이 없었고 발육부진이나 불임 혹은 다른 지연된 효과도 관찰되지 않았다. 이처럼 고도로 민감한 이유기의 마우스조차도 식이 방법으로 섭취하는 경우에

106❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 뇌손상이 없었고 다른 많은 연구 결과를 종합해보면 글루타민산나트륨은 음식과 섭취하는 한 신생 설치류조차도 아무런 해가 없었다. 따라서 사람 신생아 에서는 더욱 해가 없는 것으로 볼 수 있다[134]. 이상의 연구결과들을 종합해 보면 글루타민산나트륨이 태반을 통해 태아로 이동하는 일이 없는 것으로 판명 되었고 식이수단으로써 태아의 혈중 글루탐산농 도를 위험수준으로 올리는 방법은 없었다. 따라서 글루타민산나트륨은 임산부와 태아에 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.

3) 글루타민산나트륨과 뇌손상

L-글루탐산은 아미노산으로 주요 대사산물이며 단백질 구성성분이다. 또한 뇌의 흥분전달 물질로 알려져 있다. 글루탐산은 중추신경계에서 주요한 신경전달 물질이며 흥분성 신경전달물질은 뉴런의 탈분극을 초래한다[135]. 글루탐산은 식이에서 많이 섭취하고 단백질을 구성하며 유리아미노산으로 작용한다. 이는 글루타민산나트륨 같은 향미증진제에 유리아미노산으로 소량 존재한다. 식이로 섭취하는 글루타민산나트륨으로 인해 뇌의 뉴런이 글루탐산에 노출이 증가되고 이는 뇌 기능에 부정적인 변화를 줄 것이라는 논쟁이 계속되었다[136]. 이에 따라 동물에서 글루타민산나트륨이 시상하부 뇌하수체 중심축에 미치는 영향에 초점을 맞춘 연구가 진행되어왔는데 신생 동물이 과량의 글루타민산나트륨을 섭취하면 시상하부에 손상을 미친다는 연구와[91,92] 뇌하수체 호르몬의 계속적 인 이상분비를 일으킨다는 연구가 대표적이다[137-140]. 이러한 신경독성 효과 가 과량의 글루타민산나트륨 존재 하에 일어난다 하더라도 신경독성이 없는 소량 의 글루타민산나트륨도 시상하부와 뇌하수체 기능에 부정적인 영향을 미치며 성장과 발달에 영향을 줄 수 있다는 의견이 있다. 1 g/kg의 글루타민산나트륨을

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 107 경구섭취 했을 때 혈장의 글루탐산 농도가 평소에 비해 10배에서 20배 이상 증가하 는 결과가 이와 같은 의견을 뒷받침 한다[141,142]. 신생아는 글루타민산나트륨 을 경구 투여 했을 때 신경계에 상당한 손상을 입는다. 신생 쥐에게 글루타민산나트륨을 0.5에서 4.0 g/kg 체중으로 피하에 주입하였 을 때 궁상핵에서 병변을 일으켰다[91]. 이는 생화학적 변화와 전기 생리학적 변화를 수반하며 신생 쥐에게 급성 뉴런 괴사를 일으키는 것이라고 보고되었다 [143,144]. 신생 쥐에게 글루타민산나트륨을 매일 10일 동안 피하에 주입하였을 때 비만 쥐로 성장하며 골격 성장이 지연되었다는 보고도 있다. 암컷 쥐에게 글루타민산나트륨을 같은 방법으로 처리했을 때 불임이 된다는 결과도 보고된 바 있다[91]. 글루타민산나트륨이 들어있는 식이를 한 영유아에게 좋지 않은 영향을 준다는 결과들로 인해 불안감을 조성하는 보고들이 이어지고 있는데 그 중 하나로 어린 뱅골원숭이에 글루타민산나트륨을 주입했을 때 3시간 만에 백질 궁상핵에서 시상하부 장애가 일어났다는 실험 결과가 보고되었다[145]. 동물에 게 많은 양의 글루타민산나트륨을 먹인 후 혈장의 글루탐산 농도가 현저히 증가하 는 것만을 가지고 글루타민산나트륨이 사람에게 노출되었을 때 글루탐산이 증가 하는 것과 관련이 있다고 단정 짓기는 어렵다. 하지만 글루탐산을 경구 투여 했을 때 뇌하수체 전엽 호르몬의 방출에 영향을 미친다는 결과가 있다[146]. 이 연구에서 글루탐산을 10 g 정도의 과량을 섭취했을 때 유즙분비호르몬의 수치 와 코르티솔의 수치가 소폭 증가했고 이는 글루탐산이 시상하부를 거치며 이 같은 영향을 미친 것으로 보인다. 허나 이 두 호르몬이 스트레스에 빠르게 반응하 는 호르몬이며 많은 양의 글루탐산을 빠르게 온 몸에 퍼지게 하는 것 자체가 스트레스를 주는 것일 수 있다. 이러한 이슈의 중요성에 따라 다양한 반박 연구가 진행되었다.

108❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety (1) 새끼 영장류에 글루타민산나트륨을 주입한 후 시상하부 장애의 부재 글루타민산나트륨을 16마리의 어린 원숭이에게 비위관을 통해 주입했고 전자 현미경 검사를 통해 시상하부 장애가 있는지 확인했다. 동일한 방법으로 5마리의 원숭이에는 증류수만을 주입해주었고 이를 대조군으로 설정하였다. 증류수에 녹인 50% 글루타민산나트륨을 위관을 통해 실험동물에게 주입했고 대조군은 증류수만을 주입하였다. 전자현미경으로 실험군 10마리, 대조군 3마리를 설정하 여 검사하였고 광학 현미경으로 실험군 6마리, 대조군 2마리를 설정하여 검사하 였다. Olney와 Sharpe의 실험에서 설정한 2.7 g/kg보다 낮은 농도와 높은 농도를 함께 설정하여 실험하였다. 이 실험에서는 위관을 통해 투입하는 방법을 선택했는 데 그 이유는 사람이 식품첨가물을 섭취하는 것과 같은 효과를 주기 위해서 선택된 방법이다. 전자현미경으로 관찰한 13마리의 짧은 꼬리 원숭이에 대한 결과이다. 광학현미경으로 시상하부를 관찰하여 글루타민산나트륨에 의한 병변이 사라 지거나 생겨나는 것을 확인하였다. 왜냐하면 광학 현미경은 Olney의 연구에서 레티날과 시상하부 병변을 확인하기에 적합한 도구이기 때문이다. 또한 광학현미 경 수준에서 확인했을 때 쥐에서 시상하부 병변이 일어난 것을 확인한 연구결과도 있었기 때문이다. 하지만 광학 현미경으로 원숭이의 조직을 확인했을 때 대조군과 글루타민산나트륨 처리군이 별다른 차이를 보이지 않았다(그림 40). 엡손 부분에 서 16마리의 실험군 모두 관찰한 결과 대조군과 글루타민산나트륨 처리군이 별반 차이를 보이지 않았다(그림 41). 실험동물들의 수지상조직과 세포들의 모양이 글루타민산나트륨 농도별 처리군에서 모두 정상적인 모양을 보였다.

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 109 그림 40. 글루타민산나트륨을 주입한 원숭이의 궁상핵 정중융기와 복부 뇌하수체 엡손 부위 (A) 4 g 글루타민산나트륨/kg 체중을 먹인 신생 원숭이 궁상핵 정중융기 (B) 4 g 글루타민산나트륨/kg 체중을 먹인 원숭이의 복부 뇌하수체의 엡손

궁상핵의 파편에서도 광학 현미경으로 확인했을 때 체세포와 핵이 글루타민산 나트륨을 처리한 군과 처리하지 않은 대조군에서 차이가 없었다(그림 41).

그림 41. 글루타민산나트륨을 투여한 원숭이의 수지상조직과 궁상핵의 정상적 모양 (A) 4 g/kg 글루타민산나트륨을 주입한 원숭이 궁상핵의 신경망과 수지상조직 (d)의 정상적인 모양 (B) 글루타민산나트륨을 주입한 원숭이의 궁상핵의 정상적인 모양

110❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 초미세구조수준이나 광학 수준에서는 글루타민산나트륨을 투여한다고 해서 특별한 병변은 보이지 않았다[133].

(2) 과량의 글루타민산나트륨 경구 투여가 남성 실험 대상자의 신경내분 비계에 미치는 영향 사람에게 글루타민산나트륨을 경구 투여 했을 때 뇌하수체 호르몬 변화를 관찰 하였다. 첫째로 적혈구와 혈장의 글루탐산 농도의 변화를 관찰하였다. 플라시보 효과를 주기 위해 위약을 투여한 그룹에서 글루탐산의 혈장농도는 큰 변동이 없었지만 글루타민산나트륨을 섭취했을 때에는 일시적으로 11배 정도로 혈장 수준이 증가하였다(그림 42). 글루타민산나트륨을 섭취한 후 60분이 경과 하였을 때 혈장의 글루탐산 수준이 최고로 도달하였고 그 이후에 점차 감소하였고 섭취 후 180분 안에 기준치로 회복되었다. 고 단백질 식이나 갑상선자극 호르몬을 투여하면 혈장 글루탐산 수준이 최저로 유지되었다(그림 38).

그림 42. 혈장 글루탐산 농도의 변화

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 111 두 번째로 혈장 호르몬의 변화를 관찰하였다. 혈장의 인슐린 함량을 측정하였고 양성대조군으로 단백질 식이를 섭취했으며 실험군으로 글루타민산나트륨을 섭 취하게 하였다. 고 단백질 식이를 한 그룹에서 혈장의 인슐린 함량이 글루타민산나 트륨을 섭취했을 때 보다 더 높은 수준으로 증가하였다. 고 단백질 식이와 갑상선 자극호르몬에 의한 혈장 인슐린 농도는 거의 변화가 없었다.

그림 43. 혈장 인슐린 함량의 변화

이러한 실험 결과를 통해 보통의 식이에서 섭취하는 글루타민산나트륨은 뇌하 수체 기능에 변화를 주지 않는 다는 것이 확인되었다. 세 번째로 혈장 프로락틴(prolactin)의 농도를 관찰하였다. 혈장 프로락틴의 농도는 갑상선자극호르몬을 투여했을 때 20분 이내에 최고농도에 달했으며 3시 간 만에 기준치로 떨어졌다. 다음으로 단백질 식이를 했을 경우 프로락틴의 농도가 약간 증가하였으며 플라시보 효과를 위한 위약과 비교하였을 때 글루타민산나트

112❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 륨의 섭취는 프로락틴의 농도를 유의적으로 증가시키지 않음을 확인하였다.

그림 44. 혈장 프로락틴 농도의 변화

이러한 실험 결과를 통해 보통의 식이에서 섭취하는 글루타민산나트륨은 뇌하 수체 기능에 큰 변화를 주지 않는 다는 것이 확인되었다[147].

4) 글루타민산나트륨과 천식

천식이란 폐 속에 있는 기관지가 아주 예민해진 상태로, 때때로 기관지가 좁아 져서 숨이 차고 가랑가랑하는 숨소리가 들리면서 기침을 심하게 하는 증상을 나타내는 병을 말하는데, 기관지의 알레르기 염증 반응 때문에 발생하는 알레르기 질환이다. 이런 증상들은 반복적으로, 발작적으로 나타나며 유전적 요인과 환경 적 요인이 합쳐져서 나타난다. 공기가 흐르는 길인 기관지의 염증으로 기관지 점막이 부어오르고 기관지 근육이 경련을 일으키면서 기관지가 막혀서 숨이 차게

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 113 된다. 국제 보건기구(WHO)에 따르면 현재 매년 5000명의 미국인들이 천식으로 인해 생명을 잃고 세계적으로는 18만 명으로 예상된다. 전문가들은 1900년대에 는 드물었던 이 질병의 급격한 증가에 대해 불가사의한 일이라고 생각한다. 미국에 서 천식으로 인한 사망자수는 푸에르토리코계와 아프리카계 미국인들이 가장 높다. 이것이 과연 글루타민산나트륨과 관련되어 있나 생각을 해보면 글루타민산 나트륨은 식품첨가물 성분으로 세계 2차 대전 이후 미국인들의 식품에서 발견되 었다. 이런 글루타민산나트륨은 도리토스와 같은 미국 정크 푸드뿐만 아니라 푸에르토리코계 미국인들에 의해 사용되는 양념에서 유행되고 있으며 이것은 또한 패스트푸드에서 많은 양이 발견된다. 글루타민산나트륨이 중국음식증후군 또는 천식 증상을 유발하는 기전은 확실치 않으나 글루타민산나트륨의 신경전달 물질로서의 역할과 관련될 것으로 생각되고 있다. 글루타민산나트륨은 기관지천 식을 일으키는 다른 약물과는 여러 가지 점에서 차이가 있는데 우선 글루타민산나 트륨은 자연적으로 생체 내에서 생겨나는 물질로 유리형 혹은 결합형으로 매일 섭취하고 있으며, 혈액 내 글루타민산나트륨의 농도는 신체의 생리적 기능 유지에 중요하다. 또 글루타민산나트륨은 단백질 구성 성분의 하나로서 대사 과정에서 관여하는 외에도 중추 신경계의 신경전달물질로 작용한다. 글루타민산나트륨이 중추 신경계에서는 압력 수용체 구심(baroreceptor afferent)의 전달자이고 말 초 신경계에서는 신경을 흥분시키는 역할을 한다는 사실이 밝혀져 있으며 이러한 말초신경 흥분 효과가 초기 중국음식증후군의 증상과 관련이 있는 것으로 보인다. 중국 식당에서 식사 후 말초 신경 흥분 효과에 따른 폐의 자극 수용체를 자극하여 반사적 기관지수축(reflex broncho constriction)을 일으켜 유발된다고 추정할 수 있으나 12시간 이후에 일어나는 후기 천식반응은 글루타민산나트륨의 중추 신경에 대한 영향을 고려할 때 말초 신경계 자극과는 관계없이 폐반사력 때문이라

114❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 고 추정하고 있다. 미국연방실험생물학회(FASEB)로부터의 1995년 보고서를 보면, 글루타민산나트륨 복합증후군의 증세를 보이는 사람들에게 많은 양의 글루 타민산나트륨을 섭취하게 했고 그 결과 견디기 힘든 천식증상을 나타냈었다. 이 사람들이 반응을 일으키는데 쓰인 글루타민산나트륨의 양은 0.5~2.5 g이다 [148]. 미국연방실험생물학회(FASEB)의 보고서는 글루타민산나트륨 표시가 필요하다고 근거를 제공했으며 미국 식품의약국(FDA)은 글루타민산나트륨을 포함한 식품들의 라벨에 글루타민산나트륨의 양을 표시할 것을 제안했다. 미국연 방실험생물학회(FASEB)는 1995년 보고서를 통해 1일 0.5~2.5 g 정도로 글루타 민산나트륨 과량 섭취 후에 일부 민감한 사람들은 글루타민산나트륨 복합증후군 이라 지칭된 알레르기반응이 나타날 수도 있고 심한 난치성 천식환자들은 천식이 악화될 수도 있다고 보고하였으나, 일상적인 섭취 시에는 글루타민산나트륨이 대부분의 사람에게 안전한 식품성분이라는 FDA의 입장을 재확인하였다[149]. 1987년 Allen은 우리 생활에서 널리 사용되고 있는 발효조미료인 글루타민산 나트륨의 천식유발 가능성에 대한 임상시험 결과를 발표하였다. 알렌은 천식을 앓는 32명의 피험자를 모집하여 중국레스토랑식사제공과 글루탐산의 용량을 0.5 g에서 5.0 g으로 늘리는 단일 맹검시험과 플라시보-통제 방식으로 실험을 진행하였다. 아래의 표는 32명의 피험자에 대한 연구결과를 요약한 것이다. 알렌 은 중국레스토랑식사와 글루타민산나트륨을 섭취했을 때의 증상과 증상이 나타 나는 시간 그리고 천식정도를 관찰하였다. 천식을 앓는 환자들은 실험 5일 전부터 조미료 무첨가 식단을 제공받았고, 실험 전 하루 전에는 단식 후 글루타민산나트륨 을 섭취했다. 그 결과 중국레스토랑식사와 글루타민산나트륨을 섭취했을 때 14명 의 피험자가 중국요리증후군, 복부통증, 메스꺼움 증상을 나타내었다. 천식 피험 자 중 8명은 중국레스토랑식사이나 그 외에 비슷한 맛을 내는 음식을 먹은 후

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 115 천식 증상을 일으켰다. 또한 글루타민산나트륨을 섭취한 후 1~2시간 내에 7명의 피험자에게서 천식이 발생 했으며, 중국요리증후군 증상들이 동반되었다. 6명의 환자의 경우도 글루타민산나트륨을 섭취한 후 천식이 몇 시간 동안 지속되었다. 이러한 실험 결과 중 다음 그림은 제 1 피험자(일차적으로 중국레스토랑음식을 제공받고 12시간 후에 글루타민산나트륨 2.5 g를 섭취하여 천식을 유도)에 대한 연구결과이다.

그림 45. 글루타민산나트륨 2.5 g을 투여한 제 1 피험자의 시간당 호흡량

제 1 피험자는 일차적으로 중국레스토랑음식을 제공받고 12시간 후에 천식이 유도되었다. 그 후 글루타민산나트륨 섭취에 대해서도 동의하였다. 제 1 피험자의 상태를 고려하여 중국레스토랑음식을 섭취했던 시간과 같은 시간에 글루타민산 나트륨 농도를 0.5, 1.5, 2.5 g이 아닌 2.5 g의 글루타민산나트륨을 1회분만을 섭취시켰다. 2.5 g의 글루타민산나트륨을 섭취 후 제 1 피험자는 다음 날 12시까지 천식 증상을 나타내지 않았지만 30분이 채 지나 않아 중증 급성 천식이 발생했고

116❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 제 1 피험자는 호흡 보조기구를 사용 할 것을 요청 하였다. 이 상황은 5시간 동안 지속 되었고 이 환자는 천식을 앓고 있었지만 2년간 호흡 보조기구를 사용하지 않았다고 한다. 다음 그림은 제 3 피험자(글루타민산나트륨 0.5, 1.5, 2.5 g으로 천식 유도)의 글루타민산나트륨을 섭취한 결과이다.

그림 46. 환자 3에게 글루타민산나트륨을 농도 별로 투여한 연구 (A) 글루타민산나트륨 0.5 g 섭취 (B) 글루타민산나트륨 1.0 g 섭취 (C) 글루타민산나트륨 2.5 g 섭취

이 그림은 제 3 피험자가 플라시보(유당)와 글루타민산나트륨을 농도 별로

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 117 섭취 했을 때 변화하는 호흡량과 증상에 대한 결과를 나타내는 것으로 플라시보(유 당)을 섭취 했을 때는 천식의 대표적인 증상인 호흡량 저하는 보이지 않지만 글루타민산나트륨을 농도별로 섭취하였을 때 4~6시간 사이에 호흡량저하와 두통, 답답함, 가려움, 메스꺼움의 증상을 동반하는 것을 관찰 했다. 또한 천식을 앓고 있는 모든 피험자들이 글루타민산나트륨을 섭취 후 대략 6시간 후 천식이 나타나는 것을 관찰 할 수 있었다. 알렌은 이러한 임상시험을 통해 글루탐산이 천식을 유발 할 수 있음을 확인하였다[150]. 알렌이 수행한 이 연구는 상당한 관심을 끌었는데, 특히 글루타민산나트륨이 자연식품에서 화학물질처럼 취급을 당할 수 있다는 것과 가공식품에서 첨가물과 같은 역할을 할 수 있다는 점에서 더욱 관심을 끌었다. 글루타민산나트륨의 일반적 인 식이섭취는 일일 약 1 g정도가 되는데 식품 중 토마토, 치즈, 간장 등은 자연적으 로 높은 수준의 글루타민산나트륨을 함유하고 있다. 따라서 전 세계 모든 천식환자 들이 글루타민산나트륨에 노출되는 것은 당연하며 천식이 지속되는 것은 매일 글루타민산나트륨을 섭취하기 때문일 수도 있다고 설명할 수 있을 것이다. 그러나 알렌의 연구에 대한 해석은 연구를 설계해서 실행하는데 여러 가지 문제가 있다. 그와 같은 복잡함에는 매우 신뢰할 수 있는 유량 측정 방법 대신에 노력 의존형 유량 측정계를 사용하는 것을 포함하고 있는데, 연구 첫 날에 테오필린(찻잎에 포함되어 있는 흰색․부정형․결정모양의 알칼로이드 유도체로 천식치료에 사 용되는 물질)의 사용중단과 기준 시점에 호흡 속도 수치가 낮으면 이름이 알려지지 않은 채 연구에 참여한 실험대상자에게 아침에 베타-아고니스트(천식길항제)를 투여하였으며, 일부 환자들에게는 밤에 글루타민산나트륨을 투여하고 일부 환자 들에게는 아침에 글루타민산나트륨을 투여했다. 뿐만 아니라, 1시간에서 12시간 사이에 호흡속도가 감소했다는 보고는 지정된 경과시간에 투여물질에 대한 반응

118❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 을 나타내는 것이 아니라, 오히려 자연적으로 발생하는 폐 기능의 변동을 나타내는 것으로 보인다. 후속 연구는 글루타민산나트륨이 천식환자에게 기관지 경련을 유발하는지 여부에 대한 문제를 확인하려고 시도했다. 스워츠스테인은 1.5 g의 글루타민산나트륨을(알렌이 사용한 것보다 1 g이 적다) 12명의 외래환자에게 경구 투여 한 후 4시간 이내에 기관지 경련이 발생하지 않았다는 것을 보여주었다. 마노의 연구에서는 6 g까지 글루타민산나트륨을 구강 투여해서 단일 맹검법을 실시한 30명의 외래 천식환자 중 1명만이 1초율(FEV1) 수치가 상당히 감소되었다 는 것을 관찰했다. 모네릿-보트린은 연구를 시작하기 전 몇 주 동안 코르티코스테 로이드(항염증 효과가 있는 스테로이드 약물)와 테오필린을 제한했던 30명의 천식 환자 중 2명이 2.5 g의 글루타민산나트륨을 경구 투여한 후 기관지 경련 관련 반응이 일어나는 것을 경험했다는 보고를 한 것으로 관찰했다. 두 명의 환자도 위약 투여를 하는 동안 호흡속도가 상당히 감소되는 경험을 했기 때문에, 글루타민산나트륨을 투여하는 동안 호흡속도가 15%정도 변화하는 것은 무시했 다. 우드는 무작위, 이중 맹검법, 위약통제 글루타민산나트륨 투여로 글루타민산 나트륨 유발 천식 경험을 가진 12명의 외래환자에 대한 연구를 발표했다. 우드는 글루타민산나트륨이 천식발작, 기관지 과민 반응성의 변화 또는 염증을 유발시킨 다는 것을 입증할 수 없었다[151]. 대조군을 적절히 설정하지 못한 초기 연구에서는 글루타민산나트륨이 천식을 유도하거나 악화시킬 수 있음을 시사하였으나, 향후 다양한 연구들을 통해 글루타 민산나트륨이 천식과의 연관성이 없음을 발표하였다. 하버드 의학대학 연구진은 이중맹검 무작위 교차 실험에서 천식을 앓는 참가자들의 폐의 반응을 측정하였으 며 참가자들은 체중 1 kg당 25 mg의 양에 해당하는 위약이나 글루타민산나트륨을 투여받았다. 위약을 투여받은 날과 글루타민산나트륨을 투여 받은 날의 반응과

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 119 더불어 식품 과민증 병력이 있다고 주장한 참가자들의 반응을 비교한 결과, 폐 반응에 차이점이 없다는 사실을 발견하였고 글루타민산나트륨이 천식을 유도 하지 않음을 확인하였다. 미국국립보건원의 미국 알레르기․천식․면역학회는 단일맹검 구강 유발실험을 통해 13명의 비 천식환자와 30명의 천식환자에게 총 7.6 g의 글루타민산나트륨을 섭취하게 하였으며, 글루타민산나트륨과 천식의 잠재적 연관관계를 분석한 데이터를 통해 비천식환자들과 천식환자들에게 글루 타민산나트륨이 호흡계에 위험인자로 작용하지 않는다고 결론지었다. Richard는 만성 안정성 천식을 격고 있는 12명의 사람들을 대상으로 이중 맹검실험, 무작위 실험, 크로스-오버 실험(double-blind, randomized, crossover protocol)등을 통해 글루타민산나트륨이 기도에 미치는 영향에 대해 연구 하였 다. 각 피험자들은 25 mg/kg 의 글루타민산나트륨 혹은 동일한 양의 염화나트륨 을 섭취하였다. 피험자들은 글루타민산나트륨 섭취이전과 섭취하고 4시간 후의 1초율(초량 폐활량과 노력성 폐활량)이 기록되었다. 다음에 제시된 표는 실험에 참가한 12명의 피험자들의 1초율 기준치를 나타낸 것이다. 1초율(forced expiratory volume in one second)은 70% 이상일 때 정상으로 판별된다. 표를 보면 위약투여군에서 피험자 12명 전원은 70% 이상의 양을 나타내 면서 정상 수치를 나타냈다. 이와 마찬가지로 글루타민산나트륨 투여군에서도 12명 모두 위약을 투여했을 때와 같은 수치를 보였다. 이 실험 결과를 통해 글루타 민산나트륨은 천식에 관련된 기관지경련에 영향을 끼치는 요인이 아니라고 보고 하였다[152].

120❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 표 21. 글루타민산나트륨 투여군과 위약투여군의 1초율 기준치

글루타민산 피험자 염화나트륨 1초율(%) 1초율(%) 나트륨 1 3.43 72 3.38 71 2 2.60 66 2.53 64 3 2.93 89 2.91 89 4 3.60 76 3.67 77 5 3.13 82 2.81 73 6 3.35 84 2.84 72 7 3.14 100 3.64 97 8 3.74 102 3.72 102 9 4.12 98 4.29 102 10 3.56 80 3.32 74 11 4.42 101 4.46 102 12 3.82 117 3.89 119 Mean 3.49 88.9 3.41 86.8 SEM 0.15 4.3 0.18 5.0 SD 0.51 14.9 0.61 17.3

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사 ❙ 121 VI. 글루타민산나트륨의 안전성

1. 글루타민산나트륨의 독성 평가

1) 급성독성(Acute Toxicity)

표 22. 마우스 및 랫드에서의 급성독성 평가

종 투여경로 LD50 (mg/kg) 마우스 경구 16,200 랫드 경구 19,900 랫드 경구 >30,000

2) 아급성독성(Short-Term Toxicity)

수컷 랫드에 천연 및 합성 L-글루타민산나트륨 및 D-글루타민산나트륨을 20, 200 및 2,000 mg/kg 90일간 경구투여 했지만, 체중증가나 이상 행동상을 보이지 않고, 대뇌, 소뇌를 포함한 내장 모든 기관에 육안적․병리조직학적 이상 소견을 볼 수 없었다. 또한 14마리의 랫드에 L-글루타민산나트륨을 1일 200 mg씩 주고 미로 시험을 했으나, 학습능력에 이상을 보이지 않았다. 38 마리의 마우스 중 20마리에 대하여 L-글루타민산나트륨을 생후 1일에서 10일 동안 하루에 2.2-4.2 g/kg 씩 투여하였고 18마리는 대조군으로 지정하여 9개월간 관찰하였다. 투여된 마우스는 골격이 왜소하지만, 암수 모두 30일에서 150일 동안 대조군보다 중량이 증가하였다. 그러나 대조군보다 사료 섭취량이 적은 것으로 관찰되었다. 또한, L-글루타민산나트륨이 투여된 마우스는 행동이 둔감하였고, 암컷은 임신에 실패했으나, 수컷의 수정 능력은 영향을 받지 않은 것으로 관찰되었다. 실험동물의 해부에서 지방간, 얇은 자궁과 하수체선부에서

122❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 보여지는 거대한 지방의 축적은 실험군 전체적으로는 적은 수였다. 수컷 랫드에게 물을 자유 섭취(ad libitum)시키고, 24% 단백질 함량의 사료를 투여하였다. 21일 후 사료에 고농도의 단일 아미노산 섭취량을 감소시켰으며, 그 결과 심각한 성장 억제를 보였다. 이 영향들은 보충된 아미노산의 종류와 농도에 따라 달라졌다. L-메티오닌은 가장 큰 심각한 성장 억제를 나타내며, L-페닐알라닌과 L-트립토판 및 L-시스테인 역시 심각한 독성을 보였으나, 글루 탐산을 포함하여 실험에 이용된 모든 아미노산은 성장에서만 조금씩 영향이 나타 나거나 전혀 나타나지 않았다. 성장 억제는 표준 이하의 사료섭취나 특정 독성이 있는 아미노산에 기인하는 것으로 생각되며 식이 아미노산의 독성과 혈중 아미노 산의 농도와는 직접적인 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

3) 만성독성(Long-Term Toxicity)

800마리의 수컷 마우스를 이용하여 L-글루타민산나트륨, DL-글루타민산나 트륨, L-글루탐산을 사료 중에 각 1%, 4%(6 g/kg 체중에 상당한다.) 혼입하여 2년간의 장기 사육실험을 하였다. 육안검사, 혈액검사, 조직학적 소견은 모두 정상이며, 발암성도 보이지 않았다. 600마리의 랫드를 이용하여 마우스와 마찬가지로 2년간 실험하였다. L-글루 타민산나트륨, DL-글루타민산나트륨, L-글루탐산을 각 0.1%, 4% 함유사료를 조제하여 1군 75마리(♂,♀), 대조군 150마리(♂,♀)를 사육하였다. 체중증가, 사료섭취량, 혈액검사, 혈중 글루탐산 농도는 경시적으로 분석하고, 또한 실험 중 사망한 랫드 및 2년간의 실험 종료 후 랫드 모두에 대한 육안검사, 혈액검사, 조직학적 검사를 실시한 결과, 어느 화합물에 대해서도 조금도 이상이 나타나지 않았다.

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 123 랫드에 0, 0.6, 1.25, 2.5, 5.0%로 사료에 섞어 투여한 발암성 실험에서, 2.5 및 5.0%군에서 암수 모두 뇨중의 pH 및 나트륨이온의 증가, 칼슘이온의 감소가 보였지만, 신장, 방광을 포함한 모든 기관에 어떠한 종양성 병변도 보이지 않았다.

4) 생식독성(Reproductive Toxicity)

15마리의 임신한 토끼에 임신 1-15일 동안 경구로 25 mg/kg의 L-글루타민산나트 륨을, 9마리에 대해 동량의 L-글루타민산나트륨을 투여하였고, 11마리에 대해 대조 군으로서 생리식염수를 투여하였다. 수태율, 새끼수, 이상임신 등에 대해 대조군과 피투여군과의 사이에 유의적인 변화는 없었다. 207마리의 새끼에 대해, 육안검사 및 골격검사에서 기형은 전혀 보이지 않고, 내장기관 중량, 현미경 검사에서도 이상은 보이지 않았다. 그리고 0.1, 0.825, 8.25%의 L-글루타민산나트륨 함유 사료를 각 군 수컷 16마리, 암컷 24마리의 토끼에 교미 전 2-3주간 및 교미 후 30일간 투여했지 만, 양친 및 새끼에 대해 육안검사 및 골격검사에서 이상은 보이지 않았다. 0%, 0.1%, 0.4%의 L-글루타민산나트륨, DL-글루타민산나트륨 또는 L-글루탐산을 7개월 동안 토끼에게 투여하고 암컷 4마리와 수컷 1마리를 교미시켰고, 모든 그룹에서 교미 횟수와 같은 수의 새끼를 얻었으나 서로 잡아먹는 행위 때문에 오로지 15-20%만 이 생존하였다. 9개월과 11개월의 4마리 암컷과 1마리 수컷의 다른 그룹의 교미에서 번식력에 관한 것에는 아무런 이상이 발견되지 않았다. F1세대는 10개월에 교미하여, 대부분의 그룹에서 F2세대는 생산되었으나, 0.1와 0.4% L-글루탐산 투여군에서만 F3과 F4세대가 출산되었으며, 출생률의 손실은 발견되지 않았다. 랫드 및 마우스에 대해서도 최기형성은 보이지 않고, 번식성상의 이상도 볼 수 없었다. 임신한 랫드에게 6-15일 또는 15-17일 동안 7 g/kg day의 L-글루타민산나 트륨을 구강으로 투입하였으나 새끼의 이유기까지 아무런 이상이 발견되지 않았다.

124❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 성숙기의 육체적 성장은 정상적인 것으로 보였다. 임신 첫날이 시작되는 2마리 암컷 랫드에게 L-글루타민산나트륨을 4 g/kg 체중으로 투여하였을때, 임신과 수유 에 아무런 영향이 없었다. 2개의 그룹은 L-글루타민산나트륨이 투여된 부모가 키우고, 1개의 그룹은 L-글루타민산나트륨이 투여되지 않은 부모에 의해서 키워졌 을 때, 수유기간(20일) 동안 L-글루타민산나트륨이 투여된 부모에 의하여 키워진 새끼 그룹은 220일 동안 L-글루타민산나트륨이 5 g/kg이 투여되었다. 부모들은 336일 동안 L-글루타민산나트륨을 4 g/kg 체중으로 투여하였을 때, 모든 그룹에서 의 성장과 발정 주기에 아무런 영향이 관찰되지 않았으며, 모든 새끼 그룹이 정상적이 였고, 성장률, 성적 성숙 시기, 발정 주기 및 출생률은 정상으로 나타났다.

5) 유전독성(Genotoxicity)

S. typhimurium TA98, TA100, TA1535, TA1538을 이용한 복귀돌연변이실험 에서 S9의 첨가여하에 관계없이 음성이었다.

6) 특수독성(Special Toxicity)

유약(幼若)동물에 대한 영향 : 마우스의 신생새끼에 대량의 L-글루타민산나트 륨을 피하주사하면, 망막(체중 kg당 4 g 이상 투여 시), 혹은 뇌시상하부(체중 kg당 0.5 g이상 투여 시)의 일부에 병변이 일어나는 것이 각각 보고되고 나서 병리조직, 성장 및 생식기능상의 영향(비만․불임 등)에 대해 검토하였다. 이 병변은 유약(幼若)마우스, 랫드 등 설치류 동물에서 보이지만 성숙함에 따라 잘 일어나지 않게 된다. 개, 원숭이와 같은 고등동물에서의 병변은 확인되고 있지 않다. 병변의 유무에는 투여경로의 영향이 크고, 지금까지 병변을 보인 것은 비 경구투여, 혹은 강제경구투여에 한정되어 있다. 식이혼입 혹은 음료수 혼입으로 자유섭취 시킨 경우는 가장 감수성이 높은 마우스가 대량의 L-글루타민

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 125 산나트륨을 섭취해도, 뇌, 망막의 변화는 없고, 또한 성장, 발육, 번식상의 이상도 조금도 보이지 않았다.

7) 사람(Observation in Humans)

미국 보스톤 근교의 중화요리점에서 식사 후 특정한 일과성 증상(목에서 팔까지 의 경련감, 전신 나른함 등)이 나타났다고 로버트 호만 곽(Kwok)이 보고한 이후 중국 음식점 증후군이란 이름이 붙었다. 그 후 본 증상은 완탕 수프에 다량으로 사용된 L-글루타민산나트륨이 원인이 아닌가 의심되어 다양한 임상시험을 실시 하였다. L-글루타민산나트륨에 의한 증상은 공복 시에 다량의 L-글루타민산나 트륨을 먹은 후, 15-25분이 지나 일부 과민한 사람에 작열감, 안면압박감, 흉통이 생기고 약 1시간 이내로 낫는다고 보고하고 있다. 이 증상은 주관적․일과성의 것으로 혈압, 심박, 심전도, 혈중 글루탐산 농도 등 객관적 지표상의 변화는 보이지 않았다. 이중맹검법에 의한 엄밀한 검토결과에서는 3.0~4.4 g의 글루탐산 섭취 에서는 발증과 L-글루타민산나트륨에 섭취와의 관련은 보이지 않는다. 56명(30 남자, 26 여자)이 공복에 L-글루타민산나트륨을 섭취했을 때의 연구에서 작열 감, 얼굴과 가슴압박의 증상이 보였으며 몇몇 사람들에게서는 두통도 발견되었 다. 증상은 15-25분후에 나타났으며 36명의 최소 증상의 용량범위는 1.5-12 g이었다. L-글루타민산나트륨, L-글루탐산, DL-글루탐산 3-5 g 섭취로 유사 한 영향이 나타났지만, L-글루타민산나트륨이나 다른 L-아미노산에서는 아무 런 영향이 나타나지 않았다. 25-125 mg의 L-글루타민산나트륨을 섭취한 13명 에게는 20초 후에 위와 같은 증상이 나타났다. 나타난 증상 중 작열감의 경우에는 유전적인 요인은 없는 것으로 사료된다. 또 다른 연구에서는 건강한 61인의 남자 를 대상으로 L-글루타민산나트륨을 각각 2.2 g, 4.4 g 및 8.7 g 섭취했으며

126❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 식후 30분 후 그룹과 단식한 군을 대상으로 관찰하였다. 식후 30분 후 군의 실험에 서는 위의 효과와 유사하였으며, 빈 속의 경우에는 고농도의 L-글루타민산나트 륨 투여군에서 동시에 두 가지 증상이 발생하였으나, 세 가지 증상이 동시에 나타난 사람은 없었다. 각 그룹에서 혈중 글루탐산 수치 증가에 대한 차이는 없었다. 또한 혈액의 나트륨 함량과 측정된 모든 인자들은 각 그룹에서 아무런 변화를 보이지 않았다. 이중망검법과 교차 기술에 의한 연구에서, L-글루타민산 나트륨이 18-24세의 건강한 24명에게 투여 되었는데, 쇠고기 액 150 mL에 3 g의 분량을 점심시간에 투여했다. 대조군과 실험 대상군에서는 특별한 차이를 보이지 않았으며, 대조군과 L-글루타민산나트륨 투여군 어디에서도 전형적인 중국 음식점 증후군 같은 화상느낌을 어느 누구도 경험하지 못하였다.

2. 글루타민산나트륨의 국내 기준, 규격

상업적으로 유통이 허용된 모든 식품 및 식품원료는 식품위생법에 의해 그 품질과 성상 및 안전성에 대한 기준이 마련되어 있으며 이는 식품의약품안전처가 자체 시험 및 국외 식품안전 관련 기관과의 비교를 통해 안전성을 보장하는 부분이다.

표 23. 식품위생법[153] 식품위생법 제1조(목적) 이 법은 식품으로 인하여 생기는 위생상의 위해(危害)를 방 제1장 총칙 지하고 식품영양의 질적 향상을 도모하며 식품에 관한 올바른 정보를 제공하여 국민보건의 증진에 이바지함을 목적으로 한다. “식품첨가물”이란 식품을 제조․가공 또는 보존함에 있어 식품에 첨 가․혼합․침윤 또는 기타의 방법으로 사용되는 물질(기구 및 용기․초 제2조 정의 장의 살균․소독의 목적으로 사용되어 간접적으로 식품에 이행될 수 있 는 물질)을 말한다.

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 127 아래는 식품첨가물 공전에 기록되어 있는 글루타민산나트륨의 규격에 대한 내용이다.

표 24. 글루타민산나트륨의 규격[154]

L-글루타민산나트륨(Monosodium L-Glutamate)

구조 식

C5H8NNaO4․H2O, 분자량 187.13 이 품목을 건조물로 환산한 것은 L-글루타민산나트륨(C H NNaO ․H O) 함량 5 8 4 2 99.0% 이상을 함유함 이 품목은 무～백색의 기둥모양 결정 또는 백색의 결정성분말로서 특이한 맛 성상 을 가짐 이 품목의 수용액(1→1,000) 5 mL에 닌히드린시액 1 mL를 가하여 3분간 가열 확인 하면 자색을 나타냄 시험 이 품목은 확인시험법 중 나트륨염의 반응을 나타냄 용상 이 품목 1 g을 물 10 mL에 녹일 때, 그 액은 무색 징명하여야 함 액성 이 품목의 수용액(1→10)의 pH는 6.7~7.2이어야 함 이 품목을 약 10 g을 정밀히 달아 염산(1→4)에 녹여서 100 mL로 비선광도 하여 이 액의 선광도를 측정하고 다시 건조물로 환산할 때,  D ＝+24.8～+25.3°이어야 함 순도 이 품목 0.3 g을 취하여 염화물시험법에 따라 시험할 때, 그 양은 시험 염화물 0.01 N 염산 0.35 mL에 대응하는 양 이하이어야 함 이 품목 0.4 g을 물 5 mL에 녹이고 이를 시험용액으로 하여 비소 비소 시험법에 따라 시험할 때, 이에 적합하여야 함(2.5 ppm 이하) 이 품목 5.0 g을 취하여 원자흡광광도법 또는 유도결합플라 납 즈마발광광도법에 따라 시험할 때, 그 양은 1.0 ppm 이하이어 야 함

128❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 이 품목 1 g을 달아 물 100 mL에 녹인 액을 시험용액으로 함. 따 로, 피롤리돈카르복실산(pyrrolidone carboxylic acid) 1 g을 달아 물에 녹인 액을 대조액으로 함. 시험용액 및 대조액 1 μL씩을 미리 박층크로마토그래피용 실리카겔을 사용하여 조제한 박 층판에 점적한 후 n-부탄올․빙초산․물의 혼액(2: 1: 1)을 전개 순도 피롤리돈 용매로 하여 약 10 cm 전개하고 박층판을 80℃에서 30분간 건조 시험 카르복실산 시킴. 이에 발색시액을 분무하고 80℃에서 10분간 가열하여 발 색된 반점을 관찰할 때, 시험용액에서는 대조액과 같은 위치에 피롤리돈카르복실산 반점이 나타나서는 아니 됨 발색시액 : 닌히드린 1 g 및 초산 3 mL에 n-부탄올을 가하여 100 mL로 함 건조 이 품목을 98℃에서 5시간 건조할 때, 그 감량은 0.5% 이하이어야 함 감량 이 품목을 약 0.15 g을 정밀히 달아 개미산 3 mL에 녹이고 빙초산 50 mL를 가하 정량 고 0.1 N 과염소산용액으로 적정함(지시약 : α-나프톨벤제인시액 0.5 mL). 종말 법 점은 액의 갈색이 녹색으로 변하는 점임. 따로 같은 방법으로 공시험을 함 0.1N 과염소산용액 1 mL ＝ 9.356 mg C5H8NNaO4․H2O

3. 글루타민산나트륨 국내외 분류체계 및 설정 근거

1) 선진국의 분류체계 및 설정 근거

미국 식품의약국은 글루타민산나트륨을 일반적으로 안전한다고 인식되는 물 질(Generally Recognized as Safe; GRAS)로 인정하며, 식품첨가물로 분류하고 있다[155]. 일본의 경우 후생노동성에 따르면 식품첨가물을 여러 분류로 나누고 있는데 글루타민산나트륨은 그 중에 지정첨가물로 분류되어있다[156]. 또한 유 럽과 호주/뉴질랜드의 FSANZ에서도 글루타민산나트륨을 식품첨가물(food additive)로 분류한다[157,158].

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 129 표 25. 글루타민산나트륨 분류체계 한국 일본 미국 유럽 호주 글루타민산 식품 식품첨가물 식품 식품 식품 나트륨 첨가물 지정첨가물 첨가물 첨가물 첨가물

2) 국내의 분류체계 및 설정 근거

국내에 사용되고 있는 식품 및 식품첨가물은 해당 식품의 정의, 제조, 가공기준, 주원료, 성상, 제품명, 용도 등이 식품공전, 식품첨가물 공전의 분류기준에 따라 정의된다. 국내에서 식품첨가물로 분류되는 글루타민산나트륨은 1962년에 처음 식품첨가물로 지정되어 식품의 여러 분야에 사용되고 있는 원료이다[159]. 식품 첨가물 공전과 식품위생법(제 2조 3항)상 화학적 합성품으로 분류되고 있다. “화학적 합성품”이란 화학적 수단에 의해 원소 또는 화합물에 분해반응 이외의 화학반응을 일으켜 얻은 물질이다. 또한 식품위생법상 각 식품첨가물을 그 사용에 있어 양적인 허용 기준치가 존재하며 이는 가능한 한 최소한으로 권고되어 있다. 그러나 글루타민산나트륨은 양적 허용기준치가 별도로 존재하지 않을 정도로 매우 안전한 원료이다.

130❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 조미료

천연조미료 가공조미료

글루타민산나트륨 Monosodium Glutamate 글루탐산 + 나트륨 천연물로만 제조한 조미료 제 1세대 소금, 가장, 된장, 고춧가루, 발효조미료 : 미원 깨소금, 참기름, 식초 등 제 2세대 종합조미료 : 다시다 제 3세대 자연재료 조미료 그림 47. 글루타민산나트륨 분류체계도[160,161]

4. 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과

1) 선진국의 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과

표 26. 선진국의 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과 나 라 안전성 평가 결과 미국 (FDA) 다양한 동물실험 결과, 특정 유해성 및 독성이 발견되지 않음 유럽 (EFSA) 다양한 동물실험 결과, 특정 유해성 및 독성이 발견되지 않음 JECFA 다양한 동물실험 결과, 특정 유해성 및 독성이 발견되지 않음 글루타민산나트륨의 사용은 소비자들에게 건강상의 위해를 끼 캐나다 치지 않음 호주/뉴질랜드 글루타민산나트륨은 안전한 식품첨가물로 판단함

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 131 (1) 미국(FDA) FDA는 식품에 첨가한 글루타민산나트륨을 GRAS (Generally recognized as safe)로 규정하였다. 비록 많은 사람들이 스스로가 글루타민산나트륨에 민감하 다고 하고 있지만 여러 연구에서 글루타민산나트륨에 대한 안전성을 연구한 결과, 연구진들은 글루타민산나트륨이 반응을 유발할 가능성이 없다고 보고 하였다. 수년 동안 FDA는 글루타민산나트륨 섭취 후에 두통, 구토와 같은 질환이 나타난다 는 보고를 받아왔지만, 글루타민산나트륨이 이러한 증상을 유발한다는 것에 대해 인정하지 않았다. 이러한 부정적인 효과는 FDA로 하여금 1990년대에 FASEB (Federation of American Societies for Experimental Biology)라는 독립적 과학연구 기관을 설립하여 글루타민산나트륨의 안전성을 확인하였다. 3 g 또는 그 이상의 글루타민산나트륨을 식품 없이 섭취한 사람들에게는 단기적, 일시적 증상들이 나타났다. 그러나 식품에 포함되어있는 글루타민산나트륨의 양은 보통 0.5 g 이하이다. 따라서 식품 없이 3 g 이상의 글루타민산나트륨을 섭취하는 것은 일반적이지 않으므로 글루타민산나트륨은 안전하다고 인정하고 있다[162].

(2) 유럽(EFSA) 마우스, 랫드, 개를 상대로 진행한 글루타민산나트륨의 섭취로 인한 급성, 아급성 및 만성 독성 연구에서 글루타민산나트륨으로 인한 특정 독성 영향은 나타나지 않았으며, 발암이나 유전 독성 가능성에 대한 어떠한 증거도 발견하지 못하였다. 또한, 마우스, 랫드, 토끼, 원숭이를 대상으로 수많은 생식과 기형에 대한 연구를 하였지만 그들의 자손에 해로운 영향을 끼치지 않는다는 사실을 밝혔다. 그리고 글루타민산나트륨을 과다용량으로 섭취하게 하였을 때, 뇌 질환 이 발생지 않은 것 또한 확인하였다. 1인당 글루타민산나트륨 3 g의 섭취 후에,

132❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 인간의 급성반응의 일부는 글루타민산나트륨이 포함되지 않은 다른 음식을 섭취 하였을 때도 관찰이 되었다. 따라서, 다양한 동물실험을 바탕으로, 글루타민산나 트륨의 섭취는 아무런 유해성 및 독성을 주지 않는다는 것을 입증하였다. 관련 위원회는 글루타민산나트륨의 정상적인 식이 섭취의 관점에서의 데이터를 기준 으로 하여 ‘group ADI not specified’ (1일섭취허용량;ADI가 특정되지 않은 그룹) 라고 정하였다[163]. 이는 글루타민산나트륨이 안전한 식품첨가물이므로 일반 적인 식이 내에서는 아무리 많은 양을 사용하더라도 문제가 없는 것으로 인정되고 있다.

(3) JECFA 글루탐산과 이것의 암모늄, 칼슘, 나트륨, 칼륨염은 유엔식량농업기구(FAO) 와 세계보건기구(WHO)에서 공동으로 설립한 식품첨가물전문가위원회인 JECFA에 의해 1987년에 안전성이 평가되었다. 특히 관련 실험 독물학 데이터와 인체대상 연구 결과와 함께 글루타민산나트륨의 대사작용과 약물동태에 대한 데이터를 검토하였다. JECFA가 검토한 독물학적 데이터베이스는 대단히 광범위 하여 랫드와 마우스, 개에서의 급성, 아만성 및 만성 유독성 연구를 포함하였으며 여기에는 생식독성과 기형학에 관한 연구도 포함되었다. 안전성 평가 결과 글루타민산나트륨의 혈중 농도는 섭취량과 비례하지만 음식 과 같이 섭취하면 탄수화물의 대사를 통하여 글루타민산나트륨의 혈장 농도가 낮아진다고 보고되었다. 또한 화학, 생화학, 독성학에 관한 연구 결과 인체에 어떠한 위해한 영향도 주지 않았다. 글루타민산나트륨의 소화가 유아에 미치는 영향에 대한 연구결과, 모유에서 글루타민산나트륨 섭취와 모유 속 글루타민산나트륨 함량 상승이 관련되어 있지

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 133 않으며 태반 장애물을 통과하지 못한다고 보고되었다. 유아도 글루탐산에 대해 어른과 유사한 대사작용을 한다고 보고되었다. 즉, 성인뿐만 아니라 유아에도 위해한 요소는 발견되지 않았다. 그러나 JECFA는 영아의 음식에 어떠한 식품첨 가물이라도 첨가하는 것은 조심히 접근해야한다는 의견을 표했다. 글루타민산나트륨이 중국음식점 증후군과 특이적 과민성에 관여 되어있다는 것을 입증하지 못했기 때문에, JECFA는 글루탐산과 이것의 염에 인체안전기준 치인 1일 섭취허용량(ADI)을 별도로 정하고 있지 않은 NS(Not Specified)로 정하였다.

(4) 캐나다 글루타민산나트륨의 안전성은 Health Canada를 포함한 관리 당국과 전 세계 적 과학자들에 의해 확인되었다. 그러나 글루타민산나트륨을 섭취하는 몇몇 소비 자들은 알러지 형태의 반응이나 과민증을 보이기도 한다. 이러한 사람들에게는 글루타민산나트륨이 포함된 음식을 섭취한지 20분이 지났을 때 작열감, 안면압박 감, 두통, 메스꺼움 등의 증상이 나타나고 이러한 증상은 2시간이 지나면 없어진 다. 이러한 반응들은 일시적이며 심각한 부작용으로 여겨지지 않는다. 이러한 반응에 충분히 영향을 받을 만한 민감한 사람들에게는 이 물질이 포함된 음식을 섭취하는 것을 자제하라는 경고를 하고 있다. 따라서, ‘일반적으로는 글루타민산 나트륨은 소비자들에게 건강의 위험을 불러일으키지 않는다’라고 입증하였다. JECFA(1987)와 FASEB(1995)에서 평가한 결과, 글루타민산나트륨의 사용은 소비자들에게 건강상의 위해를 끼치지 않는다고 하였으며, Health Canada 과학 자들도 이러한 결과에 동의하였다. 또한, 글루타민산나트륨이 포함된 식품을 섭취하는 것이 사람의 비만과 관련이 있다는 어떠한 과학적 증거를 얻지 못하였다.

134❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety (5) 호주/뉴질랜드 FSANZ에서 1997년 면역 및 알러지 전문가들을 통해 연구한 결과, 글루타민산 나트륨이 심각한 질병이나 사망을 일으키는 데에 중요한 요인이라는 설득력 있는 증거는 없다고 판단하였다. FSANZ는 또한 JECFA(1987)와 FASEB(1995)에서 평가한 결과에 동의하였으며, 중국 음식점 증후군(CRS) 및 여러 질병과 글루타민 산나트륨과의 연관성을 증명하지 못했다. 식품 섭취 없이 글루타민산나트륨만을 고농도 (≥3 g)로 섭취한 소수의 사람들에게 CRS와 같은 증상이 유발될 수 있지만 그런 증상들은 지속적이거나 심각하지 않았고 글루타민산나트륨을 식품과 같이 섭취하였을 때 증상이 완화되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 글루타민산나트륨이 천식환자에게 기관지경련을 유발하는 것과 같은 더욱 심각한 악영향을 유발하는 요인이 아닌 것으로 밝혀졌다. 즉, 글루타민산나트륨은 안전한 식품첨가물로 판단되어 ADI에 대한 규정은 없다[164].

2) 국내 식약처의 글루타민산나트륨 안전성 평가 결과

식약처에서는 국내외의 과학적 사실을 근거로 글루타민산나트륨의 유해성에 대해 ‘안전하다’는 평가를 내렸다. 식약처에 따르면 유엔식량농업기구(FAO)와 세계보건기구(WHO)에서 공동으로 설립한 식품첨가물전문가위원회(JECFA) 에서의 독성평가 결과, 글루타민산나트륨의 1일섭취허용량(ADI)을 별도로 정하 고 있지 않으며 즉, 평생 섭취해도 관찰할 수 있는 유해 영향이 나타나지 않는다는 의미로서, 일부 사람에게서 일시적으로 후두부 작열감, 가슴압박, 메스꺼움, 두통 등 과민반응이 일어나는 것은 글루타민산나트륨의 함유 식품 섭취와 상관없 다는 것이 WHO의 발표라고 식약처에서 밝혔다. 글루타민산나트륨은 유제품․육류․어류․채소류 등 단백질 함유 식품에 천

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 135 연으로도 존재하고 있으며, 식품첨가물인 L-글루타민산나트륨과 비교해 보면 인체 내에서 생리적 반응은 동일한 것으로 연구되었다[165].

5. 안전성 평가 결과

글루탐산은 단백질의 성분이고 섭취한 단백질의 20% 정도를 구성하며 다양한 동물에서 그 물질대사에 대하여 많이 알려져 있다. 위장 흡수 중에 알라닌으로의 아미노기 전달반응이 일어나고 결과적으로 문맥혈에서(portal blood) 글루탐산 수준에서 약간의 증가가 있을 뿐이다. 간에서 글루탐산의 그 이상의 전환과 기전의 용량이 압도되거나 글루타민산나트륨이 비 경구적으로 다량으로 투여된다면 혈액 중 높은 농도가 관찰된다. 영장류와 인간에 대해 글루탐산의 혈액 수준이 특히 태아 발생의 초기 단계 동안에서 모체와 비교해서 태아에서 더 높다는 것이 증명되었다. 마우스, 랫드 및 토끼에서의 수많은 생식 연구들은 부모 세대가 다량의 글루타민산나트륨을 복용하였더라도 자손에 대한 해로운 영향이 없음을 밝혀주었다. 이는 토끼에서의 기형유발효과에 대한 이전의 주장이 글루탐산의 복용과는 관련이 없음을 암시하는 것이었다. 경구적으로나 비 경구적으로 투여된 글루탐산이 자궁 내에 있을 때나 젖을 뗀 이후가 아니라 단기간의 신생아기간 동안에만 망막 독성을 나타낸다는 증거가 있다. 피하 주사를 이용한 연구는 발육하 는 생쥐와 쥐와 영장류의 중추신경계가 다른 아미노산외에도 높은 수준(수치)의 글루타민산나트륨에 대하여도 취약성을 가짐을 암시하고 있다. 경구 투여 후 이런 효과를 재현하려는 시도는 복용량을 높인 생쥐에서만 성공하였다. 식품 첨가제로서의 글루탐산의 섭취 후에 보고된 급성 반응은 대개 다량의 물질의 빠른 흡수 때문이다. 일본에서는 근래 글루타민산나트륨 사용량이 늘어나고 있으며, 20~30대 젊은

136❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 계층의 사용이 신장된 것으로 분석되어 있다. 이는 정부나 전문기관들의 글루타민 산나트륨 안전성 판명 자료에 대해 기본적으로 신뢰를 하고 있기 때문으로 해석된 다. 베트남 등 일부 동남아 국가들과 중국에서는 일부 소비자들이 글루타민산나트 륨 안전성에 대해 문제를 제기하지만, 정책 당국에서는 글루타민산나트륨을 여전 히 안전한 조미료로 규정하고 있다. 식품의약품안전처(식약처)는 글루타민산나트륨을 평생 섭취해도 안전하다는 공식 입장을 밝혔다. 세계적인 기관이 수십 년에 걸친 연구에서 밝힌 최종 결론도 마찬가지이다. 호주 등 해외에서 적정한 방법으로 실시된 과학적인 연구결과들을 통해 글루타민산나트륨이 천식이나 두통 알레르기를 일으킨다는 어떠한 증거도 발견하지 못했으며 과학적으로 입증된 바가 없다. 또한 일부 민감한 사람들에게서 글루타민산나트륨 함유 식품섭취에 따른 생리적 과민반응은 생산제품이나 식품 에 존재하는 자연성분의 구분 없이 동일한 것으로 보고되고 있다. 일본, 캐나다, 호주/뉴질랜드의 경우 식품첨가물로 글루타민산나트륨의 사용량에 대한 제한이 없으며, 유럽의 경우 10 g/kg으로 사용량을 제한하고 있다[164,166-169]. 하지 만, 실제로 글루타민산나트륨에 대한 섭취량 조사를 확인해보면 일반적인 사람의 글루타민산나트륨 평균 일일 섭취량은 대략 0.6 g/day이며, 글루타민산나트륨 을 극단적 소비하는 사람의 섭취량은 2 g/day 정도의 양이라고 평가하고 있다 [170]. 따라서 유럽의 10 g/kg의 제한은 글루타민산나트륨을 극단적으로 섭취하 는 양보다 더 많은 양으로 사실상의 제한이 없음을 확인할 수 있다. 과거 유엔 식품첨가물 전문가 위원회(JECFA)는 1973년 글루타민산나트륨의 섭취 허용 한계량(ADI)을 153 mg으로 설정했다가, 1987년 230개의 연구 결과를 검토한 다음, 글루타민산나트륨은 건강에 해를 끼칠 가능성이 전혀 없다고 판단하고 이미 설정했던 섭취 허용량을 철폐했다. 1995년 미국 식품의약국(FDA)도 ‘현재

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 137 조미료로 사용하고 있는 수준에서 인체에 해를 준다는 증거나 이유는 없다’고 공식 발표했다. 또한 국제 글루탐산 기술위원회가 쥐를 대상으로 실시한 식품 성분별 상대적 독성실험 결과, 글루타민산나트륨보다 소금의 치사율이 훨씬 높은 것으로 나타났고, 비타민C의 독성이 글루타민산나트륨보다 훨씬 높은 것으로 밝혀졌다. 이노신산이나트륨도 JECFA에서 안전성 평가 결과 1일 섭취허용량(ADI)은 “특별히 정하지 않음(NS)”으로 평가되어 있다[171]. 구아닐산이나트륨과 이노신 산이나트륨과은 글루타민산나트륨과 함께 사용하면 우마미가 현저하게 증가된 다. 핵산염기의 구아닌, 오탄당인 D-리보오스 및 인산으로 구성되는 뉴크레오티 드로, 생체 내 많이 존재하는 성분이다. 구아닐산은 체내에 흡수되면 효소작용에 의해 구아노신과 무기인산으로 분해되고, 구아노신은 구아닌과 D-리보오스로 가수 분해된다. 구아닌은 탈아미노화되어 크산틴이 되고 또한 산화되어 요산으로 서 소변으로 배출된다. 구아닐산이나트륨은 발효법, 발효․합성조합법, RNA 분해법 등에 의해 제조되며, 일반적으로 구아닐산이나트륨을 단독으로 사용하는 경우는 드물고 주로 이노신산이나트륨이나 글루타민산나트륨과 혼합하여 사용 된다. 구아닐산이나트륨 또한 글루타민산나트륨 및 이노신산이나트륨과 마찬가 지로 JECFA의 안전성 평가 결과, 1일섭취허용량(ADI)은 “특별히 정하지 않음 (NS)”으로 평가되었다[172]. 2008년 국내 식품의약품안전처에서 식품첨가물의 병용섭취에 대한 연구 결과 에 따르면, 최근 인공조미료로 많이 사용되고 있는 글루타민산나트륨, 이노신산 이나트륨, 구아닐산이나트륨 등에 대한 병용섭취에 따른 안전성 평가를 수행한 결과, 인공조미료의 특이적인 장애작용이 신경계 및 내분비계에서 나타나지 않아 글루타민산나트륨, 이노신산이나트륨, 구아닐산이나트륨의 병용섭취에 대해

138❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 안전성을 확보하였다고 결론지었다[173]. 또한, 글루타민산나트륨의 나트륨 함량에 대해서도 크게 우려할 사항은 아니 다. 글루타민산나트륨의 나트륨 함량은 12% 수준으로 글루타민산나트륨에 인한 나트륨 과다섭취 우려는 적다. 오히려 국물을 좋아하는 우리나라 식문화에서 나트륨 과다섭취 문제를 찾아야 한다고 볼 수 있다. 글루타민산나트륨 무첨가 라면이나 냉면 한 끼분의 나트륨 함량이 거의 1일 권장섭취량과 비슷한 것만 봐도 알 수 있다. 오히려, 글루타민산나트륨을 소량만 사용해도 충분한 우마미가 나기 때문에 소금이나 설탕의 사용량을 줄일 수가 있다.

VI. 글루타민산나트륨의 안전성 ❙ 139 VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식

1. 글루타민산나트륨에 대한 국내 소비자 인식

글루타민산나트륨이 인체에 무해하다는 여러 연구결과와 전문가들의 조언에 도 불구하고 국내 소비자들의 불신은 상당하다. 여전히 사람들은 ‘글루타민산나 트륨 무첨가’는 건강에 좋고, ‘글루타민산나트륨 첨가’는 건강에 좋지 않다는 인식을 가지고 있다. 이는 소비자들이 효모나 HVP (hydrolyzed vegetable protein, 식물성단백질 가수분해물), 글루탐산 등과 같은 조미소재에 대한 정보 를 많이 알고 있지 않기 때문이다. 상황이 이러하다 보니 수출용과 내수용의 제품 생산방법이 달라지기도 한다. 라면이 바로 대표적인 예이다. 글루타민산나트륨에 거부감이 없는 외국 수출용 라면에는 글루타민산나트륨을 넣어 수출하고 있으나 국내는 상황이 다르다. 지난 2010년 롯데가 내놓은 '롯데라면’에 글루타민산나트륨이 첨가된 것으로 확인되 면서 유해성 논란이 일었고, 결국 논란을 빚은 지 한 달 만에 글루타민산나트륨을 빼기로 결정했다. 하지만, 글루타민산나트륨이 빠졌다고 크게 달라지지는 않는 다. 대게 그 자리는 HVP라는 물질이 대체하게 되며 제품 표시에는 농축간장, 간장분말 등으로 표시된다. 하지만, 이는 현재 종합조미료, 라면수프와 혼합간장 등에 많이 이용되고 있는 물질이다. 그러나 이는 원물의 맛을 풍부하게 살려주지는 못하며 가공식품의 단가 상승을 초래한다[174]. 한국워킹맘연구소가 최근 25~54세 기혼여성 1000명을 대상으로 글루타민산 나트륨 사용에 대한 인식을 조사한 결과, ‘글루타민산나트륨은 몸에 좋지 않다’고 응답한 기혼 여성은 71%에 달했으며, ‘글루타민산나트륨은 오래전부터 좋지 않다 고 들었다’는 응답은 85%를 차지했다(그림 48)[175].

140❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 48. 글루타민산나트륨에 대한 일반적 인식[176]

그리고 글루타민산나트륨에 대한 정보를 ‘TV 프로그램에서 얻었다’는 응답이 75%로 월등히 높았고, 그 다음으로 TV 뉴스, 신문잡지 기사 순으로 나타나, 언론 매체의 영향이 높은 것을 알 수 있었다. 또한 연령대가 올라갈수록 주변사람 을 통한 정보 의존도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다(그림 49). 소비자 중 6명은 TV 프로그램에서 ‘글루타민산나트륨은 몸에 나쁜 것으로 사용하면 안된다’는 부정적인 보도 내용을 접했다고 응답했다. 글루타민산나트 륨의 주 정보채널인 TV 프로그램의 글루타민산나트륨 관련 부정적 보도 태도가 소비자들에게 글루타민산나트륨과 관련된 막연한 부정적 이미지를 형성하는데 크게 영향을 미친 것으로 판단된다.

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 141 그림 49. 글루타민산나트륨 관련 주 정보채널

또한, 이들은 요리에 많이 쓰이는 글루타민산나트륨에 대해 나름대로의 유용성 은 알고 있지만 사회의 부정적인 인식에 얽매여 사용여부를 갈등하는 것으로 나타났다. 글루타민산나트륨에 대한 평가는 ‘음식 맛을 더 내준다(72%)’ ‘요리시 간 절약 등 편리함을 준다(65%)’ 등 긍정적인 대답이 높았다. 하지만 글루타민산나 트륨 사용에 있어 ‘주변의 부정적인 인식이 마음에 쓰인다(64%)’ ‘글루타민산나트 륨 사용을 망설인 적이 있다(51%)’고 답하는 등 글루타민산나트륨의 필요성을 느끼지만 마음 놓고 사용하지는 못하고 있음을 보여줬다. 실제 생활에서 ‘글루타 민산나트륨 조미료’ 사용 시 반수 이상의 소비자들은 ‘글루타민산나트륨을 사용할 까 말까를 고민’하기도 하고, ‘바쁠 때는 글루타민산나트륨 조미료를 사용하고 싶다’는 등 갈등을 경험하기도 하였다. 즉, 고객들은 글루타민산나트륨 사용 시 긍정적인 요소를 인식하면서도 글루타민산나트륨 사용을 망설이는 등 불필요한 감정소모를 하는 것이 드러났다(그림 50)[176].

142❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 50. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식

앞에서 열거된 글루타민산나트륨에 대한 부정적인 인식은 정확한 정보에 근거 한 판단의 결과는 아니었다. 응답자의 85%가 “글루타민산나트륨은 오래 전부터 좋지 않다고 들었다”고 응답한 사실이 이를 뒷받침 해준다. 따라서 글루타민산나 트륨에 대한 세 가지의 객관적 정보를 제시한 후 주부들의 반응을 평가하였다. 제시된 정보는 글루타민산나트륨은 ▴ 사탕수수 등 자연 발효 물질 ▴ 주요성분이 토마토, 고기, 치즈, 모유에 포함된 성분과 동일 ▴ 미국 식품의약국(FDA), UN식품첨가물전문가위원회, 우리나라 정부 등 전 세계에서 안전성을 인증 받은 식품이라는 내용이다. 해당 정보를 접한 후 응답자의 57%는 ‘들어본 적이 없다’고 대답했다. 그러나

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 143 글루타민산나트륨관련 최근 언론, 학계의 움직임에 대해 정보 제공을 한 결과 ‘추가 정보가 궁금하다(72%)’ ‘오해하는 부분이 있었다는 생각이 든다(65%)’ 등의 입장 변화를 보였다(그림 51). 여기에서 설명한 언론, 학계의 움직임에 대해서 간략히 설명해 보겠다. SBS 시사다큐 2012년 11월 방송한 ‘글루타민산나트륨에 대한 오해’는 제조사 간의 과도한 경쟁에 따른 것으로 보도한 것, 오상석 이화여대 식품공학과 교수팀이 발표한 ‘글루타민산나트륨 사용이 나트륨 양을 30%까지 줄일 수 있다’고 한 것, 2013년 4월에 방송된 MBC 시사 매거진의 실험을 통해 ‘글루타민산나트륨에 대한 부작용이 소비자의 오해에 따른 것’임을 밝힌 것들이었 다. ‘글루타민산나트륨에 대한 사회적 인식이 긍정적으로 확산되면 글루타민산 나트륨에 대한 생각이 어떻게 달라질 것인가’의 질문에 대해서는 76%의 응답자들 이 ‘우호적으로 바뀔 것’이라고 답했다[177]. 결과적으로 글루타민산나트륨에 대한 우리 사회 내 팽배해 있는 부정적 인식이 글루타민산나트륨 사용의 장애요인 으로 작용하고 있으며, 이를 극복하기 위해서는 글루타민산나트륨 관련 객관적 정보 제공 및 사회적인 이슈화를 통해 사회 전반의 분위기 쇄신이 필요할 것으로 판단된다. 따라서 소비자들에게 객관적으로 평가되는 정보를 접할 수 있는 기회를 늘리고 글루타민산나트륨에 대한 인식을 긍정적인 방향으로 확산시킨다면 글루타민산 나트륨 사용에 대한 소비자들의 입장변화를 기대해 볼 수도 있을 것으로 생각된다. 따라서 소비자들에게 객관적으로 평가되는 정보를 접할 수 있는 기회를 늘리고 글루타민산나트륨에 대한 인식을 긍정적인 방향으로 확산시킨다면 글루타민산 나트륨 사용에 대한 소비자들의 입장변화를 기대해 볼 수도 있을 것으로 생각된다.

144❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 51. 글루타민산나트륨관련 객관적 정보 인지 후 태도 변화

글루타민산나트륨에 대한 인식변화를 촉발하기에 앞서, 우리나라에서 글루타 민산나트륨에 대한 부정적인 인식이 확산된 근거는 무엇인지 살펴보기로 하겠다. 우리나라에서 글루타민산나트륨이 논란이 되고 있는 이유는 다음과 같다. 먼저, 2000년대 이후 소득 증대와 함께 한국 소비자들의 건강지향적인 의식이 강화되었다. 특히 자녀 건강을 매우 중요시 여기면서 천연 식품을 선호하게 되고, 인공, 화학, 합성, 정제, 조미료, 첨가물 등과 관련된 식품은 그 위해성의 실제 여부와는 상관없이 모두 불량한 식품으로 인식하게 되었기 때문이라 할 수 있다. 이어서 글루타민산나트륨도 과거에 유해성 논쟁이 있었던 적이 있었기 때문이다. 1968년 중국계 미국인 의사 로버트 곽이 한 중국요리점에서 음식을 먹은 뒤 목과 등이 마비되고 심장이 뛰는 증상을 느꼈고, ‘중화요리증후군’이라는 용어가 나오 면서 글루타민산나트륨에 대한 부정적 인식을 촉발시켰다. 그러나 이러한 유해성 논쟁은 전문기관에 의해 이미 안전한 것으로 판명이 된 해묵은 이슈다. 또한,

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 145 일부 식품업체들이 이러한 두 가지를 이용하여 글루타민산나트륨 무첨가를 차별 화 전략으로 홍보하면서 글루타민산나트륨 안전성 이슈가 더욱 심화되었다. 우리 나라에서는 1993년 C사가 ‘맛그린’을 시판하면서 기존 시장을 석권하고 있는 B사의 ‘다시다’ 등에 유해한 글루타민산나트륨이 다량 함유돼 있다고 광고를 하면서 논란을 불러 일으켰다. 그 여파로 소비자들에게 글루타민산나트륨이 인체 에 유해하다는 인식이 확산됐고, 식품회사들은 대부분의 먹을거리에서 글루타민 산나트륨을 빼기 시작했다. 마지막으로 매스컴을 통한 글루타민산나트륨의 부정 적 인식의 확산을 이유로 들 수 있겠다. ‘먹거리 폭로’ 프로그램에서 단골 소재로 쓰는 것도 바로 글루타민산나트륨이다. 글루타민산나트륨을 넣은 음식을 먹고 두통․알레르기 등의 반응을 보이는 출연자들을 보여주고 문제 제기를 하는 게 통상적인 형식이다. 이런 장면을 본 시청자들은 불안감이 커지고, ‘글루타민산나 트륨=유해물질’이란 인식을 갖게 될 수밖에 없다. 결론적으로, 모든 이슈가 그렇듯이 진실 여부를 떠나 어떤 사안에 대한 부정적 인 이슈가 사람들에게 강한 이미지를 심어주고 기억에 오래 남듯이 글루타민산나 트륨의 위해성 이슈도 소비자들의 건강지향적인 트렌드와 일부 식품업체들의 글루타민산나트륨 무첨가 마케팅 전개와 함께 한국에서 재현되고 심화되고 있는 것으로 보인다[178-180]. 일부 소비자단체가 끊임없이 제기하고 있는 ‘글루타민산나트륨 유해론’은 우리 국가 경제와 식량안보를 위협하는 요인으로 작용하므로 근거 없는 소모성 논쟁을 하루빨리 종식해야 한다는 의견이 강하게 대두되고 있다. 그동안 미국의 FDA나 식품과학회(IFT), 유엔과학위원회 등 세계적인 전문가그룹과 우리 정부가 글루 타민산나트륨을 “발효조미료로서 안전한 식품”이라고 공식 입장을 밝혔음에도 불구하고, 소비자시민모임 등 몇몇 소비자단체들은 인체에 해로운 ‘화학조미료’

146❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 라며 매년 10월 16일을 ‘화학조미료 안 먹는 날’까지 정해 불매운동을 벌여오고 있다. 그러나 이러한 글루타민산나트륨 불매운동은 어떠한 결과를 초래했는가. 국내 생산량 감소에 따른 수입 증가를 부추겼고, 80년대 해외시장에서 일본보다 우위를 점하던 우리나라 글루타민산나트륨 생산기업의 경쟁력 약화를 가져왔다 는 것이 전문가들의 분석이다. 아울러 글루타민산나트륨에 대한 과학적 사실 위주의 정보를 소비자에게 제공하기 위하여 우리나라 식품의약품안전처로부터 공개된 주요 정보는 다음과 같다. 첫째, 글루타민산나트륨은 미국에서는 일반적 으로 안전한 물질, 일본에서는 식품첨가물로 지정되어 사용되어 왔으며, JECFA 식품첨가물전문가위원회에서도 1일섭취허용량이 정해져 있지 않은 품목으로 분류되고 있으며, 둘째, 글루탐산은 유제품․육류․어류․채소류 등 단백질 함 유 식품에 천연으로도 존재하며, 글루타민산나트륨과 비교해 보면 인체 내에서 생리적 반응이 동일하며, 셋째, 일부 연구에서 글루타민산나트륨을 섭취할 경우 일시적 과민반응으로서 메스꺼움․두통이 나타날 수 있다는 보고가 있었으나 동 결과를 국제적으로 수용하고 있지 않다고 하였다. 최근 한국식량안보연구재단(이사장 이철호)이 주최한 식량안보세미나에서 ‘글루타민산나트륨 불매운동이 국가 경제 및 식량안보에 미친 영향’에 대해 발표 한 동 재단의 이장은 연구원에 따르면 실제로 국내 글루타민산나트륨 생산량은 1980년 약 3만 5,000톤에서 2006년 약 9만 1,000톤까지 증가해오다 최근 국내 생산 공장의 축소 및 해외 이전 등으로 2008년 1만 6,000톤으로 급격히 감소했다. 반면 글루타민산나트륨 소비량은 국내 생산량 감소에도 불구하고 2002년 이후 현재까지 3만 톤 수준을 유지하고 있어 최근 소비되는 글루타민산나트륨의 상당 량을 인도네시아 베트남 중국 등의 수입에 의존하는 현상이 벌어지고 있다. 이처럼 글루타민산나트륨 수입이 늘어난 것은 불매운동에도 불구하고 여전히 소비는

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 147 줄어들지 않고 있다는 반증으로, 일부 소비자단체들이 10여 년 동안 목청을 돋우 며 ‘사지도, 먹지도 말 것’을 주장해온 것이 결과적으로 소비자들의 불안심리만 조장했을 뿐 실생활에서는 거의 실효를 거두지 못하고 있는 것으로 나타났다. 이 과정에서 자칫 불매운동의 표적이 될 것을 염려한 식품기업들이 글루타민산나 트륨을 배제한 제품 개발과 ‘글루타민산나트륨 무첨가’ 강조 표시를 이용한 안심 마케팅에 열을 올리기도 했다. 게다가 최근 쇠고기추출물 가수분해단백질을 이용 한 각종 육수건조물 및 효모추출물 등 글루타민산나트륨을 대신하는 각종 천연조 미료 및 대체 물질이 많은 동물성 식재료를 원료로 하는 탓에 향후 글루타민산나트 륨 소비감소로 인한 동물성 식품의 소비 증가는 국가 식량안보에도 심각한 영향을 끼칠 것이란 지적이다. 예를 들어 글루타민산나트륨 1 g은 고기 200 g과 맞먹는 맛으로, 쇠고기 1 kg을 얻기 위해선 6~8 kg의 곡류가 필요한 것으로 알려졌다. 뿐만 아니라 포화지방과 콜레스테롤을 다량 함유하고 있는 동물성 식품의 증가는 비만과 고지혈증, 암 등 성인병 유발인자로 작용할 가능성도 배제할 수 없다는 것이다. 또한 식약처는 글루타민산나트륨 표시 제한 사항과 관련하여 무첨가 표시를 금지하였다. 제품에 L-글루타민산나트륨을 첨가․사용하지 않았더라도 원재료 에서 글루탐산이 유래되어 최종 제품에서 검출되는 사례가 있으며, “무 MSG” 또는 “MSG 무첨가” 표시는 어떤 화학조미료도 사용하지 않았거나 없는 제품으로 소비자들이 오인․혼동할 우려가 있는 표시이므로 새로이 가공되는 제품은 상기 의 사항을 표시하여서는 안된다고 공고하였다. 이와 관련하여 이장은 박사는 “소비자는 전문가에 의한 글루타민산나트륨 안전 성 평가에 대해 신뢰를 가져야 하며, 기업은 자칫 소비자에게 글루타민산나트륨이 유해한 것처럼 비추어지는 글루타민산나트륨 관련 광고 및 표기를 금지하는 등

148❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 소비자 불안을 초래할 수 있는 마케팅을 제한해야 한다.”고 주장했다. 그는 “최근 식약처가 글루타민산나트륨 안전성에 대해 공식 입장을 표명했음에도 불구하고 소비자나 생산자 모두에게 불필요한 유해 논쟁을 마치지 않는다면 앞으로 우리 사회는 식량안보에 더 큰 위기를 맞게 될 것”이라고 경고했다[181].

2. 글루타민산나트륨에 대한 해외 소비자 인식

세계적으로 글루타민산나트륨의 사용을 금지한 나라는 미얀마를 제외하고는 없는 것으로 조사되고 있다. 미얀마는 국왕이 글루타민산나트륨을 싫어해서 금지 를 시켰다는 설이 있지만, 실제는 다양한 형태로 글루타민산나트륨 사용이 보편화 되어 있다. 일본, 유럽, 미국 등의 선진국에서는 글루타민산나트륨을 안전한 조미 료로 인정하고 있다. 일본주류식품 통계월간 2009년 6월호에 따르면 일본에서는 근래 글루타민산나트륨 사용량이 늘어나고 있으며, 20~30대 젊은 계층의 사용이 신장된 것으로 분석되었다. 이는 정부나 전문기관들의 글루타민산나트륨 안전성 판명 자료에 대해 기본적으로 신뢰를 하고 있기 때문으로 해석된다. 글루타민산나 트륨의 주원료는 아직 정제하지 않은 설탕(원당) 또는 당밀에 영양액을 혼합하고, 글루탐산을 생산하는 미생물을 투입한 뒤 40여 시간 동안 발효시키면 영양액을 먹은 미생물이 글루탐산을 배출하게 되는데 여기에 나트륨을 붙이면 우리가 알고 있는 글루타민산나트륨이 된다. 이런 과정 때문에 발효조미료라 불리기도 하며, 일본에서는 글루타민산나트륨을 ‘아미노산 조미료’라고 표시한다. 베트남 등 일부 동남아 국가들과 중국에서는 일부 소비자들이 글루타민산나트 륨 안전성에 대해 문제를 제기하지만, 정책 당국에서는 글루타민산나트륨을 여전 히 안전한 조미료로 규정하고 있다. 또한, 대상은 1994년 베트남 정부의 투자허가 를 받아 미원 베트남(MIWON VIETNAM CO.LTD)을 설립한 이후 하노이시 인근

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 149 벳찌에 공장을 설립해 본격적인 글루타민산나트륨 생산․판매를 시작했다. 이 회사는 지속적으로 설비를 증설해 현재 3만 5,000톤 이상의 글루타민산나트륨 생산능력을 갖췄으며, 지난해에만 현지에서 약 700억 원에 달하는 미원 매출을 올렸다[178,182]. 이렇듯 “화학조미료”라는 오명으로 국내 시장에서 외면 받은 글루타민산나트 륨이 수출 제품으로 자리 잡고 있다. 2013년 4월 관련업계에 따르면 국내에서 유일하게 글루타민산나트륨을 자체 생산하는 대상의 글루타민산나트륨 수출량 은 2011년 1만 2,730톤으로 2008년 4,166톤에 비해 3배 가까이 증가했다. 국가별 로는 일본, 네덜란드, 대만 등지로의 수출이 활발하며, 특히 국내에서 네덜란드로 수출한 글루타민산나트륨의 양은 2008년 272톤이었던 것이 2011년 2,570톤으 로 845%의 신장률을 보였으며, 일본도 2011년 7,722톤을 기록해 2008년 대비 162% 급증했다. CJ 제일제당도 지난해 인도네시아 공장을 증설하여 글루타민산 나트륨을 10만 톤 생산했다. 전 세계적으로 글루타민산나트륨 시장은 매년 2%대 로 신장하고 있다. 글루타민산나트륨 수출량이 늘고 있는 것은 글루타민산나트륨 에 대한 긍정적인 효과 때문이다. 일본․유럽․미국 등의 선진국에서는 글루타민 산나트륨을 안전한 조미료로 인정하고 일본에서는 글루타민산나트륨 사용량이 늘어나고 있으며, 미국․캐나다․싱가포르 등에선 ‘글루타민산나트륨 무첨가’ 표시가 소비자의 오해를 살 수 있다며 표시를 제한하고 있다.

150❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 52. 국내 글루타민산나트륨 수출량 흐름[57]

세계 각국은 글루타민산나트륨을 안전한 식품첨가물로 지정해 사용하고 있다. 실제 1980년 미국 FDA에서 인체에 안전하다는 결론을 내린 후 일본, 호주, EU 등에서도 동물실험 및 인체 임상실험 결과, 글루타민산나트륨은 유해하지 않으며 1일 섭취허용량의 규정이 필요없는 물질로 규정한 바 있다. 국내의 경우 지난 2010년 식품의약품안전청(現 식품의약품안전처)에서 글루타민산나트륨은 안 전하며 사용량을 규제하지 않는 첨가물(GRAS)로 인정한 바 있지만, 우리나라에 서는 부정적 인식 때문에 가정용으로 시판되고 있는 글루타민산나트륨 함유 조미 료는 매년 10% 전후로 감소세를 보이고 있다. 지난해 가정용 조미료 시장은 물량 1,782톤, 판매액 289억원을 형성했다. 반면, 2008년 해외로 수출된 4,166톤의 글루타민산나트륨 함유 조미료는 2011년에는 1만 2,730톤이 수출돼 206%의

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 151 증가세를 보였다. 특히 전체 수출량의 60%를 차지하는 일본의 경우 지난해 7,722 톤을 수출하며, 지난 3년간 연 평균 27%가 넘는 성장세를 보인 것으로 나타났다. 글루타민산나트륨의 안전성에 대한 선입견이 없는 해외의 경우 수출 실적이 해마 다 늘어나고 있는 것이다. ASANA는 “이 같은 상황에서 이번 학술대회를 통해 글루타민산나트륨에 대한 한국 소비자들의 막연한 불안감을 해소시키고, 과학적 으로 검증된 글루타민산나트륨의 무해성에 대해 적극 알리고자 이번 연구결과 등을 발표하게 됐다”고 밝혔다. 아오모리대학 겐조구리하라 명예교수는 “자연식 품의 성분과 만들어낸 동위원소를 이용해 실험한 결과, 경구 섭취된 성분은 유래와 관계없이 똑같은 과정의 대사과정을 거친다. 90%는 장에서 흡수되어 에너지원으 로 쓰이고, 5%는 간에서 아미노산으로 분해되는 것으로 확인했다”고 설명했다 [183].

3. 글루타민산나트륨에 대한 부정적 인식을 바꿔야 할 필요성

1) 경제성

정부가 글루타민산나트륨의 안전성을 공인했음에도 정부 부처와 지자체에서 는 ‘다른 목소리’를 내고 있어 국민 혼란 가중은 물론, 특히 영세 자영업자들의 고충이 커 정책 일관성 확보가 시급하다. 송광호 의원은 10월, 국무총리실 대상 국정감사에서 글루타민산나트륨과 관련한 자영업자들의 고충을 전하고 정부 부처 간의 엇박자 정책에 대한 해결책을 촉구했다. 송 의원에 따르면, 1980년대 중반 우리 정부는 글루타민산나트륨을 안전한 식품첨가물로 공인했으며, 2010년 식약처가 이에 대한 재확인을 거쳤음에도 일부 부처와 지자체에서는 일관되지 못한 정책 집행으로 국민들의 혼란이 가중되고 있다고 한다.

152❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 53. 가공식품 속 식품첨가물[184]

중학교 기술-가정 교과서(미래엔)에는 글루타민산나트륨과 관련하여 식약처 가 잘못 알려졌다고 확인한 바 있는 부작용이 예시로 기술되어 있으며(그림 53), 서울특별시 교육청이 발간한 ‘2013년도 학교급식 기본지침’에도 ‘화학조미료 사용금지’를 천명하고 있었다. 국립 서울대학교의 교수식당에서 조차 ‘글루타민 산나트륨 미사용’을 마케팅과 홍보 차원에서 메뉴판 전면에 적시하고 있다. 공군 의 경우 전 장병 식단에서 글루타민산나트륨을 빼기로 결정했으며, 육․해․공군 이 모여 있는 계룡대 식당에서도 글루타민산나트륨을 사용하지 않기로 한 것으로 나타났다. 지자체의 경우도 다르지 않다. 포항시는 2011년부터 ‘인공조미료 사용 안하기 및 나트륨 줄이기 사업’을 적극 추진하며, 글루타민산나트륨을 사용하지 않는 식당을 골라 ‘건강음식점’으로 인증해주다 관내 식당 상인들과 식품업계의 반발로 논란이 일자 이 사업을 축소했다. 대구 동구청 역시 올 초부터 식당 위생상태

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 153 조사 때 글루타민산나트륨 사용여부를 함께 점검하고 있다. 송 의원은 “중앙정부 입장과는 다른 지자체의 행보로 인해 생기는 소비자들의 혼란도 문제지만, 소규모 식당을 운영하는 영세 자영업자들의 생존권 문제와도 결부되어 있는 만큼 그 심각성이 더 하다”며 “대통령께서도 ‘부처 간 칸막이 없애기’를 강조한 만큼 서민들 이 피해를 입는 이런 작은 부분부터 일관된 정책 추진이 필요하다”고 밝혔다. 이번 국무총리실 대상 국정감사에서 송 의원은 글루타민산나트륨 사용과 관련해 영세 자영업자들의 목소리를 전했다. 제천시에서 식당을 운영 중인 자영업자들의 글루타민산나트륨과 관련한 고충을 동영상을 통해 전하고 사단법인 대한민국한 식협회와 함께 자영업자 500명을 대상으로 실시한 글루타민산나트륨 설문조사 결과도 함께 전했다. 이 조사 결과 식당 자영업자들의 93%는 ‘글루타민산나트륨 을 사용하고 있다’고 답했다. 또한 글루타민산나트륨이 ‘음식 맛을 더 좋게 하기 위해 필요하다’(87%), ‘조리시간을 줄여주는 데 도움을 준다’(54%), ‘고객의 입맛 과 취향을 맞출 수 있다’(76%), ‘원가 절감에 도움이 된다’(64%) 고 답해 글루타민 산나트륨의 필요성을 절감하고 있는 반면, ‘언론의 글루타민산나트륨 관련 부정 적 보도로 손님이 줄어드는 등 장사에 방해가 된다’(61%), ‘글루타민산나트륨에 대한 사회의 부정적 시선이 신경 쓰이고 불편하다’(68%)고 답해 글루타민산나트 륨 사용에 있어 유무형의 불편함을 감수하고 있는 것으로 확인됐다. 또한 응답자의 66%는 ‘정부가 보다 적극적으로 안전성 확인 및 홍보에 나서야 한다’라고 밝혀 일관된 정책 추진이 필요한 것으로 나타났다[184].

154❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 그림 54. 식당 운영에서의 글루타민산나트륨 활용도

만약 자영업자들이 글루타민산나트륨을 사용하지 않을 경우, 식자재의 원재료 비는 20.8% 상승할 것으로 예상했다. 1 만원짜리 메뉴가 있다고 가정하면 글루타 민산나트륨이 없으면 평균 1,981원을 더 받아야 한다고 답했다. 이들은 식당이나 먹을거리 문제를 다루는 일부 고발성 TV 프로그램에서 글루타민산나트륨을 사용 하지 않는 식당을 ‘착한 식당’으로 선정한 기준에 대해 응답자의 44%가 ‘적절하지 않다’고 답했다. 이번 설문조사를 주관한 송 의원은 “30여 년 전부터 정부가 글루타 민산나트륨의 안전성을 공인했음에도 선정적 보도와 기업 간 마케팅 경쟁으로 생긴 부정적 정서와 이에 편승하는 정부 내 ‘오락가락 정책집행’으로 인해 자영업 자들이 피해를 보고 있다”면서 정부의 대응을 주문했다[185].

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 155 2) 편의성

화학 조미료 글루타민산나트륨의 탄생은 커다란 반향을 일으켰다. 다시마나 생선으로 육수를 추출하는 길고 번거로운 공정이 단순히 소금을 치듯 조금만 뿌려 넣으면 간단히 해결되었다. 이 조미료의 등장은 요리에서는 거의 혁명적인 변화를 가져왔다. 가정에서는 고기나 생선 또는 간장이나 된장으로 국물 맛을 내거나 콩가루, 깻가루를 섞는 등의 번거로운 과정이 필요 없어졌다. 그저 이 글루타민산나트륨을 조금만 첨가하면 그런 과정을 거친 것만큼이나 빠르게 효과 가 나타났다. 국이나 찌개처럼 국물이 있는 요리를 만들 때는 말할 것도 없고 나물을 무칠 때에도, 고기를 굽기 전에 양념을 할 때에도, 김치를 담글 때에도 이것만 있으면 음식 맛이 확 달라졌다. 이 조미료는 재료의 부족에서 오는 맛의 공백을 아주 손쉽게 해결해주니 가난한 살림살이에 반찬값을 아껴가며 생활하던 주부들에게는 정말로 매혹적이었다. 하지만 이 화학 조미료를 가장 반긴 것은 무엇보다도 식품회사들이었다. 대량으 로 만들어야 하고 공정을 단순화해야 하며 일관된 품질과 규격이 필요한 처지에 음식 맛을 내기란 결코 쉽지 않은 일이다. 그런데 만드는 과정에서 간단히 첨가하 기만 하면 일단 웬만한 맛을 보장받는 셈이니 이보다 더 좋은 방법은 없었을 것이다. 글루타민산나트륨은 특히 국물 맛이 중요한 라면이 개발되면서부터는 라면 수프에 주로 쓰였고, 이후에는 다른 인스턴트식품의 영역으로 급속히 확대되 었다. 주정에 물을 타서 만드는 희석식 소주도 맛을 내는 데에 이 글루타민산나트 륨을 이용했다.

3) 친환경성

현재 지구상 60억 인구 중 무려 11억 인구가 배고픔과 영양실조에 고통 받으며

156❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 해마다 4천만에서 6천만 명의 사람들이 굶주림과 관련된 질병으로 죽어가고 있는데도 지구상에서 생산되는 1/3의 곡물은 동물 사료로 사라진다. 미국에서 생산되는 곡물의 70% 이상이 가축의 먹이로 사용되고 있다. 만약 이 곡물을 가축 대신에 인간을 먹이는데 이용한다면 10억 이상의 사람들이 먹을 수 있는 양이 된다. 세계인구가 다음 십년 동안 거의 20%나 증가할 것으로 추정되는 상황에서 세계 곡물의 1/3이 소와 다른 가축들에게 먹여지고 있다는 것은 불평등한 식량 공급의 단면이다. 한 통계에 따르면 2008년 가축 수는 인구의 약 10배인 600억 마리인데, 2050년에는 1,200억 마리로 늘어날 것이라고 한다. 가축 수가 늘어나 게 되면 물 소비량도 증가하고 그에 따른 에너지 소비도 늘어나게 된다. 또한 주 사료인 곡물의 사용량도 증가하게 될 것이다. 현재 지구에서 재배되는 곡물의 1/3이 축산용으로 쓰이는데 쇠고기 1 kg을 얻기 위해서는 사료가 10 kg이 필요하 므로 쇠고기 소비량 증가에 비해 사료의 사용량은 기하급수적으로 늘어난다. 문제는 이런 축산에 대한 막대한 사료가 쓰인다는 점뿐만 아니라 다량의 이산화탄 소도 배출된다는 점이다. 단순히 고기만으로 식품의 우마미를 돋우기 위해서는 즉, 글루타민산나트륨 2 g의 맛을 내기 위해선, 멸치 약 17 kg, 쇠고기 약 6 kg, 돼지고기 약 9 kg, 닭고기 약 5 kg이 필요하다. 이렇듯 글루타민산나트륨을 사용하면 많은 고기를 소비하지 않아도 되므로 친환경적인 장점이 증가하게 된다[186].

4. 불매운동이 소비자 인식과 국내식품산업의 경쟁력에 미치는 영향

소비자운동은 자본주의 경제체제에서 생산자와 소비자 또는 공급자와 수요자 간의 힘의 균형을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 우리나라 소비자운동도 지난 30여 년간 소비자의 권익을 보호하고 소비자의 목소리를 모아 좀 더 합리적인

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 157 사회로 진입하는데 크게 기여했다. 그러한 많은 순기능과 기여가 있었지만 일부 집단의 잘못된 판단과 순수하지 못한 의도로 국민을 오도하거나 사회경제적인 부담을 가중시킨 오류도 적지 않다. 우리나라의 글루타민산나트륨 안전성 논란은 한 소비자 단체에서 실시한 글루 타민산나트륨 소비량 조사가 그 발단이 되었다.

표 27. 글루타민산나트륨 논란과 관련된 보도기사

일 시 제 목 내 용 1985. 12. 11 도시가정 인공조미료 섭취 글루타민산나트륨 섭취는 아동의 발육부진 및 신 동아일보 02면 20%가 WHO 허용량 초과 경내분비장애 부작용 위험가능성 시사 소비자문제를 연구하는 시민의 모임의 조사결과, 1985. 12. 11 화학조미료 얼마나 먹고 인당 하루 평균 3.53 g의 글루타민산나트륨을 섭취 동아일보 07면 있나 하는 것으로 발표함 1986. 06. 16 어린이 기호식품 화학조미 지나친 글루타민산나트륨 섭취는 두통과 탈모의 경향신문 11면 료 과다 원인 보사부는 최근유해성 여부가 제기된 글루타민산나 1986. 06. 24 화학조미료 적정량은 인체 트륨 에 대해 정상적으로 적정량 섭취 시 인체에 전 동아일보 06면 무해 혀 해가 없다고 발표 글루타민산나트륨은 사탕수수의 당밀로 발효하 1986. 07. 19 미원은 발효조미료 며, 미국 FDA에서 안전한 식품첨가물로 공인되었 동아일보 06면 음을 시사, 무해론 주장 글루타민산나트륨은 미 1980년 FDA에서 글루타민산나트륨을 안전한 식품 1986. 07. 19 FDA에서 안전한 식품첨가 첨가물로 규정한데 이어 WHO, 일본, 우리나라 보시 동아일보 06면 물로 공인 WHO도 안전결론 부에 안전 결론 1986. 10. 13 가정에서 글루타민산나트륨 사용량이 점차 줄어들 화학조미료 수요 줄어 매일경제 10면 고 있음 1987. 10. 15 소비자단체 조미료 먹지 매년 11월 16일을 조미료 안 먹는 날로 지정 경향신문 07면 말자 1988. 01. 28 1987년 조사결과 글루타민산나트륨 사용량이 줄 화학조미료 사용 대폭 줄여 경향신문 07면 어듦 88올림픽 방문객에 글루타민산나트륨을 남용 말라 1988. 06. 06 화학조미료 유해론 공방 는 국제소비자기구의 공문에 글루타민산나트륨은 동아일보 07면 무해하다는 국내 제조업체의 발표

158❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 유엔 식품첨가물 전문가 팀은 글루타민산나트륨이 1988. 06. 22 발효조미료는 안전한 식품 안전하기 때문에 현재 글루타민산나트륨의 제한조 동아일보 09면 치가 철폐되어야 한다고 주장 1989. 10. 17 음식점 화학조미료 사용 소비자 단체는 인체에 해로운 글루타민산나트륨의 동아일보 09면 많다 사용을 자제 할 것을 당부 제 5회 화학조미료 안 먹는 날을 맞아 소비자 단체는 1990. 10. 17 천연식품 이용한 가정조미 일반가정 및 음식점에 글루타민산나트륨 사용을 경향신문 19면 료들 삼갈 것을 촉구 소비자 단체의 활발한 글루타민산나트륨 불매운 1991. 10. 15 모르고 먹는 화학조미료 동 전개로 일반가정의 글루타민산나트륨 사용이 동아일보 12면 많다 감소함 화학조미료 주성분 글루타 1995. 09. 25 민산나트륨 많이 먹으면 속 글루타민산나트륨 과량섭취로 인한 중국음식 증후 경향신문 13면 메스껍고 뒷머리 뻣뻣해지 군 시사 는 증후군 유발 2010. 10. 16 다들 “우린 인공조미료 안쓴 음식점의 글루타민산나트륨 사용량 증가, 식약청 조선일보 다”는데 –판매는 늘었다. 의 무해성 발표 한몫

1985년 서울의 150가구를 대상으로 한 글루타민산나트륨 소비량조사 결과, 1인당 하루 섭취량이 3.53 g으로, 이는 WHO에서 제시한 허용량을 초과하는 수준이며, 글루타민산나트륨의 과량섭취는 인체에 유해할 수 있다는 내용이 각종 언론을 통해 보도되었다. 그 후 글루타민산나트륨 과량섭취 시 나타날 수 있는 각종 부작용이 언론을 통해 쏟아져 나왔고, 특히 어린아이의 경우 글루타민산나트 륨의 섭취를 제한하여야한다는 보도가 일반 소비자들의 글루타민산나트륨에 대한 불안감을 증폭시켰다. 이러한 글루타민산나트륨의 안전성논란 속에서 1986 년 2월 한국부인회와 미국의 닐슨회사의 한국지사는 서울, 대구 부산, 광주의 1,000가구를 방문 면접하여 우리나라 국민의 글루타민산나트륨 섭취량을 재조사 한 결과 1인당 글루타민산나트륨의 하루 섭취량은 1.69 g으로 조사되었다. 이러한 결과와 해외기관과 정부의 글루타민산나트륨 무해론 주장에도 불구하고, 국내에

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 159 서는 한 소비자 단체를 중심으로 한 글루타민산나트륨 안전성 논란과 불매운동이 끊이지 않아 국민의 글루타민산나트륨에 대한 불안심리가 급속히 확산되었다. 특히 매년 11월 16일 국제소비자기구(IOCU)가 제정한 ‘화학조미료 안 먹는 날’에 는 국내소비자 단체에서도 글루타민산나트륨 사용 자제를 촉구하는 불매운동을 활발히 전개해 왔다. 이와 같은 글루타민산나트륨 불매운동과 안전성 논란은 급기야 국내 글루타민산나트륨 생산기업의 명칭변경과 글루타민산나트륨 생산 공장의 축소, 해외 이전 등의 결과로 국내 글루타민산나트륨 생산량이 최근 급격하 게 감소하는 결과를 가져왔다. 1993년 한 식품회사에서 ‘글루타민산나트륨 無첨 가’, ‘천연 식품’ 등의 표기로 마치 글루타민산나트륨이 유해한 것처럼 광고된 표기를 ‘허위 과장광고’로 판결, 시정조치를 받은 바 있었으나, 최근까지 각종 식품에서 ‘글루타민산나트륨 無첨가’표현이 공공연하게 사용되고 있다. 최근 25년간 끊이지 않았던 글루타민산나트륨 안전성 논란은 우리사회에 많은 파장을 낳았다. 첫째, 우리나라 글루타민산나트륨 생산량 감소로 인한 조미료 산업의 해외 경쟁력 약화는 글루타민산나트륨 해외시장을 일본에게 넘겨주게 되는 원인이 되었다. 과거 우리나라와 치열하게 경쟁하던 일본은 현재 글루타민산나트륨 관련 산업에서 독보적인 위치를 차지하게 되었고, 실제 1997년 미원그룹이 대상그룹으 로 명칭을 변경하고, 1998년 대상의 방학동 글루타민산나트륨생산 공장이 군산으 로 축소이전 된 일, 2007년 CJ 제일제당 글루타민산나트륨 공장이 중국으로 이전한 일들이 그 동안 발생한 글루타민산나트륨 안전성 논란과 전혀 무관하지 않을 것이다. 둘째, 일부 소비자단체와 언론을 중심으로 한 글루타민산나트륨 소모성 논란은 국내 소비자로 하여금 국내 식품산업의 불신과 글루타민산나트륨 기피정서를

160❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 만들어 냈다. 이에 덩달아 국내 식품산업은 소비자의 글루타민산나트륨 기피정서 를 이용해 자신들의 차별화 마케팅에 이용함으로써 소비자들에게 근거 없는 불안 감을 확산시켰다. 안전성이 입증된 글루타민산나트륨에 대한 ‘글루타민산나트륨 무첨가’ 표시는 마치 글루타민산나트륨이 불량한 식품첨가물인 것처럼 소비자들 을 호도하기 때문에 이러한 불안을 초래할 수 있다. 따라서 이 같은 ‘글루타민산나 트륨 무첨가 논쟁’은 소비자들의 정서에 기반 한 기업 마케팅 전략의 일환이지 안전성에 대한 과학적인 판단이 아니므로 반드시 제한할 필요가 있다. 셋째, 글루타민산나트륨 소비감소는 육류소비증가를 초래할 수 있다. 실제로 1 g의 글루타민산나트륨이 갖는 우마미를 내기 위해서는 쇠고기 250 g이 요구되 며, 쇠고기 1 kg을 생산하기 위해서는 6~8 kg의 사료곡물이 필요하다. 즉 글루타 민산나트륨 소비감소는 글루타민산나트륨을 대체할 여러 동물성 식재료의 소비 증가를 가져올 것이며, 육류를 생산하기 위한 사료곡물의 요구량은 더욱 증가하게 된다. 따라서 곡물의 해외의존도가 높은 우리나라의 글루타민산나트륨 소비감소 는 육류와 사료곡물의 수입량 증가를 가속화 하였다고 평가된다. 소비자단체들의 잘못된 정보와 판단이 우리사회에 엄청난 경제적 손실과 식량 안보적 부담을 줄 수 있다. 글루타민산나트륨 제조회사 한 두 기업이 치명상을 받아 조미료 시장을 외국에 내어주는 정도가 아니라 우리나라 모든 식품기업이 국제경쟁력을 잃고 이 나라를 동남아 저개발 국가들처럼 외제식품이 범람하는 나라로 만들 수 있다. 글루타민산나트륨 뿐만 아니라 신기술에 의한 식량생산이나 가공 방법에 대해서 정부와 기업, 식품전문가들이 국민에게 올바른 정보를 적극 제공하여 더 이상 근거 없이 막연한 불안감이 확산되지 않도록 노력해야 한다. 국민들은 우리사회의 식품안전성 이슈에 대해 감정적이고 정서적인 접근보다는 과학적이고 합리적인 관점에서 바라볼 필요가 있다. 특히, 식품첨가물이나 신기

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식 ❙ 161 술에 대한 안전성 문제는 정부, 시민단체, 학계, 식품업계가 함께 논의하고 대책을 마련하는 체계가 마련되어야 한다[186].

162❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety VIII. 참고문헌

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180❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 요약본

I. 글루타민산나트륨의 이화학적 특성

▸글루타민산나트륨의 이화학적 특성

L-글루타민산나트륨(L-monosodium glutamate, MSG)은 국제 표준에 의하 여 sodium (2S)-2-amino-5-hydroxy-5-oxo-pentanoate로 명명되며 무색 이나 백색의 주상결정 또는 백색의 결정성 분말이다. 냄새가 없고 자체의 특이한 맛은 없으나 조리 또는 가공식품에 첨가되었을 때 향미를 증가시키는 것이 특징이 며, 국제적으로는 풍미증강제로 분류된다. 또한 글루타민산나트륨은 물에 잘 녹으며 낮은 농도에서도 향미 증가 효과가 크고, 정상적인 식품 공정 과정에서 화학적으로 안정하여 다양한 식품에서 활용될 수 있다.

▸글루탐산의 대사 과정

글루타민산나트륨은 아미노산인 글루탐산에 나트륨 1분자와 결정수 1분자가 결합한 물질로 88%가 글루탐산이며 12%가 나트륨으로 구성되어 있다. 글루탐산 은 우리 몸에서 자연적으로 만들어지며 주로 동물 단백질에 함유되어 있는 체내에 가장 많이 존재하는 아미노산이다. 골격근의 61% 정도를 구성하며, 인체 세포 내에서 항산화물질로 작용하는 글루타티온의 전구체 역할을 하는 매우 중요한 아미노산이다. 글루탐산이 글루타민으로 대사되는 과정에서 많은 효소들이 관여하며 다양한 중간체들이 생합성된다. 글루탐산이 글루타민으로 전환하는 대사 과정에서 나타 나는 다양한 생합성 과정, 물질의 이동현상, 아미노산 균형의 유지, 암모니아의 활용은 체내의 아미노산 생합성과 유지에 매우 결정적인 역할을 수행한다.

요약본 ❙ 181 ▸그 밖의 글루타민산나트륨 특성

글루타민산나트륨의 맛에 대한 역치는 식염, 설탕과 비교하여 매우 낮아 적은 농도에서도 맛을 향상시키는 능력이 뛰어나며, 고기를 사용할 때보다 무려 200배 강한 우마미를 느낄 수 있다. 또한 글루타민산나트륨에 조미료 중 하나인 이노신산 나트륨을 8% 첨가할 경우 우마미를 4배 가량 더 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀진 바 있다. 또한 글루타민산나트륨은 조미료 외에도 널리 활용되고 있다. 최근 일본을 비롯한 동아시아 국가에서 기억력 증가와 관련되어 각광받고 있는 γ-아미노낙산 (γ-aminobutyric acid, GABA)는 글루타민산나트륨을 전구물질로 사용하여 생합성하고 있다.

II. 우마미(감칠맛), 글루타민산나트륨의 맛

▸우마미(감칠맛)

1907년 일본의 화학자 이케다 키쿠나에 교수는 연구 결과 기존의 4가지 맛 이외에 다른 맛이 있다는 사실을 밝혀내었으며, 이는 글루탐산 성분에 의한 것임을 확인하였다. 연구 발표 초기에는 서양학자들에게 인정받지 못하였으나, 1985년 이후 어느 정도 공인받기 시작하였고, 2000년도에 이르러 사람의 혀에서 우마미 수용체를 발견함으로써 제 5의 맛, 우마미는 과학적으로 인정받았다. 하지만 우마미에 대한 영어 표현이 문제가 되어 맛에 대한 혼란이 가중되었으나, 우마미를 “umami”라는 일본식 영어로 사용함에 따라 국제심포지엄에서도 공통어로 사용 되기 시작하였다.

182❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety ▸식품 내 글루탐산

인간이 섭취하는 식품에는 다른 아미노산에 비하여 글루탐산이 압도적으로 많다. 쇠고기(16%), 우유(22%), 돼지고기(16%) 등 동물성 단백질을 비롯하여 밀(40%), 토마토(37%) 등의 식물성 단백질에도 글루탐산 비율이 월등히 높으며, 특히 모유의 경우 우유보다 단백질은 적으면서 유리 글루탐산은 10배 가량 많다. 동물의 경우 많은 단백질을 필요로 하기 때문에 글루탐산의 비율이 높은 것을 예상할 수는 있지만 식물의 경우 단백질의 비율이 낮기 때문에 글루탐산이 많은 것을 예상하기는 쉽지 않다. 하지만 식물에 존재하는 단백질 중 글루탐산이 차지하 는 비율은 동물에 존재하는 것보다 10배나 높은 비율로 존재한다. 따라서 우리는 다양한 식품을 통하여 꽤 많은 양의 글루탐산을 섭취하고 있다.

▸우마미를 느끼는 미각세포

이케다 교수가 1907년 발견한 우마미가 국제적으로 공인을 받은 것은 혀에서 글루탐산 수용체가 확인된 이후이다. 이는 G수용체로 우마미 뿐만 아니라 단맛 또한 감지하는 수용체이며 후각과 미각뿐만 아니라 시각도 이와 관련되어 있다. 식품의 맛과 향은 식품에 든 모든 성분이 관련되어 있을 것으로 예상하지만 맛은 오로지 수용체에 결합하는 미량의 성분에 의한 결과이며, 우마미는 소량의 글루탐 산을 G수용체가 인식한 결과로 인지하는 현상이다.

▸우마미 조미료

우마미 조미료는 장기 보존하여도 품질이 변하지 않으며 적은 양으로도 우마미 를 비약적으로 증가시키는 조미료이다. 이는 일본뿐만 아니라 세계 100개국 이상 의 나라와 지역에서 폭넓게 사용되고 있으며, 그 중 가장 많이 생산되는 것은

요약본 ❙ 183 글루타민산나트륨이다. 글루타민산나트륨은 세계적으로 꾸준히 생산과 소비가 증가하고 있으며 조리 식품과 반조리 식품의 소비가 증가함에 따라 우마미 조미료 의 역할도 꾸준히 증가하고 있는 실정이다. 최근 소비자를 대상으로 우마미 조미료 를 첨가하거나 첨가하지 않은 요리의 비교 평가를 실시하였을 때, 소비자 대부분은 우마미 조미료는 식품이 지닌 맛을 향상시키고 식품의 장점을 더욱 증가시키는 효과가 있다고 응답하였다.

III. 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨의 이용

▸글루탐산의 조미료 역할과 식품첨가물로서의 글루타민산나트륨

글루탐산은 가장 일반적인 아미노산 중 하나이며, 채소, 해산물, 육류, 치즈 등 다양한 식품에서 자연적으로 발생하는 글루탐산은 식품의 우마미를 향상 시킨 다. 글루타민산나트륨이 여러 식품에서 자연적으로 발생하기는 하나, 이는 주로 풍미를 증가시키는 요소로 첨가되곤 한다. 글루타민산나트륨은 소비자가 식품을 선택할 때, 소비자의 기호도를 선정하는 데 판단 기준으로 사용될 수 있다. 또한 글루타민산나트륨의 첨가는 염화나트륨 첨가량을 줄일 수 있다는 연구가 보고되었다. 즉, 식품첨가물로서의 글루타민산 나트륨 첨가는 식품 최적의 자연적인 맛을 제공하고, 식품 내 나트륨과 지방의 함량을 줄이는데 효과적이다. 또한 글루타민산나트륨은 식품첨가물 중 향미증진제로 많이 사용이 되고 있다. 덧붙여 설명하자면 글루타민산나트륨은 그 자체로서는 특별한 맛을 가지고 있지 않으나, 조리식품에 소량 첨가하여 줄 때 이와 같은 식품의 좋은 맛을 강화시켜 주는 향미 강화제의 하나이다.

184❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety ▸글루타민산나트륨의 저염효과

과다한 나트륨 섭취가 고혈압 및 심혈관계 질환 발생에 영향을 미치는 주요한 식이요인으로 지적되면서, 전 세계적으로 나트륨 저감 제품에 대한 관심이 증대하 고 있으며 나트륨 섭취를 줄이기 위한 다각적인 노력이 진행되고 있다. 미국국립연 구원은 ‘미국의 나트륨 섭취를 줄이기 위한 전략’ 중 하나로 소금을 대체해 글루타 민산나트륨를 사용할 것을 권하고 있다. 글루타민산나트륨는 나트륨이 12% 정도 를 차지하지만 소금의 경우 39%가 나트륨이기 때문이다. 글루타민산나트륨으로 간을 맞추면 같은 맛을 내면서도 나트륨 양을 30% 줄임으로써 나트륨 저감화 효과를 낼 수 있다는 연구 결과도 이를 증명하고 있다. 즉, 글루타민산나트륨, IMP, GMP의 혼합 형태는 상승효과를 발생한다고 보고되었으며, 결론적으로 글루타민산나트륨에 의한 우마미는 저염 식사를 유도하는 효과를 나타낸다.

IV. 글루타민산나트륨의 제조

▸현재 글루타민산나트륨의 제조 공정

현재 세계 글루타민산나트륨 생산의 대부분은 김치, 된장, 맥주, 와인, 식초, 요구르트, 초콜릿과 비슷하게 박테리아(coryneform bacteria) 발효에 의해 이루 어지고 있다. 발효 동안 사탕무, 사탕수수, 타피오카, 당밀 등의 탄수화물과 암모 니아에서 배양된 박테리아가 L-글루탐산이 분리된 배양액으로 아미노산을 분비 한다. 대량생산으로 만들어지는 아미노산의 제조 방법은 동, 식물 단백질 가수 분해물의 추출, 화학적 합성, 발효, 그리고 효소처리 등이다. 발효에 의한 아미노 산의 생산 공정을 크게 3개로 나눈다면 발효, 조추출 및 순수화 과정이다. 이러한 글루타민산나트륨의 제조공정은 원재료를 입고 후에 코리네박테리움

요약본 ❙ 185 글루타미컴이라는 미생물을 이용하여 발효를 시킨다. 미생물의 발효로 생성된 글루탐산이 가득 차 있는 발효액에 황산을 첨가하여 산성을 띠는 용액으로 만들어 결정으로 추출한다. 이후 미생물 균체 및 배지 불순물과 분리를 시킨 후 글루탐산 용액에 수산화나트륨을 첨가하여 물에 잘 녹는 L-글루탐산으로 만든다. 그 후에 는 활성탄(숯)을 이용해 탈색 및 탈취를 하고 이를 가열한 다음 농축, 탈수, 증발을 시키고 정제 공정을 통해 글루타민산나트륨 결정을 형성한다. 그 후에 잔여 수분제 거 및 이물검사를 통해 글루타민산나트륨 완제품이 된다.

▸식품첨가물 공전상의 글루타민산나트륨 제조방법

1) 발효법

원료는 탄소원으로서 사탕무당밀, 고구마당밀, 전분가수분해물이, 질소원으 로서 암모늄염, 요소 등을 이용하며 마그네슘, 철 등의 무기염이 적당량 첨가된다. 발효액을 공업적으로 이용하였는데 최근에는 초산과 암모니아를 원료로 하는 발효법을 이용하기도 한다. 발효종료 후, 농축하고 L-글루탐산을 분리하는 방법 은 L-글루탐산을 석출시키거나, L-글루탐산염산염으로서 분리하거나 혹은 이 온교환수지로 L-글루탐산을 분리한다. 이렇게 얻어진 L-글루탐산의 수용액을 수산화나트륨으로 중화하고, 정제한 후 L-글루타민산나트륨으로 석출시킨다.

2) 합성법

현재 실용화되고 있는 것은 아크릴로니트릴을 주원료로 하는 방법이다. 아크릴 로니트릴에 수소와 일산화탄소를 촉매 존재에서 부가시키는 옥소반응인데 먼저 β-포름프로피온니트릴을 합성하고 히단토인화 반응을 진행한 다음 알칼리로 가수분해하면 DL-글루탐산이 얻어진다. 이 용액에 D-또는 L-형의 작은 결정을

186❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 접촉하여 결정이 성장하면 분할한다. 동량의 D와 L형이 생성된다.

V. 글루타민산나트륨의 생리작용 및 신진대사

▸글루타민산나트륨의 생체 대사 및 기능

글루탐산은 필수아미노산은 아니나, 생체 내에서는 아미노산 및 단백질 대사에 매우 중요하며, 다음과 같은 3가지 체내 생리작용의 역할을 한다. 첫째, 글루타민 산나트륨은 우리가 식품을 통해 단백질을 섭취하면 이를 아미노산으로 분해해 흡수케 하는 단백질 대사과정에 참여하고, 둘째, 우리 몸에서 일어나는 신경전달 과정에 참여하며 셋째, 분해된 아미노산을 다시 우리 몸에서 요구하는 단백질로 합성하는 역할을 한다. 글루탐산은 특히 사람한테 매우 중요한 생리작용 물질로, 모유의 경우 글루탐산 함량이 30~50%에 달하고, 인체 내 전체 아미노산의 15%를 차지한다.

▸신경전달작용과 관련된 글루타민산나트륨

γ-아미노낙산(GABA)-수용체가 뇌조직에 주로 존재하고 신경전달물질인 γ -아미노낙산이 리간드로 작용하여 결합되어 중추신경계에서 억제성 신경전달 물질로서 작용하며, γ-아미노낙산의 양이 증가되면 전형적으로 정서적 안정과 항정신불안증, 항경련 효과를 나타낸다. γ-아미노낙산은 4개의 탄소로 구성되 어 있고 글루탐산 탈탄산 효소(glutamate decarboxylase)에 의해 이산화탄소와 함께 생성된다. 글루타민산나트륨 첨가량이 증가할수록 탈탄산 반응에 의해 γ- 아미노낙산 함량도 증가한다. γ-아미노낙산은 뇌 대사 증진, 스트레스 해소, 치매, 결장암 및 대장암에 좋은 억제성 신경전달물질로 중추신경계에 30%를

요약본 ❙ 187 차지하고 있으며 더 나아가 기능성 식품 성분으로 많이 이용되고 있다.

▸중국음식증후군 (Chinese Restaurant Syndrome, CRS)

중국음식을 먹은 후, 정신이 멍해진다거나, 두통이 있다거나, 몸 윗부분 근육이 뻣뻣해진다거나, 나른해진다거나, 재채기를 한다거나, 토하고 싶은 마음이 든다 거나, 땀이 난다거나, 어지러움을 느낀다거나, 심장이 뛴다거나, 가슴이 답답하 다거나, 눈물이 난다거나, 가사 상태가 된다거나, 심지어는 심계 항진을 느낀다거 나 이상감각을 느낀다고 표현하고 있다. 이러한 증상은 보통 일시적인 것으로 중국 음식을 먹고 15-20분 후에 나타나며 1시간 내지 2시간에는 없어진다고 보고되고 있다. 영국의 연구에서는 55명의 남녀에게 중국음식증후군 현상을 알려 주지 않고 기본식과 함께 글루타민산나트륨을 먹여 이중 맹검시험을 행한 결과 글루탐산에 대한 민감도나 이상 반응이 섭취량과 무관함을 밝혔으며 이 결과에 의하면 글루타민산나트륨에 민감한 반응이 사람에게 존재하는 것은 사실이지만 중국음식증후군이 없는 사람에게 글루타민산나트륨으로서 중국음식증후군을 유도할 수는 없다고 결론 내렸다.

▸글루타민산나트륨과 임산부 및 태아

글루탐산은 인간의 신체에 존재하고 또한 자연스럽게 식이로써 섭취되고 있다. 따라서 산모의 신체와 모유에도 글루탐산이 존재하고 이는 즉 태아, 유아에게도 유리형 글루탐산이 전달될 수 있음을 의미한다. 유아에게 필요한 가장 완벽한 영양성분인 모유에는 약 20종의 유리 아미노산이 함유되어 있고, 이중 글루탐산 은 모유 중에 가장 높은 함량을 보이는 아미노산으로 약 50 % 정도를 차지하고 있다. 글루타민산나트륨을 대량 섭취한 수유여성을 관찰한 결과 모유 내 글루탐산

188❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 농도에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 연구 결과 태반에 장벽(placental barrier)이 존재하여 글루타민산나트륨의 통과를 막기 때문에 글루타민산나트 륨이 태반을 통해 태아로 이동하는 일이 없는 것으로 판명 되었고, 식이수단으로써 태아의 혈중 글루탐산농도를 위험수준으로 올리는 방법은 없었다. 따라서 글루타 민산나트륨은 임산부와 태아에 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다.

VI. 글루타민산나트륨의 안전성

▸글루타민산나트륨의 독성 평가

글루타민산나트륨은 식품에 이용되는 관계로 급만성 독성 시험이 많이 진행되 어왔다. 마우스 및 랫드에게 평생동안 매일매일 글루타민산나트륨을 먹이는 실험 에서 만성독성이나 발암성이 나타나지 않았다. 또한, 사망률과 체중에도 변화가 없었고, 일반 행동에도 아무런 부작용이 없었다. 안과학적이나 적혈구, 백혈구 등 혈액 생화학적 분야에서도 부작용이 발견되지 않았고, 뇌 또는 기타 장기의 조직 병리학적 소견에서도 마찬가지 결론을 얻을 수 있었다.

▸글루타민산나트륨의 안전성 평가

유엔식량농업기구(FAO)와 세계보건기구(WHO)에서 공동으로 설립한 식품첨 가물전문가위원회(JECFA)에서의 독성평가 결과, 글루타민산나트륨의 1일섭취 허용량(ADI)을 별도로 정하고 있지 않으며 즉, 평생 섭취해도 관찰할 수 있는 유해 영향이 나타나지 않는다는 의미로서, 일부 사람에게서 일시적으로 후두부 작열감, 가슴압박, 메스꺼움, 두통 등 과민반응이 일어나는 것은 글루타민산나트 륨의 함유 식품 섭취와 상관없다는 것으로 발표하였다. 또한 글루타민산나트륨이 중국음식 증후군과 특이적 과민성에 관여 되어있다는 것을 입증하지 못했기 때문

요약본 ❙ 189 에, JECFA는 글루탐산과 이것의 염에 인체안전기준치인 1일 섭취허용량(ADI)을 별도로 정하고 있지 않은 NS (Not Specified)로 정하였다. FDA와 EFSA, Health Canada, FSANZ, 후생 노동성 및 식품의약품안전처도 글루타민산나트륨은 안전 하다고 결론지었다.

VII. 글루타민산나트륨에 대한 소비자 인식

▸글루타민산나트륨에 대한 국내 소비자 인식

글루타민산나트륨이 인체에 무해하다는 여러 연구결과와 전문가들의 조언에도 국내 소비자들의 불신은 변함이 없다. 우리나라에서 글루타민산나트륨에 대한 부정적인 인식이 확산된 근거가 무엇인지 살펴보면, 첫째 소득 증대와 함께 소비자 들의 건강지향적인 의식이 강화되었기 때문이다. 소비자들은 천연 식품을 선호하 게 되고, 인공, 화학, 합성, 정제, 조미료, 첨가물 등과 관련된 식품은 그 위해성의 실제 여부와는 상관없이 모두 불량한 식품으로 인식하게 되었다. 또한, 많은 소비자 가 알고 있는 ‘중국음식증후군’이라는 과거 글루타민산나트륨에 대한 유해성 논쟁 에 그 원인이 있기도 하다. 이러한 용어가 나오면서 글루타민산나트륨에 대한 부정 적인 인식을 촉발시켰다. 게다가 일부 식품업체들이 위의 두 가지 요인을 이용하여 글루타민산나트륨 무첨가를 차별화 전략으로 홍보하면서 글루타민산나트륨에 대 한 안전성 이슈가 더욱 심화되었다. 마지막으로 매스컴을 통한 글루타민산나트륨 의 부정적 인식의 확산을 이유로 들 수 있겠다. 이런 방송을 본 시청자들은 불안감이 커지고, ‘글루타민산나트륨=유해물질’이란 인식을 갖게 될 수 밖에 없다. 일부 소비자단체가 끊임없이 제기하고 있는 ‘글루타민산나트륨 유해론’은 우리 국가 경제와 식량안보를 위협하는 요인으로 작용하므로 근거 없는 소모성 논쟁을

190❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 하루빨리 종식해야 한다는 의견이 강하게 대두되고 있다. 그동안 미국의 FDA나 식품과학회 (IFT), 유엔과학위원회 등 세계적인 전문가그룹과 우리 정부가 글루 타민산나트륨을 “발효조미료로서 안전한 식품”이라고 공식 입장을 밝혔음에도 불구하고, 소비자시민모임 등 몇몇 소비자단체들은 인체에 해로운 ‘화학조미료’ 라며 매년 10월 16일을 ‘화학조미료 안 먹는 날’까지 정해 불매운동을 벌여오고 있다. 그러나 이러한 글루타민산나트륨 불매운동은 국내 생산량 감소에 따른 수입 증가를 부추겼고, 80년대 해외시장에서 일본보다 우위를 점하던 우리나라 글루타민산나트륨 생산기업의 경쟁력 약화를 가져왔다는 것이 전문가들의 분석 이다. 결과적으로 소비자들의 불안심리만 조장했을 뿐 실생활에서는 거의 실효를 거두지 못하고 있는 것으로 나타났다. 또한 글루타민산나트륨을 대신하는 각종 천연조미료 및 대체 물질이 많은 동물성 식재료를 원료로 하는 탓에 향후 글루타민 산나트륨 소비감소로 인한 동물성 식품의 소비 증가는 국가 식량안보에도 심각한 영향을 끼칠 것이란 지적이다. 최근 식약처가 글루타민산나트륨 안전성에 대해 공식 입장을 표명했음에도 불구하고 소비자나 생산자 모두에게 불필요한 유해 논쟁을 마치지 않는다면 앞으로 우리 사회는 식량안보에 더 큰 위기를 맞게 될 것이라고 전문가는 경고했다. 결과적으로 글루타민산나트륨에 대한 우리 사회 내 팽배해 있는 부정적 인식이 글루타민산나트륨 사용의 장애요인으로 작용하고 있으며, 이를 극복하기 위해서 는 글루타민산나트륨 관련 객관적 정보 제공 및 사회적인 이슈화를 통해 사회 전반의 분위기 쇄신이 필요할 것으로 판단된다.

▸글루타민산나트륨에 대한 해외 소비자 인식

세계적으로 글루타민산나트륨의 사용을 금지한 나라는 미얀마를 제외하고는

요약본 ❙ 191 없는 것으로 조사되고 있다. 이미 일본, 유럽, 미국 등의 선진국에서는 글루타민산 나트륨을 안전한 조미료로 인정하고 있다. 그러나 베트남 등 일부 동남아 국가들과 중국에서는 일부 소비자들이 글루타민산나트륨의 안전성에 대해 문제를 제기하 지만, 정책 당국에서는 글루타민산나트륨을 여전히 안전한 조미료로 규정하고 있다. “화학조미료”라는 오명으로 국내 시장에서 외면 받은 글루타민산나트륨은 오히려 수출 효자 제품으로 자리잡고 있다. 2013년 4월 관련업계에 따르면 글루타 민산나트륨의 수출량은 2008년 대비 2011년 3배 가까이 증가했다고 한다. 국가별 로는 일본, 네덜란드, 대만 등지로의 수출이 활발하다. 이렇게 글루타민산나트륨 수출량이 늘고 있는 것은 글루타민산나트륨에 대한 긍정적인 효과 때문이다. 일본, 유럽, 미국 등의 선진국에서는 글루타민산나트륨을 안전한 조미료로 인정 하고 일본에서는 글루타민산나트륨 사용량이 늘어나고 있으며, 미국, 캐나다, 싱가포르 등에선 ‘글루타민산나트륨 무첨가’ 표시가 소비자의 오해를 살 수 있다 며 표시를 제한하고 있다. 세계 각국은 글루타민산나트륨을 안전한 식품첨가물로 지정해 사용하고 있다. 실제 1980년 미국 FDA에서 인체에 안전하다는 결론을 내린 후 일본, 호주, EU 등에서도 동물실험 및 인체 임상실험 결과, 글루타민산나트륨은 유해하지 않으며 1일 섭취허용량의 규정이 필요없는 물질로 규정한 바 있다.

▸글루타민산나트륨에 대한 부정적 인식을 바꿔야 할 필요성

1) 경제성

식당을 운영하는 자영업자들이 글루타민산나트륨을 사용하지 않을 경우, 식자 재의 원재료비는 20.8% 상승할 것으로 예상했다. 만약 1만원 짜리 메뉴가 있다고 가정하자. 글루타민산나트륨을 첨가하지 않고 다른 재료로 맛을 내는데 사용하면

192❙ 글루타민산나트륨과 안전성 Monosodium Glutamate and Food Safety 평균 1,981원을 더 내야한다는 분석결과가 나왔다.

2) 편의성

화학 조미료의 등장은 요리에서는 거의 혁명적인 변화를 가져왔다. 고기나 생선 또는 간장이나 된장으로 국물 맛을 내거나 콩가루, 깻가루를 섞는 등의 번거로운 과정이 필요 없어졌다. 이러한 화학 조미료를 가장 반긴 것은 무엇보다도 식품회사들이었다. 대량으로 만들어야하고 공정을 단순화해야 하며 일관된 품질 과 규격이 필요한 처지에 음식 맛을 내기란 결코 쉽지 않은 일이다. 그런데 만드는 과정에서 간단히 첨가하기만 하면 일단 웬만한 맛을 보장하는 셈이니 이보다 더 좋은 방법은 없었을 것이다.

3) 친환경성

단순히 고기만으로 식품의 우마미를 돋우기 위해서는 즉, 글루타민산나트륨 2 g의 맛을 내기 위해선, 멸치 약 17 kg, 쇠고기 약 6 kg, 돼지고기 약 9 kg, 닭고기 약 5 kg이 필요하다. 이렇듯 글루타민산나트륨을 사용하면 많은 고기를 소비하지 않아도 되므로 지구에서 재배되는 곡물의 1/3이 축산용으로 쓰이고 있는 실정에서 막대한 사료 사용의 감소, 다량의 이산화탄소의 배출 감소 등 친환경적인 장점이 증가하게 된다.

요약본 ❙ 193 이광원 학력) 고려대학교 식품공학과(학사) 고려대학교 식품공학과(석사) Iowa State University, 식품과학 및 인체영양학(박사) 경력) (現) 고려대학교 생명과학대학 식품공학과 농촌진흥청 GMO 환경위해성심사위원 보건복지부 식품위생심의위원회 위해평가분과위원장 (사)한국식품위생안전성학회 총무이사 글루타민산나트륨과 안전성 - MonosodiumGlutamateandFoodSafety-

초판 인쇄 | 2014년 3월 10일 초판 발행 | 2014년 3월 17일

지 은 이 | 이광원 발 행 인 | 오상석 편 집 인 | 이광원 , 성미경 펴 낸 곳 | (사)한국식품안전연구원 출판 등록 | 2009년 5월 18일 제25100-2014-000008호

주 소 | (우: 120-160) 서울시 서대문구 성산로 533, 404호 (대신동, 하늬솔빌딩) 전 화 | 02)362-5077 팩 스 | 02)362-5066 이 메 일 | [email protected] 홈페이지 | www.kfsri.or.kr

ISBN 979-11-85094-00-7 ISBN 978-89-962714-0-6 ( 세트 )

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