유화란 물과 기름이 섞인 상태를 말합니다. 본래 물과 기름은 궁합이 나쁘며 섞이지도 않습니다. 그런데 물과도 기름과도 친숙한 물질인 유화제를 첨가하면, 이 둘이 섞어서 분리되지 않게 됩니다. 유화에는 물에 기름이 분산되어 있는 O/W형과, 기름에 물이 분산되어 있는 W/O형이 있습니다.
대표적인 O/W형(물에 기름이 분산되어 있음)의 식품이라고 하면 마요네즈를 예로 들 수 있습니다. 마요네즈는 난황에 함유된 레시틴이라는 물질이 유화제로서 작용하고 있습니다. 이 레시틴은 매우 몸에 좋은 물질로 건강 식품으로도 판매되고 있습니다.
식품 첨가물, 유화제의 역할
물과 기름에 궁합이 좋은 유화제는 다음과 같은 목적으로 사용됩니다.
유화
앞에서 설명한 대로 물과 기름을 혼합하는 역할에 사용됩니다. 혼합하는 물질이 액체인 경우에 이를 유화라고 하며, 대표적으로 마요네즈나 마가린 등을 예로 들 수 있습니다.
분산
유화와 비슷하지만 물이나 기름에 녹지 않는 고체 입자가 침전하지 않고 섞인 상태를 만듭니다. 대표적으로 초콜릿을 예로 들 수 있습니다.
가용화(녹은 것처럼 보임)
일반적인 유화는 녹은 물질이 빛의 파장보다 크므로 희게 흐린 색이 되지만, 가용화시킴으로써 녹은 것처럼 보이게 될 수 있습니다. 이는 보통 투명한 색을 띄므로 향료를 음료 등에 첨가 할 때 사용합니다.
거품
유화제는 거품이 일어나므로 휘핑 크림이나 아이스크림과 같은 곳에도 쓰이므로 사용 용도가 넓습니다.
이형과 습윤
식품을 금형 등에서 만들기 쉬워지도록 하고(스폰지 케이크 : 이형), 껌이 금형에 붙지 않도록 합니다.(습윤)
품질 개선
유화제는 전분이 많은 식품의 품질 개선 및 단백질이 많은 식품의 품질 개선에 좋습니다. 예를 들어, 빵에 유화제를 사용하면 촉촉한 느낌을 줄 수 있습니다. 반면 유화제를 첨가하지 않은 빵은 구운 후 시간이 지나면서 점점 굳어집니다.
유화제의 종류
식품 첨가물로 사용되는 유화제의 종류는 다음과 같습니다.
- 글리세린 지방산 에스테르
- 소르비탄 지방산 에스테르
- 자당 지방산 에스테르
- 폴리소르베이트
- 스테아로일 락테이트 칼슘
- 인산염(치즈에만 사용 가능)
- 레시틴(천연 유화제)
- 콜레스테롤(천연 유화제)
유화제로서 사용되고 있는 것은 위 8가지 이외에도 다른 물질을 묶는 것으로 더욱 세분화되어 다양한 식품에 사용되고 있습니다.
치즈에 사용되는 유화제
치즈에는 피로인산염, 폴리인산염, 메타인산염, 인산염, 글루콘산염, 구연산염, 글루콘산염 등 23종류의 합성 유화제가 사용되고 있습니다.
이것은 단순히 우유를 굳혀 숙성하여 만드는 내츄럴 치즈가 아니라, 복수의 치즈나 그 외의 재료(탈지 분유·우유·우유와는 무관한 탄수화물·지방·단백질·향료 등)를 섞어 만들어지는 프로세스 치즈를 만들 때 사용됩니다. 이러한 재료는 녹이고 섞는 것만으로는 잘 섞이지 않기 때문에 소위 "연결"이 필요합니다. 이 연결의 역할을 하는 것이 바로 유화제입니다.
초콜릿에 사용되는 유화제
예를 들면 밀크 초콜릿의 원료는 설탕, 카카오, 식물유지, 분유, 코코아 버터, 유청 파우더, 버터 오일, 유화제(대두 유래), 향료 등일 수 있습니다. 이들은 원재료 가운데 존재하는 유화제(대두 유래)를 연결제로서 사용하기 때문에 서로 잘 혼합됩니다. 특히 대두 유래의 유화제는 대두유의 제조 공정에서 분리되어 만들어진 물질로, 이를 레시틴이라고도 합니다.
초콜릿에는 폴리소르베이트나 글리세린 지방산 에스테르의 일종인 폴리글리세린 축합 리시놀레산 에스테르 등도 사용되고 있는 경우가 있습니다.
빵에 사용되는 유화제
빵에 사용되는 유화제의 예는 다음과 같습니다.
- 자당 지방산 에스테르
- 자당 아세트산 이소 부티르산 에스테르
- 글리세린 지방산 에스테르
- 모노 글리세드 (빵에는 유화제로서의 목적이 아니라 품질 향상을 목적으로 사용)
- 숙신산 모노글리세드 (빵의 직물 개량의 목적으로 사용)
- 폴리글리세린 에스테르 (쇼트닝을 만들 때에 첨가)
- 폴리글리세린 축합 리시놀레산 에스테르(마가린의 원재료로서 사용)
음료에 유화제가 사용되는 이유
캔이나 페트병 등의 용기에 들어간 음료에는 유화제가 사용되는 일이 있습니다. 앞서 설명한 바와 같이 유화제의 사용 목적에는 가용화(녹은 것처럼 보인다)나 소포(거품을 지우는), 품질 개량 등 다양한 목적이 존재합니다.
보통 캔이나 페트병 등의 용기에 들어간 음료는 다양한 환경에 놓일 수 있습니다. 공장에서 발송한 후 트럭에서 뒤흔들릴 수 있고, 뜨거운 창고나 냉동 창고같은 장소에 보관될지도 모릅니다. 또한 유통 기한이 만료될 때까지 전혀 움직이지 않을 가능성도 있습니다.
유통 기한은 "맛있게 먹을 수 있는 기한"입니다. 판매되고 있는 식품은 제조에서 유통 기한이 만료될 때까지는 안정된 항상 같은 맛, 외형, 식감 등을 유지해야 합니다. 이러한 목적과 이유로 인해 음료에도 유화제가 사용됩니다. 물론 유통기한을 매우 짧게 설정하면 첨가물을 넣지 않아도 괜찮겠습니다만, 기업의 입장에서는 이는 매우 곤란한 문제겠지요?
참고로 음료수에는 산화방지제가 첨가되어 있는 것이 대부분입니다. 음식은 산화함으로써 변색이나 열화하기 때문입니다.
화장품에도 유화제가 사용됩니다.
일반적인 화장품의 원재료에는 유성 원료와 계면활성제, 보습제, 방부제, 살균제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 색재류, 향료 등이 포함되어 있습니다. 또한 비타민, 아미노산, 호르몬, 천연 추출물 등이 추가되기도 합니다.
여기에서 계면활성제는 유화제에 해당되는데, 아마도 유분과 수분을 안정적으로 혼합하기 위해 사용하기 위함으로 생각됩니다. 유화제와 계면활성제는 사실 같은 작용을 하는 것입니다만, 사용 용도에 따라 부르는 방법이 바뀝니다. 같은 물질이라도 식품에 사용하는 경우는 유화제, 식품 이외에 사용하는 경우는 계면활성제로 표기됩니다.
예를 들어 폴리소르베이트라는 유화제를 초콜릿에 첨가한 경우의 표기는 유화제, 화장품에 첨가한 경우의 표기는 계면활성제가 됩니다.
대두 유래의 레시틴이라는 유화제
레시틴은 옛날부터 천연 유화제로 식품 첨가물로 사용되어 왔습니다. 레시틴은 원래 자연계의 동식물의 세포 안에 있는 것으로, 그 생체막 자체가 주요 구성 성분입니다. 예를 들어 난황이 원료가 되는 레시틴은 달걀 노른자 레시틴, 그리고 식물의 대두 유래 레시틴은 대두 레시틴이라고 불립니다.
레시틴의 성분은 인지방산이라고 하는데, 간단히 말하면 지방이 성분입니다. 동물 유래 달걀 노른자 레시틴은 콜레스테롤을 함유하고 있지만, 대두 유래 레시틴에는 콜레스테롤이 포함되어 있지 않습니다.
이러한 대두 레시틴은 천연 유화제로써 초콜릿, 마가린, 비스킷, 휘핑 크림, 인스턴트 라면 등의 원료가 되고 있습니다. 유화제로서뿐만 아니라, 예를 들면 기름이 튀어오르는 것을 막거나 끈기의 정도를 낮게 하는 작용도 합니다.
유화제의 성분 및 원료에 대해
유화제는 자연계에 존재하는 천연의 동식물 등으로부터 얻어지는 천연계와, 화학적인 수법에 의해 원소나 천연 유래의 물질의 화합물을 화학 반응시켜서 얻은 혼합물 등의 합성계의 성분으로 이루어져 있다 합니다. 하지만 천연계이든 합성계이든 상품을 제조하는 기업이 유화제의 자세한 원료를 표기할 의무가 없기 때문에, 일반 소비자는 딱히 이를 판단할 수 없는 경우가 많습니다.
글리세린 지방산 에스테르의 성분 및 원료
글리세린 지방산 에스테르는 합성 시스템의 첨가제입니다. 예로부터 전세계에서 사용되고 있는 대표적인 유화제인데, 그 성분은 원래의 식품에 포함되어 있거나 원소나 천연 유래의 물질과 화학 반응시킨 화합물이 성분이 됩니다.
원래는 지방의 동료로, 글리세린과 지방산이 에스테르 결합한 합성물입니다. 글리세린의 원료는 야자 열매의 기름이나 팜유 등의 천연 식물로부터 얻은 것과 석유를 원료로 한 합성 글리세린이 있습니다만, 현재는 대부분이 천연의 것이 사용되고 있습니다. 대표적으로 아이스크림, 빵, 케이크, 마가린, 생크림 등의 원료에 사용됩니다.
소르비탄 지방산 에스테르의 성분 및 원료
가장 오래된 식품 첨가물인 소르비탄 지방산 에스테르도 합성계의 유화제입니다. 성분은 포도당에서 얻은 당 알코올의 일종인 소르비트와 지방산의 화합물입니다.
포도당의 원료는 원래 자연계에 있는 포도당이 발효하여 얻은 감미료나, 대두유나 수지를 분해한 글리세린 등이 원료가 됩니다. 우유음료나 아이스크림, 청량음료수, 츄잉껌의 원료가 됩니다. 유화제로서 뿐만이 아니라 두부의 소포나, 빵이나 면류 등 전분 식품의 개량등의 목적으로, 두부나 빵등의 원료에 첨가되고 있습니다.
자당 지방산 에스테르의 성분과 원료
자당지방산의 성분은 사탕수수 등에 포함된 자당이 원료가 되고, 거기에 식용유지를 반응시켜 얻은 지방산과의 화합물입니다. 자당은 사탕수수나 텐사이 등을 원료로 하고 있습니다. 또 유지의 원료는 우지, 돼지지, 어유, 고래유 등의 동물유나, 야자유나 팜유 등의 식물유가 원료가 됩니다.
식물 유래여서 천연계 유화제라고 생각될 수도 있겠지만, 자당과 지방산을 화학적인 방법으로 화학 반응시켜 얻은 합성물이 자당 지방산의 성분이기 때문에 천연 물질을 원료로 한 합성계 유화제에 해당된다고 볼 수 있습니다. 주로 아이스크림, 빵, 케이크, 마가린, 휘핑 크림 등의 원료입니다.
폴리소르베이트 성분 및 원료
폴리소르베이트는 또한 합성 시스템의 유화제입니다. 성분은 소르비탄 지방산의 화학 반응으로 만들어진 화합물입니다. 포도당을 환원하여 만들어지는 당 알코올의 일종의 소르비톨에 지방산을 반응시켜 생성되는 소르비탄 지방산 에스테르에 유기 화합물을 반응시켜 얻은 소르비탄 지방산의 화합물이 성분입니다.
당알코올의 일종의 소르비톨의 원료는 사과나 배, 나나카마드 등에 포함되어 있는 당질을 원료로 하고 있습니다. 물에 기름이 분산되어 있는 O/W형 유화제입니다. 케이크, 샐러드 드레싱, 초콜릿 등의 원료입니다.
유화제의 위험성 및 부작용
유화제는 일괄 표시가 허용되는 식품 첨가물입니다. 일괄 표시란, 유사한 성질, 작용, 효과를 가지는 복수의 첨가물을 사용하는 경우 일괄해 표시해도 좋다는 것믈 말합니다.
단, 일괄 표시는 정해진 용도 이외의 사용은 인정되지 않습니다. 유화제의 일괄 표시가 인정되는 경우의 사용 목적은 식품의 유화 뿐입니다. 그런데 실제로는 빵이나 스폰지 케이크 등에는 품질 유지가 목적으로 사용되어 일괄 표시되고 있는 경우도 많습니다.
최근 몇 년 동안 문제가 되고 있는 음식 알레르기에 대한 유화제의 영향은 일부 소비자들에게 걱정이 될 수도 있습니다. 그러나 현재로서는 특별히 유화제로 인해 알레르기를 일으켰다는 문제는 없습니다.
한 연구팀은 유화제의 원료가 되는 대두유에 대해 동물을 이용해 알레르기 반응의 테스트를 했는데, 유화제에 포함된 대두유에서는 알레르기 반응의 걱정은 되지 않는다고 보고된 바 있기도 합니다. 또한 일본 후생노동성의 조사에서는, 유화제의 스테아로일 젖산칼슘의 항원성에 대해 기니피그를 사용해 테스트를 한 결과, 피부 반응 등은 관측할 수 없다고 보고된 바 있기도 합니다.
그러나 유화제의 알레르기에 대한 영향에 대해서는 성분이나 원료가 알레르겐인지 여부, 또한 항원성이 있는지 여부 등 검토해야 할 부분도 아직 많이 남아 있는 상태입니다.