감귤에서 추출하는 산미료는 바로 '이것'

편의점이나 마트에서 음료를 사게 되면 제품의 뒷면에 볼 수 있는 산미료인 '구연산'을 

쉽게 찾아 볼 수 있습니다. 

이번 포스팅에서는 음료에 넣어지는 구연산은 무엇이며, 어떻게 이용되는지 알아보도록 하겠습니다.

 

◆구연산이란? 

구연산은 식품과 의약품 산업에서 가장 널리 이용되고 있는 산미료입니다. 가소제(plasticizer), 격리제(隔離瑅), 액체 세정제, 렌즈 연마제 등의 용도로 그 범위가 매우 넓습니다. 주로 감귤류에서 구연산을 추출하는 방법으로 생산하였으나 1893년 웨머(Wehmer)에 의해서 블루 치즈를 만드는 데 사용되는 곰팡이인 Penicillium glaucum이 옥산살 칼슘(calcium oxalate) 배양액 부산물로 당에서 구연산을 생성함을 확인하였습니다. 1917년 톰과 커리(Thom & Currie) 등이 검정곰팡이인 Aspergillus niger 의 배양조건을 확립하여 구연산의 공업적 생산이 가능하게 되었습니다. 

구연산은 호기적 대사경로인 TCA 회로의 초기 생성물인데, 일반적으로 축적되지 않기 때문에 구연산의 대량축적은 미생물의 생율이 비정상적임을 나타냅니다.  

구연산이 축적되려면 구연산합성효소(citrate synthetase)의 활성 증폭이 필요하며, 구연산 생산이 극대화되면 초기 구연산 합성효소 활성의 10배 수준에 도달하게 됩니다. 한편, 구연산을 분해하는 아이소시트르산탈수소효소(isocitratedehydrogenase)와 아코니트산수화효소(aconitase)의 효소 활성은 감소하게 되고 구연산 생산이 극대화되는 배양 시점에는 실활되어 구연산 축적이 일어나게 됩니다. 

 

⊙구연산 발효와 산업적 이용

구연산 발효에 산업적으로 이용되는 생산균주는 아스페르길루스(Aspergillus) 속과 푸른곰팡이(Penicillum) 속의 곰팡이가 주류를 이룹니다.

A. niger, A. awamori, A. saitoi, A. wentii, A. usamii, A. fonsecaeus, P. lutenum, P. citrinum, Mucor piriformis, Trichoderma viride 등이 있습니다.

이들 곰팡이 균주는 구연산 이외에 수산 혹은 글루콘산(gluconic acid)도 생성합니다. 일반적으로 산생성량과 부산물 등을 고려하여 검정곰팡이를 산업적으로 이용합니다. 1960년 말에 효모가 당질을 발효하여 구연산을 생산한다는 것이 알려졌으나 곰팡이와 달리 아코니트산수화효소 활성에 의해 아이소시트르산(isocitrate)을 부가적으로 생성합니다. 또한 탄화수소발효의 발달에 따른 파라핀(n-paraffin)을 이용한 구연산 생산이 본격화되고 있어 미크로코쿠스(Micrococcaceae) 과의 그람양성, 절대 산소성의 세포 형태가 불규칙한 토양 세균속인 Arthrobacter 속의 세균, Candida 속 효모, Penicillum 속 곰팡이 등이 생산 균주로 이용되고 있습니다. 

예를 들면, C.lipolytica, C. tropicalis , C. zeylanoides , A. parafineus, Penicillum janthinellum등이 산업적으로 이용되고 있습니다. 의 경우는 철이온(Fe2+) 농도 조절로 아이소시트르산의 생성을 저해하여 원재료 공급에 대해 140~150% 수율로 구연산을 생성합니다. 이 공정은 산업적으로 비경제적인 측면이 있으므로 아코니트산수화효소의 저해제인 플루오로아세트산(monofluoroacetic acid)의 감수성균(sensitive bacteria)에 의한 아이소시트르산 생성을 저해하는 방식을 사용합니다.

탄화수소를 이용하면 당질 사용에 비해 수득률이 높아서 산업적으로 여러 측면에서 장점을 가지게 됩니다.

구연산의 산업적 제조는 곰팡이를 액체 상태의 배지 표면에서 증식시키는 방법인 표면배양법(surface culture) 과 탱크 내에서 통기와 교반을 수행하여 배양하는 액내배양법(submerged culture)을 사용합니다. 이 외에 고체배양기 또는 단순한 고체의 표면 또는 내부를 이용하여 균을 번식시키는 고체배양법이 있으며, 현재는 액내배양법을 가장 많이 이용하고 있습니다. 발효주원료는 당질과 전분질을 이용하며 산업적으로 이용량 빈도가 가장 큰 것은 첨채당밀[甛菜糖蜜] 입니다.

 

균에서 배양하고 발효에 의해 생산되는 구연산.

이렇게 식품과 산업적으로도 널리 쓰이고 있는 구연산에 대해 알아보았습니다.