자일리톨

안전성 높은 감미료...항충치 효과 탁월

◆ 2차 대전 후 생산 기술 개발돼 자일리톨은 1891년에 Emil Fisher에 의해 발견되어 처음으로 유기화학계에 알려 지기 시작했지만 2차세계대전의 발발로 인한 설탕부족이 심화 되기 전까지는 그저 연구상의 화학물질일 뿐이었다. 2차 세계대전 중 핀란드의 기술자들이 자작나무등의 활엽수를 이용 설탕대체 감미료로서 자일리톨의 소규모 생산기술 개발에 성공하였지만 전쟁이 끝나고 설탕이 풍부해지자 이 성공은 일시적인 일로 잊혀졌다. 개발 초기엔 자일리톨의 인슐린 비의존성 때문에 설탕을 섭취할 수 없는 당뇨병환자의 회복에 쓰는 수액용으로 주로 사용되어 왔다. 1970년 들어서 자일리톨의 치의학적인 능력이 검증되었고 핀란드의 자이로핀(Xyrofin)사에 의해 세계 최초로 대량생산이 시작되었으며 1975년대에 자일리톨을 이용한 츄잉껌이 처음으로 핀란드에서 발매되었다. 수개월 후 미국에서도 자일리톨 츄잉껌이 발매되었다. ◆ 설탕과 같은 감미도, 칼로리는 낮아 자일리톨은 천연유래의 오탄당(pentitol)으로 카보닐기(C=O) 대신 하이드록실기(C-OH)를 가지고 있는 당알콜이다. 당알콜은 폴리올이라고도 한다. 당알콜류를 섭취하면 일반당류를 섭취 한 경우 보다 적은 양의 산이 만들어 지는데 이것은 탄소보다 수소의 비율이 높기 때문이다. 자일리톨의 칼로리는 실제 인체에서의 유용성이 낮아 2.4kcal/g정도이고 설탕과 감미도는 같다. 또한 불쾌한 잔미가 없고 용해열을 흡수하는 성질이 있어 청량감을 준다. 오탄당이므로 구강내 충치유발성 균총에 의해 발효되지 않는다. 자일리톨은 인간의 대사과정중 글루코네이트-자일루로스(gluconate-xylulose) 회로의 정상 대사 중간산물로도 생성된다. ◆충치 유발 균주 억제해 치아질환은 산업화된 사회에서 가장 빈번하게 발병하고 비용 손실이 따르는 질병이다. 따라서 생명을 위협하는 요인이 점차 감소하고 있는 선진국에서도 치아관련 질환은 큰 골칫거리가 아닐 수 없다. 충치는 플라그가 생기는 것에서부터 시작된다. 미생물이 당단백질로 덮인 치아표면에 달라붙으면서 생성된 바이오필름은 각종 충치관련 균주들이 생장하고 군집을 이룰 수 있도록 부착할 수 있는 장소가 된다. 이렇게 만들어진 두꺼운 미생물층을 플라그(치면세균막)라고 부른다. 충치는 플라그의 축적과 젖산균에 의해 만들어진 산생성물에 의한 결과라고 할 수 있다. 충치균은 접촉감염과 마찬가지로 전염될 수 있다. 자일리톨은 플라그 내부에서 발효되지 않기 때문에 산이 생성되지 않는다. 또한 항균성이 있고 자일리톨은 S.mutans을 선택적으로 저해하여 구강내 이로운 미생물균총의 생태를 교란시키지 않는 장점이 있다. 따라서 규칙적으로 자일리톨을 섭취하게 되면 충치발생률이 현저하게 감소될 수 있다. 자일리톨은 (1)플라그에 의해서 산성의 최종산물로 분해되지 않으며, (2)타액의 흐름을 촉진하고 완충능을 증가시키며, (3)플라그의 축적을 방지하고 충치유발 균주를 억제한다. (4)탈회부위를 재석회화하고 (5)건강한 법랑질이 탈회하는 현상을 억제하는 작용을 한다. 또한 유해한 mutans streptococcal을 덜 유해한 균주로 전이하여 충치를 예방하는 역할도 한다. ◆ 다양한 연구 사례 보고돼 이를 바탕으로 자일리톨이 충치에 미치는 영향과 작용기작에 관한 연구는 꾸준히 지속되고 있다. Scheinin과 Makinen(1975)는 설탕을 자일리톨로 대체했을 때의 영향을 대대적으로 연구했다. 당시 연구팀의 주요 목적은 자일리톨의 항충치유발성(anticariogenic)을 관찰하는 것이었다. 자일리톨을 섭취하는 사람들의 플라그 양이 감소하였고 플라그 내의 젖산농도도 줄어들었다. 이는 내산성 균주와 산을 생산하는 균주들이 감소했기 때문이다. 또 Rogers(1991) 등은 몇몇 설탕 대체제가 S.mutans와 S.milleri에 미치는 영향을 연구했는데, 글루코스, 프럭토스, 락토오스, 자일로스를 첨가하게되면 생태학적으로 균의 성장에 유리한 것으로 나타났다. 반대로 자일리톨을 첨가하게되면 S.milleri는 영향을 거의 받지 않는데 비하여 S.mutans는 저해됐다. 따라서 자일리톨은 S.mutans를 특이적으로 저해한다고 결론지을 수 있다. Makinen(1998) 등은 자일리톨껌과 솔비톨껌의 영향을 어린이들을 대상으로 연구했다. 연구결과 규칙적으로 장기간 껌을 씹는 것은 많은 잇점이 있었다. 껌을 씹음으로써 치아 표면에 얇은 막이 형성되며 타액의 양이 증가했던 것이다. 얇은 막은 미생물이 에너지원으로 사용할 영양분을 받아들이는 것을 막음으로써 충치로의 진행을 방해하는 역할을 한다. 또한 타액의 양이 증가함으로써 균주 집락을 떨어져 나가게 하는 작용이 활발해졌다.

이 밖에도 Soderling(2000) 등은 어머니들이 자일리톨을 섭취한 후에 발생하는 자녀들의 충치발생에 대하여 연구했다. 출산 후에 어머니들이 규칙적으로 자일리톨껌을 씹게하자 자녀들이 2세경이 되었을 때 mutans streptococci의 집락현상이 감소하였다. 아울러 Isokangas(2000) 등도 2세경까지 mutans streptococci에 의한 군집이 없었던 어린이들은 5세가 되어도 충치발생이 적다고 했다. 따라서 첫번째 충치는 일찍 mutans 균의 군집을 경험한 집단보다 늦게 일어나게 된다. 결과적으로 어머니가 자일리톨 추잉껌을 섭취하게되면 모자간의 mutans streptococci 전이가 저해되어 자녀들의 충치발생을 억제하는 것이다. ◆JECFA, FDA 안전성 인정 자일리톨은 광범위한 동물실험 및 인체시험에 의해 안전성 높은 감미료라는 점을 인정받고 있다. 1983년 FAO/WHO합동 식품첨가물전문위원회 (JECFA)가 사용제한 없이 사용해도 된다고 규정하였고 미국식품의약품안전청(FDA)도 1982년에 사용을 허가하였다. 우리나라에서는 1994년에 식품첨가물로 하가되었고 일본은 1997년 4월에 식품첨가물로 지정하여 별다른 사용 제한 없이 식품에 널리 이용되고 있을 뿐만 아니라 환자 영양보급용 수액제의 원료로 사용하고 있다. 일부 자일리톨등 당알콜을 일시에 과량 섭취했을 경우 일시적인 연변현상이나 복부 팽만감을 느낄 수 있으나 기타 당알콜과 비교해 그 증상은 그다지 심각한 수준은 아니다. 자일리톨은 인슐린의 작용과 상관없이 세포내에 침투하여, 혈당치를 상승시키지 않고 포도당, 과당 등의 6탄당과 동일하게 에너지원이 된다. 이 때문에 영양보급용 수액제의 성분으로 널리 이용되고 있으며, 대한약전에도 수록되어 있다. 자일리톨은 천연의 야채나 자두, 딸기, 산딸기등의 과일 중에 존재한다. 또한 약 5~15g의 자일리톨이 사람의 체내에서 매일 합성되고 있고, 그 정상혈중레벨은 0.03~0.06mg/dl이다. 사람에 대한 단기, 장기투여에 관한 수 많은 자료에 따르면, 당알콜 공통으로 발견되는 대량투여에 의한 연변현상 이외에는 투여로 인한 부작용은 없는 것으로 나타났다. 5년마다 우리나라 국민의 구강건강실태를 조사하여 발표하고 있는 국민구강보건연구소에서는 이와 같은 자일리톨의 기능에 주목, 1997년도 9월에 불소와 함께 자일리톨을 충치를 예방하는 물질로 인정하여 인증제도실시를 발표한 바가 있다. 잘 알려져 있는 복지국가 핀란드, 스웨덴, 노르웨이를 비롯한 스칸디나비아 국가들이 1970년대 후반부터 자일리톨이 들어 있는 식품의 섭취를 권장해 오고 있으며, 유럽의 여러나라 치과의사회에서도 위의 조건을 만족하는 자일리톨 함유제품에 대한 인증제도를 실시하여 국민들을 계몽해 오고 있다. <자일리톨제품의 요건> 자일리톨을 함유한 제품이 위에 열거한 충치예방 효과를 충분히 나타내기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족해야 한다. ① 자일리톨이 제품에 사용되고 있는 감미료 총량의 50% 이상이어야 하고 제품의 총중량 대부분이 자일리톨이어야 한다. ② 자일리톨과 함께 사용되는 감미료 및 탄수화물원은 구강내 세균에 의해 발효되지 않고 산 발생이 되지 않아야 한다. ③ 제품내에 치아를 부식시킬 수 있는 구연산등의 산이 함유되어 있지 않아야 한다.

자료제공: 다니스코 코리아