03 - 갈락토올리고당의 연구개발 사례
▲ 글. 김재환 대표
(주)네오크레마
당이 건강을 위협하는 요소로 부각되면서 당을 줄이고 설탕을 대체할 당류저감형 제품과, 당의 기능을 넘어 기능성을 내포한 제품이 식품시장에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
이 글에서는 글로벌 기능성 식품소재 전문기업 (주)네오크레마의 갈락토올리고당 연구개발 사례에 대해 소개한다.
연구개발의 배경
전 세계적으로 건강에 대한 관심이 높아지는 가운데 당이 인류의 건강을 위협하는 한 요소로 부각되고 있다.
세계보건기구는 여러 가지 당 중에서 섭취와 동시에 흡수되어 혈당을 높이고 비만이나 당뇨병, 고지혈증의 원인이 될 수 있는 단당류와 이당류에 대해 그 섭취를 삼가거나 제한할 것을 권장하고 있다.
국내의 경우에도 식품의약품안전처가 2016년 ‘제1차 당류 저감 종합계획’을 수립하여 가공식품 등의 당류 표시 의무화와 당류 저감화 성분 및 기술 보급 개발 추진 계획을 적극적으로 추진하기로 하였다.
그러나 식품업체가 시판 중인 제품에 당류저감 정책을 반영하는 데에는 여러 가지 애로사항이 있다.
설탕 등의 당류는 단맛 이외에도 제품 물성, 저장성 등에 중요한 역할을 수행하므로 단순히 첨가량을 줄이는 것은 기술적으로 매우 어려우며, 식음료의 맛과 향을 변화시키는 점, 원가 상승에 따른 판매가 상승 등 현실적인 어려움이 따르고 있다.
따라서 단순히 당을 저감하는 것에서 나아가 설탕 등을 대체할 수 있는 당류저감형 신제품이 그 대안이 될 수 있으며, 또한 단순히 당의 기능을 넘어 기능성을 내포한 당류 제품이 시장에서 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있다.
갈락토올리고당(GOS, Galactooligosaccharides)이란
올리고당(Oligosaccharides)은 포도당, 과당, 갈락토스 등이 2개에서 많게는 10개 정도 결합한 탄수화물 중합체로, 기존의 당류인 설탕, 맥아당 등이 가진 건강상의 결점을 개선할 목적으로 효소 합성에 의해 만들어진 당으로 구성된 물질이다.
올리고당의 감미도는 0.4~0.7(설탕=1)이나 난소화성 특성으로 설탕보다 칼로리가 낮아 설탕의 대체재로 권장되고 있으며, 당으로서의 기능 외에도 프리바이오틱스 효능으로 기능성 식품 소재로서 많은 주목을 받고 있다.
특히, 유제품 및 음료 등의 분야에서 올리고당의 수요가 크게 증가하고 있다.
갈락토올리고당은 우유에 포함된 유당을 주요 원료로 하고 있으며, 체내에서 거의 분해 흡수되지 않고 대장까지 도달하여 장내에서 서식하고 있는 유익균인 비피더스균 및 유산균을 유의적으로 증식시키고 유해균의 성장을 억제하는 탁월한 프리바이오틱스 효능을 가지고 있다.
또한, 갈락토올리고당은 설탕과 유사한 물리적 특성이 있어 설탕 대체재로 사용할 수 있으며, 특히, 넓은 범위의 온도와 pH에서도 안정하여 영유아용 분유 뿐만 아니라 유제품, 음료, 제과, 제빵, 캔디 등 다양한 식품 유형에 사용될 수 있다.
일반적인 액상 갈락토올리고당은 포도당과 갈락토스가 결합한 형태인 유당에 효소처리를 하여 생산하게 되며, 효소반응 이후에도 갈락토올리고당 생성 반응에 참여하지 않은 유당 및 포도당 등이 상당량 포함된 형태가 된다.
따라서 갈락토올리고당의 순도는 50~57% 수준으로서, 액상 내 결정성이 강한 포도당 함량이 높아 분말화가 불가능했으며 포도당으로 인하여 섭취 후 혈당 상승의 원인이 되기도 하였다.
기술개발 내용
그러나 당사는 기존의 일반적인 공정 외에 추가적인 발효공정을 통해서 포도당의 함량을 최대한 낮추는 제조공정을 개발하였다.
이를 통해 생산된 제품을 당사만의 고유한 공정기술을 통해 분말화로 가능하게 하였고, 고순도 갈락토올리고당은 기존의 일반제품과 비교하여 그 순도가 75% 이상으로 대폭 증가하였으며, 더 나아가 갈락토올리고당 100%의 순수 제품까지 제조할 수 있는 기술을 개발하였다.
또한 이러한 기술을 통해 제조된 갈락토올리고 당은 순도가 증가했다는 장점 외에도 모유 내에 존재하는 올리고당 성분으로 알려진 갈락토실락토스(Galactosyllactose)의 함량 역시 대폭 증진되어, 영유아용 조제식 등에 적용되어 유익한 영향을 줄 수 있다.
해당 기술은 현재 특허01 로 등록되어 있다.
최근 시장에는 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 결합한 신바이오틱스(Synbiotics) 제품도 출시되고 있는데, 이는 유산균인 프로바이오틱스와 유산균의 증식에 도움이 되는 프리바이오틱스 결합을 통해 그 효과를 더욱 강화한 제품이라고 할 수 있다.
당사는 갈락토올리고당 제품을 기반으로 여러 실험을 통해 갈락토올리고당의 유산균 증식효과가 우수함을 확인하였고, 이를 논문으로 발표하여 제품의 우수성에 대한 객관적인 검증 결과를 확보하였으며, 현재 장내균총개선과 배변개선에 대한 효과 검증을 위한 인체 임상실험을 진행하고 있다.
또한, 갈락토올리고당의 장기능 개선 기능뿐만 아니라 미백, 보습, 주름 등 피부개선 효능을 확인하였으며 이를 바탕으로 한 특허02 도 취득하였다.
향후 연구개발 방향
최근 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 비롯한 마이크로바이옴의 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 응용 분야 역시 기존의 장기능 개선에서 더 나아가, 피부 개선을 비롯한 면역 증강, 아토피 개선, 류마티스 개선, 혈당 및 혈압 개선 등의 다양한 방향으로 확대되고 있다.
당사는 고순도 갈락토올리고당을 기반으로 하여 면역 증강을 비롯해 염증성 장질환과 같은 질병의 치료제의 개발을 위한 연구에 매진하고 있다.
01 모유 성분인 갈락토실락토스가 강화된 갈락토올리고당의 제조방법
02 갈락토올리고당을 높은 비율로 함유하는 당액을 포함하는 피부미용용 식품조성물 및 화장품 조성물