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아이소말툴로스

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목차

1. 개요

아이소말툴로스는 식품 에너지 공급원이며 설탕의 약 절반 정도의 단맛을 내는 감미료이다. 설탕과 유사하게 식품에 사용되며, 낮은 흡습성과 안정성으로 인해 다양한 식품 및 음료 제품에 사용된다. 아이소말툴로스는 소화가 느리게 진행되어 혈당 지수가 낮고, 지방 산화를 촉진하며, 인지 기능 향상 및 치아 건강에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 아이소말툴로스는 전 세계적으로 식품 첨가물로 사용이 승인되었으며, 환원물을 통해 아이소말툴로스 환원물 (팔라티니트)를 생성하며, 이는 감미료로 활용된다.

2. 특징 및 기능

아이소말툴로스는 설탕과 비슷한 단맛을 내지만, 감미도는 설탕의 절반 정도이다.[4] 흡습성이 낮아 가공 과정에서 안정성이 뛰어나 다양한 식품 및 음료에 활용된다.[3]

아이소말툴로스는 구운 식품, 페이스트리 글레이즈 및 아이싱, 아침 시리얼, 시리얼 바, 유제품, 초콜릿, 젤리, 껌, 냉동 디저트, 과일 주스, 맥아 음료, 스포츠 음료, 에너지 음료, 인스턴트 음료, 특수 및 임상 영양 공급 등 다양한 식품에 사용된다.[3][48]

미국 식품의약국(FDA)에서 일반적으로 안전하다고 인정(GRAS)받았고,[48] 유럽 연합 집행위원회에서 신규 식품으로 승인되었으며,[49] 일본에서는 FOSHU(특정 건강 용도 식품) 지위를 가지고 있다.[50]

수소화되어 최소 소화성 탄수화물인 아이소말트를 생성하며, 이는 무설탕 사탕 및 과자류 등에서 설탕 대체재로 사용된다.

일본에서는 1985년부터 천연 감미료로 사용되어 어린이용을 포함한 다양한 제품에 사용되고 있다. 항우식성이 있으며, 1986년에는 "충치가 생기지 않는 천연 설탕"이라는 문구를 내세운 껌이 발매되었다. 2010년경부터 당뇨병 환자용 영양 보충 상품, 2018년경부터 스포츠 및 운동 시 영양 보충 상품에 사용이 확대되고 있다.

2. 1. 체내 흡수 및 대사

아이소말툴로스는 섭취 시 소장에서 아이소말테이스 효소에 의해 완전히 소화 및 흡수된다.[9] 이 효소는 소장 내벽 융모막 표면에 존재하며, 아이소말툴로스를 포도당과 과당으로 분해한다. 생성된 포도당과 과당은 혈류로 흡수된 후, 설탕에서 유래한 것과 동일한 대사 경로를 거친다.[4] 과당은 주로 간에서 포도당 또는 글리코겐으로 전환되고, 포도당은 순환계를 통해 신체 각 부분으로 운반되어 세포 대사의 에너지원으로 직접 사용되거나 골격근 등에 글리코겐 형태로 저장된다.

아이소말툴로스는 설탕보다 소화 및 흡수가 느리게 진행되어 포도당과 과당이 혈류로 서서히 방출된다. 이는 소장에 위치한 수크라아제-이소말타아제 효소 복합체가 아이소말툴로스를 수크로스보다 느리게 분해하기 때문이다.[8][11] 최대 속도(Vmax)에서 이소말테이스의 아이소말툴로스 처리 속도는 수크라아제의 수크로스 처리 속도보다 4.5배 낮다.[12]

이러한 느린 소화 속도로 인해 아이소말툴로스는 수크로스보다 소장 내에서 더 멀리 이동하며, 이는 인크레틴 반응의 차이를 유발한다. 아이소말툴로스 섭취 시, 포도당 의존성 인슐린 분비 자극 폴리펩티드(GIP)는 소장 근위부에서 적게 분비되는 반면, 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1)은 소장 원위부에서 더 많이 분비된다.[13][14]

결과적으로 아이소말툴로스는 수크로스에 비해 탄수화물 흡수 및 에너지 공급이 연장된다.[14] 이는 혈당 농도 반응 곡선의 연장된 형태로 나타난다.[5]

아이소말툴로스는 일반적인 당과 마찬가지로 완전히 소화되어 4kcal/g의 생리적 열량을 갖지만, 천천히 분해되는 특성[51] 덕분에 혈당 급상승 및 급강하(글루코스 스파이크)를 방지하고 인슐린의 급격한 방출을 억제한다.[52][53]

2. 2. 혈당 관리 (저GI)

아이소말툴로스 섭취 후 혈당 및 인슐린 농도는 설탕이나 포도당보다 낮다. 시드니 대학교 GI 데이터베이스에 기록된 아이소말툴로스의 혈당 지수(GI)는 32이다.[15] 이는 설탕의 67, 포도당의 100과 비교했을 때 아이소말툴로스가 특히 낮은 GI 탄수화물(GI<55)임을 나타낸다.

건강한 사람, 과체중 또는 비만인, 당뇨병 전 단계, 제1형 또는 제2형 당뇨병 환자를 포함한 다양한 인구 집단을 대상으로 한 수많은 연구에서 아이소말툴로스에 대한 낮은 혈당 반응이 확인되었다.[10][16][17][18][13][14][19][20] 이러한 연구에서 모두 아이소말툴로스의 낮은 혈당 반응을 보여주었으며, 검사된 경우 혈중 인슐린 반응의 감소도 관련하여 나타났다. 원위부 탄수화물 흡수에 반응하여 분비되어 식사 후 혈당 농도의 상승을 제한하는 인크레틴 호르몬 GLP-1의 중요한 역할이 확립되었다.[13][14][20]

아이소말툴로스의 낮은 혈당 반응과 다른 당류를 대체하여 식품의 혈당 반응을 낮출 수 있다는 주장은 유럽 식품 안전청의 긍정적인 의견 발표에 따라 EU 법률에서 승인되었다.[21][22]

장기적으로, 탄수화물을 포함한 식단을 섭취할 때 혈중 포도당 농도의 바람직하지 않은 높은 농도와 관련 인슐린 요구를 피하는 것은 당뇨병, 심혈관 질환, 그리고 과체중과 비만의 예방 및 관리에 도움이 된다는 것을 국제 탄수화물 품질 컨소시엄의 전문가 영양 과학자들의 합의가 나타내고 있다.[23] 설탕 대신 아이소말툴로스를 포함한 식단을 섭취한 후 24시간 혈당 농도를 지속적으로 모니터링하면 개별 식사에 대한 낮은 혈당 반응의 결과로 하루 동안 혈당 프로파일이 낮아진다.[24]

낮은 혈당 지수 식단은 낮은 또는 감소된 혈당 특성을 가진 식품을 선택하거나, 각 식품군 (과일, 채소, 통곡물 등) 내에서 낮은 GI 식품을 선택함으로써 달성할 수 있다. 설탕 및 기타 탄수화물 대신 아이소말툴로스를 사용하면 GI가 감소된 식품을 생산할 수 있다. 여러 연구에서 설탕, 말토덱스트린 또는 포도당과 같은 다른 탄수화물과 비교했을 때 아이소말툴로스를 규칙적으로 섭취하면 당뇨병 환자와 비당뇨병 환자 모두에서 혈당 조절과 지질 대사가 개선된다는 증거를 제공한다.[17][25][26][27][28][29][30]

아이소말툴로스는 일반적인 당질과 마찬가지로 체내에서 완전히 소화되므로 4kcal/g의 질량당 생리적 열량을 가지지만, 천천히 분해되는 특성[51]으로 인해 혈당의 급상승·급강하(소위 글루코스 스파이크)를 방지하고 인슐린의 급격한 방출도 억제한다.[52][53]

글리세믹 지수(GI)는 32이며, 저GI에 분류된다.[54]

특히 당뇨병 환자용 영양 보조 식품의 당질원으로 사용되고 있다.[55] 2019년에는 이소말툴로스를 관여 성분으로 한 "혈당 상승을 억제하는" 기능성 표시 식품이 소비자청에 신고 수리되었다.[56]

2. 3. 지방 연소 촉진 및 체중 관리

아이소말툴로스는 다른 탄수화물보다 섭취했을 때 지방 산화율은 높이고 지방 저장률은 낮추는 특징이 있다.[57][58] 이는 아이소말툴로스가 소장에서 천천히 분해 및 흡수되어 인슐린 분비를 감소시키기 때문이다.[51][52][53] 인슐린 농도가 낮아지면 지방 조직에서 에너지원으로 사용되는 지방산의 산화가 촉진된다.[57][58] 또한, 탄수화물 산화가 감소하고, 간에서 생성되는 자유 지방산의 재활용 속도가 줄어들며, 지방 조직에 트리글리세리드 저장이 감소한다.

여러 연구에서 아이소말툴로스가 중심 비만을 포함한 지방 축적을 줄이는 데 기여할 수 있음을 보여주었다.[18][31][32][33][34] 특히, 수크로스(설탕) 대신 아이소말툴로스를 섭취하면 복부 지방 감소에 효과가 있는 것으로 나타났다.[17][25][26]

이는 아이소말툴로스가 소장 하부에서 천천히 흡수되면서 인크레틴 호르몬인 GIP(포도당 의존성 인슐린 분비 자극 폴리펩티드) 분비는 억제하고, GLP-1(글루카곤 유사 펩타이드-1) 분비는 촉진하기 때문이다.[35] GIP는 내장 지방 축적을 촉진하는 호르몬으로 알려져 있다.[59] 따라서 아이소말툴로스를 정기적으로 섭취하면 비만인의 내장 지방량을 감소시킬 수 있다는 보고가 있다.[60]

2. 4. 운동 능력 향상

아이소말툴로스는 운동 중 혈당 저하를 방지하고, 지방 연소를 촉진하여 지구력 향상에 도움을 줄 수 있다.[61][62] 근육의 탄수화물 에너지 이용을 증가시키고, 운동 후 글리코겐 회복을 촉진하는 것으로 보고되고 있다.[63]

신체 활동 중 탄수화물의 느리고 지속적인 방출이 가져올 수 있는 잠재적 이점에 대한 연구도 진행되었다. 아이소말툴로스를 다른 탄수화물 대신 섭취하면 지구력 활동 중 지방 산화율이 높아지는데, 이는 글리코겐 보존이 중요한 경우에 해당한다.[32][36][37]

회복 단백질 음료를 사용한 임상 실험에서 아이소말툴로스와 β-하이드록시- β-메틸부티르산 영양 보충제를 함께 섭취하면 저항 운동 후 회복에 도움이 되어 근육 손상을 줄이고 운동 능력을 향상시킬 수 있다는 결과가 나왔다.[38]

제1형 당뇨병 환자의 경우, 운동 전 적당한 탄수화물 로딩 시 포도당 대신 아이소말툴로스를 섭취하면 혈당 조절이 개선되고 저혈당증을 예방하며 주행 능력을 유지하는 데 도움이 된다.[39] 운동으로 인한 저혈당증 위험 감소는 부분적으로 아이소말툴로스 사용 시 인슐린 주사 요구량이 50% 감소하고, 부분적으로 지방 산화가 에너지 대사에 더 많이 기여하여 글리코겐 저장량을 보존함으로써 저혈당증의 위험을 더욱 줄이기 때문이다.

2. 5. 인지 기능 향상

아이소말툴로스는 뇌에 포도당을 안정적으로 공급하여 주의력 지속 시간을 늘리고 졸음을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다.[64] 2019년경부터 에너지 드링크 등의 성분으로 사용되고 있다.

아이소말툴로스와 고혈당 탄수화물을 비교한 여러 연구에서 건강한 어린이, 중년 및 노년층에서 기분과 기억력 개선 효과가 보고되었다.[40][41][42][43]

2. 6. 치아 건강

아이소말툴로스는 '치아에 좋다'고 알려져 있다. 입안(특히 치아)의 세균에 의한 탄수화물 발효는 치태와 구강 산의 형성을 유발한다. 이 산은 치아 탈회와 충치(치아 우식증)를 일으킨다. 아이소말툴로스는 구강 세균에 의한 발효에 대체로 저항하며, pH 원격 측정법으로 나타난 바와 같이 치아에 산 생성이 거의 없는 최초의 탄수화물이다. 이 증거는 강력하며, 미국 식품의약국[44][45]과 유럽 식품 안전청의 긍정적 의견에 따라 유럽 당국이 승인한 '치아에 좋다'는 주장의 근거가 된다.[22]

3. 생산 및 활용

아이소말툴로스는 세균 ''Protaminobacter rubrum''에서 추출한 아이소말툴로스 합성효소를 이용하여 자당(설탕)으로부터 생산된다.[46] 이 효소와 그 공급원은 1950년 독일 회사 쥐트주커에 의해 발견되었다.[46] 상업용 아이소말툴로스의 특성 규명 및 분석 방법은 식품 화학 코덱스에 명시되어 있다.[47]

아이소말툴로스는 여러 가지 특성 때문에 식품, 음료 및 건강 제품에 사용된다. 설탕과 유사한 자연스러운 단맛을 제공하며 감미도는 설탕의 약 절반 수준이고 뒷맛이 없다.[3] 흡습성이 매우 낮아 인스턴트 분말에서 자유롭게 흐르는 특성을 가지므로 뭉칠 위험이 적어 음료 및 기타 인스턴트 제품에 쉽게 사용할 수 있다. 산성 조건 및 박테리아가 성장할 수 있는 환경을 포함하여 가공 중에도 매우 안정적이다. 예를 들어 스포츠 음료의 경우, 음료의 유통 기한 동안 저장 시 등장성(체내 유체와 동일한 삼투압)을 유지할 수 있다.

아이소말툴로스는 구운 식품, 페이스트리 글레이즈 및 아이싱, 아침 시리얼, 시리얼 바, 유제품, 설탕 과자(예: 초콜릿, 젤리, 쫄깃한 과자 및 껌), 냉동 디저트, 과일 주스 음료, 맥아 음료, 스포츠 음료, 에너지 음료, 인스턴트 음료, 특수 및 임상 영양 공급에 사용된다.[3][48]

아이소말툴로스는 전 세계 여러 지역에서 식품 및 음료에 사용하도록 허가되었다. 예를 들어 미국 식품의약국에서 일반적으로 안전하다고 인정(GRAS)하고,[48] 유럽 연합 집행위원회에서 신규 식품으로 승인되었으며,[49] 일본에서는 FOSHU(특정 건강 용도 식품) 지위를 가지고 있다.[50]

아이소말툴로스는 수소화되어 최소 소화성 탄수화물인 아이소말트를 생성하며, 이는 무설탕 사탕 및 과자류 등에서 설탕 대체재로 사용된다. 순수한 단맛을 가지고 있다. 일본에서는 1985년부터 천연 감미료로 사용되어 어린이용을 포함한 다양한 제품에 사용되고 있다.

항우식성이 있으며, 1986년에는 "충치가 생기지 않는 천연 설탕"이라는 문구를 내세운 껌이 발매되었다. 2010년경부터 당뇨병 환자용 영양 보충 상품에, 2018년경부터 스포츠 및 운동 시 영양 보충 상품에 사용이 확대되고 있다.

4. 아이소말툴로스 환원물 (팔라티니트)

당알코올인 이소말툴로스 환원물(환원 팔라티노스, 팔라티니트)는 아이소말툴로스와 비슷한 감미질을 가진 감미료이지만 기능은 다르다. 이소말툴로스 환원물을 포함하는 식품은 일본에서 특정 보건용 식품으로 지정되어 있다.

참조

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[2] 논문 Oligosaccharides in cane and their formation on cane deterioration
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[7] 서적 Sweeteners and Sugar Alternatives in Food Technology https://books.google[...] John Wiley & Sons 2012-07-13
[8] 서적
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[25] 논문 A palatinose-based balanced formula improves glucose tolerance, serum free fatty acid levels and body fat composition
[26] 논문 Palatinose-blended sugar compared with sucrose: different effects on insulin sensitivity after 12 weeks supplementation in sedentary adults
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[28] 논문 Metabolic effects of replacing sucrose by isomaltulose in subjects with type 2 diabetes: a randomized double-blind trial
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[31] 논문 Effects of a palatinose-based liquid diet (Inslow) on glycemic control and the second-meal effect in healthy men
[32] 논문 Metabolic effects of low-glycemic Palatinose during long-lasting endurance exercise
[33] 논문 Reduced glycaemic and insulinaemic responses following trehalose and isomaltulose ingestion: implications for postprandial substrate use in impaired glucose-tolerant subjects
[34] 논문 Effect of low glycemic-sugar-sweetened beverages on glucose metabolism and macronutrient oxidation in healthy men
[35] 논문 High Glycaemic Index Metabolic Damage—a Pivotal Role of GIP and GLP-1
[36] 논문 Exogenous oxidation of isomaltulose is lower than that of sucrose during exercise in men
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[41] 논문 The effect of lactose-isomaltulose-containing growing-up milks on cognitive performance of Indonesian children: a cross-over study
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