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구아검

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목차

1. 개요

구아검은 갈락토스와 만노스로 구성된 다당류로, 백색 또는 황백색의 분말 형태를 띤다. 식품 산업에서 증점제, 안정제, 유화제로 널리 사용되며, 제빵, 유제품, 육류 가공 등 다양한 분야에 활용된다. 또한, 섬유, 제지, 제약, 화장품 등 산업 전반에서 사용되며, 특히 셰일 가스 추출 과정에서 점도 증진제로 중요한 역할을 한다. 구아검은 변비약, 콜레스테롤 감소, 혈당 조절 등의 효과도 기대할 수 있으나, 알레르기 반응을 일으키거나 다이옥신 오염의 위험이 있을 수 있다.

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구아검 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
구아검
구아검
식별 정보
CAS 등록번호9000-30-0
UNIIE89I1637KE
ChemSpider ID해당 없음
속성
밀도0.8-1.0 g/mL (25°C 기준)
pKa5-7
약리학
ATC 코드A10BX01
위험성
MSDSMSDS
인화점해당 없음
자연 발화점해당 없음

2. 성상

백색~황백색의 거의 냄새가 없는 분말이다.[35]

3. 화학적 성질

구아검은 갈락토만난 다당류로, 주쇄는 만노스의 선형 사슬이고, 짧은 측쇄인 갈락토스가 붙어있다.


화학적으로 구아검은 갈락토스와 만노스로 구성된 외부 다당류이다.[7] 주쇄는 β 1,4-결합된 만노스 잔기의 선형 사슬이며, 각 두 번째 만노스에 1,6-결합된 갈락토스 잔기가 짧은 측쇄를 형성한다. 구아검은 80°C에서 5분 동안 견딜 수 있다.[8]

3. 1. 화학적 조성

화학적으로 구아검은 당인 갈락토스와 만노스로 구성된 외부 다당류이다.[7] 주쇄는 β 1,4-결합된 만노스 잔기의 선형 사슬이며, 각 두 번째 만노스에 1,6-결합된 갈락토스 잔기가 짧은 측쇄를 형성한다. 구아검은 80°C에서 5분 동안 견딜 수 있다.[8]

3. 2. 용해도 및 점성

로커스트 콩 검보다 갈락토스 분지점이 추가되어 용해도가 더 높다. 로커스트 콩 검과 달리 자체적으로 겔화되지는 않지만,[9] 붕사나 칼슘을 통해 가교 결합하여 겔을 형성할 수 있다. 물에서 비이온성 친수성 콜로이드이다. 이온 강도나 pH의 영향을 받지 않지만, 극단적인 pH와 온도 (예: pH 3, 50°C)에서는 분해된다.[9] pH 5–7 범위에서 용액 내에서 안정적으로 유지된다. 강한 산은 가수 분해를 일으켜 점성을 감소시키고, 강한 농도의 알칼리 역시 점성을 감소시킨다. 대부분의 탄화수소 용매에는 용해되지 않는다. 점성은 시간, 온도, 농도, pH, 교반 속도 및 사용된 분말 검의 입자 크기에 따라 달라진다. 온도가 낮을수록 점성이 증가하는 속도가 느리고 최종 점성은 낮아진다. 80°C 이상에서는 최종 점성이 약간 감소한다. 더 미세한 구아 분말은 입자 크기가 큰 조분말 검보다 더 빠르게 팽윤된다.[10]

구아검은 유동 곡선에서 명확한 저전단 평탄부를 보이며, 강하게 전단 박화된다. 구아검의 유변학적 특성은 무작위 코일 중합체의 전형적인 특징을 보인다. 1% 농도 이상에서는 매우 요변성을 나타내지만, 0.3% 미만에서는 요변성이 미미하다. 구아검은 잔탄 검과 점성 상승 효과를 보인다. 구아검과 미셀 카제인 혼합물은 이중상 시스템이 형성되는 경우 약간의 요변성을 나타낼 수 있다.[9][11]

3. 3. 증점

구아검은 옥수수 전분보다 물을 농축시키는 능력이 거의 8배나 뛰어나 소량만으로도 충분한 점도를 생성할 수 있어 경제적이다.[14] 높은 유동성 덕분에 유리한 유변학적 특성을 가지며, 붕소와 가교 결합하면 파괴 가능한 겔을 형성한다.

구아검은 얼음 결정 성장을 억제하여 냉동-해동 사이클에서 좋은 안정성을 보인다.[15]

4. 생산 및 제조

구아검 및 그 파생 상품의 세계 생산량은 약 100만 톤이다.[6] 비식품용 구아검은 전체 수요의 약 40%를 차지한다.[6]

4. 1. 생산

구아는 주로 인도, 파키스탄, 미국, 호주, 그리고 아프리카에서 재배된다. 인도는 세계 생산량의 약 80%를 차지하는 최대 생산국이다.[3] 인도에서는 라자스탄, 구자라트, 하리아나가 주요 생산 지역이다. 미국은 지난 5년간 4,600~14,000톤의 구아를 생산했다.[4] 1999년 이후 텍사스주의 재배 면적은 약 7000acre에서 50000acre 사이에서 변동했다.[5]

4. 2. 제조 과정

구아검의 상업적 생산에는 일반적으로 로스팅, 차별적인 마모, 체질, 연마가 사용된다.[1] 식품 등급 구아검은 여러 단계로 제조된다.[1] 이 과정에서 구아 분할 선택이 중요하며, 분할된 것은 세척을 위해 체로 걸러지고 이중 원추형 믹서에서 미리 수화시키기 위해 담가진다.[1] 사전 수화 단계는 최종 제품의 수화 속도를 결정하므로 매우 중요하다.[1] 수분 함량이 상당히 높은 담가진 분할된 것은 플레이크를 통과하며, 플레이크화된 구아 분할물은 분쇄된 후 건조된다.[1] 분말은 필요한 입자 크기를 제공하기 위해 회전 스크린을 통해 체질되며, 오버사이즈 입자는 점도 요구 사항에 따라 주요 초미세 물질로 재활용되거나 별도의 재분쇄 공장에서 재분쇄된다.[1]

이러한 단계는 분쇄기의 부하를 줄이는 데 도움이 된다.[1] 담가진 분할물은 분쇄하기 어려우며, 직접 분쇄하면 분쇄기에서 더 많은 열이 발생하여 제품의 수화를 감소시키므로 공정에서 바람직하지 않다.[1] 가열, 분쇄, 연마 과정을 통해 껍질은 배유 반쪽에서 분리되고 정제된 구아 분할물이 얻어진다.[1] 추가 분쇄 과정을 통해 정제된 구아 분할물은 처리되어 분말로 변환된다.[1] 분할 제조 공정은 "구아 밀"이라고 하는 껍질과 배아를 생산하며, 이는 국제 시장에서 가축 사료로 널리 판매된다.[1] 구아 밀은 단백질 함량이 높고 기름과 알부미노이드가 함유되어 있으며, 배아에는 약 50%, 껍질에는 약 25%가 함유되어 있다.[1] 식품 등급 구아검 분말의 품질은 입자 크기, 수화 속도 및 미생물 함량으로 정의된다.[1]

제조업체는 입자 크기, 주어진 농도로 생성된 점도 및 해당 점도가 발생하는 속도에 따라 구아검의 다양한 등급과 품질을 정의한다.[1] 조대 메쉬 구아검은 일반적으로 점도가 더 느리게 발생하지만, 적절하게 높은 점도를 얻을 수 있다.[1] 다만, 점도를 달성하는 데 시간이 더 오래 걸린다.[1] 반면에 모든 조건이 동일할 때 미세 메쉬보다 분산이 더 잘 된다.[1] 200 메쉬와 같은 더 미세한 메쉬는 용해에 더 많은 노력이 필요하다.[1]

5. 등급

구아검은 다음 항목에 대해 분석된다.

시험시험 방법시험시험 방법
색상TP/09산 불용성 잔류물TP/115
점도TP/10/04지방 함량TP/18
입자 크기(메쉬)TP/21회분 함량TP/12
수분, pHTP/1 및 TP/29검 함량TP/03
단백질TP/05중금속TP/13
불용성 회분TP/11여과성TP/20A



구아검 분말 표준은 다음과 같다.


  • '''HS 코드''': 130 232 30
  • '''CAS 번호''': 9000-30-0
  • '''EEC 번호''': E 412
  • '''BT 번호''': 1302 3290
  • '''EINECS 번호''': 232-536-8
  • '''Imco 코드''': 무해

6. 용도

구아검은 다양한 산업 분야에서 널리 사용된다.

산업 분야용도
섬유 산업사이징, 마감, 인쇄
제지 산업종이 시트 형성 개선, 접힘성 및 인쇄용 표면 밀도 증가
폭발물 산업질산 암모늄, 니트로글리세린 등과 혼합하여 방수제로 사용[36]
제약 산업정제 결합제 또는 붕해제, 일부 완하제의 주성분
화장품 및 세면 용품 산업치약 농도 증가, 샴푸에 컨디셔너 효과 부여 (주로 화학적 변형 형태)
수압 파쇄 (셰일 오일 및 가스 추출)점도 증진제[17], 유화제 (갈락토오스 분기점이 많아 효과적). 낮은 pH 및 중간 온도(pH 3, 50°C)에서 분해. 구아검 유도체는 고온 및 pH 안정성.
광업
수압 파종종자 포함 "구아 태크" 형성
의료 기관 (요양원)연하 곤란 환자용 음식/액체 농축
방염제 산업포스-체크 증점제
나노입자 산업은/금 나노입자 생산, 혁신적 약물 전달 메커니즘 개발
슬라임 (장난감)테트라붕산나트륨과 가교된 구아검 기반
화약화약 재료
유전, 가스전지층 균열 및 공극 유지[32]



셰일 가스 생산 증가로 2010년경부터 구아검 수요가 급증했다.[33] 2012~2013년 생산 설비 확대 후 원유 가격 하락으로 수요가 감소했다.[32] 구아콩은 인도, 파키스탄, 미국, 오스트레일리아, 아프리카에서 재배된다.

식품 산업 및 기타 용도는 다음과 같다.



구아검은 물에 녹는 수용성 섬유로서, 변비 개선, 콜레스테롤 수치 감소, 혈당 상승 억제 등의 건강상의 이점도 가지고 있다.[30][31][23]

6. 1. 식품

구아검은 증량제, 안정제, 유화제로 사용된다.[36] 사람과 동물을 위한 식품 및 의약품의 증점제로 쓰이며, 글루텐이 없어 제빵에서 밀가루 대체 첨가제로 사용된다.[12] 혈청 콜레스테롤을 감소시키고 혈당 수치를 낮추는 효과가 있다.[13]

구아검은 옥수수 전분보다 물을 농축시키는 능력이 거의 8배나 뛰어나 소량만으로도 충분한 점도를 생성할 수 있어 경제적이다.[14] 고체/액체 계면에서 질량 전달을 늦춰 얼음 결정 성장을 억제하며, 냉동-해동 사이클에서 안정성이 좋다. 따라서 계란이 없는 아이스크림에 사용된다. 로커스트콩검, 알긴산나트륨과 함께 사용하면 효과가 좋고, 잔탄검과 함께 사용하면 더 두꺼운 제품을 만들 수 있다.[15]

구아검은 친수성 콜로이드로, 겔을 형성하지 않고 두꺼운 페이스트를 만들어 소스나 에멀젼에 물을 결합하는 데 유용하다. 차갑거나 뜨거운 액체를 걸쭉하게 만들고, 뜨거운 젤, 가벼운 폼을 만들며, 에멀젼 안정제로 사용할 수 있다. 코티지 치즈, 커드, 요거트, 소스, 수프, 냉동 디저트 등에 사용 가능하다. 또한 구아검은 건조 중량 기준으로 80%의 수용성 식이 섬유를 함유하고 있다.[9]

구아검의 가장 큰 시장은 식품 산업이다.[18][19] 잔탄검과 함께 글루텐 프리 레시피와 제품에 가장 자주 사용되는 검이다.

구아검의 식품 응용 분야는 다음과 같다.

  • 제빵: 반죽 수율, 탄력성, 질감, 보존성 향상. 페이스트리 충전재의 물이 새는 현상 방지.[20]
  • 유제품: 우유, 요거트, 케피어, 액상 치즈 제품을 걸쭉하게 만들고, 아이스크림 및 셔벗의 질감 유지. 식물성 우유에도 사용.
  • 고기: 결합제 역할.
  • 조미료: 샐러드 드레싱, 바비큐 소스, 렐리시, 케첩 등의 안정성과 외관 개선.
  • 통조림 수프: 증점제 및 안정제.
  • 건조 수프, 인스턴트 오트밀, 단맛 디저트, 소스에 담긴 통조림 생선, 냉동 식품.


미국 식품의약국(FDA)은 구아검이 부풀어올라 장과 식도를 막는다는 보고에 따라 체중 감량 알약으로의 사용을 금지했다.[21] 소 사료[22]로 사용될 경우, 우유 생산량을 늘리고 우유의 지방 함량을 높이는 데 도움이 된다.

혈당 상승 억제, 콜레스테롤 저하, 변비 개선 등의 생리 효과가 있다. 구아검을 식사와 함께 섭취하면 혈당 상승과 인슐린 분비가 억제된다.[30][31]

식품 첨가물로 인정받아 증점제, 안정제, 겔화제로 널리 사용된다. 아이스크림, 화과자, 수산 연제품, 샐러드 드레싱, 소스, 수프 등에 사용된다. 구아콩을 효소로 처리한 구아콩 효소 분해물은 수용성 식이 섬유로 사용된다.

6. 2. 산업

구아검은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 물질이다.

산업 분야용도
섬유 산업사이징, 마감, 인쇄
제지 산업종이 시트 형성 개선, 접힘성 및 인쇄용 표면 밀도 증가
폭발물 산업질산 암모늄, 니트로글리세린 등과 혼합하여 방수제로 사용[36]
제약 산업정제 결합제 또는 붕해제, 일부 완하제의 주성분
화장품 및 세면 용품 산업치약 농도 증가, 샴푸에 컨디셔너 효과 부여 (주로 화학적 변형 형태)
수압 파쇄 (셰일 오일 및 가스 추출)점도 증진제[17], 유화제 (갈락토오스 분기점이 많아 효과적). 낮은 pH 및 중간 온도(pH 3, 50°C)에서 분해. 구아검 유도체는 고온 및 pH 안정성.
광업
수압 파종종자 포함 "구아 태크" 형성
의료 기관 (요양원)연하 곤란 환자용 음식/액체 농축
방염제 산업포스-체크 증점제
나노입자 산업은/금 나노입자 생산, 혁신적 약물 전달 메커니즘 개발
슬라임 (장난감)테트라붕산나트륨과 가교된 구아검 기반
화약화약 재료
유전, 가스전지층 균열 및 공극 유지[32]



셰일 가스 생산 증가로 2010년경부터 구아검 수요가 급증, 구아콩 가격이 40배 폭등했다.[33] 2012~2013년 생산 설비 확대 후 원유 가격 하락으로 수요가 절반으로 감소, 농가와 빈곤층 식량 사정에 영향을 미쳤다.[32] 구아콩은 인도, 파키스탄, 미국, 오스트레일리아, 아프리카에서 재배된다.

6. 3. 기타 용도

구아검은 다양한 산업 분야에서 널리 사용된다.

  • '''섬유 산업''': 사이징, 마감, 인쇄 공정에 사용된다.
  • '''제지 산업''': 종이 시트 형성 개선, 접기 및 인쇄용 표면 밀도 증가에 기여한다.
  • '''폭발물 산업''': 질산 암모늄, 니트로글리세린 등과 혼합하여 방수제로 사용된다.
  • '''제약 산업''': 정제의 결합제 또는 붕해제로 사용되며, 일부 부피 형성 완하제의 주요 성분이다.
  • '''화장품 및 세면 용품 산업''': 치약의 농후제, 샴푸의 컨디셔너 (일반적으로 화학적으로 변형된 형태)로 사용된다.
  • '''수압 파쇄''': 셰일 오일 및 가스 추출 산업에서 파쇄 유체의 점도를 높이는 증점제로 사용된다. 인도와 파키스탄에서 생산되는 구아검의 약 90%가 이 용도로 소비된다.[17]
  • '''식품 산업''': 식품 첨가물로서 증점제, 안정제, 겔화제로 널리 사용된다. 아이스크림, 화과자, 수산 연제품, 샐러드 드레싱, 소스, 수프 등 다양한 식품에 사용된다.
  • '''의료''': 인공 눈물에 사용되어 건성 안을 치료하는데 사용된다.[26]


구아검은 물에 녹는 수용성 섬유로서, 다음과 같은 건강상의 이점도 가지고 있다.

셰일 가스 생산 증가로 인해 2010년경부터 구아검 수요가 급증하면서 원료인 구아콩 가격이 이전에 비해 40배까지 폭등했다.[33] 그러나 이후 원유 가격 하락으로 수요가 감소하여 농가와 빈곤층의 식량 사정에 영향을 미치고 있다.[32] 구아콩은 인도, 파키스탄 외에도 미국, 오스트레일리아, 아프리카에서도 재배되고 있다.

7. 안전성 및 건강 문제

구아검은 일부 사람들에게 알레르기 반응을 일으킬 수 있으며, 드물게 다이옥신 오염 문제가 발생하기도 한다.

일부 연구에 따르면 구아검 분말을 흡입하는 환경에서 일하는 사람들에게 직업성 비염 및 천식과 같은 알레르기 과민성이 나타날 수 있다.[27]

2007년 7월에는 인도산 구아검에서 높은 수준의 다이옥신이 검출되어 유럽 연합 집행위원회가 건강 경고를 발령하기도 했다. 이는 펜타클로로페놀에 의한 오염 때문이었으며,[28] 펜타클로로페놀에는 인체 면역 체계를 손상시키는 다이옥신이 포함되어 있다.[29]

7. 1. 알레르기

일부 연구에 따르면 구아검 분말이 공기 중에 떠다니는 환경에서 일하는 소수의 사람들에게서 구아검에 대한 알레르기 과민성이 나타난다는 사실이 밝혀졌다. 공기 중 입자를 흡입하여 영향을 받은 사람들에게 흔히 나타나는 부작용은 직업성 비염 및 천식이었다.[27]

7. 2. 다이옥신 오염

2007년 7월, 유럽 연합 집행위원회는 육류, 유제품, 디저트, 델리카트슨 제품 등에 소량의 증점제로 사용된 인도산 구아검에서 높은 수준의 다이옥신이 검출되자 회원국에 건강 경고를 발령했다. 해당 구아검은 더 이상 사용되지 않는 살충제인 펜타클로로페놀(PCP)에 오염된 것으로 밝혀졌으며,[28] PCP에는 인체 면역 체계를 손상시키는 다이옥신이 포함되어 있다.[29]

참조

[1] 논문 Guar gum as a promising starting material for diverse applications: A review https://www.scienced[...] 2016-07
[2] 웹사이트 foa.org http://www.fao.org/a[...] 2011-04-18
[3] 웹사이트 GUAR MARKET - GROWTH, TRENDS, COVID-19 IMPACT, AND FORECASTS (2022 - 2027) https://www.mordorin[...] 2022-10-20
[4] 문서 Guar in West Texas http://lubbock.tamu.[...]
[5] 웹사이트 Guar Update, West Texas http://lubbock.tamu.[...] Texas AgriLife Research & Extension Center 2017-02-05
[6] 웹사이트 The Ultimate Guide To The Industrial Uses of Guar Gum https://www.guarreso[...] 2022-12-22
[7] 웹사이트 Alliance in Mumbai, India https://www.alliance[...] 2022-02-04
[8] 웹사이트 Guar Gum Powder {{!}} INDIAN HYDROCOLLOIDS https://www.inhyco.c[...] 2022-02-04
[9] 문서 Water Structure and Behavior: Guar Gum London South Bank University 2012-04
[10] PDF https://apeda.gov.in[...] 2022-03
[11] 문서 Special Effects With Gums Food Product Design 1999-12
[12] 서적 Gluten-Free 101: The Essential Beginner's Guide to Easy Gluten-Free Cooking https://books.google[...] Houghton Mifflin Harcourt 2014-01-08
[13] 뉴스 Guar Gum Uses, Benefits & Dosage - Drugs.com Herbal Database https://www.drugs.co[...] 2018-05-03
[14] 논문 Advanced Food Science II https://core-docs.s3[...]
[15] 논문 Efecto de la adición de carragenina, goma guar y metilcelulosa en los parámetros de calidad de un helado con licor https://revistacta.a[...] 2022-05-08
[16] 서적 Ashford's Dictionary of Industrial Chemicals 2011
[17] 웹사이트 From Food to Fracking: Guar Gum and International Regulation https://www.law.upen[...] University of Pennsylvania Law School 2012-08-15
[18] 웹사이트 fda.gov- Food additive list http://vm.cfsan.fda.[...]
[19] 웹사이트 Maximum Usage Levels Permitted- Guar gum http://www.accessdat[...]
[20] 문서 Guar Gum Nutrition Label n.p., n.d.
[21] 논문 Esophageal and small bowel obstruction from guar gum-containing "diet pills": analysis of 26 cases reported to the Food and Drug Administration
[22] 웹사이트 Supplier and Exporter of Guar Meal Korma and Roasted Korma https://maheshgum.co[...] 2022-12-12
[23] 논문 Cholesterol-lowering effects of dietary fiber: a meta-analysis http://ajcn.nutritio[...] 2017-08-04
[24] 웹사이트 Supplements: Making Sure Hype Doesnþt Overwhelm Science (original date unknown) https://www.fda.gov/[...]
[25] 논문 Ernst E. Guar gum for bodyweight reduction: meta-analysis of randomized trials
[26] 논문 Over the counter (OTC) artificial tear drops for dry eye syndrome 2016
[27] 웹사이트 AllergyNet - Allergy Advisor Find http://www.allallerg[...] Allallergy.net 2013-02-19
[28] 웹사이트 Commission Regulation (EU) No 258/2010 http://eur-lex.europ[...] 2012-07-14
[29] 웹사이트 Dioxins and their effects on human health https://www.who.int/[...] 2012-02-08
[30] 문서 1977
[31] 논문 グルコマンナン, プルランならびにセルロースの血糖上昇抑制効果の比較 https://doi.org/10.4[...] 日本栄養・食糧学会
[32] 웹사이트 インド 富をもたらす豆 http://cgi4.nhk.or.j[...] 日本放送協会 (NHK) 2016-01-31
[33] 웹사이트 "3分で納得！暮らしの中に学び在り*アイスクリームとシェールガス革命" http://cgi4.nhk.or.j[...] 丸紅経済研究所 2016-01-31
[34] 웹사이트 구아검 http://www.kfda.go.k[...] 식품의약품안전청 - 식품첨가물 용어집.
[35] 웹사이트 구아검(JECFA) http://www.kfda.go.k[...] 식품의약품안전청 - 국외기준정보, JECFA.
[36] 웹사이트 구아검(JECFA) http://www.kfda.go.k[...] 식품의약품안전청 2011-09-18


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