설탕

1. 개요

설탕은 단당류, 이당류, 올리고당 등 다양한 탄수화물을 포괄적으로 지칭하는 용어이다. 인도에서 기원하여 전 세계로 확산되었으며, 사탕수수나 사탕무 등에서 추출하거나 다른 당류를 변형하여 생산한다. 설탕은 다양한 형태로 존재하며, 제조 방식과 정제 정도에 따라 함밀당, 분밀당, 정제당 등으로 분류된다. 과립 설탕, 슈가파우더, 시럽 등 다양한 형태로 사용되며, 20세기 후반 이성화당의 등장으로 소비 형태가 변화했다. 최근에는 설탕 과다 섭취로 인한 건강 문제에 대한 우려가 커지면서 대체 감미료 사용이 증가하고, 설탕 관련 규제가 강화되는 추세이다.

2. 역사

설탕은 아대륙에서 오래전부터 만들어졌다. 처음에는 많지도 싸지도 않아 꿀이 세계 여러 곳에서 더 많이 쓰였다. 기원전 4세기경 알렉산더 대왕은 인도 정복 중 "인도에는 벌이 없어도 꿀을 만들 수 있는 식물이 있다"는 말을 했다고 한다.

원래 사람들은 사탕수수를 씹어서 단맛을 빨아먹었다. 인도 사람들은 굽타 왕조(서기 350년경) 때 설탕 결정화 방법을 알아냈다. 사탕수수는 원래 열대 남아시아와 동남아시아에서 전해졌는데, S. barberi는 인도에서, S.edule과 S. officinarum은 뉴기니 섬에서 전해졌다.

설탕은 인도인들이 사탕수수 즙을 저장과 수송이 용이한 과립 결정으로 바꾸는 방법을 발견하기 전까지는 중요하게 여겨지지 않았다. 결정화된 설탕은 굽타 왕조 때 발견되었으며, 인도의 뱃사람들은 무역로를 통해 설탕을 전파했다. 여행하는 불교 승려들은 설탕 결정 방법을 중국에 소개했다.

북인도의 하르샤 왕조(606~647) 동안, 중국 당나라로 파견된 인도의 외교 사절단은 당태종이 관심을 보인 후 사탕수수 재배법을 가르쳤다. 중국은 7세기에 첫 사탕수수 재배에 성공했고, 남아시아에서 설탕은 중요한 음식 재료가 되었다.

10세기경부터 이집트에서 사탕수수를 재배하기 시작했으며, 13세기 말 키프로스로 전래되었다. 15세기 말 마데이라 제도, 아소르스 제도, 카나리아 제도에서 재배가 이루어졌다. 브라질과 서인도 제도에는 1520년경에 전래되어 16세기 후반 사탕수수 재배가 본격화되었다. 16세기까지 설탕은 일부 유산층만 맛볼 수 있었으나, 17세기 후반부터 생산량이 증가하여 중산층도 이용할 수 있게 되었다.

사탕수수 재배와 설탕 가공은 중노동이었고, 16세기 전반부터 아메리카 대륙으로 유입된 아프리카 흑인 노예들이 이 노동력을 충당하면서 노예무역이 활성화되었다.

알렉산드로스 3세의 제독 네아르코스는 알렉산드로스가 이끈 인도 원정에 참여하여 기원전 325년에 설탕을 알게 되었다. 십자군은 성지 원정 후 "달콤한 소금"을 운반하는 대상들을 만나 유럽으로 설탕을 가져왔다. 12세기 초, 베네치아 공화국은 티레 근처에 설탕 생산 영지를 세웠다. 15세기에는 베네치아가 유럽의 주요 설탕 정제 및 유통 중심지였다.

1492년 8월, 크리스토퍼 콜럼버스는 카나리아 제도의 라 고메라에서 사탕수수 표본을 채취하여 신세계에 도입했다. 1501년에 히스파니올라에서 첫 사탕수수 수확이 이루어졌고, 1520년대까지 쿠바와 자메이카에 많은 제당 공장이 건설되었다. 포르투갈은 사탕수수를 브라질로 가져갔다. 1600년까지 브라질은 상투메의 설탕 생산량을 따라잡았다.

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19세기 초까지 유럽에서 설탕은 사치품이었지만, 프로이센 왕국에서 사탕무 설탕이 부상하고, 이후 나폴레옹 치하의 프랑스에서 설탕이 더 널리 이용 가능해지면서 상황이 바뀌었다. 1747년 안드레아스 지기스문트 마르그라프는 사탕무에서 설탕을 발견하고 추출 방법을 고안했다. 마르그라프의 제자 프란츠 카를 아샤르는 18세기 후반에 설탕을 순수한 형태로 추출하는 경제적인 산업적 방법을 고안했다. 아샤르는 1783년 카울스도르프에서 처음으로 사탕무 설탕을 생산했고, 1801년에는 세계 최초의 사탕무 설탕 생산 시설이 쿠네른(당시 프로이센 영토, 현재 폴란드)에 설립되었다. 마르그라프와 아샤르의 연구는 유럽 설탕 산업과 현대 설탕 산업 전반의 시작점이었으며, 설탕은 더 이상 사치품이 아니었고 따뜻한 기후에서만 생산되는 제품도 아니게 되었다.

19세기에는 모든 가정에서 설탕이 발견될 정도로 인기를 얻었다. 이러한 수요는 열대 섬과 지역의 식민지화를 이끌었다. 세계 설탕 소비량은 1850년부터 2000년까지 100배 이상 증가했으며, 영국이 주도했다.

노예 제도가 폐지된 후, 카리브해의 유럽 식민지에서 노동자에 대한 수요는 고용된 노동자가 인도 아대륙에서 충당했다. 수백만 명의 노동자들이 아메리카, 아프리카 및 아시아의 여러 유럽 식민지로 이송되어 전 세계 여러 국가의 민족 혼합에 영향을 미쳤다.

나폴레옹 전쟁 동안 해운 봉쇄로 설탕 수입이 어려워지자 유럽 대륙에서 사탕무 생산이 증가했다. 1880년까지 사탕무는 유럽 설탕의 주요 원천이었다.

19세기 후반까지 설탕은 덩어리로 구매하여 설탕 집게로 잘라야 했다. 나중에는 과립 설탕이 더 일반적으로 판매되었다. 설탕 정육면체는 19세기에 생산되었다. 야코프 크리스토프 라드는 1843년에 설탕 정육면체 생산에 대한 특허를 받았다. 테이트 앤 라일의 헨리 테이트는 설탕 정육면체의 또 다른 초기 제조업체였다.

설탕은 제1차 세계 대전 동안 배급되었고, 제2차 세계 대전 동안 더욱 심하게 배급되었다. 배급은 다양한 인공 감미료의 개발과 사용을 이끌었다.

한국에서는 1953년 제일제당이 설탕 생산을 시작하기 전까지 설탕은 매우 귀한 식재료였다.

2.1. 한국

1953년 제일제당이 한국 최초로 설탕을 생산하기 시작했다. 이는 한국전쟁 직후 식량 부족 상황에서 중요한 의미를 가지며, 한국 식품 산업 발전의 기반이 되었다. 1960년대 이후 경제 성장과 함께 설탕 소비량이 급증했다. 최근에는 건강에 대한 관심이 높아지면서 설탕 소비가 감소하고, 설탕 대체 감미료에 대한 관심이 증가하고 있다.

3. 설탕이 만들어지는 방식

설탕은 주로 사탕수수와 사탕무에서 추출된다.

사탕수수 줄기를 부숴 즙을 짜고 불순물을 침전시킨 후 끓여 결정을 만든다. 굴 껍질을 이용해 침전을 돕기도 했다. 결정과 당밀 혼합물을 원심분리하여 정제되지 않은 설탕을 만들고, 추가 정제 및 결정화 과정을 거쳐 설탕을 얻는다.

사탕무는 뿌리를 썰어 당분을 추출하고, 끓이고 여과하여 농축한 뒤 결정화하여 설탕을 만든다.

최근 사탕수수가 바이오 에탄올 원료로 사용되면서 설탕 가격이 상승하고 있다.

3.1. 사탕수수

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사탕수수는 벼과 사탕수수속 식물이다.

사탕수수의 줄기를 잘게 부수어 즙을 짜내고, 그 즙의 불순물을 침전시켜 맑은 윗물을 얻어 끓여서 결정을 만든다. 전통적인 제법에서는 굴 껍데기에 포함된 칼슘 등의 미네랄 성분이 전해질이 되어 콜로이드를 응집시키기 때문에, 굴 껍데기를 구워 분쇄한 굴 껍데기 재를 침전 보조제로 첨가하는 경우도 있다.

끓여서 만들어진 결정과 결정이 되지 않은 용액(당밀)의 혼합물을 원심분리기에 넣어 원당을 만든다. 원당의 표면을 당밀로 씻은 후, 다시 원심분리기에 넣어 결정과 당밀을 분리한다. 그 결정을 온수에 녹여 불순물을 제거하고 파인 리커로 만든다. 그것을 끓여 결정을 생성시키고, 진공 상태에서 당액을 농축한다. 결정을 성장시킨 후, 다시 원심분리기에 넣어 나타난 결정이 설탕이 된다.

광합성에서 포화점이 높기 때문에 다른 식물보다 많은 당질을 생산할 수 있다. 사탕야자는 동남아시아에서 인도 동부에 걸쳐 재배되고 있다. 수액에서 팜슈가 (야자 설탕)가 만들어진다. 또한, 그것을 발효시켜 술을 만들기도 한다.

최근에는 석유를 대체하는 연료로서 바이오 에탄올이 주목받고 있다. 그래서 사탕수수나 사탕무가 바이오 에탄올의 제조에 많이 사용되었다. 당분을 많이 포함하는 가식 부분을 양조 원료로 사용하는 한 에탄올은 식량과 경쟁하므로, 2007년-2008년 세계 식량 가격 위기의 주된 원인이 되었다. 바이오 에탄올 제조에 필수적인 것은 당분이며, 사탕수수나 사탕무 유래가 아니어도 된다.

3.2. 사탕무

사탕무의 뿌리를 채 썰어 따뜻한 물에 담가 당분을 녹인 후, 그 당액을 끓여서 여과하여 불순물을 제거한다. 진공 상태에서 당액을 농축시켜 결정을 만들고, 원심분리기를 사용하여 결정과 당액을 분리하면 설탕이 된다.

3.3. 기타

사탕단풍의 줄기에 구멍을 뚫어 수액을 채취한다. 그 수액을 끓여 농축한 것이 메이플 시럽이다. 이것을 더욱 농축하여 고체 상태로 만든 것이 메이플 슈가이다.

또한, 당분이 약간 낮지만, 일본에 자생하는 네군도단풍에서도 메이플 슈가를 만들 수 있으며, 제2차 세계 대전 이후 종전 직후 설탕 부족 시대에 도호쿠 지방과 홋카이도에서 제조가 시도된 적이 있지만, 상업화 단계에는 이르지 못했다.

4. 설탕의 형태와 종류

설탕은 제조법에 따라 크게 함밀당과 분밀당으로 나뉜다. 함밀당은 당밀을 분리하지 않고 결정화한 것이고, 분밀당은 당밀을 분리하여 당분만을 정제한 것이다. 1970년대 후반에는 크로마토그래피 과당 농축 기술의 등장으로 이성화당(고과당 옥수수 시럽, HFCS)의 대량 생산이 가능해지면서 이성화당 소비가 증가하여 설탕 소비가 감소했다.

4.1. 함밀당

당밀을 분리하지 않고 만든 설탕으로, 원료 본래의 풍미가 남아 있는 것이 특징이다. 흑설탕, 백하당, 카소나드(적설탕), 와산본, 수수당, 메이플 슈가 등이 이에 속한다. 대부분의 정당 원료로 만들 수 있지만, 사탕무에서 설탕을 제조할 경우에는 고도의 정제가 필요하므로 함밀당 제조는 일반적이지 않다.

4.2. 분밀당

당밀을 분리하여 만든 설탕으로, 일반적으로 사용되는 설탕이다. 원료에서 어느 정도 정제를 하여 조당을 만드는데, 조당은 정제당의 원료이며 불순물이 많아 그대로 식용하기는 어렵다. 따라서 생산지 근처에서 1차 정제를 거쳐 조당을 만들고, 화물선을 통해 소비지 근처로 운반하여 2차 정제를 거쳐 정제당으로 유통한다. 다만, 생산지에서 조당을 거치지 않고 직접 제조하는 경지 백당이나, 조당 공장에 정제 공장을 병설하여 산지에서 정제한 최종 제품까지 제조하는 경지 정당과 같은 종류도 있다.

정제당은 크게 자라메당, 차당, 가공당, 액상당으로 나뉜다. 자라메당은 하드 슈가라고도 불리며, 결정이 크고 건조하며 흩날리는 설탕으로, 과립 설탕, 백쌍당(시로자라토), 중쌍당(츄자라토)이 이에 속한다. 보통 백쌍당과 중쌍당을 자라메라고 하며, 백쌍당을 백자라메, 중쌍당을 황자라메라고도 한다. 차당은 소프트 슈가라고도 불리며, 결정이 작고 촉촉한 설탕으로, 상백당, 삼온당이 이에 속한다. 액상당은 이름처럼 액체 상태의 설탕이다. 각설탕, 빙설탕, 분말 설탕, 과립상 당은 자라메당을 원료로 하여 만든 가공당이다.

일본에서 가장 흔히 사용되는 설탕은 상백당으로, 일본 설탕 소비량의 절반 이상을 차지한다. 그러나 상백당은 일본 고유의 설탕으로, 제조와 소비도 일본에서만 이루어지며 유럽이나 미국에서는 거의 사용되지 않는다. 세계적으로 "설탕"이라고 하면 '과립 설탕'을 의미한다.

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📌 열 고정 해제

설탕의 종류와 성분

호칭					당류	쇼당(%)	전이당(%)	회분(%)	수분(%)
분밀당
	정제당	자라메당
			과립 설탕	99.95	> 0.01	> 0.01	> 0.01
			백쌍당	99.95	> 0.01	> 0.01	0.02
			중쌍당	99.70	0.05	0.03	0.03
		차당
			상백당	97.80	1.30	0.02	0.80
			중백당	95.70	1.90	0.10	1.60
			삼온당	95.40	2.10	0.40	1.60
		액상당
			쇼당형	67.00	0.20	0.01	32.00
			50% 전이형	37.50	37.50	0.01	25.0
	가공당
			각설탕	99.80	0.01	> 0.01	0.15
			빙설탕	99.80	0.06	0.01	0.06
			분말 설탕	99.80	0.02	0.01	0.02
과립상 당			99.80	0.01	0.02	0.02
원료당			원료당	97.70	0.70	0.45	0.50

※ 미키 켄(1994) "설탕의 종류와 특성"에서 인용하여 개변

4.3. 기타

메이플 시럽, 벌꿀, 캐러멜, 달고나는 설탕을 포함하거나 설탕으로 만든 식품이다.

5. 어원

설탕은 희고 고운 당이라는 뜻의 '설당(雪糖)'에서 유래되었는데, 그 발음이 와전되어 '설탕'이 되었다. 영어 단어 'sugar'는 "갈거나 설탕으로 만든"을 의미하는 산스크리트어 śarkarā^sa-latn에서 유래했다. 이 단어는 페르시아어 shakar^fa-latn와 아랍어 sukkar로 파생되었다. 아랍어 단어는 중세 라틴어 succarum으로 차용되었고, 여기에서 12세기 고대 프랑스어 sucre와 영어 sugar가 유래되었다.

야자당은 대추야자 수액이나 사탕수수 즙으로 만든 거친 흑설탕으로, 어원도 비슷하다. 포르투갈어 jágara^{포르투갈어}는 말라얄람어 cakkarā^ml-latn에서 왔고, 이는 산스크리트어 śarkarā^sa-latn에서 유래되었다.

기원전 4세기 후반에 산스크리트어로 쓰인 고전 "실리론"에는 순도가 가장 낮은 구다, 캔디의 어원이 된 칸다, 순도가 가장 높은 사르카라(Sarkara 또는 Sarkkara)의 3종류의 설탕에 대한 설명이 기재되어 있다. 사르카라는 영어의 "Sugar"와 프랑스어의 "Sucre"의 어원이 되었다.

6. 화학

과학적으로, 설탕은 단당류, 이당류, 올리고당과 같은 여러 가지 탄수화물을 광범위하게 지칭한다. 단당류는 "단순 당"이라고도 불리며, 가장 중요한 것은 포도당이다. 대부분의 단당류는 n이 3과 7 사이인 공식을 따른다(데옥시리보스는 예외). 포도당의 분자식은 이다. 일반적인 당의 이름은 "포도당"과 "과당"과 같이 -오스로 끝난다.

폐쇄 사슬 형태의 단당류는 다른 단당류와 글리코사이드 결합을 형성하여 이당류(수크로스 등)와 다당류(전분 또는 셀룰로스 등)를 생성할 수 있다. 이러한 화합물이 대사되기 전에 효소는 이러한 글리코사이드 결합을 가수분해하거나 파괴해야 한다. 소화 및 흡수 후 혈액 및 내부 조직에 존재하는 주요 단당류에는 포도당, 과당 및 갈락토스가 포함된다.

과당, 갈락토스, 포도당은 모두 단당류, 즉 일반적인 화학식 C₆H₁₂O₆을 갖는 단순 당류이다. 이들은 5개의 수산기(−OH)와 1개의 카르보닐기(C=O)를 가지며, 물에 녹으면 고리형 구조를 이룬다. 각 단당류는 여러 이성질체로 존재하며, 편광된 빛을 오른쪽 또는 왼쪽으로 굴절시키는 오른돌이 및 왼돌이 형태를 갖는다.

* 과당은 과일 설탕이라고도 하며, 과일, 일부 뿌리채소, 사탕수수, 꿀 등에 자연적으로 존재하며 당류 중 가장 달콤하다. 과당은 설탕의 구성 성분 중 하나이다. 과당은 고과당 옥수수 시럽으로 사용되는데, 이는 가수분해된 옥수수 전분으로부터 제조되며, 효소를 첨가하여 포도당의 일부를 과당으로 전환하여 옥수수 시럽을 만든다.
* 갈락토스는 일반적으로 자유 상태로 존재하지 않지만, 이당류인 젖당 또는 유당의 구성 성분으로, 포도당과 결합하여 존재한다. 갈락토스는 포도당보다 덜 달콤하다. 갈락토스는 적혈구 표면에서 발견되는 항체의 구성 성분으로, 혈액형을 결정한다.
* 포도당은 과일과 식물 즙에 자연적으로 존재하며, 광합성의 주요 생성물이다. 녹말은 소화 과정에서 포도당으로 전환되며, 포도당은 동물 체내에서 혈류를 통해 운반되는 당의 형태이다. 이론적으로 포도당에는 두 개의 거울상 이성질체 (서로 거울상)가 있지만, 자연적으로 존재하는 포도당은 D-포도당이다.

설탕의 주성분은 수크로스(자당)이다. 자당은 소화 과정에서 포도당과 과당으로 분해되어 흡수된다.

7. 대체 감미료

설탕 대체 감미료는 칼로리가 적거나 없는 감미료로, 다이어트와 혈당 관리에 유용하다. 대표적인 감미료로는 스테비아, 에리스리톨, 아스파탐 등이 있다. 이러한 감미료들은 설탕보다 단맛이 강하면서도 혈당 수치에 미치는 영향이 적어 건강 관리에 도움이 된다.

* 스테비아: 식물에서 추출한 천연 감미료로, 칼로리가 없으며 혈당 수치에 영향을 미치지 않는다.
* 에리스리톨: 당알코올의 일종으로, 칼로리가 거의 없고 소화기관에서 흡수되지 않아 혈당 수치에 영향을 미치지 않는다.
* 아스파탐: 인공 감미료로, 칼로리가 거의 없고 설탕보다 200배 이상의 단맛을 내며, 다양한 식품과 음료에 사용된다.

8. 관련 사건

* 네이멍구 식약감독국에서 설탕 2건이 부적합 판정을 받았다.
* 호주 및 뉴질랜드 연방정부에서 첨가 유지류 및 당류 표시에 대한 구체적인 논의가 있었다.
* 콜롬비아 보건사회보호부는 적당한 설탕 섭취를 권고했다.
* 전 세계적으로 '설탕과의 전쟁'이 확대되고 있으며, 국내에서도 관련 논의가 활발하다.
* 스페인에서는 세계보건기구(WHO) 하루 권장량의 2배에 달하는 설탕을 섭취하고 있다.
* 'GM 미생물'로 만든 설탕이 대량으로 유통되고 있다.
* 아르헨티나에서는 설탕 섭취 권고량의 3배를 섭취하고 있다.
* 미국 Innovative Food Processors, Inc.에서 금속 조각 혼입 가능성으로 설탕을 회수했다.
* 중국 안후이 경찰이 대규모 가짜 설탕 밀반입 유통을 적발했다.
* 미국 Domino Foods, Inc.에서 금속 혼입으로 설탕을 회수했다.
* 타이완에서 태국산 'NAM JAI 종려당'에서 보존료 함량 규정 부적합이 검출되었다.
* 베네수엘라에서 불법으로 보관된 정제당이 회수되었다.