아황산염

1. 개요

아황산염은 아황산의 염으로, 식품 보존료, 조미료, 와인 제조 등에 사용된다. 아황산염은 삼각뿔형 구조를 가지며, 이산화황, 아황산수소칼륨, 아황산수소나트륨 등의 형태로 존재한다. 와인에 첨가되어 부패와 산화를 방지하며, 유기농 와인에도 소량 함유될 수 있다.

아황산염은 식품 첨가물로 사용될 때 E 넘버가 부여되며, 건조 과일, 무, 감자 제품의 방부제로도 사용된다. 아황산염은 드물게 알레르기 반응을 일으킬 수 있으며, 천식 환자나 살리실산염 과민증 환자에게 특히 주의가 필요하다. 1986년 미국 식품의약국은 신선 식품에 아황산염 사용을 금지했으며, 현재 여러 국가에서 아황산염의 사용 및 표시 규정을 두고 있다.

2. 구조

아황산염 음이온은 세 개의 동일한 공명 구조로 설명할 수 있다. 각 공명 구조에서 황 원자는 형식 전하가 0(중성)인 하나의 산소 원자와 이중 결합을 하고, 다른 두 개의 산소 원자와는 각각 형식 전하가 -1인 단일 결합을 한다. 이는 음이온의 -2 전하를 설명한다. 또한 황에는 비결합 고립 전자쌍이 있어 VSEPR 이론에서 예측하는 구조는 암모니아(NH₃)와 같이 삼각뿔형이다. 하이브리드 공명 구조에서 S−O 결합은 1과 3분의 1의 결합 차수를 갖는다.

¹⁷O NMR 분광 데이터에 따르면 아황산염 이온의 양성자화는 이성질체의 혼합물을 생성한다.

3. 상업적 이용

아황산염은 식품 보존료 또는 조미료로 사용된다. 아황산염은 다음과 같은 다양한 형태로 존재할 수 있다.

* 이산화황: 아황산염은 아니지만 밀접하게 관련된 화학적 산화물이다.
* 아황산수소칼륨 또는 메타중아황산칼륨
* 아황산수소나트륨, 메타중아황산나트륨 또는 아황산나트륨

아황산염은 건조 과일, 보존된 무, 건조 감자 제품의 방부제로 자주 사용된다. 대부분의 맥주에는 더 이상 아황산염이 포함되어 있지 않지만, 일부 알코올성 사이다에는 포함되어 있다. 새우는 어선에서 아황산염으로 처리되는 경우가 있지만, 라벨에 해당 화학 물질이 표시되지 않을 수 있다. 1986년, 미국 식품의약국은 생으로 섭취하는 모든 신선한 과일과 채소에 아황산염 첨가를 금지했다.

아황산염에 대한 식품 첨가물의 E 넘버는 다음과 같다.

3.1. 포도주

포도주에는 어느 정도까지든 모든 포도주에 자연적으로 아황산염이 발생한다. 아황산염은 원하는 시점에 발효를 중단시키기 위해 일반적으로 투입되며, 방부제로 포도주에 첨가되어 포도주 제조의 여러 단계에서 부패와 산화를 방지할 수 있다. 이산화 황(SO₂)은 포도주를 산화와 세균으로부터 보호한다.

유기농 포도주는 반드시 아황산염이 없는 것은 아니지만 일반적으로 함량이 적으며, 규정에서는 이러한 포도주에 대한 최대 아황산염 함량을 더 낮게 규정하고 있다. 일반적으로 화이트 와인은 레드 와인보다 더 많은 아황산염을 함유하고 있으며, 단맛이 나는 와인은 드라이한 와인보다 더 많은 아황산염을 함유하고 있다.

미국에서는 1987년 중반 이후에 병입된 포도주는 10 ppm 이상 함유하고 있는 경우 아황산염을 함유하고 있다는 라벨을 부착해야 한다. 유럽 연합에서는 이와 유사한 규정이 2005년 11월에 발효되었다. 여기에는 이산화 황도 포함되며, 한도는 킬로그램 또는 리터당 이산화 황 상당량의 밀리그램으로 정해진다. 2012년에는 유기농 포도주에 대한 새로운 규정이 발효되었다. 영국에서도 유사한 법률이 적용된다. "아황산염"(또는 이산화 황)이 10mg/L(ppm) 이상 함유된 포도주 병에는 라벨에 "아황산염 함유" 문구를 표시해야 한다. 이는 아황산염이 포도주 제조 과정에서 자연적으로 발생하거나 첨가된 경우에도 다르지 않다.

3.2. 기타 식품

아황산염은 건조 과일, 보존된 무, 건조 감자 제품의 방부제로 자주 사용된다.

대부분의 맥주에는 더 이상 아황산염이 포함되어 있지 않지만, 일부 알코올성 사이다에는 포함되어 있다. 새우는 어선에서 아황산염으로 처리되는 경우가 있지만, 라벨에 해당 화학 물질이 표시되지 않을 수 있다. 1986년, 미국 식품의약국은 생으로 섭취하는 모든 신선한 과일과 채소에 아황산염 첨가를 금지했다.

3.3. 식품 첨가물 E 번호

아황산염에 대한 식품 첨가물의 E 넘버는 다음과 같다.

4. 건강에 미치는 영향

아황산염에 대한 알레르기 반응은 일반인에게는 매우 드물지만, 아토피를 가진 과민성 개인에게는 더 흔하게 나타나는 것으로 보인다.

아황산염은 9대 식품 알레르기 물질 중 하나로 꼽히지만, 아황산염에 대한 반응은 진정한 알레르기는 아니다. 일부 사람들은 아황산염에 대한 양성 피부 알레르기 검사 결과를 보이는데, 이는 진정한 알레르기(IgE 매개)를 나타낸다. 아황산염을 함유한 화장품이나 약물을 정기적으로 사용하는 개인에게서 손, 회음부, 얼굴의 만성적인 피부 질환이 보고되었다. 아황산염에 대한 직업적 노출은 지속적인 피부 증상을 유발하는 것으로 보고되었다.

아황산염을 함유한 음식을 섭취한 후 몇 분 안에 호흡 곤란을 일으킬 수 있다. 천식 환자와 살리실산염 과민증 (또는 아스피린 과민증)이 있는 사람들은 아황산염에 대한 반응 위험이 증가할 수 있다. 아나필락시스 및 생명을 위협하는 반응은 드물다. 다른 잠재적 증상으로는 재채기, 인후 부기, 두드러기, 편두통 등이 있다.

2017년 연구에 따르면, 아황산염이 인간 마이크로바이옴에서 발견되는 박테리아에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.

5. 사용 및 표시 규정

1986년, 미국 식품의약국(FDA)은 신선하게 섭취하는 식품(샐러드 재료 등)에 아황산염을 방부제로 사용하는 것을 금지했다. 이는 에리소르브산과 그 염(에리소르브산나트륨)의 방부제 사용 증가에 기여했다. 아황산염은 식품의 비타민 B1을 파괴할 수 있기 때문에 육류와 같이 비타민 B1이 풍부한 식품에는 첨가할 수 없다.

캐나다에서 식품에 첨가할 수 있는 아황산염은 아황산수소칼륨, 메타중아황산칼륨, 아황산수소나트륨, 디치온산나트륨, 메타중아황산나트륨, 아황산나트륨, 이산화황 및 아황산이다. 이들은 아황산염, 황산염, 아황산염 제제라는 일반적인 이름으로도 표시될 수 있다.

5.1. 미국

1986년, 미국 식품의약국(FDA)은 신선하게 섭취하는 식품(샐러드 재료 등)에 아황산염을 방부제로 사용하는 것을 금지했다. 이는 에리소르브산과 그 염(에리소르브산나트륨)의 방부제 사용 증가에 기여했다.

아황산염은 식품의 비타민 B1을 파괴할 수 있기 때문에 육류와 같이 비타민 B1이 풍부한 식품에는 첨가할 수 없다.

일반적으로 미국 라벨링 규정은 아황산염이 방부제로 특별히 첨가된 경우가 아니라면 식품에 아황산염이 포함되어 있는지 표시할 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 많은 회사들이 자발적으로 아황산염 함유 식품을 표기하고 있다. 식품 가공에 아황산염이 사용(방부제 외)되었을 경우, 부수적 첨가물이 아니고(21 CFR 101.100(a)(3)), 완제품에 10ppm 이상 함유되어 있다면 표시해야 한다(21 CFR 101.100(a)(4)).

미국에서 식품에 첨가할 수 있는 아황산염은 이산화황, 아황산나트륨, 아황산수소나트륨, 아황산수소칼륨, 메타중아황산나트륨, 메타중아황산칼륨이다. 10ppm 미만의 아황산염을 함유할 가능성이 있는 제품(과일 및 알코올 음료)은 성분 표시가 필요하지 않으며, 일반적으로 아황산염의 존재는 공개되지 않는다.

5.2. 유럽 연합 (EU)

유럽 연합 법은 식품 라벨에 "아황산염 함유"(킬로그램 또는 리터당 10밀리그램 초과)를 명시하도록 요구한다.

5.3. 호주 및 뉴질랜드

호주와 뉴질랜드에서는 포장 식품에 아황산염이 10mg/kg (ppm) 이상의 농도로 포함된 경우 다음의 경우에 해당하면 성분 목록에 표시해야 한다.

6. 몰리브덴 보조 인자 결핍증

신생아의 혈액 및 소변 내 높은 아황산염 함량은 몰리브덴 보조 인자 결핍 질환으로 인해 발생할 수 있으며, 치료하지 않으면 신경 손상 및 조기 사망을 초래한다. 매일 주사를 필요로 하는 치료법은 2009년에 도입되었다.