구연산의 기능성

[무정묵향]

구연산 (Citric acid)

1. 생화학적 고찰

1. 성  상 : 무색∼투명한 결정, 입자 또는 덩어리이거나 백색의 결정성 분말로 냄새는 없으나 강한 산미를 가지고 있다. 본품은 한 분자의 결정수를 가지고 있는 사방정계의 프리즘 결정이고 건조한 공기 중에서는 결정수를 잃어 풍화되고 습한 공기 중에서는 서서히 조해된다. 물에는 쉽게 용해되며 에탄올, 메탄올에도 잘 용해되는데 유기용매에는 용해되기 어렵다. 비중은 1.542이고 녹는점(m.p)은 153∼154℃이다.

2. 설  명 : 시트르산(citric acid)으로 구연산(枸祁酸)이라고도 한다. 화학식 C₆H₈O₇. 많은 식물의 씨나 과즙 속에 유리상태의 산으로 함유되어 있다. 구연이란 시트론(citron)의 한자명이며, 시트론을 비롯하여 레몬이나 덜 익은 광귤 등 감귤류의 과일에 특히 많이 함유되어 있는 데에서 연유한다. 영어명인 citric acid의 citric도 감귤류를 뜻하는 그리스어인 citrus에서 유래한 것이다. 물에서 결정시키면 1분자의 결정수를 지닌 큰 주상 결정이 생긴다. 가열하면 무수물(無水物)이 되는데, 이것은 녹는점이 153℃이다. 온도를 더 올리면 175℃에서 아코니트산이 되고, 고온에서는 이타콘산 무수물이나 전위 생성물인 시트라콘산 무수물 및 아세톤디카르복실산을 생성한다. 구연산의 산미는 타르타르산, 말산에 비하여 순하므로 산미료로 널리 사용하고 있으며, 항산화제와 병용하면 효력증진제(Synergist)역할을 하여 산화방지효과를 증진하는 성질이 있다.

3. 용  도 : 과즙, 청량음료에 첨가하거나, 의약품, 이뇨성 음료에 신맛을 내는 외에 분석시약으로도 사용된다. 또, 혈액응고에는 칼슘이온이 필요한데, 시트르산은 칼슘이온을 포착(捕捉)하므로 혈액응고저지제로 사용된다.

   ※ 구연산은 천연의 감귤 과즙에 많이 함유되어 있고, 설탕, 당질, 녹말, 포도당의 발효에 이해 얻어지는 물질로 강한 신맛을 내는 무색투명의 입자이다. 이것은  일반적으로 음료수나 과일 관련 가공식품을 만드는 데 쓰이는 첨가물로 쓰인다.  노화를 방지하려면 규칙적인 탄수화물을 섭취하여 구연산 생성을 적당하게 유지하도록 하여 호흡으로 공급되는 산소의 양에 알맞게 대응하여야 하고 탄수화물 대사가 정상적으로 이루어지지 않을 경우는 직접적인 방법으로 구연산을 공급하여 주는 것이 이상적이다. 탄수화물의 체내 비축이 부족하여 구연산 대사가 불가능할 경우는 호흡되는 산소를 소비할 수 없기 때문에 지방질로 대체하여 산소를 소비하게 된다. 심한 운동이나 에어로빅 등 운동에서 호흡량을 증가시킴으로 지방질의 소비량이 증가되는 이유가 바로 이런 현상이며, 지방의 소모를 더욱 증가시켜 살을 빼려는 다이어트도 여기에 근거를 두고 운동요법을 택하는 것이다. 다른 한편 구연산은 화학적인 유기산이기 때문에 식품 원료의 이상발효에 의하여 발생되는 유해한 생성물과 반응하여 체외로 배설하는 역할도 겸하고 있어 해독작용을 하고 있다. 그런데 구연산은 천연 과즙에 모두 풍부하게 함유되어 있고 일반 청량음료에도 충분히 첨가되어 있는 상태임으로 별도의 구연산만을 추가로 공급시켜주는 노력은 할 필요가 없다.

   2. 기능성

1. 구연산을 섭취하면 그레브스싸이클의 출발물질이 되어 신진대사가 원할하여짐과 동시에 인체 피로물질을 신속히 배출하고 혈액을 맑게 하여 순환을 잘하게 되며, 음식물의 완전소화흡수, 자연치유력이 최대효과를 발휘한다.

2. 유산이 체내에 축적되면 세포가 노화되어 동맥경화증, 고혈압, 간장병, 류마치스 등 성인 병 및 노화현상을 방지한다. 구연산으로 유산을 억제하면 칼슘이온의 작용으로 유산을 분해 배출하므로 성인병, 노화방지에 효과적이다.

3. 혈액을 약알칼리성으로 유지하는, 즉 혈액을 맑게 하는 작용이 있으므로 자연히 신진대사를 활발하게 해주므로 신체의 모든 기능을 정상적으로 활동하게 한다. 인체내 젖산 등의 피로물질을 분해하여 피로회복에 효과적이며 자연치유력을 최대한으로 해준다.

4. 만성신장병으로 신장의 기능이 저하, 부종, 고혈압, 전해질이상, 빈혈 등의 증상이 나타나고 그 정도가 심해 요독증에 이를 경우 신장의 기능을 최대로 증진시켜 노폐물이 쌓이지 않도록 도와주며 면역능력을 증진시킨다.

5. 좌골신경통, 요통 등의 통증을 없애준다. 이는 약알칼리로 체질이 개선되기 때문이며, 맑은 혈액으로 혈액순환을 좋게 하여 자연 치유력이 최대로 작용하기 때문이다.

6. 숙취에 효과적이며 간 기능을 강화시킨다. 또한 산성혈액을 정화하여 강한 체질, 항체 체질로 바꾸는 작용을 한다.

   3. 독성 및 부작용

1. 사용기준 없이 널리 사용하고 있는데 25∼30g을 일시에 섭취하면 치사에 이른다.

2. 위궤양환자나 위산과다현상의 질환자는 구연산의 복용을 하지 말아야 한다.

   4. 용도

1. 본품은 향료 증강, 보존성 효과 증강, 양호한 겔강도의 형성과 가공치즈에서 좋은 조직을 형성하게 하고 품질을 좋게 하며 유지 함유식품의 변패방지, 가공을 쉽게하는 pH의 조절, 갈변방지, 절단된 과일과 야채의 색 보유, 냉동생선의 변패·변색방지에 효과가 있다. 본품은 금속이온과 안정된 착염을 형성하여 불활성화한다.

2. 또 구연산나트륨은 가공치즈 제조에서 유화제로 사용하는데 유화성은 조직, 가소성 및 분리되지 않는 균일한 용융성을 발휘한다.

3. 청량음료수에 0.13∼0.3% 첨가하고 분말주스, 과즙, 과일통조림, 젤리, 냉과, 알사탕, 캔디류에 1% 사용하며 잼, 소스 등에도 이용되고 있다. 맛을 부드럽게 하기 위해서는 구연산나트륨과 병용하는 경우가 많다.

4. 우유제품에서 크림의 생지를 개량하거나 산패방지를 위하여, 그리고 가공치즈, 아이스크림 등의 안정제 및 유화제로서 구연산나트륨과 함께 0.2∼0.3% 사용한다.

5. 산화방지제(비타만 C의 안정제)로서 냉동과일, 과일가공품에 사용하고 식용유지의 산패 방지를 위하여 0.001∼0.05% 정도 첨가한다.

   5. 제조법

   감귤류의 과즙이나 발효법으로 얻어진 구연산칼슘을 황산으로 분해하여 제조하는 공업적으로는 현재 발효법이 주로 행하여지고 있다. 이는 설탕, 당밀, 전분찌꺼기 또는 포도당을 원료로 하여 여기에 흑국균(Aspergillus niger)을 작용시켜 액체배양법 또는 고체배양법에 의하여 구연산이 생성되도록 하고 이를 칼슘염으로 분리한 다음 황산을 작용하여 생성된 황산칼슘을 제거한 여액을 농축 결정화한다. 이 결정은 조잡한 결정이고 이를 재결정하여 정제한 다음 순수품으로 제조한다.

   최근에는 석유로부터 얻는 노르말 파라핀을 탄소원으로 하여 Arthrolacter속의 세균, Penicillium속, Aspergillus속이 곰팡이, Candida속의 효모 등을 배양하고 배양액 중에 구연산을 축적시키는 방법을 이용하고 있다.

   구연산칼륨 (Potassium Citrate)

   구연산칼륨은 1985년 미국 FDA로부터 공인받은 가장 널리 사용되는 결석치료제이다. 최근에는 본사에 의해 국내에서도 유로시트라가 시판되어 결석치료에 큰 효과를 볼 수 있게 되었다.

   1. 약리 작용

   정상상태에서 경구로 투여된 구연산칼륨은 대부분 흡수된다. 흡수된 구연산은 알칼리 부하로 작용하게 되어 신장에서 구연산의 배설을 증가시키고, 뇨의 pH를 증가시킨다. 저칼륨혈증이 있는 경우에는 세포내 산성증을 교정하므로써 구연산의 배설을 증가시킨다.

   

   (구연산칼륨의 구연산뇨 작용에 대한 도표)

   2. 물리화학적 작용

   구연산칼륨의 물리화학적 효과는 뇨중 구연산의 배설을 증가시키고, 뇨의 산성도를 높이므로써 나타나게 된다. 뇨중 구연산이 증가하므로써 칼슘수산의 결정화를 억제하며 뇨의 산성도가 증가하면 칼슘수산과 요산의 결정화를 지연시킨다. 산성도가 더욱 증가하면 구연산과 인산의 해리가 증가되어 칼슘과 결합하여 뇨중 이온화칼슘농도를 감소시키므로써 결석을 형성하는 칼슘염의 포화도를 낮춘다.

   또한 뇨산성도가 증가하여 요산의 해리가 증가하면, 비해리요산의 농도가 감소하여 요산석의 발생을 억제한다.

   

   (구연산칼륨의 물리화학적 작용)

   3. 적용증

1. 요로결석 등과 같이 장기간 알칼리성 뇨의 유지를 필요로 하는 질환

2. 통풍치료시 uricosuric agent 보조요법

3. 신세뇨관 이상으로 인한 산성증의 치료

   4. 임상효과

1. 해외임상결과 : 1993년 Barcelo 등은 저구연산뇨증을 갖는 칼슘결석환자에게 구연산칼륨과 플라세보를 각각 3년동안 투여한 결과 투여군에서는 결석발생율이 80~90%로 감소하였으나 위약군에서는 거의 변화가 없었다. 1994년에 Cicerello 등은 충격파쇄석술을 시행한 후 5㎜ 미만의 잔석이 있는 환자를 대상으로 구연산칼륨나트륨을 6개월 투여한 군과 대조군을 비교한 결과 투여군에서 65~71%의 결석 제거율을 보인데 반하여 대조군에서는 21~27%의 결석 제거율을 보였다.

2. 국내임상결과 : 2000년 6월부터 대한비뇨기과학회 주관으로 전국 11개 종합병원에서 결석환자를 대상으로 유로시트라에 대한 임상실험 중에 있는데 현재까지는 좋은 치료효과를 나타내고 있으며 2001년 가을학회에 그 결과가 발표될 예정이다.