구연산 [枸椽酸, citric acid]

[이 용갑]

구연산 [枸椽酸, citric acid]

히드록시트리 카르복실산의 하나이며, 시트론, 등자, 밀감등의 과실 중에 유리(遊離)되어 존재하며 여기에서 짜내어 제조된다. 또 당류(糖類)를 어떤 종류의 미생물로 발효시켜서 제조한다. 물에서 결정시키면 1수화물의 큰 주상정이 되고, 약100℃에서 녹고, 또 고온에서 무수물이 된다. 무수물의 융점 153℃, 더욱 고온 가열하면 175℃에서 분자내에 탈수를 일으켜 아코니트산이 된다. 전리상수는 .청량식료수(淸凉食料水) 제조에 사용된다.

구연산

요약 과일에 함유된 유기산. 탄산음료나 가공식품의 신맛을 내기 위해 사용하며 살균 효과가 있어 세탁, 청소할 때 친환경 세제로도 쓰인다.

개요  

레몬이나 귤, 라임 등에서 발견되는 유기산이다. 과일에서 신 맛을 느끼게 하는 성분으로 음료나 통조림, 가공식품의 산미료로 사용한다. 살균 효과가 있어 과탄산소다, 베이킹소다 등과 함께 친환경 세제로도 많이 쓰인다.

1784년 스웨덴의 화학자 카를 빌헬름 셸레가 레몬즙에서 구연산을 최초로 분리했다. 공업적으로는 사탕수수나 당밀에 아스퍼길루스 니게르균으로 발효시켜 제조한다. 구연산을 영문 이름 그대로 ‘시트르산(Citric Acid)’이라고도 한다. 'Citric'는 라틴어로 감귤류를 뜻하는 ‘시트러스(Citrus)’에서 유래한 것이다. 구연산의 구연(枸櫞)은 레몬류의 식물을 뜻한다.

구연산

특징

유기산의 하나로 신 맛을 낸다. 구조적으로는 유기산 중에서도 탄소 원자와 산소 원자가 이중으로 결합한 카르복시산에 해당한다. 구연산의 화학식은 C₆H₈O₇으로 3개의 카르복실기(-COOH)를 가지고 있다. 카르복실기에 메틸기가 붙으면 식초의 원료인 아세트산이 된다.

TCA 회로

구연산은 많은 동식물의 조직과 체액 속에 존재한다. 생물의 산소 호흡 과정에서 생성되기 때문이다. 생물은 산소 호흡을 통해 음식으로 섭취한 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하고 이 과정에서 발생하는 에너지를 ATP로 전환해 사용한다. ATP는 에너지 저장 수단으로 생물은 에너지가 필요할 때 ATP를 가수분해하여 에너지를 만들 수 있다.

산소 호흡은 '해당 과정, TCA 회로, 전자 전달계'의 과정으로 이루어진다. 해당 과정에서는 포도당이 피루브산과 물 분자로 분해된다. 피루브산은 미토콘드리아 내부로 이동한 뒤 산화하여 아세틸 CoA를 형성한다. 아세틸 CoA는 TCA 회로를 거쳐 CO₂로 분해되는데, 이 과정에서 옥살아세트산(C₄H₄O₅)과 결합해 시트르산(구연산)이 만들어진다. 즉 구연산은 지방, 단백질, 탄수화물이 생리적 산화작용을 통해 이산화탄소와 물로 변하는 과정에서 나타나는 일련의 화합물 중의 하나이다.

TCA 회로는 산소 호흡의 두 번째 과정으로 ‘트리카복실산(Tricarboxylic Acid) 회로'의 약칭이다. 초기 과정에서 3개의 카르복실기(-COOH)를 가진 유기산(Acid), 즉 시트르산(구연산)을 만들어낸다고 해서 이런 이름이 붙었다. TCA 회로에서 만들어진 시트르산은 여러 과정을 통해 다시 옥살아세트산이 되며 이 과정에서 ATP 한 분자를 포함해 NADH₂, FADH₂ 등의 분자가 생성된다. NADH₂, FADH₂는 전자 전달계를 거쳐 모두 ATP로 만들어진다.

활용

청량음료나 잼, 사탕, 가공식품 등의 신맛을 내는 데 사용한다. 일반적으로 음료나 가공식품에서 나는 신맛은 대개 구연산을 첨가한 것이다. 식품의 안정성을 높이기 위해 식용류 등에 구연산을 산패억제제로 넣기도 한다.

세탁이나 청소를 할 때 천연 세제로 구연산을 많이 이용한다. 살균 효과가 있는 데다 센물(경수)을 단물(연수)로 만들어 세탁을 수월하게 해주기 때문이다. 센물에 함유된 칼슘과 마그네슘 이온은 물때를 만들거나 비누와 결합해 비누찌꺼기를 만든다. 구연산은 3개의 카르복실기(-COOH)를 가지고 있어 칼슘이나 마그네슘과 같은 금속 이온과 쉽게 결합하여 물에 잘 녹는 금속 복합물을 만든다. 따라서 빨래할 때 구연산을 넣으면 세탁 효과를 높일 수 있으며 싱크대나 화장실의 물때를 청소할 때도 유용하다.

구연산의 분자구조

사용방법

세탁 시 세제와 함께 넣어 사용한다. 따뜻한 물에 희석한 구연산물을 섬유유연제 투입구에 넣으면 된다. 구연산은 약산성으로 물때나 얼룩, 곰팡이 제거에 효과가 있어 청소할 때 활용할 수 있다. 물 1ℓ에 구연산을 1~2 작은 수저 정도 섞어 희석하여 싱크대나 욕조, 배수구 등을 청소할 때 쓴다.

주의사항

락스 등 염소계 표백제와는 섞어서 사용하지 않아야 한다. 구연산과 염소계 표백제가 만나면 독성이 강한 염소가스가 발생하기 때문이다. 염소가스를 조금이라도 흡입하면 눈이나 코, 목의 점막이 손상되며 많은 양을 흡입할 경우 폐에 염증을 일으키는 등 중독 증상이 나타날 수 있다.

구연산을 물에 녹여 스프레이 형태로 사용하는 것도 주의해야 한다. 청소할 때는 편리하지만, 자칫 흡입할 가능성이 있어서다. 베이킹소다와 함께 사용할 때는 이산화탄소가 발생하므로 밀폐된 공간에서는 하지 않는다. 같은 이유로 베이킹소다와 구연산을 같이 섞어두어서도 안 된다. 또한, 습기를 쉽게 흡수하는 성질이 있어 밀폐용기에 보관하는 것이 좋다.