약학대학

약학대학 김현우 교수 연구팀, 효소 처리 스테비아의 새로운 산 분해 경로 규명 및 분석법 제안

– 식품화학 분야 세계적 권위지 ‘Food Chemistry’ 게재 -

▲ 왼쪽부터 동국대 약학과 김현우 교수, 김명지 생약학전공 박사수료생

동국대학교 약학대학 약학과 김현우 교수 연구팀은 최근 효소 처리 스테비올 배당체(EMS)가 산성 조건에서 기존 천연 스테비아와는 다른 화학적 분해 경로를 거친다는 사실을 규명하고, 이를 반영한 정밀 분석의 필요성을 제안했다. 해당 연구 결과는 식품 과학 및 화학 분야의 국제 저명 학술지인 ‘Food Chemistry(IF=9.8, 상위 3.1%)’에 게재됐다.

효소 처리 스테비아(이하 EMS)는 천연 스테비올 배당체의 쓴맛을 개선하기 위해 당을 추가한 기능성 감미료다. 국내외 식품 산업에서 널리 사용되고 있는 EMS는 최근까지 천연 스테비아와 유사한 구조로 인해 산 분해 시 동일한 대사체 및 분해 산물을 생성한다고 간주돼 왔다. 하지만 김현우 교수 연구팀은 천연물 화학 기반의 정밀 분석을 통해, EMS의 과도한 당화(Glucosylation)가 스테비올 골격의 화학적 안정성에 영향을 미쳐 새로운 분해 경로를 유도한다는 사실을 세계 최초로 입증했다.

연구팀은 산성 조건에서 EMS를 가수분해할 때, 기존에 알려진 주산물 '이소 스테비올(Isosteviol)' 외에 부산물 ‘ent-13-hydroxykaur-15-en-19-oic acid’가 유의미한 수준으로 생성됨을 확인했다. 연구팀은 NMR, HRMS 및 X-선 회절 분석(X-ray diffraction)을 통해 해당 물질의 구조를 명확히 규명하고, pH와 반응 시간에 따른 생성 역학을 체계적으로 분석했다.

특히, 이번 연구는 현재 규제 기관 및 품질 관리 현장에서 사용하는 ‘스테비올 당량’ 산출 방식에 중요한 시사점을 던진다. EMS가 포함된 제품의 경우 상당량의 골격이 새로운 부산물로 전환되기 때문에, 기존 방식처럼 산 가수분해 후 이소스테비올 양만 측정해 전체 함량을 추정하면 실제 스테비올 함량을 과소평가할 수 있음을 지적했다.

또한 연구팀은 해당 부산물이 인체 피부 세포(HaCaT)에 대해 독성을 나타내지 않으며, 오히려 특정 농도에서 항산화 효과를 보인다는 생물학적 평가 결과와 함께 물질의 안전성 및 특성을 다각도로 검토했다.

김현우 교수는 “이번 연구는 천연물 유래 첨가물의 구조적 변형이 실제 가공 환경에서 예기치 못한 화학적 변화를 일으킬 수 있음을 보여준 사례”라며, “단순히 성분을 확인하는 것을 넘어, 변형된 천연물 성분이 식품 내에서 나타내는 복잡한 거동을 정밀하게 모니터링할 수 있는 차세대 분석 표준을 확립하는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

한편, 본 연구는 한국연구재단 우수신진연구의 지원을 통해 수행되었다.

*논문링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308814626010939