감미료가 설탕처럼 단맛을 낼 수 있는 이유를 알기 위해서는 우선 인체가 단맛을 감지하는 과정에 대해 살펴보아야 합니다. 우리는 음식의 맛을 혀로 느끼는데, 혀에는 맛을 가진 분자들에 반응하여 뇌로 신호를 전달하는 미각세포가 있습니다. 각 세포에서 음식 속의 맛을 내는 다양한 분자들을 인식하는 부분을 미각 수용체라고 부릅니다. 이러한 미각 세포의 수용체들이 어떤 분자에 반응하는지에 따라 우리가 인식하는 맛이 달라지지요. 미각세포가 인지할 수 있는 맛에는 단맛, 쓴맛, 짠맛, 신맛, 감칠맛의 5가지가 있습니다. 이 중에서도 짠맛을 감지하는 미각 세포의 경우, 세포막의 나트륨 이온 통로를 통과한 나트륨 이온을 통해 활성화됩니다. 한편 신맛을 감지하는 미각 세포는 수소 이온 통로를 통해 수소 이온을 감지할 때 활성화됩니다. 때문에 우리는 나트륨이 많은 음식을 짠 맛으로, 수소 이온이 많은 탄산이나 레몬을 신 맛으로 느끼는 것이지요.

앞서 감미료가 설탕처럼 단맛을 내는 이유를 알아보았는데요, 여전히 해결하지 못한 의문이 있습니다. 흔히들 합성 감미료를 소개할 때 '설탕보다 600배 더 단맛을 내는 수크랄로스' 와 같은 문구로 단맛을 강조하곤 하는데요, 이 600배라는 수치는 어떻게 측정한 걸까요?

 

대표적으로 수크랄로스를 예로 들어 보겠습니다. 미각 세포가 활성화된 직후로 돌아가 봅시다. 미각 세포는 신호를 전달하는 감각세포로써 뇌로 신호를 전달하는 감각 뉴런과 연결되어 있습니다. 이때 자극이 뇌까지 전달 되려면 일정 크기 이상의 전기적 자극을 가해주어야 하는데요, 자극의 크기는 분자가 G-단백질 수용체에 결합하려는 힘의 세기에 따라 결정됩니다. 화합물과 수용체는 보통 정전기적 인력으로 결합하며, 이 과정에서 이용되는 이온 분자의 전기적 결합력이 셀수록 수용체와 결합이 잘 일어나고, 수용체에서 쉽게 떨어지지 않으면서 강한 자극을 줍니다. 설탕은 G-단백질 수용체와 결합하는 과정에서 수산화 이온(OH-)을 이용하고, 수크랄로스는 염화 이온(Cl-)을 결합에 이용하는데, 이때 염화 이온의 전기적 결합력이 수산화 이온보다 강해 G-단백질 수용체에 더욱 강하게 결합합니다. 이 때문에 우리가 단 맛을 느끼기 위해 필요한 화합물의 최소 농도는 수크랄로스가 설탕의 600분의 1 정도이고, 따라서 수크랄로스가 설탕보다 600배 더 달다고 말할 수 있는 것이지요.

최근 인체에 흡수되지 않는다는 장점이 있어 인기를 얻은 스테비아도 G-단백질 수용체의 리간드로 작용하는 성분으로 구성되어 있어서 우리에게 달게 느껴지는 합성 감미료입니다. 그런데 스테비아의 구성 성분에는 인체의 에너지원인 포도당이 들어있는데, 스테비아는 왜 인체에 흡수되지 않는 것일까요? 그 원리는 바로 ‘글리코시드’라는 개념에 있습니다.

‘글리코시드’란 포도당과 같은 단당류가 다른 물질과 탈수 축합 반응을 한 결과로 생성된 새로운 화합물을 뜻합니다. 이 결합 과정에서 단당류에 결합하는 물질(아글리콘)에 따라 다양한 종류의 글리코시드가 생성되어 독특한 생리적 작용이 일어납니다. 식물이 식물 내에 당을 저장한다거나, 삼투압을 조절한다거나, 해독을 하고 노폐물을 제거하는 등의 독특한 생리적 작용 역시 이 글리코시드로 인해 나타나는 것이랍니다.