지방의 산패

식품 품질의 중요한 요소인 지방의 산패와 산화방지제에 대해 알아본다.

 지방을 함유하는 식품은 가공과 저장 등에 의해 공기 중의 산소와 산화반응을 일으킨다. 지방이 산화가 된 것을 산패되었다고 한다. 산패된 지방은 이취가 발생하고, 영양적 가치가 감소하며, 산패 물질 중에는 발암물질도 있다. 즉, 품질적 측면과 식품 안전성 측면에서 산패 방지, 즉 산화방지제의 사용은 아주 중요하다. 지방의 산화는 지방산에서 발생한다. 이때 산소와 더 반응하기 쉬운 불포화지방산이 포화지방산보다 산패가 더 잘 일어난다. 또한 온도가 높은 경우, 금속이온이 존재하는 경우, 빛에 노출되는 경우 지방 산패가 더욱 잘 일어난다.

 이와 같이 산패, 즉 산화를 유도하는 물질을 프로 옥시던트(pro-oxidant)라고 한다. 지방 산화에는 자동 산화(autoxidation), 광산화(photooxidation), 열산화(thermal oxidation)가 있다. 우선 자동 산화에 대해 살펴본다.

 자동 산화는 개시, 전파, 종결 단계로 되어있다. 개시 단계에서는 프로 옥시던트가 개시자(inhibitor) 역할을 하며 반응이 활성화된다. 전파 단계에서는 지방산 분자 내에 공유결합을 이루던 전자쌍이 분열하여 수소가 떨어지고 자유라디칼이 생성된다.  자유라디칼은 매우 높은 반응성을 가지고 있다. 이렇게 생성된 자유라디칼은 산소와 결합하고 과산화 라디칼을 생성한다. 생성된 과산화 라디칼은 다시 다른 지방산과 반응하여 지방산의 수소를 떼어내 하이드로 과산화물(hydroperoxide)과 자유라디칼을 생성한다. 이렇게 하여 연쇄반응을 통해 전파 단계에서 연쇄적으로 라디칼을 생성하게 된다. 종결단계는 이러한 라디칼이 결합하여 중합체를 형성하고 연쇄반응을 할 수 없을 만큼 라디칼이 소진되어 반응이 종결된다.

 이와 같은 자동 산화의 과정에서 가장 중요한 것은 개시 단계이다. 특히 식품 가공 시 지방 산화의 개시에는 금속이온이 중요한 역할을 한다. 천연에는 금속이온 봉쇄제가 존재하지만 식품 가공 중에 손실되고 금속이온이 과잉으로 축적되거나 공정상의 노출로 인해 산화가 개시된다. 이를 방지하기 위해 금속이온과 결합하는 금속 킬레이트제를 사용하여 식품의 지방 산화를 방지할 수 있다. 더불어 하이드로 과산화물의 생성을 방지하여 전파 작용을 억제하는 방법도 있다. 자유라디칼 소거 산화방지제는 과산화 라디칼을 하이드로 과산화물로 환원시킨다. 이를 통해 전파 단계를 억제하고 생성 된 산화방지제에서 유래한 라디칼은 반응성이 약해 과산화 라디칼보다 반응성이 느리다. 마지막 방법은 담금질(quenching) 기작으로 일중항산소 소거 작용을 통해 자유라디칼의 전파 기작을 종결시킨다. 산화방지제의 종류에는 폴리페놀을 갖는 산화방지제와 플라보노이드 구조를 가지고 있는 산화방지제가 있다. 각각의 종류와 특징들에 대해서는 다음 포스팅에서 다루도록 한다.