블로그

인공 감미료에 대한 연구가 활발해지고 다양한 종류가 등장한 데는 ‘설탕’에 대한 경계심이 가장 컸다고 할 수 있다. 전 세계적으로 비만과 2형 당뇨, 심혈관 질환 등 대사성 질환이 증가하는 추세를 보이며, 체중과 혈당을 고려한 당분 섭취의 관리는 점점 더 중요하게 여겨지고 있다. 인공 감미료에 대한 관심이 높아질 수밖에 없는 이유다.

일반적으로 인공 감미료는 ‘제로 칼로리(0 kcal)’라는 수식어로 가장 잘 알려져 있다. 하지만 단지 칼로리를 발생시키지 않는다는 것일 뿐, 건강에 아무런 영향이 없다는 의미는 아니다. 인공 감미료가 혈당 수치에 영향을 미치지는 않지만, 체내 당분 흡수 속도를 빠르게 한다는 연구 결과가 추가로 제기됐다.

단맛 수용체만 자극하는 인공 감미료

인공 감미료는 다른 말로 ‘비영양성 감미료’ 또는 '불활성 감미료'라고 부른다. 비영양성이란 소화 과정에서 몸에 흡수되지 않거나 매우 적은 양만 흡수된다는 뜻이다. 제로 칼로리가 가능한 이유다. 미각에서 단맛을 감지하는 수용체와 반응해 단맛을 내지만, 칼로리와 관련된 신호는 발생시키지 않기 때문이다.

설탕의 경우 체내에서 포도당으로 분해돼 에너지원으로 사용된다. 게다가 설탕은 단순당의 대표 주자라서 흡수 및 에너지로의 전환이 빠르다. 인공 감미료는 이로 인한 문제를 해결하기 위해 ‘단맛을 남기고 칼로리는 대폭 줄이는’ 것을 목표로 하여 만들어졌다.

인공 감미료는 같은 양의 설탕에 비해 적게는 수백 배, 많게는 천 배 단위의 단맛을 낸다. 즉, 매우 적은 양만 사용해도 충분한 단맛을 제공할 수 있다는 것이다. 본래 목표했던 바는 충족시켰지만, 인공 감미료가 장기적으로 대사 건강에 미치는 영향에 대해서는 꾸준히 의문이 제기돼왔다. 

그에 따른 연구 결과가 다방면으로 진행됐으며, 여전히 진행 중인 것들도 많다. 일부 연구에서는 건강에 문제가 되지 않는다는 긍정적 결과를 내놓은 반면, 다른 연구에서는 잠재적 위험을 지적하기도 하면서 현재 상황은 여전히 평행선을 달리고 있다.

인공 감미료, 장에서 직접적으로 흡수

호주 애들레이드 대학의 연구팀이 인공 감미료의 일종인 ‘수크랄로스’와 ‘아세설팜-K’를 대상으로 2주에 걸친 전임상 연구를 진행하고 그 결과를 영양, 식이요법, 건강 증진 등을 다루는 국제 저널 「뉴트리언츠(Nutrients)」에 게재했다. 두 종류의 감미료 모두 국내에 승인돼 있는 성분들이다.

애들레이드 의과대학 수석 연구원인 리처드 영 조교수는 “비영양성 감미료가 체내의 당분 처리를 어떻게 변화시키는지를 알아내고자 한 연구”라며 “이런 감미료들이 직접적으로 단맛 수용체와 상호작용하는 것인지, 아니면 장내 박테리아에 어떤 영향을 미쳐 간접적인 효과를 내는 것인지를 확인하고자 했다”라고 말했다.

연구팀은 항생제를 사용해 일부 쥐들의 장내 박테리아를 제거했다. 그런 다음 이들을 다시 두 개 그룹으로 나눠 한쪽에는 수크랄로스와 아세설팜-K가 첨가된 물을 마시게 하고, 다른 한쪽에는 보통 물을 마시게 했다. 마찬가지로 항생제를 쓰지 않은 정상 쥐를 두 그룹으로 나누고, 한쪽에는 인공 감미료가 첨가된 물을, 다른 한쪽에는 보통 물을 마시게 했다. 총 네 개 그룹이다.

2주 동안의 연구 결과, 인공 감미료가 첨가된 물을 마신 두 개 그룹의 쥐는 모두 장에서 감미료의 단맛 성분을 빠르게 흡수한다는 것을 확인했다. 항생제 투여 여부와 관계 없이 나타난 결과다. 단, 앞서 설명한 것처럼 이들은 칼로리 반응을 일으키지 않기 때문에 혈당 수치에는 변화가 없었다.

즉, 리처드 영 조교수가 언급했던 연구 목적에 따르면, 인공 감미료는 체내에서 단맛 수용체와 직접적으로 상호작용한다는 것을 확인한 것이다.

긍정적? 부정적? 좀 더 두고봐야

이 연구 결과는 어떻게 받아들여야 할까? 장에서 흡수가 빨라진다는 것은 왠지 부정적인 뉘앙스를 제공한다. 하지만 실제로 인공 감미료는 비영양성이기 때문에 혈당 수치에 영향을 주지 않는다. 또한, 인공 감미료의 성분은 장에서 흡수되지 않거나 매우 적은 양만 흡수된다고 했는데, ‘빠르게 흡수된다’라는 것은 어떻게 받아들여야 할까? 

우선 ‘빠르게 흡수된다’라는 것에 대해서는 ‘흡수 속도’와 ‘흡수량’은 별개라는 점으로 이해해야 한다. 인공 감미료의 성분이 체내에서 전혀 흡수되지 않는다고는 볼 수 없으며, ‘흡수는 되지만 그 양이 매우 적다’라고 이해하는 것이 좋다. 대신, 이 적은 양이 빠르게 혈류로 흡수된다는 의미다.

반면, 건강에 미치는 영향에 대해서는 현재로서 명확한 결론을 내리기 어렵다. 이 연구의 내용을 토대로 한다면, 당장의 섭취가 건강에 어떤 부정적 영향을 미치지는 않는다. 하지만 인공 감미료는 체내에서 ‘단맛 성분을 처리하는 대사 과정’에 영향을 미칠 가능성이 있다. 너무 자주, 많이 섭취할 경우 당분 대사 시스템에 영향을 미칠 가능성도 있다는 것이다.

애들레이드 대학 연구팀은 이번 전임상 결과를 바탕으로 임상시험을 진행할 예정이다. 이를 통해 인공 감미료의 장기적인 섭취가 건강에 어떤 영향을 미치는지를 보다 명확히 알 수 있기를 기대한다. 향후 연구 결과에 따라 인공 감미료의 안전성과 효과에 대한 이해도는 더욱 높아질 수 있을 것이다.

골짜기에서 흐르는 물 소리, 나뭇잎을 흔드는 바람 소리, 숲속에서 지저귀는 새 소리 등등, 흔히 ‘자연의 소리’라 불리는 것들은 마음을 진정시키고 몸을 이완시키는 데 효과적인 것으로 알려져 있다. 밤에 잠을 이루지 못할 때 유튜브 등을 활용해 빗소리나 모닥불 타는 소리를 들으며 잠을 청하는 경우도 있다.

자연의 소리가 갖는 긍정적 효과에 대해서는 그다지 의심의 여지가 없다. 하지만 자연의 소리에 인위적인 소리가 섞여서 함께 들릴 경우, 그 효과가 크게 낮아진다는 연구 결과가 있다.

자연의 소리는 왜 편안하게 느껴질까?

자연에서 들리는 소리는 다양한 감각을 자극한다. 귀로 들리는 것 외에 뺨을 스치고 지나가는 바람 또는 따사롭게 내리쬐는 햇살의 감촉, 풀내음이나 꽃향기 등의 후각적 자극이 대표적이다. 눈을 감고 소리에 집중하면서 여유로운 풍경을 상상하는 것 또한 좋은 자극이 된다.

자연의 소리는 왜 편안하게 느껴질까? 인류가 진화하는 과정에서 유전자에 새겨진 본능과 친숙함 때문이라고 설명할 수도 있을 것이다. 하지만 이론적으로도 설명은 가능하다. 자연 소리는 보통 부드럽고 반복적인 패턴으로 이루어진다. 강렬하거나 날카롭지 않고, 갑작스럽게 치고 들어오는 대신 점진적인 변화를 그린다. 인간의 바이오 리듬과 조화를 이루는 기본 원리다.

이런 요인들이 통합돼, 자연의 소리는 스트레스 호르몬 수치를 낮추고 이완을 관장하는 부교감 신경계를 활성화시킨다는 연구 결과가 여럿 있다. 심박수와 혈압을 낮추고, 호흡도 천천히 안정적으로 이루어지게 하는 효과가 입증된 것이다. 집중력을 높이는 데도 효과가 있어, 학습이나 마음수련 등에 활용하는 경우도 종종 있다.

도시 소음, 긍정적 효과 줄일 수 있어

인구가 많은 도심지에서 흔히 들을 수 있는 소리들은 정확히 이와 반대 성향을 띤다. 예측할 수 없는 패턴, 크고 날카로운 소리가 흔하다. ‘불확실성’은 스트레스를 유발하는 대표적인 요인이며, 도심의 소리는 거의 대부분 불확실성을 따른다. 

또한, 도시의 소음은 빈번하고 다양하다. 어울리지 않는 소리들의 불협화음이 무작위로 들려오는 것은 신경을 예민하게 곤두서게끔 한다. 뇌가 이를 처리하는 데 어려움을 겪으며 인지적 부담이 늘어나는 탓이다. 언제 어떤 소리가 갑작스럽게 들릴지 예측할 수 없는 것은, 투쟁-도피 반응을 일으키기에 부족함이 없다.

스트레스를 달래기 위해 사람들은 이어폰에 의존해 자연의 소리를 듣기도 한다. 하지만 외부에서 들리는 소리를 완전히 차단해버리면 자칫 위험에 대응하지 못할 우려가 생긴다. 그래서 외부 소리가 어느 정도 들리는 가운데 심신을 안정시킬 수 있는 소리를 듣는 경우가 많다. 

하지만 이는 기대한 것보다 효과가 덜할 수 있다. 영국 웨스트 잉글랜드 대학 연구팀이 최근 「플로스 원(PLOS ONE)」에 발표한 연구 내용이 이를 뒷받침한다.

교통소음 더해진 자연 소리, 효과 적어

웨스트 잉글랜드 대학 연구팀은 68명의 자발적 참가자를 모집해 3분 가량으로 편집된 음원 3종류를 들었다. 첫 번째는 영국 서식스 주에서 일출 시간대에 녹음한 자연의 소리, 두 번째는 그 자연의 소리 위에 시속 20마일(약 32km/h)의 교통소음을 합친 것, 세 번째는 자연의 소리 위에 시속 40마일(약 64km/h)의 교통소음을 합친 것이었다.

자체 보고 설문 방식을 활용해 각각의 소리를 듣기 전과 후를 비교 평가한 결과, 예상했던 대로 자연의 소리만을 담은 첫 번째 음원은 스트레스와 불안 수준을 낮추고 기분이 나아지도록 하는 효과가 있었다.

하지만 교통소음이 포함된 경우, 자연의 소리가 배경에 깔려 있었음에도 불구하고 스트레스와 불안 수준을 낮추는 효과가 미미하게 나타났다. 자연적인 소리는 일반적으로 부드럽고 음정이 과도하게 높지 않으며, 두드러지지 않고 다른 소리들과 조화를 이루는 경우가 많다. 이 때문에 교통소음이 더해졌을 때 그 존재감이 옅어지는 것으로 풀이된다.

연구는 매우 적은 숫자의 사람들을 대상으로 했고, 스스로 설문을 작성하게 하는 방법을 썼기 때문에 한계가 있다. 자발적 참가자를 무작위로 모집했기 때문에 모집단으로서의 대표성도 충분치 않다. 하지만 인위적인 소리가 자연 소리의 긍정적 영향을 잠재적으로 낮출 수 있다는 것은 그간의 연구들을 종합했을 때 충분히 납득 가능한 이야기다.

실제로 도심에서 들리는 소리는 교통소음에만 그치지 않는다. 불규칙하게 들려오는 클락션 소리, 번화가에서 들려오는 음악 소리, 사람들의 고성 등 다양한 요소가 섞인다. 이것들이 섞여있는 경우, ‘힐링’ 목적의 소리는 제 효과를 내기 어려울 수 있다. 스트레스 완화를 위해 자연의 소리를 활용하는 경우, 편안하고 안전한 공간에서 주위의 소리를 차단한 뒤 그 소리에만 집중할 수 있도록 하는 것을 권장한다.

환경부 산하 국립낙동강생물자원관(관장 유호)은 자생 담수식물인 ‘여뀌바늘’의 세포덩어리(캘러스)로부터 추출한 물질에 대장암 세포 증식을 억제하는 효과가 있다는 것을 발견했다고 밝혔다. 

식물 세포 배양 추출물

여뀌바늘은 바늘꽃과에 속한 한해살이 풀이다. 개울 또는 강 주변의 습한 곳에서 자생하는 식물이다. 국립낙동강생물자원관은 2023년부터 ‘조직배양기술을 이용한 유용 담수식물 증식 연구’의 일환으로, 여뀌바늘 캘러스 추출물을 활용한 세포 연구를 수행해왔다.

‘캘러스’는 식물의 세포 또는 잎·줄기·뿌리 등 조직을 배양하여 얻은 세포 덩어리를 말한다. 식물의 조직이나 기관 일부를 모체에서 분리해, 영양분과 식물생장호르몬 등이 포함된 멸균 배지에서 배양하게 되면 세포분열 능력이 왕성한 세포덩어리가 만들어지는데, 이를 캘러스라고 한다.

캘러스를 만드는 과정은 식물체의 분화·증식을 위한 기술로, 모체와 동일한 특성을 갖는 식물 개체를 생산하는 데 그 목적이 있다. 이렇게 배양된 식물은 주로 연구 목적으로 활용한다.

대장암 세포 증식 억제 효과

연구진은 대장암에 걸린 성인 남성의 결장에서 세포주를 분리해 실험을 준비했다. 여뀌바늘 캘러스 추출물을 대장암 세포주(HCT116)에 처리했을 때, 아무 처리도 하지 않은 세포에 비해 생존율이 50.9%로 절반 가까이 감소한다는 것을 발견했다. 이는 대장암 세포의 증식을 억제하는 데 효과가 있다는 것을 보여준다. 

연구진은 여뀌바늘 추출물을 처리했을 때 항암 단백질 p53 및 NAG-1 발현이 증가하는 것을 확인했다. p53은 세포 사멸을 유도하는 유전자의 발현을 활성화시키거나, 세포 사멸을 직접 매개하는 여러 효소를 활성화시키는 단백질이다. NAG-1은 암 세포의 사멸을 유도하고 항암 작용을 활성화하는 것과 관련이 있는 단백질이다. 이를 통해 연구진은 여뀌바늘 추출물에 의한 항암 단백질의 발현 증가와 암 세포 사멸에 관련이 있다는 점을 확인했다.

연구진은 이번 결과를 바탕으로 여뀌바늘 캘러스 추출물을 포함하는 항암용 조성물에 대한 특허를 출원했다. 국립낙동강생물자원관 강태훈 이용기술실장은 “이번 연구로 자생 담수식물의 안정적인 소재 확보 뿐만 아니라 항암 활성 효과도 발견했으며, 여뀌바늘이 유용한 생물소재로 활용 가치가 높다는 것을 확인했다”라고 밝혔다.

<본 기사는 환경부에서 2024년 11월 27일 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 자료를 활용하여 작성되었습니다.>