천연 향료 규정 탐색하기
2015년 11월, 미국 식품의약국(FDA)은 식품 라벨링에서 "천연"이라는 용어 사용에 대한 공개 의견을 수렴했으며, 7,000건 이상의 의견이 접수되어 해당 용어에 대한 다양한 견해를 보여주었다. 일부는 FDA가 "천연" 식품에 대한 기존 정의를 가지고 있지 않다는 점에 놀라움을 표했다. 그러나 이는 미국만의 특이한 사례가 아니다. 천연 향료를 제외하고는 전 세계 주요 규제 기관 중 식품 내 천연 성분을 정의하는 곳은 없다. 미국 FDA, 유럽식품안전청(EFSA), 일본 후생노동성 등 지역별 기관들은 향료를 "천연"으로 표시하는 데 명확한 요건을 두고 있습니다. 천연 향료에 대한 정의는 전 세계적으로 크게 다를 수 있으며, 분석 검증 방법 역시 다양합니다. 본 글은 지역별 천연 향료 정의에 대한 간략한 설명과 분석 검증 방법에 관한 정보를 제공합니다.
천연 향료 정의 (미국)
미국 규정에 따르면 천연 향료는 인공 성분(합성, 광물 또는 석유화학 물질)이 전혀 포함되지 않은 원료에서 유래된 것을 의미합니다. 천연 정의에 부합하는 원료에는 동물성 제품(육류, 계란, 유제품), 식물성 원료 및 미생물학적 원료(발효 제품 포함)가 포함됩니다. 향료의 천연 여부는 유전자 변형 생물체(GMO) 원료의 사용 여부(합성생물학 방법을 통해 변형된 경우 포함)에 영향을 받지 않습니다.
향료를 천연으로 표기하기 위한 제조 공정에 대한 제한은 최소한으로 적용됩니다. 예를 들어, 무기 촉매를 이용한 천연 향료의 화학적 변형도 미국 천연 향료 요건을 충족합니다. 예를 들어, 푸젤 오일에서 얻은 프로피온알데히드를 염기 촉매로 축합시켜 2-메틸-2-펜텐산(FEMA# 2923)을 생산하는 공정이 있습니다. 알코올 발효 부산물인 푸젤 오일은 천연 원료로 간주됩니다. 중간체는 증류로 분리된 후 촉매를 이용한 화학적 변환, 공기 중 가열을 통한 산화, 그리고 추가 증류를 통한 정제 과정을 거칩니다.
그림 1.천연 2-메틸-2-펜엔산의 합성
미국 천연 향료의 분석적 검증
미국 천연 향료의 분석적 검증에는 일반적으로 탄소-14(C-14) 동위원소 분석이 포함됩니다. C-14는 상층 대기에서 질소-14와 우주선 중성자의 상호작용을 통해 생성됩니다. 이는 대기 중 이산화탄소에 극미량(약 1조 분의 1, ppt)으로 존재합니다. 식물이 대기 중 CO2를 흡수할 때 동일한 C-14 농도를 획득합니다. 이 농도는 이후 먹이사슬을 통해 다른 생물체로 전달되어 천연 향료와 같은 제품에 이르게 됩니다. 석유에서 유래한 합성 물질은 반감기가 5,730년인 C-14가 시간이 지남에 따라 붕괴되기 때문에 C-14를 포함하지 않습니다. 따라서 C-14 분석(종종 현대 탄소 백분율(PMC)로 표시됨)은 C-14 고갈 정도를 나타내며, 이는 합성 원료 사용 비율을 나타냅니다.
그러나 C-14 분석 시 고려해야 할 특정 요인들이 존재합니다. 지상 핵실험으로 인해 대기 중 C-14 농도는 변동했으며, 1963년에 최고치를 기록했습니다. 따라서 수십 년 된 마소이아 나무 껍질에서 추출된 마소이아 락톤(FEMA# 3744)과 같이 오래된 원료에서 얻은 향료 성분은 현재 대기 수준에 비해 예상보다 높은 C-14 농도를 보일 수 있습니다. 화석 연료 사용량이 많고 대기 순환이 불량한 지역은 예상보다 낮은 지역적 C-14 수준을 보일 수 있습니다. 천연 향료로 위장하기 위해 C-14 원료를 첨가하여 위양성을 유도하는 변조가 가능하지만, 이는 어렵고 비용이 많이 듭니다. 전반적으로 C-14 분석은 향료 생산에 천연 원료가 사용되었는지 확인하는 가장 효과적인 도구 중 하나입니다.
EU 천연 향료
EU 규정 (EC) 1334/2008은 천연 향료를 세 가지 기준으로 정의합니다: 1) 적절한 물리적, 효소적 또는 미생물학적 공정을 통해 얻어진 것; 2) 식물성, 동물성 또는 미생물학적 원료에서 유래된 것; 3) 자연에 존재하며 확인된 물질에 해당하는 것.
미국과 유사하게, 두 번째 기준은 천연 원료 사용 요건과 일치합니다. 두 지역 모두 천연 향료 표시에 유전자 변형 생물체(GMO) 사용이 허용됩니다. 그러나 EU는 천연 향료가 가열, 조리, 절단, 분쇄, 압착, 증류, 재결정화, 용매 추출, 효소 공정, 발효 등 전통적인 식품 제조 공정만을 통해 생산되어야 한다고 규정합니다. 합성 및 무기 촉매는 금지되며, 일중항 산소, 오존 또는 자외선과 같은 다른 화학적 촉매도 천연 향료 제조에 사용할 수 없습니다. 예를 들어, 활성탄에 대한 흡착은 천연 향료 정제에 사용될 수 있으나 화학적 변형을 촉진하는 데는 사용할 수 없습니다. 따라서 실리카겔 상에서 시트로넬랄(FEMA# 2307)을 이소풀레골(FEMA# 2962)로 전환하는 것은 허용되지 않습니다. 천연 유기산 또는 염기를 사용하여 천연 향료 수율을 향상시키는 것은 화학적 변형에 필수적이지 않은 한 허용됩니다.
EU에서 허용되는 천연 향료 제조 공정의 예로는 사탕수수에서 메틸 시클로펜탈론(FEMA# 2700)을 생산하는 방법이 있습니다. 이 공정은 사탕수수를 분쇄 및 갈아서 바가스로 만든 후 가열하여 당분 함유 유기 화합물 혼합물을 얻고, 이를 열 증류로 분리하는 것을 포함한다. 사카로마이세타케아(Saccharomycetaceae) 효모를 발효에 사용하며, 이를 증류하여 메틸 시클로펜테놀론과 같은 발효 생성물을 얻는데, 이는 캐러멜/달콤함/커피 풍미를 부여한다. 물리적 및 미생물학적 공정만 사용되어 EU의 천연 향료 정의에 부합한다.
그림 2.천연 메틸 시클로펜테놀론의 합성
자연에서 확인된
EU에서는 천연 향료가 원료 및 제조 공정 외에도 추가 요건을 충족해야 합니다. 이는 자연에 존재하며 확인된 물질과 일치해야 합니다. 이 기준의 검증에는 향료 물질을 문헌 참고 자료(예: 페나롤리의 향료 성분 핸드북, 굿 센츠 컴퍼니 웹사이트)와 비교하는 과정이 포함됩니다.
광학 이성체 또는 기하 이성체를 포함하는 향료 물질은 모든 이성체가 자연에 존재하거나, 분리 시 자연적 과정을 통해 생성된 것으로 인정될 경우 자연 발생 물질과 일치하는 것으로 간주됩니다. 예를 들어 δ-데칼락톤(FEMA# 2361)은 라즈베리에서 S(-) 거울상 이성질체(96.6% EE)로, 복숭아에서 R(+) 거울상 이성질체(94.0% EE)로 자연 발생합니다. S 또는 R 거울상 이성질체만을 포함하거나, 라세믹 혼합물을 포함한 모든 조합의 향료는 "자연에서 확인됨" 요건을 충족합니다.
또한, 모체 향료가 자연에서 확인된 경우, 향료의 암모늄염, 나트륨염, 칼륨염, 칼슘염 및 염화물, 탄산염, 황산염도 "자연에서 확인된" 것으로 간주됩니다. 예를 들어, 메틸 에틸 피루브산(FEMA# 3870)은 아스파라거스, 코코아 및 일부 치즈에서 자연적으로 발생합니다. 나트륨 3-메틸-2-옥소발레레이트(FEMA# 3870)는 자연에서 확인되지는 않았지만, 다른 기준을 충족한다면 천연으로 간주될 수 있습니다.
EU 천연 향료의 분석적 검증
EU 천연 향료는 세 가지 기준을 충족해야 하므로 분석적 검증이 매우 어려울 수 있습니다. 원료 출처가 천연임을 확인하기 위해 C-14 분석을 사용할 수 있지만, 해당 물질이 허용 가능한 전통적 공정으로 제조되었는지 확인하는 것은 매우 어렵습니다. 제조 공정을 식별하기 위해 여러 방법이 사용되지만, 모두 한계가 있습니다.
키랄 분석
일부 키랄 물질은 자연에서 단일 거울상 이성질체로만 존재하므로, 키랄 분석을 통해 해당 물질이 자연에서 확인된 기준을 충족하는지 검증할 수 있습니다. 그러나 다른 거울상 이성질체가 자연에 존재하는 경우, 어떤 거울상 이성질체 조합도 허용됩니다. 라세믹 혼합물만 확인된다고 해서 해당 물질이 비천연 물질임을 증명하지는 않습니다. 효소적 방법으로 자연에 존재하지 않는 거울상 이성질체 비율을 생성할 수 있으며, 특히 증류나 정제 과정에서 가열될 경우 시간이 지남에 따라 물질이 라세미화될 수 있기 때문입니다.
지문 분석
일부 합성 방법은 합성 공정을 나타내는 알려진 불순물을 생성합니다. 예를 들어, 무기산을 사용하여 2-메틸부탄올(FEMA# 3998)을 2-메틸부티르산(FEMA# 2695)으로 전환할 때 반응은 2-하이드록시-2-메틸부티르산도 생성합니다. 따라서 2-메틸부티르산에 2-하이드록시-2-메틸부티르산이 존재하는 것은 EU에서 천연으로 인정되지 않는 합성 공정을 나타냅니다. 지문 분석은 몇 가지 잘 알려진 합성 공정에 대해서는 좋은 방법이지만, 알려진 반응 체계에만 국한됩니다.
위치 특이적 DNMR
일부 자연적 공정에서는 특정 분자 위치에서 알려진 수소-중수소 비율을 생성합니다. 그러나 자연성 판정은 상당히 어려울 수 있습니다. 추출, 발효, 효소 전환 등 서로 다른 허용 가능한 자연적 제조 방법과 다양한 천연 원료는 광범위한 수소-중수소 비율을 초래할 수 있습니다. 따라서 이 방법은 양성 검사에 적합합니다(알려진 자연적 방법이 사용됨). 그러나 음성 결과가 자연성을 배제하는 결정적 근거가 되지는 않을 수 있습니다.
안정 동위원소 비 분석(SIRA)
안정 동위원소 비율 분석은 향미 분자의 안정 동위원소 비율을 평가한다는 점에서 위치 특이적 DNMR과 유사합니다. 예를 들어 대기 산소는 알려진 안정 동위원소 비율을 가집니다. 무기산을 이용해 알코올을 산으로 산화시키면 자연 대기 비율과 다른 산소 동위원소 비율이 생성됩니다. DNMR과 마찬가지로 SIRA도 유사한 한계점을 지닙니다. 허용 가능한 서로 다른 제조 방법은 서로 다른 동위원소 비율을 초래할 수 있습니다. 예를 들어 발효는 산소 동위원소 비율을 뒤섞을 수 있습니다. DNMR과 마찬가지로 SIRA는 알려진 자연적 제조 방법으로 인한 안정 동위원소 비율을 보여주는 긍정적 결과에는 효과적이지만, 부정적 결과는 결정적이지 않을 수 있습니다.
EU 천연 향료 요약
EU의 천연 향료 정의는 미국보다 엄격합니다. 따라서 EU 천연 향료는 미국 요건을 충족하지만, 그 반대의 경우는 반드시 그렇지 않습니다. EU는 원료 원산지뿐만 아니라 제조 방법에 대해서도 천연 요건을 적용합니다. 천연 방법의 확인은 매우 어려울 수 있으며, 모든 분석 방법에는 한계가 있습니다. 또한 EU는 천연 향료로 표시된 물질이 자연계에서 확인되어야 한다고 규정합니다. 이는 바닐릴 알코올(FEMA# 3737) 발효로 생산되는 바닐릴 부틸 에테르(FEMA# 3796)와 같은 일부 향료를 배제합니다. 그러나 바닐릴 부틸 에테르의 자연 발생 사례는 확인되지 않았습니다.
글로벌 천연 향료 정의
전 세계 각 기관마다 천연 향료에 대한 고유한 정의를 가지고 있어 본 글에서 모두 다루기에는 한계가 있습니다. 다만 일부 글로벌 정의에 대한 간략한 개요를 제시합니다. 예를 들어, 인도는 천연 향료를 미생물학적 공정을 제외한 물리적 공정을 통해 식물에서만 추출된 것으로 정의합니다. 일본은 미국과 마찬가지로 제조 방법에 제한을 두지만, 천연 향료 원료로 허용되는 식물 및 동물 목록이 제한적입니다. 캐나다에서는 인공 향료에 중점을 두어 식물, 동물 또는 미생물학적 원료에서 유래하지 않은 물질은 인공으로 표시해야 합니다. 반대로 천연 원료에서 유래한 경우 천연 향료로 표기할 수 있습니다. 호주와 뉴질랜드는 2002년 규정을 개정하여 천연 향료와 인공 향료의 구분을 없앴습니다. 비록 규제 요건은 아니지만, 호주·뉴질랜드 향료 및 향수 협회(FFAANZ)는 EU 요건 준수를 권장합니다.
천연 향료 정의의 다양성을 해결하기 위해 일부 지역에서는 국제향료산업기구(IOFI)의 지침을 참조합니다. 주로 EU 규정을 기반으로 한 이 지침은 천연 향료가 물리적, 효소적 또는 미생물학적 공정을 통해 얻어진 천연 원료에서 유래하고 자연에서 확인된 것임을 강조합니다.
요약
천연 향료에 대한 규제적 정의는 지역마다 크게 다릅니다. 예를 들어, 호주는 천연 향료에 대한 구체적인 정의를 제공하지 않는 반면, EU는 제품을 천연 향료로 표시하기 위해 원료, 제조 방법 및 확인된 천연 성분을 포함한 기준을 준수할 것을 요구합니다. EU 규정이 가장 엄격한 규정 중 하나이므로, EU 천연 향료는 대부분의 글로벌 정의를 충족하지만 전부는 아닙니다. 일본은 천연 향료에 허용되는 원료 목록이 제한적인 반면, EU 및 대부분의 다른 국가와 지역은 그러한 제한이 없습니다. 대중의 인식은 다를 수 있으나, 유전자 변형 생물체(GMO)는 원료가 천연 원천임을 배제하지 않습니다. 천연 원천에 대한 분석적 검증은 매우 어려울 수 있습니다. 탄소-14 분석은 향료가 천연 원료만으로 제조되었는지 확인하는 데 유용한 도구이지만 몇 가지 한계가 있습니다. 제조 공정에 대한 분석적 검증은 매우 어렵고, 특정 원료에 적용된 특정 천연 공정만을 확인하는 데만 확실한 경우가 많습니다.
천연 향료에 대한 정의가 매우 다양하기 때문에, 해당 향료가 판매되는 지역을 파악하는 것이 중요합니다. 물질이 현지 천연 향료 정의에 부합하는지 판단하려면 사용된 원료와 제조 방법을 철저히 이해해야 하는 경우가 많습니다.
각주
1합성생물학은유전자 변형의 한 유형으로, 유기체를 변형하는 데 사용되는 유전자가 다른 유기체에서 절단되어 삽입되는 기존 유전자 변형 방법과 달리 인위적으로 제조된다는 점에서 차이가 있습니다.