식품의 향미

넓은 의미로 향미는 냄새, 맛뿐 아니라 시각, 청각, 촉각 등 식품 섭취 시에 느끼는 모든 감각에 의한 종합적 감지를 의미한다. 그러나 일반적으로는 입과 코를 통하여 느끼는 맛과 냄새를 향미라고 한다. 맛은 혀에 존재하는 미뢰에 의하여 느끼는 단맛, 신맛, 쓴맛, 짠맛 등 4원미 또는 감칠맛을 포함하여 5원미만을 의미하기도 하나, 혀 및 구강 표면은 이외에도 감촉, 냉온감, 청량감 및 통증으로 알려진 매운 감각 등 여러 종류의 감각을 느끼므로 넓은 의미로 사용되는 맛에서는 이런 감각까지를 모두 포함한다. 냄새는 휘발성 성분들이 후각수용체를 자극하여 감지되며 냄새 성분들은 다양한 분자 구조를 가진 수천 종류로 이루어져 있어 맛 성분보다 더 복잡한 특성을 가진다. 특정 향미는 하나의 화학 성분에 의하기도 하지만 대부분 여러 향미 성분들이 합해져서 나타난다. 향미 성분은 일반적으로 낮은 농도로 존재하며 비 영양 물질인 경우가 많다. 향미 성분은 분자구조상의 특이성을 보이며 열에 의하여 쉽게 변한다.

맛을 나타내는 성분은 침에 잘 녹는 수용성이며 대부분 비휘발성이다. 또한 냄새 성분보다 높은 농도로 식품에 존재한다. 맛 성분은 침에 의하여 미각세포에 운반되어 수소결합과 같은 화학적 작용에 의하여 맛을 나타낸다. 미각세포는 여러 종류의 유두에 존재하는 미뢰 내에 있다. 미뢰에 존재하는 각 미각세포에는 특정한 맛을 더 잘 감지할 수 있는 특이성과 예민성을 나타내는 미각 수용체가 존재한다. 맛을 감지할 수 있는 최소한의 농도를 미각역치라고 정의하며 최소 감 미량, 한계값 등으로도 부른다. 역치는 감지 방법에 따라 여러가지가 있다. 절대역치는 어떤 종류의 감각인지는 확실히 알 수 없지만 감각을 느끼는 최소한의 농도로 정의된다. 인식역치는 어떤 종류의 감각인지를 확실히 알 수 있는 최소한의 농도이다. 협의의 맛은 기본 맛만으로 정의된다. 기본 맛으로는 지금까지 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛의 4원미설이 인정되어 왔다. 그러나 최근에는 글루탐산 계열,또는 핵산계열 물질에 의한 감칠맛을 인지하는 수용체의 존재가 확인되어5 원미설이 인정되고 있는 추세이다. 단맛은 일반적으로 분자구조에 하이드록 시기를 가지고 있는 포도당과 같은 당에 의해 인지되나 하이드록시기가 없는 일부 아미노산, 둘신 등 방향족 아민류, 일부 금속염 등의 화합물도 단맛을 나타낸다. 단맛기작으로는 단맛 물질과 미각 수용체 간의 수소결합을 기초로 하는 이론에서 좀 더 발전된 분자 내 소수성 부위 감마가 도입된 이론이 일반적으로 받아들여지고 있다. 단맛 성분 중 A부위는 산소, 질소 와 같은 전기 음성도가 큰 원자로서 하이드록시기, 이민 등과 같이 한 개의 양성자 H와 결합한다. B부위 역시 전기 음성도가 큰 산소, 질소 같은 원자이다. 단맛화합물의 구조 중 감마 부위에 해당하는 소수성 분자단은 메틸렌기, 메틸기, 또는 페닐기 등이다. ‘감마’부위는 단맛의 강도를 결정하는 데 아주 중요하므로 사카린과 같은 고감미 대체 감미료 구조에 중요한 부위이며 단맛의 질에도 영향을 주어 일부 화합물에서 나타나는 것처럼 쓴맛을 동반하기도 한다. 즉 일반적으로 단맛 분자는 적어도 하나의 소수성 그룹과 함께 두개의 극성 그룹을 가지고 있어야 한다. 설탕은 단맛의 표준물질로 주로 사용된다. 설탕은 99%이상 순도를 가진 감미료로 가장 많이 사용되는데, 비환원당이기 때문에 용액 상태에서 단맛이 변하지 않는다. 반면 환원당인 포도당이나 과당 등은 용액 상태에서 알파-베타형의 이성질체로 상호 전환이 가능하여 일정 온도에서 평형에 이를 때까지 단맛이 변한다. 일반적으로 베타형 당이 단맛이 강하여 당용액의 온도가 내려가면 베타형의 당이 증가하여 당용액의 단맛을 강하게 느끼게 된다. 당알코올인 자일리톨은 설탕과 같은 단맛을 나타내며, 충치를 유발하는 대표적인 충치균인 스트렙토코커스 무탄스가 영양원으로 이용하지 못하므로 충치 예방에 효과적이어서 추잉껌 등에 사용된고 있다. 최근에는 성탈ㅇ의 몇 백배 단맛을 갖는 고감미 저열량 물질들이 개발되어 사용되는 추세이다. 이들 고감미료 중 사카린은 오래전부터 사용되어 왔으며, 아스파트산과 페닐알라닌이 결합된 아스파탐은 설탕의 150배가량의 단맛을 나타내고, 국화과 식물 추출물인 스테비오사이드는 300배 정도의 단맛을 나타내어 각종 식품에 사용되고 있다. 쓴맛은 4원미 중 가장 낮은 농도에서 감지되며 보통 불쾌하게 느껴지지만 다른 맛과 적절히 혼합되면 조화로운 맛을 낸다. 쓴맛 성분 중 일부 알칼로이드는 독성을 나타내나 역치가 낮으므로 독성을 나타낼 만큼 다량 섭취할 수가 없다. 그러나 쓴맛 역치는 개인차가 매우 크며 유전적으로 쓴맛을 전혀 감지 못하는 사람은 조심하여야 한다. 쓴맛 감지기작은 단맛과 유사하므로 쓴맛과 단맛을 동시에 나타내는 물질도 있다. 단맛 분자는 하나의 소수성 그룹과 함께 두 개의 극성 그룹을 가지고 있어야 하나 쓴맛 분자는 하나의 극성 그룹과 하나의 소수성 그룹이 필요하다. 쓴맛을 나타내는 성분은 다양하다. 식품에 함유된 대표적인 쓴맛 성분은 알칼로이드 계통이다. 퀴닌은 쓴맛 실험에서 표준물질로 사용되며 음료의 첨가제로도 사용되고 있다. 퀴닌염화수소의 인식 역치는 약 10ppm이다. 커피, 코코아, 차 등의 기호음료에는 쓴맛을 내는 알칼로이드가 상당히 존재한다. 푸린 유도체인 카페인은 커피에 들어있는 대표적인 쓴맛 성분으로 150~200ppm의 농도이면 중간 정도의 쓴맛을 나타낸다. 차와 코코아의 쓴맛은 카페인과 유사한 구조인 테오브로민에 의한다.