커피믹스의 커피 크리머 성분 (1). 포화지방, 불포화지방, 트랜스지방의 이해
[ 작성일 : 2021년 9월 26일 ]
인스턴트 커피믹스는 빠른 시간 내에 간편하게 그럴듯한 커피를 즐길 수 있게 해주는 아주 획기적인 발명품입니다. 특히 커피 크리머는 커피 맛을 풍부하게 해줍니다. 그런데, 커피믹스 성분을 보다가 ‘식물성 경화유지’라는 것을 발견하고는 궁금증이 생겼습니다. 이를 이해하기 위해 한걸음 한걸음 내딛어 볼까 합니다. 그 첫 번째로 지방에 대한 전반적인 이해부터 시작합니다.
글의 순서
포화지방과 불포화지방
트랜스 지방
자연에서 얻어지는 지방의 특성
건강에 해를 끼치는 지방은?
포화지방과 불포화지방
‘커피 애호가가 알아두면 좋을 1일 영양성분 기준치’라는 포스팅에서 포화지방에 대해서 간단히 알아봤었는데요. 잠시 복습해보겠습니다.
지방은 3개의 지방산과 1개의 글리세롤이 결합된 화합물입니다. 1개의 머리에 3개의 꼬리가 붙은 모습을 상상해 보시기 바랍니다. 여기서 머리는 1개의 글리세롤을, 꼬리는 3개의 지방산을 각각 의미합니다. 이 포스팅에서 우리는 꼬리에 관심이 있습니다.
지방산은 4~24개의 탄소원자를 가진 긴 사슬모양입니다. 각 탄소원자는 4개의 손이 있고, 그 중 2개의 손이 수소 원자를 잡고 있으면 포화되었다고 합니다. 포화라는 말은 수소를 더 이상 받아들일 수 없다는 뜻입니다. 각 탄소원자가 2개씩의 수소룰 잡고 있는 지방을 포화지방(saturated fat)이라고 합니다. 포화지방을 구성하는 지방산은 막대기 같은 직선 형태입니다.
반면 탄소원자가 수소원자를 1개만 잡고 있는 경우를 불포화라고 합니다. 이런 상태가 되면 탄소는 옆에 있는 탄소와 손을 맞잡는데, 이중 결합된 상태가 되는 것입니다. 이와 같이 탄소와 탄소 간에 이중 결합이 포함된 지방을 불포화지방(unsaturated fat)이라고 합니다. 불포화 지방산의 경우, 서로 인접한 탄소 2개에서 1개씩 수소가 빠지면, 거기에 공간이 생기고, 그 공간 쪽으로 꼬리가 휘게 됩니다.
트랜스 지방
트랜스 지방은 탄소와 탄소 간 이중결합에서부터 시작합니다. 트랜스 지방을 이해하기 위해서는 탄소와 탄소 간 이중 결합 부분을 살펴봐야 합니다.
이중결합을 한 두 개의 탄소원자들은 각각 2개의 손을 모두 사용했습니다. 탄소원자의 입장에서는 2개의 손이 비어있는 상태입니다. 이 두 개의 손 모두에 수소원자가 결합될 수 있거나, 한 손에는 수소, 다른 한 손에는 탄소원자로 구성된 뭉치가 결합될 수 있습니다. 여기서, ‘손을 잡다’는 ‘결합한다,’ ‘붙는다’와 같은 의미입니다.
주목할 부분은 이중 결합된 2개의 탄소 각각에 결합하는 수소 원자입니다. 2개의 탄소 각각에 1개씩 결합된 수소원자가 같은 방향에 위치하거나, 대각선으로 다른 방향에 위치한 경우를 생각할 수 있습니다. 수소원자가 같은 방향에 위치하면, 2개의 탄소원자에 결합하는 분자 뭉치(탄소원자로 구성된 뭉치)도 같은 방향으로 배열됩니다. 같은 원리로 수소원자가 대각선 방향에 위치하면, 2개의 탄소원자에 결합하는 분자 뭉치도 대각선 방향에 위치합니다.
이중 결합된 탄소 원자에 결합된 수소원자의 위치가 같은 방향인 분자구조를 가진 지방을 시스(cis) 지방, 대각선 방향인 분자구조를 가진 지방을 트랜스(트랜스) 지방이라고 부릅니다. 물론 수소원자의 위치가 같은 방향이면, 탄소 원자에 결합하는 분자 뭉치도 같은 방향입니다.
자연에서 얻을 수 있는 지방의 특성
위에서 잠깐 보신 바와 같이 지방 분자에는 탄소 원자수가 많습니다. 따라서 같은 분자 내에서도 탄소간의 이중결합이 1개 이상 만들어질 수도 있습니다. 그래서 포화지방과 불포화지방이 서로 섞여 있는 경우가 많으며, 두 성분의 비율에 따라, 녹는 온도(녹는점)와 끓는 온도(끓는점)와 같은 물질의 특성이 달라질 수 있습니다.
녹는점은 상당히 중요한 지방의 특성입니다. 상온에서 액체상태인지, 고체상태인지를 결정하기 때문입니다. 포화지방이 불포화지방에 비해 녹는점이 높습니다. 일반적으로 불포화지방은 상온에서 액체 상태이며, 포화지방은 고체 상태입니다. 또한 탄소 간 이중 결합을 가지고 있지만 수소원자가 대각선 방향으로 결합된 트랜스 지방의 경우도 상온에서 고체 상태입니다.
건강에 해를 끼치는 지방은?
우리 몸에 나쁜 영향을 미치는 지방은 포화지방과 트랜스지방입니다. 물론 트랜스 지방이 더 안좋습니다. 포화지방에는 어떤 것들이 있을까요? 동물성 지방인 양고기나 소고기 유지 등에는 포화지방이 많이 함유되어 있습니다. 반면 식물성 지방은 대체로 불포화지방이며, 탄소간의 이중결합이 시스(cis) 구조를 가지고 있습니다. 그렇지만 식물성 지방을 섭취할 때도 주의사항이 있습니다.
불포화지방이 상온에서 액체상태이지만, 음식을 조리할 때, 높은 온도에 오랫동안 노출시키면 불포화 시스 구조가 불포화 트랜스 구조로 변환될 수 있습니다. 따라서 포화지방으로 바뀔 수 있는 가능성도 있습니다. 식물성 식용유 분자에 포함된 탄소 간의 이중결합을 없애서 단일결합으로 만들면 포화지방이 됩니다. 수소를 첨가하는 화학반응을 통해 이중결합을 제거하면, 마가린(margarine)이 만들어집니다. 마가린은 상온에서 고체 상태입니다. 썸네일 그림에서 트랜스지방이라고 표시한 부분이 바로 마가린입니다. 식물성 지방이지만 고체상태로 만든 마가린은 경화과정에서 트랜스 지방이 생길 수 있습니다.
트랜스 지방에 대해서는 또 다른 포스팅에서 자세히 살펴보겠습니다.
마치며 …
인스턴트 커피믹스의 성분을 보다가 식물성 경화유지’라는 것을 발견하고는 탐구하고 싶어졌습니다. 시간이 좀 걸리더라도 제대로 알고 마시는 게 좋을 것 같아서 지방이라는 성분으로 한걸음씩 접근 중입니다. 이번 포스팅은 그 첫 번째 포스팅으로 포화지방, 불포화지방, 그리고 트랜스 지방에 대해 알아보았습니다.
지방은 3개의 지방산과 1개의 글리세롤이 결합된 화합물입니다. 3개의 지방산을 꼬리로 1개의 글리세롤을 머리라고 상상하지면 비교적 쉽게 이해할 수 있습니다. 3개의 지방산은 탄소원자가 4~24개인 긴 사슬모양입니다. 각 탄소 원자들은 4군데에서 다른 원자와 결합할 수 있습니다. 수소 2개가 결합되면 더 이상 수소를 받아들일 수 없어 포화되었다고 하고, 포화지방이라고 합니다. 반면 탄소원자가 수소원자를 1개만 잡고 있는 경우를 불포화라고 합니다. 이런 탄소원자의 경우 옆에 있는 탄소원자와 결합하는데, 이중 결합이라고 합니다.
트랜스 지방에 대한 설명은 이중 결합된 탄소에서부터 시작해야 합니다. 이중 결합된 탄소 원자에 결합된 수소원자의 위치가 같은 방향인 분자구조를 가진 지방을 시스(cis) 지방, 대각선 방향인 분자구조를 가진 지방을 트랜스(trans) 지방이라고 부릅니다.
이번 포스팅은 상상하는 것 만으로 마무리할까 합니다. 다음 포스팅에서 그림과 함께 좀 더 구체화해 보도록 하겠습니다.
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참고자료
[1] [네이버 지식백과] 트랜스 지방 [Trans Fat] – 왜 나쁠까? (화학산책, 여인형, 대한화학회)
[2] 임재각. (2004), 유지산업, 한국식품산업협회, 식품공업 제181권, pp.10-37.