설탕과 대체감미료

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설탕과 대체감미료

Sugar & other sweeteners

부산대학교 예방치과 조교수 정 승 화

예방치과의 7 Actions

1. Mechanical plaque control

– toothbrush, dental floss, interdental brush, oral irrigatior, PMTC, Toothpaste

2. Chemical plaque control

– antimicrobial agent, Toothpaste, oral rinse 3. Fluoride

4. Sugar discipline

5. Polymer application (Pit and fissure sealant, Glass ionomer) 6. Oral health education

7. Risk assessment of oral disease

Sugar discipline

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• No Oral Hygiene for 4 days

미치는 효과

Colony-form plaque, Blue stained plaque

Red-stained plaque

no sugar

Intake sugar candy between meals

학습목표

1. 단당류, 이당류, 다당류의 종류와 역할을 설명할 수 있다.

2. 설탕이 다른 당류에 비해 치아우식을 잘 유발하는 이유를 설 명할 수 있다.

3. 설탕과 치아우식과의 관련성에 대한 연구들을 설명할 수 있 다.

4. 설탕 이외의 감미료의 종류를 말할 수 있다.

5. 당알콜을 정의할 수 있다.

6. 자일리톨이 구강내 생태계에 미치는 영향을 설명할 수 있다.

7. 자일리톨의 치아우식 예방기전을 설명할 수 있다.

8. 자일리톨의 효과적인 활용법을 설명할 수 있다.

설탕(雪糖, sugar)

• 좁은 의미의 설탕은 자당(sucrose)만을 뜻하며 여러 당류 중 가장 많이 사

용됨.

– 자당(sucrose)를 주성분으로 하는 천연 감미료

– 열대지방(사탕수수, cane), 온대지방(사탕무, Beet), 기타(사탕옥수수, 사탕단풍).

• 넓은 의미로 설탕은 자당 이외에 포도당, 과당, 맥아당, 유당, 갈락토스 등 과 같은 당류(saccharides, carbohydrate)를 포함함.

설탕의 역사

• 초기 인류에게 유일한 감미료는

꿀이었음.

• BC 327년, 알렉산더 대왕의 인도 원정대

– 벌의 도움을 받지 않고 갈대의 줄기에서 꿀이 흐르고 있다.

• BC 2000년 무렵, 인도에서 사탕수수가 처음 재배됐을 것 으로 추정

• 5~6세기 무렵 인도로부터 아시아로 보급되었고 8세기 경에 는 지중해 연안까지 보급됨.

• 1492년 콜럼버스의 아메리카 대륙 발견 이후, 중남미에서도

사탕수수가 재배되기 시작함.

• 19세기 동남아 식민지에서 대량 재배

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설탕의 역사

• 우리나라

– 고려시대부터 당분이 함유된 엿(조청)이나 감주(식혜)같은 맥아당 성분의 감미료가 이미 발달해 있었음.

– 삼국시대나 통일신라시대에 설탕이 알려져 있던 것으로 추측됨.

– 최초의 기록: 고려시대 명종(1170-1197)때 이인로의 파안집 – 중국의 송나라(960-1279)로부터 후추와 함께 들어옴.

– 당시에는 약재 및 상류층의 기호품으로 사용됨.

– 조선시대: 전량 중국과 일본으로부터 수입, 선물에 의존

일본인들이 설탕을 제조하고 있는 모습

설탕의 역사

• 일본의 동남아 침략에 따라 설탕의 유입이 본격화됨.

• 1920년

– 평양에 제당회사가 설립됨. 사탕무. 병해와 경제성 결핍으로 중단됨

• 1950년대

– 미국으로부터 원조받은 원당을 정제하여 설탕을 만듦, 제일제당 – 설탕이 대중식품으로 보급되기 시작함.

– 삼백공업(면방, 설탕, 밀가루)이 초기 산업화 주도

• 1960-70년대

– 명절선물: 설탕, 밀가루, 쌀, 계란, 돼지고기, 참기름.

– 뽑기, 달고나

• 2009년

– 설탕소비량 26kg / 쌀 74kg

당류(saccharides)

(탄수화물 carbohydrate, Cⁿ(H²O)^m)

• 단당류(monosaaccharides)

– 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오즈(galactose)

• 이당류(disaccharides)

– 자당(sucrose): glucose + fructose – 유당(lactose): glucose + galactose – 맥아당, 엿당(maltose): glucose + glucose

• 다당류(polysaccharides)

– 녹말(starch): 아밀로오스, 아밀로펙틴 – 글리코겐: α-1,4 결합

– 셀룰로오스: β-1,4 결합

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단당류

Glucose Fructose Galactose

단당류

• Glucose – 포도당,

– 자연계에는 단독으로 거의 존재 않음.

– 전분을 효소로 분해하여 제조,

– 식품첨가물보다는 의료(링겔)용, 실험용으로 사용

• Fructose – 과당,

– 자연계에서 대량 수확 불가,

– 포도당을 효소를 이용하여 전환시켜서 얻음. 설탕을 가수분해해서 얻기도 함.

– 설탕보다 당도 높고 물에 대한 용해도 높아 농축가능하지만, 비싸고 시중에서 구하기 어려움.

– 포도당과 같은 열량, 벌꿀과 과일에 함유됨

이당류

• Sucrose

– a disaccharide composed of glucose and fructose with the molecular formula C

₁₂

H

₂₂

O

₁₁

– β-D-fructofuranulosyl-(2→1)-α-D-glucopyranoside

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Why?

• 많은 탄수화물들 중에서 유독 설탕(sucrose)만이 치아우식의 주된 원인이라고 지목되는 이유는 무엇일까?

– 다른 당류들도 세균에 의해 산이 생성됨.

– 설탕과 우식의 관계는 많은 역학, 실험 연구에서 확인되었음.

– Sucrose, glucose, fructose, starch를 이용해서 in situ 연구를 해 봐도, sucrose가 가장 많이 치아를 탈회 시킴.

POLYSACCHARIDE

• POLYSACCHARIDE ENHANCES THE CARIOGENICITY OF BIOFILMS

1. extracellular polysaccharides (EPS),

• which promote bacterial accumulation to the tooth surface, and influence the physical and biochemical properties of biofilms;

and

2. intracellular polysaccharides (IPS),

• which serve as an endogenous source of carbohydrates that can be metabolized to produce acids during periods of nutrient limitation

EPS, IPS

• MS, LB는 신속하게

자당을 발효하여 산을 생성함.

• 자당은

세포외다당류(EPS), 세포내다당류(IPS)로 변환되어

1. EPS

1. Enhance bacterial adherenceand further accumulation of organism

2. Provide structural integrity and bulk to biofilms 3. Decrease buffer capacity of saliva because of lower

permeability of biofilm

4. Increase the acidogenicityof the biofilm matrix

2. IPS

• Promote lower fasting pH level during periods of nutrient deprivation which could result in the selection of cariogenic micro-organisms and caries development

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설탕 섭취와 치아우식증과의 관련성 연구 1

• 실험군 1: 무균환경의 쥐에게 당을 포함한 식사 제공

• 실험군 2: 특정 미생물 첨가 후, 당을 포함한 식사 제공

세균이 우식발생의 필수 요소이다.

• 실험군 1: 우식성 식품을 위장관 투여(tube feeding)

• 실험군 2: 우식성 식품을 경구 투여(teeth contact)

우식발생에 있어 당의 작용은 전신적인 것이 아니라 국소적인 효과이다.

• Hopewood House study – 82명의 0~12세 아동의 식사에서 설탕

및 정제된 탄수화물은 제외시켰을 때 우식발생이 적었음

– 탄수화물

• 곡물 빵, 대두, 감자, 당밀

– 유제품, 과일, 야채, 땅콩

– 설탕을 섭취하지 않으면 DMFT idex 가 1이하로 유지된다.

– 감자나 과일 등은 우식유발성이 낮다.

호주의 국립학교

• Sweden, Vipeholm study (1946-1951)

– 436명의 정신질환자에게 섭취빈도와 유형을 달리하여 간

식을 섭취하게 한 후, 5년 간 우식발생 양상을 관찰한 연구

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Toffee

• Sweden, Vipeholm study (1946-1951)

– 436명의 정신질환자에게 섭취빈도와 유형을 달리하여 간 식을 섭취하게 한 후, 5년 간 우식발생 양상을 관찰한 연구

1. 구강내 잔류 가능성이 높은 끈끈한 발효성 당질 식품을 간식으로 섭취할수록 치아우식증 발병률이 높다.

2. 3끼 식사에 포함된 설탕만으로는 치아우식증이 발생하지 않는다.

3. 식사 중 수용액 상태로 설탕을 섭취하면 치아우식증이 발생되지 않는다.

– 설탕의 섭취량보다는 섭취빈도와 섭취성상이 더 중요

–

세계적으로 각국의 설탕 소비량과 치아우식증 발생은 비례한다.

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• 일본의 경우 2 차 세계대전 중

설탕소비가 제한

되었을 때

우식 증 발생이 낮았 음.

• 선천적으로 설탕섭취를 못하는 질환인

Hereditary Fructose Intolerance인 환자에서 우식발생이 낮음.

• Turku Sugar Study

– 설탕을 자일리톨로 대체하면 치아우식증이 거의 일어나지 않음 – 과당은 치아우식증을 유발하지만, 그 정도는 설탕보다는 조금 낮다.

– 과당의 경우 3.8개의 우식병소가 새로 생긴 반면, 설탕의 경우 7.2개의 병소 가 새롭게 발생함

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• 당뇨병 환자에서 당분 섭취 제한으로 인해 우 식발생률이 낮음.

대체감미료 (Sugar Substitute)

• A sugar substituteis a food additive that duplicates the effect of sugar in taste, usually with less food energy.

• natural

• Synthetic (artificial sweeteners)

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당 알코올 (sugar alcohol, polyols)

• 단당이나 올리고당을 화학적으로 환원시켜 만듦.

• 1번 탄소의 aldehyde기(-CHO)를 수소와 결합시켜 CH₂OH로 환원시킨 것

• 자당과 비슷한 물리적 특징과 열량을 가지나 부피 형성효과나 카라멜화가 발생하지 않음.

• 단맛은 약간 감소하며, 소화성이 떨어짐.

• Sugar alcohols do not contribute to tooth

decay. ^Glucose

• Glycol(2-carbon)

• Glycerol(3-carbon)

• Erythritol(4-carbon)

• Threitol(4-carbon)

• Arabitol(5-carbon)

• Xylitol(5-carbon)

• Ribitol(5-carbon)

• Mannitol(6-carbon)

• Sorbitol(6-carbon)

• Dulcitol(6-carbon)

• Iditol(6-carbon)

• Isomalt(12-carbon)

• Maltitol(12-carbon)

• Lactitol(12-carbon)

• Polyglycitol xylose

glucose erithrose

mannose

maltose

lactose

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Xylitol

• 자작나무나 옥수수, 귀리, 바나나 등에서 추출되는 자 이로스(Xylose)를 수화시켜 얻은 5탄당 설탕대용 감미제

• 다른 polyols과 같이 형태와 질감은 자당과 비슷하 나 가격은 설탕의 10배 정도됨.

• 임상적으로 xylitol이 우식예방 측면에서 가장 좋은

설탕 대체물임.

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Turku Sugar Study

• 설탕을 자일리톨로 대체하면 치아우식증이 거의 일어나지 않음

• 과당은 치아우식증을 유발하지만, 그 정도는 설탕보다는 조금 낮다.

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무기인산염 무기인산염

당알콜의 재석회화 촉진 작용

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당섭취 후 pH 변화 Influence of Xylitol to oral ecology

1. Decreases bacterial metabolism and produces a less dramatic drop in dental plaque pH.

2. Metabolic by-products produced by oral bacteria include xylitol-5- phosphate, which a toxic end point.

3. Reduce the volume and amount of supra-gingival plaque due to a reduced production of extracellular polysaccharidesand biofilm matrix

4. Promote the selection of xylitol-resistant MS, which are thought to be less virulent and adhesive than xylitol-susceptable strains 5. Stimulate salivary secretions

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모자감염

MS 모자감염을 줄이는 자일리톨 활용법

• 자일리톨 섭취량은 하루 5g 이상

• 하루에 3회 이상

• 껌으로 섭취할 경우 최소저작시간은 5분

• 첫번째 유치가 맹출되기 전에 섭취를 시작하 여 가급적 2세가 될 때까지 섭취를 지속한다.

제4회 Korea-Finland 충치예방심포지엄, 에바소더링 교수 발표 자료 2010. 11. 20

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MS 모자감염을 줄이는 자일리톨 활용 법

• 효과적인 제품: 껌, 캔디, 치약, 양치액

• 자일리톨 함량이 높은 제품을 이용하면, 일상적인 사 용만으로도 섭취 권고량인 5g을 섭취할 수 있음.

츄잉껌 Xyl%/weight Weight/piec

e Xyl/piece Piece/5g Xyl 100%

자일리톨 껌 70% 1.4g 1.0g 5

자일리톨-솔

비톨혼합껌 35% 1.4g 0.5g 10

제4회 Korea-Finland 충치예방심포지엄, 에바소더링 교수 발표 자료 2010. 11. 20