7. 보존료(Preservative)

보존료(Preservative)란 미생물에 의한 식품의 부패·변패를 방지하여 보존 기간을 연장할 목적으로 사용되는 식품첨가물이다. 국내에서는 「식품첨가물의 기준 및 규격」(식품의약품안전처 고시)에 따라 보존료별로 사용 대상 식품과 사용량의 최대 허용치가 정해져 있으며, 지정된 대상 이외의 식품에는 사용할 수 없다.

청량음료를 포함한 가공식품의 보존료로는 안식향산(Benzoic acid)과 그 염류(나트륨·칼륨·칼슘), 소브산(Sorbic acid, 소르빈산)과 그 염류(칼륨·칼슘), 파라옥시안식향산에스테르류(파라벤, p-Hydroxybenzoic acid esters — 국내 식품에는 메틸·에틸 2종만 허용), 프로피온산류, 아황산류 등이 지정되어 있다.

한국의 현실 — “대부분의 음료에는 이제 보존료가 없다”

제조·살균 기술의 발전으로 오늘날 한국에서 유통되는 청량음료의 상당수는 보존료를 사용하지 않는다. 콜라·사이다 등 탄산음료는 낮은 pH와 용존 이산화탄소, 그리고 밀봉 살균으로 미생물 증식을 억제하며, 과채음료·커피음료 등은 무균충전(Aseptic filling) 공법으로 상온에서 무균 상태로 충전·밀봉하여 보존료 없이도 장기 유통이 가능하다. 즉 “균이 들어올 길 자체를 막는” 공정 기술이 보존료의 역할을 상당 부분 대체한 것이다.

따라서 보존료는 모든 식품이 아니라, 개봉 후 상온에서 오래 두고 쓰거나(업소용간장 등), 수분이 많고 표면에서 곰팡이·효모 오염이 일어나기 쉬운 특정 식품(치즈, 어육가공품, 절임식품 등)에 선별적으로 사용된다. 아래 각 절에서는 세 가지 대표 보존료의 물리·화학적 특성과 항균 원리, 그리고 현행 국내 사용 기준을 함께 정리한다.

※ 근거: 「식품첨가물의 기준 및 규격」(식약처 고시), 한국식품산업클러스터진흥원 『보존료』(2024).

7-1  안식향산 및 그 나트륨염

안식향산은 백색의 작은 잎 모양 또는 바늘 모양 결정으로 냄새가 거의 없고, 물에는 잘 녹지 않으나 에탄올에는 잘 녹는다. 나트륨염은 백색의 알갱이 또는 결정성 분말로 냄새가 없고 물에 잘 녹는다(25℃에서 물 100 mL에 약 53 g). 따라서 물이 주성분인 음료·간장 등 수용성 제품에는 물에 잘 녹는 나트륨염이 주로 사용된다.

7-1-1  항균 원리와 pH 의존성

안식향산의 항균력은 곰팡이, 효모, 아포형성 세균류에 폭넓게 나타나며, 특히 산성 영역에서 강하다. 이는 해리하지 않은 분자(비해리 분자, Undissociated molecule)가 균의 세포막을 통과하여 세포 내부를 산성화하고 대사를 저해하기 때문이다. 안식향산의 pKa는 약 4.18로, pH가 낮을수록 비해리 분자의 비율이 커져 항균 효과가 증가하고, 중성~알칼리 영역에서는 효력이 급격히 떨어진다.

이러한 pH 의존성은 Eklund가 비해리·해리 분자 양쪽의 기여를 가정한 이론식 1/mic_t = (1−a)/k₁ + a/k₂ 로 정량적으로 설명하였으며(여기서 a는 해리 분자의 비율, k₁·k₂는 각각 해리·비해리 분자의 최소발육저지농도), 어느 균종에서도 비해리 분자 쪽이 훨씬 낮은 농도로 효과를 나타낸다.

표 7-1  안식향산의 각종 미생물에 대한 발육 저지 농도 (희석 배수, 값이 클수록 효력 강함)

미생물 (학명)	pH 3.0	pH 4.5	pH 5.5	pH 6.0	pH 6.5
Aspergillus niger	125	1,000	>2,000	>2,000	–
Asp. oryzae	125	500	–	>2,000	–
Penicillium roqueforti	62.5	1,000	>2,000	>2,000	–
Rhizopus nigricans	125	500	>2,000	>2,000	–
Mucor pusillus	125	500	>2,000	>2,000	–
Saccharomyces cerevisiae	125	500	2,000	>2,000	>2,000
Sac. rouxii	–	500	2,000	2,000	>2,000
Debaryomyces globosus	250	1,000	>2,000	>2,000	–
Pichia membranaefaciens	250	500	1,000	>2,000	–
Hansenula anomala	125	500	>2,000	>2,000	–
Acetobacter aceti	–	2,000	2,000	>2,000	–
Streptococcus lactis	–	250	2,000	>2,000	–
Lactobacillus acidophilus	–	2,000	2,000	>2,000	–
Leuconostoc mesenteroides	–	500	4,000	4,000	>4,000
Bacillus subtilis	–	–	500	1,000	4,000
Staphylococcus aureus	–	–	1,000	–	–
Escherichia coli	–	–	2,000	–	–
Clostridium sporogenes	–	–	–	>2,000	>2,000

※ 원저 실험 데이터를 발췌·전사함. “–”는 값이 기재되지 않은 부분.

7-1-2  국내 사용 기준 (식품첨가물의 기준 및 규격)

국내에서 안식향산·안식향산나트륨·안식향산칼륨·안식향산칼슘은 안식향산으로서 아래 대상 식품에 한하여 사용할 수 있다. 콜라·사이다 등 탄산음료도 법적으로는 0.6 g/kg까지 허용되지만, 실제로는 앞서 설명한 살균·충전 기술로 인해 대부분 무첨가로 생산된다. 반면 개봉 후 상온에서 오래 사용하는 간장은 대표적인 현행 사용처이다. (JECFA·MFDS 일일섭취허용량 ADI 5 mg/kg 체중/일)

대상 식품	사용량 (최대 허용치)
과일·채소류음료 (비가열제품 제외)	0.6 g/kg 이하
탄산음료	0.6 g/kg 이하
기타음료(분말 제외), 인삼·홍삼음료	0.6 g/kg 이하
한식·양조·산분해·효소분해·혼합간장	0.6 g/kg 이하
잼류	1.0 g/kg 이하
마가린	1.0 g/kg 이하
절임식품, 마요네즈	1.0 g/kg 이하
망고처트니	0.25 g/kg 이하
알로에 겔 건강기능식품	0.5 g/kg 이하

출처: 「식품첨가물의 기준 및 규격」(식약처 고시). 일부 품목은 소브산 또는 파라옥시안식향산과 병용 시 환산 합계로 한도를 관리함.

안식향산은 물에 난용성이므로 20~30% 수용액으로 만들어 첨가하며, 수증기와 함께 휘산하는 성질이 있어 농축 과즙에는 농축 공정 이후에 첨가하는 것이 좋다.