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서 론
과일소주는 주정(에틸알코올)에 과일 향과 액상과당 등 섞은 혼합주(리큐르)라고 할 수 있다1). 리큐르의 종류는 약초 리큐르, 과일 리큐르, 종자 리큐르, 크림 리큐르, 브랜드 리큐르 등 다양한 종류가 존재하는데, 최근 주류업계에서 출시되는 다양한 맛의‘과일소주’는 분류 상 일반 증류주인 리큐르에 해당하며 그 중 과일을 이용하여 생성해 낸 과일 리큐르라고 할 수 있다2). 과일소주 열풍은 국내 전체 소주 매출의 약 20%를 차지할 만큼 독한 소주를 꺼리는 계층인 젊은 여성에게 순한 술로서의 이미지를 심어주었다. 하지만 이러한 낮은 도수 주류 열풍이 여성의 폭음을 부추길 수도 있는 것이 사회적 문제로 대두되기도 한다.
또한, 치아와 관련하여 대부분의 과일소주는 산성 제품3)으로 지나친 섭취는 치아부식과 연관이 있을 것으로 생각된다. 과일로 만든 주류의 대표급인 와인에 관한 연구에서 pH는 3.02±0.01로 나타났는데 이는 치아 부식증 유발 가능성이 있는 pH 4.5이하의 값으로 와인 섭취 시 주의해야 한다고 하였다4). 치아부식 연구에서 Oh와 Lee5)는 pH가 낮은 에너지음료에 치아를 30분 동안 처치한 결과 치아의 표면미세경도가 감소하여 치아부식을 유발한다고 설명하였고, Attin 등6)도 pH가 낮은 산성음료의 섭취는 치아의 법랑질을 부식시킬 수 있어 치아부식증의 위험이 있다고 보고하였다. 또한, Sachez 등7)의 연구에서도 낮은 pH 값을 가진 음료를 마시는 경우 아이들의 치아부식을 더욱 증가시킨다고 하였다.
치아부식증은 화학작용에 의한 비가역적 경조직의 손상을 의미하는데 다양한 원인 중 탄산음료, 과실주스, 이온음료, 발효유, 와인, 맥주, 숙취음료 등으로 인한 부식유발이 보고되고 있다8). 이와 같이 다인성 질병이지만 산성 음식과 같은 식이 요소가 주된 외인성 요인으로 알려져 있는9) 치아부식은 예방에 중점을 두는 것이 더욱 중요하다.
치아부식 예방 물질로는 치아부식증의 예방과 관련하여 Larsen와 Nyvad10)는 pH 4에 해당하는 오렌지주스에 칼슘과 인을 첨가한 후 7일 동안 치아시편을 침지하였을 때 치아부식이 발견 되지 않음을 보고하였고, Jensdottir 등11)도 청량음료에 칼슘과 인을 첨가하였을 경우 치아부식의 가능성을 감소시킨다고 하였다. Kim12)의 유산균발효유에 다양한 농도의 칼슘을 첨가하여 치아부식 예방에 유의한 적정 칼슘농도를 알아보기 위한 연구에서는 0.5%의 함량으로 완벽하지는 않지만 유의미하게 치아부식을 예방할 수 있음을 관찰했다.
2015년 농수산식품 유통공사에서 주류 구매 및 소비경험이 있는 20-50대 성인 500명을 대상으로 실시한 설문조사에서는 과일소주를 마셨다고 보고한 응답자들의 비율이 81.4%에 달하였고3) 제조사에 따라 과일소주의 경쟁이 더욱 치열해질 전망으로 보인다.‘과일소주’로 알려진 일부 리큐어 제품들은 발효되지 않은 과실이 첨가되어 있으며 구연산과 향미제가 첨가된 과일 리큐어의 치아부식능을 알아보기 위한 연구에서 리큐어 6종의 평균 pH는 2.77±0.14로 비교적 낮은 pH를 보여 치아 부식능이 있는 것으로 확인되었다3). 과일소주의 강한 치아부식능력과 꾸준한 소비 및 생산에도 불구하고 과일소주 섭취에 따른 치아 부식 예방에 대한 연구는 이루어지지 않은 상태이다.
따라서 본 연구의 목적은 과일소주가 초기우식을 가진 치아에 미치는 영향과 효과적인 치아부식증 예방방법을 살펴보기 위해 과일소주의 치아부식 가능성을 평가하고 칼슘 첨가 시 치아부식 발생 감소 가능성을 확인하고자 하였다.
연구대상 및 방법
1. 실험재료
국내에서 일부 시판중인 과일소주를 구입하여 pH를 측정한 뒤 세계적으로 판매량이 높은 회사의13) pH가 낮은 제품을 선정하여 실험음료로 사용하였고 칼슘 첨가 부식 억제 가능성을 확인하기 위해 선정 된 과일소주에 1%의 칼슘을 첨가하여 실험음료로 준비하였다. 음성대조군으로 일반소주를 양성대조군으로는 콜라를 사용하였다. 모든 음료는 유통기한이 7일 이상 남은 제품으로 구입하였다.
2. 실험방법
2.1. pH 및 적정산도 측정
음료는 동일한 조건에서 냉장 보관하며 pH를 측정하기 6시간 동안 실온에 방치하였고 실험재료의 pH 측정은 pH meter (920A pH Meter, Thermo Orion, Beverly, MA, USA)를 이용하여 측정 전 표준 완충용액을 이용하여 보정 후 과일소주 30 ml를 비커에 분주하여 측정하였다. 칼슘이 첨가된 군은 교반 하에 측정하며, 탄산이 있는 경우 1시간 이상 교반하여 탄산가스를 방출 시킨 후 측정하였다. 또한 적정산도 측정은 실험재료에 1M NaOH를 0.1 ml씩 첨가하여 교반 후 pH가 5.5와 7.0이 도달할 때까지 들어간 NaOH의 양을 측정하였다. 모든 측정은 3회 반복으로 측정하였다.
2.2. 시편제작
육안으로 보아 우식 및 법랑질 형성부전이나 상아질 노출이 없는 건전한 법랑질 표면을 가진 소의 전치를 선택하여 5 mm의 원통형 시편을 취득한 후 자가 중합형 acrylic resin을 이용하여 아크릴 봉에 포매하였다. 시편을 아크릴 봉에 포매한 후 #60, #240, #600번 연마지(Carbimet®, Buehler, USA)와 산화감마알루미나(Gamma Micropolish® Alumina B, Buehler, USA)를 사용하여 연마하였다.
2.3. 시편의 인공 초기 치아우식 형성
시편은 탈회용액을 이용하여 인공 초기 치아우식의 상태를 재현하였다. 인공 탈회 용액은 Ca(OH)2 (Calcium Phosphate; tribasic, Sigma, USA)이 50% 포화된 0.1 M 젖산(lactic acid, Sigma, USA)을 50% NaOH (Sigma , USA)와 50% HCl (Sigma, USA)용액을 이용하여 30분간 pH 5.0을 계속 유지시킨 후 0.55 μm 여과지(Whatman No.42)를 이용하여 여과하였다. 여과된 용액은 0.2% carbopol 907 (ETD 2050, Noveon Inc., USA)을 첨가한 후 50% NaOH를 이용하여 최종 pH를 5.0으로 맞추었다. 초기 선정된 모든 시편을 탈회용액 20 ml에 넣어 37℃ 항온기에서 24-48시간 처리하여 인공 초기 우식 병소를 형성하였다.
2.4. 표면 미세 경도 측정
연마 후 표면경도계(Fm-7, Future-tech Corp, Tokyo, Japan)를 이용하여 시편의 표면 경도를 Vickers hardness number (VHN)로 측정하되, 측정 시에는 시편의 상·하·좌·우 가장자리에서 1 mm 떨어진 곳에서 법랑질이 표면경도계의 압의 방향에 직각이 되도록 위치한 후 200 gf의 하중으로 10초간 압인하여 계측현미경 400배의 배율에서 압흔의 크기를 계측하고 법랑질 표면경도를 측정한 후 4 부위의 평균값을 정하였다. 정상 법랑질 표면경도는 220-240 VHN 범위의 시편을 선정하고 군간 통계적으로 유의한 차이가 없도록 분배하였다. 220-240 VHN 범위를 갖는 시편 40개를 선정하여 각 군당 10개씩 4군으로 배정하였다.
2.5. 실험음료 준비 및 시편 침지
칼슘의 부식예방 효과를 확인하기 위해 과일소주에 첨가한 칼슘은 젖산칼슘(Calcium Lactate Pentahydrate, Junsei Chemical Co, Ltd. Japan)을 사용하며 실험음료 100 ml에 젖산칼슘 1 g을 첨가하여 1% 농도가 되도록 제조하였다. 40개의 시편을 4개군으로 분배하고 준비한 실험음료를 40 ml씩 동일 용기에 분주하고, Oh와 Lee5)의 연구를 바탕으로 1분, 3분, 5분, 10분, 15분, 30분 동안 침지 시킨 후 증류수로 30초 동안 세척하였다. 칼슘을 첨가한 그룹은 칼슘이 충분이 용해될 수 있도록 200 pm 교반 하에 침지를 시행하였고 탄산이 있는 경우 또한 교반하여 탄산가스를 제거한 뒤 침지하였다.
2.6. 시편 처리 후 평가
실험군에 시간별로 처리 후 시편은 표면경도계를 이용하여 표면의 미세경도 변화를 측정하고, 주사전자현미경(JSM-7500F, JEOL, Japan)을 관찰함으로써 표면의 형태 변화를 비교하였다.
2.7. 통계처리
법랑질 시편을 침지 전과 침지 30분 후의 표면 미세경도를 비교하기 위해 paired t-test를 사용하였다. 각 군간 표면 미세경도 변화 차이를 비교하기 위해 one way ANOVA를 사용하고 통계적으로 유의한 차이가 있는 경우 Tukey test로 사후 분석을 실시하였다. 시간 경과에 따라 표면미세경도의 변화양상을 비교하기 위해 repeated measures ANOVA를 사용하고, Tukey test로 사후 분석을 실시하였다. 통계분석은 SPSS (Statistical Package for Social Science 21.0, Chicago, USA) 통계 프로그램을 이용하였다.
연구 성적
1. 국내 일부시판 과일소주 제품의 특성
시판되고 있는 일부 과일소주 제품들을 구입하여 pH를 측정한 결과 모두 pH 4.0 이하의 값을 보여 섭취 시 치아에 부식을 유발할 가능성이 있는 것으로 나타났다(Table 1).
2. 실험음료의 pH와 적정산도
참이슬군은 pH가 7.66으로 중성을 나타내는데 비해 실험에 사용한 자몽에이슬군은 2.47로 양성대조군인 코카콜라군과 유사한 낮은 pH를 보여준다. 칼슘을 첨가한 경우 pH 값이 3.75로 조금 높아지는 것을 살펴볼 수 있으나 치아에 부식을 유발할 수 있는 pH 4.0 이하로 여전히 낮은 pH 상태임을 알 수 있다. 적정산도는 양성대조군인 코카콜라군에 비해 실험음료에서 더 높은 값을 나타내는 것을 볼 수 있었다(Table 2).
3. 음료 처리 후 표면미세경도의 변화 비교
30분간 음료 섭취 전후의 표면미세경도의 비교 시 같은 군내에서 표면미세경도는 음성대조군인 참이슬군을 제외하고 모든 군에서 초기에 비해 통계적으로 유의하게 감소한 결과를 나타내 음료에 의해 표면미세경도가 약해졌음을 보여주었다.
또한 군간 비교 시 자몽에이슬군이 가장 표면미세경도 변화 값이 높고 코카콜라군과 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않아(P>0.05) 치아에 부식을 유발할 위험이 높은 것으로 나타났다. 자몽에이슬-칼슘첨가군의 경우 음성대조군인 참이슬군보다 조금 더 표면미세경도가 낮아졌으나 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았다(P>0.05). 또한 코카콜라군과 자몽에이슬군에 비해서는 통계적으로 유의하게 표면미세경도 변화 값이 낮아(P<0.05) 두 군에 비해 치아에 부식을 유발할 위험이 낮은 것으로 보여진다(Table 3).
각 군별로 시간경과에 따른 법랑질 표면경도 변화 양상에는 참이슬의 경우 어떠한 시간에도 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 그러나 코카콜라군과 자몽에이슬군은 노출 1분에서 표면경도가 감소하기 시작하여(P<0.05), 그 이후부터 노출시간이 증가함에 따라 지속적인 표면경도의 감소가 나타났다. 특히 자몽의이슬군은 노출 5분 이후로 표면경도가 급격히 감소하여 모든 군 중 가장 큰 표면경도차가 관찰되었다. 자몽에이슬-칼슘첨가군은 코카콜라군과 자몽에이슬군에 비해 표면경도가 높게 유지되는 것을 살펴볼 수 있다(Fig. 1).
4. 음료 처리 후 표면의 전자현미경 소견
음료 처리 30분 후 시편 표면의 상태는 음성대조군인 참이슬군의 경우 인공적으로 초기우식을 유발한 상태를 고려할 때 비교적 양호한 상태를 유지하고 있는 반면에 양성대조군이 코카콜라군에서 심한 표면 손상 양상을 보여주고 있다. 실험음료로 사용된 자몽에이슬군의 경우 양성대조군인 코카콜라군와 유사하게 표면이 손상된 양상을 보여주고 있으나, 자몽에이슬-칼슘첨가군의 표면이 상대적으로 코카콜라군이나 자몽에이슬군에 비해 적은 표면손상 양상을 나타내고 있다(Fig 2).
고 안
주류는 소비 지출의 12대 비목에 해당하고, 최근 통계청의 2021년 3/4분기 가계동향조사 결과에 따르면 주류 비목의 지출이 전년 동일 분기 대비 12.3% 증가되었다14). 우리나라 만19세부터 59세 성인을 대상으로 음주행태와 문화를 연구한 Ko 등15)의 보고에 따르면 일과를 마치고 여가생활의 일환으로 음주를 하는 사람이 많아, 주류는 우리 생활에서 밀접한 기호식품이라고 생각할 수 있다. 특히 과일소주는 일반소주에 비해 도수가 낮고 과일 향미가 첨가되어 알콜 냄새를 적게 느낄 수 있기 때문에 소비자들이 소비 경험이 높다1).
한편 치아우식증은 치아 경조직의 미네랄이 손실되는 질환으로, 치아우식증이 존재하는 구강환경에서 산성음료를 섭취하는 경우 우식 부위의 재광화가 억제될 뿐만 아니라 치아의 부식도 가속화될 가능성이 높다16). 이에 따라 과일소주가 초기 우식치면에 미치는 영향에 대해 연구하고자 하였다.
국내 시판되는 일부 과일 리큐어의 치아 부식능을 평가하는 연구에서 과일 리큐어는 pH, 인산칼슘 용액의 pH 변화량(ΔpH)에서 소주와 오렌지 주스보다 큰 값을 보였지만, 적정산도를 비교함에 있어서는 소주에 비해 오렌지 주스, 과일 리큐어 순으로 높은 수준의 적정산도를 보였다3). 또한 Lussi 등17)은 사람의 소구치를 음료에 20분간 담근 후 음료 처리전과 후의 표면경도를 비교했을 때 음료처리 후 치아침식이 일어났음을 확인하였고 음료들 중 특히 과일 산을 함유한 음료에서 침식이 더 심하였다고 보고하였다.
본 연구에서는 일부 시판중인 과일소주 중 pH가 낮고 소비가 많은 제품을 선정하였으며 평균 pH는 2.47이었다. 이는 시판 음료 중 부식 문제성이 크다고 알려진 코카콜라의 pH (2.41)와 유사한 수준으로 과일소주 역시 부식유발 가능성이 있는 것으로 생각되었다. Kim등18)은 낮은 pH를 가진 음료가 치아 부식에 미치는 위험성을 확인한 결과 가장 낮은 pH값을 가진 제품은 2.98로 부식을 일으킬 수 있다고 하였다. 코카콜라의 높은 치아부식능을 보고한 Youn19)의 연구결과와 우치시편을 일반 소주에 단순침적하여 주사전자현미경으로 관찰하였을 때 매끄럽고 손실된 곳이 없었다고 보고한 Song과 Choi4)의 연구를 바탕으로 코카콜라를 양성대조군, 참이슬을 음성대조군으로 선정하여 과일리큐어의 부식정도를 비교하고자 하였다.
선행연구들을 보면 산성 에너지음료에 nano-hydroxyapatite를 첨가하여 칼슘과 인을 보충하였을 때 부식능을 억제하였음을 보고하였고20), 1% 구연산 용액에 다른 농도의 칼슘을 추가했을 때 용액의 치아 부식 위험성이 줄어듦을 보고하였다21). 또한 Kim18)등의 pH가 가장 낮은 구연산이 포함된 음료(pH 2.98)에 칼슘 1%를 첨가한 실험에서는 음성대조군인 생수에 비해 칼슘을 첨가한 음료에서 표면경도 값이 유의하게 증가하였고 재광화 양상을 나타내는 효과를 보였다. 이에 본 연구에서는 pH 2.47인 과일소주에 칼슘을 첨가하여 치아 부식능을 평가하고자 하였다. 칼슘농도는 구연산이 포함된 음료 부식연구의 결과8)를 참고하여 1%로 정하여 실험하였다.
본 연구결과 참이슬군은 pH가 7.66±0.08인데 비해 자몽에이슬군은 2.47±0.05로 나타났으며, 자몽에이슬-칼슘첨가군의 pH는 3.75±0.00로 높아졌으나 여전히 치아부식에 취약한 상태이다. 표면미세경도를 관찰한 결과 같은 군내에서는 참이슬군(음성대조군)을 제외하고 다른 군에서 모두 통계적으로 유의하게 감소하였다(P<0.05).
적정산도는 용액이 pH 변화에 저항하도록 하는 특성으로22), 군간 비교 시 자몽에이슬군이 코카콜라군(양성대조군)에 비해 표면미세경도 변화 값이 유의하게 가장 높아(P<0.05) 과일소주의 높은 적정산도가 치아부식에 영향을 주었다고 생각된다.
자몽에이슬-칼슘첨가군은 참이슬군보다 조금 더 표면미세경도가 낮아졌으나 군간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았고(P>0.05), 코카콜라군과 자몽에이슬군에 비해서는 표면미세경도 변화 값이 유의하게 낮아(P<0.05), 두 군에 비해 치아부식능의 위험도가 낮은 것으로 생각된다.
다른 연구들에서도 시판 음료에 칼슘 첨가 시 치아부식 위험성을 감소시키는 효과에 대해 보고하고 있는데 Kim 등23)은 시판 매실음료에 칼슘 첨가 시 치아부식증을 억제하였음을 보고하였고, Attin 등21)은 구연산(1%, pH 2.21)에 칼슘, 인산염, 불소를 첨가하여 치아 미세경도 손실 예방에 관해 연구하였다. Kim 등18)은 홍삼음료에 1%의 칼슘첨가 시 표면미세경도의 증가를 보고하였고 Kim 등12)은 유산균 발효유에 칼슘을 첨가하여 그 함량이 높아질수록 음료의 pH가 조금씩 높아졌고 칼슘 0.5% 이상의 농도부터 칼슘이 들어가 있지 않은 유산균발효유에 비해 유의하게 높아짐을 관찰하였다.
본 연구에서는 주사전자현미경을 이용해 법랑질 표면을 더욱 미세하게 관찰하였는데, 참이슬군의 경우 표면의 상태가 비교적 양호한 반면 코카콜라군와 자몽에이슬군은 표면이 심하게 손상되어있었고 자몽에이슬-칼슘첨가군은 상대적으로 양호한 양상을 나타내고 있었다.
치아부식은 산의 종류와 노출시간 및 농도가 중요하다19). 과일소주에는 구연산이 첨가되어있고 West 등24)은 구연산이 인산보다 치아 부식을 더욱 잘 일으킨다고 보고하고 있다. Scheutzel25)는 산성음료에 치아를 노출시켰을 때 법랑질 부식이 60분 이내에 급격하게 나타난다고 보고하였으며, 본 연구에서 탈회된 시편을 실험음료에 침지시켰을 때 30분의 시간이 부식정도에 영향을 준 것으로 사료된다. Song4) 등은 2009년 19세 이상 성인 1인이 한번 술을 마실 때 평균 2시간이 소요됨을 보고하였고, Kim18)등은 구연산이 함유된 홍삼음료를 30분간 초기우식 치아에 침지시켰을 때 부식이 발생했다고 보고하였다. 위 연구의 결과를 토대로 치아가 과일소주에 노출되는 시간 동안 발생할 수 있는 치아부식을 예방하기 위한 방법을 모색해야 할 필요가 있다고 사료된다.
과일소주 섭취 시 구강 내 잔류시간을 최소화하기 위해서 가급적 물과 함께 섭취하는 것을 권하고 과도한 음주를 삼가는 것이 치아부식을 예방할 수 있는 방법으로 권장 될 수 있겠으며, 음주 직후 양치를 할 경우 칫솔의 물리적인 힘에 의해 부식되고 거칠어진 법랑질 표면에 손상이 가해질 수 있으므로 타액으로 적절히 재광화 된 이후에 칫솔질을 권장한다26). 또한 과일소주를 주로 섭취하는 성인을 대상으로 치아 부식 위험성에 대한 교육이 필요할 것으로 보여진다.
또한 음주는 치주질환의 위험지표로 간주될 수 있으며27), 전신 건강에도 해롭기 때문에 음주 자체의 습관을 개선해야할 것으로 생각된다.
본 연구는 우치시편을 이용해 1분, 3분, 5분, 10분, 15분, 30분 동안 과일소주 및 대조 음료에 침지한 결과로서 구강내 타액의 영향이 고려되지 않았다. 타액에는 Ca과 P의 성분이 포함되어 있고 이들은 초기우식의 재광화에 도움을 주기 때문에 추후 연구에서는 타액에 노출되는 환경을 고려한 연구방법이 필요할 것으로 생각된다.
한편, 국가검진 및 건강검진 시 대상자의 식이습관 조사와 구강검사를 연계하여 산이 함유되어 있는 음료 및 식품의 섭취량에 따른 치아부식의 노출발생량에 대한 연구가 필요하리라 사료된다.
결 론
본 연구에서는 초기우식치면에서 과일소주가 치아부식에 미치는 영향을 알아보고 칼슘첨가 시 발생하는 부식억제능력을 평가하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1. 연구재료의 pH는 코카콜라군 2.41±0.00, 자몽에이슬군 2.47±0.05, 자몽에이슬-칼슘첨가군 3.75±0.00, 참이슬군 7.66±0.08로 나타났다.
2. 각 연구재료를 30분 처리 전 후 표면미세경도차(ΔVHN)는 자몽에이슬군(―88.03±13.05)이 가장 높았고, 코카콜라군 (―61.31±21.90)순이었으며(P<0.05)자몽에이슬-칼슘첨가군(―25.46±4.43)과 참이슬군(―3.53±27.79)은 유익한 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 시간경과에 따른 표면미세경도 변화양상을 비교할 시 자몽에이슬-칼슘첨가군이 코카콜라군과 자몽에이슬군에 비해 표면미세경도가 높게 유지 되는 것으로 나타났다.
3. 주사전자현미경으로 법랑질 표면을 관찰한 결과 참이슬군와 자몽에이슬-칼슘첨가군의 순서로 표면의 거칠기가 비교적 부드러웠으나 코카콜라군와 자몽에이슬군은 굉장히 거칠고 부서져있는 형태의 표면을 보여주어 많이 손상되어있음을 보여주었다.
위와 같은 결과를 종합해볼 때 초기우식을 가진 치아 경조직에 pH가 낮은 과일리큐어의 섭취는 치아표면경도를 감소시키고 손상을 유발해 치아부식의 위험성을 높일 가능성이 있는 것으로 생각된다.
따라서 치아우식 위험도가 높은 소비자들의 구강건강을 위해 pH가 낮은 과일리큐어의 구입 또는 섭취시 이러한 치아부식의 위험성을 인지하고 손상을 최소화할 수 있는 방향으로 식이지도방법을 모색할 필요가 있다. 또한 제조회사에서는 제품을 제조와 관련하여 적정량의 칼슘 첨가 등과 같은 치아부식의 위험을 낮추어 소비자의 구강건강을 보호할 수 있는 방법을 고려할 필요가 있다고 생각된다.
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