1. 개요
아질산 나트륨(sodium nitrite) 또는 아질산염( 亞 窒 酸 鹽)은 주로 식육가공품의 보존제 및 발색제로 사용되는 화학물질로, 금속공업, 연구 및 의학적 용도로도 널리 사용된다. 질산 나트륨에 납과 함께 가열하거나 수산화 나트륨의 수용액에 산화 질소를 흡수ㆍ농축하여 만든다.화학식은 NaNO2[1], 비중은 2.17, 녹는점은 271℃, 용해도는 상온에서 84.8 g/100 mL으로, 물에 잘 녹고 흡습성이 있는 흰색의 결정이다. 아질산 나트륨은 자연계에 널리 분포하며 시금치, 쑥갓, 그린 아스파라거스, 청고추 및 떡잎무우 등에 풍부하다.
포유류에 대하여 극독성을 띠는데, 반수치사량은 시궁쥐에 경구 투여시 180 mg/kg이다. 단시간에 과량을 흡입할 경우 메트헤모글로빈혈증을 일으켜 사망할 수 있다. 아질산이온에 오염된 음용수를 영아가 섭취할 경우 산소결핍에 의한 청색증을 보일 수 있다.[2] 아질산염을 한번에 4~6g 이상 섭취할 경우 성인도 청색증이 나타날 수 있으며 이러한 내인성 질식은 준비가 철저할 경우 신체 다른 부위보다 뇌손상이 먼저 일어나 고통없이 잠들듯 혼수상태에 빠지게 된다. 일산화탄소 중독과 마찬가지로 죽음에 이르는 과정에서 별다른 고통이 없기 때문에 지난 몇 년간 신종 자살 방법으로 이용되어 왔으나 23년 말부터 한국 정부도 위험성을 인식하고 유통을 제한하기 시작했다.
이 밖에도 방부제로 소량을 사용할 경우 발생할 수 있는 다양한 위험들이 연구되었지만 아직 결정적인 상관관계는 밝혀지지 않았다. 다만 일부 연구에서 꾸준히 섭취할 경우 암의 가능성이 있고, 정자 형성 이상의 위험성이 보고되었다. 임산부 기형 유발과의 상관관계는 부정되고 있다. 아질산 나트륨의 잠재적 위험성 때문에 대부분의 국가에서는 까다로운 식품 첨가 기준을 정해 두고 있다.
2. 제조법과 화학반응식
2NaNO3 → 2NaNO2 + O2
질산 나트륨과 질산 칼륨은 열분해 시 예외적으로 금속 산화물이 아닌 아질산염으로 변한다.2NaOH + NO2 + NO → 2NaNO2 + H2O
NO2 + NO는 HNO2 로 대체될 수 있다.3. 식품에서의 이용
아질산 나트륨은 대부분의 가공육에 포함된다. 이것을 첨가하지 않은 가공육은 오래 보관하지 못하기 때문에 매우 비싸다. 전통적으로 가공육을 만들 때 써왔던 초석이나 질산염을 대체[3]한다.공업적으로만 만들어 내는 물질인 것 같은 선입견이 있으나, 사실 아질산염은 채소에도 들어있다. 자연적으로 자란 채소에는 그다지 많지 않고, 질소 비료를 많이 뿌려서 키운 채소에는 킬로그램당 적게는 수십에서 많게는 무려 수천 mg 수준까지 들어 있다.
식품에 쓰이는 아질산 나트륨은 다음과 같은 효과가 있다.
- 그람 양성균의 생육을 억제한다.
- 많은 그람 양성균을 억제하며, 대표적으로 보톡스로 유명한 보툴리누스균을 억제한다. 18~19세기 독일에서는 소시지를 먹은 사람들이 특이한 식중독 증상을 보이며 죽는 경우가 빈번했는데, 후에 이 '소시지 중독'을 일으킨 세균은 소시지를 의미하는 라틴어 'botulus'를 따서 'botulinus'라 명명된다. 보툴리누스균은 소시지, 햄, 훈제육, 육류 통조림 등에서 발생하기 쉽고, 이 균이 생산한 독소는 소량으로도 무시무시한 독성을 띠는 것으로 유명하다.
- 육가공품의 붉은색을 선명하게 한다.
- 고기에 포함되어 있는 미오글로빈과 반응하여 미오글로빈의 색을 붉게 만듦으로써 고기의 발색을 개선한다.[4] 육가공품 특유의 향미를 만들기도 하는데, 이 기전은 명확히 밝혀지지 않았다.
- 지방의 산화를 억제한다.
- 고기에 포함되어 있는 지방이 산화할 경우 독성은 물론이고, 끔찍한 맛과 악취를 내는데, 아질산 이온이 산소 라디칼과 반응하여 질산이온으로 변하는 반응을 하기 때문에, 산화방지제의 역할을 한다.
극소량으로 먹음직스러운 분홍빛 색깔을 만들고, 보존의 질을 올리며 식중독 사고까지 예방하니 식품첨가물로서 갖출 만한 장점을 두루 갖추었다. 즉, 단순히 색을 내기위해 쓰는 색소가 아니라, 식중독 예방을 위해 필수로 첨가해야 하는 보존제이다. 아질산나트륨을 가공육에 넣는다고 욕하는 사람은 항생제 부작용 때문에 항생제 쓰지 말라는 안아키와 다름이 없다.
햄, 프레스햄, 소시지, 육포, 베이컨과 같은 육가공품에 사용이 허가되어 있으며, 이 제품군에서는 아질산나트륨을 쓰지 않는 상품을 찾기 어려울 정도로 많이 쓴다. 시중에서 파는 훈제 오리고기도 실제로는 햄으로 분류되며 아질산나트륨을 넣은 경우가 대부분이고, 명란젓에도 발색을 위해 많이 쓰인다. 허가되지 않은 식품에 아질산나트륨을 사용하는 것은 불법이며, 2009년경 유명 호텔들이 뷔페에 나오는 훈제 연어의 발색을 위해 아질산나트륨을 대량 넣었다가 적발되는 사건이 있었다. 어육소시지의 경우 첨가 자체는 합법이지만 발색이 굳이 필요없기 때문인지 잘 쓰이지 않는 편이다. 그러나 아질산나트륨이 자살에 사용되는 일이 일어나 아질산나트륨을 '자살위해물건'으로 지정할 예정이다. #
4. 허용 기준
대한민국의 경우 식육가공품의 경우 70ppm(kg당 70mg) 이하의 아질산염 첨가만을 허용하고 있다. 어육소시지의 경우는 50ppm, 명란젓의 경우 5ppm, 그리고 훈제연어에는 사용이 금지되어 있다. 이것은 육가공품의 소비가 많은 유럽에 비해서도 낮은 허용치이다. 미국의 경우 육가공품에 대해서 200ppm(kg당 200mg) 이하로 관대한 편이다.1일 섭취허용량은 '0.07mg/kg(체중)/1일'인데 50kg의 사람의 경우 3.5mg이다. 스팸 1캔에 함유된 아질산 나트륨의 양과 비슷하다. 스팸 몇 개 먹으면 아질산나트륨 치사량일까?-131개
세계 보건기구의 경우, 체중 1kg에 대해서 하루 0.06mg 이하를 허용치로 보고 있다.
5. 독성 및 부작용
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[1] 암의 종류에 따라 1군/2A군으로 나뉜다. [2] GMO, 항생제 등 고기 잔류 물질이 문제가 아니다. IARC에서는 확실히 밝히지는 않았지만 고기의 성분 자체가 조리되면서 발암 물질을 필연적으로 함유하기 때문이라고 논평하였다. 청정우 같은 프리미엄육을 사 먹어도 발암성이 있다는 뜻이다. 이에 전세계의 육류업자들이 고기를 발암물질로 만들 셈이냐며 정식으로 항의하기도 하는 등 논란이 있었다. [3] 단, 올바른 조리 과정을 거치면 먹어도 문제는 없다. 문서 참조. [4] 카프로락탐. 2019년 1월 18일 IARC 서문 개정에 따라 불필요하다고 판단되어 삭제되었다. # |
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1972년 네브래스카 대학 의학 연구소에 있는 Sidney Miruish 박사가 아질산염이 발암물질인 니트로사민을 생성하며, 이 니트로사민이 쥐의 종양을 발생시킨다고 발표하였다. 가열시 생선 및 육류의 구성물질인 알킬아민류와 아질산 성분이 결합하여 니트로사민이 생성된다. 아질산염은 세계보건기구 산하의 국제암연구소(IARC)에서 '발암 가능성 있음'으로 분류되고 있다.
혈관을 확장시키는 효과가 있어서 두통의 원인이 되기도 한다.[5] 혈관평활근에 이완하여 혈관을 확장시킨다. 베이컨 등 아질산염이 잔뜩 들어간 가공육을 먹고 관자놀이 쪽의 혈관이 확장되어 심장이 뛰는 것 처럼 쿵쿵 뛴다고 느껴지면 아질산염 탓일 가능성이 높다. 고로 웬만하면 요즘에는 예전과 다르게 아질산염이 들어가지 않고도 맛있는 햄류가 많이 나오고 있으니 잘 선택해서 사도록 하자. 다만 그런 햄을 먹어도 별 의미가 없을 수 있는데, 그 이유는 식물이 질소를 흡수하는 방법이 질산염 형태로 흡수하는 방법밖에 없기 때문에 과일과 채소에 더 많은 질산염이 함유되어 있다.
아질산 나트륨의 최소치사량은 71 mg/kg, 반수치사량은 180 mg/kg으로, 몸무게 60kg인 성인을 기준으로 10.8g이다. 사람이 다량 복용하면 혈액중의 헤모글로빈을 산화시켜 헤모글로빈의 산소운반 능력을 상실시키는 메트헤모글로빈을 형성, 죽음에 이르게 한다.
중국에서 만든 식제품에 대량의 아질산염이 들어가 중독 증세를 일으켜 문제가 된 적이 있었고, 소금으로 착각하고 국에 아질산염을 넣었다가 호흡곤란으로 죽는 사고도 있었다. 2020년 9월 29일 중국 허난성 자오쭤(焦作)시 중급인민법원 1심 재판부에서는 학생 관리문제로 다툰 다른 교사에게 복수하기 위해 이 아질산나트륨을 유치원 급식으로 나갈 죽에 풀어서 유치원생 25명이 중독됐고, 이 중 1명은 숨지는 사고가 일어나자 해당 교사를 사형 선고했다. 이 사람은 몇년 전인 2017년 2월에도 남편과 부부싸움을 한 뒤 남편의 컵에 아질산나트륨을 넣어 중독시킨 전적이 있다고. 해당기사
2020년 10월 16일 만 17세 고등학생이 인플루엔자 백신을 맞은 뒤 사망한 채 발견되어 논란이 되었는데, 알고 보니 사인은 백신 부작용이 아니라 이 아질산나트륨의 과다 섭취였다. 부검 결과 위장 속에서 4g의 아질산나트륨이 검출되었다고 한다. # 이후 이 학생이 스스로 구입하여 복용한 자살 사건이었음이 확인되었다.
한편, 아질산염이 당뇨 위험이 높인다는 연구결과에 내놓았다. #
캐나다에서 이 원료를 한 자살키트를 판매하는데, 한국에도 이 키트를 이용한 자살시도가 2018년 이래로 꾸준히 증가하는 추세다. 2023년 11월 7일, 보건복지부는 아질산나트륨을 '자살위해물질'로 지정하는 안이 담긴 고시 예정안을 행정예고했다. #
5.1. 미량 섭취의 유해성 논란
인간이 흡수하는 대부분의 아질산염은 햄이나 채소를 통해 섭취하는게 아닌 장내 세균의 활동으로 인해 자연적으로 발생하는 것을 흡수하는 것이다. 참조가공육의 유해성에 대해서는 IARC가 2015년 1군 발암물질로 규정하긴 했지만 이에 관해서는 논란이 많다. 관련 칼럼
2015년 11월 20일 방송된 SBS 백종원의 3대 천왕에서 백종원은 우리나라의 가공육 섭취량은 연간 4kg밖에 안 되기 때문에 1년에 40kg을 먹는 미국인들, 1년에 30kg 를 먹는 독일인들이나 걱정해야지 한국인들은 딱히 걱정할 만한 수치가 아니라는 견해를 밝히기도 했다.
반면 2015년 11월 29일 채널A의 먹거리 X파일에서는 우리나라 사람들의 하루 가공육 섭취량이 6g에 불과하고, 연간은 고작 4kg에 불과하다는 식약처 발표에 대해 의문을 표하는 방송을 하였다. 6g이 어느 정도인지 측정해보니 소시지의 꼭지 부분을 손톱크기 만하게 자른 정도에 불과했다. 가공육은 우리 주변에 다양하게 있어서 자기도 모르게 먹는 경우가 많다. 김밥에도, 햄버거에도, 샌드위치에도 들어가 있는게 가공육인데, 하루 평균 손톱크기 정도만 먹는다는 식약처 발표가 도저히 믿기지 않는다는 내용이었다.[6] 이런 것이 바로 평균에서 나오는 오류인데 노년층은 좀처럼 먹지 않지만 어릴 때 부터 익숙하게 접한 젊은 연령대 특히 독신자나 자취생은 흔하게 먹는 것이 가공육이다. 연령대만이 아니라 생활방식에 따라서도 매일 먹는 사람과 거의 안 먹는 사람이 현격하게 갈리기 때문에 문제가 있는 것이다.
WHO는 적색육 하루 평균 섭취량이 100g이면 대장암 발병률이 17%, 가공육 하루 평균 섭취량이 50g이면 18% 증가한다고 발표했다. 핫도그 반 개만 매일 먹어도 위험하다는 것인데 아질산염을 흔하게 사용하는 세상이라 그것만이 섭취량의 전부일 수가 없으니 더 위험하다. 아질산염의 위험이 보도된 이후 가공육류 종류에는 7무첨가 등의 표기가 붙었는데 합성아질산염 등등을 사용하지 않았다는 것이다. 대신 무엇으로 부패를 막느냐면 셀러리 등의 야채에서 추출한 천연아질산염을 사용한다고 하지만, 성분 자체가 문제인 것이므로 인공, 천연 여부로 무해함이 결정되는 것은 아니다.
물론 부패한 것을 먹으면 사망가능성까지 있으니 진공포장이나 아질산염 등 여러 부패방지방법의 사용은 불가피하므로[7] 섭취를 적절히 조절할 필요가 있다. 적색육 자체도 너무 많이 먹으면 미오글로빈과 포화지방이 건강에 안 좋지만 가공육은 대부분 정육으로 판매 가능한 부위를 제외한 부산물을 갈아서 만들기 때문에 신선도부터 보장하기 힘들다.
가공육이나 야채를 끓는 물에 2~3분 정도 데치면 아질산나트륨을 비롯한 질산염들을 상당량 제거할 수 있다.[8] 특히 가공육의 색이 붉은 색에서 물 빠진 듯한 색으로 변하는 이유가 바로 이것이다. 그러니 소세지 같은 가공육을 먹으면서 건강에도 신경을 쓰고 싶을 땐, 그냥 먹지 말고 물에 데쳐먹는게 좋다.
[1]
NO3가 아님에 유의. 버금 아(
亞)는 영단어 'sub-'와 비슷한 뜻이다.
[2]
식품의약품안전처 독성정보제공시스템 참조.
[3]
고기의 미생물에 의해서 초석/질산염이 아질산염으로 변환되어서 작용하는 방식이다보니 현대에는 직접 아질산염을 넣는 방식으로 변경
[4]
익은 고기의 본래 색상은 흰색에서 연한 회색 내지는
마이야르 반응을 입혔을 때 띄는 갈색 정도가 나오는게 일반적이다. 이 하얀색을 핑크빛으로 만든다.
[5]
아질산기, 질산기 모두 보이는 효과이다.
[6]
연간 판매량을 인구수로 나뉘었기 때문에 식약처 발표가 틀린 것은 아닐 것이다. 개인 당 섭취량이 차이가 있을 뿐. 먹거리 X파일 같은 공포 조장 방송이 다 그렇지만, 누가 하루에 손톱만큼만 먹겠는가? 어느날은 안먹고 어느날은 먹으니 이런 결과가 나온것.
[7]
특히 식중독균 중 가장 치명적인 보툴리누스 균은 혐기성이라 진공포장으로 예방할 수 없다.
[8]
단, 가열식품이 언제나 그렇듯 채소에 함유된 비타민이 파괴된다.