산화프로필렌(Propylene Oxide, PO)은 에폭사이드 구조를 가진 반응성이 매우 높은 유기 화합물로, 주로 폴리우레탄 원료로 잘 알려져 있다. 그러나 잘 알려지지 않은 또 다른 용도로는 식품 살균제 또는 훈증제로의 사용이 있다. 커피 원두, 향신료, 견과류 등의 미생물 오염을 제거하기 위한 처리제로 사용되며, 동시에 국제적으로는 발암 가능성이 있는 화학물질로 분류되어 논란이 되고 있다.
1. 산화프로필렌의 화학적 특성
화학식: C₃H₆O
구조: CH₃-CH-CH₂-O (에폭사이드 고리)
분자량: 58.08 g/mol
끓는점: 34°C (휘발성 매우 높음)
폭발 하한: 2.3% (공기 중)
산화프로필렌은 3각형 에폭사이드 고리를 가지며, 강력한 친전자성으로 인해 핵친화성 물질(예: DNA, 단백질 등)과 쉽게 반응한다. 이 특성은 세균·곰팡이의 DNA를 변형시켜 살균 효과를 나타내는 동시에, 발암성 우려의 중심이 되기도 한다.
2. 식품 살균제로서의 용도
PO는 살균 능력이 뛰어나고 휘발성이 높아 식품 성분에 미치는 물리적·감각적 영향이 적다는 이유로 미국 등에서 다음과 같은 식품군에 사용되어 왔다:
- 원두커피
- 향신료 (후추, 고수, 정향 등)
- 견과류 (아몬드, 호두 등)
- 허브류, 곡물, 건조 과일
살균 처리 시 600~1500ppm의 농도로 기화된 PO를 일정 시간 동안 폐쇄 챔버 내에 주입하여 세균과 곰팡이 포자를 제거한다. 살모넬라균, 대장균, 아플라톡신 생성균 등에 높은 효과를 보인다.
2.1 대체제 부족 문제
식품 산업에서는 고온 열처리를 피하고 싶을 때 PO가 유용하다. 그러나 최근에는 고압 증기멸균, 방사선 조사, 오존 처리 등 대체 기술이 개발되고 있다.
3. 인체 유해성 및 독성 평가
3.1 급성 독성
- 강한 점막 자극성 – 흡입 시 기침, 인후통, 기관지염 유발
- 눈·피부 접촉 시 염증, 화학화상 가능
- 고농도 흡입 시 폐부종, 중추신경계 억제
3.2 만성 독성 및 발암성
산화프로필렌은 동물실험에서 다음과 같은 결과를 보였다:
- 쥐에게 반복 흡입 노출 시 호흡기계 암, 위장관 종양, 간암 증가
- 마우스에서는 DNA-알킬화 반응 확인
3.3 국제 발암물질 분류
| 기관 | 분류 | 의미 |
|---|---|---|
| IARC (국제암연구소) | Group 2B | 인간에게 발암 가능성이 있는 물질 |
| 미국 EPA | B2 | 동물 발암성 확실, 인간 발암성 의심 |
| 대한민국 고용노동부 | 1급 유해물질 | 산업보건관리대상 |
PO는 직접 인체에 사용되지는 않지만, 식품에 남아있는 잔류량 및 증기 흡입이 문제 될 수 있다.
4. 식품 내 잔류 기준과 위해성 평가
4.1 사용 후 제거
PO는 휘발성이 높기 때문에 가열·진공 처리를 통해 대부분 제거되며, 미국 FDA는 일정 수준 이하의 잔류를 전제로 사용을 허용하고 있다. 그러나 완전한 제거가 보장되지는 않으며, 장기 섭취 시 잔류량이 누적될 수 있다.
4.2 주요 국가별 규제
| 국가 | 허용 여부 | 비고 |
|---|---|---|
| 미국 | 제한적 허용 | 향신료, 견과류에 사용 승인 |
| EU | 사용 금지 | 식품 살균 목적 사용 전면 금지 |
| 대한민국 | 사용 금지 | 식품첨가물로 허용되지 않음 |
5. 환경 영향 및 취급 주의
- 산화프로필렌은 휘발성 유기화합물(VOC)로서 대기 오염 및 오존 생성을 유발함
- 하수로 유입 시 수생 생물에 급성 독성
- 가열 시 폭발성 혼합기체 형성 가능성 있어 산업 현장에서 특별 취급 필요
6. 대체 기술의 등장
6.1 고압 증기 멸균
고온·고압 수증기로 미생물을 사멸시키는 방식으로, 잔류물 걱정이 없지만 식품의 질감과 풍미에 영향을 줄 수 있다.
6.2 감마선 조사
방사선을 이용해 세포 분열을 저해하는 방식으로, 향신료 등에 효과적이며 국내에서는 표시 의무가 있음.
6.3 오존·이산화염소 기체 처리
환경부하가 적고 분해 산물이 수용성이며, 실험실 및 일부 상용화 사례 존재.
7. 결론
산화프로필렌은 뛰어난 살균 효과 덕분에 식품산업에서 매력적인 처리제였지만, 발암 가능성과 환경 영향이 제기되면서 세계적으로 그 사용은 축소되고 있다. 특히 유럽과 한국 등에서는 식품 살균 목적으로의 사용이 금지되어 있으며, 소비자 입장에서도 제품의 생산국과 처리 방식에 대한 확인이 필요하다.
향후에는 **무해성 입증이 명확한 대체 기술**이 상용화되어야 하며, 식품의 위생과 안전을 동시에 만족시킬 수 있는 지속가능한 멸균 방식이 요구된다.