1. 아황산(H2SO3)이란?
아황산은 이산화황(SO2)의 수용액 상태를 나타냅니다. 일반적으로 이산화황은 일반적으로 기체상태로 자연에 많이 존재하는데, 유황 냄새 혹은 달걀 썩는 냄새 등의 악취를 유발하는 물질로 알려져 있습니다. 주로 메타중아황산나트륨(Na2S2O5), 메타중아황산칼륨(K2S2O5) 등의 파우더 형태로 구입하여 희석하여 사용하게 됩니다.

 
2. 왜 와인에 아황산을 사용할까?
아황산을 사용하는 가장 큰 목적은 두 가지 입니다.
1) 산화 방지제
와인 속에 용해된 SO2는 O2를 산화환원 반응으로 잡아줍니다. 이것이 필요한 이유는, 대부분의 향을 내는 성분들(Aroma compound)는 고리형 구조와 이중결합들을 가지고 있기 때문에 산화되기 쉽습니다. (그래서 심지어 고리형 구조를 가진 불포화 화합물을 방향족 화합물, aromatic compound라고 부르지요) 따라서 이런 화합물들보다 더 잘 산화환원 반응을 해줄 수 있는 이산화황이 꼭 필요한 것입니다.
2) 방부제(보존제)
또한 산소 농도를 낮게 유지해줄 수 있기 때문에, 산소를 이용하여 대사하는 미생물들의 번식을 막아줄 수 있습니다. 사실 완성된 와인은 그 자체만으로도 낮은 pH(2~4)를 가지고 있어 미생물 번식이 쉽진 않습니다. 하지만 와인이 완성되기 전, 효모에 의해 당이 알코올로 완전히 치환되기 전에는 아주 당연히도 원하지 않는 미생물에 취약합니다. 따라서 와인 생산자들은 발효를 해치지 않는 적절한 타이밍에 아황산을 투입하여 와인을 보존합니다. 또한 포도를 재배하는 과정에서도 각종 병충해로부터 포도를 지키는 용도로도 사용하기도 하지요. 자세한 내용은 뒤에서 더 설명하겠습니다.

3. 아황산은 어떻게 와인속에 존재할까?  그리고 어떻게 방부 효과를 가질까?

1) SO2의 농도와 효과

용해된 SO2는 와인의 pH영역에서 대부분(90%이상) HSO3- 의 형태로 존재하게 되며(SO2의 pKa = 1.81 ), 5% 이하만 SO2의 형태로 존재하게 됩니다. HSO3-는 용해되어 있는 상태에서 당분, 알데하이드, 케톤들과 어느정도 반응하여 비활성 상태로 존재하게 되고, 이 경우 방부효능을 가지지 않습니다. 따라서, 이미 반응한  SO2를 먼저 구분할 필요가 있습니다.

 SO2total = SO2free (SO2, SO3, HSO3-) +  SO2reacted
로 구분을 하겠습니다. 

또한  SO2free 역시 모두 방부효과가 있는 활성상태로 존재하진 않습니다. 

대부분의 방부효능은 SO2에서 발생한다고 볼 수 있고,이를 Active SO2로 분류하기도 하는데 

최종적으로 이 Active SO2가 와인에 0.35 mg/L 있어야 최소 방부 효과가 있다고 보고 0.6 mg/L 가 최대로 방부 효과를 보여줍니다.

따라서 숙성 및 저장 기간동안은 25~30 mg/L 의  SO2free 농도를 권장합니다.

자연적인 발효과정을 통해 10-20 mg/L의 SO2가 형성되고 최종적으로 첨가되는 SO2를 포함하면 대략적으로 20-200 mg/L의 SO2가 와인내에 존재하게 됩니다.

SO2 미생물의 세포 막은 일반적으로 전하를 띈 이온들이 투과될 수 없습니다. SO2는 전하를 띄지 않기 때문에 투과되어 침투되는데,

이때 세포 내부의 pH 는 6정도이기 때문에 세포내에서 SO32-로 변하면서 세포 단백질과 효소들과 결합하여 변성을 일으켜 파괴하게 됩니다.

특히 와인에 관심이 있으신분들이라면 들어보셨을 Brett(브레타노마이스)라는 효모로 인한 오염과 악취에 대해서 어느정도 도움을 줍니다. SO2가 0.4 ppm 이상일때 효모의 세포벽을 약하게 하여 균을 억제합니다. (살균이 되진 않습니다)

그리고 앞서 말씀드린대로, SO2는 산화방지제로써 Poly Phenol Oxidase(PPO)이라는 효소의 활성도가 낮춰줍니다.

PPO는 안토시아닌이 갈변하는데 주요한 역할을 하는데 이 효소에 직접 결합하여 갈변을 막아 줍니다.

그래서 주로 과일을 말릴 때 보존재로 SO2를 엄청나게 많이 사용하지요. (건과일 한줌이면 와인 10병정도 마시는거랑 비슷하다고 합니다)

4. 아황산의 위험성과 규제
아황산은 알러지 반응을 유발할 수 있습니다. 특히 천식 등의 호흡기 문제가 있는 분들에게 더 심각한 반응을 유발하는 경향이 있으며 급성 반응으로 일어나기 때문에 이전에 와인을 마셨을 때 기침이나 재채기, 호흡곤란, 두드러기 등의 반응이 일어나셨던 분들은 와인을 안드시는 것을 추천드립니다. 세계 보건기구에서 정한 1일 허용치는 이산화황으로 0.7 mg/kg(체중) 이며, 이를 환산할 경우 와인 약 4잔이라고 합니다. 따라서 매일 지나치게 많은 와인을 드시는 것은 건강에 해로울 수 있으니 주의하시기 바랍니다.
(와인 외에도 일회용 젓가락, 세척된 채소, 건조한 과실류에도 많이 사용된다고 합니다.)

대부분의 국가에서 총 함량에 대한 제한을 하고 있으며 당의 함량에 따라 규제가 다릅니다.

- EU

 1) 5 g/L 미만의 당을 포함하는 경우
  : 화이트, 로제와인은 200 mg/L, 레드와인은 150 mg/L

 2) 5g/L 이상의 당을 포함하는 경우
  : 화이트, 로제와인은 250 mg/L, 레드와인은 200 mg/L

 3) 기타 스위트 와인(소테른 등) : 300~400 mg/L 

- 아르헨티나

  : 레드 130 mg/L, 화이트,스위트레드 180 mg/L, 스위트화이트,로제 210 mg/L 

- 호주, 뉴질랜드

  : 35g/L 초과의 당을 포함하는 경우 300 mg/L, 미만일경우 250 mg/L

- 그 외 대표 국가

  : 한국, 일본, 미국,캐나다 350 mg/L

(테이블 기능이 없어서 가독성이 안좋군요 ㅠㅠ)

5. 아황산의 대체품은 없을까?
1) 아스코르브산(ascorbic acid)

비타민C의 다른 말입니다. 0.05 ~ 0.15 g/L 의 아스코르브산이 들어갈 경우 좋은 방부 효과를 보이지만,

어느정도의 SO2 free가 있어야 방부 효과를 보이므로 단독으로 쓰이기 쉽지 않습니다.

그 자체로 신맛이 있으므로 많은 양을 사용하기 어렵지만, 화이트와인의 병입 전에 종종 사용하는 편입니다.

2) 소르빈산(Sorbic acid)

주로 Potassium sorbate 파우더 형태로 사용되며, 100 ppm 이상 되어야 효과가 있습니다. 하지만 방부제로 많은 규제를 받는건 마찬가지라 큰 매리트가 있진 않습니다. 주로 홈브루잉 등에서 사용하는 편입니다.

6. 내추럴 와인에도 아황산이 있다고?
내추럴 와인의 기준에 대한 의견은 분분하지만, 1) 이산화황을 최소한만 사용한 경우 2) 완전히 안쓴 경우 두 가지로 나누었을 때, 보관 및 판매의 관점에서 대부분 내추럴 와인이라도 이산화황을 사용하는 편입니다. 

유럽에서는 내추럴 와인에 대해 30~40 mg/L 정도까지 사용이 가능하다고 합니다. (정말 최소량이기 때문에 장기 보관은 절대 안됩니다)

하지만 실제로 첨가하지 않는 제품들도 있는데, 앞서 말씀드린 대로 자연적으로 이산화황, 소르빈산 등은 생성될 수 있으므로 국내 유통하는 제품들에는 이산화황 함유 등의 문구가 표기되어 있기도 합니다.

(관련기사: https://www.hankyung.com/news/article/2008031866461)


7. 맺음말
다 써놓고 보니 정말 알아두면 쓸데없는 지식 같습니다 하하...

이 글을 왜 여기에 썼는지도 모르겠는데... 

그냥 쓱 곁눈질로 보시고 그 시간에 와인 한 잔 더 드시길 바랍니다.

* 이 글은 Alcohol-free로 작성되었습니다.
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참고자료
1) http://hqcenter.snu.ac.kr/archives/jiphyunjeon/우리가-먹는-음식의-이면에-숨겨진-비밀-아황산

2) Pat Henderson, Wine 3(introduction to enology) 수업자료, Santa Rosa Junior college, (2014) 
    (http://srjcstaff.santarosa.edu/~jhenderson)