단백질 유래 '건강기능식품'의 식품 화학적 특징과 종류, 기능성 식품 소재

건강기능식품을 제조할 때는 기능성 인정을 받은 소재가 사용됩니다. 식품 화학적으로 식품 소재를 구분해볼 수 있는데요, 지난 탄수화물 유래 기능성 성분에 이어 이번 포스팅에서는 단백질 유래 기능성 성분에 대해서 알아봅니다.

단백질 유래 기능성 성분은 어떤 소재들일까요? 우리가 섭취하는 식품 중, 가장 대표적인 영양소는 탄수화물, 지방, 단백질입니다. 이 세 가지 영양소 중에서 인간에게 생리활성 증진의 기능성을 줄 수 있는 성분이 가장 다양한 것은 단백질입니다. 단백질에는 열량을 부여하며 에너지원으로도 사용되지만, 효소 등 다양한 형태를 가지고 있으며 우리의 대사 과정에서 특정한 생리적 작용에 주요한 역할을 맡고 있거나, 혹은 그 작용을 더욱 활성화할 수 있는 기능을 수행하고 있습니다. 식품에 존재하는 단백질의 화학적인 구조는 아미노산, 펩타이드, 단백질의 상태로 존재하고 있는데요, 보통 대체로 단백질이 가진 기능성은 근육 생성을 증가시키고 피로를 해소할 수 있게 도우며, 인체의 신진대사 과정을 더욱 활성화하는 능력을 갖추고 있습니다. 그렇기 때문에 병원에서 수술한 환자들에게는 회복 기간 에너지 공급원으로서 큰 역할을 하기도 하며 다양한 의약외품의 효력을 더욱 증가시키는 역할도 하고 있습니다.

식품 안에 존재하는 단백질은 20여 종의 아미노산이 기본 화학 구조를 형성하고 있고, 다양한 아미노산 유도체가 함께 공존하여 형태를 이루고 있습니다. 20여 종의 아미노산 중 발린, 류신, 아이 소류 신은 중요한 아미노산으로 작용하며, 이들은 피로를 해소하는 기능을 가지고 있습니다. 알라닌은 간이 독성을 해독하는 기능을 돕고, 아르지닌은 면역력을 증가시켜주며 순환계의 순환을 더욱 활발하게 해 주는 능력을 갖추고 있습니다. 히스티딘은 대식세포의 염증반응에 관여하는 것으로도 유명하지만 체내 중금속을 체외로 배출시켜 주는 기능도 가지고 있고, 프롤린은 콜라겐 생성을 도와 뼈 관절, 피부의 건강을 지켜주는 역할을 하고 있습니다. 이 외에도 아미노산이 각각 가지고 있는 체내 기능성은 다양하게 존재합니다.

- BCAA(branched chain amino acid)
위에서 언급한 발린, 류신, 아이 소류 신을 BCAA라고 칭하며, 이들은 식품 화학적으로 가지형 구조를 하는 물질들입니다. 발린, 류신, 아이 소류 신은 필수 아미노산 중에서 35%의 비율을 가지고 있으며, 식품 중에서는 이들이 거의 50%를 차지하고 있습니다. BCAA가 분해된 이후에 생성되는 생성물은 뼈와 근육에서 열량으로 사용되어 에너지를 공급받을 수 있습니다. 그러나 보통은 BCAA 분해효소인 branched chain 알파-keto acid dehydrogenase complex (BCKDH complex)가 인체 내의 kinase에 분해되어버려서 BCAA를 분해하지 못하게 되면서 뼈와 근육에서 사용되지 못하기도 합니다. 이러한 경우는 활동적인 운동을 통해서 kinase의 효소 활성을 감소시켜 BCKDH의 활성을 증가시켜주고, BCAA를 잘라내어 이들의 분해 생성물이 뼈, 근육에서 사용될 수 있도록 돕습니다. BCAA는 인체를 형성하고 있는 단백질을 만들어내는 기능도 가지고 있으며 간 기능을 향상하고, 피로 해소, 지방의 산화 유발, 비만 예방 등의 기능도 가지고 있습니다.

- 테아닌
녹차 음료에서 많이 들어본 식품 화학 물질입니다. 테아닌은 녹차의 주요 성분으로, 녹차에 들어 있는 아미노산 중 50%는 테아닌이라고 합니다. 테아닌은 정식적 안정을 부여하는 기능을 가지고 있어 유명합니다. 스트레스를 감소시켜주며, 이러한 인체 기능성은 테아닌이 가지고 있는 기능에 의한 것입니다. 보통 GABA(gamma aminobutyric acid) 물질이 밤에는 신경 안정제의 역할을 하고, 글루탐산은 낮에 작용하는 신경 안정제 역할을 가지고 있습니다. 테아닌에는 글루탐산과 비슷한 화학 구조를 가지고 있는 유도체이며, 인체 내에의 신경 세포에 있는 수용체가 글루탐산과 linkage를 이루는 것을 통해 글루탐산의 생리적 기능과 유사한 기능을 나타냅니다. 그렇기 때문에 밤에는 테아닌이 잠을 깊이 잘 수 있도록 도와주며, 신경계를 완화, 안정시켜 주기도 하고, 뇌의 활발한 활동을 유도하여 알츠하이머 치매를 예방하기도 하고 치료하기도 하는 물질로 작용합니다. 더 나아가 기억력을 더욱 높여주는 기능도 가지고 있기 때문에 다양한 의약 제품, 건강 기능 식품, 반려동물들의 사료, 화장품 등에도 많이 활용되고 있습니다.

- 타우린
담즙에 많이 존재하는 아미노산 유도체입니다. 타우린은 뇌의 운동을 증가시켜서 성장기 아이들의 두뇌 발달에 좋은 역할을 하고 있습니다. 또한 지방 흡수를 돕습니다. 심혈관 질환의 치료를 돕는 물질이기도 하며, 눈을 좋게 하는 역할을 하기도 합니다. 또한 인체 내에서 삼투압 효과를 가지고 있으며 알츠하이머 예방 및 치료, 아기의 성장 발달에 필요한 물질로서도 작용합니다. 또한 산화 물질을 소거하여 주는 항산화 기능도 가지고 있어 노화 예방에도 도움이 됩니다. 태아들에게는 타우린이 필수적으로 작용하는 영양소이기 때문에 추가로 섭취할 수 있도록 해 주어야 합니다. 타우린은 고기와 생선, 조개, 콩류, 해조류 등에 많이 들어있으며 위에서 말씀드린 대로 아기들 식품이나 스포츠음료, 건강 기능 식품에 다양하게 활용되고 있습니다.

- L-카르니틴
L-카르니틴은 뇌, 간, 근육, 신장 등에 많이 들어있는 아미노산 유도체입니다. L-카르니틴은 체중의 조절에 도움을 주기 때문에 다양한 다이어트 기능성 식품에서도 굉장히 다양하게 활용되고 있는 소재입니다. 이들은 인체 활동을 더욱 증가시키는 기능도 가지고 있으며 지방의 산화를 더욱 활발히 일어날 수 있도록 합니다. 또한 열량으로서 에너지를 제공하는 기능, 콜레스테롤 저하 기능, 뇌의 활동을 증가시키는 기능 등을 가지고 있기 때문에 다양한 건강 기능 식품 소재로 사용될 수 있습니다. L-카르니틴은 콜린의 화학 구조와 굉장히 비슷하기 때문에 어느 정도는 외부에서 섭취하여 공급해주어야 하는 영양소입니다.

앞에서 말씀드린 지방의 산화는 미토콘드리아에 들어 있는 긴 지방 사슬을 전달합니다. 인체 내에서 L-카르니틴이 너무 부족한 경우 혈 내 지방 비율이 점점 증가하게 됩니다. 간에 지방의 출입을 더욱 막게 됩니다. 당뇨 질병의 경우에는 혈당을 감소시키며 벼와 근육에 열량을 공급하게 됩니다. 그러므로 아이들이 섭취하는 분유나 운동선수들을 위한 건강 보조제, 보충제, 유아의 이유식, 그리고 다이어트 제품에도 널리 사용됩니다.