15. 모든 효소에 다 끼는 미네랄은?
_ 아! 아연
중학교시절. 생물시간을 떠올려보면, 3대 영양소와 5대 영양소라는 것을 배웠습니다.
3대 영양소: 탄수화물, 지방, 단백질
5대 영양소: 3대 영양소 + 비타민, 무기염류(또는 미네랄)
건강기능식품이라고 말할 때, 5대 영양소중 기능성성분으로 포함시키는 것은 비타민과 미네랄 성분들입니다.
탄수화물, 지방, 단백질은 주로 식사를 통해 섭취해야 하는 주영양소이고, 단백질의 경우에는 요즘 각종 단백질음료, 단백질바 등이 생산되고 있지만, 이를 딱히 건강기능식품이라고 부르는 것 같지는 않습니다. 그래서, 건강기능식품 설계 시, 기능성을 가진 주성분들을 선정할 때, 5대 영양소 카테고리에서 택한다면, 비타민과 미네랄 중에서 선택하게 됩니다. 앞의 글에서, 스트레스 기능성 주성분 후보로서 '홍경천추출물'을, 그리고 시너지 효과를 기대할 수 있는 '비타민B군'을 선정하였으니, 이제는 '미네랄'에서 시너지를 낼 수 있는 성분을 찾아볼 순서가 되었네요. 그런데, 미네랄이 도대체 뭘까요?
미네랄, 무기염류; 철, 칼슘, 구리, 아연, 마그네슘 등등
'미네랄워터'라는 광고문구는 많이 들어보셨을 겁니다. 사실 우리가 마시는 모든 물은 미네랄워터입니다. 물에 철, 칼슘, 아연, 마그네슘 등등 미네랄 성분이 들어있음을 의미합니다. 실제 미네랄 성분이 전혀 없는 증류수를 마시면, 오히려 설사 등 소화장애가 발생할 수도 있다고 합니다. 이 미네랄워터에서 미네랄은 광물질을 의미합니다. 광물질이란, 자연계에 존재하는 금속류라고 생각하시면 될 것 같아요.
무기화학, 유기화학 기억하시나요? 무기화학은 무기물질을 다루고, 유기화학은 유기물질을 다룹니다. 유기물질이란 분자식에 'C(탄소)'를 포함한 물질을 말합니다. 무기물질은 유기물질을 제외한 모든 물질입니다.
기억을 더듬어보면, 자연계의 물질은 '원자'의 형태가 아닌 '분자'의 형태로 존재합니다. '원자'의 형태는 불안정하기 때문에 분자의 형태로 존재하게 됩니다. 금속성분들은 일반적으로 양성의 전기를 띕니다. 'Fe2+' 이런 것 기억나시죠? 이러한 상태를 '염기성기'이라고 합니다. 음성을 끌어당기는 물질이라고 생각하시면 됩니다. 여기에 -OH와 같은 산성기가 붙으면, 염류라고 부릅니다. 즉, 자연에 존재하는 금속성 물질들은 원자상태가 아닌 염류의 상태로 존재하고, 탄소(C)가 포함되지 않는 경우, 이를 무기염류 또는 미네랄이라고 부릅니다.
우리 몸의 성분 중, 70%는 물!
'난 물만 먹어도 살이 쪄'라고 말씀하시는 분들이 계십니다. 그런데, 물만 먹어도 살이 찌는 것은 어찌 생각하면 당연한 일일 수도 있습니다.
신체를 구성하는 성분의 약 70%는 '물'입니다. 단백질이 약 16%, 지방이 약 13%, 탄수화물이 약 0.6%, 무기염류가 약 4% 정도라고 합니다. 몸의 약 70%를 구성하는 성분인 물을 먹었으니, 살이 찌는 것은 정상적인 것 아닐까요? ^^;; 여기서 놀라운 사실은 무기염류가 탄수화물보다 많다는 것입니다. 뼈의 45%가 무기질로 구성된다고 하니, 당연한 것일 수도 있지만, 일반적으로는 탄수화물보다 무기질이 많다는 사실에는 놀라실 수도 것 같습니다. 저는 놀랐거든요.
미량미네랄: 고작 하루 100mg, 그런데 부족하면 신체활동 전체가 망가질 수 있는 필수 미네랄
인체의 미네랄은 크게 '다량미네랄'과 '미량미네랄'로 구분할 수 있습니다. 기준은 하루 사용량 100mg입니다. 하루 사용량이 100mg 미만인 미네랄을 미량미네랄이라고 부릅니다. 100mg, 즉 0.1g. 쌀 한 톨의 무게가 약 0.029g이라고 하니, 쌀 네 톨의 무게보다 적은 양이 하루에 사용된다는 의미입니다. 그런데, 실제 미량미네랄의 하루 사용량은 이보다 더 적습니다. 미량미네랄 중, 인체를 구성하는 가장 많은 성분은 철입니다. 그런데 이 철의 하루 평균 필요량은 약 0.01g입니다. 즉 쌀 한 톨을 세 개로 쪼갠 것 중의 하나라는 의미이죠. 그런데 만약 하루 필요량 미만의 철, 즉 인체가 철결핍이 되면 어떤 일이 벌어질까요? 기억하시겠지만, 피의 성분 중, 적혈구는 산소를 온몸을 구성하는 세포에 전달하는 역할을 합니다. 적혈구의 성분 중 산소를 운반하는 것은 헤모글로빈이고, 헤모글로빈의 주성분은 철(Fe)입니다. 적혈구가 빨간 것도, 헤모글로빈의 철이 산소와 결합하면, 빨간색이 되기 때분입니다. (철이 녹슬면 빨간색이 되는 것과 같은 현상입니다.) 이러니, 만약 철이 부족하면, 당장 세포에 산소공급이 안 된다는 의미입니다. 신체대사가 이루어질 수 없다는 의미이죠. 철분만이 아니라, 우리 몸은 수많은 미량미네랄이 필수적으로 필요합니다.
모든 효소에 포함되어 있는 유일한 미네랄: 아연
우리 몸의 대사과정(에너지를 생성하기 위한 과정)은 효소작용을 통해 진행됩니다. 효소작용이란 일종의 촉매반응이라고 생각할 수 있습니다. 아~~ 정말 지루했던 화학시간이 생각나네요. T.T 간단하게 말씀드리면, 에너지를 생성한다는 것은 에너지원이 화학적 분해 혹은 결합과정을 거치면서 에너지를 발생시키는 것을 의미합니다. 이때 화학적 분해 또는 결합을 위해서는 대량의 에너지가 필요한데, 촉매라는 물질은 이 반응에 필요한 에너지의 양을 낮추어줍니다. 즉 같은 에너지양을 가해도, 촉매가 있으면 화학반응이 일어날 수 있지만, 촉매가 없으면, 화학반응이 전혀 일어나지 않을 수도 있습니다. 효소는 바로 우리 몸에 들어온 각종 영양성분들이 화학적 분해과정을 거쳐서 몸에 사용될 수 있도록 하는 과정인 '대사작용'이 일어날 수 있도록 '촉매'의 역할을 한다고 할 수 있습니다. 예를 들어, 몸에 에너지가 부족해서, 피로하다면, 우리 몸은 대사작용을 통해 에너지를 생성해야 하는데, 이러한 대사작용을 위해서는 해당 반응을 일으킬 수 있는 촉매인 '효소'가 필요합니다.
한 가지 반응에 한 가지 효소가 작용합니다. 즉, 우리 몸은 수많은 효소가 존재하며, 그 수많은 효소들이 각종 대사작용을 일으키고 있습니다. 그런데, 만약 모든 효소에서 공통적 발견되는 유일한 미네랄이 있다면, 이 미네랄은 정말 중요한 미네랄이겠죠? 이 미네랄이 바로 '아연'입니다.
아연=면역, 그 이상의 존재 아연
코로나19 판데믹을 거치면서, 많은 분들이 '면역'이라는 두 글자로 많은 검색을 하시게 된 것 같아요. 그러다 보니, 면역하면 대표적으로 떠오르는 건강기능식품 성분이 '비타민D'와 '아연'이고. 반대로 '아연'하면 '면역력 강화'가 떠오르게 되어버린 것 같습니다. 그러나 아연은 '면역력 강화' 이상의 성분입니다.
미량미네랄 중, 가장 많은 것이 '철'이라고 말씀드렸습니다. 그다음, 두 번째로 많은 성분이 '아연'입니다. 그런데, '철'이 많이 필요하다고 하면, 고개가 끄덕여집니다. '적혈구의 헤모글로빈의 주성분이 철이었지'라는 생각화 함께. 그런데, '아연'하면 떠오르는 신체기관 있으세요? 아마 없으실지도 모릅니다. 그런데, 인체에서 두 번째로 많은 미량미네랄입니다.
아연은 모든 효소에서 공통적으로 발견되는 유일한 미네랄이라고 합니다. 앞에서 효소작용은 인체의 모든 대사과정에서 '필수'라고 말씀드렸었죠? 그래서 아연이 모든 효소에서 발견되는 성분이라는 말은 아연은 모든 인체의 효소작용, 즉 모든 대사작용에 필수적인 미네랄이라는 의미입니다. 뿐만 아니라, 2015년에 발표된 리뷰 논문에 따르면, 인체의 단백질의 10%는 아연과 결합한다고 합니다. 즉 아연은 인체의 모든 대사작용전반에 걸쳐서 매우 중요한 역할을 하는 존재라는 뜻입니다.
그래도, 많이들 알고 계시는 아연이 면역에 미치는 영향을 한번 집고는 넘어가겠습니다.
(아래 리스트는 식약처의 아연에 대한 기능성 인정기준이 아닌, 일반적인 아연의 역할입니다.)
면역세포 활성화: T세포와 대식세포를 활성화하여 병원체를 공격하는 데에 도움
염증 감소: 사이토카인을 억제하여 염증을 줄임
세포손상방지: 항산화효소를 보호하여, 항산화효소가 활성산소를 제거하도록 함으로써, 활성산소에 의한 세포손상방지
바이러스복제 차단: 바이러스 엔도뉴클레아제를 억제하여 바이러스 RNA 합성을 차단
균사 파괴: 아연 이온이 세균 세포벽과 세포막에 결합하여 손상을 유발
각각에 대한 도식도를 검색을 통해 찾을 수는 있지만, 이 글에서는 생략하겠습니다. 왜냐하면, 아연의 역할은 면역만이 아니니까요.
대한민국 식약처에서 인증한 아연의 기능성
대한민국 식약처에서도 당연히 건강기능식품의 원료로서 아연의 기능성을 인정하였습니다. 대한민국 식약처에서 인증 한 아연의 기능성은 다음과 같습니다.
정상적인 면역기능에 필요
정상적인 세포분열에 필요
단, 두 문장이지만 정말 많은 것을 포함하고 있는 두 문장임을 알 수 있습니다. 인체가 유지되기 위해서, 정상적인 면역기능과 세포분열은 필수적인데, 이 두 가지 기능이 정상적으로 이행되기 위해서는 수많은 대사와 그 대사를 위한 효소작용이 필요하니까요.
아연결핍?
아연의 하루평균필요량은 약 8~9mg입니다. 철보다 조금 적은 양입니다. 그런데, 의외로 아연결핍은 전 세계적으로는 심각한 이슈입니다. 전 세계인구 중, 약 20억 명이 아연결핍에 시달리고 있으며, 매년 약 80만 명의 어린이가 아연결핍으로 인한 감염과 설사등으로 사망한다고 합니다. 아연결핍을 겪는 아이들은 대부분은 저개발국 아이들이어서, 아연만이 결핍된 상황은 아니라고 합니다. 전 세계인의 관심과 대책이 필요한 영역입니다.
대부분의 선진국은 아연결핍은 아닌 상황이라고 합니다. 한국도 마찬가지이고요. 여기서 한 가지 생각해야 할 사실은 아연을 섭취할 때, 아연은 섭취량 대비 몸에서 이용률이 낮은 편이어서, 이를 고려해야 한다는 것입니다. 그렇다고 하더라도, 골고루 음식물을 먹으면 하루 필요 아연의 양은 섭취할 수 있다고 합니다. 아연이 많이 든 음식은 동물성 식품입니다. 콩과 같은 견과류에도 아연이 함유되어 있으나, 아연을 함유한 식물성 식품의 경우에는 피탄산이라는 물질이 같이 함유되어 있는데, 이 피탄산이라는 물질이 아연의 흡수를 방해한다고 합니다. 그래서, 만약 동물성 식단을 배제한 특정 식단을 하고 있는 사람은 아연의 섭취를 좀 더 많이 신경 쓸 필요는 있을 것 같습니다.
아연과잉?
아연은 상한 섭취량도 있는 영양소입니다. 상한 섭취량은 35mg이라고 합니다. 아연을 너무 많이 섭취하면, 구리등 다른 미네랄 흡수를 방해할 필요가 있고, 메스꺼움 등의 증상이 발생할 수 있어서, 상한도 두고 있다고 합니다. 그러나 일반적으로 상한 섭취량 이상을 섭취할 경우는 그리 많지 않다고 합니다.
우리 몸이 필요한 미네랄은 아연 이외에도 아주 많이 있습니다. 그러나, 스트레스 기능성 건강기능식품을 설계하면서, 스트레스라는 것이 몸의 각종 대사작용에 영향을 미쳐서, 피로하게 하고, 면역력도 떨어뜨린다는 것을 생각했을 때, 몸의 모든 대사작용에 필수적인 미네랄을 기능성 주성분으로 선택하는 것은 당연한 선택이라는 결론을 얻었습니다.
그래서, 스트레스 기능성 건강기능식품 설계에 선택한 주성분 중, 미네랄은 바로 '아연'입니다.
이로서, '스트레스로 인한 피로개선'이라는 기능성을 인정받은 '홍경천추출물'과 시너지를 낼 수 있는 비타민인 '비타민B군', 그리고 미네랄인 '아연' 이렇게 세 가지 성분을 주성분으로 정하기로 했습니다.
이제 필요한 것은 제형의 결정입니다.
