단백질 섭취에 대한 단상
최근 근육질 몸을 만들려는 노력과 나이가 들면서 근육이 빠진다는 걱정으로 단백질 섭취에 대한 관심이 증가하고 있고, 충분한 단백질의 섭취를 위해서 일상식사와 함께 단백질 보충제를 섭취하는 사람들이 많아지고 있다. 이렇게 중요한 단백질이 어떤 영양성분이고, 우리 몸에서 어떤 기능을 하는지, 단백질과 관련된 식품 이슈에 대해 정확히 알면 단백질의 섭취를 더욱 올바르게 섭취하는데
도움이 되지 않을까......
단백질은 영어로 protein이라고 한다. 단백질은 그리스어 πρώτειος(프로테이오스)에서 파생되었으며, 이는 "일차" 또는 "앞에 서다"를 의미한다. 이 말은 자연계에서 생명체에서 가장 기본적으로 물질이라는 뜻일 것이다. 학생들에게 단백질에 대해서 강의를 할 때 가장 먼저 하는 이야기가 있다. ‘나는 우리가 3대 영양소라고 부르는 기본적이고 중요한 탄수화물, 단백질, 지방질 중 가장 중요한 것이 단백질이라고 생각한다’라고.
우리 몸, 아니 생명체가 존재하려면 일단 세포와 신체 골격이 만들어져야 하고, 많은 생리적인 작용들, 예들 들면 에너지의 대사나 세포의 증식 등이 일어나야 한다. 이 모든 것의 중심이 되는 물질이 바로 단백질이다. 그 이유는 단백질은 사람을 포함한 생명체에서 세포와 형태를 구성하며 또한 모든 생명현상을 일어나게 하는 효소의 기본물질이기 때문이다. 본체가 단백질인 각각의 효소는 세포 하나가 둘이 되고 넷이 되며, 식물에서 탄수화물이 합성되고, 동물에서 지방과 단백질이 합성되고, 탄수화물, 지방, 단백질이 소화 흡수되고, 세포내 에너지가 만들어지는 등 생명체에서 일어나는 모든 반응을 일으킨다. 이와 같은 이유로 탄수화물, 지방질도 중요한 영양성분이지만 내게 하나만 중요한 영양성분을 꼽으라면 그것은 단백질이다.
단백질은 우리 몸에서 어떤 기능을 할까.......
단백질은 생물체 내에서 섬유상의 길쭉한 형태를 가진 섬유상 단백질과 구형 단백질의 형태로 존재한다(교과서에 따라 다른 용어를 사용함). 섬유상 형태를 가지고 있는 단백질은 신체와 세포의 근육과 골격을 구성하는 기능을 하며 불용성이다(골격을 구성하는 단백질이 수용성이면 우리 몸의 골격이 단단하게 유지될 수 없겠지......). 반면에 구형 단백질(완전히 공처럼 동그란 모양은 아니다)은 각 단백질의 종류마다 정해진 형태로 털실 뭉치와 비슷한 형태를 유지하고 있으며, 수용성의 특징을 가진다. 구형 단백질은 각각 기능을 하는 단백질로서 생체 내 효소나 호르몬의 역할을 한다. 우리 몸 각 기관에서 혹은 혈액 내에서 효소나 호르몬의 역할을 하려면 반드시 수용성이어야 한다. 모든 단백질은 각각의 고유의 형태가 중요하여 그 형태가 깨어지면 효소가 절단되어 잘라지지 않더라도 본연의 기능을 상실하게 되는 형태에 대단히 민감한 생체고분자이다.
앞서 설명한 바와 같이 단백질은 우리 몸의 근육을 만들어 골격을 이루고, 효소나 호르몬으로 우리 몸에서 일어나는 모든 생체 내 화학반응에 관여한다. 따라서 인체 내에는 수많은 생체 내 반응을 일으키는 각각의 효소들이 대단히 많이 존재한다. 모든 효소의 본체는 단백질이며 소수 구성성분의 결합으로 이루어진 탄수화물이나 지방질과는 달리 단백질은 서로 다른 20 가지 아미노산이 연결된 형태의 생체 고분자이다. 효소(단백질)의 종류마다 구성하고 있는 아미노산의 수와 종류가 다르며, 단백질마다 정해진 종류와 순서로 항상 정확하게 결합되어 생성된다. 어떻게 우리 몸에서는 이렇게 많은 각기 다른 단백질이 아미노산 순서를 정확하게 맞추어 합성될 수 있을까? 무슨 설계도라도 있는 것일까....
그렇다. 우리 몸을 비롯한 생명체에는 세포에 설계도가 있다. DNA가 우리 몸의 모든 생체정보를 저장하고 있다는 말은 누구나 다 알고 있다. 이게 무슨 의미일까? DNA가 저장하고 있는 정보는 바로 단백질을 구성하는 아미노산의 서열의 정보이다. 즉 DNA는 단백질인 각종 효소, 호르몬, 섬유상 단백질의 합성을 위한 정보를 제공한다. 개인마다 다른 DNA 정보는 개인마다 다른 효소의 종류과 양을 결정하고, 이것이 그 사람이 체격이나 생리활성의 차이를 결정한다. 탄수화물, 지방도 우리 몸에서 합성에 관여하는 효소, 분해에 관여하는 효소에 의해 합성 또는 분해된다.
단백질에 대한 이해는 유전자재조합 식품에도 적용될 수 있다. 사람들의 유전자재조합 식품 섭취에 대한 가장 큰 우려는 인공적으로 삽입된 유전자가 사람에게 안 좋은 영향을 줄 수도 있지 않을까에 대한 것이다. 유전자재조합 식품은 원래의 유전자에 다른 종의 유전자, 즉 DNA를 삽입하여 새로운 기능적 특성을 발휘하게 만든 작물이나 이를 이용하여 생산된 식품을 의미한다. 병충해에 강한 유전자 또는 생산량이 많은 유전자를 삽입한 밀·콩·옥수수, 토마토에 감자가 열리게 만든 작물 등이 그 예이다. 여기서 우리가 이해하여야 할 것은 생물체에 DNA를 변형을 시키면 결과적으로 다른 단백질이 생산된다는 것이다. 그래서, 우리나라 식품위생법상 유전자 재조합 식품재료를 사용한 식품은 유전자 재조합 식품이라는 것을 표시하여야 하는데, 단서가 있다. 유전자 재조합 식품재료를 사용하였더라도 최종 식품에 DNA와 단백질이 남아있지 않은 경우는 유전자 재조합 식품재료를 사용하였다는 표시를 하지 않아도 된다. 우리가 쓰고 있는 대부분의 식용유는 수입 콩으로 만들고, 수입 콩은 대부분 유전자변형작물이다. 하지만 식용유에 유전자재조합 식품이라도 표시하지 않는 이유는 식용유는 100% 지방이기 때문이다.
단백질을 보충하여 섭취하는 이유는 보통 근손실을 막거나 근육이 생겼으면 하는 마음일 것이다. 하지만 입으로 들어가는 단백질(어떤 효소도 마찬가지임)은 모두 아미노산의 결합체, 그 이상도 그 이하도 아니다. 즉 단백질로서의 활성에 따른 효용은 인체 내 소화효소에 의해 거의 없어지고, 인체 내 필요한 아미노산의 공급원 또는 4 kcal/g의 에너지 공급원으로서의 역할만을 한다.
단백질을 충분히 섭취해서 체내에 아미노산 풀(pool)이 많아지면 효소나 호르몬, 근육의 합성시 필요한 아미노산의 공급을 충분히 할 수 있다. 또한, 이럴 경우는 드물겠지만 영양섭취가 부족할 경우 근육이 분해되어 에너지를 만드는 것을 방지할 수 있다. 하지만 단백질 섭취에 의한 근육생성은 또 다른 문제이다. 근육은 일반적으로 사용하지 않으면 도태되어 줄어든다. 다리나 팔이 골절되어 오랜 기간 깁스를 하고 풀면 종아리나 팔이 얇아짐을 확인할 수 있다. 근육생성에는 단백질의 섭취와 함께 적절한 강도의 운동이 필수적이다. 근육생성은 평소보다 많은 운동량으로 근육에 상처가 나고 그 근육이 회복되는 과정에서 일어난다. 따라서, 단백질 섭취만 가지고는 근육이 생성되기가 힘들다는 것이다. 반드시 적절한 운동을 같이 하여야 한다.
단백질 보충제의 주성분은 무엇일까? 단백질 보충제의 단백질 성분은 대부분 우유와 대두로부터 만든다. 아무래도 우유성분이 대두성분보다 비싸 우유성분이 많이 들어간 단백질 보충제의 가격이 높게 형성되어 있다. 그러면 우유를 살펴보자. 우유에는 주된 영양물질은 단백질과 지방질이다. 우유로부터 만들어지는 가공식품은 매우 다양한데 대표적인 것이 치즈와 버터이다. 치즈는 우유단백질을 응고하여 만들고, 버터는 우유지방을 모아 가공하여 제조한다. 치즈와 버터가 비싼 이유는 우유 자체의 가격이 그리 낮지 않기 때문이다. 우유를 장기간 세워놓거나 원심분리를 하면, 우유는 2개의 층으로 분리되고 상층에 지방질이 위치한다. 지방이 물보다 가볍기 때문이다. 이 지방을 분리하여 가공하면 버터가 된다. 또한, 치즈는 콩 단백질을 응고시켜 두부를 만들 듯이 우유 단백질을 레닛(rennet)이라는 효소를 첨가하고 산으로 pH를 낮추면 응고되며 이를 모아 치즈를 제조한다. 이렇게 만든 것이 모짜렐라 치즈(Mozzarella Cheese)다. 우유 단백질 중 카제인(casein)이라는 단백질은 치즈가 되기 위해 가라앉고 위층에는 맑은 물층이 생기는 데 이것이 유청(whey)이다. 유청 중에 존재하는 단백질을 유청단백질(whey protein)이라고 한다. 이 유청단백질을 분리 정제하여 단백질 보충제에 첨가하고 있다. 단백질 보충제의 또 다른 단백질원으로는 대두 단백질 추출물이 있다. 대두에는 단백질이 중량의 20~45%가 함유되어 있으며, 식품첨가물로 사용하기 위해 대두단백질의 농도를 높인 농축분리콩단백질(단백질 함량 90%이상)로 제조하여 단백질 보충제의 단백질원으로 사용하고 있다.
이렇게 식품 성분의 기능적 활성을 강조한 건강기능성 식품을 생각하면, ‘닭이 먼저냐 달걀이 먼저냐’하는 의문에 빠져든다. 과연 근육건강 때문에 단백질 보충제에 관심이 많은 걸까, 아니면 단백질 보충제가 나와 사람들이 근육건강에 관심이 많게 된 걸까.
