육류의 지방 산화 메커니즘과 그로 인한 품질 저하 및 비타민 E를 통한 산화 방지 효과에 관한 연구 doc_id CNTS-00120004624_1

지방의 산화(Lipid oxidation)는 고기의 부패 및 변색을 야기하는 흔한 과정이다. 이 과정은 가축의 도살 직후 발생하는데, 이때는 혈액순환이 멈추고 혐기성 대사가 시작된다. 지방의 산화는 통상 유리기(free radicals: 체내 산소 대사과정의 최종 산물이며 반응성이 높은 독극성 화합물) 물질에 의해 촉진된다. 수산화물과 이산화질소는 가장 활동적인 유리기 물질의 하나로, 활성산소종(ROS: Reactive Oxygen Species)과 활성질소종(RNS: Reactive Nitrogen Species)으로도 불린다. 이러한 활성종의 양이 특정 수준을 넘을 경우 지방질, 단백질, DNA와 같은 고분자에 해를 입히게 된다. 지방의 산화를 촉진시키는 것은 유리기 물질뿐만이 아니다. 철, 구리, 미오글로빈, 헤모글로빈 등과 같은 금속이나 화합물 역시 지방의 산화를 돕는다. 결정적으로, 산화의 산물은 또 다른 산화를 촉진하는 연쇄반응을 일으킨다. 일단 이러한 순환이 시작되면 반응속도는 급속히 증가한다. 불포화지방, 특히 이중결합이 많은 불포화지방의 경우 산화에 매우 취약하다. 고기를 다지는 것과 같은 조리과정도 세포막을 파괴하고 산소에 노출되는 표면적을 늘려 산화에 대한 위험을 높인다. 지방의 산화는 다양한 방식으로 육질을 손상시킨다. 일례로, 고도불포화지방산(PUFAs: Polyunsaturated Fatty Acids)을 알데히드, 케톤, 알코올, 에스테르, 산과 같은 불안정한 단사슬 화합물로 저하시킨다. 이러한 화합물은 불쾌한 냄새와 맛을 야기하기 때문에 상품의 매력을 크게 떨어뜨린다. 콜레스테롤산화 또한 문제가 된다. 콜레스테롤산화물(COPs: Cholesterol Oxidation Products)은 보관중인 생고기에서는 극소량만 발견될 뿐이다. 조리 과정이나 빛을 쪼이게 되면 산화물의 양이 증가하는데, 고도불포화지방산의 산화로 더 많은 유리기 물질이 발생하기 때문이다. 콜레스테롤산화물은 죽상동맥경화증(atherosclerosis), 세포독성, 돌연변이 유발, 발암작용 등 유해한 생물학적 영향을 미친다. 가축은 사후경직 후 육즙손실이 발생하는데, 이 시기에 근육섬유가 짧아지고 삼출현상(혈액성분이 혈관 밖으로 스며나옴)이 촉진된다. 산화는 반투과성장벽 역할을 담당하는 세포막의 기능에 영향을 미침으로써 유체가 누출되는 데 기여한다. 지방 산화에 대한 육류의 취약성은 육류의 알파토코페롤 함량과 세포막 인지질의 고도불포화지방산 함량의 영향을 받는다. 비타민E가 가금류, 돼지, 소의 육질 강화에 미치는 긍정적 효과는 이미 과학적으로 증명되었으며 상업적 시험, 검증 및 이행이 진행되고 있다. 비타민E는 자연계에서 가장 효과적인 지용성 연쇄반응차단(chain-breaking) 항산화제로서, 고유의 세포막 보호 기능은 다른 항산화제나 항산화제와 유사한 속성을 가진 물질로 대체하기 어렵다. “일반적으로 사과에 이러한 비소화성 화합물이 많이 함유되어 있다는 것은 알고 있었지만, 품종에 따라 차이가 많이 있었다. 연구 결과는 소비자들이 비만에 도움이 되는 사과 품종을 구별하는 데 도움이 될 것이다.”고 이 연구의 책임자인 식품과학자 길리아나 노라토(Giuliana Noratto)는 말했다. 모든 생명체는 활성종으로부터 자신을 보호하기 위한 고유의 메커니즘을 발현하는데, 일반적으로 이를 항산화체계라고 한다. 항산화제란 ‘표적 분자에 대한 산화 손상을 지연, 방지 또는 제거하는 모든 물질’로 정의되며, 효소와 비효소의 두 가지 핵심적 특성으로 분류된다. 비효소성 항산화제인 비타민E는 일반적으로 자연에 존재하는 여덟 개의 지용성 화합물을 일컫는다. 이 가운데 가장 흔하고 생물활성이 뛰어난 화합물은 알파-토코페롤(α-tocopherol)이다. 비타민E는 가축 사료에 올-락-알파-토코페롤(all-rac α-tocopherol) 에스테르의 형태로 첨가된다. 비타민E의 역할과 요건에 관한 연구의 대다수는 상용화된 올-락-알파토코페릴 아세테이트(all-rac α-tocopheryl acetate)를 대상으로 진행된다. 비타민E의 대사과정은 핵심적 단계들로 세분화할 수 있다. 지방 산화 감소에 대응한 비타민E의 작용방식과 효능은 여러 연구를 통해 증명되었다. 또한 비타민E는 막유동성을 개선시키고 육즙손실을 낮춘다고 연구를 통해 밝혀졌다. 육계를 대상으로 한 최근 실험에서, 비타민E 보충제를 사료 1kg당 200mg 첨가했을 경우 간 손상 지표인자인 치오바르비투르산염 반응성 물질(TBARs:thiobar-bituric acid reactive substances, 지방과 산화 부산물)의 발현이 84~88% 낮아졌다고 한다. 닭고기에서 산화 콜레스테롤 화합물의 생성도 50% 감소했으며, 또한 고용량의 비타민E는 알데히드와 케톤 등 2차 산화물질의 양을 약 50% 낮출 수 있다 고 한다. 마찬가지로 육돈의 산화안정성도 개선되었다. 3% 대두유와 우지를 보강한 사료 1kg당 200mg의 비타민E를 첨가했더니 긍정적 항산화효과가 관찰되었다. 또한 2001년 리뷰에 따르면 돼지들에게 사료 1kg당 100~200mg의 비타민E를 제공한 결과 육돈의 산화안정성이 지속적으로 개선되었다. 미국인의 약 1/3이 무글루텐(gluten-free) 식생활을 하고 있는 것으로 추정된다(New Scientist, 2014.). 무글루텐 식생활은 전 세계의 영향력 있는 유명인사와 운동선수들을 통하여 권장되고 있다. 지난 5년 동안 자가진단 글루텐 과민증(self-diagnosed gluten intolerance)이 많아졌다. 많은 사람들은 글루텐이 팽만감과 정신질환, 복통, 두통과 혼수를 일으키는 독성 첨가제라고 주장하고 있다. 글루텐 과민증(gluten intolerance)은 소화기계 질환을 포함한 여러 가지 장애의 결과로 나타날 수 있다. Coeliac.org에 따르면, 소화계 질환은 밀, 보리 및 호밀에서 발견되는 글루텐 단백질에 대한 면역 체계의 반응으로 발생한다. 소화계 질환이 있는 사람이 글루텐을 먹었을 때 그들의 면역 시스템은 소장 점막의 손상에 의해 반응한다. 글루텐을 없애는 것은 기본적인 식품그룹 중의 하나를 없애는 것을 의미한다. 식료품점에서 판매되는 글루텐이 없는 많은 식품들은 섬유질이 부족하고, 설탕 함량이 높으며, 비 글루텐 과민성(non-glutenintolerance) 소비자들의 건강에 좋지 않은 제품들이다. 호주 멜버른에 있는 Alfred Hospital의 피터 깁슨(Peter Gibson)은 무작위 시험을 통한 글루텐의 효과를 연구한 최초의 인물이다. NCGS 환자들에게는 소화기계통의 병이 없었지만, 무글루텐 식품을 섭취해도 소화기계통의 증상이 나타났다. 문제는 밀이 글루텐 이외의 것을 가지고 있기 때문이라고 Gibson은 말한다(New Scientist, 2014.). 그는 FODMAPs (fermentable oligo-dimonosaccharides and polyols: 장에서 잘 흡수되지 않고 남아 발효되는 당의 종류)의 섭취를 줄인 후 글루텐을 먹었을 때 소화기계 증상이 많이 나타나지 않는 것을 확인하였다. 그는 밀 글루텐은 질병을 일으키는 원인이 아니라는 것을 발견하였고, 연구 결과들은 FODMAPs라고 말하고 있으며 이것들은 또한 많은 과일, 야채와 유제품에도 있다(The Guardian, 2014).