단백질은 건강 영양소의 대명사다. 아미노산을 공급해 신체 구조를 이루고 근육 증강에 영향을 준다. 특히 양질의 단백질을 얼마나 효율 있게 흡수하느냐가 관건이다. 문제는 단백질이 여러 아미노산 분자가 결합해 이뤄진 고분자 물질이라 그대로 흡수될 수 없다는 점이다. 식품업계에서 다양한 기술을 동원해 단백질의 분자 크기를 줄이려는 연구가 활발한 이유다. 최근 마이크로바이옴 전문기업 쎌바이오텍은 소장에서 단백질을 직접 분해해 흡수율을 높이는 한국산 유산균 7종을 국내 최초로 개발했다. 최근 단백질·유산균 병용투여 효과를 분석한 정유숙 쎌바이오텍 R&D센터 박사에게 관련 연구 성과를 들었다.
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Q : 이번 연구를 진행하게 된 배경은 뭔가.
A : “단백질을 포함한 대부분의 영양소는 소장에서 흡수되므로 소장에 서식하는 유산균에 주목했다. 유산균은 장내에서 다양한 대사체를 분비해 장내 균총과 상호작용한다. 단백질과 유산균을 함께 섭취하면 기존 장내 균총이 갖는 단백질 분해 능력에 더해 유산균의 단백질 소화 효소가 작용해 고분자 단백질의 저분자화(아미노산화)가 더 효율적으로 이뤄질 수 있을 것으로 추정했다. 기존 연구에 따르면 비만·근 감소 마우스 모델에서 유산균 섭취로 염증 수치가 줄고 근육량과 운동 수행에 유의한 영향을 준 사례가 보고된 바 있다. 하지만 단백질과 유산균의 병용투여 효과에 관한 연구는 미비한 실정이어서 연구를 진행하게 됐다.”
Q : 주요 연구 내용은 뭔가.
A : “이번 연구는 단백질을 한국산 유산균과 함께 섭취했을 때 분해와 흡수가 증가하고 근육세포 발달에 시너지 효과를 줄 수 있는지에 대한 가능성을 규명하고자 세포·동물 실험을 진행했다. 선행 연구에서 선별한 쎌바이오텍의 한국산 유산균 7종을 활용해 21종의 아미노산에 대한 효소 활성을 관찰했고, 이 결과를 토대로 복합 균주를 제작했다. 이후 동물실험을 통해 단백질 원료 단독 투여군 대비 복합 균주와 함께 투여했을 경우 장관 벽에서 혈액으로 흡수가 증가한다는 사실을 확인했다. 또한 근 위축이 유도된 근육세포에 단백질과 복합 균주 배양액을 처리했더니 근육세포 생장에 관여하는 유전자 발현이 증가하고 근육세포 위축에 관여하는 유전자 발현이 감소했다. 결과적으로 쎌바이오텍의 한국산 유산균 7종은 단백질과 함께 섭취했을 때 고분자 단백질을 분해해 체내 흡수를 촉진하고 근육 발달에 도움을 줄 수 있음을 증명했다.”
Q : 단백질 체내 흡수율이 얼마나 증가했나.
A : “단백질 보충제로 가장 많이 사용하는 네 가지 단백질인 ▶분리대두단백(ISP) ▶분리우유단백(MPI) ▶분리유청단백(WPI) ▶농축유청단백(WPC) 원료에 한국산 유산균 7종을 처리했다. 이후 고분자 단백질이 BCAA(류신·발린·아이소류신)와 같은 필수아미노산으로 얼마나 분해·흡수되는지 전후 농도를 비교한 결과, 단백질 단독 투여 대비 흡수율이 평균 206%, 최대 422% 증가했음을 확인했다.”
Q : 흡수율 증가가 근육량에도 영향을 줬나.
“단백질 흡수율이 증가한 것은 물론이고, 아미노산이 근육세포를 자극해 근육 유전자까지 증가하는 것을 최종적으로 확인했다. 골격근 세포의 성장 유전자(mRNA) 발현을 확인했는데 55% 감소한 근육 mRNA가 7% 수준으로, 71% 감소한 근육 mRNA가 11% 수준으로 개선되는 경향을 보였다. 연구진은 한국산 유산균 7종과 단백질의 병용 섭취가 근육세포의 성장과 생성에 도움을 주며 근육세포 단백질의 분해·생장 저하를 억제할 수 있다고 결론 내렸다. 해당 연구결과를 담은 논문은 지난 6월 한국식품영양과학회지에 실렸다.”
Q : 한국산 유산균이 특히 더 도움되는 건가.
“장내 균총은 인종이나 지역, 식습관 등에 따라 결정된다. 장내에서 일어나는 미생물의 단백질 대사 양상 또한 다양하다. 우리나라 고유의 음식과 문화 속에서 적응해 온 한국산 유산균은 기존 한국인의 장내 균총과 조화롭게 시너지를 낼 수 있는 최적의 균주라고 판단한다. 쎌바이오텍은 28년간 한국산 유산균을 연구하며 인체에 유익한 유산균의 새로운 역할을 발견하고 이를 알려왔다. 이번 연구를 통해 단백질의 흡수율을 높이는 한국산 유산균 7종을 특정하고 한국산 유산균의 가능성과 우수성을 다시 한번 입증했다.”
Q : 이번 연구결과는 어떤 의미를 갖는가.
“분해되지 않은 단백질은 설사·복통과 같은 부작용을 유발할 수 있다. 실제로 단백질 보충제를 지속해서 먹는 많은 헬스인이 이 같은 부작용을 호소한다. 이번 연구결과를 통해 한국산 유산균 7종을 단백질과 함께 섭취함으로써 앞선 부작용을 개선할 수 있을 것으로 기대한다. 7종의 복합 균주를 사용해 아미노산 분해와 인체 흡수를 도왔고, 인체 환경을 흡수가 용이한 상태로 만들어 주는 새로운 방향성을 제시했다는 데 의의가 있다. 흡수가 잘 안 되는 고분자 형태의 단백질 섭취는 비효율적이다. 유산균과 함께 섭취하면 분해력·흡수력을 훨씬 높일 수 있다는 사실을 통해 소비자 인식이 바뀌는 계기가 됐으면 좋겠다.”
Q : 추가적인 연구 계획이 있나.
“유산균·단백질 병용 섭취의 시너지 효과에 대해 운동선수, 근감소증 노인을 대상으로 인체 적용시험을 준비하고 있다. 코로나19 이후 개인 건강관리 트렌드가 자리 잡았다. 장내 미생물의 종류나 대사 양상이 워낙 다양한 만큼 이를 활용한 개인 맞춤형 솔루션을 제공하는 데 도움되는 연구를 계속해 나갈 계획이다. 단백질뿐 아니라 다른 영양소들도 흡수에 시너지를 낼 수 있는 유산균 혹은 그 뭔가를 발견하는 데 이번 연구가 기반이 될 수 있기를 기대한다.”
■ 쎌바이오텍의 한국산 유산균 7종(균주명, 기탁번호)
① Lactobacillus acidophilus CBT-LA1, KCTC 11906BP
한국인 유래 균주로 비만 치료용 조성물로 특허 취득
② Lactobacillus rhamnosus CBT-LR5, KCTC 12202BP
한국인 유래 균주로 종합비타민 흡수율을 높이는 기능성 확인
③ Lactobacillus plantarum CBT-LP3, KCTC 10782BP
김치 유래 균주로 아토피 치료용 조성물로 특허 취득
④ Streptococcus thermophilus CBT-ST3, KCTC 11870BP
한국인 유래 균주로 과민성 대장증후군 치료용 조성물로 특허 취득
⑤ Bifidobacterium lactis CBT-BL3, KCTC 11904BP
한국인 유아 유래 균주로 한국인 인체 적용시험 완료
⑥ Bifidobacterium longum CBT-BG7, KCTC 12200BP
한국인 유아 유래 균주로 홍삼 흡수율을 높이는 기능성 확인
⑦ Bifidobacterium bifidum CBT-BF3, KCTC 12199BP
한국인 유아 유래 균주로 성장 촉진용 조성물로 특허 취득
김 선영 기자 kim.sunyeong@joongang.co.kr
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