단백질의 분류와 체내에서의 역할
단백질 Protein은 그리스어 중 으뜸가는 것이라는 뜻을 가진 proteios에서 유래되었습니다. 단백질은 체내의 수많은 대사 반응에 관여하고 피부, 머리카락 등 모든 생체기능에 관여하는 중요한 물질입니다. 단백질의 양은 단백질 분해 시 생기는 질소량에 질소 계수 6.25를 곱하여 산정합니다. 단백질을 구성하는 아미노산은 약 20여종이 있는데 모두 L형에 속하는 a-아미노산입니다. 아미노산에는 필수아미노산과 불 필수아미노산이 있는데 이중 필수아미노산은 체내에서 합성되지 않아 반드시 식품으로 섭취해야 합니다. 필수아미노산은 식물과 미생물에서 만들어지는데, 성인에게는 8가지, 아동에게는 10가지가 필요합니다. 단백질은 화학적 또는 영양학적으로 분류할 수 있는데, 화학적 분류로는 단순단백질, 복합단백질, 유도단백질이 있습니다. 단순단백질은 아미노산만으로 이루어지고, 유도단백질은 천연의 단백질이 변성되거나 부분적으로 가수분해해서 생기며, 복합단백질은 단순단백질에 다른 화합물이 결합한 것입니다. 단순단백질에는 albumin, glutelin, protamine 등이 있는데, albumin은 우유, 계란, 밀, 콩류에 들어있고, gluten은 밀과 쌀에 들어있습니다. 복합단백질은 단순단백질에 당, 색소, 지질, 핵산 등 다른 물질이 결합한 것으로 인단백질, 당단백질, 색소단백질, 금속단백질, 지단백질 등으로 분류합니다. 유도단백질은 단순단백질이 변화된 것으로 변성단백질과 분해 단백질로 나뉩니다. 단백질은 식품에 들어있는 아미노산의 종류와 양에 따라 분류할 수 있는데, 완전 단백질, 부분적 불완전 단백질, 불완전 단백질이 있습니다. 완전 단백질에는 필수아미노산이 충분하여 동물의 성장과 생리적 기능을 돕는데 우유, 계란, 대두에 많이 포함되어 있습니다. 부분적으로 불완전한 단백질은 성장보다는 생명을 유지하는 역할을 하며 밀과 보리에 함유되어 있습니다. 마지막으로 불완전단백질은 생물가가 낮아 지속해서 섭취 시 오히려 생명에 지장을 줄 수 있는데, 젤라틴과 옥수수 단백이 이에 속합니다. 단백질은 아미노산의 종류와 양에 따라 영양가를 결정하게 되는데, 일반적으로 식물 단백질보다 동물 단백질에 필수아미노산이 고루 함유되어 있기 때문에 영양가가 높다고 하는 것입니다. 단백질의 평가 방법에는 단백질 효율, 생물가, 진정 단백질 이용률이 있는데, 먼저 단백질 효율은 섭취한 단백질량 대비 체중 증가량을 측정하는 방법입니다. 다음으로 생물가는 체내에 흡수된 질소량과 사용된 질소량의 비율을 백분율로 나타낸 것인데, 체내 보유 질소량이 높을수록 영양가가 높은 것으로 평가합니다. 우리가 섭취하는 식품 중 계란, 난황, 우유가 생물가가 높은 편이고 식물성 식품인 쌀, 콩, 밀, 고구마 등의 생물가는 동물성 식품보다는 낮습니다. 마지막으로 진정 단백질 이용률은 단백질 섭취 후 체내에서 얼마나 이용되었는지에 대한 비율입니다. 단백질 영양가 평가를 기준으로 보면 식물 단백질의 영양가가 비교적 낮지만, 우리가 식생활에서 한가지 단백질만 섭취하는 것이 아니기 때문에 골고루 섭취하면서 한 가지 음식만 먹었을 때 나타날 수 있는 부족한 아미노산이 보충됩니다. 예를 들어 곡류에는 라이신이 부족하고 콩에는 라이신이 풍부하므로 서로 섞어 먹으면 영양가가 높아집니다. 동물 단백질의 영양가가 높다 하더라도 동물 단백질만을 섭취하게 되면 특정한 필수아미노산만 과다 섭취하여 균형이 깨지기 때문에 오히려 영양가가 낮아지는 결과를 내고 체내에 지방이 쌓일 수 있으므로 식물 단백질을 곁들여 먹으면 아미노산 밸런스를 맞출 수 있습니다. 단백질은 섭취 후 체내 각 조직으로 운반되어 체성분 유지, 성장, 면역항체의 주요성분, 체액의 조절, 에너지원 등의 역할을 합니다. 체내 단백질은 매일 조금씩 소모되는데, 소모되는 양만큼 음식으로 섭취를 해주어야 합니다. 단백질은 체액의 삼투압을 조절하는데, 만약 단백질 섭취가 부족하면 삼투압 작용이 영향을 받아 부종이 생길 수 있습니다. 또한 혈액의 pH를 조절하는 역할도 하는데, 혈액의 pH가 7.35~7.45 이상을 넘어가면 생명에 지장을 줄 수 있습니다. 단백질은 지방과 당이 충분히 있을 때 제 역할을 하므로, 단백질만을 섭취하기보다 다른 영양소도 충분히 섭취해주어야 합니다.
단백질의 권장 섭취량과 부족/과잉 시 영향
단백질은 나이, 몸 상태에 따라 다른데, 보통 건강한 성인 기준으로 1일 섭취하는 총열량 중 10~15%가 적당합니다. 체중 1kg 대비 1.18g이 필요하므로 45kg라면 1일 53g 정도를 섭취하는 것이 좋습니다. 키가 크거나 근육량이 많으면 단백질을 더 많이 섭취해야 하며, 특히 수술 후 상태인 경우 평소보다 더 많은 단백질이 필요합니다. 그리고 성장기 어린이의 경우 성인의 2~3배의 단백질이 필요합니다. 식물 단백질은 동물 단백질보다 생물가가 낮으므로, 식물성으로 단백질 섭취 시 동물성 식품보다 더 많은 양을 섭취해야 합니다. 동물성 식품 중에는 소고기, 돼지고기, 닭고기, 꽁치, 치즈 등에 단백질이 풍부하고, 식물성 식품 중에는 강낭콩, 대두 등에 단백질이 가장 많이 들어있습니다. 단백질이 오랫동안 결핍되는 경우 초기에는 체중감소, 피로감, 저혈압, 성욕 감퇴 등이 나타날 수 있습니다. 영유아에게 단백질 결핍이 장기화하면 콰시오커 또는 마라스무스 증세가 나타날 수 있습니다. 콰시오커는 머리와 배만 커지고 팔다리는 심하게 마르며 간에 이상이 생겨 간 기능이 퇴화하며 부종이 심해질 수 있습니다. 마라스무스는 소모한다는 뜻의 그리스어로 주름이 심해지고 피골이 상접한 모습이 됩니다. 반대로 단백질을 과다 섭취하는 경우 체중이 증가하고 혈압 상승, 신장 비대 등이 나타날 수 있습니다. 성장기에는 소화 능력이 좋아 큰 문제가 없으나 나이가 들수록 소화능력이 떨어지므로 단백질 과다 섭취 시 장내세균에 의한 부패작용이 일어나 요독증의 원인이 될 수 있습니다.
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