Re: '발효식품의 정의' 발효하면 어떤 효과가 있는가? 2023 네이처

[문형철]

이 논문은

발효식품(Fermented Foods, FFs)이 위장관(GI) 건강에 미치는 영향을 작용 기전(underlying mechanisms) 중심으로

체계적으로 정리한 고품질 리뷰입니다.

단순한 프로바이오틱스 효과를 넘어서,

발효 과정에서 생성·강화되는 생리활성 물질, 유해 물질 제거, 살아있거나 죽은 미생물의 역할까지 다룹니다.

1. 핵심 포인트 (Key Points)

• 발효식품은 유익 미생물 + 생리활성 화합물의 독특한 조합으로 다양한 방식으로 GI 건강에 기여한다.
• 발효식품마다 생물학적·화학적 조성이 다르기 때문에, 그 고유한 특성을 이해해야 건강 효과를 제대로 파악할 수 있다.
• 발효는 FODMAPs, 글루텐, 피틴산, 마이코톡신, 락토스 등 바람직하지 않은 성분을 줄이거나 제거하는 데 활용될 수 있다.
• 발효식품은 안전한 미생물 노출 수단으로, 장 건강 개선과 만성 장질환 위험 감소에 기여할 수 있다.
• 더 많은 무작위 대조 인체 시험(RCT)이 필요하다.

2. 주요 작용 기전 상세

논문은 발효식품의 GI 건강 효과를 크게 세 가지 축으로 설명합니다.

(1) 발효 과정에서 기능성 성분 생성·강화

• Bioactive peptides (생리활성 펩타이드): 단백질이 분해되면서 ACE 억제 펩타이드(항고혈압), 항산화·항염증 펩타이드 등이 생성.
• Exopolysaccharides (EPS): 젖산균이 만드는 세포외 다당류. 장내 미생물의 발효 기질이 되거나, 면역 조절·장벽 강화에 기여.
• 기타 유용 물질: 박테리오신(항균 펩타이드), GABA·세로토닌 전구체 등 신경활성 물질, B군 비타민·비타민 K2, 페놀 대사산물 등.

(2) 유해·바람직하지 않은 화합물 제거 또는 감소

• 피틴산(phytic acid): 미생물 phytase에 의해 분해 → 미네랄 흡수율 향상.
• FODMAPs: 사워도우 빵 등에서 올리고당이 감소 → IBS 환자 증상 완화에 유리.
• 락토스: 요거트에서 β-galactosidase에 의해 분해 → 유당불내증 개선.
• 글루텐: 일부 사워도우 발효에서 면역원성 감소.
• 마이코톡신, 시아노제닉 배당체 등 독성 물질 분해.

(3) 살아있거나 죽은 미생물(및 그 구성성분)의 역할

• Live microorganisms: 일부 젖산균(Lactobacillus, Streptococcus 등)이 위장관을 통과해 장내 미생물총에 영향을 미침 (교차 먹이주기, 대사 조절 등).
• Dead microorganisms / Postbiotics: 죽은 균체나 그 성분도 면역 조절, 장벽 기능 강화 등에서 효능을 유지하는 경우가 많음. (파스퇴르화된 발효식품도 효과가 있는 연구들이 있음)

3. GI 건강에 미치는 구체적 영향

• 장내 미생물총 조절: 유익균 증가, SCFA 생산 촉진, 다양성 향상.
• 장벽 기능 강화: 점액(MUC2) 생산 촉진, 밀착연접(tight junction) 유지, 병원균 부착 억제.
• 면역 조절: 염증성 사이토카인 감소, Th1/Th2 균형 조절, NF-κB 경로 억제 등.
• 기타: 장-뇌 축(gut-brain axis)에 영향을 줄 수 있는 신경활성 물질 생성.

4. 대표적 발효식품 예시

논문에서 자주 언급되는 예:

• 요거트: 락토스 감소 + 프로바이오틱 효과
• 김치, 사우어크라우트: LAB 발효, 항염증·FODMAP 감소
• 케피어: EPS + 다양한 미생물
• 낫토: Bacillus subtilis, 나토키나제
• 사워도우: 글루텐·FODMAP 감소, 미네랄 가용성 증가
• 된장, 템페, 콤부차 등

5. 임상 증거와 한계

• 요거트의 유당불내증 개선 효과는 비교적 잘 확립됨.
• 케피어의 IBS 증상 개선, 낫토의 혈압 강하 등 일부 RCT가 존재.
• 전체적으로는 관찰 연구와 전임상 연구가 많고, 고품질 대규모 RCT는 아직 부족한 상태.
• 발효식품마다 미생물 조성과 대사산물 농도가 크게 다르기 때문에 “발효식품 일반”으로 효과를 단정하기 어렵다는 점이 강조됨.

6. 결론 및 향후 방향

저자들은 발효식품이 GI 건강에 다각도로 기여할 잠재력이 크지만,

• 미생물 조성과 생리활성 물질에 대한 더 정밀한 이해,
• 표준화된 제품 연구,
• 잘 설계된 인체 임상시험이 필요하다고 결론짓습니다.

또한 전통 발효식품과 현대 산업 발효식품의 차이를 더 깊이 연구하고, 포스트바이오틱스(죽은 균이나 대사산물)의 역할도 주목해야 한다고 제안합니다.

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참고: 이 논문의 공동저자인 Maria L. Marco(UC Davis)와 Paul D. Cotter(Teagasc / APC Microbiome Ireland)는 발효식품·젖산균 분야의 세계적 권위자입니다. Marco는 발효식품의 정의와 건강 효과에 관한 ISAPP 합의문에도 핵심적으로 참여했습니다.

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7925329/

The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on fermented foods - PMC

https://foodscience.ucdavis.edu/people/maria-marco#/

Maria L. Marco

이 논문은

ISAPP(국제 프로바이오틱스 및 프리바이오틱스 과학협회)가

2019년 9월 전문가 패널을 소집해 발효식품에 대한 공식 합의 정의를 내린 핵심 문서입니다.

발효식품에 대한 혼란(정의, 프로바이오틱스와의 차이, 건강 효과 등)을 정리하고,

연구자·의료진·산업계·규제기관·소비자에게 명확한 기준을 제시하는 것을 목표로 합니다.

핵심 정의

패널이 합의한 발효식품·음료의 정의는 다음과 같습니다.

“desired microbial growth and enzymatic conversions of food components”를 통해 만들어진 식품

(원하는 미생물 성장과 식품 성분의 효소적 변환을 통해 만들어진 식품)

이 정의의 핵심 포인트:

• 미생물의 활동이 필수입니다. 식물·동물 유래 효소만으로는 발효식품으로 인정되지 않습니다.
• 엄격한 생화학적 발효(혐기적 ATP 생성)에만 국한되지 않고, 호기성 과정(예: 코지, 식초, 콤부차의 초산균)도 포함합니다.
• 섭취 시점에 살아있는 미생물이 없어도 발효식품으로 인정됩니다. (예: 빵은 구우면서 미생물이 죽고, 일부 맥주·와인은 미생물을 제거함)

발효식품에 포함되는 것 / 제외되는 것

• 포함: 요거트, 김치, 된장, 사워도우 빵, 치즈, 케피어, 콤부차, 사우어크라우트, 낫토, 와인, 맥주 등 전 세계 5,000종 이상의 전통·현대 발효식품.
• 제외:
  • 단순히 발효 성분(식초, 사워크림 등)을 첨가한 식품
  • 미생물을 나중에 첨가한 비발효 식품
  • 화학적 산처리나 피클링으로 만든 유사 제품 (화학 식초, 비발효 간장 등)

발효식품 vs 프로바이오틱스 구분 (매우 중요)

논문에서 가장 강조하는 부분 중 하나입니다.

구분발효식품프로바이오틱스

정의	미생물 성장 + 효소적 변환으로 만든 식품	충분한 양으로 투여했을 때 건강상 이점을 주는 살아있는 특정 미생물
살아있는 균 필요 여부	필수 아님	필수
균주 수준 특성화	필수 아님	필수 (strain level)
건강 효과 입증	필수 아님	필수 (과학적 증거)
라벨링	“발효식품”	“프로바이오틱스 함유”는 증거가 있을 때만 가능

→ 발효식품에 살아있는 미생물이 있어도, 그 미생물이 특정 균주로 명확히 규명되고 건강 효과가 입증되지 않으면 “프로바이오틱스”라고 부를 수 없습니다.

기타 주요 내용

• 역사적 맥락: 약 1만 4천 년 전부터 존재. 보존, 안전성, 풍미, 영양 개선에 기여. 유제품 발효는 락타아제 지속성 진화 이전부터 존재.
• 안전성: 일반적으로 안전하나, 일부 제품에서 히스타민·티라민 등 biogenic amine, 병원균 오염 위험이 있을 수 있음.
• 건강 효과: 역학적으로 긍정적 연관성이 있으나, 요거트 외에는 고품질 RCT가 부족. 기전 연구도 제한적.
• 미생물 생태학: 메타지노믹스, 메타트랜스크립토믹스, 메타볼로믹스 등으로 발효 과정 중 미생물 군집 변화를 이해하게 됨.
• 규제와 식이 지침: 일부 국가에서 발효식품을 별도 카테고리로 다루려는 움직임이 있음.

결론 요약 (Box 2 핵심)

1. 발효식품 = 원하는 미생물 성장과 효소적 변환으로 만든 식품.
2. 미생물이 발효 과정과 최종 제품의 특성을 결정한다.
3. “프로바이오틱스 함유” 라벨은 살아있는 미생물의 건강 효과가 입증되고 미생물학적 조성이 명확할 때만 사용해야 한다.
4. 오믹스 기술을 통해 발효 미생물 군집에 대한 현대적 이해가 가능해지고 있다.

이 논문은 이후 발효식품 연구에서 가장 자주 인용되는 기준 문서가 되었으며, 앞선 Mukherjee et al. (2024) 리뷰나 Caffrey et al. (2024) 논문에서도 기본 정의로 사용됩니다.

Box 2. 이 합의 논문의 주요 결론

• 발효식품은 원하는 미생물 성장과 식품 성분의 효소적 변환을 통해 만들어진 식품으로 정의된다.
• 미생물(자생적이거나 의도적으로 첨가된 것)이 발효 과정의 진행과 결과를 결정하며, 최종 발효식품의 특징적인 성질을 형성하는 데 기여한다.
• 발효식품 제품에 ‘프로바이오틱스 함유’라고 표시하려면, 그 안에 들어 있는 살아있는 미생물 성분이 건강상 이점을 제공한다는 증거가 있어야 하고, 정확한 미생물학적 조성이 명확히 정의되어야 한다.
• 발효 및 숙성 과정 중 미생물 군집 천이 패턴에 대한 현대적 이해는 메타지노믹스(metagenomics), 메타트랜스크립토믹스(metatranscriptomics), 메타볼로믹스(metabolomics)의 적용을 통해 얻어지고 있다.
• 발효식품의 건강 효과에 대한 더 나은 이해를 위해서는 인구 기반 식이·건강 연구에서 나온 데이터와 새로운 무작위 대조 시험(RCT)을 바탕으로, 발효식품 섭취와 그 안에 포함될 수 있는 살아있는 미생물이 인간 건강에서 하는 역할을 명확히 규명할 필요가 있다.
• 적절하게 제조되었을 때, 발효식품과 그 제조에 관여하는 세균 및 곰팡이는 오랜 기간 안전하게 사용되어 온 역사를 가지고 있다.
• 발효식품은 원재료의 영양적 변화, 면역계 조절, 장 및 전신 기능에 영향을 미치는 생리활성 화합물의 존재, 또는 장내 미생물총의 조성과 활성을 조절함으로써 건강에 이득을 줄 수 있다.