항영양인자 솔루션 '발효' 최신논문 탐구!!

[문형철]

식물성 식품은 필수 미네랄과 다량영양소의 좋은 공급원이지만,

항영양인자(Anti-nutritional factors, ANFs)가

영양소의 생체이용률을 크게 떨어뜨립니다.

ANFs는

영양소 섭취를 줄이고, 소화를 방해하며, 대사적 이용을 감소시킵니다.

주요 내용

1. ANFs와 영양소 상호작용 메커니즘
   • 미네랄 킬레이트화 (Mineral chelation)
   • 효소 억제 (Enzyme inhibition)
   • 장 장벽 파괴 (Intestinal barrier disruption)
2. ANFs 감소를 위한 가공 기술
   • 전통적 방법:
     • 침지(soaking): 피틴산 20–40% 감소
     • 발아(germination)와 발효(fermentation): 40–80% 감소
   • 신기술:
     • 압출(extrusion), 저온 플라즈마(cold plasma) 등: 탄닌과 트립신 억제제를 최적화 조건에서 80% 이상 감소
3. 건강 측면
   • ANFs가 영양소 생체이용률에 미치는 영향
   • ANF가 풍부한 식품 섭취 후 식이 전략과 생물학적 활성

핵심 메시지 (Highlights)

• 각 가공 기술이 ANFs를 서로 다른 방식으로 완화함
• ANFs의 필수 영양소 결합 메커니즘을 상세히 논의
• ANFs 수준을 조절하면 식이 및 치료적 응용이 가능함

그림 1. 항영양인자의 이중성 + 용량 반응 + 완화 전략

상단: 두 가지 분류

• Anti-nutrients (왼쪽): 영양소 흡수를 방해하지만, 낮은 용량에서는 건강 이점이 있을 수 있음 예: 피틴산, 탄닌, 렉틴, 사포닌
• Non-Nutrients (Bioactive compounds) (오른쪽): 건강에 유익한 생리활성 화합물 예: 플라보노이드, 폴리페놀, 카로티노이드 (일부는 항영양인자와 메커니즘을 공유)

중간: 용량 반응(Dose Response)

• 저용량: 항산화, 심혈관 보호, 혈당 조절 → 유익
• 중등도 용량: 체중 관리, 항암 효과 → 치료적 잠재력
• 고용량: 미네랄 킬레이트화, 효소 억제, 위장관 불편 → 해로운 효과

하단: 완화 전략 (Mitigation strategies)

• 발아 (Germination): 효소 활성화
• 발효 (Fermentation): 미생물 분해
• 로스팅/삶기: 열에 의한 불활성화
• 압출 (Extrusion): 고전단 + 열 변형
• 저온 플라즈마 (Cold plasma): 표면 산화 및 분해
• 냉장/냉동: 대부분 ANF에 큰 변화 없음 또는 소폭 감소

그림 2. 벤 다이어그램 – 이중 역할 화합물

• Anti-Nutrients (왼쪽 원): 영양소 섭취·흡수·이용을 방해하는 자연 발생 화합물 예: 피틴산, 탄닌, 트립신 억제제, 옥살레이트, 렉틴
• Non-Nutrients (오른쪽 원): 기본 영양에는 필요 없지만 건강 이점을 줄 수 있는 화합물 예: 폴리페놀, 식물성 스테롤, 유기황 화합물, 식이섬유
• 겹치는 부분 (Dual roles): 고농도에서는 항영양인자로 작용하지만, 적정량에서는 건강 이점을 제공하는 물질 예: 피틴산, 탄닌, 사포닌, 렉틴

핵심 메시지

항영양인자는 무조건 나쁜 것이 아니라 용량에 따라 유익하거나 해로울 수 있는 이중적 성격을 가집니다. 적절한 가공 기술(발아, 발효, 압출, 저온 플라즈마 등)을 통해 해로운 효과를 줄이면서 유익한 생리활성을 살릴 수 있습니다.

자연 발효(spontaneous fermentation, 전통적 발효)가

식물성 식품(곡물, 두류, 뿌리·괴경류, 플랜틴 등)의 영양적·항영양적 특성에 미치는 영향을

체계적으로 검토.

방법

• PRISMA-2020 가이드라인 준수
• 2002–2024년 영문 동료심사 논문 검색 (Scopus, Web of Science, PubMed)
• 최종 67개 논문 선정

주요 결과

자연 발효는 다음과 같은 긍정적 효과를 일관되게 보임:

• 영양소 함량 증가
• 항영양인자(antinutritional factors) 감소
• 영양소 소화율 향상

특히 곡물, 두류, 뿌리·괴경류, 플랜틴에서 이러한 효과가 두드러짐.

결론 및 의의

자연 발효는 고대부터 이어져 온 전통 가공법이지만, 여전히 영양가 향상과 항영양인자 감소에 효과적인 방법입니다.

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11911983/

식물성 발효 유제품 대체식품(PBFDA)에서 이취(off-flavors):

풀 냄새, 흙 냄새, 쓴맛, 떫은맛)와 항영양인자(antinutrients) 제거가

소비자 수용성을 높이는 핵심 품질 요인입니다.

주요 내용

유산균(LAB)이 식물성 원료의 바람직하지 않은 화합물을 분해하는 대사 능력을 종합적으로 검토했습니다.

• 식물 유래 LAB (Lactiplantibacillus plantarum, Limosilactobacillus fermentum 등): 피틴산, 페놀 화합물, 옥살레이트, 라피노스 계열 올리고당(RFOs) 분해에 효과적.
• 동물 유래 LAB (Lactobacillus acidophilus 등): 피틴산, RFOs, 사포닌, 페놀 화합물, 옥살레이트 대사 가능.
• 단백질 분해능이 강한 LAB (Lacticaseibacillus paracasei, L. rhamnosus 등): 피틴산, 프로테아제 억제제, 옥살레이트 분해.
• 기타 LAB: 피틴산, RFOs, 사포닌, 페놀 화합물, 프로테아제 억제제, 옥살레이트와 휘발성 이취 화합물(hexanal, nonanal, pentanal, benzaldehyde 등) 생물변환 능력 보유.

추가로,

QPS(Qualified Presumption of Safety) 목록에 있는 55종 LAB(240개 균주)를 대상으로

항영양인자 대사 유전자(42개) BLAST 분석을 실시하여,

기존에 스타터로 잘 쓰이지 않던 Lactiplantibacillus pentosus, L. paraplantarum, Lactobacillus diolivorans 등의

잠재력을 확인했습니다.