식이섬유의 정의
최근 식이섬유를 많이 섭취하는 아프리카의 한 인구 집단에서 대장암이나 소화기관의 질병발생률이 매우 낮다는 사실이 밝혀지면서 식이섬유에 대한 관심이 고조되고 있다. 그러나 문명이 발달됨에 따라서 섬유소의 섭취양은 점차적으로 줄어들고 있는 추세이다. 1996년 Eaton의 연구 결과에 의하면, 구석기 시대에 인간은 하루 77-120g의 섬유소를 섭취하여 오늘날 인간(미국인 기준)이 섭취하는 양의 5 내지 8배를 섭취한 것으로 보고되었다.
1.식이섬유의 정의
지금까지 국제적으로 공인된 식이섬유에 대한 정의는 내려져 있지 않다. 1972년 Towell 박사는 최초로 식이섬유란 '인간에 의해서는 소화되어 질 수 없는 식물세포벽으로부터 추출된 음식의 성분'이라고 정의하였다. 그러나 식물의 세포벽에는 리그닌 (lignin)이란 다당류가 아닌 페닐프로판(phenyl propane)이 포함되어 있어, 1976년에는 이것을 수정하여 '인간의 소화효소에 의해 가수분해 되지 않는 식물성다당류와 리그닌'이라 정의하였다.
그 후 연구가 계속되면서 리그닌과 큐틴(cutin)을 비롯하여 갑각류의 껍질에 많이 함유된 키틴(chitin), 난소화성올리고당(nondigestible oligossacharides), 저항성 녹말(resistant starch) 등도 식물의 세포벽 성분이 아님이 밝혀졌다. 오늘날에는 '인간의 소화효소에 의해서 가수분해 되지 않는 식품 중 난소화성 성분의 총체'라고 정의하고 있다.
아직 식이섬유에 대한 확실한 개념은 정의되어 있지 않지만, 식이섬유에는 크게 식물세포벽의 주성분인 다당류, 리그닌과 같은 식물성 비다당류와, 키틴 등의 동물성 섬유소가 모두 포함됨을 알 수 있다. 생리적으로 말하는 식이섬유가 정의되기 이전에 조섬유(crude fiber)라는 개념이 사용된 적이 있었는데, 이것은 생체의 조건이 아닌 실험실에서 강산과 강알칼리로 식품을 분해시키고 남은 잔재를 말하는 것으로, 식이섬유에 비해 훨씬 적은 양이다.
* 재미있는 섬유소 이야기
1820 ~ 30년대 미국의 목사 그레이엄은 동부연안을 여행하며 섬유소의 중요성을 강조하였다. 그는 그레이엄 크래커라는 전곡류 과자를 만들었다. 그 후 1870년대 중반 켈로그 박사는 동생 윌리엄 과 함께 아침식사용 곡류인 켈로그 제품을 만들어 자신의 환자에게 보급하여 백만장자가 되었다.
1901년 그의 환자였던 포스트는 포스트 콘플레이크 회사를 차려 건포도 등의 열매를 첨가한 제품으로 백만장자가 되었다. 현재 우리나라에서도 섬유소 음료(예, 미에로화이바 등)가 건강 음료로서 매우 큰 시장 형성하고 있다. 섬유소 음료에는 수용성 섬유소가 주로 들어 있다.
또한 다이어트 식품으로 판매되어지고 있는 제품(예, 엔비다이어트화이바 등)의 대부분이 여러 종류의 식이섬유를 활용하여 제조되어지고 있다.
식이섬유의 분류 및 기타 난소화성 물질
A.식이섬유의 분류
식이섬유의 분류는 세포벽 구조의 구성 여부에 따라, 장에서 작용하는 부위, 섬유소의 공급원(physical origin), 수용성인지, 장내 미생물에 의해 발효될 수 있는 지 등에 따라 분류할 수 있다.
1.식물성 식이섬유
1)수용성 식이섬유 (1) 펙틴(pectins) : 아라비노갈락탄, 아라비노자일란, α-글루칸 등으로 화학적인 구조를 이루고 있으며, 잘 익은 사과, 귤 등에 들어있다. 장내 혐기성 미생물에 의해서 빠르게 분해된다.
(2) 검류(gums) : 갈락토만난, 아라비갈락탄 등으로 구성되어 있으며, 구아(guar), 로커스트 콩(locust bean)등에 들어있다. 장내 미생물에 의해서 빠르게 분해된다.
(3) 해조다당류 : 알긴산, 한천, 카라기난 등이 주성분이며, 갈조류, 홍조류에 들어있다. 장내미생물에 의해서 빠르게 분해된다.
(4) 난소화성 덱스트린(Indigestible Dextrin) : 감자,옥수수등의 전분을 배소(焙炤)시켜 만든 수용성 식이섬유로 일본 천연물편람에 "천연물"로 등재 되어 있으며 또한 미국 FDA에서는 GRAS(Generally as Safety:일반적으로 안전한 물질)물질로 인정받고 있다.
(5) 폴리덱스트로스(Polydextrose) : 화학적으로 합성한 식이섬유로 우리나라 식품첨가 공전중 화학적 합성품란에 등재되어 있다
2)불용성 식이섬유 (1) 셀룰로오스(cellulose) : 글루칸이 주성분이며, 밀, 보리, 현미 등 모든 식물성 세포벽이 들어있다. 느린 속도로 장내 미생물에 의해서 분해된다.
(2) 헤미셀룰로오스(hemicellulose) : 갈락토만난 아라비노자일란 등으로 이루어져 있으며, 곡류, 채소류 등에 들어있다. 셀룰로오스 보다는 빠르지만, 수용성 식이섬유에 비해서는 장내미생물에 의한 분해는 더디다. 헤미셀룰로오스 중에는 물에 녹는 것도 있다.
(3) 리그닌(lignin) : 페닐계(phenylpropane)의 중합체로 비탄수화물 성분이며, 모든 나무식물 (woody plants)의 조직에 들어있다. 장내 세균에 의해서 분해되지 않는다.
2.동물성 식이섬유
동물성 식이섬유의 종류로는 키틴, 키토산 등이 있으며, 게, 새우 껍질 등의 동물조직에 들어있다. 키틴, 키토산을 총칭하여 키틴질이라 부른다. 게 껍데기가 상징하듯이 키틴은 주로 생물이 외부로부터 몸을 보호하는 방어체 부분에 포함되어 있다. 갑각류 외에 키틴은 오징어나 조개 등의 연체동물의 연골, 버섯이나 균류의 세포벽 등 널리 포함되어 있다.
1)키틴 키틴은 생물의 외피를 형성하기 때문에 1823년에 프랑스의 과학자 오질지이가 그리스어로 봉투를 의미하는 키틴으로 명명하였다.
키틴은 아세틸글루코사민(당의 유도체)이 β-1,4 결합으로 5,000개 이상 결합된 천연의 고분자 화합물로 소화 흡수되지 않는 동물성 식이섬유다. 포유동물과 같은 고등 동물의 골격조직에서는 콜라겐이 인산칼슘에 의하여 강화되어 있는데 대하여, 게, 가재 등의 갑각류와 곤충 등의 하등동물의 골격조직에서는 키틴이 탄산칼슘에 의해 강화되어 있다. 키틴은 게, 새우, 오징어 등의 연체동물의 골격 성분으로 자연계에서는 연간 1,000억톤이 생산되고 있으나 지금까지 유용하게 이용되지 못했던 자원이다
2)키토산 키토산은 1988년 10월 일본에서 새우 껍질로부터 추출한 저분자 키토산이 종자 발아를 촉진하고 수확량도 증대한다고 발표되었다. 키토산은 키틴의 N-deacel 화합물의 총칭이다. Mucor속과 Phycomyces속 등 일부 곰팡이 세포벽에 함유되어 있으나, 보통은 키틴을 deacetyl화 하여 제조한다. 천연에는 키틴이 더 많이 존재한다.
B.기타 난소화성 물질
1)당알코올류 단당류의 유도체로서 과일과 여러 채소에 존재하고 있다. 장에서 흡수되는 속도가 느리고 치아 건강에 유익하며, 종류에는 자일리톨, 만니톨 등이 있다.
2)올리고당류 단당류가 3~10개 정도 결합된 당류로서, 신체내의 소화효소에 의해 분해되지 않으며 대장 속의 박테리아가 올리고당을 대사시켜 분해한다. 올리고당은 장 건강을 도우는 등의 건강상의 장점이 있다. 콩에 소량 존재하며, 올리고당을 이용한 음료에도 함유되어 있다.
3)저항전분 전분을 도정하거나 가공하는 등의 과정에서 소화될 수 없는 저항전분이 생성된다. 이는 마치 식이섬유와 같은 작용을 하여 체내에서 소화되지 않고 대장에서 박테리아에 의해 발효과 된다.
식이섬유별 화학적 특성
식이섬유는 사람의 소화효소로는 분해되지 않는 식품성분 중의 난소화성 성분 또는 고분자화합물로 정의하며, 식품 공급원에 따라 종류와 구성성분이 매우 다르다. 인간의 장내에서 영양소의 기능은 거의 없으나 여러 가지 물리화학적 및 생리적인 기능을 갖고 있다.
1.셀롤로오스
섬유소는 고등식물의 세포막과 목질부를 이루고 있는 주성분으로 자연계에 널리 분포되어 있는 탄수화물이다. 식물 세포벽의 기본 조직을 형성하고, 총 유기물의 56%를 차지하고 있다. 2800내지 10,000개의 포도당이 β-1,4 결합으로 직선상으로 연결되어 있다. 인간의 소화효소에 의해서는 분해되지 않으나, 동물의 대장 또는 반추동물의 제1위에 서식하는 미생물이 분비하는 셀룰라제(cellulase)에 의해서만 분해된다.
식품 중에 존재하는 적당량의 섬유소는 인체의 장을 자극하여 장의 운동을 도와 변통을 좋게한다. 근래에는 섬유소를 염산 처리하고 절단하여 결정섬유소(CMC)를 만들어 식품공업에 이용하고 있다. 결정섬유소는 소화되지 않아 흡수되지 않으므로 저칼로리식품의 제조에 이용한다.
셀룰로오스는 물과 함께 끓여도 분해되지 않는다. 셀룰로오스는 전체적으로 볼 때 결정성이 강하여 X선 회절도에 의하면 결정성 영역과 무정형 영역의 두 개의 영역으로 형성되어 있는데, 결정성 영역의 비율은 출처에 따라 다소 차이가 있으나 대체로 30 내지 70%이다. 결정성의 영역이 크면 섬유의 탄성과 이장 강도를 증가시키며 질겨진다. 수분을 제거하면 셀룰로오스의 무결정 영역이 점차 결정성으로 된다. 예를 들어 채소를 건조하면 질겨지고 가소성과 팽윤력이 감소한다.
2.헤미셀롤로오스
헤미셀룰로오스는 분자량이 섬유소의 절반 정도이며, 그 성분과 구조 등이 확실히 밝혀지지 않은 다당류의 혼합물이다. 섬유소, 리그닌 혹은 각종 펜토산 들과 함께 식물세포의 세포막을 이루는 구성 성분이 되고 있다.
셀룰로오스가 섬유상인데 비해 이는 무정형물질로 존재하며 비섬유상 구조를 이룬다. 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스와 함께 식물의 본질화된 조직과 잎 및 종자에 함유되어 있는 탄수화물로서 포도당, 자일로오스, 만노스, 아라비노스, 갈락토오스 등으로 구성되어 있다. 가장 많은 헤미셀룰로오스 분자 구성은 자이로글루칸으로 이것은 포도당 단위가 β-1,4 결합으로 연결되어 있고, 끝 분자는 자일로오즈가 α-1,6 결합으로 연결되어 있으며, 셀룰로오스에 비해 연결이 짧다.
그 외 셀룰로오스와의 차이점을 살펴보면 헤미셀룰로오스는 분자당 중합도가 낮으며, 알칼리에 잘 녹으며 물에 알칼리성의 중조 등이 존재하면 쉽게 가수분해되어 조직의 연화를 일으킨다.
3.리그닌
리그닌은 탄수화물이 아니며 방향족 화합물의 중합체이다. 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 등과 결합하여 세포벽의 구성물질로서 존재하고 정확한 분자구조는 알려져 있다. 리그닌은 볏짚, 밀짚, 겨 등에는 15-20%, 소나무 등의 나무의 목질부에는 20-40% 들어있다.
리그닌의 구조를 보면 노란색 또는 갈색의 무정형 물질이며, 탄소함량은 62-65%로 탄수화물의 평균 탄소함량인 44.4%에 비해 훨씬 높다. 또 이 물질은 특정 파장을 가진 자외선을 강하게 흡수하며, 이 사실은 높은 탄소함량과 함께 리그닌의 본질이 방향족 중합체임을 간접적으로 나타내 주고 있다. 식물체가 늙게 되면 세포벽이 목질화하는데 이것은 리그닌이 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 등과 결합한 상태로 목질화된 부분의 세포막에 특히 많이 들어있다.
4.펙틴
펙틴은 펙틴질(pectic sustances)로 불려지고 있는 넓은 범위에 속하는 물질 중의 하나이며, 어떤 단일물질에 대한 이름이 아니고 어떤 한 그룹에 속하는 물질들에 대한 일반명이다. 펙틴은 화본과 목초에는 소량 함유되어 있고, 콩과 목초의 세포에는 다량 함유되어 있다. 식물조직에 섬유소, 헤미셀룰로오스와 함께 널리 분포되어 있으며, 사과 딸기 등의 과실류, 일부 채소류, 사탕무우 등에 존재하며, 레몬, 오렌지 등의 감귤류 껍질에 35%로 높은 함량을 나타낸다.
펙틴은 모든 식물의 세포벽과 세포 사이의 층을 이루고 있는 물질로서, α-1,4 결합의 D-갈락튜로닌산 ( galacturonic acid)과 1,2 결합의 람노스가 주축을 이룬다. 뜨거운 물이나 또는 찬물에 대하여 추출되고 겔을 형성하지만 α결합으로 연결되어 있기 때문에 동물이 분비하는 효소에 의해서 분해되지 않으며 미생물에 의해서만 분해된다. 특히 펙틴은 보수력이 강하기 때문에 어린 아이의 설사를 방지하기 위한 약에 사용되기도 한다.
펙틴분해효소들은 펙틴 물질의 변화를 가져오기 때문에 이들 식품의 품질 관리 상 매우 중요하다. 이들 분해효소의 작용은 과실이나 채소의 조직에 연화를 가져오며, 즉 과즙 속의 고체성분들과 물의 분리현상을 초래함으로 바람직하지 않으나, 경우에 따라서는 일부 과즙 속의 펙틴에 의한 혼탁의 제거, 즉 청정화를 위해서 이들 분해효소가 사용되는 경우도 있다. 프로토펙티나제(protppectinase)는 식물의 세포막 사이에 존재하며, 결착물질로 작용하는 프로토펙틴에 작용하여 조직의 연화를 초래한다. 펙틴 메틸 에스터라제(pectin methyl esterase)는 펙틴 에스터라제라고 알려지고 있으며, 펙틴의 메틸 에스터 부분을 가수분해하여 메탄올을 유리시키는 작용을 한다. 이 효소는 감귤류의 껍질 또는 곰팡이 등에 많이 분포되어 있다. 과실주나 소주 속에 미량으로 존재하는 메탄올은 이 효소에 의해 생긴 것이다. 최적 pH는 6 내지 9 정도인 것이 많으며, 최적 온도는 40℃ 내외이다.
5.검류
(1) 구아검 인도, 파키스탄 등지에서 재배되는 두과식물인 구아식물의 종자에서 얻는 고무질로 갈락토만난으로 구성되어 있다. D-만노스가 β-1,4 결합으로 직선상의 중합체 내의 만노스 2분자마다 D-갈락토오스가 α-1,6 결합으로 연결되어 가지가 조밀하므로 수화가 잘 되며, 냉수에서도 점성이 높은 용액을 형성한다. 자연 고무질 중에서 점도가 가장 크며, 2-3%의 용액에서 겔을 형성한다. 그 용도는 유화제, 농화제이며 제빵, 아이스크림, 과즙, 소스, 샐러드 드레싱 등의 제조에 이용된다.
(2) 로커스트 검 지중해 연안과 미국의 캘리포니아에서 널리 재배하고 있는 두과식물의 종자에서 얻어지는 검질이다. 이것의 구조는 D-만노스가 β-1,4 결합으로 결합한 직선상의 중합체에 D-갈락토오스가 만노스 4,5개 단위마다 α-1,6 결합에 의해 결합된 갈락토만난의 중합체이다. 매우 강한 친수성을 가지고 있으며 냉수에도 풀어지나. 최대의 점도를 얻기 위해서는 가열처리가 필요하다. 샐러드드레싱, 아이스크림, 치즈, 육류 충전제 등에 이용된다.
6.해조다당류
해조류에 들어있는 점액질은 수지와 마찬가지로 복잡한 화합물로서 가수분해하면 아라비노스, 람노즈, 갈락튜로닌산 등으로 분리된다. 점액질을 다량 함유하고 있으며, 이것을 뜨거운 물에 넣고 끓인 후 냉각하면 겔이 형성된다. 한천은 갈락탄의 황산에스테르이며, 해조류에 다량 함유되어 있고 미생물 연구에 필요한 배양기로 사용된다.
카라기난(carrageenan)은 홍조류에 속하는 해조류의 추출물로서 겔 형성이 가능한 카파 카라기난과 아이오타 카라기난과, 겔 형성이 불가능한 람다 카라기난으로 분리된다. 일반적으로 카라기난의 K염은 Na염에 비해서 강력한 겔을 형성하며 이수현상이 없다. 카라기난은 겔 형성제, 점착제, 안정제 등으로 사용되고 있다. 한천(우뭇가사리)는 홍조류와 녹조류에서 추출한 고무질로서 셀룰로오스의 함량은 비교적 낮으나 각종 다당류의 함량은 높다. 물, 산, 알칼리로 추출되며 한천의 겔 형 성능은 대단히 강력하다. 한천이 형성한 겔은 고온인 85℃에서도 녹지 않으므로 제빵, 제과, 유제품 제조에서 안정제로 사용된다. 또한 한천으로 만든 미생물의 고체 배지는 37℃에서도 녹지 않아 37℃에서 녹는 젤라틴 배지보다 널리 쓰이고 있다.
한천의 구조는 2종류인데, 아가로즈(agarose)는 아가비오즈(agabiose)가 α-1,3 결합을 통해 연결된 코일상의 직선구조이다. 아가로펙틴(agaropectin)는일부의 갈락토즈가 황산에스테르화 된 아가로즈와 D-글루큐로닌산 그리고 소량의 피르브산으로 구성되어 있다. 한천은 동결해동법으로 건조, 탈수하여 입상 또는 분말상으로 사용한다.
7.키틴, 키토산
키틴은 아세틴 글루코사민(당으이 유도체)이 5,000개 이상 결합된 천연의 고분자 화합물로 소화 흡수되지 않는 동물성 식이섬유이다.
식이섬유의 체내 기능
식이섬유는 영양적 가치를 가지고 있지 않지만, Towell에 의한 역학조사 결과 성인병과 관계가 깊은 중요한 인자라는 것이 발표되었고 그 후 폭 넓은 연구가 진행되어 장내 세균의 활동과 장내의 소화활동에 이로운 작용을 한다는 것이 밝혀지게 되었다. 식이섬유는 일반적으로 고분자 화합물로서 보수성, 양이온 교환능력, 유기화합물의 흡착능력, 겔 형성능력 등과 같은 물리화학적 특성을 갖는다. 식이섬유는 수용성과 불용성으로 나눌 수 있는데 생체에 대한 효능은 각기 다르다.
또한 식이 섬유소는 식품 중에 단독으로 들어있기 보다는 여러 종류가 함께 섞여 있으므로 섬유소간의 상호작용으로 인체 내에서 유용한 기능을 발휘하게 된다.
1.소화와 흡수에 미치는 영향
식이섬유 자체는 인체 내에서 소화되지 않지만 위로부터 위장, 대장으로 이동하는 사이에, 보수성, 양이온 교환성, 겔 형성력, 흡착성 등의 물리화학적 성질에 의해서 다른 영양소의 소화 흡수에 영향을 주게 된다. 식사 중 식이섬유의 양이 너무 지나칠 때는 음식물이 너무 빨리 소화기관을 지나가서 소화, 흡수되는 시간이 충분하지 않아 체중이 감소될 수 있다. 또한 물과 결합하여 배설됨으로 설사나 탈수 등의 증상이 올 수도 있다.
1)식이섬유 난소화성 섭취된 식이섬유는 사람의 소화효소로는 분해되지 않는다. 소의 위는 약알칼리성으로 미생물의 번식이 적합하나 사람의 위는 산성이기 때문에 대부분의 미생물은 번식할 수 없게 된다. 그래서 소는 미생물이 분비하는 셀룰라제에 의해서 셀룰로오스를 분해할 수 있다.
2)양이온 교환능력과 무기질의 흡수방해 섬유소의 종류에 따라 금속 양이온과 결합하는 능력은 차이가 있는데, 이것은 섬유소가 가지고 있는 카르복실기 때문이다. 특히 펙틴류가 양이온 교환능력이 가장 크다. 따라서 섬유소들은 2가 칼슘이나 아연 등의 무기질과 결합하여 이들의 흡수를 방해할 수 있으므로, 무기질의 영양이라는 측면에서 주의가 필요하다.
게다가 곡류의 껍질 부분에는 피틴산(phytic acid)이 들어있어 무기질과 쉽게 결합하여 불용성의 염을 형성함으로써 무기질의 흡수를 방해하고, 시금치와 같은 야채에도 옥살산(oxalic acid)이 다랑 함유되어 있어 무기질의 생체 이용률을 저하시킬 수 있다. 특히 칼슘 등의 무기질은 우리나라 사람에게 부족한 영양소이므로 이에 대한 각별한 주의가 필요하다.
이러한 부정적인 효과에도 불구하고 카드뮴, 수은 등과 같은 중금속과도 결합하여 흡수를 방해할 수 있으므로 중금속으로 인한 독성을 줄일 수 있다. 대장에서 식이섬유의 일부분은 대장 내 미생물 효소에 의해서 분해되어 지방산과 가스 등으로 분해된다. 생성된 지방산은 흡수되어 미미하지만 칼로리원으로 이용 가능하다.
* 식이섬유의 생리적 기능
■ 구강의 저작작용을 자극하여 타액 흐름과 위액 분비 촉진 ■ 위장의 포만감 유발 ■ 장내 통과속도 정상화 ■ 소장 통과속도를 빠르게하여 영양소의 흡수율 저하 ■ 대장의 발효를 위한 기질 제공(가용성 섬유소) → 짧은 사슬의 지방산 생성 ■ 혈청 콜레스테롤 농도 저하(가용성 섬유소)
2.식이섬유와 장운동
식이섬유의 효능 중에서 일찍부터 주목되어 온 것은 변비의 예방작용이다. 고대 그리스의 히포크라테스는 밀기울을 변비 환자에 투여했으며 부드러운 식품은 단단한 변을, 단단한 식품은 부드러운 변을 만든다고 주장하였다. 많은 연구결과들은 식이섬유의 섭취량이 증가하면 배변량이 크게 증가하며, 배변의 간격도 식이섬유의 양 과 종류에 의해 영향을 받는 것으로 공통된 결과를 보고하고 있다.
식이섬유를 섭취하면 변통이 좋게 된다는 것은 식이섬유가 소화기능과 관계가 있다는 것을 시사한다. 또한 식이섬유를 섭취하면 맹장이나 결장의 기능이 변화되거나, 분변의 배설시간이 단축되는 것은 잘 알려진 사실이다. 식이섬유의 주성분인 셀룰로오스와 펙틴은 수분 결합력을 가지고 있어 변의 부피와 무게를 주며, 또 변을 부드럽게 만들어주어, 장을 통과함으로써 정장작용을 하여 배변을 돕는다.
식이섬유가 적은 식사를 하면 변의 양이 적어지고 수분이 부족하게 되어 건조해지며, 변이 장내에 오래 머무르게 되어 배변이 힘들어진다. 즉, 식이섬유를 적게 먹으면 대장의 활동성이 떨어진다. 변비인 경우 장 내용물이 지나치게 오랫동안 장내에 머물면서 과량의 수분이 제거되므로 변의 양이 줄어들고 딱딱한 상태가 된다. 때로는 건조하고 딱딱한 대변은 항문 주위를 찢어 치질(hemorrhoids)이 생기기도 한다.
3.식이섬유와 장내세균
식이섬유에는 변비를 예방하는 작용 외에도 많은 효능이 최근 많은 연구 결과에 의해 밝혀지고 있다. 대장에는 1g 중 10억 이상의 미생물이, 대장 전체에는 약 100 종류, 100조개도 넘는 미생물이 존재하고 있는데, 위와 소장에서 소화되지 않고 대장으로 이동된 식이섬유는 대장의 미생물에 대해 큰 영향을 주게 된다.
1)유익한 장내세균의 증식 식이섬유는 결장에서 세균층의 분포를 변화시켜 그 장내 세균의 생산물이 완화제적 효과를 나타내게 한다. 식이섬유를 적게 먹으면 배변이 잘 되지 않고 음식물 찌꺼기가 대장 내에 오랫동안 머물러 있게 되고 장내 박테리아들이 작용해서 발암물질들을 생성할 뿐만이 아니라 결장에 큰 피해를 주는 위험한 부산물이 생성될 수도 있다. 그러나 충분한 식이섬유를 섭취하면 변통을 좋게하여 장내 나쁜 물질들의 생성을 억제하며 이들의 배설을 촉진함으로 유익한 장내세균이 증식할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
2)연령에 따른 장내균총의 변화 장내 미생물에는 비피더스균과 같은 이로운 것과 좋지 않은 미생물이 함께 포함되어 있다. 그리고 장내 미생물의 종류와 양은 연령에 따라 변화한다. 수유 중에는 좋은 균인 비피더스(Bifidibacterium)이 가장 우세하다가 이유기가 되면 성인의 패턴과 거의 같게 된다. 노년기에 가까워지면 비피더스균이 감소함과 동시에 대장균 등이 증가한다. 또 어릴 때에는 적었던 웰치 균과 같은 나쁜 균이 증가하는데 이로인해 신체에 악 영향을 주어 노화를 촉진하는 요인으로 작용할 수 있다.
* 비피더스균 이란?
■ 장내에 존재하는 균 중 체내 건강을 위해 매우 유익한 균이다. ■ 변을 좋게 하고 변통을 좋게 한다. ■ 신체의 면역력을 높이는 기능이 있다.
4.혈당과 혈청지질에 미치는 영향
1)혈당조절 식이섬유가 함유된 식품을 섭취하면 식이섬유의 점성으로 인해 위에서 천천히 음식물이 배출되게 되고 전분이 서서히 소화됨으로 인해 혈당이 서서히 증가하게 된다. 즉, 영양소가 식이섬유와 결합되어 위에서 십이지장으로의 이동이 지연됨에 따라 당의 흡수가 지연되어 갑작스러운 혈당 상승이 억제되어 인슐린 수준의 급작스러운 상승을 방지 할 수 있다. 그 결과 조직의 인슐린에 대한 예민도를 높일 수 있어 당뇨 증세를 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.
2)혈청지질 수준 감소 식이섬유의 생리적인 기능에 따라 혈청지질 수준을 낮추는 능력에 대해서는 논란의 여지가 있다. 일반적으로 수용성 식이섬유가 불용성 식이섬유보다는 혈청지질 수준을 낮추는 능력이 높은 것으로 알려져 있다.
식이섬유 섭취시 혈청지질 수준을 낮추는 기전을 보면, 식이섬유는 대장에서 담즙과 결합하여 배설됨으로 인해 대장내에서 담즙산의 재흡수를 방해하게 된다. 그 결과 순환하는 담즙의 양이 감소하게 되며, 부족한 담즙을 생성하기 위해 혈청 콜레스테롤이 사용되므로 혈청 콜레스테롤 수준이 떨어지게 된다.
여러 연구들에서 수용성 식이섬유가 혈청지질 수준을 낮춘다는 결과들이 보고되고 있다. 즉, 1992년까지 사람을 대상으로 한 77개의 실험결과 88%에서 수용성 식이섬유에 의해서 혈청 총 콜레스테롤 수준이 상당히 감소되는 것으로 보고하고 있으며, 실험의 84%에서 LDL-콜레스테롤과 LDL-콜레스테롤 수준을 비슷한 수준으로 감소시키는 결과가 보고되고 있으나, 실제 일상생활에서 식이로 섭취하는 2~10g정도로는 콜레스테롤 감소의 효과를 보기는 어렵다
작용기전
(1) 배변작용
배변의 원리는 섭취한 음식물이 소화되면 소장에서는 영양소의 흡수, 대장에서는 주로 수분이 흡수되고 그 나머지는 대변으로 직장에 도달하면 직장의 벽이 넓어지면서 변의를 느끼게 됩니다.
이러한 자극이 배변 중추에 전달되면 척수 반사로 직장의 연동운동이 나타나 항문의 괄약근이 엷어지면서 대변이 배출됩니다. 배변의 횟수는 음식물이 위에서부터 직장에 다다르는 시간을 감안하면 하루에 1회가 보통 입니다.
즉 위에서 나와 장의 각 부위에 도달될 때까지의 시간은 장의 운동, 식사내용, 정신상태에 따라 다를 수 있지만 평균적으로 볼 때 음식물은 위에서 약 3 ~ 4시간 정도 머물기 때문에 식사를 하고 난 후 약 24시간이 지나면 체외로 배설됩니다. 그러나 장의 운동이 너무 저하되면 장에서 대변이 장기간 머물러 수분량이 감소됨에 따라 변비가 일어나게 됩니다.
이러한 변비증상의 개선을 위해서는 식사를 규칙적으로, 물은 충분히, 식이섬유가 많은 음식을 먹도록 하며, 규칙적인 운동을 할 것과 아울러 배변에 대해 여유를 가질 것 등을 권장하고 있는 데변비인 사람이 식사를 하는데 무엇보다도 중요한 것은 식이섬유가 풍부한 음식물을 섭취하는 것입니다.
그러면 식이섬유가 배변 작용에 어떻게 영향을 미치는가를 살펴 보기로 하겠습니다. 배변작용에 있어서 식이섬유는 일반적으로 변의 양을 증가시키고 대장 운동을 원활히 하여 배변을 용이하게 합니다. 또한 장 내용물이 대장을 통과하는 시간을 단축시키고 수분을 유지시키며, 대장을 깨끗이 하여 쾌변을 도와줍니다.
이러한 효과는 식이섬유의 수분보유능력에 기인하는 것으로 알려져 있습니다. 마치 걸레로 바닥을 닦는 것처럼 식이섬유는 대장의 내용물을 흡착하여 배설되는데 이것이 식이섬유의 특징입니다. 식이섬유는 변과 함께 배출되지만 더욱 중요한 것은 자신의 무게보다 훨씬 많은 수분을 흡수하여 변의 양을 더욱 늘어나게 하고 또한 대변을 부드럽게 하여 장의 연동운동을 촉진하게 하므로 배설하기 쉽도록 만들어 준다는 것입니다.
대변은 주로 식이섬유와 박테리아로 이루어졌으며 변량을 증가시키는 주요 원인은 소화되지 않은 식이섬유가 수분을 보유하여 팽창되기 때문이고, 또 직장에서 식이섬유로부터 에너지를 얻은 박테리아가 증식하기 때문이며, 이러한 박테리아가 식이섬유를 발효시켜서 더 강한 변통이 되게 하는 것이라고 봅니다. 이때 각종 장내 유산균의 증식은 촉진되고 장내 부패균 등 유해균은 사멸되어 장의 환경이 좋아지며, 각종 유해 노폐물은 배설되게 됩니다.
따라서 변비에 있어서 식이섬유의 충분한 섭취가 제 1차 필요요건이라 할 수 있습니다. 자극성하제(설사를 유발시키는 성분)가 들어있는 약품은 처음에는 한 알만 먹어도 잠깐은 변이 잘 나오는 듯 하지만 먹을수록 대장의 기능을 저하시켜 변이 잘 나오지 않고 점점 약의 양을 늘려야 하는 일이 생기고 장기적으로 사용하면 대장무력증이 생길 수 있습니다.
그러나 식이섬유는 약이 아니고 식품이며, 다만 변의 부피를 늘려주는 작용을 하기 때문에 국소 자극성이 적고 생리적 배변현상에 가까운 자극을 나타내는데 다른 변비약처럼 습관성(의존성)이나 부작용이 거의 없으므로 안심하고 사용할 수 있습니다.
(2) 혈장 콜레스테롤의 저하
육류를 섭취하는 사람에 비하여 채식인의 혈중 콜레스테롤 농도가 낮고 심장 ․ 순환기계 질환의 발생비율도 낮았다는 보고도 많이 있습니다.
그리고 관상심장병은 혈류의 콜레스테롤 수치에 의해 직접적으로 영향을 받는데 1%의 콜레스테롤 수치의 상승이 관상심장병 가능성의 2%증가와 맞먹는다고 알려지고 있습니다.
콜레스테롤: 동물성식품에서만 볼 수 있는 지방의 한 형태이며, 알류, 내장류, 오징어류 등에 주로 많이 포함되어 있습니다. 이것은 우리 몸에 필요한 성분이나, 과량 섭취시, 심장혈관계 질환을 초래할 수 있으므로 성인의 경우 콜레스테롤이 많은 식품은 소량씩 가끔만 섭취하도록 해야 합니다.
수용성 식이섬유는 혈청 및 간의 콜레스테롤 함량을 낮추어줍니다. 그 이유로는 첫째로는, 수용성 식이섬유는 강한 점성을 가지는 특성으로 인해 흡착력이 강해 쉽게 담즙산과 콜레스테롤에 부착됩니다. 그래서 담즙산과 콜레스테롤의 체내흡수를 방해하며 안전하고 쉽게 몸 밖으로 배출합니다.
이리하여 담즙산의 저장량이 감소하게 되면 콜레스테롤로부터 담즙산염의 합성이 증가되므로 결국 수용성 식이섬유는 혈중 콜레스테롤 함량을 낮춘다고 볼 수 있습니다. 즉, 담즙은 간에서 콜레스테롤로부터 합성되어 담낭에서 저장되었다가 소장에서 분비되어 지방의 소화와 흡수를 돕게 됩니다.
그리고 담즙은 다시 소장의 하부인 공장에서 재흡수되어 다시 간으로 되돌아오게 됩니다. 이와 같은 담즙의 순환은 매우 효율적으로 일어나 소량의 담즙만이 대변으로 배설됩니다. 그러나 음식물 중에 포함되어 있는 식이섬유는 담즙과 결합하여 배설시키므로 담즙의 재흡수를 방지하게 됩니다. 이러한 경우에 간 내에서 담즙합성이 높아지므로 혈액 중의 콜레스테롤 함량이 낮아진다는 것입니다.
둘째로,식이섬유는 대장의 박테리아 작용에 의해 분해되어 초산, 프로피온산, 낙산 등과 같은 저급지방산을 생성하는데 이들은 대장에서 흡수되어 간의 콜레스테롤 생합성을 저해시키거나 또는 콜레스테롤의 흡수를 저해시켜 혈액 중의 콜레스테롤 수준을 낮추어 준다는 것입니다.
셋째로, 수용성 식이섬유는 소장에서 겔(gel)을 형성할 수 있는 특성 때문에 포도당의 흡수를 지연시켜 혈중 인슐린 농도를 낮게 유지시키므로, 간의 콜레스테롤 생합성을 억제시킬 수 있다는 제안도 있습니다.
혈액 중의 콜레스테롤을 낮추어주는 식이섬유 성분은 주로 펙틴, 수지 등이며 이들 섬유는 점성이 있고 수분을 흡착하는 성질이 있기 때문이며, 리그닌은 회장에서 담즙산의 재흡수를 저해하는 성질을 가지고 있습니다.
(3) 식사 후 당분의 흡수속도 조절 식이섬유는 식이요법에도 중요한데, 식이섬유는 당분이 혈관에 흡수되는 속도를 늦추어줌으로써, 인슐린 분비부족을 줄여줍니다. 이는 식이섬유의 섭취가 혈당치의 과도한 상승이나 급격한 상승을 억제시키기 때문이라고 합니다.
소장에서 흡수되는 탄수화물, 즉 포도당인 경우 이것을 대사하기 위해서는 췌장에서 '인슐린'이 흡수된 포도당과 정비례하여 분비되어져야 하는데 포도당의 흡수속도가 빨라지면 '인슐린'의 분비속도도 빨라져야 합니다. 이러한 현상이 장기간 계속되면 췌장은 무리를 받을 수 밖에 없습니다. 지쳐 버린 췌장은 멀지 않아 '인슐린'을 정확히 분비할 수 없게 되어 혈중에는 과잉의 포도당이 남아 고혈당증을 일으키게 되는데 이것이 당뇨병의 시초입니다.
또한 고혈당증은 다른 생리적 문제들의 근원이 되고 있습니다. 고혈당인 상태의 피는 점도가 높아져 혈액순환의 장해를 일으키게 될 것이며, 점도가 높아진 피를 모세혈관에 순환시키기 위한 수단으로 혈압은 상승하게 됩니다. 또한 피 속에 포도당이 많아졌으니 피가 정상적인 일을 할 수 없어 면역기능이 떨어집니다.
그러나 식이섬유는 점성을 갖기 때문에 음식의 소화와 흡수를 느리게 하여 포도당의 흡수를 느리게 함으로써 혈중 포도당의 농도를 일정하게 유지하게 됩니다. 이것은 고식이섬유 식사를 할 때 위와 소장에서 포도당이 소화 ․ 흡수되는 속도를 저식이섬유 식사를 할 때와 비교해보면 알 수가 있습니다. 췌장의 기능이 정상적인 경우, 섭취한 음식물로부터 혈액에 흡수된 당분의 양에 따라 인슐린이 분비되는데, 분비된 인슐린은 혈액 내 혈당치의 수치를 정상으로 돌려 놓습니다.
고식이섬유 식사를 하게 되면 영양소의 흡수는 서서히 일어나 소장의 아랫 부위까지 소화물이 내려가면서 영양소가 흡수되므로 혈중 포도당의 농도도 서서히 올라 가지만, 식이섬유가 거의 없는 식사를 하였을 경우 소화와 흡수속도가 대단히 빨라 소장의 윗부분에서 이미 흡수가 완료되므로 혈중 포도당 농도가 급격히 상승했다가 크게 떨어집니다.
이와 같이 혈중 포도당 농도가 급격히 높아지게 되면 짧은 시간내에 많은 인슐린 분비를 유도하므로 인슐린의 분비기관인 췌장을 혹사시키거나 손상시켜 바람직하지 못합니다. 따라서 고식이섬유를 섭취하면 인슐린의 단시간내의 과다분비 필요성을 감소시켜서 많은 양의 당의 섭취에 대한 두려움 없이 많은 식사를 즐길 수 있도록 하여 줍니다.
고식이섬유 식사가 식이섬유가 부족한 식사에 비하여 혈중 포도당 농도를 낮게 유지한다는 것은 거의 확실시되고 있으므로 식이섬유가 풍부한 음식을 섭취하도록 권장하고 있습니다.
(4) 포만감을 부여하여 과식을 방지함으로써 체중조절을 도움
비만은 섭취열량이 소비열량을 초과할 때 생깁니다.
과잉의 에너지는 복부 등의 부위에 지방으로서 저장됩니다. 보통 정상체중을 약 20% 초과했을 때 비만인으로 불립니다. 비만인은 당뇨, 심장병, 고혈압, 그리고 동맥경화의 위험률이 15 ~ 20% 가량 증가한다고 합니다.
식이섬유는 수분과 결합했을 때 부피가 증가하고 섭취 후 위장이 가득찬 느낌을 갖게 됩니다. 또한 섭취한 음식이 위장 내에 머무르는 시간이 길고, 위로부터 소장에 이르는 시간을 연장할 뿐 아니라 천천히 소화, 흡수되도록 하여상당히 오랫동안 포만감을 느끼실 수 있습니다. 이로 인해 과식을 방지하여 결과적으로 섭취칼로리를 줄일 수 있어 비만을 줄일 수 있습니다.
(5) 체지방의 축적감소 식이섬유는 체내에 들어가 위장과 장을 통과할 때 수분을 흡수하여 젤리처럼 굳어져 강한 점성을 갖는데, 이때강한 흡착력으로 인해 지방을 흡착하여 체내로 흡수되는 속도를 늦춰 주거나 지방의 배설을 촉진하므로써 체내에 지방이 축적되는 것을 줄여줍니다.
시중에 다이어트용으로 판매되고 있는 제품들을 살펴보면 대부분 식이섬유를 주종으로 하고 있는데 바로 이러한 원리 때문인 것입니다.
식이섬유와 성인병
1.식이섬유와 비만
최근 비만이 사회문제로 대두되면서 식이섬유가 체중 감량을 하는데 이용되고 있다. 식이섬유는 열량을 내지 않으며, 잘 씹지 않으면 먹기 곤란하기 때문에 많이 씹게 되어 소량의 식품으로도 만복감을 준다. 신선한 과일이나 채소의 섭취를 늘림으로써 만복감을 주어 열량의 섭취를 낮추어 주기 때문이다.
1)식이섬유와 체중감량 일정한 열량섭취 조건 하에서, 대부분의 연구 결과들은 수용성 식이섬유나 불용성 식이섬유 모두 식후 포만감을 증진시키고, 그에 따라 배고픔을 감소시키는 것으로 보고하고 있다. 마음대로 열량을 섭취하는 조건 하에서 하루 14g의 식이섬유를 추가하여 3.8개월 동안 섭취한 결과, 열량 섭취량이 10% 감소하였으며 몸무게가 1.8kg이 감소하였다는 연구결과가 있다. 비만한 사람에게서는 식이섬유의 열량섭취의 감소와 체중 감량의 효과가 큰 것으로 나타나고 있다.
2)식이섬유의 열량조절 기전 식이섬유의 열량조절 가설의 이론적인 근거를 살펴보기로 한다. 식이섬유를 섭취하게 되면, 질기기 때문에 입에서 많이 씹게 되고 침이 많이 분비되며, 특히 수용성 식이섬유는 위에서 많은 양의 수분을 흡수하여 겔을 형성하여 포만감을 준다.
따라서 위를 비우는 시간이 지연되며 다른 영양소의 흡수를 감소시키게 된다. 작은창자 내에서 흡수되지 않은 영양소들은 장 호르몬의 분비를 촉진시키게 되는데, 이런 호르몬들은 회장과 대장에서 분비되어 위장의 비움(gastric empting)을 지연시켜 배고픔을 저하시키며 체중감소에 영향을 준다. 식이섬유의 장 통과 속도가 지연되면, 지방이나 단백질의 흡수를 지연시키게 된다. 또한 수용성 식이섬유 중에는 대장에서 미생물에 의해서 사슬이 짧은 지방산으로 분해되어 적지만 열량을 내게 되고 결과 지방과 단백질의 흡수를 감소시키는데 역할을 할 수 있다.
2.식이섬유와 당뇨병
인슐린 비의존형 당뇨 환자들은 혈당이 높으므로 인슐린의 분비가 더욱 많아지고 인슐린에 대한 반응이 적어져서 혈당은 높은 상태를 유지하며, 더 많은 인슐린의 분비를 필요로 하는 악순환을 거듭한다. 식이섬유는 보수성이 있어 겔을 형성하며 탄수화물의 소화 흡수를 지연시킬 수 있다.
식이섬유가 혈당의 급격한 상승을 예방해 줄 수 있다 이론적인 근거는 다음과 같다. 섬유소가 함유된 식품을 섭취하면 섬유소의 점성으로 인해 위에서 천천히 음식물이 배출되고 또한, 서서히 전분이 소화됨으로 인해서 혈당을 서서히 증가시킬 수 있게 된다는 것이다. 다시 말해서, 영양소가 식이섬유와 함께 결합되어 위에서 십이지장으로 이동하는 속도가 지연됨에 따라 당의 흡수가 늘여짐으로 갑작스러운 혈당치의 상승이 억제된다. 서서히 혈당이 증가하면 서서히 인슐린의 분비를 자극하고 과도하게 많은 양의 인슐린이 분비하는 것을 방지할 수 있다.
따라서 조직에서 인슐린에 대한 예민도를 높일 수 있으며, 나아가서 당뇨 증세를 개선시킬 수 있다. 포도당이나 설탕만 제공한 경우보다 여기에 난소화성 섬유소를 첨가했을 때 혈당이 감소하며 인슐린의 분비를 감소시킨다. 실제로 섬유소가 함유된 식이요법을 실시하면, 당뇨병환자에서 필요한 인슐린의 양을 더 잘 조절할 수 있다고 한다.
3.식이섬유와 혈청지방
식이섬유의 생리적인 기능에 따라 혈청 지방 수준을 낮추는 능력에 대해서는 논란의 여지가 있다. 일반적으로 수용성 식이섬유가 불용성 식이섬유보다는 혈청 지방 수준을 낮추는 능력이 높은 것으로 알려져 있다.
1)수용성 식이섬유와 혈청 콜레스테롤 및 중성지방 펙틴, 검류, 일부의 헤미셀룰로오스 등의 수용성 식이섬유는 수분보유력이 높으며,변통시간을 단축하고 변용적을 늘이는데 기여하는 불용성 식이섬유에 비해 효과적으로 혈청 지방의 수준을 낮출 수 있다고 한다. 1992년까지 인체에 행해진 77개의 실험결과 88% 에서 수용성 식이섬유에 의해서 혈청 총 콜레스테롤의 수준의 상당한 감소가 보고되었다. 조사된 실험의 84%에서 LDL-콜레스테롤의 수준도 상당한 감소가 있었던 것으로 나타났다.
2)펙틴과 지방 펙틴은 상당량의 물을 보유할 수 있는 능력이 있으며 겔을 형성한다. 그리고 담즙 같은 다른 유기물이나 이온과 결합할 수 있다. 1961년 keys는 인체에 대한 실험에서 펙틴이 혈청 콜레스테롤 수준을 감소시키는 효과에 대해서 처음으로 발표하였다. 일반적으로 다량의 펙틴 투여 시 혈청 중성지방의 현저한 감소가 일어나는 것으로 보고되고 있다.
3)검류와 혈청지방 검류는 수용성이며 수용액에서 겔을 형성한다. 구아검은 인도에서 재배되는 두과식물 종자의 배유에서 얻어진다. 1975년 Jenkins와 동료들은 혈청 지방 수준을 낮추는데 구아검이 효능이 있다는 실험 결과를 보여주었다. 정상식사를 하는 사람에게 36g의 구아검을 추가로 2주간 공급한 결과, 혈청 중성지방의 수준이 16% 감소되었다고 했다. 1981년 Khan도 구아를 하루 9g씩 4주간 사람에게 공급한 결과 중성지방은 17%, LDL-콜레스테롤의 수준은 27%가 감소되었다고 발표했다.
4)식이섬유가 혈청 지방을 낮추는 기전 식이섬유를 섭취하면 담즙과 결합하여, 순환하는 담즙의 양을 감소시키고 부족한 담즙을 생산함에 혈청 콜레스테롤이 사용됨에 따라 혈청 콜레스테롤 수준을 낮춘다. 수용성 식이섬유의 경우 장내 미생물에 의해서 발효되어 짧은 사슬의 지방산 즉 아세테이트, 프로피온산, 뷰틸신 등으로 분해되어, 간에서의 콜레스테롤 합성을 저해할 수 있다. 또한 LDL-콜레스테롤의 분해를 촉진시키며, 식이섬유는 일부 식이 포화지방과 콜레스테롤를 대신하는 간접적인 효과도 있다.
5)식이섬유와 담즙 식이섬유의 물리화학적 특성 중의 다른 한가지는 담즙 및 여러 약품과 같은 유기물과 결합하는 성질이다. 담즙은 지방의 소화에 필수적인 성분으로, 간에서 콜레스테롤로부터 합성되어 담낭에 저장되었다가 지방을 먹으면 소화관으로 분비되어 지방의 유화작용 및 소화에 도움을 주는 물질이다. 사용된 담즙은 장간 순환을 통하여 다시 간으로 되돌아가 거의 대부분이 재이용된다.
이때 수용성 섬유소는 담즙산을 쉽게 흡착하여 대변으로 배설되는 담즙의 양을 늘리며, 담즙산의 재흡수를 방해한다. 장간 순환을 통해 되돌아오는 담즙의 양이 줄어들게 되면 체내에서는 간에서 콜레스테롤로부터 담즙의 합성을 진행시키게 한다. 따라서 혈청과 간의 콜레스테롤의 사용을 촉진하여 그 수준을 낮출 수 있다. 또한 식이섬유는 담석증의 예방에도 기인할 수 있는데, 이렇게 담낭 내에 콜레스테롤의 양이 콜레스테롤로부터 만들어진 담즙의 양에 비해 적게 유지되면 담즙의 용해성이 증가하여 담석의 생성을 예방할 수 있다.
4.식이섬유와 관상동맥성 심장병
채식주의자는 혈청 콜레스테롤의 농도가 낮으며 관상동맥질환의 이환율이 낮은 것으로 보고되고 있다. 또한 지방 식이 중 식이섬유를 함께 섭취 할 시 동맥경화를 막을 수 있다고 보고되어 있다. 곡류의 식이섬유를 많이 섭취한 사람들은 관상동맥성 심장병의 발병률이 낮다는 보고도 있다.
식이섬유는 혈청 콜레스테롤과 중성지방의 농도를 모두 낮출 수 있다고 하는데, 이는 식이섬유의 스폰지와 같은 메트릭스의 물리적 및 화학적 성질이 장의 상부에서 pH, 삼투압, 전해질의 농도 등을 변화시켜, 겔 형성, 수분 보유, 양이온 교환, 담즙산의 흡착 등을 일으키게 한다. 수용성섬유소의 담즙 흡수효과는 담즙의 배설을 촉진시켜 혈액과 간 내의 콜레스테롤을 저하시켜 동맥경화의 예방에 기여한다.
5.식이섬유와 대장암
1971년 Burkitt가 식이섬유의 섭취가 많고 변 용적이 큰 아프리카 지역에서 대장암의 발병률이 낮음을 보고하면서 식이섬유와 암과의 관계에 대한 관심이 고조되었다. 식이섬유는 변용적을 늘려서 가능한 발암물질을 희석시키며, 이런 발암물질들이 대장을 빨리 통과하도록 하는 작용이 있음은 잘 알려져 있으나, 그 외 다른 복잡한 요소가 관련되어 있으리라고 본다.
식이섬유의 암발생 기전을 살펴보면, 식이섬유는 발암물질과 직접 결합함으로 발암물질의 작용을 저지 시키며, 또는 발암물질의 생성에 영향을 줄 수 있는 장내균총을 변화시켜 덜 발암성인 물질이 만들어지는 장내 환경을 유도한다.
1)식이섬유와 대장암 발병률 서구 여러 나라들은 개발도상국에 비해서 대장암의 발생률이 8배까지 높은 것으로 나타나고 있다. 대장암의 발생이 낮은 곳에 살던 주민이 대장암의 발병률이 높은 지역으로 이주할 시 대장암의 발병률이 증가했다는 역학조사들도 발표되고 있다.
영국의 어떤 지역의 대장암 발병률은 전체적인 식이섬유의 양이 아니라, 곡류의 구성 섬유소인 펜토즈 중합체의 섭취와 반비례한다는 보고가 있었다. 노르웨이(1973년), 뉴욕(1978년), 그리스(1983년)에서 조사한 결과에 의하면, 과일과 채소를 많이 섭취하면 대장암의 발병률이 낮아졌다고 하며, 이스라엘(1975년)과 미국 흑인(1978년)에 대한 조사결과에서 섬유소는 대장암을 예방하는 효과가 있음이 입증되었다. 그러나 식이섬유의 섭취가 대장암의 발병률의 예방과 감소에 일관된 효과는 기대할 수 없다는 보고도 있다.
2)장내 미생물과 대장암 섭취하는 식품의 종류에 따라 장내 미생물은 변화하며, 식이섬유를 섭취하면 장내 비피더스균이 증가한다. 비피더스균은 변을 좋게 하고 신체의 면역력을 높인다. 대장암은 결장과 직장에 발생하는 암인데, 지방의 섭취량이 많아지면서 발생률이 증가한다.
식이섬유는 대장에서 미생물의 먹이로 이용되어 유용한 장내 미생물을 증가시키고 유해한 균을 억제시킬 수 있다. 식이섬유는 담즙의 배설을 촉진하며, 대변의 양을 늘려 발암세포의 농도를 희석시키는 것은 물론, 대변의 장 통과 시간을 단축시킴으로써 발암물질이 대장 세포와 접촉할 시간을 단축시키며, 변이 장내에 오래 머물지 않으므로 장내 미생물의 변화가 일어나며 유익한 미생물의 증식을 높여 발암물질의 생성을 줄이거나, 발암 유도물질의 하나인 암모니아의 농도를 낮추게 된다.
식이섬유는 장내 미생물에 의해서 탄산가스, 수소, 메탄과 짧은 사슬의 지방산(short chain fatty acid, SCFA) 등으로 분해된다. 이러한 짧은 사슬 지방산은 초산, 프로피온산, 낙산 등으로 1g 당 3kcal의 열량을 낼 수 있는데 정확한 양은 확인되지 않았으나 일부 사람의 장에서 흡수되어 인체에서 이용된다고 한다. 짧은 사슬 지방산은 대장에서 흡수되어 콜레스테롤의 생합성을 저하시키거나 흡수를 저해시켜 혈중 콜레스테롤량의 저하에 기여하며, 또한 대장벽 세포에 직접적으로 발암을 억제하는 작용을 한다고 한다. 짧은 사슬 지방산의 발암 억제효과가 제안됨으로써 대장암의 예방에 섬유소가 중요한 역할을 수행함이 입증되었다.
식이섬유의 실례
1.식이섬유의 권장 섭취 수준
한국영양학회(2000)가 권장하는 1일 총 식이섬유 섭취량은 총식이섬유로 1000 kcal당 10 g에 기준하여 1일 20 ~ 25 g이다. 한편 세계보건기구(WHO, 1990)는 총 섭취열량의 50 ~ 70%를 복합당질로 취하고, 식이섬유질은 비전분질 다당류로 1일 16 ~24 g, 혹은 총식이섬유질로 27 ~ 40 g을 섭취할 것을 권장하며, 미국의 식품의약품안전청(FDA, 1997)에서는 1일 20 ~ 35 g을 권장하고 있다.
어린이의 식이섬유질 권장량은 정상적인 배변과 만성질환의 예방을 위해 연량에 최소 5 g을 추가 또는 안전범위로 연령에 5 ~ 10 g을 추가한 양이 제안되었다. 일본(일본인의 영양소요량, 1999)의 경우 일본 국민 1인당 식이섬유질 섬취량을 17 ~ 20 g으로 추정하고, 식이섬유질 권장량을 총식이섬유로 1일 20 ~ 25g 또는 10 g/1000 kcal로 권장하고 있다.
2.식품내 식이섬유 함량
식품 중 식이섬유 함량은 그림 5-1에서 보듯이 매우 다양하다. 딸기 10개에 3.8g, 토마토 1개에 2.0g의 식이섬유가 들어있는 반면 쌀밥 1공기에는 0.2g으로 적은 양의 식이섬유가 들어있다. 식이섬유 함량은 가공 방법에 따라 차이가 있는데 사과 한 개에 함유되어 있는 섬유소 함량은 2.75g 이지만, 사과로 만든 주스 한 컵 중의 섬유소 함량은 0.7g으로 크게 감소한다.
산업화에 따라 육류와 인스턴트식품 섭취의 증가와 식이섬유의 섭취의 감소는 대장암, 고혈압, 심장질환, 뇌졸증, 당뇨병등 각종 성인병이 증가시키고 있다. 건강을 유지하기 위해 적당한 식이섬유의 섭취가 필요하다.
WHO의 섬유소권장섭취량이 27g~40g/일인데 반해, 실제 섭취량은 미국인의 경우 11g, 한국인의 경우 17g~20g밖에 되지 않는다. 그러므로 충분한 식이섬유를 섭취하는 것만이 각종 성인병으로부터 멀어질 수 있는 길이다.
■ 식이섬유가 적은 식품
백미, 정제밀가루, 껍질을 제거하고 정제한 곡류로 만든 음식이나 인스턴트 식품 (흰밥, 찹쌀, 국수, 흰식빵, 햄버거, 라면, 튀김, 두부, 순두부, 과일쥬스, 복숭아통조림등)
■ 식이섬유가 많은 식품(과일, 곡식, 야채)
통곡식류 (현미, 율무, 보리, 콩, 옥수수, 귀리등), 버섯류, 구황작물, 차전자피, 쑥갓, 미나리, 상추, 부추 고사리,우엉, 샐러리, 숙주, 파슬리, 근대, 쑥, 무우말랭이, 씨래기나물, 양파, 양상추, 연근, 양배추, 토란, 당근, 밤, 호두, 잣, 다시마, 미역, 김, 파래, 톳, 한천, 함초
단, 김치, 열무, 콩나물 등에 있는 질긴 식이섬유는 불용성의 셀룰로즈로 거칠어서 = 위장을 자극하고, = 소화에 방해가 되며, = 수분을 흡수하는 성질이 적어 변비에는 큰 도움이 되지 못한다.
특별한 약리작용도 일으키지않고 그저 물을 빨아 들여 부피만 증가시키는 식품이라, 부작용도 없고, 습관성이 생기지 않기 때문에 변비개선제로 대장항문 클리닉 의료인들은 식이섬유를 권장합니다.
한가지 주의할 점은 물은 충분히 보충하지 않고 과량의 식이섬유를 섭취할 경우 오히려 배변을 어렵게 할 수도 있으므로 식이섬유 섭취시 항상 물을 충분히 마시는 것이 좋다. 3.식이섬유의 권장섭취 수준의 식단 예
출처 - (재)한국식품영양재단
칼럼 식이섬유 '양보다 질' [뉴스메이커 2004-10-08 14:21]
27세 신모씨는 고등학교 때 다이어트를 하면서 생긴 변비로 10여 년 간 지긋지긋하게 고생하고 있다. 처음엔 2~3일에 한번 정도 변을 봤지만 지금은 변비약을 복용하지 않으면 전혀 변을 보지 못하는 상태다. 변비 때문에 배도 나오고, 피부도 거칠어졌을 뿐 아니라 피부 트러블도 자주 생겨 불만이다.
변비의 원인은 다양하지만 가장 결정적인 것이 바로 식이섬유를 층분히 섭취하지 않는 식습관. 식이섬유의 권장 섭취량이 정해져 있는 것은 아니나 전문가들은 하루 25~30g 정도를 먹는 것이 바람직하다고 말한다. 이는 백미밥 21공기, 보리밥 2.8공기, 사과 9~13개, 배 5.5개, 오이 8~10개, 배추 1.2㎏, 건미역 1.3㎏, 콩나물 2.4㎏을 먹어야 한다는 말이다.
하지만 예전의 채식 위주 식단에 비해 인스턴트 식품과 육식의 비중이 높아진 요즘에는 25~30g의 식이섬유를 섭취하기가 쉽지 않다. 턱없이 부족한 식이섬유, 어떻게 하면 충분히 섭취할 수 있을까. 잘못된 상식을 알아본다.
김치를 많이 먹어라? 많은 사람은 채소에 식이섬유가 가장 많이 들어 있다고 생각한다. 그래서 변비가 있을 때는 김치-콩나물-고사리 등을 많이 먹으라고 권한다. 하지만 식이섬유 섭취를 위해 가장 중요한 것은 양보다는 질을 택해야 한다는 점이다. 김치나 콩나물-고사리에 들어 있는 섬유소는 물에 녹지 않는 불용성 섬유소 중 함수성이 낮은 리그닌 계통으로 질기고 거칠기만 할 뿐 변비 예방에는 그다지 효과적이지 못한다.
식이섬유는 물에 녹는 수용성 식이섬유와 녹지 않는 불용성 식이섬유로 나뉜다. 하지만 모든 식품에 수용성 식이섬유와 불용성 식이섬유가 3:7 정도로 같이 존재하기 때문에 구분은 쉽지 않다. 일반적으로 수용성 식이섬유는 과일에 많은 펙틴, 해조류에 많은 알긴산, 오트밀이나 콩류에 많은 점성물질인 식물성 검(gum)류를 말한다. 수용성 식이섬유는 체내에서 흡수되지 않고 수분을 흡수해 점성의 겔(gel)을 형성해 변을 부드럽게 만들어 배변을 쉽게 한다.
혈당과 콜레스테롤을 감소시키는 효과도 있다. 불용성 식이섬유는 셀룰로오스와 헤미셀룰로오스, 리그닌, 키틴으로 구분되며, 이중 양상추-당근-브로콜리-오이-양배추에 많이 함유된 헤미셀룰로오스는 함수성이 뛰어나 자신의 무게보다 거의 30~40배나 많은 수분을 흡수하기 때문에 변의 양을 늘리고 대장운동을 활발하게 해 변비 예방 효과도 높다.
섬유가 풍부한 식품을 많이 먹으면 된다? 식이섬유 섭취에 대해 일반인이 갖고 있는 또 하나의 잘못된 상식은 '식이섬유가 풍부한 음식을 많이 섭취하면 된다'는 생각이다. 앞서 말한 것처럼 식이섬유가 변비를 예방하는 방법은 수분을 흡수함으로써 변의 양을 늘리고 부드럽게 만들어 주는 것이다. 그러나 제대로 효과를 보려면 물을 충분히 마셔야 한다. 만일 식이섬유 섭취량만 늘리고 물을 마시지 않는다면 오히려 변을 딱딱하게 만들어 변비를 악화시킬 수도 있다. 식이섬유를 하루에 25~30g 섭취한다면 물은 1.5~2ℓ를 마시는 것이 바람직하다.
식이섬유는 누구에게나 좋다? 식이섬유는 열량은 없으면서도 먹었을 때 포만감을 느끼게 해주기 때문에 다이어트를 하는 사람에게 환영받는 식품이다. 또 장운동을 활발하게 해 변비를 예방한다. 이와 함께 음식물이 장에서 빨리 빠져나가게 도와 유해물질이 장 점막과 접촉하는 시간을 단축시킴으로써 대장암 발병 위험을 줄여 주기도 한다. 비만 환자나 고지혈증 환자에게는 식이섬유가 대장 안에서 콜레스테롤과 같은 지방이 흡수되는 정도를 낮추고, 당뇨병 환자에게는 식후혈당이 급격하게 상승하는 것을 막아 주기 때문에 좋은 식품으로 권장되고 있다.
하지만 식이섬유가 모든 사람에게 좋은 것은 아니다. 수술 후 회복기에 있어 장을 쉬게 할 필요가 있는 환자는 장에 부담을 주는 식이섬유를 당분간 피해야 한다. 위 질환이 있는 경우 위 점막에 무리를 줄 수 있는 거친 식이섬유의 섭취는 줄이는 것이 좋다. 불용성 식이섬유는 많이 먹으면 소화를 방해하거나 칼슘-철분-아연 등 필수 무기질의 흡수를 방해할 수 있기 때문에 하루 30㎎ 이상 섭취하는 것은 좋지 않다. |