베타카로틴(beta-Carotene)은 카로티노이드 중 가장 많이 알려져 있습니다. 베타카로틴의 구조와 특징, 비타민 A와의 차이점, 추출법과 역할을 살펴본 후, 흡수와 대사 과정, 그리고 관련 식품,부작용과 질환에 대해 알아봅니다.
목차
베타카로틴이란 무엇입니까?
구조와 특징
아래 그림에서 베타카로틴의 구조를 보면 베타 링을 양쪽 끝에 갖고 있음을 알 수 있습니다. 베타카로틴은 제라닐제라닐 파이로인산염에서 생합성되는 물질로, 식물에서 많이 찾아볼 수 있는 카로틴 형태이며 식용 색소로 사용되기도 합니다. 물론 카로틴 양쪽 끝 모양이 다른 알파카로틴, 감마카로틴, 델타카로틴, 엡실론카로틴, 제타카로틴도 있습니다.
베타카로틴의 특징을 살펴보겠습니다. 냉장고의 채소 서랍을 열어 당근을 꺼내 보면 강렬한 주황색을 띠고 있음을 알 수 있습니다. 이 당근을 얇게 채 썰어 기름에 볶는 과정에 진한 주황색이 기름에 배어 나옵니다. 이렇게 뚜렷한 적색-주황색 색소를 띠는 식물과 채소 과일 등에 들어있는 카로티노이드가 바로 베타카로틴입니다. 그리고 베타카로틴은 비타민 A의 전구체이기도 합니다.
추출법
칼럼 크로마토그래피를 사용해 카로티노이드가 풍부한 과일이나 조류에서 베타카로틴을 분리해 추출할 수 있습니다. 그리고 카로틴은 비극성 화합물로 헥세인 같은 비극성용매로 분리되는 친유성 물질입니다.
비타민 A와의 차이점
베타카로틴과 비타민 A를 혼동하는 경우가 많으므로 차이점을 간단히 알아두면 편리할 것으로 봅니다.
베타카로틴
베타카로틴은 비타민 A로 전환할 수 있습니다. 베타카로틴 1 분자가 레틴올('레티놀'로도 표기) 2 분자를 만들 수 있습니다. 장내 점막 내에서 베타카로틴을 분해하는 효소가 베타카로틴 15,15`-디옥시제나아제라는 효소입니다. 그리고 베타카로틴 구조식을 보면 두 개의 레티닐 기를 연결해 갖고 있습니다.
아래에서 또 살펴보겠지만, 베타카로틴 과섭취 시 흔히 볼 수 있는 부작용은 카로틴피부증입니다. 종합 보충제 뒷면을 보면 베타카로틴이 프로비타민 A로 첨가된 것을 확인할 수 있습니다. 그리고 베타카로틴은 항산화제 역할을 하며, 오렌지색 색소로도 사용됩니다.
비타민 A
비타민 A는 지용성 비타민이며, 레틴올, 레틴알('레티날'로도 표기), 레티노산, 프로비타민 A, 카로티노이드, 그리고 베타카로틴을 모두 포함하는 그룹입니다. 즉 베타카로틴은 프로비타민 A이며, 비타민 A는 베타카로틴으로 전환할 수 없습니다. 그리고 화학 구조식을 보면, 비타민 A는 레티닐 기라고 부르는 아이소프레노이드 사슬이 부착된 베타 이오논(ionone) 고리가 있습니다.
비타민 A를 과량 섭취하면 구토, 탈모, 시력 저하, 복통, 근육통 등이 나타날 수 있습니다. 비타민 A의 주요 기능으로는 시각 기능 발달, 성장, 유전자 전사, 면역체계 유지, 배아 발달, 항산화 등 여러 가지가 있습니다.
프로비타민 A 역할
식물 카로티노이드가 주요 프로비타민 A 공급원이며, 베타카로틴이 프로비타민 A 카로티노이드로 가장 많이 알려져 있습니다. 다른 카로티노이드로 알파카로틴과 베타크립토잔틴이 있습니다. 카로티노이드는 소장의 십이지장에서 흡수가 제한되어 있습니다. 그러므로 레틴올 1mg을 만들려면 베타카로틴이 12mg 필요하다고 합니다.
베타카로틴의 흡수와 대사 표기
RAE(Retinol activity equivalent) 표기법
베타카로틴의 양을 표시하는 RAE 즉 레틴올 활성량은 사람의 비타민 A 변환과 흡수를 고려해서 설정한 것입니다.
1 ㎍ RAE는 식품이나 보충제의 레틴올 1 ㎍과 같고, 2 ㎍의 전 트랜스-beta-카로틴 보충제 양과 같습니다. 그리고, 식품 유래 12 ㎍의 전-트랜스-beta-카로틴과 식품 유래 24 ㎍ 알파-카로틴 또는 베타-크립토잔틴이 1 ㎍ RAE입니다.
IU 표기법
베타카로틴의 양은 IU(international unit)로도 표기 가능한데 UI는 사람의 비타민 A 흡수와 전환의 가변성을 고려하지 않는 단위입니다. 현재 보충제와 음식 라벨이 IU를 사용하고 있으므로 RAE로 전환해서 보면 되겠습니다.
1 ㎍ RAE는 3.33 IU 레틴올과 같고, 1IU 레틴올은 0.3 ㎍ RAE입니다. 보충제의 1IU 베타카로틴은 0.3 ㎍ RAE입니다. 그리고, 식품 유래 1IU 베타카로틴은 0.05 ㎍ RAE이고, 식품 유래 1IU 알파카로틴 또는 베타크립토잔틴은 0.025 ㎍ RAE입니다.
베타카로틴이 들어있는 식품
베타카로틴은 여러 많은 식품과 보충제 속에서도 발견됩니다. 베타카로틴의 하루 섭취량은 보통 2~7mg 정도 됩니다. 특히 오렌지 색상의 과일과 채소에 베타카로틴이 많이 들어있습니다. 재미있는 점은 케일, 시금치 같은 녹색 잎채소 속에 베타카로틴이 들어있을 때 엽록소 때문에 색이 가려진다는 점입니다.
노란색과 오렌지색 과일인 캔털루프, 망고, 호박, 파파야와 오렌지색 뿌리채소인 당근과 고구마, 베트남의 붉은색 음식인 게욱(GAC)과 가공하지 않은 팜유에도 베타카로틴이 많이 있습니다.
베타카로틴의 부작용
카로틴 피부증(carotenodermia)
과잉 베타카로틴은 신체 지방조직에 주로 저장됩니다. 가장 흔한 부작용으로 황피증 또는 카로틴 피부증이 있습니다. 이 증상은 즉 신체적으로는 해가 없는 증상이며, 피부 제일 바깥층에 카로티노이드가 축적되어 올라오는 오렌지색 피부 착색증입니다.
베타카로틴 수치가 높을 때 나타나는데, 한겨울 감귤을 한 두 달 많이 섭취하면 손이나 얼굴색이 노랗게 변하는 것을 겪어보았을 겁니다. 물론 베타카로틴 보충제도 과용할 때 비슷한 증상이 나타나지만, 황달처럼 눈의 흰자까지 노랗게 되지는 않습니다. 하루 30mg 이상 장기간에 걸쳐 베카카로틴을 섭취하면 황피증이 발생한다고 확인되었습니다.
약물 상호작용 가능성
베타카로틴은 콜레스테롤을 낮추기 위해 사용된 약물과 상호작용할 수 있습니다. 술과 베타카로틴을 함께 섭취 시 레틴올 전환 능력이 떨어져 간독성을 낳게 될 가능성이 있다고 합니다. 또한, 지방 소화를 위해 처방된 담즙산 격리제나 위산분비억제제인 양성자펌프 억제제는 베타카로틴의 흡수를 저하할 수 있습니다.
고용량 베타카로틴 보충제 섭취 시
베타카로틴의 산화 때문에 흡연자의 폐암 가능성이 증가할 수 있습니다. 또한 과거 석면에 노출된 이력이 있는 사람들에게는 심혈관계 질환이나 전립선암, 뇌출혈 등이 발생할 수 있다고 합니다.
베타카로틴 관련 질병
베타카로틴과 여러 질병과의 관련성에 관해 연구가 진행되었거나 진행 중입니다.
황반변성과의 관련성
노인성 황반변성과 베타카로틴 함량이 높은 식단과의 관련성이 연구가 진행되고 있지만 결과는 확정적이지 않습니다.
백내장과의 관련성
베타카로틴, 비타민C, 비타민 E의 백내장 관련 예방 효과에 관한 연구가 진행되었지만 뚜렷하고 확정적인 결과는 나오지 않았습니다.
각종 암 발생 위험과의 관련성
베타카로틴을 보충과 전반적인 암 발생 위험과의 관계를 연구한 결과는 확정적이지 않습니다. 일부 소규모 임상 연구에서 긍정적인 결과가 나왔으나 아직 결정적인 결과는 드러나지 않았습니다.
열 열화와 변색 취약성
이성질화와 산화반응으로 인해 베타카로틴은 열 열화(Thermal degradation)와 변색에 취약하다고 확인되었습니다.
과비타민A증 위험 없음
베타카로틴은 적절한 양을 유지하기 위해 흡수와 전환을 억제하는 피드백 루프가 존재하므로 과비타민A증의 위험이 없다고 합니다.
결론
지금까지 카로티노이드 중 널리 알려진 베타카로틴에 대해 살펴보았습니다. 베타카로틴의 구조와 특징은 무엇인지, 비타민 A와의 차이점은 무엇이고 추출은 어떻게 하는지, 역할은 무엇인지 확인하였습니다. 그리고, 베타카로틴의 흡수와 대사 과정, 베타카로틴이 풍부한 식품, 그리고 베타카로틴을 과잉 섭취할 때 나타나는 부작용과 관련 질환에 대해 알아보았습니다.
베타카로틴은 최소 섭취량이 아직 설정되지는 않았지만, 다양한 식품으로 섭취할 때 안전해 보입니다. 그리고 보충제로는 장기간 너무 많은 양을 섭취하지 않도록 유의해야겠습니다.