지용성비타민 A와 베타카로틴

목차

• 비타민A
• 비타민A의 체내 기능
• 비타민A 대사에 영향을 미치는 요인, 섭취기준, 안전성
• 비타민A가 풍부한 식품, 한국인의 주요 급원식품
• 베타카로틴의 기능
• 베타카로틴의 대사에 영향을 미치는 요인

1. 지용성 비타민

기름에 녹는 비타민들이 이에 속하며 신체에서 소화, 흡수되어 림프계를 통해 운반되는 비타민입니다. 지용성 비타민은 간이나 지방조직에 축적되어 쉽게 배설되지 않으며 비타민 A, D, E, K가 여기에 속합니다. 

 

2. 비타민A

비타민 A의 활성형태를 레티노이드(retinoids)라 하는데 레티날, 레티놀, 레티노인산이 이에 속합니다. 레티노이드는 동물성식품인 간, 어유, 달걀 등에 풍부합니다. 카로티노이드(caroteinoids)는 비타민 A의 전구체인 프로비타민으로서 비타민 A로 전환될 수 있으며, 녹항색 채소 및 과일 등의 식물성 식품에 풍부히 들어있습니다. 600여 종의 카로티노이드 중 베타- 카로틴( β -carotene), 알파-카로틴(a-carotene), 베타 크립토잔틴(9-cryptoxanthin)등은 비타민 A로 전환될 수 있으나 라이코펜(lycopene), 루테인(lutein), 제아잔틴(zeaxanthin)등은 비타민 A로 전환이 될 수 없습니다. 이러한 상호전환 기전을 통해 체내 레티노이드 함량이 적절하게 유지됩니다.

 

레티노이드와 카로티노이드는 체내 활성이 다릅니다. 즉, 1쌍의 레티놀과 동일한 효능을 나타내기 위해서는 베타-카로틴의 경우는 12㎍ , 알파-카로틴의 경우에는 24㎍ 이 필요합니다. 따라서 비타민 A의 경우에는 비타민 A의 섭취량(중량) 자체가 중요한 것이 아니라 어떤 종류의 비타민 A를 얼마만큼 섭취했는지를 동시에 고려해야 합니다. 즉, 활성의 개념이 감안되어야 합니다. 이렇게 레티노이드와 카로티노이드의 상대적인 활성을 비교하기 쉽게 하기 위해 활성 단위로 레티놀 당량(retinol equivalent, RE)을 사용합니다. 
RE (Retinol Equivalent, 레티놀 당량) 환산계수

1.RE =1㎍ 레티놀 =1㎍ 베타-카로틴 (합성형) =12㎍ 베타-카로틴 (천연형) =24㎍  알파카로틴 & 베타 크립토잔틴

 
비타민 A는 식품에 레티놀과 레티닐 에스터 형태로 존재하는데, 레티닐 에스터는 담즙과 췌장 지방분해 효소에 의해 레티놀로 전환되며, 레티놀은 90% 이상 소장 세포에서 흡수됩니다. 흡수된 후 지방산과 결합하여 레티닐 에스터로 다시 전환된 후 킬로미크론 형태로 림프계로 운반됩니다. 카로티노이드의 흡수율은 레티놀보다 낮습니다. 카로티노이드는 소장세포에서 레티날을 거쳐 레티놀로 전환된 후 다시 레티닐 에스터로 변환되어 킬로미크론 형태로 림프계를 통해 간으로 이동됩니다. 간에 저장된 비타민 A는 필요시 레티놀 결합단백질(retinol biding protein, RBP), 트랜스티레틴(transthyretin)과 결합하여 운반되고 카로티노이드는 지단백질(VLDL)에 의해 운반됩니다.

1) 비타민 A의 체내기능 

 

  (1) 시각 관련기능 수행

 

안구의 망막에서 빛을 뇌로 전달하는 신경전달신호를 만들 때 비타민 A(레티날)가 필요합니다. 망막의 간상세포와 원추세포는 각각 어두운 곳과 밝은 곳의 시각작용을 담당합니다. 간상세포에서 레티날은 옵신이라고 불리는 단백질과 결합하여 로돕신을 형성하는데 이는 어두운 곳에서의 시각기능에 필수적인 물질입니다. 빛이 망막의 로돕신을 자극하면 레티날은 11-cis에서 all-trans형태로 바뀌면서 로돕신의 단백질 부분으로부터 분리됩니다. 밝은 곳에서는 로돕신이 많이 분해되어 빛에 적응하게 되는데 이때 갑자기 어두워지면 로돕신 양이 부족하므로, 암소적응을 위해 로돕신이 충분하게 생성될 때까지 사물을 제대로 인지하기 못하게 됩니다. 따라서 레티날이 부족하면 로돕신의 합성이 더디므로 안구가 빛을 감지하는 능력이 떨어지게 되어 야맹중이 나타납니다. 이때 계속적으로 비타민A 가 부족하면 점막을 형성하는 세포도 파괴되어 더 이상 점액을 합성할 수 없게 되는데, 특히 안구 각막의 점막이 손상되면 안구의 상피세포가 각질화가 되어 안구건조증이 유발될 수 있으며 이후 실명으로 진행될 수 있습니다. 

 

  (2) 세포분화에 관여: 세포의 정상적인 분화 조절

 

비타민 A는 세포분화(특정 기능을 가진 세포로 발달시키는 과정)에 관여합니다.  비타민 A는 핵막의 레티노이드 수용체에 결합한 뒤 핵 안으로 들어가 특정 DNA에 부착되어 mRNA와 단백질 합성을 조절하게 됩니다. 즉 유전자 단계에서 세포분화를 조절하여 각각의 세포들이 특성화된 세포로 발달되는 과정을 조절합니다. 따라서 비타민 A가 충분해야 상피세포의 기능이 정상적으로 유지되며, 원활한 점액질이 분비되어 감염으로부터 체내를 보호할 수 있게 됩니다. 만약 비타민A가 부족하면 이러한 세포분화가 제대로 일어나지 못하게 되는데, 상피세포가 각질화가 되는 현상도 이에 속합니다. 앞서 언급한 바와 같이 비타민 A는 눈을 구성하는 세포 분화를 정상적으로 유지시키는데 특히 중요하므로 결핍 시 눈의 상피세포각질의 원인이 됩니다.

또한 정상적인 세포분화는 다양한 조직의 정상적인 성장과 발달에도 중요하므로 태아의 발달에 특히 중요한 역할을 합니다. 눈, 팔다리, 심혈관계, 신경계 등의 발달에 비타민 A가 필요한데, 비타민 A 부족 시 태아의 성장이 부진되거나 심한 경우 기형이 유발되거나 사산이 될 가능성도 있습니다. 비타민 A가 부족하면 점액질 분비에 문제가 생기므로 감염에 대한 저항력이 감소되어 질병과 감염에 더 취약하게 되는 것도 비타민 A의 이러한 기능과 관련이 있습니다. 

 

2) 대사에 영향을 미치는 요인 

비타민 A의 대사에 영향을 주는 몇 가지 영양적인 요소가 있습니다. 첫 번째, 비타민 A가 결핍되면 베타카로틴이 레티놀로 전환이 안되며, 단백질이 결핍되면 비타민 A의 체내 이용률이 낮아집니다. 아연이 결핍되면 레티놀에서 레티날로 전환되는 반응이 어렵게 됩니다. 또한 생리적인 요인으로 지방흡수가 불량한 경우 지방과 같은 기전으로 흡수되는 지용성 비타민인 비타민A 역시 대사과정 중에서 흡수되기 어렵게 됩니다. 비타민 A의 대사는 약물 복용과도 관련이 있는데 제산제, 항고지혈증제 등의 약물은 비타민 A의 흡수에 영향을 주기도 합니다. 

3) 섭취기준 

비타민 A의 권장섭취기준은 성인 남성의 경우 하루 750㎍ RE, 성인 여성의 경우 650㎍ RE입니다. 2007-2009년 국민건강영양조사에 따르면 우리나라 남성의 경우 RDA의 117.2%, 여성의 경우 112.2%를 섭취하고 있어 섭취 수준은 양호한 편입니다. 결핍될 경우 안구건조증이나 암적응이 어려워져, 어두운 곳에서 잘 못 보는 야맹증 등의 증상이 나타납니다. 

4) 안전성 

비타민 A의 1일 상한 섭취량은 3,000㎍ RE 이하입니다. 권장섭취량의 100배를 넘게 섭취할 경우 급성독성이 나타날 수 있는데, 위장관의 불편이나 메스꺼움, 두통, 어지러움, 근육무력 등의 현상이 이에 해당됩니다. 권장섭취량의 10배가 넘는 양을 수주에서 수년 장기간 섭취하면 간손상, 탈모, 뼈/근육 통증, 피부 및 점막건조, 출혈, 혼수상태, 골절 등의 독성이 나타 날 수 있습니다. 가장 심각한 비타민 A 과잉 증상은 최기형성입니다. 임신부가 비타민 A를 과잉섭취 시 태아의 기형이나 자연유산 등이 유발될 수 있기 때문에 임신부는 비타민 A 섭취가 과잉이 되지 않도록 주의해야 합니다. 베타-카로틴은 과잉섭취 시 고 카로틴혈증이 나타나지만 피부가 노랗게 변하는 정도이며 해로운 증상은 없습니다. 또한 섭취를 중단하면 다시 정상으로 회복됩니다. 

5) 비타민 A가 풍부한 식품

비타민 A는 동물성 식품의 경우 쇠간, 식물성 식품으로는 당근 등에 풍부합니다 

 

6) 한국인의 주요 급원식품

실제 우리나라 사람들이 섭취하는 비타민 A의 급원식품 중 1위는 김입니다. 그 외 당근, 고추, 감, 배추김치 등이 주요 급원식품이며 동물성 식품으로는 달걀과 우유가 포함되어 있습니다. 

 

 

3. 베타-카로틴 

1) 기능 

베타-카로틴은 체내에서 비타민 A로 변환되므로 비타민 A의 기능을 수행할 뿐만 아니라 구조적으로 이중결합이 많기 때문에 주변의 불안정한 산화제로부터 전자(e-)를 받아들여 스스로 산화됨으로써 항산화 작용을 수행합니다. 또한 폐암이나 심혈관질환 위험을 감소시킨다는 보고들이 있지만 그 반대의 경우에 대한 보고도 있어 아직 효능에 대해서는 추가 연구가 필요합니다. 

2) 대사에 영향을 미치는 요인 

철분이 부족하면 베타-카로틴이 레티놀로 전화되지 못합니다. 비타민 A를 과량으로 섭취하면 비타민 A 뿐만 아니라 베타-카로틴의 흡수가 감소됩니다. 지방이나 담즙은 소장에서 베타-카로틴의 흡수를 촉진합니다. 지방흡수가 불량할 경우 지용성비타민인 베타-카로틴의 흡수 역시 방해를 받습니다. 

 

※ 비타민 A와 베타-카로틴의 기능성 원료형태

비타민 A의 경우 레티닐 팔미트산염, 레티닐 아세트산염인데, 이들은 식품원료를 사용하여 비타민 A를 보충할 수 있도록 제조, 가공한 것입니다. 베타-카로틴의 경우에는 식용조류나, 녹엽식물, 당근으로부터 베타-카로틴을 추출하여 식용에 적합하게 오일상태로 가공한 것, 합성 베타-카로틴, 식물원료를 분말화하거나 물 또는 주정으로 단순 추출하여 베타-카로틴을 보충할 수 있도록 제조, 가공한 것이 있습니다.