비타민, 소화, 섭취

비타민

 

비타민은 체내에서 합성할 수 없는 작은 유기분자이다. 따라서 우리는 그 물질들을 체내로 섭취해야만 한다. 비타민들 중 하나 이상이 부족할 때 비타민 결핍증(deficiency disease) 나타난다. 비타민은 광범위한 식이요법의 문제를 일으킨다.

 

비타민 A

비타민 A가 결핍되면 눈이 퇴화되며, 초기의 증상으로 야맹증(night blindness)이 나타난다. 비록 이 비타민의 전구체(예, ß-카로틴)는 과일이나 당근과 같은 채소에 있으나 그 비타민 자체는 동물에서 만들어진다. 생선간유, 버터, 크림, 달걀에 비타민 A가 풍부하게 존재한다. 따라서 비타민 A 결핍이 동물성 단백질의 섭취가 부족할 때 일어난다는 사실은 놀라운 일이 아니다.

 

비타민 B

티아민(thiamine, B,), 니아신(niacin), 리보플라빈(riboflavin, B) 등을 포함하는 비타민 B그룹은 수용성이다. 티아민이 부족할 경우 각기병(beriberi)이 생긴다. 티아민은 각 종의 고기와 채소에 들어 있으며, 특히 쌀, 밀, 옥수수 등의 주요 곡물류에 가장 풍부하게 존재한다. 그러나 비타민은 곡물을 가공하는 과정에서 제거되기 쉽다. 일반적으로는 자연 그대로의 것들보다는 윤기나는 쌀, 흰 밀가루, 하얗게 간 옥수수를 미학적인 이유로 인해 더 선호한다. 그러나 불행하게도 위의 경우 티아민이 부족하거나 아예 없다. 쌀을 주식으로 하는 아시아에서 쌀을 분쇄하여 상업적으로 광택을 내기 때문에 종종 각기병이 발생된다. 이와 같은 결핍을 예방하기 위하여 티아민을 흰 밀가루에 첨가하기도 한다. 니아신과 리보플라빈도 역시 곡류를 가공하는 과정에서 없어진다. 현재는 티아민처럼 빵이나 오트밀과 같은 곡물에 직접 첨가한다. 흥미롭게도 많은 식품에 첨부된 비타민 요소는 니아신의 초기 이름인 니코틴산으로 표시되어 있지 않다. 아마도 제조업자들은 니코틴산이라는 단어가 판매에 해를 줄 것이라고 염려하고 있는 것 같다.

 

 

비타민 D

비타민 D는 “sunshine vitamin"이라 한다. 자외선에 의하여 피부에서 합성되기 때문에 어떤 관점에서는 비타민이 아니라 호르몬이다. 이러한 이유로 인해 열대지방에서는 비타민D 부족현상이 드물다. 겨울이 긴 지역에서는 비타민 D의 합성이 부족하기 때문에 음식물에서 섭취해야 할 것이다. 그다지 풍부하지는 않으며, 오직 동물성 식품에서만 존재한다. 우유와 버터는 가끔 직접 첨가되거나 혹은 자외선에 의해 생성된 비타민으로 강화시켜 주기도 한다.

비타민 D는 칼슘과 인의 대사와 치아와 골격을 형성하는 데 필수적이다. 비타민 D가 부족하면 뼈가 약해진다. 어린이들에게 나타나는 뼈의 이상현상을 구루병(rickets)이라 한다. 이 병은 대기오염이 심한 영국의 북부 산업도시에서 성행했었다. 대기오염으로 인해 자외선이 차단되면, 햇빛의 양과 비타민D 함량이 더욱더 한계에 도달하게 되어 부족현상이 나타나는 것이다.

 

 

비타민 과다증

정의에 의하면 비타민은 매우 적은 양이 필요하다. 일일 최소 요구량에 의하면, mg 단위이거나 그 이하이다. 매일 어느 정도를 섭취해야 안전한가? 풍요로운 나라에서의 비타민 섭취는 커다란 관심을 불러 일으켰고, 호기심의 대상이 되어 왔다. 다행스럽게도 관심의 대상이 되어 온 비타민은 필요량 이상으로 많이 섭취하여도 인체에 해를 끼치지 않았다. 비타민 B와 비타민 C는 필요 이상으로 많이 존재할 때 인체에 해를 끼치지 않고 쉽게 배출된다. 비타민 E는 음식에 풍부하게 분포되어 있으나 섭취량의 단지 1/3 정도만 흡수된다. 그러므로 비타민 E를 가지는 음식을 보충하면 돈이 많이 드는 것 외에는 해로운 일이 없다.

그러나 비타민 A와 D의 경우는 다르다. 이들 비타민을 과다 섭취하게 되면, 특히 아이들에게 두드러지는 현상으로 질병이 나타난다. 이 두 가지 사실로는 비타민 결핍과 과다 현상 중 어느 것이 좋은지 분명하지 않다. 임신중이거나 유아시기에는 평소보다 많은 양의 비타민 A와 D가 요구되지만 의사의 지시를 따라야 한다.

 

 

천연 비타민과 합성 비타민

천연 비타민과 합성 비타민을 구별하는 것이 관심의 대상이다. 명백히 티아민분자나 다른 비타민분자는 동식물에 존재하거나 추출하여 혼합한 후 약으로 만들어도 그 실체는 동일하다.

 

우리는 비타민과 음식에 대해서 전적으로 다 알지는 못한다. 적당한 비타민 섭취량에 대한 연구가 아직까지도 이루어지고 있다. 따라서 현재의 기준치 일부가 개정되어야 할지도 모른다. 임신이나 어떠한 질병을 앓는 특별한 상황에서는 특정 비타민을 과량 섭취하는 것이 좋다는 사실은 이미 알고 있다. 그러나 일반적으로 음식을 골고루 섭취하면 모든 비타민 공급이 가능하다. 가난하거나 영양실조의 상황에서는 정제된 비타민을 보충시켜 주는 것이 귀중한 대중 건강 수단이다.

 

 

소화

고형의 음식물은 작은 유기분자들로 부서진 다음에 대사되어야 한다. 그 과정의 첫번째 단계가 소화(digestion)이다.

 

세포내 소화

종속영양생물들의 소화는 세포가 고형 음식물을 삼킨 후에 일어나는 세포내 소화이다. 아메바는 식세포작용에 의해 더 작은 원생동물 같은 고형 음식물을 삼킨다. 음식은 아메바의 세포질내에 있는 식포(food vacuole) 속으로 들어간 다음 리소솜과 식포가 결합한 후 리소솜 속에 축적되어 있던 효소에 의해 소화된다. 소화된 음식은 식포막을 통해 세포질기질로 가고, 소화되지 않은 물질은 결국 외포작용(exocytosis)에 의해 외부로 방출된다. 내포작용(endocytosis)은 식세포작용보다 더 작은 유기체를 음식으로 섭취할 때 효과적인 방법이 된다.

 

 

세포외 소화

음식을 소화하는 데 있어서 또 다른 방법은 세포에서 소화효소를 분비하여 음식을 세포밖에서 소화하는 것이다. 소화산물(예, 당과 아미노산)은 원형질막을 통해 능동수송이나 확산에 의해 세포내로 이동될 수 있다.

세포외 소화에 대한 가장 간단한 접근방법은 일반적인 빵곰팡이인 Rhizopus stolonifer와 같은 부생식물(saprophyte)을 이용하는 것이다. 유기체는 식물과 동물의 사체, 음식물, 그리고 그 배설물 등으로부터 자양분을 얻는다. Rhizopus는 빵에 있는 탄수화물분자를 소화하는데, 이는 아밀라아제를 빵에 분비하여 이때 생산된 당을 세포 속으로 흡수함으로써 일어난다. 모든 균류와 대부분의 세균은 세포외 소화(extracellular digestion)를 한다.

대부분의 동물도 세포외 소화를 한다. 주위의 영양분이 풍부한 곳에 사는 동물들이 드물기 때문에 대부분의 동물은 그들 주변에 있는 음식물을 여러 가지 수단으로 모아야만 한다. 그런 경우 동물들은 음식물 섭취과정을 통해 이 음식을 몸안에 있는 작은 주머니나 관에 저장한다. 또한 그들은 소화효소를 주변으로 분비하는 것이 아니라 섭취한 음식이 있는 곳에 바로 분비시킨다. 머리음식물 섭취과정을 통해 체내에 들어온 고형물은 단지 내부에 있다라고 여겨질 뿐이다. 그 고형물을 수용하는 강(腔, cavity)이나관(管, tube)은 사실 동물의 내부로 향하는 외부의 일부분일 뿐이다. 유아에 의해 삼켜진 구슬은 결코 어떠한 세포로도 들어갈 수 없으며, 어떠한 대사활동에도 참여할 수 없다. 하루나 이틀 후에 그 구슬은 변하지 않은 채 항문으로 나오게 된다.

 

 

섭취

 

사람의 음식물 섭취(ingestion)는 입에서 시작된다. 첫번째 단계는 이를 가지고 음식을 더 작은 입자로 분쇄하는 것이다. 이런 기계적인 분쇄가 일어난 다음에 화학적 분해로 이어진다. 이 기계적 분쇄는 음식을 더 쉽게 삼키게 만들 뿐만 아니라 소화효소와의 접촉 면적을 넓혀주기 때문에 상당히 효율적이다. 음식이 입안에 있는 동안 신경의 지배를 받는 3쌍의 외분비선(exocrine gland)으로부터 타액이 분비된다. 음식의 모양,냄새, 맛, 그리고 음식을 생각하는 것만으로도 타액의 분비를 자극할 수 있다. 타액은 뮤신이라 불리는 뮤코폴리사카라이드(mucopolysaccharide)뿐만 아니라 전분 소화효소인 아밀라아제도 함유하고 있다.

타액뿐만 아니라 위장(GI)관으로 흐르는 수많은 분비물들은 모두 외분비선에 의해 분비된다. 각 외분비선의 내부표면은 도관의 내부표면과 연결되고, 위장관의 내부표면과도 연결된다. 사실 이러한 모든 외분비선은 배발생 동안 창자의 함몰로부터 형성된다.

일단 음식이 식도(esophagus)로 들어가면 그 이후에 음식이 이동되는 것은 연동운동(peristalsis)에 의해 조절된다. 불수의근은 음식 덩어리 앞에서만 이완하고 음식 뒷부분에서는 수축하므로 이런 율동적인 운동에 의해 음식이 모든 위장관을 통과하게 된다.