지질의 종류 중에 라돌진이라는 게 있던데 그게 뭐예요??

   지질의 종류 및 기능

1. 지질의 종류

1) 단순 지질(Simple lipids)

2) 복합 지질

지방질 혹은 지질은 물에 잘 녹지 않으며 에테르, 클로로포름, 아세톤, 벤젠과 같은 비극성 용매에 잘 녹는 성질을 갖는 생체 성분의 총칭이다. 지방질 분자는 소수성분자 (CH3-)와 -COOH, -OH, 인산기 등의 친수성 성분으로 되어 있는 양친매성(amphipathic) 또는 극성(polar) 성질을 갖는다. 영양학적인 관심은 동·식물로부터 얻어지는 중성지방(triglyceride), 스테로이드(steroides), 인지질(phospholipids), 지방산 등이다.

1) 단순 지질(Simple lipids)

(1) 유지(fats and oils)

단순지질은 유지(fat & oils)나 왁스류를 들 수 있는데 지방산과 글리세롤과의 ester인  glyceride 형태로 이루어져 있다. 글리세롤은 3가 alcohol이므로 1분자의 글리세롤에 1∼3분자의 지방산이 결합할 수 있으며 결합한 지방산 분자의 수에 따라서 monoglyceride, diglyceride, triglyceride로 구분된다. 결합된 지방산 R1, R2, R3 3개가 모두 동일한 지방산일 경우는 단순glyceride라고 부르며 대부분의 천연유지와 같이 다른 종류의 지방산이 에스터 결합을 한 경우는 혼합glyceride라고 한다. 대부분의 천연 유지는 혼합 glyceride의 형태를 취하고 있으며 분자내 극성을 가지고 있지 않아서 중성지방이라 하며 상온에서는 액체인 것을 oil, 고체인 것을 fat이라 한다.

유지를 구성하고 있는 지방산의 수와 종류에 따라 구성 중성지방분자들의 혼합물의 이성체 수와 유지성상이 매우 다르다[그림1-1]. 즉, 불포화 지방산을 많이 함유하는 glyceride는 포화 지방산을 많이 함유하는 glyceride에 비하여 융점이 낮고 상온에서 액상을 나타낸다. 일반적으로 식물성 유지에는 액상의 것이 많고 동물성 유지에는 고체의 것이 많은 것도 이러한 이유에 기인한다.

(2) 왁스류

왁스류(waxes)는 고급 1가 alcohol과 고급 지방산이 에스터 결합한 것으로서 식물의 줄기, 동물의 체표부, 뇌, 지방부, 골 등에 분포되어 있으나 인체 내의 소화 효소로는 분해되지 않으므로 영양적 가치는 없다. 그러나 과실류의 왁스처리는 수분의 증발을 억제하기 때문에 표피가 건조되는 것을 막아서 표면적으로 신선함을 유지하는 효과도 있으나, 표면이 덮혀있기 때문에 호흡이 되지 않아 자체내의 성분을 소모하므로 맛의 저하와 부패를 촉진한다. 동물성 왁스로는 바닷속 깊숙이 사는 동물들의 주구성성분으로써 소수성이 강하고 밀도가 낮은 물리적 성질을 이용하여 부력을 유지하는데 이용된다. 식물성 왁스류는 Carnauba wax, Candelilla wax, Japan wax 등이며, 동물성 왁스류는 밀랍(bee wax), 경랍(supermolceti wax), Shellac wax 등이다.

2) 복합 지질

(1) 인지질

(2) 당지질

(3) 황지질과 단백지질

지방산과 글리세롤 이외에 인산기, 당, 황, 단백질 등이 결합된 형태를 복합지질이라 한다.

(1) 인지질

인지질(phospolipid)은 글리세롤의 2개의 OH기가 지방산과 에스터 결합되어 있고 3번째의 OH기에 인산이 결합한 phophatidic acid를 기본 구조로 하고 있다. Phosphatidic acid는 그 자체로서 동·식물조직 중에 K, Mg, Cu 등의 양이온과 결합하여 널리 분포되어 있으나 그외에도 이의 유도체인 phosphatidyl ester로서 자연계에 널리 존재한다[표 1-1].  종류는 glycerophospholipids, sphingophospholipids, phosphatidylcholine(Lecithin),  phosphatidyl serine, phosphatidyl ethanolamine, phosphatidyl inositol이 있다. 모든 동·식물 및 미생물의 세포막이나 mitochondria막의 중요 성분이며 대사기능이 왕성한 기관인 뇌, 심장, 신장, 난황 등에 많고 식물 중에는 콩에 많이 함유되어 있다[그림 1-2].

① Lecithin

동물의 뇌, 신경계, 간장, 심장, 난황 및 두류와 같은 식물의 종자에 많이 함유되어 있다. Lecithin은 phosphatidic acid의 인산기에 choline이 결합한 phosphatidyl choline의 구조로 되어 있다. Lecithin의 구조에서 2개의 지방산 중 적어도 하나는 불포화 지방산인데, 이 불포화 지방산은 oleic acid, linoleic acid 및 arachidonic acid 등이며 포화 지방산으로는 palmitic acid, stearic acid 등으로 구성되어 있다.  Lecithin은 한쪽에는 친유성이 강한 지방산기 두 개를 갖고 있으며 다른 한 쪽에는 친수성이 강한 인산, choline 부분을 갖고 있는 양성물질의 하나이다. 따라서 물과 유지의 혼합물을 안정화시켜 주는 유화제로서 마가린, 샐러드 드레싱, 아이스크림 등의 제조에 이용된다.
Lysophosphatide류는 여러 phosphatide들의 부분적인 가수분해물로서 얻어지는 물질이며 자연식품 중에도 존재한다. Lysolecithin은 쌀이나 기타 곡류에 미량 존재하는데 이것은 용혈작용(hemolysis)을 가진 독성 물질로 알려져 있으나 경구적으로 섭취하면 독성이 매우 적다.  독사의 독액에 존재하는 효소 lecithinase A는 lecithin의 β-위치에 있는 지방산을 가수 분해시켜 lysolecithin을 생성한다.

표 1-1 주요 인지질(phophatidic acid 유도체)  

② Cephalin류

Cephalin류는 동물의 조직 특히 뇌, 신경조직 중의 지방질, 두류, 대두유 등의 식물의 종자류에 존재한다. Cephalin은 phosphatidic acid의 인산기에 serine이 결합한 phosphatidyl serine과 ethanolamine이 결합한 phosphatidyl ethanolamine의 두 종류가 있다. 이 cephalin류의 화학적 성질들은 lecithin과 매우 유사하다. Cephalin의 CdCl2의 착염은 ether에 잘 녹으나 lecithin의 CdCl2의 착염은 ether에 녹지 않으므로 cephalin과 lecithin을 분별할 수 있다.

③ Phosphoinositide류

Phosphoinositide류는 phosphatidyl inositol류라고도 하며 phosphatidic acid의 인산기에 mesoinositol이 에스터 결합한 것이다. 이들은 동물의 뇌, 심장, 신경 조직중의 지방질, 대두, 밀 등의 곡류의 배아, 효모 등에 존재한다. 구성 지방산으로는 stearic acid, palmitic acid, oleic acid, linoleic acid 등이 있으며 특히 stearic acid의 함량이 많다. 한편, monophosphoinositide 이외에 diphosphoinositide와 triphosphoinositide류가 뇌조직 등에 상당량 존재하는 것으로 알려져 있다.

④ Sphingomyelin류

Sphingomyelin은 sphingosine과 지방산, 인산 및 콜린으로 구성되어 있다. 이와 같이 분자내에 sphingosines이라고 하는 화합물을 가지고 있는 지방질을 sphingolipid라 한다. Sphingolipids는 뇌, 신경조직 중의 지방질에 존재하며 sphingomyelin과 같이 인산기를 포함하고 있는 것과 cerebroside와 같이 인산기를 포함하지 않는 것으로 구분한다.  Sphingomyelin의 구성 지방산은 lignoceric acid가 주가 되며 그 외에 nervonic acid, stearic acid, palmitic acid 등이 발견된다.

⑤ Plasmalogens

심장근에서 얻어지는 인지질 중에 많이 함유되어 있는 plasmalogens는 phosphatidyl 유도체와 매우 유사하다. 그러나 지방산이 구성 성분이 아니므로 가수분해될 때는 지방산 대신에 palmitic aldehyde, stearic aldehyde, oleic aldehyde 등의 고급 지방산의 aldehyde가 생성되는 것이 특징이다. 그리고 질소화합물로서는 ethanolamine 이외에 serine, choline 등이 결합되어 있다.

(2) 당지질

당지질은 지방산, sphingosine, 당이 결합한 지방질로써  sphingomyelin, gangliosides 등이 있다.

Cerebroside는 동물의 뇌, 비장 등의 지방조직에서 발견되며, 인산기를 포함하지 않는 대표적인 sphingolipid이다. 즉 이것은 가수분해되어 sphingosine, 지방산, 6탄당 등이 생성되므로 당지질에 속하며 구성하고 있는 당은 주로 galactose이지만 최근에는 glucose, sucrose 등도 발견되고 있다. Cerebroside는 그 구성 지방산의 종류에 따라 lignoceric acid가 결합한 것은 kerosin, α-hydroxylignoceric acid가 결합한 것은 cerebron, nervonic acid가 결합한 것은 nervon, α-hydroxynervonic acid가 결합한 것은 hydroxynervon으로 구분한다. Ganglioside는 신경절 세포(ganglion cell)에 주로 존재하며, sphingosine, 지방산, 당질 및 N-acetyl-neuroaminic acid로 이루어진 복잡한 sphingolipids이다[그림 1-3].

(3) 황지질과 단백지질

Cerebron의 황산 에스터가 황지질(sulfolipid)이다. 즉 galactose의 C6의 -OH기에 sulfur 기가 붙은 것으로 뇌, 간, 비장 등에 존재한다.
단백지질(proteolipid)은 지방질과 단백질이 주로 소수 결합에 의해 결합한 것으로서 지단백질(lipoprotein)이기도 하며 뇌단백, 심근, 신장, 간장, 세포핵 및 mitochondria 등에 존재한다. 단백지질을 구성하는 지방질 성분으로는 중성지방, 인지질, 콜레스테롤 또는 그 에스터이며, 단백질 성분으로는 비극성의 아미노산이 많다.

3) 전구체와 유도지질(precusor & derived lipids)

(1) Sterol

(2) 지방산(Fatty acid)

단순지질 및 복합지질의 가수분해 산물로써 글리세롤, sterol, fatty aldehydes, ketone body, hydrocarbons, 지용성 비타민과 호르몬에 지방산,  글리세롤, sterols을 포함한다.

(1) Sterol

동·식물 조직 중에 존재하는 steroid핵을 가진 환상 알코올군을 스테롤이라 부르며 지질 중 불검화성 천연지질의 대표적인 것이다. 콜레스테롤의 분자식은 C27H45OH이며, 융점이 149℃인 백색의 고체이다. 대부분이 유리상태로 지방 중에 존재하나 그 중의 약 6% 정도가 지방산과 에스터 형태로 존재하며 생체 조직에서는 유리상, 지방산 에스터상 또는 배당체로 존재하고 있다. 스테롤류는 steroid 기본 구조의 3번 탄소에 OH기와 17번 탄소에 탄소수가 8∼10개인 측쇄를 가진 특성을 갖고 있으며 그 출처에 따라 동물성 스테롤과 식물성 스테롤로 분류된다[그림 1-4].

① 동물성 스테롤(cholesterol)

콜레스테롤은 포유 동물내 존재하는 스테롤의 대부분을 차지하고 있으며, 농도는 부신, 뇌, 신경계에 높으며 양적으로는 근육, 피부, 혈액, 뇌, 신경계 결체조직 등에 많이 존재한다. 인체내의 콜레스테롤 분포는 표 1-2와 같으며 일반적으로 유리형이고 축적이 될 때는 에스터로 전환된다.
콜레스테롤은 조직의 세포막의 물질투과성을 조절하는 구조기능으로써 매우 중요하며 담즙산, aldosterone, estrogen, testosterone같은 steroid계 호르몬, 비타민 D를 합성하는데 중요한 물질이다[표 1-2]. 대부분의 동물조직이 필요한 양의 콜레스테롤을 합성하지만, 호르몬을 생성하는 세포들에서는 혈액으로부터 콜레스테롤을 획득하여 증가하는 경향이 있다. 식이로부터 섭취되는 콜레스테롤은 약 400∼500㎎이며 60∼80%정도가 흡수된다. 약 130㎎정도가 호르몬 등을 합성하고, 남은 800∼1200㎎정도의 콜레스테롤이 매일 답즙의 형태로 배설되어 항시 일정량이 혈류에 순환되고 있다[표 1-3]. 고콜레스테롤 식이에 따른 간장의 축적형은 에스터형으로 80%에 이르게 된다. 즉 지방간일 경우 정상간보다 10배 이상의 콜레스테롤을 함유하고 있다. 담즙과 혈장 콜레스테롤 농도 사이에 부의 상관 관계(negative correlation)를 보인 경우도 있으나 식사에 의한 고콜레스테롤증일 경우에는 담즙 콜레스테롤 농도도 상승한다. 뇌·신경계는 총콜레스테롤의 25%를 함유하며 myeliniation 과정에서 콜레스테롤 함량이 상승된다. 지방 조직은 중성지방과 에스터형 콜레스테롤이 대부분이며 1g당 1∼2㎎ 콜레스테롤을 함유한다. 나이가 들수록 지방 조직이 증가하고 콜레스테롤 함량도 증가하므로 혈중 콜레스테롤은 연령과의 상관관계가 높게 나타난다. 피부의 스테롤은 1g당 2∼3㎎이며 대부분이 콜레스테롤(32%)이다. 다른 조직에서 볼 수 없는 lathosterol(21%) 및 콜레스테롤 합성의 중간 대사물이 다량 존재한다. 피지선 분비물의 내용은 lanost

erol과 3-keto 유도체 등으로 검출된다. 포유류의 내분비선 조직은 콜레스테롤이 풍부하며, 흉선은 4∼5㎎/g, 췌장은 15㎎/g을 함유한다. 특히 젖의 콜레스테롤 함량은 동물의 종류에 따라 다르며 90%는 유리형으로 인지질과 함께 지질 덩어리의 표피 성분을 구성하고 있다. 포유류의 초유에 함유된 콜레스테롤 농도는 보통 젖보다 높으며 인체내에서는 혈장 콜레스테롤과 관련성이 없으나 동물에서는 섭취량이 증가하면 젖의 농도가 상승하는 경우가 자주 나타난다.

최근 주목을 받는 동맥 경화증은 동맥벽의 콜레스테롤 함량과 상관이 높으며 1g당 6㎎으로 나이가 들수록 동맥벽 내막의 에스터형 콜레스테롤의 증가는 내막의 주요 지질 성분이 된다. 또한 지속적인 콜레스테롤 및 동물성 지질(포화 지방산)의 과잉섭취는 이를 가중시키는 요인이 된다.
그러나 콜레스테롤을 다량 함유하는 식품은 좋은 맛을 내고 대부분이 양질의 단백질원이며 한국인의 평균 섭취량은 1일 150∼300㎎이므로 1일 1개의 계란 섭취는 큰 문제가 아니다[표 1-4]. Fisher 등에 의한 연구에서 미국인의 콜레스테롤 섭취량에 관한 연구에서 살펴보면 콜레스테롤을 1일 평균 500㎎ 이상은 섭취하지 않으나 전반적으로 연령에 따라 남성이 여성보다 약간 많은 양의 콜레스테롤을 섭취하고 있는 것을 볼 수 있다.

② 식물성 스테롤(Phytosterol)
Phytosterol은 현재 9개의 C28와 C29 sterol로 구성된 복합 알코올군이며, 콜레스테롤의 8번째 탄소 곁사슬에 methyl이나 ethyl기를 가지며 세포막 지질층의 unesterified state 구성성분으로 생물학적인 기능에 참여한다. 동물에서의 콜레스테롤이 60∼80% 흡수되는 반면 phytosterol은 5% 이하의 흡수율로써 섬유소와 같이 지질흡수를 오히려 방해하는 인자로 알려져 있으며 최근 항암 및 항고지혈증, 항환경호르몬성 인자로 다각적인 연구가 시도되고 있다. Sitosterol(C29), campesterol(C28), stigmasterol(C29) 등이 주요한 식물성 스테롤로써 채소 및 식용기름이 주급원이다. 채식주의자들은 cholesterol/phytosterol 비율이 낮은데, 옥수수와 콩을 주식으로 하는 Mexico의 Tarahumara 인디언 등에서 볼 수 있다[그림 1-5].  

Sitosterol은 대표적인 식물성 스테롤로서 식물성 유지에 널리 분포되어 있으며 특히 밀의 배종유, 옥수수유에 많이 함유되어 있다.
Ergosterol은 효모, 곰팡이, 버섯, 콜로렐라 등에 함유되어 있는 스테롤로서, 자외선 조사에 의해서 B 환이 쉽게 가열되어 calciferol 즉 비타민 D2로 된다. 따라서 ergosterol은 자외선 조사에 의해서 비타민 D3가 되는 7-dehydrocholesterol과 함께 provitamin D로 알려져 있다. 그외에도 미강유나 옥수수유, 야자유에 stigmasterol이 존재한다.

 
(2) 지방산(Fatty acid)

말단의 1개의 COOH와 소수성의 긴 탄화수소(R)의 꼬리를 갖는 곧은 사슬의 유기산으로 지방족의 것을 지방산(fatty acid)이라고 한다. 지방산은 지방질의 중요한 구성 성분으로 천연에 존재하는 지방산은 대부분이 짝수개(4∼30개)의 탄소원자로 이루어진 직쇄상의 일염기산 RCOOH로 표기된다. 그외에도 hydroxy, keto, methyl기 등의 치환기를 갖거나 가지를 친 것과 홀수개의 탄소수의 지방산도 분리되어 있지만 미량 성분이다.  일반적으로 C12 이하의 것을 저급 지방산, C14 이상의 것을 고급 지방산이라 하며, 지방산의 분자 내에 이중 결합을 가지고 있지 않은 것을 포화 지방산, 이중결합을 가지고 있는 것을 불포화 지방산이라고 한다.

① 포화 지방산과 불포화 지방산
포화 지방산(saturated fatty acid)은 일반식 CnH2nO2 또는 CnH2n+1COOH로 표시되는 지방산으로서 알킬 사슬이 이중 결합을 전혀 갖지 않고 최대 가능 수소원자와 결합되어 있다. 탄소수가 적은 저급지방산은 휘발성이며 탄소수가 증가하는 고급지방산은 물에 녹기 어렵고 융점은 상승하여 상온에서 고체로 된다.  포화 지방산의 계열 중에서 천연 유지에 가장 많이 존재하는 것은 C16의 palmitic acid와 C18의 stearic acid이다. Lauric  acid는 월계수에서 추출하였고 청어에도 C25∼C33의 포화지방산이 미량 존재한다[표 1-5].

불포화 지방산(unsaturated fatty acids)은 분자 내에 이중 결합을 갖는 지방산이며, 이중 결합의 수에 의하여 단일불포화지방산(oleic acid계열, CnH2n-2O2), 이중불포화지방산(linoleic acid계열, CnH2n-6O2), 다중불포화지방산(polyenolic acid, CnH2n-2pO2) 등으로 구분한다. 일반적으로 불포화 지방산은 상온에서 액체이며, 이중 결합을 많이 가지고 있는 것은 중합을 잘 일으킨다. 불포화 지방산은 이중 결합이 붙어 있는 탄화수소 사슬(R)의 공간 배치에 따라서 cis형과 trans형의 기하 이성체가 존재하지만 천연 유지 중에 존재하는 불포화 지방산은 대부분이 불안정한 cis형을 취하고 있다. 따라서 천연의 불포화 지방산은 이중 결합이 많아짐에 따라서 크게 구부러진 구조를 취하며, 직선형의 포화 지방산이나 trans형의 불포화 지방산과는 형태가 크게 다르다[표 1-6].
표 1-4 포화 지방산식용 유지의 성질은 주로 그의 지방산 조성에 의해 결정된다. 대부분의 경우 oleic acid(C18:1), linoleic acid(C18:2), palmitic acid(C16:0), stearic acid(C18:0)의 4가지 지방산이 가장 보편적으로 존재하며 주요 구성 지방산이 되고 있다. 그러나 유지방, 채종유, 피마자유 등과 같은 일부 유지는 특수한 지방산을 주요 지방산으로 하고 있다. 즉 유지방에는 butyric acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, myristic acid와 같은 저급 지방산을 많이 함유하고 있는 것이 특징이다. 채종유의 경우는 30-50%의 erucic acid(C22:1)를 함유하고 있었으나 erucic acid와 심장 장애와의 관계가 지적되면서 카나다에서 품종 개량이 급속히 진행되어 erucic acid를 거의 함유하지 않은 품종이 개발되었다. 피마자유는 C18의 1개의 이중 결합과 1개의 수산기를 가지고 있는 ricinoleic acid를 전체 구성 지방산의 80% 이상을 함유하고 있다. 한편, 야자유, palm핵유는 lauric acid(C12:0)가 풍부하기  때문에 lauric acid형 유지라고 불린다. 육상 동물유는 일반적으로 포화 지방산을 많이 함유하고 있으므로 융점이 높다. 그러나 정어리유를 비롯한 어유는 이것과는 대조적으로 고도의 불포화 지방산인 EPA, DHA를 많이 함유하고 있다. EPA, DHA는 생선을 잘 먹는 에스키모인에게 심근경색이 극히 적은 사실로부터 그의 필요성과 생리 작용이 인정되고 있어 많은 연구가 진행되고 있다.

② ω계열 지방산
국제 순수화학연맹(IUPAC)에서는 지방산의 COOH기 탄소원자를 시작으로 명명하는 국제적 계통명을 제안하고 있다. 그러나 반대편의 CH3기의 탄소원자인 오메가(ω)로부터 처음 이중결합의 위치를 표기할 경우, ω3, ω6, ω9계열 등의 지방산이 유사한 대사기능을 가지고 있음이 발견되고부터 영양 생화학적인 측면에서 통용되고 있다. 함유하고 있는 대표적인 식품은 다음표와 같다[표 1-7].

표1-5 불포화지방

 

ω3(n-3)계열 지방산은 linolenic acid(18:3), EPA(20:5), DHA(22:6)이 대표적이며, 들기름, 아마인유 및 어유에 다량 함유하고 있으며 eicosanoid대사 중 혈소판 응고인자인 prostaglandin 형성을 주도하여 혈전증이나 심근경색증의 감소에 생리적 활성이 있는 것으로 알려지고 있다. 또한 간에서의 중성지방합성을 억제하여 혈중 콜레스테롤 수준을 저하시킨다. ω6(n-6)계열 지방산은 linoleic acid(18:2), γ-linolenic acid(γ-18:3), arachidonic acid(20:4) 등이 있는데 옥수수유, 대두유, 홍화유 등의 식물성 기름에 풍부하다. ω9(n-9)계열 지방산은 oleic acid(18:1)로써 올리브유가 80% 이상 가지고 있는 지방산이며 돼지기름, 미강유, 팜유, 참기름 등에도 있다. 이는 단일 불포화지방산으로 다불포화지방산의 이중결합에 대한 산화과정에 따른 효과를 억제할 수 있는 지방산으로 알려져 있다.
또한 이들 각 계열의 탄소수와 이중결합의 수는 elongase와 desaturase의 효소에 의해 합성되기도 하는데 각 단계별로 desaturase의 친화력에 경쟁적으로 작용한다. 즉 ω3지방산 급원이 증가하면 ω6계열의 지방산 합성이 감소하는데 ω6계 지방산인 linoleic acid(18:2)로부터 △6-desaturase 활성이 억제되어 arachidonic acid 생합성이 저하되기 때문이다[그림 1-10]. 필수지방산인 linoleic acid 결핍증시 ω9계열의 합성이 증가되어 20:3(ω9)/20:4(ω6) 비율이 0.4이상 증가하는 현상이 나타나므로 결핍증 진단인자로 임상에서 널리 사용되고 있는 대사적 예이다.

캐나다에서는 ω3와 ω6 계열의 비율을 1:6으로, WHO/FAD(1994)에서는 1:5∼1:10으로 권장하고 있다. 그러나 포화 지방산의 대치식품이 아닌 과량의 섭취는 과산화물 스트레스에 따른 항산화계 조절 불능을 초래할 수 있어서 바람직하지 않다.

동물은 체내에서 여러 가지 지방산을 생합성할 수 있으나 지방산의 불포화화에 관해서는 제한이 있으며 methyl말단으로부터 3과 6의 위치에 이중 결합을 도입할 수 없다. 즉, oleic acid(C18:1, n-9)는 합성할 수 있지만 linoleic acid(C18:2, n-6)와 linolenic acid(C18:3, n-3)는 생합성할 수 없다. 따라서 이들의 polyenoic acid는 식사를 통해서 섭취하지 않으면 안 되므로 필수 지방산(essential fatty acids)이라고 부른다. 단, linoleic acid 및 linolenic acid의 carboxyl 말단으로부터 사슬 길이를 연장하는 것과 methyl 말단으로부터 12 및 15의 위치에 이중결합을 도입하는 것은 가능하다. 결국 전자로 부터 arachidonic acid, 후자로부터 eicosapentaenoic acid와 docosahexaenoic acid를 합성하는 것은 가능하다. 따라서 필수 지방산은 인체의 정상적인 성장, 활동과 신체기능 유지를 위해 외부로부터 공급하지 않으면 안된다.

③ Trans fatty acids

Trans지방산은 자연적으로는 거의 형성되지 않는다. 지방산 분자중 cis-position 대신 trans position에서 불포화지방산의 이중결합에 수소원자를 첨가함으로써 액체 식물성유를 고체화시키는 수소 첨가 공정과정에서 생성된다. 수소 첨가 공정과정은 첫째 유지의 융점을 높이므로 빵을 굽는데 사용되는 쇼트닝, 샐러드 오일, 마가린의 가공과 생산, 튀김 공정시의 유지 사용을 개선시켰다. 또한 수소 첨가는 fats과 oils의 열에 대한 안정성을 증가시키기 위해, 어떤 식품의 넓은 유용율을 위해 반고체의 형태로 liquid oils을 전환시키기 위한 필요의 결과로 발전되었다. 따라서 샐러드유는 8∼17%, 쇼트닝은 14∼60%, 마가린은 16∼70%의 trans지방산을 함유한다. 대두유는 미국에서 쇼트닝 제조에 사용되는 지방의 약 65∼84%를 구성한다. 수소첨가 공정에 사용되는 주요 식물성유는 linoleic acid(LA ; C18:2, ω6)이며, 수소  첨가  공정과정으로부터 생산되는 주요 지방산은 elaidic(trans 18:1)이다. 대두유의 부분 선택적 수소첨가는 linoleic acid(LA)의 농도를 높게 하는 반면 유지중 linolenic acid(LNA) 함량을 감소시킨다. 대두유중 LNA는 많은 감각 수용성의 문제를 일으키기 때문에 LNA 함량을 감소시켰다.

Trans 지방산의 동물 실험과 임상 연구에 의하면 trans 지방산은 포화지방의 물리적 특성을 갖고 있으며 필수지방산의 대사를 방해한다. Trans 지방산은 태반을 지나며 모유에도 함유되어 있다. 어머니의 높은 trans 지방산 섭취 때문에 자궁내 환경에서 trans 지방산에 노출된 조산아들은 성장 지연을 나타낸다. 섭취 에너지의 7%를 trans 지방산으로 섭취하는 것은 LDL을 증가시키고 HDL을 감소시키며, 중성지방과 atherosclerosis을 일으키는 atherogenic과 thrombogenic lipoprotein인 Lp(a)를 증가시킨다. 이는 혈전증을 일으키는 혈소판 응집을 증가시키는 요인이 되고 있다[표 1-8]. 더욱이 미국과 같은 선진국에서의 소비량이 10년 단위로 20%이상 증가하고 있는 반면 식품 분석표에서는 trans 지방산은 단일 불포화지방산으로 기록되어 있어서 식사내 지방산 구성비의 연구에 혼란을 초래하고 있다.

④ CLA (Conjugated Linoleic Acid)

Conjugated linoleic acid (CLA)는 linoleic acid (LA; C18:2)의 위치 이성체들을 지칭하는 용어로 LA가 9, 12 또는 10, 13번째 탄소위치에 cis-형으로 이중결합이 존재하는 반면 CLA는 9, 11 또는 10, 12번째 탄소에 cis- 또는 trans-형으로 공액 이중결합이 존재하여 모두 8가지의 이성체가 존재한다[그림 1-7]. 8가지의 이성체 중에서 c9, t11- 형과 t9, c11-형이 생물학적으로 가장 활성이 크다. CLA는 1978년 Wisconsin 대학의 Michael W. Pariza 등이 육류의 조리과정 중 생성되는 변이원 (mutagen)에 대한 연구 중 변이원이 아닌 변이원 저해제 (mutagen inhibitor)를 발견하여 CLA로 보고한 이후 지난 몇 년간 랫드의 유방암, 대장암, 마우스의 forestomach neoplasia와 피부암 발생의 화학적 예방인자로서 많은 주목을 받아왔다.  LA가 실험동물에서 암 형성을 촉진하는 지방산이기 때문에 LA의 이성체인 CLA는 관심있는 항암물질로 부각되고 있다. CLA는 지금까지 식품에서 발견된 항암물질 중에서 그 함량이 높고 독성이 없으며 암 발생단계 중 개시단계와 촉진단계를 저해하는 효과를 동시에 지닌 유일한 항암물질로 여러 분야에서의 관심도가 크다. CLA에 의한 항암효과의 기전은 주로 CLA의 항산화 효과로 설명된다. CLA의 대사과정 중 CLA 분자내에 이중결합을 중심으로 생성되는 β-hydroxy acrolein 유도체가 주요한 항산화 활성을 나타내는 물질이다. 이 β-hydroxy acrolein 유도체는 β-hydroxy acrolein 부분의 enolization에 의해 항산화성을 나타낼 뿐만 아니라 두 분자의 β-hydroxy acrolein 유도체가 한 분자의 transition metal과 착화합물을 형성함으로서 항산화 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다. 또한 체지방량을 감소시키고, 면역기능을 향상시키며,  맥경화의 예방인자,

어린 랫드의 성장촉진 인자라는 연구결과도 있다.

CLA의 주된 급원은 육류 및 낙농제품이며 식물성유에는 적다. CLA는 양고기에 6㎎/g fat, 시유에는 5.5㎎/g fat이 존재하며 반추동물의 소장 내에서 혐기성 세균인 Butyrivivrio fibrisolvens에 의해 LA로부터도 생성된다. 또한 CLA는 가금류나 계란에서는 소량 발견되고 치즈나 우유, 요거트 같은 가열과정을 거치는 낙농제품에 상당량 존재하며 총 CLA의 양은 가열과정 중에 증가한다. 또한 포유류의 혈액, 조직, 모유에 c9, t11-CLA 이성체로 존재하며, 유리 라디칼에 의한 LA의 산화로 인해 체내에서 생성되기도 하고 주로 식이로 섭취된다. 우리 나라에서 상용되고 있는 우유와 육류 및 생선류에 대한 CLA 함량을 조사한 결과, 우유 중에는 293ppm에서 최고 2143ppm이 함유되어 있었으며 육류 중에서는 쇠고기에 1150, 돼지고기에 2370, 닭고기에 200ppm 정도 함유되어 있어 돼지고기에 특히 높은 것으로 나타났다. 생선 중에서는 날것인 삼치에 1040ppm 으로 CLA의 함량이 가장 높았으며 조림을 할 경우 약 2배가량 증가하는 것으로 나타났다[표 1-9].

               표 1-9. 식품중의 CLA 함량

4) 일부 탄화수소

Squalene은 불검화물의 일종이며 대표적인 불포화 탄화수소로서 상어 간유에 85%, 올리브유에 0.4∼0.7%, 기타 미강유, 효모에도 존재한다.  Squalene의 분자식은 C30H50으로서, 6개의 isoprene 단위를 가진 구조를 취하고 있으며 각종 sterol류의 전구물질로 알려져 있다[그림 1-8].

 

. 지 질 의  기 능

1) Energy원

지방은 체내에서 농축된 에너지의 급원이 되므로 매우 중요하다. 1g의 중성지방의 섭취는 9Kcal(38KJ)의 높은 열량을 공급하며, 지방조직에 저장되어 잠재적인 효율이 높은  에너지원이다(김숙희 외 1989). 지방은 당질 및 단백질에 비해 탄소 및 수소의 함유 비율이 높고, 산소의 함량이 낮아 체내에서 산화되는 비율이 높아 효과적인 에너지원이 된다. 따라서 지질흡수불량 환자는 1일 40g의 이상의 지질을 배설하므로 360kcal(1500KJ) 이상의 에너지 손실을 가져온다. 특히 신생아들은 소장 흡수율이 높은 적합한 형태의 지질 섭취가 매우 중요하다. 이는 화상, 종양, 수술 환자 등 높은 에너지를 요구하는 환자에게도 중요하다. 그러나 향미성분의 주요소로써 다량 섭취할 수 있으므로 고에너지 섭취에 주위하여야 한다.

2) 체구성 요소
체내에는 체중의 10∼20% 이상의 지방이 각 조직에 분포되어 있어서 주요내장기관을 보호하며 열의 부도체로써 체온유지에 적합하다. 지방질은 체지방 조직의 구성 성분이며 세포막, prostaglandin과 호르몬, 신경 보호막, 비타민 D, 소화 분비액의 구성 성분이다(이기열 외, 1992). 인지질, 콜레스테롤, 당지질이 대표적인 세포막 구성 성분으로 뇌, 신경, 간장 등 주요기관에 존재한다. 이같은 세포막 구성 성분이 되는 인지질은 에너지원뿐만 아니라 세포의 구조적 지지대 역할도 하며, 단백질과 같은 수용성 물질과 결합되어 있어서 혈액내 지질의 운반에도 중요한 역할을 한다. 세포막의 인지질은 phospholipase에 의해 불포화 지방산이 가수분해되어서 prostaglandin(PG), thromboxane(TX), leucotriene(LT)와 같은 eicosanoids 합성에 중요한 역할을 한다. Phosphatidyl choline은 신경 전달 물질인 acetyl cholin 합성의 전구체 역할을 한다. 또한 콜레스테롤은 담즙산, 성호르몬(androgen, estrogen, progesterone, glucocorticoids, mineralocorticoid) 및 비타민 D의 전구체이며, 생체막과 신경세포의 미엘린 수초의 구성 성분이 된다.(이기열, 1992)

3) 대사조절기능

(1) 신호전달체계

 

(2) 영양소
지방산은 β-산화로 acetyl-CoA를 생성하므로 비타민 B1을 필요로 하지 않는데 반하여, 탄수화물은 pyruvate를 경유하여 acetyl-CoA를 만들기 때문에 비타민 B1을 필요로 한다. 따라서 열량원으로 지방을 섭취할 때에는 당질을 주열량원으로 할 때보다 비타민 B1의 요구량을 절약할 수 있다(이기열, 1992). 탄수화물 및 지방질의 섭취량이 적을 때는 단백질이 에너지원으로 이용되는 양이 많아진다. 그러나 탄수화물과 지방질로부터의 에너지 공급이 충분하면 식이 단백질은 체단백질의 합성에 쓰이며, 공복이나 기아 상태에서 체단백질이 에너지원으로 전환이 극히 적어지게 된다. 즉, 탄수화물과 지방질은 단백질 절약작용이 있다는 것이다. 특히 지방질은 에너지 생산량이 가장 많기 때문에 탄수화물보다 강한 절약 작용을 나타낸다(윤태현, 1996).

(3) 지용성물질의 용매제
비타민 A의 전구 물질로서 녹황색 채소에 많이 들어있는 carotene은 흡수 될 때 지질이 충분히 있지 않으면 잘 흡수되지 않는다. 따라서 carotene과 지용성 비타민(A, D, E, K)의 흡수가 정상적으로 일어나기 위해서는 지방으로부터의 열량 섭취가 총 열량 섭취의 10∼15%는 되어야 한다(김숙희 외, 1989).
극심한 저지방 식이를 하는 저개발 국가에서 지용성 비타민 결핍증을 동시에 보여주고 있다. 다수의 불포화 지방산과 sterol이 cis 이중결합을 가지고 있어 쉽게 산화되려는 경향이 있어서 천연 항산화제인 비타민 E(α, β, γ, δ-tocopherol)와 셀레늄의 권장량이 불포화 지방산의 섭취 증가에 따라 증가한다.

(4) 필수지방산 공급
동물은 지방산을 생합성할 수 있으나, 불포화 지방산 합성에 제한이 있어서 methyl 말단과 3과 6의 위치에 이중결합이 있는 불포화 지방산은 합성할 수 없다. 이렇게 정상적인 성장과 건강의 유지에 필수적이며 체내에서 합성되지 않는 지방산을 필수 지방산이라 하는데, linoleic acid, linolenic acid 및 arachidonic acid가 이에 속한다. 이들은 모두 불포화 지방산으로 참기름, 옥수수기름 및 면실유 등 식물성 기름에 많다. 즉 linoleic acid (C18:2, n-6)와 linolenic acid(C18:3, n-3)는 반드시 식사를 통해 공급되어져야 한다. 이들 지방산이 부족하면 성장장애와 피부의 각질화가 일어나므로 이들을 성장인자 및 항 피부병 인자라고도 한다. 또한 이들 지방산의 결핍은 불임증, 신장과 간 조직의 이상, 모세관의 약화, 적혈구의 약화 등을 초래한다(고무석 외, 1996).

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참고문헌

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Spiller Gene A(ed), Handbook of lipids in human nutrition, CRC.

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고무석, 김강화, 김경애, 신말식, 오승호, 임현숙, 전덕영, 홍윤호 : 식품과 영양, 효일문화사, 1996.

권중호, 김관, 김종태, 신수철, 임태봉, 우순자, 이삼영, 조성훈 : 영양화학, 신광출판사, 1997.

김동훈 : 식품화학, 탐구당, 1995.

김숙희, 유춘희, 강명희, 김선희, 김경자, 이종이, 이현옥 : 영양학, 이화여자대학교 출판부, 1989.

서정숙, 서광희, 이승교, 정현숙 : 기초 영양학, 지구문화사, 1993.

윤태현 : 영양화학, 배명사, 1996.

이기열 : 기초 영양학, 수학사, 1992.

이현기 : 신 영양학, 수학사, 1997.