비타민

[ vitamin ]

비타민은 생리기능을 조절하고 대사과정을 원할히 하는 데 필요한 필수 영양소인 유기 화합물이다. 많은 양이 필요하지는 않지만 체내 생산량이 부족하거나 합성 능력이 없어 음식을 통한 충분한 섭취가 필요하다. 알려진 비타민은 수용성(비타민 B군, 비타민 C), 지용성(비타민 A, D, E, K)으로 분류되는 13가지이며, 카자미르 풍크(Kazimierz Funk)라는 생화학자에 의해 1912년 처음으로 알려지기 시작하였다.¹⁾

비타민 A(레티놀, retinol): 시력과 면역 체계를 향상시키는 데 중요하다고 알려져 있다. 또한, 건강한 피부, 건강한 장기의 유지, 근육 조직의 성장 및 건강한 생식 시스템을 촉진하는 데 기여한다고 알려져 있다. 비타민 A는 계란, 생선 및 유제품 등 동물성 식품을 통해 섭취할 수 있으며, 섭취 후 장에서 레티놀의 형태로 저장되어 있다가 필요시 레티날로 변형되어 사용된다. 당근과 같은 식물에서 발견되는 비타민 A 성분 중 하나는 카로틴(carotene)이다. 비타민 A는 1900년대 초 다양한 식단을 제공한 소의 사육을 통해 그 존재가 밝혀지기 시작하였는데, 밀 배급으로 사육한 소의 문제가 기존에 알려진 주요 영양 성분 외에 생명에 필수적인 소량의 기타 물질과 모르는 지용성 물질의 결핍 때문이며, 이는 안구건조증과 같은 질병을 유발한다고 밝혔다. 이후에도 아이들의 야맹증과 안구건조증에 대한 실험, 쥐를 이용한 성장실험을 통해 이 지용성 인자 A라고 하는 물질의 중요성을 증명하였으며, 이후 1931년 스위스 유기화학자에 의해 순수한 이 지용성 인자 A(비타민 A)가 분리되어 그 구조가 밝혀졌다.²⁾

비타민 A의 화학 구조(출처: gettyimageskorea)

비타민 B: 이 비타민은 B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9 및 B12로 분류된다. 신경 세포 기능 유지, 적혈구 세포 생성, 지방/탄수화물로부터의 에너지 합성, 잠재적 콜레스테롤, 호르몬 생성, DNA 복제에 관여하는 매우 다양한 기능을 가지고 있다. 빵, 계란, 콩, 너트, 생선과 다양한 과일 및 야채를 통해 섭취할 수 있다.
1. 비타민 B1: 티아민(thiamine)이라 불리기도 하며 수용성이다. 곡류를 통해 섭취할 수 있으며 탄수화물 대사에 관여하는 이 비타민은 뇌 신경계 에너지 공급/젖산 제거 등의 기능을 가지고 있어 피로회복과 무기력증을 해소시킨다. 결핍시 심부전과 말초 신경 장애를 초래하는 각기병을 유발하고, 정서적인 불안감이나 스트레스의 원인을 제공하며, 식욕 감소와 피로나 무기력증을 유발할 수 있다.
2. 비타민 B2: 리보플라빈(riboflavin)이라 불리는 비타민 B2는 세포의 재생과 생장을 원활하게 하고, 암을 비롯한 성인병 예방에 도움을 주며, 피부를 건강하게 해주는 효능이 있다. 결핍시 구강관련 염증이 생길 수 있고, 어린이들의 성장을 방해하기도 하며, 피부염 및 항문에 가려움증을 느끼게도 한다.
3. 비타민 B3: 수용성 비타민으로 나이아신(niacin), 니코틴산(nicotinic acid) 등의 이름으로 불린다. 이 비타민은 탄수화물 대사에서 조효소로 작용하며 탄수화물, 지방, 단백질 대사 과정에 작용하여 지방 합성 및 분해를 도와준다. 동, 식물에 의해 섭취할 수 있으며 기름기 없는 고기에 많은 것으로 알려져 있다. 하루 10~20 mg정도의 섭취로 충분하며 결핍시 펠라그라병 등을 유발한다.
4. 비타민 B5: 판토텐산(pantothenic acid)으로 불리는 이 비타민은 섭취한 음식물을 에너지로 바꾸고, 소화계와 신경계의 건강유지, 피부와 눈건강에 도움을 주며, 호르몬 분비를 원활하게 한다. 이 비타민은 거의 모든 음식물에 들어있어 정상적인 음식물을 섭취하는 사람이면 결핍되지 않으나, 결핍시 피로, 구토, 복통, 호흡기 감염, 우울증, 불면증 등으로 나타날 수 있다.
5. 비타민 B6: 수용성 비타민으로 7가지 유형이 알려져 있으며, 이중 피리독신(pyridoxine)이 가장 대표적이다. 다양한 유형만큼 다양한 기능을 가지고 있는데 두뇌발달, 신진대사 활발, 멜라토닌 생성, 헤모글로빈 생성에 중요한 역할을 한다. 결핍으로 인한 증상은 지루성 피부염, 구내염, 면역력 감소, 피로감, 우울증 등으로 나타난다.
6. 비타민 B7: 비오틴(biotin)이라 불리우는 이 비타민은 탄수화물, 지방, 아미노산 대사에 깊이 관여하는 것으로 장기능 개선, 모발 건강, 당뇨 감소에 효능이 있다고 알려져 있다. 간, 양송이, 콩, 곡류에 많이 함유되어 있으며, 일반적인 식사를 통해 충분히 섭취 가능한 비타민이다. 결핍시 탈모, 손발톱 갈라짐, 피부 발진 등의 증상을 유발한다.
7. 비타민 B9: 엽산(folate)이라 불리는 수용성 비타민으로 신진대사, 뇌기능, 심혈관 건강, 적혈구 생산을 돕고, 노인성 황반 변성을 저해하고 항암효과가 있다고 알려져 있다. 결핍시 발육부진, 구강 염증, 빈혈 및 선천적 결손증을 유발할 수 있다.
8. 비타민 B12: 코발라민(cobalamin)이라고 불리는 이 비타민은 우리 몸에 꼭 필요한 영양소 중 하나로 신경안정 효과를 가지고 있으며, 섭취한 음식물 분해와 핵산 합성 그리고 조혈 작용에 관여한다. 간, 육류, 어패류, 생선, 알류, 유제품 등에 많으며, 식물성 식품에 함유량이 적어 채식자는 결핍을 주의해야 할 주요 비타민이다. 이 비타민의 심각한 결핍은 빈혈과 신경장애로 이어질 수 있다.

비타민 B군의 화학 구초 (출처: , , , , , , , )

비타민 C(아스코르브산, ascorbic acid): 아스코르브산이라고 불리우는 수용성 비타민으로 사람을 포함한 특정 동물에서 합성에 필요한 효소의 결핍으로 반드시 섭취를 통해 얻어야 한다. 이 비타민은 1920년대 말 애디슨병을 일으키는 기전을 연구하던 Albert Szent-Gyorgyi에 의해 오렌지 및 양배추 등의 식물즙과 동물의 부신으로부터 분리되어 헤수론산이라는 이름으로 불렸다. 그 후 Walter Norman Haworth에 의해 구조가 밝혀지면서 아스코르브산이라 명명되었다. 분리된 성분의 물질이 괴혈병(scorbia) 치료제임을 알게 됨으로써 부정의 의미를 가진 접두어 a를 붙여 '항괴혈병을 위한 산'이라 명명된 것이다. 이 비타민의 발견과 구조를 밝힌 두사람의 과학자는 1937년 이와 관련한 계속된 연구를 통해 노벨상을 수상하였다. 이 비타민은 동물의 많은 효소 반응에서 보조인자로 작용하며, 항산화제로서의 역할도 가지고 있으며, 결핍은 동물에서 다양한 효소의 역할을 저해하며 결핍으로 인한 대표적 질병으로는 '괴혈병'을 들 수 있다.

비타민 C 화학 구조()

비타민 D(칼시페롤, calciferol): 지용성 비타민으로 비타민 D2(ergocalciferol)와 D3(cholecalciferol)로 구분한다. 각각 식물(D2)과 동물(D3)에 포함되어 있는 이 비타민은 음식의 섭취를 통해 얻거나 일광욕을 통해 자외선에 노출된 피부에서 합성되기도 한다. 음식물 섭취에 의한 비타민 D나 자외선 노출에 의한 비타민 D는 모두 비활성 상태의 프로호르몬으로 간과 신장에서 두 번의 하이드록실화(hydroxylation)에 의해 활성화된다. 비타민 D는 장에서 칼슘 흡수를 촉진하고 인산염 농도를 유지하여 뼈의 정상적인 영양화를 가능케 하며, 뼈 성장 및 재형성에 필요하다고 알려져 있다.³⁾ 더불어 비타민 D는 세포 생장 조절, 신경 근육 및 면역 기능, 염증 감소 등 신체에서 다양한 역할을 수행한다고 알려져 있다. 비타민 D를 함유한 자연 식품은 많지 않으나 지방을 많이 가진 생선인 연어, 참치, 고등어 등에 많이 함유되어 있으며, 치즈 및 달걀 노른자에서도 소량이 함유되어 있다. 대표적인 비타민 D 결핍증은 골다공증 및 골절과 같은 뼈 손상이 쉬우며 구루병 및 다발성 경화증을 일으키기도 한다.

비타민 D3 화학 구조 ()

비타민 E(토코페롤, tocopherol): 지용성 비타민으로 견과류, 종자 및 식물성 기름 등이 가장 좋은 공급원이며, 녹색 잎이 많은 채소와 곡물에서도 상당량 섭취할 수 있다. 이 비타민의 대표적 활성은 지방이 산화될 때 형성된 활성산소의 생성을 막는 항산화제로서의 역할이다. 우리 신체는 음식을 에너지로 전환할 때 자유 라디칼을 가진 활성산소종들을 만들어내는데, 비타민 E는 이들 활성산소종이 가진 해로운 영향으로부터 세포를 보호한다. 비타민 E의 결핍은 근육 약화와 비정상적 걸음, 근육손실, 심장 부정맥, 시력저하, 치매 등을 유발한다.

비타민 E 화학 구조-Tocopherol, ()

비타민 K: 지용성으로 2-methyl-1, 4-naphthoquinone의 일반적 화학구조를 가진 화합물 군을 총칭한다. 대표적 화합물에는 필로퀴논(phylloquinone, 비타민 K1), 메나퀴논(menaquinone, 비타민 K2)이 포함되며, 메나퀴논의 경우 불포화 이소프레닐(isoprenyl) 측쇄(side chain)를 가지며, 측쇄의 길이에 따라 MK-4에서 -13으로 지정된다. 필로퀴논은 주로 녹색 잎이 많은 채소에 존재하며, 메나퀴논은 다양한 동물성 및 발효 식품에 적당량 존재한다. 이 비타민은 프로트롬빈 활성에 관여하여 출혈 시 혈액응고를 촉진하거나 혈관 내 혈액 응고 억제인자 합성에 관여하여 불필요한 혈액응고를 억제하는 역할을 수행한다. 이외에도 비타민 K는 칼슘 조절 단백질의 발현에 관여한다고 알려져 있으며, 골다공증과 밀접한 관련을 가지고 있다고 알려져 있다. 따라서 이 비타민의 결핍은 혈액응고 장애를 유발하거나 골다공증 유발에 의한 쉬운 골절을 일으킨다.

비타민 K1과 K2의 화학 구조 ()

참고 문헌

1. Funk C (1912) The etiology of the defi ciency diseases. Beri-beri, polyneuritis in birds, epidemic dropsy, scurvy, experimental scurvy in animals, infantile scurvy, ship beri-beri, pellagra. J State Med 20: 341
2. Wolf G (2001) Discovery of Vitamin A. Encyclopedia of Life Sciences
3. Cranney C, Horsely T, O’Donnell S 등 (2007) Effectiveness and safety of vitamin D. Evidence Report/Technology Assessment No. 158 prepared by the University of Ottawa Evidence-based Practice Center under Contract No. 290-02.0021. AHRQ Publication No. 07-E013. Rockville, MD: Agency for Healthcare Research and Quality.

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목차

비타민의 종류와 구조

관련 용어 해설

참고 문헌