루테인

1. 개요

루테인은 망막의 황반에 농축되어 시력 보호에 기여하는 것으로 알려진 카로티노이드의 일종이다. 산화 스트레스와 청색광으로부터 눈을 보호하는 역할과 관련하여 연구가 진행되었으며, 황반변성 및 백내장 예방에 대한 연구 결과가 보고되었다. 루테인은 식품 및 보조제에 색소로 사용되며, 잎채소, 과일 등에 함유되어 있다. 식약처에서는 루테인의 하루 최대 섭취량을 20mg으로 규정하고 있으며, 루테인 시장은 제약, 건강 보조 식품, 식품, 동물 사료 등 다양한 분야에서 상업적 가치를 지닌다.

2. 역할

루테인은 세 가지 색상 시력을 담당하는 망막의 작은 영역인 황반에 집중되어 있지만, 망막 루테인의 정확한 기능적 역할은 아직 밝혀지지 않았다. 프로비타민 A 활성은 없으며, 체내에서는 구조를 바꾸지 않고 단백질에 결합된 상태로 존재한다. 불포화 이중 결합(폴리엔 사슬)과 단일 결합이 교대로 연결된 긴 구조로 인해 청색광을 흡수할 수 있다. 폴리엔 사슬은 빛이나 열에 의한 산화 분해를 받기 쉽고, 산에도 불안정하다. 루테인은 지용성 분자이므로, 소장에서 흡수되기 위해서는 식사에 지방이 포함되어 있어야 한다.

식물 중에서는 두 개의 수산기에 하나 또는 두 개의 지방산이 결합된 지방산 에스테르 형태로 존재한다. 루테인 에스테르를 검화 (탈 에스테르화)하여 유리 루테인을 얻으면, 검화 지방산과의 몰비가 1:1에서 1:2까지 임의의 비율로 루테인을 얻을 수 있다. 시판되는 보충제는 유리 루테인 또는 에스테르 형태로 판매되고 있다.

2.0.1. 황반변성 연구

루테인은 3차원 시야를 담당하는 망막의 작은 부위인 황반에 집중적으로 존재하는 것으로 알려져 있다. 루테인이 산화 스트레스와 청색광의 고에너지 광자로부터 눈을 보호하는 데 도움을 준다는 가설이 있다. 여러 연구에서 루테인 섭취와 눈의 안료 사이에 직접적인 관계가 있음을 보여준다.

2013년, 노인성 눈 질환 연구(AREDS2) 결과는 루테인이 함유된 식이 보충제가 노인성 황반 변성(AMD) 진행을 25% 감소시킨다는 것을 보여주었다. 그러나 루테인과 제아잔틴은 AMD 예방에 전반적인 효과는 없었지만, 연구 시작 시 루테인과 제아잔틴 섭취량이 적었던 참가자가 연구 기간 동안 루테인과 제아잔틴이 포함된 AREDS 제형을 복용했을 때 진행성 AMD 발병 가능성이 약 25% 낮았다.

AREDS2에서 참가자들은 네 가지 AREDS 제형(원래 제형, 베타카로틴 없는 제형, 아연 함량 낮은 제형, 베타카로틴 없고 아연 함량 낮은 제형) 중 하나를 복용했다. 또한, 루테인과 제아잔틴(10mg 및 2mg), 오메가-3 지방산(1,000mg), 루테인/제아잔틴 및 오메가-3 지방산, 또는 위약을 포함한 네 가지 추가 보충제 또는 조합 중 하나를 복용했다. 연구 결과, 오메가-3 지방산 또는 루테인과 제아잔틴 추가에 따른 전반적인 추가 이점은 없었다. 그러나 베타카로틴을 복용하지 않은 사람들과 식단에 루테인과 제아잔틴이 거의 없는 사람들, 두 하위 그룹에서는 이점이 발견되었다. 베타카로틴 제거는 진행성 AMD 발병에 대한 제형의 보호 효과를 감소시키지 않았으며, 이는 고용량 베타카로틴이 흡연자에게서 폐암 위험 증가와 관련이 있다는 점을 고려할 때 중요했다. 따라서 향후 제형에서 베타카로틴을 루테인과 제아잔틴으로 대체하는 것이 권장되었다.

식이 루테인과 제아잔틴에 대한 세 번의 후속 메타 분석 결과, 이러한 카로티노이드가 초기 단계 AMD에서 후기 단계 AMD로의 진행 위험을 낮춘다는 결론을 내렸다. 2023년 여러 국가의 26개 연구에 대한 코크란 리뷰는 제아잔틴과 루테인 단독으로 함유된 식이 보충제가 AMD 진행에 위약에 비해 거의 효과가 없다는 결론을 내렸다. 일반적으로 조기 AMD의 치료 또는 예방에 식이 또는 보충 제아잔틴 또는 루테인의 효과를 평가하기에는 증거가 불충분하다.

횡단 연구와 후향적 코호트 연구에서는 식사, 혈액, 망막에서 루테인과 제아잔틴 농도가 높을수록 연령 관련 황반 변성 발병이 적다는 연관성이 있었다. 그러나 몇몇 전향적 코호트 연구에서는 루테인과 제아잔틴 섭취와 연령 관련 황반 변성 발병 위험 사이에 아무런 관련이 없었다. 현재까지의 과학적 증거에 따르면, 과일과 채소로부터 최소 6mg의 루테인 및 제아잔틴을 섭취하면 연령 관련 황반 변성 위험을 줄일 수 있다.

연령 관련 눈 질환 연구 2(AREDS2)의 무작위 대조 시험에서, 경미한 연령 관련 황반 변성에서 중증으로의 진행을 비교한 결과, 위약군, 루테인(10mg)+제아잔틴(2mg)군, DHA+EPA군, 루테인+제아잔틴+DHA+EPA군 4개 군 간에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 루테인+제아잔틴 포함 군과 미포함 군 비교에서는 유의미한 차이가 있었다. 다만, 중증 연령 관련 황반 변성을 위축형과 삼출형으로 나누어 분석했을 때, 삼출형은 억제할 수 있지만 위축형은 억제할 수 없다는 결과가 나왔다.

위축형 연령 관련 황반 변성 환자를 대상으로 한 무작위 대조 시험에서, 10mg의 루테인 보충을 통해 1년 후에 시력이 위약에 비해 약간 향상되었다. 그러나 연구자들은 위축형 연령 관련 황반 변성 환자에 대한 장기간의 루테인 보충 효과를 평가하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 결론짓고 있다.

2.0.2. 백내장 연구

초기 역학적 증거에 따르면 루테인과 제아잔틴 섭취를 늘리면 백내장 발병 위험을 낮출 수 있다. 13~15년 동안 수집된 데이터에 따르면 식품 및 보충제를 통해 매일 2.4mg 이상의 루테인/제아잔틴을 섭취하는 것은 핵 렌즈 혼탁 발생률 감소와 유의미한 상관관계가 있는 것으로 나타났다.

두 건의 메타 분석은 루테인과 제아잔틴의 높은 식이 함량 또는 혈청 농도와 백내장 위험 감소 사이의 상관관계를 확인했다. 루테인과 제아잔틴 보충이 백내장에 미치는 영향을 테스트하는 임상 중재 시험은 단 하나만 발표되었다. AREDS2 시험은 연령 관련 황반 변성의 진행 위험이 있는 피험자를 등록했다. 전체적으로 루테인(10mg)과 제아잔틴(2mg)을 섭취한 그룹은 백내장 수술이 필요할 정도로 진행될 가능성이 더 낮지 않았다. 연구 저자들은 루테인과 제아잔틴의 식이 섭취가 낮은 사람들에게 백내장 예방 효과가 있을 수 있지만, 더 많은 연구가 필요하다고 권고했다.

4개의 대규모 전향적 코호트 연구에서, 루테인과 제아잔틴이 풍부한 식품의 섭취가 가장 많은 남녀는 백내장의 위험이 낮았다. 그러나 이것이 루테인과 제아잔틴 섭취와 관련이 있는지, 카로티노이드가 풍부한 식단과 관련된 다른 요소와 관련이 있는지는 알 수 없으며, 추가 연구가 필요하다.

2.1. 색소로서의 역할

주황색, 노란색 과일과 잎이 많은 녹색 채소를 통해 자연스럽게 루테인을 섭취할 수 있다. 2013-2014년 전미보건영양조사(NHANES)에 따르면, 미국의 성인들은 하루에 1.7mg의 루테인과 지아잔틴을 섭취한 것으로 나타났다. 과다하게 섭취할 시 부작용으로 카로틴피부증(carotenodermia)이 나타난다.

식품 첨가제인 루테인의 식품 첨가물 코드 번호는 E161b이며 아프리칸메리골드(천수국, African marigold)에서 추출된다. EU와 호주, 뉴질랜드에서 루테인의 사용이 승인되었다. 미국에서는 사람이 소비하는 음식의 착색료로 루테인을 사용하지 않지만, 동물의 사료에는 첨가할 수 있다. 닭에게 루테인을 공급하면 피부와 달걀색이 난황색이 된다.

이 크산토필은 동족 화합물인 제아잔틴과 마찬가지로, 노란색-빨간색 색상 때문에 주로 식품 및 보조제 제조에 색소로 사용되어 왔다. 루테인은 파란색 빛을 흡수하므로 낮은 농도에서는 노란색으로 보이고, 높은 농도에서는 오렌지-빨간색으로 나타난다.

많은 명금류(예: 금조, 저녁 멧새, 노랑울새, 노란가슴솔새, 푸른까치 등)는 깃털에 색을 입히기 위해 식단에서 얻은 루테인을 성장 조직에 축적한다.

3. 식품 속 루테인

주황색, 노란색 과일과 잎이 많은 녹색 채소를 통해 자연스럽게 루테인을 섭취할 수 있다. 2013-2014년 전미보건영양조사(NHANES)에 따르면, 미국 성인들은 하루에 1.7mg의 루테인과 지아잔틴을 섭취한 것으로 나타났다. 현재 루테인에 대한 권장 섭취량은 존재하지 않지만, 하루에 6-10mg을 섭취했을 때 일부 긍정적인 건강 효과가 나타났다. 과다하게 섭취할 시 부작용으로 카로틴피부증(carotenodermia)이 나타난다.

식품 첨가물인 루테인의 식품 첨가물 코드 번호는 E161b이며 아프리칸메리골드(천수국, African marigold)에서 추출된다. EU와 호주, 뉴질랜드에서 루테인의 사용이 승인되었다. 미국에서는 사람이 소비하는 음식의 착색료로 루테인을 사용하지 않지만, 동물의 사료에는 첨가할 수 있다. 닭에게 루테인을 공급하면 피부와 달걀색이 난황색이 된다.

다음은 루테인이 비교적 많이 들어있는 음식들이다.

4. 섭취 권장량 및 안전성

대한민국 식품의약품안전처에서는 루테인의 하루 최대 섭취량을 20mg으로 규정하고 있다. 그러나 외국에서는 일주일에 30mg을 넘게 섭취하지 않도록 권고하고 있다. 루테인에 포함된 카로티노이드 성분을 장기간 고용량 복용하면 폐암 발병 위험이 높아질 수 있다는 연구 결과도 있다. 비정부 기구의 평가에 따르면 루테인의 관찰된 안전 수준(OSL)은 20mg/일이다. 이보다 훨씬 많은 양을 섭취해도 부작용이 없을 수 있지만, 장기간의 안전성을 확신하기에는 데이터가 부족하다. 미국 식품의약국이나 유럽 식품 안전청은 루테인을 필수 영양소로 간주하지 않으며, 허용 가능한 최대 섭취량을 설정하지 않았다.

횡단 연구와 후향적 코호트 연구에서는 식사, 혈액, 망막에서 루테인과 제아잔틴 농도가 높을수록 연령 관련 황반 변성 발병이 적다는 연관성이 나타났다. 그러나 일부 전향적 코호트 연구에서는 루테인과 제아잔틴 섭취와 연령 관련 황반 변성 발병 위험 사이에 관련이 없다는 결과도 나왔다. 현재까지의 과학적 증거에 따르면, 과일과 채소를 통해 최소 6mg/일의 루테인 및 제아잔틴을 섭취하면 연령 관련 황반 변성 위험을 줄일 수 있다.

4개의 대규모 전향적 코호트 연구에서 루테인과 제아잔틴이 풍부한 식품을 많이 섭취한 남녀는 백내장 위험이 낮았다. 그러나 이것이 루테인과 제아잔틴 섭취 때문인지, 카로티노이드가 풍부한 식단의 다른 요소 때문인지는 불분명하며, 추가 연구가 필요하다.

연령 관련 눈 질환 연구 2(AREDS2)의 무작위 대조 시험에서는 경미한 연령 관련 황반 변성에서 중증으로의 진행을 비교했을 때, 위약군, 루테인(10mg/일)+제아잔틴(2mg/일)군, DHA+EPA군, 루테인+제아잔틴+DHA+EPA군 4개 군 간에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 다만, 루테인+제아잔틴 포함군과 미포함군 비교에서는 유의미한 차이가 있었다. 중증 연령 관련 황반 변성을 위축형과 삼출형으로 나누어 분석했을 때는 삼출형은 억제할 수 있지만 위축형은 억제할 수 없다는 결과가 나왔다.

위축형 연령 관련 황반 변성 환자를 대상으로 한 무작위 대조 시험에서는 10mg/일의 루테인 보충을 통해 1년 후 시력이 위약에 비해 약간 향상되었다. 그러나 연구자들은 위축형 연령 관련 황반 변성 환자에 대한 장기간의 루테인 보충 효과를 평가하기 위해 추가 연구가 필요하다고 결론 내렸다.

5. 상업적 가치

루테인 시장은 제약, 건강 보조 식품, 식품, 애완 동물 사료, 동물 및 어류 사료로 세분화된다. 루테인 제약 시장은 약 190 규모로 추정되며, 영양 보조 식품 및 식품 부문은 약 110 규모로 추정된다. 루테인의 애완 동물 사료 및 기타 동물 응용 분야는 연간 175로 추정된다. 여기에는 계란 노른자의 색상을 내기 위한 닭(보통 다른 카로티노이드와 함께 사용), 야생에서 잡은 것과 유사한 색상의 육류를 만들기 위한 양식 어류가 포함된다. 건강 보조 식품 산업에서 루테인의 주요 시장은 눈 건강 유지에 도움이 된다는 주장의 제품이다. 피부 건강을 위한 경구 및 국소 제품에 대한 새로운 응용 분야가 부상하고 있다. 경구 보충제를 통한 피부 건강은 2 규모의 카로티노이드 시장에서 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나이다.