모유올리고당
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1. 개요
모유올리고당(HMO)은 아기의 소화기관에서 소화되지 않고 장까지 도달하여 다양한 건강 증진 효과를 나타내는 모유의 주요 성분이다. 프리바이오틱스 효과를 통해 장내 유익균, 특히 비피더스균의 성장을 촉진하여 장 관련 질병 및 감염 위험을 감소시키고, 병원균 및 바이러스 감염을 예방하며 면역 체계 조절과 염증 감소에 기여한다. 또한 미숙아의 괴사성 장염 위험을 낮추고 두뇌 발달에 도움을 주는 시알산을 공급한다. HMO는 약 200여 종이 존재하며, 유전적 요인과 수유 시기에 따라 구성과 농도가 다르며, 영아 분유 및 과민성 대장 증후군 치료에도 활용된다. 산업적으로는 대장균을 이용한 발효 방식으로 대량 생산되며, 아시아에서는 대한민국에서 유일하게 생산이 가능하다.
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| 모유올리고당 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 명칭 | 모유 올리고당 |
| 로마자 표기 | Moyu olligodang |
| 다른 이름 | 인간 우유 올리고당 (Human Milk Oligosaccharides, HMO) 인간 모유 올리고당 |
| 구조 및 구성 | |
| 구성 단당류 | D-글루코스 D-갈락토스 L-푸코스 N-아세틸뉴라민산 (시알산) N-아세틸글루코사민 |
| 코어 구조 | 락토스 |
| 결합 | β1-2 β1-3 β1-4 β1-6 α1-2 α1-3 α1-4 |
| 기능 | |
| 주요 기능 | 장내 미생물총 조절 병원균 부착 방지 면역 조절 |
| 장내 미생물총 조절 메커니즘 | 특정 유익균 (예: 비피도박테리움 종)의 선택적 성장 촉진 |
| 병원균 부착 방지 메커니즘 | 데코이 수용체 역할 병원균의 상피 세포 부착 방해 |
| 면역 조절 메커니즘 | 면역 세포 발달 및 기능 조절 염증 반응 조절 |
| 건강 효과 | |
| 영아 건강 | 감염성 질환 예방 (예: 설사, 호흡기 감염) 괴사성 장염 위험 감소 알레르기 질환 예방 뇌 발달 촉진 |
| 산모 건강 | 유익균 증진으로 인한 산모 건강 증진 가능성 |
| 연구 및 응용 | |
| 연구 동향 | 모유 올리고당의 구조-기능 관계 규명 장내 미생물총과의 상호작용 연구 다양한 질병 예방 및 치료 효과 연구 |
| 응용 분야 | 영아용 조제분유 첨가 건강 기능 식품 개발 의약품 개발 |
| 추가 정보 | |
| 함량 | 모유 내 농도는 개인 및 시기에 따라 다르나, 일반적으로 초유에 가장 많이 함유 |
| 합성 | 효소적 합성 또는 화학적 합성 |
2. 특징
모유올리고당(HMO)은 모유에서 유당 및 지방 다음으로 세 번째로 많은 고형 성분이다.[29] 모유에 9.9–24.9 g/L의 농도로 존재하며, 그 종류는 200여 가지가 넘는다. 모유에 함유된 HMO의 양과 종류는 산모 개인이나 수유 기간에 따라 다르다. 올리고당의 80%를 차지하는 2'-푸코실락토스(2'-FL)는 약 2.5g/L 농도로 존재한다.[30]
HMO의 가장 큰 특징은 아기의 소화 기관에서 분해되지 않아 영양분으로 직접 사용되지 않고 장까지 도달한다는 점이다.[3][24] 장까지 도달한 HMO는 프리바이오틱스 효과를 나타내며 다양한 건강 증진 효과를 보인다.[31][1][5][20] 이러한 특징 때문에 모유 수유를 하지 않는 아기를 위한 영아식 보충제로도 활용된다.[35][26]
2. 1. 프리바이오틱 효과
모유에 함유된 모유올리고당(HMO)은 아기에게 소화되지 않고 장까지 도달한다. 장에 도달한 HMO는 프리바이오틱스 효과를 나타내어, 장내 유익균, 특히 건강한 아기에게 많은 비피더스균(Bifidobacteria)의 먹이로 사용된다.[31][3][24]
HMO는 장내 유익균을 증식시켜 병원성 세균과 바이러스의 수를 줄이고, 건강한 장내 세균총(장내 미생물 군집) 형성을 돕는다. 이를 통해 장 관련 질병의 위험을 낮추는 데 기여한다. 최근 연구에 따르면, HMO는 바이러스 및 세균 감염 위험을 상당히 낮추어 설사나 호흡기 질환에 걸릴 가능성을 줄이는 것으로 나타났다.
HMO의 이러한 보호 기능은 특정 세균이나 바이러스와 같은 병원체와 접촉할 때 활성화된다. 병원체는 일반적으로 장 세포 표면에 있는 글리칸 수용체(인간 세포 표면에 당 분자가 사슬처럼 연결된 구조)에 결합하여 세포를 감염시킨다. 연구 결과, HMO는 이 글리칸 수용체와 유사한 구조를 가져 병원체가 장 세포 대신 HMO에 결합하도록 유도한다. HMO에 결합한 병원체는 그대로 몸 밖으로 배출되어 감염 위험이 줄어든다.[32][33][1][9][20][23] 또한 HMO는 노로바이러스, 노워크 바이러스, 인플루엔자 바이러스, RSV 등 여러 바이러스에 결합하여 바이러스 양을 줄일 수 있음이 입증되었다.[4]
이 외에도 HMO는 면역 체계의 특정 세포 반응에 영향을 미쳐 염증 반응을 줄이는 것으로 보이며,[32][34][1][5][20][25] 미숙아에게 치명적일 수 있는 괴사성 장염(NEC)의 발병 위험을 낮추는 데에도 관련이 있는 것으로 여겨진다.[32][1][20]
일부 HMO 대사 산물은 신경계나 뇌 발달에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 특정 HMO는 아이의 뇌 발달과 지적 능력에 필수적인 필수 영양소인 시알산을 공급하는 것으로 연구되었다.[32][34][1][5][20][25] HMO가 장내 세균의 탄소원으로 얼마나 적합한지 확인하는 실험에서, HMO는 특히 ''Bifidobacterium longum'' 아종 ''infantis''에게 매우 선택적인 먹이가 된다는 사실이 밝혀졌다. 이 세균은 HMO를 효율적으로 사용하는 유전자를 가지고 있어, HMO와 특정 장내 세균이 함께 진화했을 가능성을 시사한다.[6]
최근 연구에서는 HMO가 성인의 장에서도 유익균(특히 비피도박테리아) 수를 늘리고 장 부착을 도와 장벽을 강화하며, 체내 병원균과 결합하여 배출시킴으로써 면역 기능 강화에 도움을 줄 수 있다는 결과가 보고되었다.[36][37] 이러한 중요성 때문에 HMO는 모유 수유를 하지 않는 아기들을 위한 영아식 보충제로도 사용된다.[35][26]
2. 2. 병원균 및 바이러스 감염 예방
모유에 함유된 모유올리고당(HMO)은 아기의 몸에서 소화되지 않고 장까지 그대로 도달한다. 장에 도착한 HMO는 프리바이오틱스 역할을 하여 장내 유익균, 특히 건강한 아기에게 많이 발견되는 비피더스균의 먹이가 된다.[3][24][31] 이러한 유익균의 증식은 병원성 세균의 수를 줄여 건강한 장내 세균총(장내 마이크로바이옴)을 형성하고 장 관련 질병의 위험을 낮추는 데 도움을 준다.최근 연구에 따르면, HMO는 바이러스 및 세균 감염의 위험을 현저히 낮추어 설사나 호흡기 질환에 걸릴 가능성을 줄이는 것으로 알려져 있다. 이러한 보호 기능은 특정 세균이나 바이러스와 같은 병원체와 접촉할 때 활성화된다. 병원체는 일반적으로 장 세포 표면에 있는 글리칸 수용체(인간 세포 표면에 당 분자들이 사슬처럼 연결된 구조)에 결합하여 세포를 감염시킨다.
연구자들은 HMO가 이 글리칸 수용체의 구조를 모방한다는 사실을 발견했다. 이 때문에 병원체는 원래 결합해야 할 장 세포 대신 HMO에 달라붙게 된다. HMO에 결합한 병원체는 결국 몸 밖으로 배출되어 감염 위험을 줄이는 효과를 나타낸다.[1][9][20][23][32][33] 실제로 HMO는 노로바이러스나 노워크 바이러스와 같은 여러 장 바이러스에 결합할 수 있으며, 인플루엔자 바이러스나 호흡기 세포융합 바이러스(RSV) 감염 시 체내 바이러스 양을 줄이는 데도 효과가 있는 것으로 확인되었다.[4]
최근 성인 대상 연구에서도 HMO 섭취가 장내 비피더스균 총 수를 증가시키고 장벽을 튼튼하게 만드는 데 도움을 줄 수 있다는 결과가 나왔다. 또한, 체내 병원균, 노로바이러스 등과 결합하여 대변으로 배출시킴으로써 면역 기능 강화에 기여할 수 있음이 밝혀졌다.[36][37]
2. 3. 면역 조절 및 염증 감소
모유올리고당(HMO)은 면역 체계의 특정 세포 반응에 영향을 주어 염증 반응을 줄이는 것으로 보인다.[1][5][20][25][32][34] 또한 HMO는 미숙아에게 생명을 위협할 수 있는 질병인 괴사성 장염(NEC)의 발병 위험을 줄이는 것으로 여겨진다.[1][20][32]HMO의 이러한 면역 관련 보호 기능은 특정 병원체, 예를 들어 특정 세균이나 바이러스와 접촉할 때 활성화된다. 연구자들은 HMO가 장 상피 세포 표면의 글리칸 수용체를 모방하여, 병원체가 장 세포 대신 HMO에 결합하도록 유도한다는 사실을 발견했다. 병원체와 결합한 HMO는 체외로 배출되어 감염 위험을 줄이는 데 기여한다.[1][9][20][23][32][33] 실제로 HMO는 노로바이러스, 노워크 바이러스, 인플루엔자, 호흡기 세포 융합 바이러스(RSV) 등 여러 바이러스에 결합하여 바이러스 부하를 줄이는 데 도움을 줄 수 있다는 연구 결과가 있다.[4]
최근 연구에서는 성인의 경우에도 HMO 섭취가 장내 비피더스균 수를 늘리고 장 부착을 도와 장벽을 강화하며, 체내 병원균과 결합하여 배출시킴으로써 면역 기능을 강화할 수 있음을 시사한다.[36][37]
2. 4. 괴사성 장염(NEC) 예방
모유올리고당(HMO)은 미숙아에게 발생하여 생명을 위협할 수 있는 질병인 괴사성 장염(NEC)의 발병 위험을 줄이는 것으로 알려져 있다.[32][1][20]2. 5. 두뇌 발달 촉진
모유올리고당(HMO)에서 유래하는 일부 대사 산물은 신경계나 뇌에 직접 영향을 미칠 수 있으며, 이는 장기적으로 어린이의 발달과 행동에 영향을 줄 수 있다. 연구에 따르면 특정 HMO는 아이에게 시알산을 공급한다. 시알산은 아이의 뇌 발달과 지적 능력 향상에 필수적인 영양소이다.[1][5]3. 종류 및 구성
모유올리고당(HMO)은 유당 및 지방 다음으로 모유에서 세 번째로 많은 고형 성분이다.[29][8] 인간의 모유에는 다른 동물에 비해 훨씬 더 풍부하고 구조적으로 다양한 종류의 HMO가 존재하며,[7][1] 현재까지 약 200여 종이 알려져 있다.[22][8] 모유에 함유된 HMO의 총 농도, 개별 HMO의 종류와 양은 산모 개인별 특성(유전적 요인 등)이나 모유 수유 시기(초유, 이행유, 성숙유, 후기유 등)에 따라 달라진다.[30][9][11] 예를 들어, 많은 여성에게서 2'-푸코실락토스(2'-FL)가 주요 HMO 중 하나로 발견되지만,[30][9] 이 외에도 다양한 종류가 존재하며[10] 각 HMO의 농도는 수유 단계에 따라 변화한다.[11]
3. 1. 주요 HMO
사람의 모유에 들어있는 올리고당(HMO)은 유당 및 지방 다음으로 세 번째로 풍부한 고형 성분이다.[21][8] 모유 속 HMO의 농도는 약 9.9 - 24.9 g/L 범위에 해당한다.[21] 구조적으로 서로 다른 약 200가지 종류의 HMO가 알려져 있으며,[22] 모유에 포함된 HMO의 양과 종류는 각 산모마다, 그리고 모유 수유 기간에 따라 달라진다.[9][11]전체 여성의 약 80%에게서 가장 두드러지게 나타나는 주요 HMO는 2'-푸코실락토스(2'-FL)로, 모유에 약 2.5 g/L의 농도로 존재한다.[23][9] 이 외에도 락토-N-테트라오스(LNT), 락토-N-네오테트라오스(LNnT), 락토-N-푸코펜타오스(LNFP) 등이 비교적 풍부하게 존재하는 주요 HMO에 속한다.[10] 각 HMO의 농도는 수유 단계(초유, 이행유, 성숙유, 후기유)에 따라 변화하며, 이는 산모의 유전적 요인이나 임신 기간 등 다양한 요인의 영향을 받는다.[11]
3. 2. HMO 분류
약 200개의 구조적으로 다른 사람 모유 올리고당(HMO)이 알려져 있으며[22][8], 이는 크게 푸코실화 HMO(fucosylated HMO), 시알산화 HMO(sialylated HMO), 중성 코어 HMO(neutral core HMO)로 분류된다.[8] 모유에 함유된 HMO의 총 농도는 약 11.3 g/L에서 17.7 g/L 사이로, 수유 단계에 따라 달라진다.[11] 또한, 모유 속 HMO의 구성(양과 종류)은 각 어머니의 유전적 특성이나 모유 수유 기간 등에 따라 개인차가 크다.[9][23]전체 여성의 약 80%에서 가장 풍부하게 발견되는 HMO는 2'-푸코실락토스(2'FL)이며, 모유 내 농도는 약 2.5 g/L이다.[9][23] 그 외에도 락토-N-테트라오스(LNT), 락토-''N''-네오테트라오스(LNnT), 락토-''N''-푸코펜타오스(LNFP) 등이 비교적 풍부하게 존재한다.[10]
각 HMO의 농도는 수유 기간(초유, 이행유, 성숙유, 후기유)에 따라 변화하며, 어머니의 유전적 분비 상태 및 임신 기간과 같은 다양한 요인의 영향을 받는다.[11] 수유 단계별 주요 HMO의 평균 농도는 아래 표와 같다.
3. 3. 수유 단계별 HMO 농도 변화
모유 올리고당(HMO)의 농도는 모유 수유 기간에 따라 변화한다.[11] 수많은 연구에 따르면 각 개별 사람 모유 올리고당의 농도는 수유의 다양한 기간(초유, 이행유, 성숙유 및 후기유)에 걸쳐 변화하며, 어머니의 유전적 분비 상태 및 임신 기간과 같은 다양한 요인에 따라 달라진다.[11]
4. 유전적 요인과 HMO 생성
모든 HMO는 기본적으로 유당 구조에서 시작하며, 여기에 N-아세틸글루코사민, D-갈락토스, 시알산, L-푸코스와 같은 네 가지 단당류가 결합하여 다양한 올리고당 구조를 형성한다.[11] 사람 모유에 포함된 HMO의 구성과 다양성은 개인의 유전적 요인에 따라 크게 달라지는데, 특히 두 가지 특정 효소인 α1-2-푸코실전달효소(FUT2)와 α1-3/4-푸코실전달효소(FUT3)의 활성 여부가 결정적인 영향을 미친다.[16]
이들 효소의 유전적 차이로 인해 어떤 어머니는 특정 종류의 HMO를 생성하지 못할 수 있다. 예를 들어, FUT2 효소가 유전적으로 비활성화된 경우 α1-2 결합을 가진 푸코실화 HMO가 모유에 포함되지 않으며, FUT3 효소가 비활성화된 경우에도 특정 푸코실화 HMO가 거의 발견되지 않는다.[16][17] 전 세계적으로 이러한 효소 활성 상태는 인구 집단별로 다양하게 나타나며, 이는 모유 내 HMO 구성의 개인차를 만드는 주요 원인이 된다.[17]
4. 1. FUT2와 FUT3 효소
모유올리고당(HMO)의 다양성은 주로 두 가지 특정 효소인 α1-2-푸코실전달효소(FUT2)와 α1-3/4-푸코실전달효소(FUT3)의 활성에 따라 결정된다.[16] 모든 HMO는 기본적으로 유당에서 유래하며, 여기에 N-아세틸글루코사민, D-갈락토스, 시알산, L-푸코스와 같은 단당류가 결합하여 다양한 구조의 올리고당을 형성한다.[11]FUT2 효소는 HMO 구조에 α1-2 결합으로 푸코스를 첨가하는 역할을 한다. 따라서 FUT2 효소가 유전적으로 비활성화된 어머니의 모유에는 α1-2-푸코실화 HMO가 포함되어 있지 않다. 반면, FUT3 효소는 α1-3 또는 α1-4 결합으로 푸코스를 첨가하는 데 관여하며, 이 효소가 비활성화된 경우에는 α1-4-푸코실화 HMO가 거의 발견되지 않는다.[16]
전 세계적으로 어머니의 약 20%는 FUT2 효소가 비활성 상태(비분비자)이지만 FUT3 효소는 활성 상태(루이스 양성)이며, 약 1%의 어머니는 FUT2와 FUT3 효소 모두 발현하지 않는다(루이스 음성, 비분비자).[17] 이러한 유전적 차이에 따라 모유 내 HMO 구성이 달라지며, 이는 크게 네 그룹으로 분류될 수 있다.
4. 2. 루이스 및 분비 상태에 따른 모유 그룹
모든 HMO는 유당에서 유래하며, 이는 네 가지 단당류(N-아세틸글루코사민, D-갈락토스, 시알산, L-푸코스)가 결합하여 올리고당을 형성하는 방식으로 만들어진다.[11] 사람의 모유에 있는 HMO의 다양성은 두 가지 특정 효소, 즉 α1-2-푸코실전달효소(FUT2)와 α1-3/4-푸코실전달효소(FUT3)의 활성 여부에 따라 달라진다.[16]FUT2 효소가 비활성화된 어머니의 모유에는 α1-2-푸코실화 HMO가 포함되어 있지 않으며, FUT3 효소가 비활성화된 경우에도 α1-4-푸코실화 HMO는 거의 발견되지 않는다. 일반적으로 전 세계 어머니의 약 20%는 활성 FUT2 효소를 가지고 있지 않지만(비분비자), 활성 FUT3 효소를 가지고 있다. 또한, 약 1%의 어머니는 FUT2와 FUT3 효소를 모두 발현하지 않는다.[17] 이러한 효소 활성 여부에 따라 모유를 다음과 같이 네 그룹으로 분류할 수 있다.
| 모유 그룹 | 유전자 분류 | 루이스 상태 (FUT3 효소 존재 여부) | 분비 상태 (FUT2 효소 존재 여부) | 분비되는 주요 HMO | 추정되는 전 세계 빈도 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 루이스 양성, 분비자 | 예 | 예 | 2'FL, 3-FL, DFL, LNT, LNnT, LNFP-I, LNFP-II, LNDFH-I, LNDFH-II | 70% |
| 2 | 루이스 양성, 비분비자 | 예 | 아니오 | 3-FL, LNT, LNnT, LNFP-II, LNFP-III, LNDFH-II | 20% |
| 3 | 루이스 음성, 분비자 | 아니오 | 예 | 2'FL, 3-FL, DFL, LNT, LNnT, LNFP-I, LNFP-III | 9% |
| 4 | 루이스 음성, 비분비자 | 아니오 | 아니오 | 3-FL, LNT, LNnT, LNFP-III, LNFP-V | 1% |
5. 응용 분야
(내용 없음)
5. 1. 영아용 조제분유
역사적으로 모유올리고당(HMO)은 영아 분유의 구성 성분이 아니었기 때문에, 분유를 먹는 아기들은 모유올리고당의 건강상 이점을 누릴 수 없었다. 그러나 최근에는 2'-푸코실락토스(2'-FL)와 락토-N-네오테트라오스(LNnT)를 포함한 일부 모유올리고당이 현대 영아 분유에 첨가되고 있다.[12][13] 또한, 5가지 서로 다른 모유올리고당(2′-푸코실락토스, 2′,3-디-푸코실락토스, 락토-N-테트라오스, 3′-시아릴락토스, 6′-시아릴락토스)의 조합이 장내 미생물에 긍정적인 영향을 미친다는 사실이 임상 시험을 통해 확인되었다.[14] 하지만 이러한 종류의 영아 분유조차도 모유에 자연적으로 존재하는 약 200가지에 달하는 모유올리고당의 풍부함과 다양성에는 미치지 못한다는 점을 고려해야 한다.5. 2. 과민성 대장 증후군(IBS) 치료
모유올리고당은 또한 과민성 대장 증후군(IBS)의 증상을 치료하는 데 사용되며, 이는 선진국의 10~15%에 영향을 미치는 위장 장애이다. 경구 투여된 모유올리고당 혼합물(2'FL 및 LNnT)로 12주 동안 치료한 결과 IBS 환자의 삶의 질이 유의미하게 개선되었다.[15]6. 산업적 생산
20세기 초 유럽에서는 영아 사망률(1년생 1,000명당 사망)이 20% 이상으로 매우 높았다. 특히 모유를 먹지 않은 영아의 사망률이 높았는데, 조제분유를 먹인 영아는 모유를 먹인 영아보다 사망률이 7배나 더 컸다. 이후 모유 수유를 한 영아와 조제분유를 먹은 영아의 대변에서 세균 구성의 차이가 발견되었고, 모유 수유아의 장에는 비피도박테리아가 다량 존재하며 이것이 영아의 건강 유지에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다.
1930년대에 이르러 올리고당이 모유에서 가장 중요한 비피도박테리아 증식 인자임이 확인되었다. 그러나 올리고당의 구조가 매우 복잡하여, 과학자와 산업계가 모유와 구조적으로 동일한 올리고당을 생산할 수 있게 된 것은 비교적 최근의 일이다.[30]
6. 1. 대규모 생산 방법
인간 모유 올리고당(HMO)은 정밀한 산업 발효 방법을 사용하여 대량으로 합성할 수 있다. 이 방법에서는 주로 비병원성 세균인 ''대장균(Escherichia coli)''을 이용한다.[18] 발효 과정은 스테인리스강 생물 반응기에서 무균 공정 조건 하에 진행된다. 이때 세균에게는 탄소원(예: 포도당), 염, 무기질, 미량 원소 등이 공급되며, 유당이 전구체 분자로 추가된다. 세균은 공급받은 유당에 다른 당 단량체를 붙여 HMO로 전환시킨다. 발효가 끝나면 다양한 여과 기술을 통해 HMO를 세균, 단백질, DNA 등과 완전히 분리한다.[18] 이후 정제, 결정화, 건조, 포장 과정을 거쳐 영아 분유 제조업체에 전달되고, 다른 성분들과 혼합되어 최종 제품이 된다.[18]또 다른 방법으로는 갈락토실전이반응(또는 젖당 전이 반응)을 이용한 효소적 합성이 있다. 이는 HMO 생산을 위한 효율적인 방법으로 여겨진다. 이 반응에는 ''p''-니트로페닐-β-갈락토피라노사이드, 우리딘 이인산 갈락토스, 락토스(젖당) 등 다양한 공여체(donor)를 사용할 수 있다. 특히 락토스는 다양한 효소 반응에서 공여체 또는 수용체로 작용할 수 있으며, 치즈 생산 과정에서 부산물로 나오는 유청에서 대량으로 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이 방법을 통한 갈락토올리고당의 대규모 생산에 대해서는 아직 발표된 데이터가 부족한 실정이다.[19][28]
6. 2. 대한민국 내 생산
현재 모유올리고당(HMO)을 산업적으로 생산할 수 있는 국가는 전 세계적으로 5곳이며, 아시아에서는 대한민국이 유일하다.[http://www.aptech.biz/] HMO는 주로 정밀한 산업 발효 방법을 사용하여 대량으로 합성할 수 있다.[18] 예를 들어, 일반적으로 사용되는 비병원성 세균인 ''대장균''을 이용하는 방식이 있다.[18] 발효 과정을 거친 후, 다양한 여과 기술을 통해 HMO를 분리하고 정제하여 영아 분유 제조업체 등에 공급한다.[18]7. 역사
1900년경 유럽의 영아 사망률은 1년생 1,000명당 20% 이상으로 매우 높았다. 특히 모유를 먹지 않은 영아의 사망률이 높았는데, 조제분유를 먹인 영아는 모유를 먹인 영아보다 사망률이 7배나 더 높았다.
연구 결과, 모유 수유아와 조제분유 수유아의 대변에서 세균 구성에 차이가 있음이 발견되었다. 모유 수유아의 장내에는 다량의 비피도박테리아가 존재했으며, 이것이 영아의 건강에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
1930년대에는 올리고당이 모유에서 가장 중요한 비피도박테리아 증식 인자(비피도제닉 인자)임이 확인되었다. 그러나 모유올리고당(HMO)의 구조는 매우 복잡하여, 과학계와 산업계가 모유와 구조적으로 동일한 HMO를 생산할 수 있게 된 것은 비교적 최근의 일이다.[30]
현재 모유올리고당(HMO)을 생산할 수 있는 곳은 전 세계적으로 5곳뿐이며, 아시아에서는 유일하게 한국에서 산업적 생산이 가능하다.[http://www.aptech.biz/]
8. 진화
생후 며칠 된 건강한 신생아의 장에는 비피도박테리움이 우점하는 것으로 알려져 있다. 모유에 함유된 모유올리고당(HMO)은 아기의 직접적인 영양분이 아니라, 아기의 장에 서식하는 유익균, 특히 비피도박테리움의 먹이 역할을 한다.
장내 유익균을 대상으로 HMO 분해 능력을 비교한 실험에서, Bifidobacteria longum|비피도박테리아 롱검la 아종 ''infantis''(''Bifidobacteria longum'' spp. ''infantis'')가 HMO를 가장 효과적으로 이용하는 것으로 나타났다. 이 균주는 이름에 '아기(infant)'라는 의미가 포함된 것처럼 신생아에게 특히 중요하며, 아기의 괴사성 장염 발생을 줄이고 염증을 억제하는 데 기여하는 것으로 밝혀졌다. HMO와 이 유익균은 서로 밀접한 관계를 맺고 있다.[38]
장내 세균의 탄소원으로서 프리바이오틱스 역할을 하는 HMO의 적합성을 검증하기 위한 실험에서는, HMO가 Bifidobacterium longum|비피도박테리움 롱검la biovar. ''infantis''로 알려진 공생 세균에 대해 높은 선택성을 갖는다는 사실이 밝혀졌다. 이 균주 특유의 유전자(공동 조절되는 글리코시다아제 포함) 존재와 HMO를 탄소원으로 이용하는 높은 효율은, HMO와 이를 이용하는 특정 세균 간의 공진화 가능성을 시사한다.[27]
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