산소 라디칼 흡수능
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1. 개요
산소 라디칼 흡수능(ORAC)은 식품의 항산화 능력을 측정하는 방법으로, 자유 라디칼을 생성하는 물질과 형광 물질을 혼합하여 산화 억제 정도를 측정한다. 항산화 능력은 트롤록스를 기준으로 정량화되며, 트롤록스 등가(TE)로 표시된다. 하지만 특정 라디칼에 대한 활성만 측정하고, 생물학적 중요성이 확립되지 않아, 미국 농무부는 2012년 일반 식품에 대한 ORAC 값 웹 출판을 철회했다. 규제 기관들은 생리적 증거가 없는 경우 식품 라벨에 항산화 효능을 주장하는 것을 금지하고 있다. 시험관 내 연구에서 폴리페놀이 ORAC 값에 영향을 미칠 수 있지만, 생체 내 항산화 효과는 미미하거나 없을 가능성이 높다. ORAC 값이 높은 식품으로는 자두, 콩류, 베리류 등이 있으며, 조리 방법에 따라 ORAC 값이 감소할 수 있다. ORAC 값을 비교할 때는 단위와 식품의 형태를 주의해야 하며, "ORAC가 높다"는 광고는 과학적 근거가 부족할 수 있다.
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산소 라디칼 흡수능 | |
---|---|
일반 정보 | |
이름 | 산소 라디칼 흡수능 |
약칭 | ORAC |
유형 | 시험관 내 분석법 |
목적 | 항산화 물질 특성 분석 (과거) |
현재 상태 | 더 이상 권장되지 않음 |
상세 정보 | |
설명 | 산소 라디칼 흡수능(ORAC)은 과거에 시험관 내에서 항산화 물질의 총 항산화 능력을 측정하는 방법으로 사용되었음. |
측정 원리 | 자유 라디칼에 의한 형광 물질의 산화를 억제하는 항산화 물질의 능력 측정. |
형광 물질 | 플루오레세인 |
라디칼 생성 물질 | 아조비스(2-아미디노프로판) 이염산염(AAPH) |
측정 방법 | 일정 농도의 항산화 물질과 형광 물질을 혼합 AAPH를 첨가하여 자유 라디칼 생성 유도 형광 강도의 감소 속도를 측정하여 항산화 능력 평가 |
역사 및 논란 | |
개발 | 1990년대 초 |
개발자 | 카오 G, 알레시오 HM, 커틀러 RG |
문제점 | 생체 내 관련성 부족 시험관 내 조건과 생체 내 조건의 차이 특정 항산화 물질에 대한 과도한 강조 |
USDA의 입장 변화 | 미국 농무부(USDA)는 2012년에 ORAC 데이터베이스를 삭제하고, ORAC 값이 식품의 생리적 효과를 반영하지 않는다고 발표함. |
현재 평가 | |
유효성 | 현재는 ORAC 분석법이 생체 내 항산화 효과를 예측하는 데 유용하지 않다고 여겨짐. |
대안 | 보다 생체 내 관련성이 높은 다른 분석법들이 개발되고 있음. |
EFSA의 입장 | 유럽 식품 안전청(EFSA)은 ORAC 값을 건강 기능성 강조 표시의 근거로 인정하지 않음. |
2. 방법
이 분석법은 아조 화합물과 같은 자유 라디칼 생성제와 혼합된 후 플루오레세인과 같은 형광 분자의 산화 분해를 측정하는 방식으로 이루어진다. 아조 개시제는 가열 시 과산화 라디칼을 생성하여 형광 분자를 손상시키고, 이로 인해 형광이 사라지게 된다. 항산화 물질은 이러한 산화 분해로부터 형광 분자를 보호하는 역할을 하며, 보호되는 정도는 형광 광도계를 사용하여 정량적으로 측정된다. 현재는 플루오레세인이 형광 탐침으로 가장 널리 사용되며, 측정과 계산을 자동화하는 장비도 상용화되어 있다.
산화 분해가 진행됨에 따라 형광 강도는 감소하는데, 일반적으로 자유 라디칼 생성제인 AAPH(2,2'-아조비스(2-아미디노-프로판) 디하이드로클로라이드)를 첨가한 후 35분 동안 이 강도를 기록한다. 항산화제가 존재하면 플루오레세인의 분해 속도가 느려지는데, 이 원리를 이용해 항산화 능력을 측정한다. 형광 강도의 시간에 따른 변화를 나타내는 감쇠 곡선을 기록하고, 항산화제가 있을 때와 없을 때의 두 곡선 사이의 면적을 계산한다. 이후, 비타민 E 유사체인 트로록스(Trolox)를 표준 물질로 사용하여 항산화제가 제공하는 보호 정도를 정량화한다. 다양한 농도의 트로록스를 이용해 표준 곡선을 만들고, 측정하려는 시료를 이 곡선과 비교하여 결과를 "트롤록스 등가"(TE, Trolox Equivalents) 값으로 나타낸다.[5][6]
ORAC 방법을 사용하여 물질의 항산화 능력을 평가하는 것의 가능한 장점은 항산화 능력의 지연 단계가 있는 시료와 없는 시료를 모두 고려한다는 것이다. 이는 작용 속도가 느린 항산화제와 빠른 항산화제가 섞여 있거나, 복합적인 효과를 나타내는 식품 및 보충제를 측정할 때 유용할 수 있다.
하지만 이 방법에는 몇 가지 단점도 지적된다.
# 특정 종류의 라디칼(아마도 주로 과산화물)에 대한 항산화 활성만 측정된다. 그러나 과산화물 라디칼 형성은 아직 증명되지 않았다.
# 손상 반응의 특성이 특징화되지 않는다.
# 이 반응에 자유 라디칼이 관여한다는 증거가 없다.
# ORAC 값이 음식을 섭취한 후 생물학적 유의성을 갖는다는 증거가 없다. 또한, ORAC 값과 건강상의 이점 간의 관계가 확립되지 않았다.
ORAC의 생리적 유의성에 대한 과학적 반박으로 인해, 10년 이상 ORAC 데이터를 수집하고 출판해 온 미국 농무부(USDA)는 2012년 5월에 일반적인 미국 식품에 대한 ORAC 값의 웹 출판을 철회했다.[3]
2. 1. 수정된 ORAC 방법
몇 가지 수정된 ORAC 방법이 제안되었다. 이들 수정된 방법 대부분은 기존과 같이 플루오레세인의 AAPH-라디칼 매개 손상을 측정하는 원리를 따른다. 하지만 전자 상자성 공명(EPR, Electron Paramagnetic Resonance) 기술을 기반으로 하는 ORAC-EPR 방법은 차이가 있다. 이 방법은 항산화 물질의 소거 작용으로 인해 AAPH-라디칼 수준이 감소하는 것을 직접 측정하는 방식이다.[7]3. 규제 지침
ORAC 측정법은 ''in vitro'' 실험을 통해 얻어지는 결과로, 이것이 인체 내(''in vivo'')에서의 실제 항산화 효과를 의미하지는 않는다. 현재까지 식이 항산화 비타민으로 알려진 비타민 A, 비타민 C, 비타민 E 외에는 식품 속 다른 화합물이 인체 내에서 항산화 효능을 발휘한다는 명확한 과학적 증거는 부족하다.
이러한 이유로 미국 식품의약국(FDA)이나 유럽 식품 안전청(EFSA)과 같은 주요 규제 기관들은 식품 라벨에 명확한 생리적 증거 없이 항산화 효능이 있는 것처럼 주장하거나 암시하는 행위를 금지하는 지침을 마련했다. 이는 과학적 근거가 부족한 건강 관련 주장이 소비자에게 혼란을 주는 것을 막기 위한 조치이다. 실제로 미국 농무부(USDA)는 ORAC 값의 생리학적 중요성에 대한 과학적 논란이 제기되자 2012년 관련 데이터 발표를 중단하기도 했다.
결론적으로, 미국과 유럽 연합에서는 특정 식품의 ORAC 값이 높다는 사실만을 근거로 제품 포장 등에 건강상의 이점이 있는 것처럼 광고하는 것은 규제 위반으로 간주된다.
4. 생리적 맥락
시험관 내 연구에서는 폴리페놀이 효과적인 항산화제이며 ORAC 값에 영향을 줄 수 있음을 시사하지만[3][10], 생체 내에서의 항산화 효과는 미미하거나 없을 수 있다.[3][10] 다만, 플라보노이드와 다른 폴리페놀은 아직 명확히 밝혀지지 않은 비항산화 메커니즘을 통해 심혈관 질환이나 암의 위험을 줄일 수 있다는 가능성이 있다.[11]
라이너스 폴링 연구소와 유럽 식품 안전청(EFSA), 그리고 미국 농무부(USDA)는 식이 폴리페놀이 소화된 후에는 직접적인 항산화 효과를 거의 나타내지 않는다고 해석했다.[3][9][10][12] 통제된 실험실 환경과 달리, 생체 내에서 폴리페놀은 잘 보존되지 않으며(5% 미만 흡수), 흡수된 대부분은 체내에서 이물질로 간주되어[13] 빠른 배설을 위해 화학적으로 변형된 대사 산물 형태로 존재한다.[13]
따라서 폴리페놀이 풍부하여 ORAC 값이 높은 식품을 섭취한 후 혈액의 항산화 능력이 증가하는 현상은 폴리페놀 자체의 직접적인 작용보다는, 플라보노이드가 대사되는 과정에서 생성되는 요산 수치가 증가한 결과일 가능성이 높다.[1][13] 연구자 프라이(Prior)는 "우리는 이제 체내에서 플라보노이드의 활동을 추적할 수 있으며, 분명한 것은 신체가 이를 이물질로 인식하고 제거하려 한다는 것"이라고 주장했다.[13]
이러한 ORAC의 생리학적 중요성에 대한 과학적 반박에 따라, 10년 이상 ORAC 데이터를 집계하고 발표해 온 미국 농무부(USDA)는 2012년 5월, 일반적인 미국 식품에 대한 ORAC 값의 웹사이트 게시를 중단했다.
5. 식품 공급원
USDA는 과거 여러 식품의 산소 라디칼 흡수능(ORAC) 값을 측정하여 발표했으나, 2012년 5월 해당 값들이 실제 인체 내에서의 생물학적 의미를 갖는다는 증거가 부족하다는 이유로 관련 자료 공개를 중단했다.[3] 과거 발표된 자료는 특정 식품들의 항산화 잠재력을 비교하는 참고 자료로 활용되기도 한다. ORAC 값은 일반적으로 식품 100g당 마이크로몰 트로록스 당량(μmol TE)으로 표시된다.
아래는 과거 USDA에서 발표했던 일부 식품의 ORAC 값이다.[3][9]
식품 | 1회 제공량 기준 (참고용) | ORAC 값 (μmol TE / 100g) |
---|---|---|
건자두 | 1컵 | 14,582 |
작은 붉은 콩 (건조) | ½컵 | 13,727 |
야생 블루베리 | 1컵 | 13,427 |
붉은 강낭콩 (건조) | ½컵 | 13,259 |
핀토콩 (건조) | ½컵 | 11,864 |
크랜베리 (생것) | 1컵 | 9,584 |
블루베리 (재배종, 생것) | 1컵 | 9,019 |
아티초크 심장 (조리됨) | 1컵 | 7,904 |
코코아 빈 (가공 전 생것) | 1 온스 | 7,840 |
블랙베리 (재배종, 생것) | 1컵 | 7,701 |
라즈베리 (생것) | 1컵 | 6,058 |
딸기 (생것) | 1컵 | 5,938 |
레드 딜리셔스 사과 | 1개 | 5,900 |
그레니 스미스 사과 | 1개 | 5,381 |
피칸 | 1 온스 | 5,095 |
스위트 체리 | 1컵 | 4,873 |
검은 자두 (생것) | 1개 | 4,844 |
러셋 감자 (조리됨) | 1개 | 4,649 |
초크베리 | 1 온스 | 4,497 |
검은 콩 (건조) | ½컵 | 4,181 |
자두 (생것) | 1개 | 4,118 |
갈라 사과 | 1개 | 3,903 |
석류 | 100g | 2,860 |
식품의 조리 방법에 따라 ORAC 값은 크게 달라질 수 있다. 예를 들어, 대부분의 채소를 끓는 물에 데치는 방식은 ORAC 값을 최대 90%까지 감소시킬 수 있는 반면, 증기로 찌는 방식은 상대적으로 항산화 성분을 더 많이 보존하는 것으로 알려져 있다.[14]
5. 1. ORAC 값 비교 시 주의사항
ORAC 데이터를 비교할 때는 사용된 단위가 무엇인지, 그리고 비교 대상인 식품의 종류가 유사한지 주의 깊게 살펴봐야 한다. 평가 방식에 따라 결과가 달라질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 어떤 평가는 건조된 식품 1그램당 ORAC 단위를 측정하는 반면, 다른 평가는 신선하거나 냉동된 상태의 식품 1그램당 ORAC 단위를 측정하기도 한다. 또한, 1회 제공량을 기준으로 ORAC 단위를 비교하는 경우도 있다.측정 단위에 따라 특정 식품의 ORAC 값이 더 높게 나타날 수 있다. 예를 들어, 건포도는 건조되기 전의 포도와 동일한 항산화 능력을 가지지만, 수분이 제거되어 무게당 농축되므로 건포도가 포도보다 1그램당 ORAC 값이 더 높게 나온다. 반대로 수박처럼 수분 함량이 매우 높은 과일은 상대적으로 ORAC 값이 낮아 보일 수 있다.
식품별 일반적인 섭취량도 고려해야 한다. 허브나 향신료는 매우 높은 ORAC 값을 가질 수 있지만, 실제로 섭취하는 양은 통곡물과 같은 주식에 비해 훨씬 적기 때문에 전체적인 항산화 효과 기여도는 낮을 수 있다.[15]
한편, 일부 건강식품이나 음료 회사들이 자사 제품이 "ORAC가 높다"고 광고하며 ORAC 등급을 마케팅에 잘못 활용하는 경우가 많다. 이러한 주장들은 대부분 독립적으로 검증되지 않았거나, 과학 학술지에 게재되기 위한 동료 검토 과정을 거치지 않은 경우가 많다. 따라서 이러한 ORAC 값은 과학적으로 신뢰하기 어려우며 소비자를 오도할 수 있으므로 주의가 필요하다.
참조
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논문
Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants
https://zenodo.org/r[...]
2019-09-11
[2]
논문
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[3]
웹사이트
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2012-05-16
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웹사이트
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2009
[5]
논문
The chemistry behind antioxidant capacity assays
[6]
서적
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Studies force new view on biology of flavonoids
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Health benefits of herbs and spices: the past, the present, the future
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