스피룰리나 (식품)

3. 생물학적 특성 및 서식 환경

''Arthrospira'' 종은 자유 부유하며, 왼쪽 나선형으로 열린 원통형 다세포 트리콤이 특징인 사상 시아노박테리아이다. 높은 pH와 높은 농도의 탄산염과 중탄산염을 가진 열대 및 아열대 호수에서 자연적으로 발생한다.^[7] ''A. platensis''는 아프리카, 아시아, 남아메리카에서 발생하며, ''A. maxima''는 중앙 아메리카에 국한되어 있다.^[2]

스피루리나는 약 8.5 이상의 pH와 30°C 정도의 온도에서 잘 자란다. 독립영양생물로, 스스로 음식을 만들 수 있으며 살아있는 에너지나 유기 탄소원이 필요하지 않다. 배양^[4]을 위한 영양 공급원은 다음과 같다.

• 베이킹 소다 16g/L
• 질산 칼륨 2g/L
• 바닷소금 1g/L
• 인산 칼륨 0.1g/L
• 황산철 0.0378g/L

4. 배양 및 생산

대부분의 재배된 스피루리나는 패들 휠을 사용하여 물을 교반하는 개방형 채널 경주 연못에서 생산된다. 현재 중국, 인도, 몽골 등 세계 각지에서 스피루리나가 생산되고 있으며, 특히 중국산이 세계 총 판매량의 60%를 차지하고 있다.^[71]

일본의 DIC사는 멕시코와 중국 하이난 섬에서 대규모 배양을 통해 스피루리나를 생산하고 있으며,^[73] 미국 캘리포니아주에서도 생산하고 있다.^[76] 캘리포니아주 생산량은 연간 약 50ton이고, 하이난 섬에서 생산하는 량은 약 500ton을 합쳐서 연간 생산량은 600ton이라고 한다.^[77] 옥외 순환식 소방 배양법으로, 배양 후 스크린 필터를 사용하여 슬러지로서 탈수 농축 후, 가압하여 구멍에서 밀어내는 등으로 성형하고, 건조기에 걸어 기계로 부수어 분말을 만든다. 분말은 병이나 봉투에 담고, 타정 회사를 통해 정제 형태로 만들어 건강 식품으로 판매한다.^[78]

5. 영양 성분 및 효능

스피루리나는 건조 중량 기준으로 약 60%(51~71%)의 단백질을 함유하고 있다.^[11][12] 100g의 건조 스피루리나는 약 290kcal의 에너지를 제공하며, 단백질, B 비타민(티아민, 리보플라빈, 니아신)과 식이 미네랄(철, 망간)의 풍부한 공급원이다.^[11][12]

스피루리나의 지질 함량은 약 8%이며, 감마-리놀렌산,^[13][14] 리놀레산, 스테아리돈산,^[15] 에이코사펜타에노산(EPA), 도코사헥사엔산(DHA), 아라키돈산 등의 지방산을 포함한다.^[16] 그러나 2015년 연구에서는 스피루리나 제품에 DHA와 EPA가 거의 함유되지 않은 것으로 나타났다.^[17]

스피루리나는 식량 안보와 영양실조 문제를 해결하고, 장기간의 우주 비행이나 화성 임무에서 식이 보조제로 사용하기 위해 연구되고 있다.^[9][10] 스피루리나는 가축보다 단백질과 에너지를 생산하는 데 더 적은 토지와 물을 필요로 한다.^[9]

일부에서는 스피루리나가 머릿결 개선, 암 예방, 에너지 증진, 혈압 강하, 콜레스테롤 저하, 발작 및 뇌졸중 예방, 뇌 기능 향상, 중금속 배출, 칸디다균 제거, HIV/AIDS 개선 등의 효능이 있다고 주장하지만, 이러한 효능은 모두 증명되지 않았고 과학적 근거가 부족하다.

미국 식품의약국(FDA) 및 일본 국립 의약품 식품 위생 연구소는 스피루리나의 안전성에 대한 충분한 데이터가 없다고 밝히고 있다. 설사, 고창, 위 불쾌감, 부종, 신경 세포 염증 등이 발생할 수 있으며, 임신 중이거나 수유 중인 여성은 섭취를 피해야 한다. 또한, 스피루리나는 세균, 유해 중금속(납, 수은, 카드뮴, 비소), 방사성 이온 등을 포함할 수 있으며,^[59] 간독성이 있는 마이크로시스틴을 포함하는 경우도 보고되고 있어 주의가 필요하다.^[60][61]

5. 1. 가짜 비타민 B12 문제

6. 안전성 및 부작용

스피룰리나는 처방약, 특히 면역 체계 및 혈액 응고에 영향을 미치는 약물과 함께 복용할 경우 부작용을 일으킬 수 있다.^[1] 스피룰리나를 포함한 여러 시아노박테리아는 마이크로시스틴과 같은 독소를 생성하는데,^[44] 일부 스피룰리나 보충제에서 마이크로시스틴 오염이 발견되었으나, 오리건 보건부가 정한 한도 미만이었다.^[46] 마이크로시스틴은 설사, 고창증, 두통, 근육통, 안면 홍조, 발한 등의 위장 장애를 유발할 수 있으며,^[1][44] 만성적으로 노출될 경우 간 손상을 일으킬 수 있다.^[1] 낮은 수준의 마이크로시스틴에 만성적으로 노출되는 경우에도 여러 기관계에 대한 독성 위험 때문에 우려가 있다.^[1][46]

이러한 독성 화합물은 스피룰리나 자체에서 생성되는 것이 아니라,^[45] 스피룰리나 배양 과정에서 독소를 생성하는 다른 남세균류에 오염될 경우 발생할 수 있다. 미국은 스피룰리나를 식이 보충제로 간주하여 정부 차원의 생산 규제나 안전 기준 시행이 이루어지지 않는다.^[46] 미국 국립 보건원은 마이크로시스틴 오염이 없는 스피룰리나 보충제는 "안전할 수 있다"고 설명하지만, 오염된 경우에는 (특히 어린이에게) "안전하지 않을 가능성이 높다"고 한다.^[1] 미국의 규제 기준 부재로 인해, 일부 공중 보건 연구원들은 스피룰리나 및 기타 남세균류 보충제의 오염 여부에 대한 소비자들의 불안감을 제기했다.^[46] 1999년 캐나다 보건부는 스피룰리나 샘플에서 마이크로시스틴이 검출되지 않음을 확인했다.^[47]

스피룰리나 보충제의 중금속 오염 또한 문제점으로 지적된다. 중국 국가식품약품감독관리국은 중국에서 판매되는 스피룰리나 보충제에서 납, 수은, 비소 오염이 광범위하게 나타났다고 보고했다.^[48] 한 연구에서는 상업용 보충제 샘플에서 최대 5.1ppm의 납이 검출되었다고 보고했다.^[49] 그러나 수개월 동안 하루 10~19g의 스피룰리나 용량은 안전하게 사용되었다.^[1]

스피루리나는 필수 아미노산인 페닐알라닌(2.6–4.1 g/100 g)을 함유하고 있어,^[7] 페닐케톤뇨증 환자는 섭취를 피해야 한다.^[50] 페닐케톤뇨증은 체내에서 페닐알라닌을 대사하지 못해 뇌에 축적되어 손상을 일으키는 드문 유전 질환이다.

마이크로시스틴은 다양한 잠재적 독성을 가지며, 특히 어린이와 임산부에게 간 손상, 쇼크, 사망 등을 유발할 수 있다.^{[51] [1]}

2024년 발표된 문헌 검토에 따르면, 2023년 7월까지 스피룰리나에 대한 알레르기 사례가 5건 보고되었으며, 이 중 4건은 2020년 세계 알레르기 기구의 아나필락시스 지침에 따라 아나필락시스를 유발했다. 연구 결과는 스피룰리나 알레르기 사례가 드물게 보고되거나 확인되는데, 이는 스피룰리나가 알레르기 반응의 중요한 요소인 비만 세포 탈과립을 억제하는 능력 때문일 수 있다고 추정한다.^[52]

건강 보조 식품으로서의 응용 연구는 1970년대에 중국에서 유아의 비타민 A 보충을 목적으로 활발하게 이루어져 각지에 대규모 재배지가 만들어졌지만, 하천수나 도시 하수를 이용한 조방 방임 배양이었기 때문에 중국 정부는 하천수 오염에 의한 납, 수은, 비소 등 중금속 오염을 경고했고, 휴경 혹은 폐경되었다. 미국 식품의약국 및 국립 의약품 식품 위생 연구소는 "사람에 대한 안전성에 대해 충분한 데이터가 보이지 않는다"고 하였다. 설사와 고창, 위 불쾌감, 부종, 신경 세포에 염증이 생길 수 있다. 임신 중 및 수유 중 안전성에 대한 충분한 정보가 없으므로 금기이다. 스피루리나류는 세균과 유해 중금속 (납, 수은, 카드뮴, 비소) 및 방사성 2가 또는 3가의 이온을 다른 조류보다 많이 포함할 수 있다.^[59] 또한 강렬한 간독성이 있는 마이크로시스틴을 포함하는 예가 보고되어 식용에 주의가 필요하다.^[60][61] 스피루리나 함유 제품의 건강 피해로 광선 과민증 및 세포벽 염증을 일으켰다는 보고가 존재한다.^[62] [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1319562X13000430?via%3Dihub 사우디 아라비아 문헌]에서는 금속염 함유량 조사에서 무기 금속 함유량이 식품 기준치를 밑돌고 있어, 특히 문제가 없는 식품이라고 하였다.^[63] 스피룰리나 함유 보충제를 섭취할 때 알레르기가 보고되고 있으며, 중대한 사례로는 광범위한 피부 증상을 동반한 신경 염증성 근육 질환^[67], 식품 알레르기 병력이 있는 사람에게서의 간 손상^[69]이 보고되고 있으므로, 처음 섭취하는 경우에는 주의가 필요하다.

7. 활용 분야

스피루리나는 건강 보조 식품, 식품 첨가물, 사료 첨가제, 화장품 원료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 스피루리나에서 추출한 청색 색소(피코시아닌)는 탄산수, 유제품, 주스, 젤리 등의 식품 착색제로 사용된다.^{[80][81][82][83][84]}

동물 및 양식업에서 스피루리나는 대체 사료 및 면역 증강제로 연구되고 있다.^[49] 가금류에게는 최대 10%^[22], 메추라기에게는 4% 미만^[23], 돼지^[25]와 토끼^[26]는 사료의 최대 10%까지 스피루리나를 섭취할 수 있다. 소에게 스피루리나 함량을 증가시키면 우유 생산량과 체중이 증가한다.^[27] 입큰버팔로(Bigmouth buffalo),^[27] 밀크피쉬(milk fish),^[28] 양식 줄무늬전갱이(cultured striped jack),^[29] 잉어(carp),^[30][31] 참돔(red sea bream),^[32] 틸라피아(tilapia),^[33] 메기(catfish),^[34] 방어(yellow tail),^[35] 제브라피쉬(zebrafish),^[36] 새우(shrimp),^[37][38] 및 전복^[39] 양식에도 스피루리나가 대체 사료 및 면역 증강제로 사용될 수 있다.^[49]

최근에는 유전자 재조합 기술을 이용한 스피루리나 개발 연구도 진행되고 있다.^[90]

8. 연구 동향

미국 국립 보건원(National Institutes of Health)에 따르면, 스피룰리나 보충제가 어떤 인간 질환에도 권장할 과학적 증거가 불충분하며, 섭취가 어떤 이점을 제공하는지 명확히 하기 위해 더 많은 연구가 필요하다.^[1] 유럽 식품 안전청은 스피룰리나 투여가 당뇨병 환자의 혈당 조절에 도움이 된다는 주장을 2013년에 거부했다.^[40] 스피룰리나는 HIV에 걸린 성인과 어린이를 위한 잠재적 영양 보충제로 연구되었지만, 사망 위험, 체중 또는 면역 반응에 결정적인 영향은 없었다.^[41][42] 스피룰리나의 외부 사용은 안전하고 가치 있는 것으로 보이지만(예: 여드름 및 상처 치유), 내부 및 외부 치료는 모두 몇 가지 조건 하에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적절한 제품 준비 과정(시아노박테리아 독소 없음)을 거치고, 페닐케톤뇨증 및 티로신혈증과 같은 특정 질병이 있는 사람은 섭취하지 않도록 해야 한다.^[43]

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