이눌린

3. 생화학적 특성

이눌린은 프럭토스 단위가 β(2,1) 배당체 결합으로 연결된 중합체이다.^[12] 이 독특한 결합 구조 때문에 인간 소화계의 효소로는 분해되지 않는다.^[13] 이러한 특성으로 인해 이눌린은 섭취 시 칼로리가 낮고, 식이 섬유로서 기능하며 장내 유익균의 먹이가 되는 프리바이오틱스 효과를 나타낸다.^[13]

이눌린은 색과 냄새가 없어 식품 본연의 맛과 향에 거의 영향을 미치지 않는다. 짧은 사슬 형태인 올리고프럭토스는 수크로스(설탕) 단맛의 약 35% 정도를 내며, 단맛의 느낌이 설탕과 유사하다. 긴 사슬 형태의 이눌린은 단맛이 거의 없다. 이눌린은 다른 섬유소보다 물에 잘 녹으며, 물과 섞이면 지방과 비슷한 질감의 흰색 크림 같은 젤 구조를 형성할 수 있다. 이 젤 구조는 물리적으로 안정적이며,^[14] 거품(폼)이나 유화액의 안정성을 높이는 데 도움을 줄 수 있다.^[5]

3. 1. 구조

• 말단 포도당이 있는 이눌린: ''알파''-D-글루코피라노실-[베타-D-프럭토푸라노실](n-1)-D-프럭토푸라노사이드. 약칭 GpyFn.
• 말단 포도당이 없는 이눌린: ''베타''-D-프럭토피라노실-[D-프럭토푸라노실](n-1)-D-프럭토푸라노사이드. 약칭 FpyFn.

4. 약동학 및 의학적 이용

이눌린은 신장의 사구체에서 완전히 여과되지만 세뇨관에서는 분비되거나 재흡수되지 않는 독특한 특성을 가진다.^[11] 이러한 특성 때문에 이눌린의 청소율(이눌린 클리어런스)은 사구체 여과율(GFR)을 매우 정확하게 측정하는 임상적 지표로 사용된다. 사구체 여과율은 단위 시간당 사구체 모세혈관에서 보우만 주머니로 여과되는 혈장의 부피(ml/min)를 의미하며, 신장 기능을 평가하는 중요한 척도이다.^[29]

이눌린 또는 이의 유사체인 시니스트린을 이용한 GFR 측정은 여전히 표준(gold standard)으로 간주된다.^[39] 그러나 이 검사는 이눌린 주입을 위한 정맥 접근이 필요하고, 혈중 농도를 일정하게 유지하기 위해 지속적인 주입과 여러 번의 혈액 채취가 요구되는 등^[30][31] 과정이 복잡하고 비용이 많이 들어 실제 임상에서는 널리 사용되지 않는다. 대신 크레아티닌 청소율^[32], EDTA, 이옥솔, 시스타틴 C, ¹²⁵I-요탈라메이트, ⁵¹Cr-EDTA 등 GFR을 추정하는 더 간편한 방법들이 주로 사용된다. 이러한 방법들은 특히 만성 신장 질환 환자들에게 유용함이 입증되었다. 이눌린은 체내에 자연적으로 존재하지 않아 투여량을 정확히 알 수 있다는 장점이 있지만, 주입 자체가 필요하다는 단점이 있다. 반면 크레아티닌은 체내에서 자연적으로 생성된다.

이눌린의 신장 내 처리 과정을 파라아미노히푸르산(PAH)과 비교하면 그 특징을 더 잘 이해할 수 있다. PAH 역시 사구체에서 여과되고 세뇨관에서 재흡수되지 않지만, 이눌린과 달리 사구체를 통과하지 않고 세뇨관 주위 모세혈관을 통해 네프론으로 들어온 PAH는 세뇨관 세포에 의해 완전히 분비된다. 따라서 PAH 청소율은 신장 혈장 흐름(RPF)을 계산하는 데 유용하게 사용된다.^[39]

이눌린은 신장 기능 측정 외에도 다른 의학적 이점을 가질 수 있다. 인체의 아밀라아제에 의해 분해되지 않기 때문에 섭취해도 혈당 수치를 직접적으로 높이지 않으며(GI 지수 약 1), 오히려 다른 탄수화물의 흡수를 늦춰 식후 혈당의 급격한 상승을 억제하는 데 도움을 줄 수 있다.^[48] 또한, 장내 세균에 의해 단쇄 지방산으로 대사되어 인슐린 분비를 간접적으로 촉진할 수 있어^[49] 당뇨병 환자의 식사 요법으로 활용될 가능성이 있다.^[49] 이눌린 섭취는 인슐린 감수성을 높이고 에너지 이용 효율을 개선하여 식사성 비만 예방에 기여할 수 있으며, 실제로 여러 임상 시험에서 혈중 중성 지방 수치를 유의미하게 낮추는 효과가 보고되었다.^[51][52][53]

2형 당뇨병 여성을 대상으로 한 연구에서는 이눌린 섭취가 공복 혈당, 당화 혈색소(HbA1c), 말론디알데히드(산화 스트레스 지표) 수치를 낮추고, 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD) 활성을 높이는 등 항산화 능력 개선 효과를 나타냈다.^[54] 또한, 2017년의 체계적 문헌고찰에 따르면 이눌린형 프룩탄 보충제는 심혈관 질환 위험 지표인 저밀도 지단백 콜레스테롤(LDL 콜레스테롤)의 혈중 수치를 감소시키는 것으로 나타났다.^[28]

이 외에도 이눌린은 효과적인 프리바이오틱스로 작용하여 장내 유익균, 특히 비피더스균의 성장을 촉진한다. 소화되지 않고 장까지 도달하여 유익균의 영양원이 되기 때문에 꾸준히 섭취하면 장내 환경 개선에 도움을 줄 수 있다.

5. 인체에 미치는 영향 및 부작용

이눌린은 프럭토스 중합체로, β(2,1) 결합 구조 때문에 인간 소화계의 효소인 아밀라아제나 프티알린과 같은 인간 효소에 의해 소화되지 않는다.^[13][48] 따라서 이눌린은 위나 십이지장을 거의 그대로 통과하여 결장에 도달한다. 결장에서는 장내 세균에 의해 대사되는데, 이 과정에서 상당량의 이산화 탄소, 수소, 메탄과 같은 가스를 생성한다. 이 때문에 이눌린이 함유된 식품을 처음 섭취하거나 과다 섭취할 경우 가스가 차거나 복부 팽만, 방귀, 설사 등의 위장 불편을 유발할 수 있다.^[33][34][35] 드물게 이눌린에 알레르기가 있는 사람은 위장 염증을 경험할 수도 있다.^[33] 이눌린은 대장에서 빠르게 발효되는 탄수화물 그룹인 FODMAP으로 분류되기도 하는데, FODMAP은 일부 사람에게 소화 불편을 유발할 수 있지만, 장내 세균총에 잠재적으로 긍정적인 변화를 일으켜 대장 건강 유지에 기여한다.^{[18][25][26][27]}

이눌린은 소화되지 않고 장까지 도달하므로 효과적인 프리바이오틱스로 작용하여, 장내 유익균, 특히 비피더스균의 성장을 촉진한다.^[18] 여러 연구에서 이눌린의 꾸준한 섭취가 장내 비피더스균 수를 유의미하게 증가시켰다고 보고되었다. 또한 이눌린은 수용성 섬유질의 일종으로, 물에 녹아 젤과 같은 형태가 되며, 일부 수용성 섬유질처럼 혈중 콜레스테롤과 포도당 수치를 낮추는 데 도움이 될 수 있다.^[40]

이눌린은 단당류로 분해되지 않기 때문에 섭취 후 혈당 수치를 거의 올리지 않으며(GI 지수 약 1), 오히려 다른 당질의 흡수를 늦춰 식후 혈당의 급격한 상승을 억제하는 효과가 있다.^[28][48] 또한 장내 세균에 의해 단쇄 지방산으로 대사되면서 GLP-1 호르몬 분비를 간접적으로 촉진하여 인슐린 분비를 활성화하므로, 당뇨병 관리에 도움이 될 수 있다.^[49] 단쇄 지방산은 체내 인슐린 감수성을 높여 에너지 이용 효율을 개선하고 식사성 비만 예방에 유효할 수 있으며, 실제로 이눌린 섭취가 혈중 중성 지방 수치를 유의하게 낮췄다는 임상 연구 결과도 보고되었다.^{[50][51][52][53]} 2형 당뇨병 여성 49명을 대상으로 한 연구에서는 이눌린 섭취 후 공복 혈당, 당화 혈색소(HbA1c), 말론디알데히드 수치가 감소하고 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제 활성이 증가하는 등 항산화 능력 증가가 관찰되었다.^[54]

이 외에도 이눌린은 칼슘^[21]과 마그네슘^[22] 흡수를 촉진하는 효과가 있으며, 특히 칼슘 흡수가 부족한 젊은 여성^[23]과 남성^[24]에서 치커리 이눌린이 칼슘 흡수를 증가시킨다는 보고가 있다. 일부 연구에서는 여행자 설사 예방에 도움이 될 수 있다.^[18] 하루 15g에서 50g의 이눌린 섭취는 배변 빈도를 증가시키는 효과를 나타낼 수 있다.^[33]

6. 자연 원천

이눌린은 다양한 식물에서 자연적으로 발견되며, 특히 뿌리나 뿌리줄기에 많이 함유되어 있다.

6. 1. 한국에서 재배되거나 섭취하는 주요 식물

• 돼지감자 (뚱딴지)
• 치커리
• 민들레
• 우엉
• 양파
• 마늘
• 부추
• 국화 뿌리 (국화과)
• 아티초크
• 야콘
• 달리아
• 엉겅퀴
• 용설란
• 바나나 / 플랜틴 (파초과)
• 에키네시아
• 콩감자
• 얌
• 히카마 (멕시코 감자)

6. 2. 기타

• 국화뿌리 (국화과)
• 달리아
• 돼지감자 (뚱딴지)
• 마늘
• 민들레속
• 바나나 / 플랜틴 (파초과)
• 부추
• 아티초크
• 야콘
• 얌
• 양파
• 에키네시아
• 엉겅퀴
• 용설란속
• 우엉
• 콩감자
• 치커리
• 히카마 (멕시코 감자)

7. 산업적 이용

이눌린은 다양한 산업 분야, 특히 식품 산업에서 널리 활용된다. 미국 식품의약국(FDA)은 이눌린을 일반적으로 안전하다고 인정되는 물질(GRAS)로 인정했으며,^[16][17] 제조 식품의 식이 섬유 함량을 높이는 성분으로 사용하는 것을 승인했다.^[2]

이눌린은 인간 소화계의 효소에 의해 소화되지 않으므로^[13] 칼로리가 낮고 식이 섬유 및 프리바이오틱스 효과를 가진다. 맛은 거의 느껴지지 않거나 약간의 단맛(설탕의 약 10%)이 있어^[18] 식품 본연의 맛과 향에 큰 영향을 주지 않는다.^[13] 이러한 특성 덕분에 가공식품에서 설탕, 지방, 밀가루의 대체재로 사용될 수 있다.^[18] 특히 이눌린은 탄수화물(전분, 설탕)이 가진 에너지의 25~35% 정도만 함유하고 있어^[19][20] 칼로리를 낮추는 데 유리하다. 물과 섞이면 젤과 유사한 흰색 크림 구조를 형성하여^[14] 지방과 비슷한 식감을 내는 데 사용되기도 하며, 거품이나 유화액의 안정성을 높이는 데도 기여한다.^[5]

영양학적으로 이눌린은 칼슘^[21]과 마그네슘^[22] 흡수를 돕고, 유익한 장내 세균의 성장을 촉진하는 효과가 있다.^[18] 실제로 치커리 이눌린은 칼슘 흡수율이 낮은 젊은 여성^[23]과 남성^[24]의 칼슘 흡수를 증가시키는 것으로 보고되었다. 다만, 이눌린은 대장에서 빠르게 발효되어 가스를 생성하는 탄수화물 그룹인 FODMAP에 속하므로,^[18] 일부 사람들에게는 소화 불편을 유발할 수도 있다. 하지만 이러한 발효 과정은 장내 세균총에 긍정적인 변화를 가져와 장 건강 유지에 기여할 수 있다는 연구 결과도 있다.^[25][26][27] 또한 이눌린은 혈당 수치에 미치는 영향이 적어 대사 증후군과 같은 혈당 관련 질환 관리에 잠재적으로 활용될 수 있다.^[28]

식품 산업 외에도 이눌린은 바이오 연료 생산 분야에서 잠재력을 가지고 있다. 가수분해 과정을 거치지 않은 이눌린을 직접 당화 및 발효시켜 에탄올로 전환할 수 있어, 이눌린 함량이 높은 작물을 이용한 에탄올 생산 연구가 진행되고 있다.^[36]

8. 제조 방법

치커리 뿌리는 이눌린을 상업적으로 생산하기 위한 주요 추출 원료이다. 이눌린 추출 과정은 사탕무에서 설탕을 얻는 과정과 유사하다.^[4] 수확한 치커리 뿌리를 얇게 썰어 세척한 뒤, 뜨거운 물이나 에탄올 같은 용매에 담가 이눌린을 추출한다.^[15] 이후 이눌린을 분리, 정제하고 분무 건조하여 가루 형태로 만든다. 이눌린은 화학적 합성을 통해 수크로스(설탕)로부터 합성될 수도 있다.^[4]

이눌린의 제조 방법은 크게 두 가지로 나뉜다.

• 돼지감자나 치커리 등 이눌린 함량이 높은 식물을 원료로 하여 이눌린을 추출·분리하고 정제(탈염·탈색)하는 방법.
• 설탕을 원료로, 이눌린 합성 효소를 이용하여 설탕에 과당을 부가하여 제조하는 방법.

참조

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