[김순동의 발효이야기] 청국장은 식이섬유의 보고

식이섬유와 각종질환

◆ 식이섬유의 기능성

우리는 식품을 평가할 때 흔히 영양가가 높고 낮음을 말해왔다. 영양가는 영양소가 체내에서 내는 열량을 뜻한다. 영양가가 높은 음식만을 먹는다면 생활에 필요한 에너지는 충분히 얻을 수 있으나 배설량을 줄여 장의 연동운동이 위축되며, 변이 장내에 오랫동안 머물게 함으로써 각종 유해 미생물의 번식을 조장하여 이들이 생성하는 독성물질이 암과 같은 심각한 질환을 유발 할 수도 있다. 뿐만 아니라 영양과잉을 초래하여 체내의 탄수화물과 지방대사에 영향을 미치게 되며 인슐린의 소모량을 높이는 요인이 된다.

섬유질이 적은 고칼로리 식품의 장기간 섭취로 발생한 영양과잉은 영양 결핍증에 비해 더욱 심각한 장애를 가져온다. 영양 결핍증은 부족한 영양소를 보충함으로써 회복이 가능한 경우가 많으나 과잉증은 쉽게 치유되지 않은 어려움이 있다. 최근 사회문제가 되는 비만과 심혈관계질환은 과음과 과식 그리고 식이섬유의 섭취량 부족에 그 원인이 있다.

식이섬유는 체내에서 소화되지 않는 물질로 하루 20~35g 정도는 섭취해야 하는 중요한 성분이다. 아프리카인이 구미인에 비하여 심혈관계 질환자 수가 현저하게 적다는 역학조사 결과, 그 원인 물질이 식이섬유라 밝혀진 사실에 우리는 주목할 필요가 있다 (Trowell, 1972). 그 후로 이루어진 식이섬유의 항비만, 항당뇨, 항콜레스테롤, 항 대장암에 미치는 효과에 관한 연구보고는 수천 편에 이른다.

식이성섬유는 콩, 현미, 과일, 채소류에 함유하는 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 펙틴, 리그닌 등이다. 이들 성분은 식물의 세포벽을 구성하는 성분으로 독립적으로 존재하지 않고 서로 결합하여 있으며 다음과 같은 물리·화학적 특성이 있다. ① 체내에서 소화되지 않으나 일부가 장 내의 세균에 의하여 분해되어 장내 유용 미생물의 영양원이 됨으로써 발암성의 유해물질을 생성하는 미생물의 생육을 억제한다.

② 장내에서 수분을 흡수하여 부피가 크게 팽윤함으로써 장내의 노폐물을 씻어내고 장 내 질환과 변비를 예방한다. ③ 체내에 과잉으로 존재하는 담즙산과 콜레스테롤, 지질 및 당류를 흡수하여 배설함으로써 비만을 막고 당뇨병, 고지혈증, 동맥경화 및 담석증을 예방한다. ④ 칼슘, 철, 아연과 같은 양이온성 무기질과 결합하여 배설됨으로 지나친 과량섭취는 무기질의 결핍을 초래할 수 있다.

◆ 콩과 청국장 식이섬유의 차이

청국장의 식이섬유는 콩의 섬유질과는 기능성이 다르다. 콩의 8.3%를 차지하는 종피의 섬유질은「셀룰로스-헤미셀룰로스-펙틴-헤미셀룰로스-셀룰로스」의 형태로 이온 또는 공유결합으로 연결되어 있어 담즙산이나 지질의 흡수력과 팽윤성이 약할 뿐만 아니라 분자량이 수천만에 이르는 엄청난 고분자로 식이섬유로서의 기능이 떨어진다. 또한 표피 바깥 조직을 구성하는 셀룰로스는 여러 묶음으로 된 피브릴 (fibril)로 구성되어 질기고 딱딱하여 위나 장에 손상을 줄 우려가 있으며 장내 미생물의 영양원이 되기 어려울 뿐만 아니라 식이섬유로서의 기능성이 미흡하다.

콩의 섬유질은 청국장 발효 중에 미생물이 분비하는 효소류에 의하여 수만에서 수십만에 이르는 보다 저분자의 물질로 분해된다. 세포벽 섬유질이 분해될 때는 먼저 베타갈락토시다아제 (β-galactosidase)가 작용하여 셀룰로스-헤미셀룰로의 결합을 절단함과 동시에 펙텐-헤미셀룰로스의 결합을 절단한다. 다음에 펙틴에스테라아제 (pectin esterase)와 폴리갈락트우로나아제 (polygalacturonase)가 작용하여 펙틴 체인을 절단한다. 또 셀룰라아제 (cellulase)가 작용하여 셀룰로스를 1, 4-베타-D-글루칸 (1, 4-β-D-glucan)과 같은 저분자의 식이섬유로 만들게 된다.

청국장 발효 중에 콩의 종피가 변화되는 현상을 전자현미경으로 관찰해 보면 세포벽과 세포벽 사이의 중층을 구성하는 펙틴질의 헤미셀룰로즈와의 결합이 붕괴하여 빠져나간 현상을 볼 수 있다 (사진 참고). 이같이 청국장은 콩의 세포벽 성분을 분해, 붕괴시킴으로써 팽윤성을 높여 장세척을 원활히 하며 장내 미생물의 영양원이 되게 한다. 또한 이들 물질의 반응성을 높여 담즙산과 콜레스테롤 및 지질의 흡수율을 증가시켜 배설함으로써 생명력을 활성화 하는 섬유질이 아닌 식이섬유가 된다.

대구가톨릭대학교 명예교수