사이아노코발라민
Cyanocobalamin
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1. 개요
수용성 비타민인 비타민 B12의 전구 물질 가운데 하나. 사이아노코발라민 외에도 메틸코발라민, 아데노아실코발라민, 하이드로코발라민 등이 있다.
2. 상세
이름에서도 보듯 코발트와 시안이 있다. DNA 합성과 아미노산 및 지방 대사에 관여하는 것으로 알려진 조효소로서, 구체적으로는 이성질체 생성, 할로겐 제거, 메틸기 이동을 하는 효소 반응들에 조효소로써 작용한다. 간접적으로는 뇌내 전달물질의 합성에도 조효소로[1] 관여하고 있다.
그 복잡한 형태 덕분에 그 어떤 진균류도, 식물도, 동물도 합성하지 못하며 드물게 박테리아나 고세균들이 합성효소를 가지고 있다. 합성과정이 '''67''' 단계[2]라는 복잡함을 자랑하며 비타민 B12 합성 메카니즘의 규명에는 '''12'''년이 걸렸다. 이정도면 세균들이 어떻게 합성 효소를 가지게 된 것인지가 신기할 정도. 게다가 코발트는 지각상에서 그렇게 흔한 물질은 아니기에[3] 생체적 이용도 없는 편이다.
합성 방법이 사실상 없는 탓에, 시아노코발라민을 확보할 방법은 이미 이걸 저장하고 있는 다른 생명체를 포식하는 것 외에는 없다. 조류나 식물에서 얻는 것은 김이나 당귀 같은 마이너한 채소 외엔 사실상 없으며, 육류나 생선에서 유의미한 분량을 얻을 수 있다. 이걸 해결하려 만든 방법이 효모에서 추출하는 것이다. 채식주의자의 경우 특별히 결핍에 주의를 기울여야 한다.
유기화학자들에게는 유기물질중에 합성면에서 매우 어렵다 보니, 이걸 해괴한 노가다로 직접 합성하는 것이 일종의 도전과제처럼 받아들여지기도 하는 듯 하다. 미국의 모 대학은 실험실에서 쓰는 물질중 제일 단순하고 저렴한 것들[4]만 가지고 시아노코발라민을 합성하는 희대의 시도를 하였는데 무려 10년이 걸렸다고 한다. 시아노코발라민의 규명된 합성법만 찾아봐도 정말 엄청나게 긴데, 이걸 시작 재료들조차도 직접 합성하는 노가다를 한 용자들.
3. 결핍증
거대적아구성빈혈(megaloblastic anemia), 위장관 증상, 신경병증(neuropathy) 등을 일으킨다. 신경 증상까지 나타나면 '''불가역적 손상'''을 초래하며 ataxia(조화 운동 불가), 망상분열(paraphrenia) 등을 초래할 수 있다.
- 이것이 부족하면 혈소판 감소증의 원인이 될 수 있다고 한다.[5]
- 비타민 B12는 여러 염증들에 관여되어있는 것으로 지속적으로 알려져왔다.
- 아토피 피부염의 개선에 도움이 될 수 있다는 보고가 있다.
- 재미있는 점은 아토피로 대표되는 몇몇 미스터리한 염증들이 신경계통과 연관되어있다는 것이 밝혀저있는데, 비타민 B12가 뇌내전달물질을 합성하는 것에도 미약하게나마 영향을 끼친다는 것.
- 죽어라 재발하는 아프타성 구내궤양의 예방과 치료에 도움이 된다는 보고가 있다. 단 최소한 6개월간 권장량의 400배(?!)를 장복한 경우에나 유의미한 효과가 보였다.[6]
- 관절염의 완화에 효과가 있다고 알려져 있다.
- 아토피 피부염의 개선에 도움이 될 수 있다는 보고가 있다.
4. 과잉증
과잉시 피부발진을 유발한다고 알려져 있으나 비타민 B12는 워낙 희소한 필수 영양성분이면서, 인체에서 매우 까다롭게 관리되는 덕분인진 몰라도, 이걸 너무 많이 먹어서 문제가 되었다는 사례는 전무하다 시피하다. 영양제로도 섭취하기도 힘든 탓에 과량 섭취할 일은 사실상 없다고 봐도 무방하다. 설령 과잉 섭취한다고 해도 B12는 수용성이기 때문에 소변을 통해 배출된다. 사실 몬스터 에너지에도 B12가 권장량의 1.5~3배 가량 들어있긴 하지만은.
5. 채식주의
비타민 B12는 채식주의에서 영양학적으로 장기간 논란이 되어 왔다. 인체 내 합성이 불가능한 다른 비타민은 식물에서 보충이 가능하며, 8대 필수 아미노산인 발린(valine), 류신(leucine), 아이소류신(isoleucine), 메티오닌(methionine), 트레오닌(threonine), 라이신(lysine), 페닐알라닌(phenylalanine), 트립토판(tryptophan)도 콩류 및 그 발효식품으로 보충이 가능하다. 이에 반해 비타민 B12는 극히 최근까지도 육식으로만 섭취할 수 있다고 알려졌다. 현재는 식물성 식품과 발효식품을 통해서도 흡수가 가능하다고 밝혀졌다. 이후 서술할 여러가지 문제로 주의가 필요하다. 그 내용은 주로 다음 논문들을 참조하였다.
- Exp Biol Med (Maywood). 2007 Nov;232(10):1266-74. Vitamin B12 sources and bioavailability. Watanabe F.
- Herbert V. Staging vitamin B-12 (cobalamin) status in vegetarians. Am J Clin Nutr. 1994 May;59(5 Suppl):1213S-1222S.
- 한국영양학회지(Korean J Nutr) 2012; 45(1): 94 ~ 102 미생물분석법을 이용하여 한국인이 즐겨 섭취하는 일부 해조류 및 어패류와 그 가공식품의 비타민 B12 함량 분석 곽충실·박준희·조지현
- 한국영양학회지(Korean J Nutr) 2008; 41(5): 439~ 447 한국의 장류, 김치 및 식용 해조류를 중심으로 하는 일부 상용 식품의 비타민 B12 함량 분석 연구 곽충실·황진용·와다나베 후미오·박상철
- 농촌진흥청 국립농업과학원 국가표준식품성분표 제8개정판
5.1. 생태계 및 인체 내 순환
비타민 B12는 일부 식물에 소량 존재하며 또한 대부분 초식동물의 장내 미생물에 의하여 합성, 흡수된다. 그리고 먹이사슬을 따라 초식동물을 먹어 육식동물은 비타민 B12을 얻으며 인간도 거의 대부분의 비타민 B12를 육식을 통해 얻는다.
인체 내에서는 소장 종말부에서 위벽에서 생산되는 내인자(intrinsic factor) 무코단백의 존재 아래 흡수된다. 이후 대사 과정을 거쳐 담즙으로 하루에 2 ~ 5 마이크로그램(µg) 가량을 배설하는데, 소장에서 대부분 다시 흡수되는 장간순환(enterohepatic circulation)을 거치게 되며 이때 2 ~ 5µg 정도 재흡수가 된다. 개인 영양 상태와 비축량에 따라 재흡수량이 변하기 때문에 결핍이 심하면 재흡수율이 거의 100%에 육박한다. 물론 장관 외 손실(피부조직 탈락, 모발 손실 등등)은 막을 수 없어 결국은 섭취로 보충이 필요하다. 때문에 성인의 경우 비타민 B12 섭취를 매우 소량만 해도 위장관의 기능이 정상일 경우 수년, 체내 비축량이 많으면 20 ~ 30년 가까이 지나야 체내 비축량이 바닥 날 수 있다.[7] 물론 이건 '''건강한 체내 비축량이 많은 성인 남성 기준'''[8]이고 질병을 앓는 사람과 월경혈 손실이 있는 여성은 고갈에 도달하는 시간이 더 빠르다. 게다가 임산부와 성장기 어린이는 단기간에 B12가 고갈되어 증상이 나타난다. 때문에 '''어린이에게 비타민 B12 보충제를 병용 급여하지 않는 비건 식단 강요는 영양학적인 살인이다.''' 거기다 성장기에는 성인과 달리 10가지 아미노산이 필요하다.
5.2. 식물성 식품에서의 비타민 B12
한국영양학회의 2010 한국인 영양섭취기준은 일당 2.4 마이크로그램(이하 µg/day) 이다. 미국 FDA도 마찬가지로 일일 권장량(recommended daily allowance)은 2.4 µg/day을 제시한다. 단, 유럽식품정보회의(EUFIC)에서는 1.0 µg/day을 제시한다. 학자간에 일일 권장량에 대한 이견이 있다.
5.2.1. 채소류
일반적으로 먹는 브로콜리, 당근, 치커리 등에서 측정하면 제대로 검출되지도 않을 정도로 미량의 비타민 B12를 발견할 수 있다.
5.2.2. 차
일본 발효차 1L 당 20ng의 비타민 B12가 측정됐다. 참고로 나노그램(ng)은 마이크로그램(µg, mcg)의 1,000분의 1이다. 차만으로 하루 권장량을 섭취하려면 1,000L 이상을 마셔야 한다. 그냥 차가 아니라 발효차다.
5.2.3. 콩류 및 전통 발효식품
콩 자체에는 비타민 B12가 미검출. 그러나 발효 과정을 거치면 미생물에 의하여 비타민 B12가 증가하게 된다. 발효 상태에 따라 함량이 크게 달라지며 특히 전통식으로 제조되면 공장식 제조될 때보다 월등히 함량이 높다. 된장류만으로는 일일 권장량에 도달하려면 수십~수백 그램 정도 복용이 필요해서 현실적으로 어렵다. 다른 발효식품도 마찬가지이다. 특히 공장식 대량생산된 제품은 비타민 B12 함량이 시망 수준.
- 전통식 된장 1.85µg/100g, 공장식 된장 0.04 ~ 0.86µg/100g
- 전통식 청국장 0.69µg/100g, 공장식 청국장 0.06 ~ 0.15µg/100g
- 전통식 고추장 0.11µg/100g
- 국간장(전통식) 0.04µg/100g, 진간장(공장식) 미검출
- 춘장(공장식) 미검출
- 미소(공장식) 미검출
- 낫토(전통식) 0.1 ~ 1.5µg/100g
- 템페(동남아시아의 콩류 발효식품) 0.1µg/100g
- 쌀식초 0.1µg/100g
- 카레가루 0.1µg/100g
- 김치류: 배추김치 0.02 ~ 0.03µg/100g, 열무김치 0.013µg/100g, 백김치 미검출.
김치에 포함된 B12는 동물성 젓갈에서 유래한 것으로 채식주의자용 사찰김치 등에는 생성되지 않는다.
5.2.4. 해조류
김(laver), 청태[9], 매생이, 파래 종류에 상당량의 비타민 B12가 존재한다.
그러나 김 종류를 제외한 미역, 다시마, 클로렐라 같은 다른 녹조류(Enteromorpha sp.)나 홍조류(Porphyra sp.), 남조류 (cyanobacteria)의 경우 비타민 B12가 매우 적거나 존재하 더라도 대부분 이성질체인 헛비타민 B12인 pseudovitamin B12 (adeninly cobamide)의 형태로 존재한다. 이 pseudovitamin B12은 인간을 포함함 포유류에서는 불활성되어 생물학적으로 사용할 수 없으며, '''오히려 섭취시 비타민 B12의 흡수를 방해한다.''' 또한 표준 면역 측정법(immunoassay)에 의한 검사상에서 pseudovitamin B12이 정상 비타민 B12로 오인되어 '''비타민 결핍 진단을 방해 할 수 있다.'''
한국의 최근 연구에서 인간이 사용 가능한 비타민 B12(즉, pseudovitamin B12을 제외한)의 측정에서 미역, 다시마 등은 매우 적은 양만 측정된다. 김, 청태, 매생이 종류의 주요 소비국은 한국과 일본이지만, 서구권에서도 김을 수 세기 동안 먹어온 영국의 웨일즈 같은 곳도 있고 김은 의외로 쉽게 구할 수 있다. 다만, 해조류라는게 방치된 곳은 사람이 먹을 수 없을 것 같은 아우라를 뿜으며 마구 자라는 경우가 많기에, 그런 곳에서는 그저 바다 잡초(Seaweed)로만 인식되고 있다고 한다.
- 참김 57.6µg(구운 것) ~ 77.6µg/100g(말린 것)
- 건청태 31.8µg/100g
- 매생이 6.5µg/100g
- 칠면초 0.6µg/100g
- 건파래 1.3µg/100g
- 건미역 0.2µg/100g
- 다시마 0.1µg/100g
- 톳 미검출
5.2.5. 술
비타민 B12는 주정 발효 과정에서 효모에 의해 생성된다. 그러나 소주나 보드카 등의 증류주는 증류 과정에서 사실상 알코올과 물만 남아서 무의미하다. 막걸리나 맥주 같은 비증류주의 경우 발효 과정에 생성된 비타민 B12가 상당량 남아있어 한국 맥주의 경우 100g당 B12 0.1µg가 있다. 때문에 서양권 채식주의의 큰 떡밥이었다.
그러나 연구 결과 현시창으로 맥주에 비타민 B12가 포함되어 있으나 '''에탄올이 B12 흡수를 억제하여 비타민 B12 결핍을 악화시킨다'''.[10][11] 때문에 식사 직후에는 오히려 음주를 삼가야 한다.
5.2.6. 개구리밥
최근 mankai라고 하는 개구리밥의 일종에서 B12가 발견되어 채식주의자들이 기대를 걸고 있다. # 일부 동남아 지역에서 개구리밥을 식용으로 써 왔으며 "워터 렌틸(물에 사는 렌틸콩)"이라 불릴 정도로 단백질이 풍부하다고 한다. 몸에서 활용할 수 있는 B12인지, 개구리밥이 B12를 합성하거나 축적할 수 있는지는 아직 결론이 나오지 않았다.
5.3. 결론
콩류 발효식품과 김 종류에 포함되어 있다는 것이 밝혀지면서 왜 옛날 한국의 전통 채식주의자들이 비타민 B12 결핍에 걸리지 않았는가에 대한 의문이 해결됐다.
그러나 김 종류를 제외한 대부분의 해조류는 pseudovitamin B12(adeninly cobamide)으로 인간은 쓸 수 없는 형태다.
농촌진흥청 농식품종합정보시스템의 소비자 맞춤형 식품성분표 1회 섭취량에 맞추어 살펴보면 장류나 발효식품은 자체 특성상 소량(1회 섭취량 간장 15g, 고추장 18g, 된장 10g, 식초 4g, 청국장 18g, 카레분말 4g)을 섭취할 수밖에 없다. 더욱이 젓갈이 안 들어간 김치나 공장식 춘장과 미소는 아예 비타민 B12가 없다. 김 종류를 제외한 해조류 또한 섭취량(1회 섭취량 건미역 6g, 다시마 35g)으로는 소량의 비타민 B12만이 섭취할 수밖에 없다.
다행히 김(1회 섭취량 김 2g), 청태, 매생이, 파래(1회 섭취량 파래 40g)들의 경우 하루 1~2회 섭취만으로 권장량에 도달한다. 앞서 일부 채식주의자의 주장이 문제인 것이 김 종류를 제외한다면 카레+청국장+미역과 다시마 등 해조류+각종 장류의 식단을 세 끼 모두 먹어도 EU 권장량조차 도달하기 버겁다. 해조류의 장기적 추가 섭취로 인한 요오드(아이오딘) 과잉, 갑상선 건강도 주의가 필요하다. 평균적인 한국인은 이미 WHO 권장량의 3배 정도 되는 요오드를 섭취하고 있다고 한다. ##
결국 식물성 식품에서의 비타민 B12만을 섭취하기가 불가능하지는 않으나 큰 주의를 요한다고 할 수 있다. 다만 순수하게 자연에서 얻는 식품에 한정하지 않는다면, 이 문제는 의외로 어이없을 정도로 간단히 해결된다. 바로 '''비타민 보충제'''. 심지어 가격도 개당 백원 꼴이다. 게다가 비타민 B12에 대한 수요가 주로 채식주의자들 사이에서 나오는 탓에, 서양권에서는 식물의 효모 발효를 통해 생성한 보충제를 쉽게 구할 수 있다. 심지어 비타민 B12 수용액에서 수경 재배한 비타민 B12 강화 채소도 있고, 요새는 꽤 흔한 멀티비타민 알약에도 기본으로 포함되기도 한다.[12] 문제는, 영양제의 경우 제조공정에서 환경오염을 유발시키거나, 그 원료가 공정 무역이 아닌 방식으로 제조되거나, 동물성 성분이 섞여 들어갈 수 있는 등[13]의 문제로 '''신념에 기초한 채식주의'''를 고수하는 이들에게는 또 다른 논란거리가 되기도 한다.
[1] 메타이오닌 재활용에 사용된다고.[2] 각 단계별 메카니즘은 생략한 것이다. 여기에 들어가는 각 반응 중에는 복잡한 메카니즘을 가진 것들도 수두룩 하므로 중간체까지 다 합치면 몇 단계일지 감도 안 잡힌다.[3] 지각의 주요 구성 성분인 산규알철칼나칼마티 에 코발트는 없다.[4] 중심금속원자인 코발트는 그 중에서 가장 비싼 축에 속한다.[5] http://ansan.kumc.or.kr/dept/disease/deptDiseaseInfoView.do?BNO=242&cPage=&DP_CODE=ASHO&MENU_ID=004005[6] 다만 의외로 우유가 원인일 수 있다는 연구도 있으니 비타민 B군 섭취를 늘리는 것과 함께 우유를 안 마시는 것도 시도해보는 것이 좋다.[7] Herbert V. Staging vitamin B-12 (cobalamin) status in vegetarians. Am J Clin Nutr. 1994 May;59(5 Suppl):1213S-1222S.[8] 채식주의자가 아닌 남성은 평균적으로 B12 2,000 ~ 3,000µg 가량을 체내에 비축해둔다.[9] 청태는 명칭이 매우 혼란스럽다. 파래의 이칭을 청태라고 사전에서도 설명하고 심지어 김의 이칭도 청태다. 정리하면 갈파래를 청태로 분류하며 김종류로 참김, 파래김, 청태김으로 분류하다고 보인다.[10] Hoyumpa Jr, AM (1980). "Mechanisms of thiamin deficiency in chronic alcoholism". American Journal of Clinical Nutrition 33 (12): 2750–2761.[11] Leevy, Carroll M. (1982). "Thiamin deficiency and alcoholism". Annals of the New York Academy of Sciences 378 (Thiamin: Twenty Years of Progress): 316–326.[12] 동물성 식품의 경우 100g당 B12(㎍) 함량이 간 100㎍ > 조개 93㎍ > 꼬막 75 > 백합 28.4 > 전어 10.2 > 삶은 게 7.3 > 메추리알 4.7 > 쇠고기 3.2 > 탈지분유 1.8 > 우유 0.8㎍으로 모든 동물성 식품을 거부하는 극단적인 채식주의가 아니라면 문제가 없다.[13] 외국에서는 이 문제로, 동물성 성분이 아예 배제된 상품이라든지, 혹은 동물성 성분을 제조하는 공정과 같은 곳에서 생산되었다든지의 설명을 라벨에 구체적으로 표기하는 경우를 찾아볼 수 있다.