'킬레이트 미네랄'의 월등한 소화흡수율

킬레이트 미네랄의 영양학적 가치와 이용

 

최근 킬레이트 미네랄에 대한 관심이 고조되고 있다.

미네랄 문제는, 소화 흡수율이 20% 이하로 낮아 첨가량의 대부분이 체외로 배설하는 데에 있다.

'20세기가 항생제와 비타민의 시대였다면, 21세기는 미네랄의 시대가 될 것이다.  

5대 영양소의 하나이며 체내의 각종 대사작용과 효소체계, 면역체계에 관여하는 미네랄에 대해서는 최근에 와서야 새로운 역할과 효과가 규명되고 있기 때문이다.  킬레이트 미네랄과의 활용도는 앞으로 더욱 높아지게 될 것이다.

 

1. 킬레이트(Chelate)  

 

미네랄은 철, 구리, 아연, 망간 등 2가의 양이온을 가진 금속이며 광물의 일종으로 광석에서 추출하므로 '무기물' 이다.

그러나 동,식물의 체내에서는 미네랄이 이와 다른 형태로 존재하는데, 무기물을 동,식물이 섭취하여 체내에서 유기물과 킬레이트 결합한 것을 '킬레이트 미네랄' 이라고 한다.

 

Chelate는 그리스어의 chel, 영어의 claw(발톱)을 뜻하며, 새가 먹이를 발톱으로 꽉 움켜쥐는 것같이 무기미네랄이 아미노산 등 유기물의 ligand에 의해 발톱으로 꽉 잡히듯 결합한다는 의미.  Chelation은 새로운 개념이 아니라 자연상태에서 생물체의 미네랄 흡수 및 대사를 원활히 수행하기 위한 생명의 기본활동으로 미네랄은 동식물체 내에서 킬레이트

형태로 결합되어 존재하는데 혈색소(헤모글로빈)와 철분, 엽록소와 마그네슘이 좋은 예이다.

 

철분은 엽록소 내에서 4개의 질소와 킬레이트 되어 있다. 철분이 킬레이트 되어 있지 않다면, 산소와 결합하는 산화철이 되어 생명이 중지될 것이다. 킬레이트를 영양학적으로 정의한다면 '2가의 광물질이 한 개 이상의 아미노산과 공유결합 및 이온결합을 통하여 이형환상물(heterocyclic ring)을 형성하는 것'으로 정의한다.

 

Chelate의 영양학적 효과는 chelate 상태의 광물질은 산화태나 인산태보다 생체내에 존재하는 상태의 광물질과 유사하여 흡수 이용율이 높다는 것. 미네랄의 형태에 따른 생체 내에서의 흡수 이용율을 보면 표 1과 같다.

	Control	Amino acid chelate	Carbonate	Sulfate	Oxide
Cu	Trace	33	12	8	11
Mg	7	94	77	36	23
Fe	23	298	82	78	61
Zn	14	191	87	84	66

[ 표 1 ] Cu, Mg, Fe, Zn의 무기태 및 chelates 흡수율 비교

 

아미노산과 킬레이트된 미네랄은 자연상태에서 존재하는 각종 형태의 미네랄보다 3∼4배의 높은 흡수 이용율을 보여주고 있다. 이와 같이 킬레이트태 미네랄의 흡수 이용율이 높은 이유는 소화 흡수기전이 틀리기 때문인데, 무기태 미네랄을 섭취했을 때는 이온화된 급속이온과 장점막에 존재하는 integral protein이 킬레이트 결합을 하였다가 이들이 다시 분리되고 Carrier protein과 킬레이트 결합되는 복잡한 이온흡수과정을 거쳐야 하는 반면 킬레이트 미네랄은 이러한 복잡한 과정을 거치지 않고 아미노산과 dipeptide가 흡수되는 경로를 다라 장점막 세포로 곧바로 흡수되는 활성흡수 되기 때문이다.

 

또한 무기태 미네랄은 위 내에서 이온형태로 분리 될 때 2가의 양이온을 띄게 되는데 장내에 존재하는 음이온을 띄는 인산, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등과 결합하여 불소화 물질이 되므로서 흡수 이용율이 현저히 낮아진다.

 

[ 표 2 ] Chelate mineral의 흡수기전

 

	무기태 mineral	아미노산 chelate mineral
흡수 형태	∙ 이온흡수	∙ 활성흡수, 확산작용
흡수 방법	∙ 금속이온이 장점막의 intergral protein과 결합 ∙  pH 변화에 의해 intergral protein에서 분리되어    protein(운반단백질)과 chelation ∙ 점막세포의 기저부로 이동	∙ 무기태와 같은 이온화 과정을 거치지 않고 위장을 통과 bypass   하여 dipeptide가 흡수되는 것과 같은 방법으로 밀수(smuggle)   되듯이 점막 세포로 흡수
흡수 장소	∙ pH가 낮아 용해성을 유지할 수 있는  십이지장 부위	∙ 십이지장의 이온흡수 장소를 지나서 소장에서 최대로 흡수 ∙ 세포막을 통과하여 혈장으로 흡수
흡수 작용	∙ 장내 pH나 phosphate, oxalic acid,  phytic acid,     섬유소 등에 흡수 저해 ∙ 음이온 물질과 결합하여 흡수 불가능한 물질로 변형	∙ 장내 pH나 기타 방해물질의 영향을 적게 받으며 ∙ 이온으로 분리되지 않고 신속히 흡수(Ashmead   등, 1985, Ashmead와 Zunino 1993)

2. Chelate의 조건 및 기본원리

 

미네랄은 어느 제품이 효율성이 높은 것인지, 효과는 정말 있는지에 대한 정확한 이해가 부족하다.

그 이유는 킬레이트 미네랄의 효율성을 측정하는 과학적인 방법이 아직까지 개발되어 있지 않다는 사실에 있다.

얼마나 '킬레이트' 가 되어 있는가 하는 문제는 현재까지 X-ray diffraction 이나 NMR 방법으로도 정확한 측정이 불가능하다는 것이다.

 

세계에서 킬레이트 미네랄 분야에 최고 권위자이며 이 분야의 세계적인 회사인 'Albion' 의 창업자인 Ashmead 박사는 다양한 종류의 chelate가 있으나 흡수이용율이 높기 위해서는 다음 조건에 부합해야 한다고 하였다. (Ashmead, 1982)

 

1) 광물질은 아미노산과 chelate를 만들 것

2) 체내에서 이용율을 높이기 위해서는 체내에서 일어나는 것과 비슷한 산, 염기, 효소를 이용하여

   chelation 할 것

3) 장점막세포를 통과하기 위해서는 chelate 분자량이 1000∼1500 이하일 것

4) 생체내에서 만들어지는 chelate와 같게 만들 것

5) 제조된 chelate는 pH 변화에 대해 완충능력이 있으며 안정성이 유지될 것 등이다.

이와 같은 조건에 의하면 아미노산 아닌 초산이나 해조류와 결합된 제품들은 효율성이 높다고 할 수 없다

메탈 프로티네이트는 단백질을 가수분해 하는 과정에서 펩톤, 펩타이드 형태의 큰 덩어리로 분해되기 때문에 '분자량' 이 수천, 수만에

달하므로 장점막을 통과할 수 없기 때문이다.

 

실제로 이러한 제품들은 1900년대 초반부터 1980년대까지 연구 실험되었고 많은 학자들의 가축 사양 시험 결과 큰 효과를 보지 못하였다.

이에 반해 1980년대 후반부터 1990년대에 개발된 아미노산 킬레이트 미네랄은 과거의 제품과 차별화 된 획기적인 사양시험결과를 보여 줌으로서 세계 시장에서 각광을 받기에 이르렀던 것이다. 한편 아미노산 킬레이트 제품이 높은 소화효율과 흡수율을 각기 위해서는 다음과 같은 킬레이션의 기본 원리를 충족시켜야만 한다.

1) 광물질과 아미노산이 이온결합과 배위 공유결합으로 결합될 것

2) 한 개 또는 그 이상의 고리를 가진 환상물질(chelate ring)을 형성할 것

3) Chelate ring은 5각형과 6각형(5각형 구조가 가장 안정적)일 것(Ring의 숫자가 많을수록 안정적)

4) 금속이온과 친화력이 강한 아미노산(Methionine, Histidine, Cystein)과 결합할 것.

이온결합과 공유결합을 통한 킬레이트 결합이 아닌 Complex 제품, 즉 4) 에 언급된 아미노산 이외의 것과 결합된 제품, 은 이 조건을 충족시킨다고 할 수 없을 것이다. 끝.