면발을 만드는 글루텐 그리고 위험성

http://blog.naver.com/thchung20/80113245237

요즘에 우리들을 일상생활에서 많은 면, 국수 등을 먹고 있다.

그러나 단지 쫄깃한것만 알고 있을 뿐 그속의 과학에대해서는 잘 모르고 있는 것 같다.

오늘은 얇고 쫄깃한 국수에 대해서 탐구해 보고 그 속에 숨어있는 화학적 성질등에

대해 알아보도록 했다.

읽어 보면서 단백질의 구조와 그속의 결합에 대해서 더 자세하게 흥미롭게 알 수 있었던 것 같다.

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출처 : 동아사이언스

http://www.dongascience.com/

● 세계 곡물 경작지의 30%가 밀밭일 정도로 밀은 곡물 중 가장 넓은 면적을 차지한다. 연간수확량도 2007년 현재 6억 700만t으로 옥수수(6억 9500만t)와 쌀(6억 3400만t)에 이어 근소한 차이로 3위다. 밀이 이처럼 주곡의 자리를 차지하게 된 이유는 가루를 내 국수나 빵같은 다양한 형태의 식품을 만들 수 있기 때문이다. 밀알의 구조 밀알은 속껍질, 배, 배젖으로 이뤄져 있다. 밀알을 분쇄해 배와 속껍질은 분리하고 배젖 부분만 모은 게 바로 밀가루다. 만일 어느 순간 밀이 사라진다면 우리는 수타 자장면의 쫄깃쫄깃한 맛과 라면의 꼬들꼬들한 촉감을 추억하며 살아야 할 것이다. 다른 곡류를 이리저리 섞어 봐도 이런 느낌을 재현할 수 없다. 말로 표현하지 않아도 누구나 알고 있는 면발의 ‘그 씹는 맛’을 내는 마법의 물질 ‘글루텐’이 밀에만 들어 있기 때문이다. 글루테닌 그물망 사이에 구형 글리아딘 엉긴 상태 글 루텐(gluten)은 7세기 중국의 승려들이 처음 발견했다고 한다. 식물성 식재료로 고기의 촉감을 낼 수 없을까 고민하다가 우연히 밀가루 반죽을 찬물 속에서 주무르자 녹말이 녹아 나오면서 고무 같은 덩어리만 남았던 것. 실제로 이런 식으로 반죽을 처리해 남은 덩어리는 글루텐이 70~80%나 된다. 채식주의자를 위한 콩고기나 버섯고기의 핵심 재료도 알고 보면 글루텐이다.         글루텐은 밀알의 배젖에 있는 단백질 복합체로 글리아딘(gliadin)과 글루테닌(glutenin)이라는 단백질로 이뤄져 있다. 밀 알도 다른 씨앗처럼 배와 배젖, 속껍질로 이뤄져 있다. 배는 식물로 자랄 부분이고 배젖은 싹이 광합성을 할 때까지 영양을 공급한다. 밀알의 배젖은 탄수화물인 전분과 단백질이 엉겨 있는 상태로 싹이 트면 이들을 분해하는 효소가 활성화돼 영양분으로 쓰인다. 물론 다른 곡류의 배젖도 비슷한 방식으로 탄수화물과 단백질을 공급하지만 종마다 단백질 종류가 다르다. 예를 들어 쌀의 배젖에는 글리아딘에 해당하는 단백질이 거의 들어 있지 않다. 한편 옥수수나 쌀의 저장 단백질을 글루텐이라고 부르기도 하지만 밀 글루텐같은 성질을 내지는 못한다. 따라서 식품 분야에서 말하는 글루텐은 보통 밀 글루텐을 의미한다. 단백질 은 아미노산이 염주알처럼 일렬로 연결된 뒤 입체적으로 뭉친 구조다. 글루텐 중 글루테닌 단백질은 용수철처럼 길게 늘어난 형태로 양쪽 끝 부분에 황화수소(-SH)가 있는 아미노산인 시스테인이 있어 다른 글루테닌의 시스테인과 이황화결합(-S-S-)을 이뤄 서로 연결된다. 글루테닌 단백질 사이의 이황화결합이 계속 이어지면서 거대한 단백질 그물망이 형성된다. 한편 글리아딘 단백질은 공처럼 생겼는데, 분자 사이에 이황화결합을 만들지는 않는다. 대신 글리아딘 단백질끼리 수소결합이나 이온결합으로 서로 상호작용하고 있다. 글루테닌 그물망 사이사이에 글리아딘 단백질이 들어가 엉겨 있는 상태가 바로 글루텐이다. 밀알을 분쇄해 배와 속껍질은 분리하고 배젖 부분만을 갈아 모은 게 바로 밀가루다. 밀가루는 탄수화물이 70%, 단백질이 10% 내외 들어 있고 나머지는 수분(14%)과 지방, 미네랄 등으로 이뤄져 있다. 탄수화물은 과립 형태로 존재하는 전분이고 단백질의 80%가 글리아딘과 글루테닌이다. 글루텐의 구조 점성이 있는 구형 단백질인 글리아딘(①)과 화학결합으로 네트워크를 만들어 탄성을 띠는 글루테닌(②)이 섞여 있는 단백질 복합체가 바로 글루텐(③)이다. 글루텐은 점성과 탄성을 동시에 띤다. 오른쪽 원 안은 글루텐 조직의 현미경 사진. 밀가루에 물을 넣고 반죽을 하면 밀가루 사이의 글루텐끼리 만나면서 구조가 바뀐다. 영국 브리스톨대농업과학과 피터 셔리 교수는 “덩어리를 반죽할 때 일어나는 변화를 아직 정확히 이해하지 못하고 있다” 며 “다만 단백질 사이의 기존 이황화결합이 끊어지고 새로운 결합이 생기는 과정을 통해 글루텐 네트워크가 재구축된 결과라고 생각한다”고 말했다. 아무튼 반죽이 잘된 밀가루 덩어리는 독특한 물성을 보인다. 즉 탄력이 있어 형태를 유지하면서도 늘리면 쭉 당겨지면서 늘어진 상태로 바뀐다. 형태를 유지하는 힘은 글루테닌에서 오고, 늘어나도 끊어지지 않는 이유는 글리아딘 때문이다. 글 루텐에서 글리아딘과 글루테닌을 따로 분리해 반죽을 만들어 보면 이런 특징의 차이를 명확히 알 수 있다. 글리아딘 반죽은 풀처럼 찍찍 늘어난다. 글리아딘 단백질끼리는 화학결합을 하지 않고 물리적으로만 상호작용해 쉽게 변형될 수 있기 때문이다. 반면 글루테닌 반죽은 탱탱하고 잘 늘어나지 않는다. 결국 이 둘이 섞인 글루텐은 성질도 그 중간인 셈이다. 다양한 면류를 생산하고 있는 풀무원의 식문화연구원 조중건 면팀장은 “글리아딘의 길게 늘어나는 성질과 글루테닌의 힘이 합쳐져야 쫄깃한 식감이 나온다”며 “밀가루로 만든 면의 식감이 다른 곡류로 만든 면과 차별화되는 이유”라고 말했다. 세계의 주요 밀 품종 밀의 품종과 재배환경에 따라 밀알의 색상과 조성이 달라지고 여기서 얻은 밀가루의 용도가 결정된다. 현재 면에 가장 적합한 밀 품종은 호주의 ASW인데, 단백질 함량이 10% 내외인 중력분을 만드는 데 쓰인다. 미국의 DNS나 캐나다의 CWRS는 단백질 함량이 14% 내외로 제빵용으로 널리 쓰인다. 면에는 호주밀이 딱! 그 이유는? 강 력분(强力粉), 중(中)력분, 박(薄)력분. 밀가루 포장지에 써 있는 용어로 밀가루 힘이 강하냐, 보통이냐, 약하냐를 일러준다. 이 밀가루의 힘을 결정하는 요소가 바로 글루텐의 함량이다. 밀가루의 분류는 글루텐이 포함된 단백질 함량에 따라 결정되는데, 강력분은 13%, 중력분은 10%, 박력분은 8% 내외다. 밀가루를 굳이 3가지로 나눈 이유는 밀가루에 들어 있는 글루텐 함량에 따라 밀가루의 용도가 다르기 때문이다. 강력분은 주로 빵을 만들 때 쓰는데, 발효과정에서 생긴 이산화탄소나 수증기가 촘촘한 글루텐 그물망에 갇혀 빠져나가지 못해 빵이 잘 부풀기 때문이다. 실 제로 다른 조건은 똑같이 두고 밀가루만 달리해 빵을 만들어 보면 강력분이 가장 많이 부풀고 박력분이 가장 덜 부푼다. 박력분은 과자를 만들 때 쓴다. 상대적으로 전분이 많아 바삭바삭하면서도 부드러운 식감이 나기 때문이다. 강력분으로 만든 과자는 단백질 함량이 높아 맛이 뻑뻑하다. 글루텐이 들어 있는 밀가루는 면과 함께 빵이라는 식품의 장르를 여는 데 결정적인 역할을 했다. 글 루텐 함량이 중간인 중력분은 주로 면을 만들 때 쓴다. 밀반죽을 얇게 펴거나 길게 늘여 면을 만들려면 글루텐이 충분히 있어야 하지만 부드러우면서도 쫄깃한 맛을 내려면 너무 많아도 안 되기 때문이다. 국내 최대 밀가루 제조업체인 대한제분의 종합연구소 김기수 차석연구원은 “강력분으로 면을 만들 경우 너무 딱딱하고, 박력분은 쉽게 풀어져 면 형태가 유지되기 어렵다”고 말했다. 그 러나 글루텐 함량이 밀가루 품질의 전부는 아니다. 1980년대 초반까지만 해도 우리나라가 수입하는 밀은 거의 미국산이었다. 그런데 지금은 호주산이 40%에 이른다. 같은 중력분이라도 호주산 밀이 면에 좀 더 적합한 특성을 지니고 있기 때문이다. 김 연구원은 “미국밀로 만든 면은 씹을 때 딱딱 끊어지는 느낌이 든다면 호주밀로 만든 면은 약간 탱탱한 느낌, 즉 쫄깃쫄깃한 식감을 준다”며 “이런 미묘한 차이는 글루텐보다도 녹말의 상태와 더 밀접히 연관돼 있다” 고 말했다. 즉 호주밀은 미국밀에 비해 α-아밀라아제라는 녹말분해효소가 덜 들어 있다. 따라서 녹말분자의 길이가 더 길어 면의 탄력성이 큰 것. 또 밀가루색이 누렇게 변하게 만드는 폴리페놀옥시다제라는 효소도 적어 밀가루 색이 더 밝다. 김 연구원은 “밀의 품종이나 재배환경에 따라 밀가루의 특성이 다르다”며 “호주에 제면용 밀가루 시장을 뺏긴 미국이나 캐나다에서 품종개량으로 면에 적합한 밀을 만드는 연구를 활발히 진행하고 있다”고 말했다. 구수한 간장 맛의 비밀 <글루텐으로 만든 채식주의자용 가짜 오리고기. 껍질의 형태까지 재현했다.> 곡 물 가운데 밀과 가까운 친척인 호밀이나 보리에는 글루테닌에 해당하는 단백질이 있을 뿐 아니라 글리아딘에 해당하는 단백질도 있다. 그러나 호밀가루나 보릿가루만으로 반죽을 할 경우는 밀가루 반죽 같은 물성은 나오지 않는다. 독일 뮌헨대의 그로쉬 쉬베를레 교수는 “호밀이나 다른 곡물은 글루텐을 형성하지 않는다”며 “호밀빵이 다소 부푸는 이유는 다른 성분이 기체를 잡아주기 때문”이라고 설명했다. 보리빵, 옥수수빵 같은 이름으로 팔리는 제품의 성분을 들여다보면 대부분 보릿가루나 옥수수가루보다 밀가루가 더 많이 들어 있음을 알 수 있다. 면류도 마찬가지여서 냉면의 경우 정작 메밀보다는 밀가루가 더 많이 들어 있는 제품이 많다. 김 연구원은 “예를 들 어 쌀 100%로 만든 빵이라고 써 있는 제품은 밀가루 대신 밀에서 추출한 글루텐을 넣은 경우”라고 덧붙였다. 밀 가루는 쓰지 않았지만 사실상 쓴 거나 다름없는 셈이다. 게다가 글루텐을 뽑기 위한 밀가루는 등급이 낮은 편이므로 오히려 밀가루를 섞은 식품만 못할 수도 있다. 밀가루에서 추출한 글루텐은 제빵용이나 제면용뿐 아니라 다른 용도로도 유용하게 쓰인다. 콩고기나 버섯고기에 첨가된 글루텐은 고기를 씹는 느낌을 줄 뿐 아니라 채식주의자들에게 부족하기 쉬운 단백질의 보충원이 된다. 그러나 글루텐에는 인체가 만들지 못하는 필수아미노산의 함량이 높지 않아 양질의 단백질원은 아니다. 따라서 채식주의자는 양질의 단백질 이 풍부한 콩을 같이 먹어야 한다. 계 명대 식품영양학과 고봉경 교수는 “대신 글루텐은 구수한 맛을 내는 아미노산인 글루탐산이 풍부해 간장이나 조미료 원료로 많이 쓴다”며 “콩 단백질에 비해 값이 저렴하다는 것도 장점”이라고 말했다. 또 글루텐은 제품에 점도와 탄력성을 높여주기 때문에 아이스크림이나 케첩 같은 다양한 식품의 첨가물로도 널리 쓰이고 있다. 사람이 먹는 식품뿐 아니라 가축이나 애완동물, 물고기의 사료에도 글루텐이 많이 들어 있다. 단백질원이 될 뿐 아니라 단단하고 물에 잘 풀어지지 않는 콩알만 한 형태를 만드는 데 도움이 되기 때문이다. 밀알이 싹을 틔워 광합성을 하기 전까지 영양분으로 쓰이는 저장 단백질인 글리아딘과 글루테닌의 복합체 글루텐. 밀가루에 물을 넣고 반죽할 때 형성되는 글루텐의 새로운 네트워크는 오늘날 밀이 가장 넓은 경작지를 차지하는 작물로 선택될 수 있는 원동력인 셈이다. 모처럼 온 가족이 모여 직접 밀가루반죽을 만들어 칼국수나 수제비를 해 먹으며 글 루텐의 힘을 온몸으로 느껴보면 어떨까. 글루텐이 두려운 사람들 셀리악병 환자의 소장 표면. 면역세포의 공격을 받아 융모가 손상돼 있음을 볼 수 있다. 글루텐은 면과 빵이라는 식품의 장르를 만개시키는 데 결정적인 역할을 했지만 모든 사람에게 먹는 즐거움과 영양을 안겨준 건 아니다. 밀을 먹기 시작하면서 소수의 사람들에겐 재앙이 닥쳤기 때문이다. 2000여 년 전 그리스의 의사 아레타우스는 ‘코일리아코스(koiliakos)’라는 질병에 대한 기록을 남겼다. 이 질병은 주로 아이들이 증상을 호소하는데, 잘 먹어도 영양실조가 되고 복통에 시달리다가 심하면 사망에 이른다. 1887 년 영국의 의사 사무엘 지는 이 증상에 셀리악병(celiac disease)이라는 이름을 붙이며 음식이 원인일 거라고 추측했다. 그러면서 이 병에 시달리는 아이들에게 ‘얇게 썬 빵’을 먹이라고 처방했다. 그런데 셀리악병의 원인은 역설적이게도 ‘빵’이라는 사실이 1900년대 중반 밝혀졌다. 밀가루의 글루텐이 셀리악병을 일으키는데, 정확히는 장에서 완전히 소화되지 않은 글리아딘의 펩티드 조각이 병의 원인이다. 보통은 펩티드 조각이 배설되므로 별 문제가 없지만 일부 사람들은 장 벽을 이루는 세포 사이에 틈이 생기면서 펩티드 조각이 뚫고 들어가 면역계를 자극한다. 그 결과 펩티드 조각에 대한 항체가 만들어지고 결국 이 항체가 펩티드 조각이 붙어 있는 장세포를 공격해 죽이는 일이 벌어지는 것. 그 결과 장에 염증이 생기고 영양분을 제 대로 섭취하지 못하게 된다. 글 루텐이 셀리악병을 일으키는 메커니즘을 규명한 미국 메릴랜드 의대 알레시오 파사노 교수는 “셀리악병에 걸리면 영양분을 제대로 섭취할 수 없기 때문에 골다공증, 관절통, 만성피로, 발육부진, 치매, 정신분열증 등 다양한 질환을 일으킬 수 있다”고 설명했다. 셀리악병을 고치는 가장 좋은 방법은 원인이 되는 밀가루를 피하는 일이다. 밀이 주식인 서구에서는 밀이 들어 있지 않은 식단을 꾸미기 어렵다. 최근에는 글루텐이 없는 제품들 도 나오지만 비싸다. 파 사노 교수는 “셀리악병은 유전적 요인이 커 친척 중에 증상이 있는 사람이 있으면 조심해야 한다”면서 “다행히 면역계가 형성되는 만 1살 이전에 글루텐을 섭취하지 않으면 발병을 늦추거나 피할 수 있다”고 말했다. 그 결과 서양에서도 최근 밀가루 대신 쌀가루로 이유식을 만드는 가정이 늘고 있다. 아토미 알레르기 클리닉 김인중 원장은 “이유식에 밀가루를 쓰지 않는 우리나라는 심각한 셀리악병 환자가 거의 없다”며 “다만 보리에도 비슷한 단백질이 들어 있으므로 신생아에게 보리차를 주지 않는 게 좋다”고 말했다. 김 원장은 “그러나 아토피 피부염이나 설사 같은 밀가루 알레르기 증상을 보이는 환자는 꾸준히 늘고 있다”며 “식생활 서구화로 밀가루를 일찍 섭취하기 때문으로 보인다”고 말했다. 밀가루 알레르기가 의심되는 증상이 나타날 경우 항원 검사를 받아 글루텐에 대한 알레르기가 있는지 확인해야 하며 밀가루 알레르기로 확진되면 밀가루가 들어 있는 음식을 피해야 한다. [출처] 면발의 힘 글루텐|작성자 thchung20 ▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄  일부 사람들은 밀가루에 대한 내성이 없기 때문에 미네랄 부족으로 뼈가 물러지는 골다공증에 걸린다는 연구결과가 나왔다.  미 워싱턴의대 연구진은 미국 내과학연보(Annals of Internal Medicine) 최신호에 발표한 보고서를 통해 소아지방변증으로 불리는 글루텐 과민증상은 치료가 가능, 이러한 환자들에게 골다공증에 따른 피해증상은 회복될 수 있다고 밝혔다.  연구 책임자인 윌리엄 스틴슨은 『이 결과는 골다공증을 앓고 있는 환자 4명 중 3명이 칼슘과 비타민 D의 정상적인 양을 흡수할 수 없게 만드는 소아지방변증의 영향으로 골다공증을 앓고 있음을 보여준다』고 말했다.  이 병에 따른 골다공증 환자 검사는 혈액 검사로 가능하다고 그는 설명했다. 연구팀은 골다공증 환자 등 840명의 환자들을 대상으로 검사한 자료를 토대로 이 보고서를 작성했으며 검사결과 골다공증을 앓고 있는 환자들 사이에 골다공증 증세가 없는 환자보다 소아지방변증이 광범위하게 퍼져 있는 것으로 나타났다.  소아지방변증은 다양한 음식의 체내 흡수를 차단하면서 밀가루의 글루텐 성분에 대한 면역반응을 유발하는데 일부 환자들의 경우 증상이 미미하기 때문에 자신이 병에 걸렸다는 사실을 모르고 넘어가는 경우가 많다.  1 년간 글루텐 섭취 없는 식이요법을 시행한 소아지방변증과 골다공증 환자들은 위장증세와 뼈 밀도가 개선될 수 있음을 보여줬다고 보고서는 지적했다. 스텐슨은 『뼈밀도는 글루텐 섭취 없는 식이요법으로 크게 나아졌다』며 『이 같은 식이요법이 소화기관의 치료와 칼슘 및 비타민 D의 정상적인 양을 흡수토록 해 뼈의 손상을 정상화한다』고 말했다. 그는 또 소아지방변증에는 유전적인 요소가 있으나 많은 사람들은 나이가 들어서야 증상을 나타낸다고 덧붙였다. <뉴욕aT센터> ▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄▄ "글루텐 소화 장애와 골다공증 관련성" 美 연구팀, 골다공증 환자에서 셀리악병 발견율 높아     최근 몇몇 사람에게서 밀가루 소화 장애로 뼈가 약해지게 만드는 미네랄 결핍 질병인 골다공증이 나타났다는 내용이 보고됐다. 연구팀은 Archives of Internal Medicine를 통해 셀리악병으로 불리는 글루텐 소화장애는 치료가 가능하므로 골다공증으로 인한 손상 역시 복원될 수 있다고 덧붙였다. 워싱턴 대학의 윌리엄 스텐슨박사는 "골다공증 환자의 3~4%가량이 정상적인 비타민D와 칼슘 섭취를 방해하는 셀리악병에 의해 뼈에 손상을 입었다"고 밝혔다. 스텐슨 박사와 연구팀은 골다공증 환자에게 셀리악병 검사를 위해 혈액 테스트를 권했다. 이번 연구는 골다공증 환자가 포함된 840명의 환자를 대상으로 이뤄졌다. 검사 결과 골다공증환자에게서 그렇지 않은 사람보다 셀리악병이 많이 발견됐다. 셀리악병은 다양한 음식의 소화 흡수를 방해하는 밀가루의 한 부분인 글루텐 면역 반작용을 촉진한다. 몇몇 골다공증 환자는 증상이 미미해 셀리악병이 있는 것 조차 알지 못했다. 이번 연구를 통해 연구팀은 셀리악병과 골다공증을 가진 환자는 1년간 식이요법으로 소화장애 증상과 뼈손상 증상을 치료할 수 있다고 설명했다. 스텐슨박사는 "글루텐이 포함되지 않은 음식을 통한 식이요법으로 뼈의 밀도가 두드러지게 상승했다. 식이요법을 통해 소화기관을 치료하고 칼슘과 비타민 D 수치도 정상으로 돌릴 수 있을 것"이라고 강조했다. 스텐슨 박사는 "셀리악병이 유전되는 경향이 있지만 대부분은 성장하면서 증상이 사라진다"고 덧붙였다. 나미경기자 (mkna@dailymedi.com)