단백질

유청단백질 알고먹자, 선택은 당신의 몫 2

반추동물에 해당하는 소는 기본적으로 풀을 먹는 동물이다. 풀을 섭취하여 충분한 영양소를 얻을 수 있고 성장하여 고기를 생산하거나 우유 등 유제품을 생산하게 된다. 하지만 식이섬유가 풍부한 풀을 기반으로 성장한 소는 충분한 열량을 얻지 못하기 때문에 성장이 느리고 이로 인해 고기를 생산하거나 우유를 생산하는 산업에서는 여러가지 제약이 존재할 수 밖에 없다. 

그래서 충분한 열량을 공급하여 소로부터 생산되는 제품들의 생산량을 늘리고 필요한 영양소를 조절할 수 있는 Grain-Fed 또는 개량 사료를 통한 사육법의 적용을 무시할 수 없게 되었다. 이런 문제는 광우병 등 소에서 나타나는 여러가지 질환들의 유발 요인으로 제기되기도 하는 등 이슈화되어왔다.

하지만 최근 들어 '소를 소 답게'라는 슬로건을 건 Grass-Fed에 대한 이슈가 다시금 떠오르기 시작하면서 미국 내에서도 이런 문제들에 대한 논란이 가속화되고 있다. 소와 유제품의 소비량이 증가됨에 따라 소고기나 유제품 공급을 원활하게 이루어져야 하는데, 그렇기 위해서는 소의 성장 속도가 느리고 공간이 많이 필요한 Grass-Fed 방법을 계속적으로 고수하기 어렵기 때문이다. 

세계적으로 소고기 생산량 및 소비량이 많은 호주와 미국을 비교해보면, 면적 대비 인구수가 적은 호주(면적 세계6위, 인구 세계56위)와 비교해 미국(면적 세계3위, 인구 세계3위)은 토지 이용에 대한 한계가 더욱 두드러진다. 이는 대표적으로 호주가 Grass-Fed를, 미국이 Grain-Fed를 선택한 이유로도 해석될 수 있다.

미국은 자국 내 소고기 및 유제품 소비량을 충족시키기 위해 많은 양의 소고기와 유제품 생산을 필요로 했고, 이로 인하여 성장 속도가 빠른 Grain-Fed를 넘어서서 rBST 및 rBGH와 같은 소의 인공성장호르몬의 사용도 허가하고 있는 몇 안되는 국가가 되었다. 반면, 호주, 유럽, 일본, 한국 등은 이런 인공성장호르몬의 사용은 엄격히 제한하고 있어 차이를 보인다. 미국 내에서 발표되는 자료에 따르면 이런 인공성장호르몬의 사용과 Grain-Fed가 Grass-Fed와 비교해 장점이 많고 문제될 것이 없다고 하지만 관련된 학계의 전문가들은 이런 방식의 위험성에 대한 경고를 끊임없이 하고 있다.

Grain-Fed와 비교해 Grass-Fed의 장점으로 언급되는 부분은 ①소의 천연적인 성장을 유도하며 성장 환경에서 스트레스가 적으며 유전적 변화의 가능성을 최소화 할 수 있다.  ②사육 시 지방량이 적고 전체 지방량 대비 오메가-3 지방산, CLA, 베타카로틴, 글루타치온 등 영양성분의 함량이 높다. 반대로 언급되는 단점은 ①맛, 냄새, 육질, 색깔 등에서 Grain-Fed에 비해 낮은 평가를 받는다. ②공간이 많이 필요하고 생육 기간이 길어 생산 효율성이 떨어지고 경제적인 손실이 있다. 

이러한 이슈들 중에 가장 주요 논재는 Grass-Fed 및 방목 형태의 사육과 비교해 Grain-Fed 및 우사 형태의 사육으로 생산된 소고기 및 유제품이 인체에 들어올 때 어떤 차이가 발생하느냐는 것인데, 이와 관련된 이슈를 우리가 단백질 보충제로 주로 섭취하는 유청까지 발전시켜서 검토해보겠다.

Grass-Fed와 Grain-Fed는 소의 체조성에 영향을 주느냐?

Feeding 방법에 따른 소의 체조성 차이에 대한 연구결과는 상당 수이다. 실제로 건초(hay)와 옥수수에 기반한 사료(Corn-based forage)부터 콩기반의 사료, 카놀라나 아마를 추가한 사료 등을 비교하여 연구된 바가 많다. 이 연구들은 하나같이 모두 소가 먹는 사료에 따라 소의 체조성과 혈액 내 지표들이 달라짐을 언급하고 있다. 국내에서도 아마씨를 혼합한 사료를 섭취시킨 소의 고기에서 오메가-3 지방산 함량이 눈에 띄게 증가되었으며 소뿐만 아니라 닭, 그리고 계란까지도 지방산의 조성이 바뀌는 결과가 나타났다.

이들이 지방산 조성에 크게 초점을 두는 이유는 우리가 소고기를 섭취함으로서 주로 얻을 수 있는 주요 영양소인 단백질에 대한 사료의 영향을 없음이 밝혀졌기 때문이다. 몇개의 연구들에서 Grass-fed와 Grain-fed의 단백질에 대한 영향을 연구한 바 있는데 이들 모두에서 단백질 함량과 아미노산 조성에 대한 영향이 없음을 밝힌 바 있다.

실제로 Grass-Fed와 Grain-Fed의 차이는 소의 지방산 조성에서 큰 차이를 보여줬으며 그 외에도 항산화제나 미량 영양소에서 차이를 보였다. 풀에는 오메가-3 계열의 지방산 함량이 높은데 이를 섭취한 소의 경우 혈중 지방산 중에 오메가-3 지방산이 Grain-Fed 소에 비해 높은 것을 확인할 수 있었다. 비록 풀 자체가 지방 함량이 높지는 않지만, 생육 기간 내내 섭취하기 때문에 지속적으로 축적되어 오메가-3 함량이 높은 소를 얻을 수 있다. 또한, Grass-Fed의 경우 풀의 열량 자체가 낮은 관계로 체중의 증가가 빠르게 일어나지 않아 소의 체지방이 덜 생성되기 때문에 지방량이 적은 Lean Meat가 생성된다. 

Grass-Fed된 소의 지방은 색이 더 노란색을 띄는데(Grain-Fed는 흰색) 이는 비타민 A 계열의 베타카로틴 함량이 높기 때문이다. 이 베타카로틴은 황색을 띄는 성분이 많아 지방에 녹아든 베타카로틴으로 인해 지방의 색이 더 노란색을 띄는 것이다. 실제로 소고기를 살 때에는 이런 색상이 선택에 있어 부정적인 방향으로 작용되나, 베타카로틴 함량이 높은 소고기 선택은 영양적으로는 긍정적이라고 할 수 있다. 이 성분은 항산화 능력이 있으며 소에게 있어 스트레스 등을 제거해주는 영양소이기도 하기 때문이다. 

또한, 이런 베타카로틴 성분과 함께 Grass-Fed된 소에서는 글루타치온 함량이 높게 나타난다. 글루타치온은 체내 항산화계의 대표적인 물질로서 글루타치온 함량이 높은 소는 스트레스 환경에서도 적응력이 높으며 세포의 노화를 억제하기 때문에 부정적인 물질의 생성이 적게 된다는 장점이 있다.

보통 Grain-Fed 공법의 소들은 우사(Feedlot)에서 키워지기 때문에 제한된 공간에서 서로 부딪히거나 하는 등 스트레스를 받게 된다. 이는 Feeding되는 음식과 다르게 추가적인 스트레스 요인으로 작용되기 때문에 문제가 되고 있다. 이런 변화는 소로부터 생산되는 식품들에 직접적인 영향을 미친다는 점도 문제가 된다. 

앞서 언급한 소의 인공성장호르몬(rBST, rBGH)의 사용은 소의 젖인 우유로 일부가 흘러나오게 되고 이것이 인체에서 발암 작용을 유발할 수 있따는 연구가 다량 보고되었다. 반대측에서는 워낙 미량이고 소화기계의 강한 산성때문에 경구로 섭취하는 우유의 경우 문제가 없다라고 지적하였지만, 그런 언급 자체가 소비자들로 하여금 불안감을 가져오게 만드는 것은 당연하다. MSG나 사카린처럼 인체에 무해하다고 밝혀졌지만 여전히 부정적인 이미지와 불안감을 그대로 가지고 가는 식품첨가물들도 있는 것을 보면 소에게 적용되는 여러가지 생산 기술들이 소비자들로 하여금 소 부산물을 이용하는데 있어 부정적인 영향을 미치지 않을 수 없을 것이다.

분명히 Feeding 원료와 사육하는 환경은 소의 체조성 및 호르몬 상태에 영향을 미친다. 그런 이유로 소로부터 1차적으로 나오는 물질인 소고기, 우유 등에 그대로 적용된다. 이와 관련된 여러가지 이슈들이 있지만 전체적으로 볼 때, 현재까지 grain-fed 또는 특정 사료를 섭취시킨 소의 고기와 우유를 먹는 것이 건강 상에 치명적인 위해를 끼쳤다는 결과는 없으나 장기적인 섭취가 인체에서 발암 및 대사성 질환과 깊은 관련이 있다는 것이 인정되고 있는 추세이며 유럽이나 미국 등 소와 관련된 식품의 소비량이 많은 국가들에서는 이에 대한 경고를 지속적으로 하고 있다.

계속적으로 grain-fed을 시켜오던 미국에서도 최근 grass-fed된 소에서 나온 제품을 구입하는 사람들이 늘어났다. 콜로라도주에 위치한 American Grassfed Association(AGA)은 미국 내에서도 Grass-Fed 농가가 많고 미국도 전체적으로 인공성장호르몬 사용을 금지하고 소에게 필요한 Grass-Fed를 해야 한다고 주장한다. 또한, 다양한 활동을 통해서 Grass-Fed가 필요한 이유에 대해서 소비자들에게 소개하고 농가에서 생산된 제품들을 접할 기회를 제공하고 있다.

유청으로 넘어오면 여러가지 고려할 사항이 생겨서 복잡해진다. 유청은 소에서 나온 1차적인 생성물인 우유를 여러가지 공법을 사용해 가공한 것이기 때문이다. 유청은 수용성 단백질, 유당, 비타민, 무기질 등 우유의 영양 성분을 50% 정도 가지고 있다. 그렇기에 유청의 가공 상태에 따라 소에게 먹인 사료가 어떤 것이냐가 영향을 미칠 것이냐? 미치지 않을 것이냐?를 결정지을 수 있다. 

대부분의 유청은 저온살균(Pasteurization)을 통해 생산된 우유를 가지고 치즈나 카제인을 만드는 공정 중에 생산된다. 유청 원료는 크게 Sweet whey와 Acid whey로 나뉘는데, Cheese Whey라고 불리는 Sweet Whey는 경질, 반경질, 연성치즈나 렌넷(송아지의 위장에서 추출한 효소를 이용해 만든 합성효소)을 이용한 카제인 생산의 부산물이다. 산을 이용해 치즈를 만들지 않았기 때문에 pH는 5.9~6.6 정도로 중성에 가까운 약산성에 해당된다. 염산을 이용하여 카제인 미네랄염을 만드는 과정에서 생성되는 Acid Whey는 pH 4.3~4.6 정도를 차지하는 중산성 물질이다. 

이 유청들의 수분함량은 약 94%정도이며 총 6%정도의 고형물(Solid)이 존재하는데, 그중 단백질 함량은 0.6%에 불과하다. 단기보관의 경우 5℃ 이하로 냉장하여 보관하고, 장기보관하거나 유아용 또는 단백질 보충제 용도로 쓸 원료는 저온살균을 거쳐 박테리아 등의 작용을 억제한다. 

전체 유장액에서 치즈를 만들 때 남은 커드(curd)찌꺼기를 제거하고 6%정도 있는 고형물만을 분리해낸다(Microfiltering). 이 분리과정은 역삼투작용, 나노필터링, 증발-건조, 기계적증기재압축(MVR) 등을 거치게 되며 분리된 고형물에서 결정화된 유당 부분을 분리하고, 동결건조를 통해서 유청만을 분말화한다. 여기까지 과정은 Sweet Whey를 위한 과정이며 Acid Whey 경유 젖산량이 많아 응고되므로 스프레이 건조를 할 수가 없어서 중화를 먼저 거쳐야 한다.

이렇게 준비된 유청분말(60% 고형물)들에서 울트라필터링이나 원심분리를 거치면 WPC가 탄생되며 우유 내 주요물질인 락토페린, 락토글로불린 등은 크로마토그래피(시료들이 섞여 있는 혼합물을 이동 속도 차이를 이용하여 분리하는 방법)를 통해서 분리해낸다. 분리되고 농축된 WPC는 애초에 0.6%의 단백질을 가지고 있는 유장액에서 울트라필터링을 통해 20~30배 농축 후에 Diafilteration을 사용해서 유당, 회분(Ash)을 더 제거하고 80%까지 농도를 올려서 만들어진다. 

80% 단백질 함량을 가진 잘 알려진 WPC는 3.8% 수분, 81% 조단백질(기타 질소물질 포함), 75% 순수유청단백질, 3.5% 유당, 7.2% 지방, 3.1% 회분, 1.2% 젖산을 함유한다(이렇게 농축하는 과정에서 지방함량도 0.05%에서 7.2%까지 증가된다). 이런 WPC는 상당 부분 우유 성분을 함유하고 있다. 여러가지 가공 과정을 거쳤지만 일반적으로 우유의 생물학적 가치에 큰 변화를 주지 않는다. 그래서 WPC는 단백질이 상당히 많은 우유라고 봐도 무방할 정도이다. 

WPC 수준이라면 우유가 함유하고 있는 지방을 상당량 함유할 수 있으므로(1일 30g씩 100g을 섭취하게되면 유지방 7g가까이를 섭취하게 된다), Grass-Fed WPC를 이용하는 것이 장점으로 충분히 다가올 수 있다. 하지만 지방을 거의 100%에 가깝게 제거하는 WPI의 경우라면 말이 달라진다. WPI는 WPC에서 추가적인 필터링을 거쳐서 유지방 성분 및 기타 미량 물질을 거의 만나볼 수 없기 때문이다. 

WPI의 경우 최신식 마이크로필터링(hot ceramic filter → cold organic filter)을 사용하여 탈지를 시키는 과정을 거치므로 다른 성분도 이 과정중에 제거되지만 주로 지방과 지용성 물질의 제거가 가장 확실하게 일어나는 과정이다. 결국 Grass-fed와 Grain-fed가 가장 큰 영향을 미치는 소의 혈중 지질성분 차이에 큰 영향을 받지 않는다는 것이다. 이 과정은 두가지 사료를 먹인 소의 우유에 함유된 지방산을 모두 제거하기 때문이다. 

유청과 관련된 많은 자료들은 유청에 대한 여러가지 잘못된 오해들을 잡아왔다. 유청은 두말할 것 없이 가장 훌륭한 단백질 급원 중에 하나이다. ①충분한 양질의 단백질을 공급하고, ②골격근 합성 등에 유리한 아미노산 프로필을 제공하고(높은 류신 함량 등), ③소화부담이 적고, ④효율성, 편의성, 휴대성을 모두 갖추고 있다. 이런 장점들이 인정받더라도 원료에 대한 불안감이 지워지지 않는다면 아무리 좋은 유청이라해도 그 가치는 인정받기 어려울 것이다.

소비자들은 제품을 구입할 때, 성분의 효능, 안전-안정성(부작용 등), 맛, 가성비 등의 요소를 고려한다. 다음의 요소들을 고려했을 때, WPC는 WPI에 비교해 상당한 이점을 가지고 있다. ①성분의 효능상 큰 차이가 없다(단백질 가치를 비교할 때) ②우유의 자체적인 미량성분들을 함유하고 있다. ③생물학적으로 덜 가공되어있다. ④맛이 더 있고 가성비가 좋다. 유당에 민감해서 WPC를 선택하지 못하는 이유가 아니라면 혹은 아주 민감하게 지방, 탄수화물, 콜레스테롤, 나트륨 등에 민감하다면 WPC는 그 대상이 아닐 것이다.

WPI를 선택하는 소비자는 조금 더 단백질에 집중하겠다는 의미와 유당불내증이 있기 때문일 것이다. 아직까지 WPI를 만드는 과정까지의 가공 공정이 유청단백질을 섭취하는 소비자들에게 어떤 이슈들을 남기는지는 정확하지 않다. 하지만 많은 과학자들은 우유 자체의 성분을 최대한 즐길 것을 강조하기 때문에 단백질이 아닌 영양소로서의 가치가 없는 WPI에 대한 질책을 여전히 하고 있다.

정리해보면 WPC는 우유에 더 가깝고 우유에 대한 영양소를 일부 섭취할 수 있는 제품이다. 그렇기에 우려되는 부분이 있다면 WPC이면서 Grass-Fed 제품을 섭취하는 것을 추천한다. 일부에서 Grass-Fed는 유당이 없거나 유당이 있어도 트러블을 유발하지 않는다고 말하는데 과학적인 근거는 찾아볼 수 없다. 

이들의 주장은 Grass-Fed된 우유 자체가 Grain-Fed보다 덜 산성이어서 산에 의한 장의 민감성 증가가 일어나지 않기 때문에 장에서 트러블이 생기지 않는다는 것인데, 유청 자체를 아예 섭취하지 않은 사람이 유럽내에서 유통되는 우유를 먹는 경우에도 유당불내증에 의한 트러블이 발생되기 때문에 그 근거의 재현성이 뒷받침 되지 않는다. 유당때문에 민감하다면 Grass-fed이든 Grain-fed이든 우유 원료에 관계없이 WPC는 피해야 한다.

유당 등의 원인으로 WPI를 선택한다면 Grass-fed나 Grain-fed 등을 고려할 이유가 없다. 당신에게 영향을 미칠 영양소들은 이미 다 제거되었기 때문이다. 이때 걱정되는 부분은 정말 가공 처리를 오래한 것이 우리가 섭취하는데 성분의 안정성이나 섭취 자체의 안전성에 영향이 없느냐이다(아직 밝혀진 바 없다). 

정말 모든 것에 예민하다면 가공 과정의 최소화, 특히 처음 우유로부터 카제인이나 유지방을 뽑아 치즈나 카제인을 만드는 과정에서 사용되는 rennet(효소)이나 acid(산) 처리를 하지 않고 최대로 자연적인 방식으로 만들어진 유청을 섭취하려면 native wpc, wpi 제품을 접해야 할 것이다(물론 이 제품은 접근성이나 가성비가 매우 떨어진다). 

단백질을 보충제로 꼭 먹어야 한다는 가정 하에 유청을 고를 때, 다음과 같은 복잡함과 불안감을 최소화하고 싶다면

① 금전적인 문제가 없다면 Skim Milk를 통해서 만든 Native Whey 형태를 이용하라.

② 유당불내증의 문제가 없다면 Native WPC 또는 Grass-Fed WPC를 이용하라.

③ 유당불내증이 있다면 가공공정에 민감하지 않다면 WPI 제품을 이용하라.

④ 다 필요없고 가성비를 따진다면 일반 WPC 저렴한 제품을 이용하라. 

MONSTERZYM SPORTS SCIENCE TEAM 

글 작성 : 스포츠영양사 우수 이호욱