유산균

인삼/홍삼도 결국 장내 균총과 관련된다? 3

인삼 또는 홍삼하면 한국, 일본, 중국을 기반으로 하여 전세계적으로 섭취되고 있는 건강기능성식품이다. 특히 우리나라의 경우, 건강기능식품 시장에서 효자 상품이라고 할 정도로 인삼이나 홍삼이 큰 부분을 차지하고 있으며 국내 자체의 소비량뿐만 아니라 해외로 수출하는 양 또한 대단한 수준이라고 할 수 있다.

특히 홍삼이라 하면 대부분의 사람이 건강을 위해서 꼭 챙겨먹는 대표적인 건강식품으로 기능성이 있는 건강기능식품(예, 홍삼정, 홍삼진액 등)과 기능성은 없지만 음료 등으로 쉽게 섭취되는 건강식음료(예, 한뿌리 등)가 대표적이다. ‘홍삼’은 인삼(Panax ginseng)을 원재료로 사용하여, 말리지 않은 수삼(수분을 그대로 함유하고 있는 인삼 자체)을 증기 또는 기타 방법으로 쪄서 익혀 말린 것이다. 이 홍삼은 원재료인 인삼이 몇년근이냐에 따라 홍삼의 주요 기능성 성분이자 사포닌의 한 종류인 진세노사이드(ginsenosides) 함량이 결정된다. 

일반적으로 '6년근 홍삼'임을 강조하는 이유는 원료 인삼은 고년근일수록 사포닌 함량이 많은 것으로 나타나 있기 때문이며, 대부분 인삼은 4년근까지는 잘 자라나 4년근 이상이 된 이후 6년근이 되기까지 약 절반 이하만이 생존해 6년근의 가치가 더 높아지는 것이다. 실제로 중국 고서에서도 이런 6년근 인삼의 생존 능력을 높게 사서 4년근은 식품, 6년근은 약으로 칭할 정도라고 하니 6년근의 가치가 그만큼 빛난다고 할 수 있다(물론 중국에서).

하지만 2000년부터 이렇게 절대적으로 섭취되어져왔던 홍삼 등에 대한 의구심이 제기되기 시작하였다. 많은 사람들이 홍삼에 기능에 대해서 광고되는대로 피로 회복, 면역력 증가, 혈행 개선 등을 목적으로 주기적으로 비싼 돈(?)을 지출하였지만, 생각보다 큰 효과를 보지 못했거나 먹으나 안 먹으나 아예 효과 자체를 느끼지 못했기 때문이다(물론 홍삼 시장은 그래도 점점 상승세를 탔다).

2004년 일본의 하세가와 박사의 논문 '한국인의 장내 미생물에 의한 사포닌 분해 능력의 개인차'라는 논문을 발표하였고, 이 논문은 한국식품영양과학회지에 게재되었다. 이 논문에서는 인삼에 자연적으로 생성된 진세노사이드의 경우 큰 분자구조, 낮은 수용성, 장내 점막에 대한 낮은 투과성 때문에 잘 흡수되지 못하며, 이를 잘 흡수시키기 위해 필요한 프라보텔라오리스(Prevotella oris)균을 한국인 37.5%는 장내에 보유하고 있지 않다는 결론을 내렸다(채식 혹은 야채를 많이 먹는 식생활과 관계가 깊은 균주).

연령별, 성별 진세노사이드 흡수율을 측정한 식약처 자료에 따르면 실험대상자의 25%가 장내 미생물의 효소 비활성화로 인해 진세노사이드를 온전히 혈액으로 흡수하지 못했다. 또한, 진세노사이드를 흡수했다 하더라도 개인별로 높은 차이를 보였으며 성별 및 나이와는 관련이 없는 것으로 나타났다. 이는 인삼의 효능이 사람마다 다른 이유가 장내 미생물 때문이라는 것이고 하세가와 교수의 결론과 같은 맥락을 취한다.

인삼의 진세노사이드라고 하는 사포닌계 성분은 제기되고 있는 인삼의 약제 효과를 대표하는 성분으로 뿌리, 잎, 과육(Ginseng Berry) 등으로 부터 150여 가지의 진세노사이드 물질들이 발견되고 있다. 이 진세노사이드는 물에 녹는 당 물질과 녹지 않는 아글리콘이라고 하는 물질의 결합체인데, 이들의 약리 작용은 2가지 형태의 아글리콘에 부착된 당이 어느 것이냐? 또는 어디에 부착되었느냐?에 달려있다.

인삼의 주요 사포닌은 진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rg1으로 이들은 총 진세노사이드의 80~90%를 차지한다. 보통 이런 진세노사이드들의 프라보텔라오리스균 없이는 흡수가 잘 되지 않는다는 것이고 인삼의 대표적인 진세노사이드인 Rb1의 경우가 특히 그러하다(건강기능성식품에는 Rb1+Rg1+Rg3 함량으로 표기). 

많은 연구들에서 이런 주요 진세노사이드들이 경구로 섭취된 후에 장내 박테리아 또는 소화효소에 의해서 탈당화(당을 떨어뜨리는 작용)를 거치고 Mc1, Mc, C-O, C-Y, Rg3, F2, compound K 같은 저분자 진세노사이드로 전환된다는 것을 발표하였다. 특히, Compound K는 Rb1, Rb2, Rc, Rd처럼 인체의 장내 박테리아에 의해 생성되는 프로토파낙사디올(Protopanaxadiol) 타입의 사포닌의 대사물질이라고 할 수 있어 가장 그 가치가 주목받는 인삼 성분이다.

앞서 언급한 것 처럼 자연 상태의 사포닌은 장내 미생물에 의해 체내에서 흡수 가능한 상태가 되어야 하는데, 그 물질이 바로 컴파운드 케이(Compound K)이다. 이 물질은 진세노사이드의 최종대사물질이자 생리활성 물질로, 여러 당분자로 결합되어 있는 자연 상태의 사포닌이 장내 미생물의 분해효소에 의하여 당분자 하나만 결합된 형태가 되는 것이다.

관련된 연구 논문에 따르면 프라보텔라오리스균이 있는 사람이 자연상태의 인삼/홍삼을 섭취하여 진세노사이드를 흡수하였을 때, Compound K로 전환되어 혈중 최고치에 이르기까지는 10시간 이상이 필요하며 여러가지 방법(화학적 또는 미생물 이용 등)을 통해 분해된 Compound K를 함유한 홍삼을 섭취하였을 때는 2~3시간내에 혈중 최고치에 도달하고 이로 인해 효능 및 작용시간 자체가 다르다는 것이다.

이런 부분이 밝혀지면서 전세계적으로 인삼/홍삼을 대표적으로 취급하고 있는 한국, 일본, 중국 등에서 이와 관련된 연구가 다양하게 이루어졌다(CODEX 국제식품규격위원회에서도 홍삼과 관련된 부분은 우리나라에서 의장국으로 주도적으로 진행하고 있다). Compound K는 세포외(In vitro) 및 동물, 임상 실험을 통한 다양한 연구들에서 간보호, 항유전독성, 항알러지, 항염증, 항암 및 발달 후에도 전이 억제에 대한 효과가 보고되고 있다. 

미생물 또는 효소를 이용한 가수분해를 이용한 Compound K의 생성은 여러가지 조건에서 기존의 전통적인 화학적 분해법보다 더 선호되는 방법임에 분명하다. 그러나 미생물 또는 효소 분해를 이용하여 Compound K 등을 생성시키고자 한 부분은 낮은 생산성, 복잡함, 식품안전문제 등으로 제약을 받을 수 밖에 없다.

이런 안전성, 생산성, 효능, 과정 등의 문제를 감안하여 최근 고려되는 방법으로는 버섯균사체를 이용한 발효법이 있다. 담자균류인 버섯은 식품 원료일 뿐만 아니라 셀룰라아제, 베타-글리코시다아제, 엔도-엑소글루카나아제와 같은 다양한 가수분해 효소를 분비하는 미생물로서도 역할을 하고 있다. 최근, 일부 연구들에서 식용 또는 약용 버섯으로 인삼을 발효하는 것은 저분자 진세노사이드의 함량을 증가시키는 방법이라는 것이 밝혀졌다.

상업적으로 섭취되는 영지버섯, 상황버섯, 표고버섯, 잎새버섯, 노루궁뎅이버섯, 동충하초 등을 이용한 인삼의 발효가 저분자 진세노사이드의 함량을 높일 수 있는 방법임이 드러나면서 많은 연구들이 버섯을 이용해서 인삼의 발효 효과를 실험하였다. 그러나, 이 연구들에서 해당 버섯들에 의해서 발효가 일어날 때, 주요 진세노사이드인 Rb1, Rb2, Rc으로부터 전환되는 주요 생성물은 Rg3, F2, Compound K 보다 Rd라는 것이었다.

관련된 연구들을 살펴본 결과, 다른 버섯들의 결과와는 다르게 뽕나무버섯의 균사체로부터 생산된 효소를 이용하면 Rb1으로부터 많은 양의 Coumpound K를 생성시킬 수 있다는 것이었다. Honey Mushroom(졸참나무버섯) 또는 뽕나무버섯이라고 불리는 이 버섯은 다양한 방법으로 사람들에게 섭취되고 있는데, 전통적으로 중국에서는 마비, 두통, 고혈압, 불면증, 어지럼증, 우을증 등에 대한 치료제로 사용되고 있다. 이 버섯은 신경보호작용을 가지고 있는데 이 버섯의 균사체를 통해서 생산된 효소를 이용하여 인삼을 발효시키니 신경보호작용이 있는 Compound K가 다량 나타났다.

이 버섯으로부터 나오는 효소는 진세노사이드 Rb1으로부터 Compound K를 만드는 과정 중에 4개의 중간물질을 거친다. 진세노사이드 Rb1은 반응 초기에 중간물질 1로 분해되고, 96시간 후에 거의 모든 Rb1+중간물질 1, 2, 3이 모두 중간물질 4로 분해된다. 이 결과는 중간물질 1, 2, 3이 모두 중간물질 4로 가기 위한 거점이라고 할 수 있고 중간물질 4가 최종 산물이라고 볼 수 있다. 이 중간물질 4가 바로 Compound K인 것이다. 

이 효소의 반응 초기에 진세노사이드 Rb1은 Rd로 가수분해 되는데 다른 버섯에서 발생되는 효소들은 이 반응까지가 작용 영역이라고 볼 수 있고 뽕나무버섯에서 나오는 효소는 이 다음의 반응을 만들어내는 것이다. 특히 Compound K를 만들어 내는 반응은 24시간 이내에 나타나지 않으며 24~72시간으로 반응시간이 증가되면서 Rd가 F2 또는 Compound K로 전환된다. 72~96시간 배양 후에진세노사이드 Rd, F2는 거의 완벽하게 Compound K로 가수분해되고 이때 최적의 pH 조건은 4.0~4.5 사이이다. 

결과적으로 Compound K가 pH 4.0~4.5, 45~55℃ 조건에서 진세노사이드 Rd와 F2로부터 생성됨을 말해준다. pH가 5.0~6.0으로 상승될 때 Compound K의 생성량을 감소하며 pH 6.5~10.0 사이에서는 Compound K의 생성이 거의 관찰되지 않는다. 결국 약산성 환경이 Compound K를 만드는 가장 좋은 조건이라는 것이다(위를 벗어난 환경은 약산성 환경). 결국 뽕나무 버섯으로부터 생선되는 효소는 미생물(균) 사용에 따른 식품 안전 문제없이 높은 생산성으로 진세노사이드 Rb1으로부터 Compound K를 생성시킬 수 있음을 제시한다(물론 최근에는 Compound K가 더 분해되어 생성되는 20(S)-Protopanaxadiol에 대한 것도 밝혀지고 있다).

정리해보면 한국을 대표하는 기능성 식품 인삼/홍삼은 5가지 이상의 기능성을 인정받고 있으며, 그 외에도 항암, 항염증, 항진균, 한신경독성 등의 기능이 다양한 연구 결과를 통해 입증되고 있는데 그 작용을 일으키는 대표적인 성분이 바로 사포닌계 진세노사이드이다. 하지만 인삼/홍삼의 주요 진세노사이드는 Rb1, Rg1으로 이들 성분을 섭취할 경우 장내 미생물에 의해 당 성분을 분리해내고 최종물질이자 생리활성물질인 저분자 진세노사이드 Compound K로 분해되어야 하는데 한국 사람들의 경우 35%가 이 미생물이 없으며, 나머지 65%도 그 양이 달라 인삼/홍삼 섭취의 효과를 볼 수 없거나, 그 효과가 눈에 띄지 않는다는 것이다.

장내 미생물 균총을 변화시키기가 쉽지 않고 직접적 균주의 섭취/투여가 아직까지 안전성에 대한 문제가 제기되고 있기 때문에, 안전성, 효과 등을 고려한 다양한 방법이 강구되고 있는데 최근 가장 잘 연구되고 있는 분야가 당 분해효소를 가진 버섯을 이용한 것이다. 다양한 연구를 통해 뽕나무버섯에서 추출한 효소가 Rg1을 Compound K로 분해해낼 수 있음이 밝혀져(다른 버섯은 Rd에서 멈춤), 앞으로 홍삼 제품을 구매할 때 뽕나무버섯을 이용하여 발효시켜 Compound K를 만들어낸 홍삼 제품을 선택하는 것이 효과적이라는 결론이다.

스포츠영양사 우수 이호욱