프락토올리고당(Fructooligosaccharide)의 기능 및 섭취량

플락토올리고당(Fructooligosaccharide)

 유산균 증식, 장내유해균 억제, 배변활동 원활,  칼슘흡수에 도움

 

프락토토올리고당은 바나나, 양파, 아스파라거스, 우엉, 마늘, 벌꿀, 치커리 뿌리 등과 같은 채소나 버섯, 과일류 등에 포함되어 있는 천연 물질로,  Agave vera curz(용설란 속 식물), 돼지 감자 등에서 발견된다. 1950년대에는 효소를 이용하여 제조하기 시작하였으며, 이후 미생물 유래의 효소나 사탕무우 잎에 존재하는 효소를 이용한 생물학적 전이 반응으로 제조하는 기술이 개발되었다. 1983년 일본 메이지(Meiji) 제과에서 최초로 상업화하기 시작하였으며, 국내에서는 1987년 CJ 주식회사(당시 제일제당)가 최초로 개발하여 현재까지 판매하고 있다. 건강기능식의 기능성원료인 프락토올리고당은 전이효소(invertase, β-fructofuranosidase)를 사용하여 설탕에 과당을 전이시켜 만들거나, 이눌린(inulin)을 inulinase(EC 3.2.1.7)로 부분 가수분해하여 만든 원료로, 기능성분은 GF2(kestose), GF3 (nystose), GF4(fructofuranosylnystose)이다

 

※ 프락토올리고당 제품의 제조방법(전이효소 사용법)

(가) 효소 제조 :  

  미생물을 배양한 후, 균주에 포함된 전이 효소(β-fructofuranosidase)를 분리한다.

(나) 효소 전이 반응 :

  설탕을 녹여서 얻은 당액을 농도 60% 수준으로 조절한다. 고정화 효소 등 효소를 이용하여 설탕액을 프락토올리고당으로 전이시킨다.

(다) 순도 50% 이상의 액상 제품 제조 :

  반응이 완료된 전이액을 농축, 여과하여 함량이 약 50%인 액상 제품을 만든다.

(라) 순도 90%이상의 액상 제품 제조 :

  약 50% 함량의 당액을, 수지를 이용하여 프락토올리고당과 기타 당류로 분리한다. 분리된 프락토올리고당을 농축하여, 순도 90% 이상의 액상 제품을 만든다.

(마) 순도 90%이상의 분말 또는 과립 제품 제조 :

순도 90%이상의 프락토올리고당을 건조시켜, 수분함량이 10%이하인 분말을 만든다.

 

 

안정성 평가

동일한 방법으로 제조된 프락토올리고당은 오랫동안 식품원료로 사용되어 왔으며, 심각한

부작용이 보고된 바 없으므로 안전성이 확보된 원료로 인정할 수 있다.

 

기능성평가

프락토토올리고당은 극히 소량이 위산에 의해 가수분해 되어 과당과 포도당으로 흡수되며 거의 대부분은 소화효소에 의해 분해되지 않고 대장에서 장내 균에 의해 발효된다. 발효의 결과로 생성된 단쇄지방산은 장내 환경을 산성화하며, 장내 균이 사용할 수 있는 손쉬운 에너지원으로 작용한다. 따라서, 유해균은 감소되고 유익한 비피더스균 등이 현저히 증가되어 장내 균총이 변하게 된다.

프락토올리고당은 식이섬유와 달리 bulking agent가 아니므로 직접적으로 연동운동을 촉진시키지는 못하지만, 비피더스균의 성장 촉진과 더불어 osmotic laxative (삼투성 완하제) agent의 기능이 있으므로 간접적으로 장의 연동운동을 촉진시킬 수 있다.

사용된 바이오마커는 장내 균총 조사(bifidobacteria, lactobacilli 등 증가; clostridia, fusobacteria, cocci 등 감소; 총 혐기성 균, 총 균수 등 변동 없음), 배변습관 조사(배변빈도수, 배변 양과 무게 증가, 변의 경도 감소, pH 감소와 SCFA 함량 증가)이다.

  
강국희 등(1996)은 이눌린 가수분해물인 프락토올리고당을 하루 8 g씩 4주간 건강한 20대 남자에게 섭취시킨 결과, 대변의 pH가 감소하고 장내 유익균이 증가함을 확인하였다. Williams 등(1994)의 연구에서는 하루 4 g씩 단쇄 프락토올리고당을 14일간 섭취시킨 결과 총 혐기성 균은 변동이 없으나 유익균이 증가하였다.

 
Gibson 등(1995)은 15일 동안 8명에게 하루 15 g의 프락토올리고당을 섭취시켜, 총 균수에는 변화가 없으나 장내 bifidobacteria가 증가하고 bacteroides, clostridia, fusobacteria는 감소하였으며, 배변양이 증가하나 변의 단쇄지방산과 호흡으로 배출되는 메탄가스의 양에는 변화가 없다는 결과를 얻었다.

 
Bouhnik 등은 1996년의 연구에서 건강한 사람 20명에게 프락토올리고당을 하루 12.5 g이 되도록 3회에 걸쳐 섭취시킨 결과, 총 혐기성 균에는 영향을 미치지 않으나 대변의 bifidobacteria의 수가 증가함을 확인하였다. 또한, 1999년의 연구에서는 40명의 건강한 사람에게 하루에 프락토올리고당 2.5 5, 10, 20 g을 7일 동안 공급한 결과 총 혐기성 균에는 영향이 없었으나, 프락토올리고당을 많이 섭취할수록 대변 내 bifidobacteria 수가 증가함을 확인하였다.

  
Tuohy 등(2001)은 31명의 건강한 사람에게 21일 동안 6.6 g의 프락토올리고당이 포함되어 있는 비스킷을 섭취시킨 결과 bifidobacteria의 수가 증가하나 섭취 중단 후에는 다시 초기 수준으로 복귀되며, 총 균수와 대변의 pH, 배변 빈도수에는 변화가 없음을 보고하였다. Guigoz 등(2002)은 양로원에 거주하는 노인 19명에게 3주 동안 하루에 8 g이 되도록 2번에 걸쳐 프락토올리고당을 섭취시킨 결과, 섭취 당시에는 bifidobacteria가 증가하나 섭취를 중단하면 초기 수준으로 복귀되며,  bacteroides의 수는 증가하고 다른 enterobacteriaceae, enterococci, lactobacilli 등의 수, 헛배부름과 배변 빈도수에는 영향이 없다는 결과를 얻었다.

  
Moro 등(2002)의 연구에서는 90명의 인공영양아들에게 4 g/L, 8 g/L의 프락토올리고당을 공급한 결과, 대변의 bifidobacteria와 lactobacilli의 수가 늘어났으며 특히 bifidobacteria는 농도에 비례하여 증가하는 것이 관찰되었다. 또한, 변의 pH와 농도가 감소하였으나 배변 빈도 에는 변화가 없었다.

Chen 등(2000)은 30일 동안 만성 변비 경험이 있는 노인 5명에게 하루에 3~10 g씩 프락토올리고당을 공급하여 배변 빈도, 양, 무게, pH는 감소하고 단쇄 지방산은 증가하며 혈장 중성지방 등에는 영향을 주지 않는다는 결과를 얻었다.

  
프락토올리고당은 칼슘의 흡수를 선택적으로 증진시키는 작용이 있다. 프락토올리고당은 대장 환경을 산성화하여 칼슘의 용해도를 증가시키고 세포사이의 공간(intercellular space)을 통한 단순 투과(simple dispersion)를 촉진시키며,  칼슘 결합 단백질 (Ca-binding protein)의 합성을 유도하여 능동 투과(active transport) 또한 증가시키는 것이 동물시험을 통해 확인되었다.  식품으로 섭취된 칼슘은 주로 십이지장에서 흡수되는 것으로 알려져 있으나, 프락토올리고당을 섭취하는 경우에는 대장을 통한 칼슘 흡수가 증가하는 것으로 보고되었다. 

   칼슘흡수 증진 작용을 측정하기 위하여 사용된 바이오마커는 소변 내 총 칼슘 양, 소변 내 칼슘 동위원소의 비율 등이 있다. 칼슘의 흡수가 증가하면 뇨를 통한 배설량이 증가할 것이라는 가설을 세우고 칼슘의 섭취량과 뇨 배설량, 동위원소(isotope)의 결과를 분석하여, 뇨를 통하여 배설되는 칼슘이 골 재흡수으로 인한 것이 아니며, 프락토올리고당의 섭취가 수분의 흡수량을 증가시키는 것이 아니라는 것을 확인할 수 있었다.

van den Heuvel 등(1999)은 건강한 12명의 남자 청소년에게 9일 동안 15 g의 프락토올리고당을 제공하여, 프락토올리고당의 섭취는 칼슘의 흡수를 증가시키고 이러한 칼슘 흡수의 증가는 뇨를 통한 칼슘 배출과는 관련이 없다는 것을 밝혔다.

Uenishi 등(2002)과 Fukushima(2002)는 20대 여성에게 하루에 약 3 g의 프락토올리고당을 섭취시킨 결과 칼슘의 흡수가 증가함을 보고하였으며, Ohta 등(1999)은 건강한 남자 10명에게 프락토올리고당을 하루 3 g씩 공급한 후, 뇨를 통한 칼슘의 배설량이 증가하나 뼈의 칼슘 용출은 변화가 없음을 관찰하였다

 

섭취량

한 성인이 하루 2.5~15 g의 프락토올리고당을 섭취하면 정장작용, 장기능 개선, 칼슘흡수의 증진기능을 기대할 수 있으나 하루 30 g 이상 섭취하면 “더부룩한 느낌”의 부작용을 보인다. 따라서, 일일 섭취량은 기능성 인체적용시험 자료를 토대로 “3~8 g”을 제시하였다.

제안된 섭취량 이상으로 섭취하더라도 기능성이 더 좋아지는 것은 아니다. 오히려 30g 이상 섭취하면 “더부룩한 느낌”을 받게 된다는 부작용이 보고된 바 있다.

 
함유식품
바나나, 양파, 치커리, 마늘, 아스파라거스, 보리, 밀, 토마토 등의 야채나 과일등에 함유되어 있다. 돼지감자에 많은 양이 함유되어 있고, 특히 야콘은 재배작물 중 가장 많은 프락토올리고당을 함유하고 있다.

- 식약청 자료 발췌 -