단백질 이야기

 

1. 단백질의 발견 

1838년, Prout가 식품 물질을 사카리나, 올레오사, 알부미노사로 나눈 지 약 10년이 지난 후, 네덜란드 화학자 Gerardus Mulder가 연구를 발표했습니다. 세 가지 다른 물질로 시작하는 소의 피, 달걀흰자, 밀 글루텐의 공식인 C40H31N5O12를 단일 화합물이라고 생각했지만 분리한다고 발표했습니다. 이 화합물은 다양한 비율로 황, 인, 산소와 결합하여 대부분의 식물 및 동물 조직의 기본 물질을 구성하는 것으로 나타났습니다. 스웨덴 화학자 Berzelius의 제안에 따라 Mulder는 그리스어에서 "주된, 주요한, 기본적인"을 의미하는 이 물질을 단백질로 명명했습니다.
그러나 몇 년 안에 상황은 복장해졌습니다. 다른 화학자들은 서로 다른 물질에서 서로 다른 공식을 도출함으로써 단백질이 보편적인 물질이 아니라는 것이 밝혀졌습니다. 오히려 탄소, 수소, 산소 및 질소와 같은 다른 화합물들이 있었습니다. 1900년경에 단백질은 몇 가지 기본 단위인 아미노산으로 구성되며, 동물은 먼저 식이 단백질을 별도의 아미노산으로 소화한 다음 그로부터 자체 단백질을 합성한다는 사실이 알려졌습니다. 그 후 1905년에서 1915년 사이에 영국의 Frederick G. Hopkins와 Thomas Osborne과 Lafayette Mendel로 구성된 New Haven 팀은 실험실 쥐의 식단에 특정 아미노산이 필요하다는 사실을 확립했습니다. 반면에 다른 많은 단백질은 식단에 나쁜 영향 없이 제외될 수 있었습니다. 한때 Mendel의 학생이었던 William C. Rose가 주도한 40년대와 50년대의 체계적인 연구는 8개의 아미노산이 인간의 식단에 필수적이라는 결론을 내렸습니다. 이 중 하나 이상의 결핍은 피로와 짜증을 유발하는데 까다로운 사람들을 제외하고는 결핍이 드물게 발견됩니다. 필수 아미노산에 대한 우리의 지식은 아주 최근의 발견된 것입니다. 

2. 단백질은 왜 필요한가 

단백질은 모든 생명체의 기본 조직을 구성하기 때문에 음식으로 단백질을 섭취해야 합니다. 단백질은 우리 몸에서 수분을 제거하며 근육, 장기, 혈액 세포, 피부, 손톱, 머리카락, 심지어 치아와 뼈에 남아있는 것의 대부분은 단백질입니다. 다른 분자를 만들고 분해하는 효소, 질병과 싸우는 항체, 산소를 운반하는 헤모글로빈, 인슐린과 같은 특정 호르몬 등 끊임없는 활동으로 우리를 계속 움직이게 하는 이 모든 화학 물질이 바로 단백질입니다. 그것들은 지속해서 소모되거나 닳아 없어지고, 우리가 식단으로 먹는 단백질은 그것들을 보충해주거나 대체해주며 성장하는 어린이들에게 그것들을 형성하는 데 사용됩니다. 지방 및 탄수화물과 마찬가지로 단백질도 에너지로 태울 수 있지만 이것은 지방 및 탄수화물 같은 우리 몸이 선호하는 연료의 공급이 부족한 경우에만 발생합니다. 다른 적절한 식단의 과도한 단백질은 지방으로 전환되지만 한 영양학자가 말했듯이 이것은 고급 가구를 구입하여 장작으로 사용하는 것과 같습니다. 모든 인간은 20개의 완전 단백질과 불완전 단백질인 아미노산이 단백질로 구성됩니다. 이 단백질 중 성인은 8개, 성장기 어린이는 9개 또는 10개가 식이 단백질을 통한 공급이 필요합니다.
우리 몸의 세포는 다른 것들을 합성할 수 있고 그것들로부터 필요한 단백질을 합성할 수 있습니다. 식이 단백질은 필수 아미노산의 제공에 따라 분류됩니다. 완전한 단백질에는 정상적인 신체 성장과 기능을 할 수 있는 충분한 단백질이 포함되어 있습니다. 모든 동물성 식품(육류, 계란, 유제품)은 완전한 단백질 공급원입니다. 모든 동물은 동일한 기본 생화학 시스템을 가지고 있기 때문입니다. 그러나 식물은 매우 다른 방식으로 조직되어 있어 식물 단백질은 일반적으로 불완전합니다. 이러한 규칙에는 몇 가지 예외가 있으며 인간의 조작에 따라 만들 수 있습니다. 예를 들어, 밀 배아와 대두 단백질은 거의 완전한 반면 동물의 피부와 뼈에서 추출한 젤라틴과 주요 옥수수 단백질인 제인(Zein)은 생명을 전혀 유지할 수 없을 정도로 불완전합니다. 이러한 극단적인 단백질들 사이에서 통곡물, 콩, 견과류와 같은것들에서 완벽한 단백질을 찾기란 쉽지 않습니다. 대게 이런 것들은 한 쌍의 아미노산으로 구성되어 있으며 충분한 단백질을 공급하기에는 부족하고 사용할 수 있는 단백질의 총량을 낮아지게 합니다. 만약 어떤 식품이 우리가 필요로 하는 것보다 더 많은 총단백질을 함유하고 있다하더라도 하나의 필수 아미노산의 필요한 양의 50%만 가지고 있다면 전체 요구량의 50%만 제공할 수 있습니다

 

3. 식물성 단백질 

동물성 식품이 유일한 충분한 단백질 공급원이라면 엄격한 채식주의자는 어떻게 생존합니까? 다행스럽게도 식물 단백질은 종종 상호보완적이라는 것이 밝혀졌습니다. 즉, 한 식품의 결핍이 다른 식품의 장점으로 상쇄됩니다. 우리가 아미노산에 대해 알기 훨씬 전부터 많은 문화권에서 단백질 상호보완성을 위해 식단을 조정했습니다. 대부분의 콩 종류는 메티오닌이 부족하고 곡물에는 일반적으로 라이신이 부족하며 때로는 트레오닌과 트립토판이 부족합니다. 아메리카 대륙에서는 옥수수와 검정콩 또는 핀토콩, 아시아에서는 쌀과 대두가 수천 년 동안 주요 조합이었습니다. 유럽에서는 선사 시대에 완두콩과 렌즈콩이 밀, 보리와 함께 재배되었습니다. 곡물이나 콩류 요리에 소량의 동물 단백질을 포함해 보충할 수도 있습니다. 아마도 그러한 조합의 가장 친숙한 예로는 마카로니와 치즈일 것입니다.

 

4. 단백질 하루 필요량 

우리가 실제로 얼마나 많은 단백질이 있어야 하는지에 대해 오랫동안 논란이 있었습니다. 칼 보이트(Carl Voit)는 19세기 후반에 우리가 하루에 약 120그램의 단백질 또는 거의 2파운드의 고기(대부분의 고기는 중량의 10~20% 단백질)에 해당하는 단백질이 필요하다고 추정했습니다. 윌버 앳워터(Wilbur Atwater)라는 미국의 화학자도 비슷한 수치를 내놓았고, 이 무렵 다진 스테이크 식단이 유행했던 솔즈베리 박사는 하루에 3파운드의 고기를 권장했습니다. 1902년이 되어서야 미국의 생리화학자 학장인 러셀 치텐든은 호레이스 플레처가 매일 단백질 40g 또는 ½파운드로 체력을 유지하는 것을 보고 이 수치를 절반으로 줄였습니다.