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| 수용성 비타민 | 비타민B | B1 (티아민) · B2 (리보플라빈) · B3 (나이아신) · B5 (판토텐산) · B6 (피리독신) · B7 (바이오틴) · B9 (엽산) · B12 (코발라민) |
| 비타민C | ||
| 지용성 비타민 | 비타민A · 비타민D · 비타민E · 비타민K | |
1. 개요
비타민B,12,(Vitamin B,12,) 또는 코발라민(Cobalamin, 코발아민)은 비타민B 복합체에 속하는 수용성 비타민의 하나이다. 비타민 가운데 유일하게 코발트를 포함하며, 5,6-다이메틸벤지미다졸이 코발트 원자를 리간드(Ligand)하여 4개의 피롤 구조(테트라피롤, tetrapyrrole)로 이루어진 코린 고리의 중심부에 코발트 이온이 위치하는 형태이다.DNA 합성과 아미노산 및 지방 대사에 관여하는 것으로 알려진 조효소로서, 구체적으로는 이성질체 생성, 할로겐 제거, 메틸기 이동을 하는 효소 반응에 쓰인다. 이 밖에 간접적으로 뇌내 신경 전달 물질의 합성에도 조효소로 사용된다.[1] 중금속인 코발트가 인체에서 유용하게 사용되는 대표적인 예로, 비타민 이외에 간에서 알부민과 글로블린 단백질의 합성에 관여하기도 한다.
사이아노코발라민(Cyanocobalamin)의 형태가 대표적이며, 이외에 메틸코발라민(Methylcobalamin), 5-디옥시아데노실코발라민(5'-Deoxyadenosylcobalamin, 코바마미드), 하이드록소코발라민(Hydroxocobalamin)이 있다.
2. 사이아노코발라민
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| 사이아노코발라민의 구조 (왼쪽), 해조류 가운데 사이아노코발라민을 함유하는 김 (오른쪽). | |
고등 생물의 생체활동에 필요한 화합물이지만 복잡한 구조로 인해 지구상의 어떤 진균, 식물, 동물도 합성하지 못하며 드물게 박테리아나 고균 같은 원시적 생물들만이 이를 합성할 수 있는 효소를 가지고 있다. 합성과정이 무려 67단계[2]에 달하기 때문에, 비타민 B12 합성 메카니즘의 규명에는 12년이 걸렸다. 이 비타민을 이루는 코발트 역시 지각에서 그렇게 흔한 물질이 아니기에[3] 더욱 그렇다.
초식동물의 경우 장내 미생물에 의하여 합성, 흡수되며, 육식동물은 이를 저장하고 있는 다른 생명체를 포식하는 것으로 얻는다. 인간도 거의 대부분의 비타민B12를 외부에서 얻는데, 먹이사슬의 상층에 위치한 동물의 살점, 즉 육류나 생선을 통해 이들이 체내에 축적한 사이아노코발라민을 흡수하게 되며 이 밖의 식물이나 조류에서는 얻기 어렵다. 그나마 이를 갖고 있는 것이 '원시색소체생물'로 분류되는 김이나 미나리과의 식물인 당귀 정도이다. 이러한 문제를 해결하려 만든 방법이 효모에서 추출하는 것이며, 채식주의자가 특별히 비타민B12의 결핍에 주의를 기울여야 하는 이유이다(하술 참조).
유기화학자들에게는 합성면에서 매우 어렵다 보니 이걸 직접 합성해 보는 것이 일종의 도전 과제처럼 받아들여지기도 하는 듯 하다. 미국의 모 대학은 실험실에서 쓰는 물질중 제일 단순하고 저렴한 것들[4]만 가지고 사이아노코발라민을 합성하는 희대의 시도를 하였는데 무려 10년이 걸렸다고 한다. 사이아노코발라민의 규명된 합성법만 찾아봐도 정말 엄청나게 긴데, 이걸 시작 재료들조차도 직접 합성하는 노가다를 한 것이다.
3. 소화 흡수
인체 내에서는 소장 종말부에서 위벽에서 생산되는 내인자(intrinsic factor) 무코단백의 존재 아래 흡수된다. 사이아노코발라민은 체내에서 바로 활용할 수 없으며 메틸코발라민 또는 5-디옥시아데노실코발라민의 형태로 전환하여 사용된다. 이 때문에 최근의 비타민 제제 가운데서는 이를 미리 활성화된 메틸코발라민의 형태로 첨가하여 흡수율을 높인 제품도 있다.이후 담즙을 통해 하루에 2 ~ 5 마이크로그램(µg) 가량을 배설하는데, 소장에서 대부분 다시 흡수되는 장간순환(enterohepatic circulation)을 거치게 되며 이때 재흡수가 이루어진다.
개인 영양 상태와 비축량에 따라 재흡수량이 변하기 때문에 결핍이 심하면 재흡수율이 거의 100%에 육박한다. 물론 장관 외 손실(피부조직 탈락, 모발 손실 등등)은 막을 수 없어 결국은 섭취로 보충이 필요하다. 때문에 성인의 경우 비타민 B12 섭취를 매우 소량만 해도 위장관의 기능이 정상일 경우 수년, 체내 비축량이 많으면 20 ~ 30년 가까이 지나야 체내 비축량이 바닥 날 수 있다.[5] 물론 이건 건강한 체내 비축량이 많은 성인 남성 기준[6]이고 질병을 앓는 사람과 월경혈 손실이 있는 여성은 고갈에 도달하는 시간이 더 빠르다.
위우회술을 받은 경우, 위장의 부피 감소로 위산 및 펩신과 음식이 접촉하여 반응하는 데 지장이 생기기 때문에 고기에 포함된 비타민B12를 흡수하기 어려워져 수 년 뒤 비타민 B12 결핍증이 나타날 수 있다.[7] 한 조사 결과에서는 수술 후 5년이 경과했을 때 조사 대상의 35%에서 비타민 B12 결핍증이 나타나기도 했다.[8]
4. 효능
- 아토피 피부염의 개선에 도움이 될 수 있다는 보고가 있다. 아토피로 대표되는 몇몇 염증들이 신경 계통과 연관되어 있다는 것이 밝혀졌는데, 비타민B12가 바로 뇌내전달물질을 합성하는 것에 영향을 끼친다는 것.
- 아프타성 구내 궤양의 예방과 치료에 도움이 된다는 보고가 있다. 단 최소한 6개월간 권장량의 400배(?!)를 장복한 경우에나 유의미한 효과가 보였다.[9]
- 관절염의 완화에 효과가 있다고 알려져 있다.
5. 과잉 및 결핍증
비타민B12를 과다 섭취할 경우 피부발진을 유발한다고 알려져 있으나, 워낙 희소한 비타민이면서 체내에서 매우 까다롭게 관리되므로 심각한 과잉증은 보고되지 않았으며, 수용성 비타민이기 때문에 체내 잉여분이 소변 등으로 잘 배출되므로 큰 문제가 없다. 시판되는 영양제 가운데서는 비타민B12를 1일 권장량의 수백 배나 넣은 제품도 버젓이 팔리고 있다. 하지만 앞서 말한 피부발진을 유발한다는 주장도 분명 의학적으로 존재하기에, 만약 비타민제 변경 혹은 추가 섭취 후 갑자기 여드름이나 피부 발진이 심해지면 의심해보는 것도 나쁘지 않다. #결핍 시에는 거대적아구성빈혈(megaloblastic anemia), 위장관 증상, 신경병증(neuropathy) 등을 일으킨다. 신경 증상까지 나타나면 이후 회복할 수 없는, 불가역적 손상을 초래할 수 있으며 운동실조(ataxia), 망상분열(paraphrenia) 등을 초래할 수 있다. 이 밖에 우울증의 위험도가 증가하며, # 혈소판 감소증의 원인이 될 수도 있다고 한다. #
당뇨병 약인 메트포르민 복용자의 경우 결핍증이 발생할 수 있다. #
6. 채식주의의 경우
비타민 B12는 채식주의에서 영양학적으로 장기간 논란이 되어 왔다. 인체 내 합성이 불가능한 다른 비타민은 식물에서 보충이 가능하며, 8대 필수 아미노산인 발린(valine), 류신(leucine), 이소류신(isoleucine), 메티오닌(methionine), 트레오닌(threonine), 라이신(lysine), 페닐알라닌(phenylalanine), 트립토판(tryptophan)도 콩류 및 그 발효식품으로 보충이 가능하다. 이에 반해 비타민 B12는 극히 최근까지도 육식으로만 섭취할 수 있다고 알려졌다. 현재는 극히 일부 식물성 식품과 발효식품을 통해서도 흡수가 가능은 하다고 밝혀졌다. 이후 서술할 여러가지 문제로 주의가 필요하다. 그 내용은 주로 다음 논문들을 참조하였다.- Exp Biol Med (Maywood). 2007 Nov;232(10):1266-74. Vitamin B12 sources and bioavailability. Watanabe F.
- Herbert V. Staging vitamin B-12 (cobalamin) status in vegetarians. Am J Clin Nutr. 1994 May;59(5 Suppl):1213S-1222S.
- 한국영양학회지(Korean J Nutr) 2012; 45(1): 94 ~ 102 미생물분석법을 이용하여 한국인이 즐겨 섭취하는 일부 해조류 및 어패류와 그 가공식품의 비타민 B12 함량 분석 곽충실·박준희·조지현
- 한국영양학회지(Korean J Nutr) 2008; 41(5): 439~ 447 한국의 장류, 김치 및 식용 해조류를 중심으로 하는 일부 상용 식품의 비타민 B12 함량 분석 연구 곽충실·황진용·와다나베 후미오·박상철
- 농촌진흥청 국립농업과학원 국가표준식품성분표 제8개정판
한국영양학회의 2010 한국인 영양섭취기준은 일당 2.4 마이크로그램(이하 µg/day) 이다. 미국 FDA도 마찬가지로 일일 권장량(recommended daily allowance)은 2.4 µg/day을 제시한다. 단, 유럽식품정보회의(EUFIC)에서는 1.0 µg/day을 제시한다. 학자간에 일일 권장량에 대한 이견이 있다.
6.1. 식물성 식품에서의 비타민B12
6.1.1. 채소류
일반적으로 먹는 브로콜리, 당근, 치커리 등에서 측정하면 제대로 검출되지도 않을 정도로 미량의 비타민 B12를 발견할 수 있다.6.1.2. 차
일본 발효차 1L 당 20ng의 비타민 B12가 측정됐다. 참고로 나노그램(ng)은 마이크로그램(µg, mcg)의 1,000분의 1이다. 차만으로 하루 권장량을 섭취하려면 1,000L 이상을 마셔야 한다. 그냥 차가 아니라 발효차다.6.1.3. 콩류 및 전통 발효식품
콩 자체에는 비타민 B12가 미검출. 그러나 발효 과정을 거치면 미생물에 의하여 비타민 B12가 증가하게 된다. 발효 상태에 따라 함량이 크게 달라지며 특히 전통식으로 제조되면 공장식 제조될 때보다 월등히 함량이 높다. 된장류만으로는 일일 권장량에 도달하려면 수십~수백 그램 정도 복용이 필요해서 현실적으로 어렵다. 다른 발효식품도 마찬가지이다. 특히 공장식 대량생산된 제품은 비타민 B12 함량이 시망 수준.- 전통식 된장 1.85µg/100g, 공장식 된장 0.04 ~ 0.86µg/100g
- 전통식 청국장 0.69µg/100g, 공장식 청국장 0.06 ~ 0.15µg/100g
- 전통식 고추장 0.11µg/100g
- 국간장(전통식) 0.04µg/100g, 진간장(공장식) 미검출
- 춘장(공장식) 미검출
- 미소(공장식) 미검출
- 낫토(전통식) 0.1 ~ 1.5µg/100g
- 템페( 동남아시아의 콩류 발효식품) 0.1µg/100g
- 쌀식초 0.1µg/100g
- 카레가루 0.1µg/100g
-
김치류:
배추김치 0.02 ~ 0.03µg/100g, 열무김치 0.013µg/100g,
백김치 미검출.
김치에 포함된 B12는 동물성 젓갈에서 유래한 것으로 채식주의자용 사찰김치 등에는 생성되지 않는다.
6.1.4. 해조류
김(laver), 청태[10], 매생이, 파래 종류에 상당량의 비타민 B12가 존재한다.그러나 김 종류를 제외한 미역, 다시마, 클로렐라 같은 다른 녹조류(Enteromorpha sp.)나 홍조류(Porphyra sp.), 남조류 (cyanobacteria)의 경우 비타민 B12가 매우 적거나 존재하더라도 대부분 이성질체인 헛비타민 B12인 pseudovitamin B12 (adeninly cobamide)의 형태로 존재한다. 이 pseudovitamin B12은 인간을 포함한 포유류에서는 불활성되어 생물학적으로 사용할 수 없으며, 오히려 섭취시 비타민 B12의 흡수를 방해한다. 또한 표준 면역 측정법(immunoassay)에 의한 검사상에서 pseudovitamin B12이 정상 비타민 B12로 오인되어 비타민 결핍 진단을 방해 할 수 있다.
한국의 최근 연구에서 인간이 사용 가능한 비타민 B12(즉, pseudovitamin B12을 제외한)의 측정에서 미역, 다시마 등은 매우 적은 양만 측정된다. 김, 청태, 매생이 종류의 주요 소비국은 한국과 일본이지만, 서구권에서도 김을 수 세기 동안 먹어온 영국의 웨일스 같은 곳도 있고 김은 의외로 쉽게 구할 수 있다. 다만, 해조류라는게 방치된 곳은 사람이 먹을 수 없을 것 같은 아우라를 뿜으며 마구 자라는 경우가 많기에, 그런 곳에서는 그저 바다 잡초(Seaweed)로만 인식되고 있다고 한다.
- 참김 57.6µg(구운 것) ~ 77.6µg/100g(말린 것). 참고로 보통 김 1인분은 5g 정도이다. 따라서 하루 5g 정도의 김을 섭취하면 비타민 B12의 하루 섭취필요량을 만족시킬 수 있다(...).
- 건청태 31.8µg/100g
- 매생이 6.5µg/100g
- 칠면초 0.6µg/100g
- 건파래 1.3µg/100g
- 건미역 0.2µg/100g
- 다시마 0.1µg/100g
- 톳 미검출
6.1.5. 술
비타민 B12는 주정 발효 과정에서 효모에 의해 생성된다. 그러나 소주나 보드카 등의 증류주는 증류 과정에서 사실상 알코올과 물만 남아서 무의미하다. 막걸리나 맥주 같은 비증류주의 경우 발효 과정에 생성된 비타민 B12가 상당량 남아있어 한국 맥주의 경우 100g당 B12 0.1µg가 있다. 그러나 맥주에 포함된 알코올이 B12 흡수를 억제하여 비타민 B12 결핍을 악화시킨다고 한다.[11][12] 때문에 식사 직후에는 음주를 삼가야 한다.[13]6.1.6. 개구리밥
최근 mankai라고 하는 개구리밥의 일종에서 B12가 발견되어 채식주의자들이 기대를 걸고 있다. # 일부 동남아 지역에서 개구리밥을 식용으로 써 왔으며 "워터 렌틸(물에 사는 렌틸콩)"이라 불릴 정도로 단백질이 풍부하다고 한다. 몸에서 활용할 수 있는 B12인지는 결론이 나왔는데, 개구리밥이 B12를 합성하거나 축적할 수 있는지는 아직 결론이 나오지 않았다.[14][15]6.2. 섭취 요령
농촌진흥청 농식품종합정보시스템의 소비자 맞춤형 식품성분표 1회 섭취량에 맞추어 살펴보면 장류나 발효식품은 자체 특성상 소량(1회 섭취량 간장 15g, 고추장 18g, 된장 10g, 식초 4g, 청국장 18g, 카레분말 4g)을 섭취할 수밖에 없다. 더욱이 젓갈이 안 들어간 김치나 공장식 춘장과 미소는 아예 비타민 B12가 없다. 김 종류를 제외한 해조류 또한 섭취량(1회 섭취량 건미역 6g, 다시마 35g)으로는 소량의 비타민 B12만이 섭취할 수밖에 없다.다행히 김(1회 섭취량 김 2g), 청태, 매생이, 파래(1회 섭취량 파래 40g)들의 경우 하루 1~2회 섭취만으로 권장량에 도달한다. 다만 김 종류를 제외한다면 카레+청국장+미역과 다시마 등 해조류+각종 장류의 식단을 세 끼 모두 먹어도 EU 권장량조차 도달하기 버겁다. 해조류의 장기적 추가 섭취로 인한 요오드(아이오딘) 과잉, 갑상선 건강도 주의가 필요하다. 평균적인 한국인은 이미 WHO 권장량의 3배 정도 되는 요오드를 섭취하고 있다고 한다. # #
결국 식물성 식품에서의 비타민 B12만을 섭취하기가 불가능하지는 않으나 큰 주의를 요한다고 할 수 있다. 다만 순수하게 자연에서 얻는 식품에 한정하지 않는다면, 이 문제는 의외로 어이없을 정도로 간단히 해결된다. 바로 비타민 보충제. 심지어 가격도 개당 백원 꼴이다. 게다가 비타민 B12에 대한 수요가 주로 채식주의자들 사이에서 나오는 탓에, 서양권에서는 식물의 효모 발효를 통해 생성한 보충제를 쉽게 구할 수 있다. 심지어 비타민 B12 수용액에서 수경 재배한 비타민 B12 강화 채소도 있고, 요새는 꽤 흔한 멀티비타민 알약에도 기본으로 포함되기도 한다.[16] 다만 영양제의 경우 제조공정에서 환경오염을 유발시키거나, 그 원료가 공정무역이 아닌 방식으로 제조되거나, 동물성 성분이 섞여 들어갈 수 있는 등[17]의 문제가 있어 신념에 기초한 채식주의를 고수하는 이들에게는 또 다른 논란거리가 되기도 한다.
7. 대량 생산
주로 프로피오니박테륨(Propionibacterium) 속의 세균을 이용한 발효로 생산한다. 이 속으로 분류되는 세균들 중에서 여러 종이 외독소나 내독소를 생성하지 않아 안전하기 때문이다. 이 세균들이 발효를 일으키면 하이드로소코발라민과 메틸코발라민, 아데노실코발라민의 혼합물을 생성하는데 여기에 청산칼륨과 질산나트륨, 열을 가하여 사이아노코발라민으로 만든다.
[1]
대표적으로
멜라토닌 합성에 필수적이다.
[2]
각 단계별 메카니즘은 생략한 것이다. 여기에 들어가는 각 반응 중에는 복잡한 메카니즘을 가진 것들도 수두룩 하므로 중간체까지 다 합치면 몇 단계일지 감도 안 잡힌다.
[3]
지각의 주요 구성 성분인
산
규
알
철
칼
나
칼
마
타에 코발트는 없다.
[4]
중심금속원자인 코발트는 그 중에서 가장 비싼 축에 속한다.
[5]
Herbert V. Staging vitamin B-12 (cobalamin) status in vegetarians. Am J Clin Nutr. 1994 May;59(5 Suppl):1213S-1222S.
[6]
채식주의자가 아닌 남성은 평균적으로 B12 2,000 ~ 3,000µg 가량을 체내에 비축해둔다.
[7]
Rhode BM, Arseneau P, Cooper BA, Katz M, Gilfix BM, MacLean LD. 1996. Vitamin B-12 deficiency after gastric surgery for obesity. Am. J. Clin. Nutr. 63:103–9
[8]
Brolin RE, Gorman JH, Gorman RC, Petschenik AJ, Bradley LJ, et al. 1998. Are vitamin B12 and folate deficiency clinically important after Roux-en-Y gastric bypass? J. Gastrointest. Surg. 2:436–42
[9]
다만 의외로 우유가 원인일 수 있다는 연구도 있으니 비타민 B군 섭취를 늘리는 것과 함께 우유를 안 마시는 것도 시도해보는 것이 좋다.
[10]
청태는 명칭이 매우 혼란스럽다. 파래의 이칭을 청태라고
사전에서도 설명하고 심지어 김의 이칭도
청태다. 정리하면
갈파래를 청태로 분류하며 김종류로 참김, 파래김, 청태김으로
분류하다고 보인다.
[11]
Hoyumpa Jr, AM (1980). "Mechanisms of thiamin deficiency in chronic alcoholism". American Journal of Clinical Nutrition 33 (12): 2750–2761.
[12]
Leevy, Carroll M. (1982). "Thiamin deficiency and alcoholism". Annals of the New York Academy of Sciences 378 (Thiamin: Twenty Years of Progress): 316–326.
[13]
술의 형태가 아니라 효모의 형태로 섭취하는 경우도 있으며 실제 채식주의자들이 효모 식품을 많이 이용한다.
[14]
생체 이용 가능하다는 내용의 논문은 2020년에 나왔다.
[15]
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33049929/
[16]
동물성 식품의 경우 100g당 B12(㎍) 함량이 간 100㎍ > 조개 93㎍ > 꼬막 75 > 백합 28.4 > 전어 10.2 > 삶은 게 7.3 > 메추리알 4.7 > 쇠고기 3.2 > 탈지분유 1.8 > 우유 0.8㎍으로 모든 동물성 식품을 거부하는 극단적인 채식주의가 아니라면 문제가 없다.
[17]
외국에서는 이 문제로, 동물성 성분이 아예 배제된 상품이라든지, 혹은 동물성 성분을 제조하는 공정과 같은 곳에서 생산되었다든지의 설명을 라벨에 구체적으로 표기하는 경우를 찾아볼 수 있다.