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키토산

생물의 외피를 이루는 물질이란 뜻의 그리스어인 '키틴(Chitin)이 어원이다.

키틴

게, 새우 등의 바다갑각류와 거미, 개미, 메뚜기 등과 같은 곤충의 외피를 구성하는 주성분이며, 미생물에서는 녹조류, 효모, 사상균 등의 세포벽성분이다.

하등동물의 껍질에 20~50%, 하등식물 세포벽에 45%정도 존재한다.

키틴은 화학적으로 뮤코다당류(Muco-polysaccharide)의 일종이며, 키틴의 일부가 분해된 것이 키토산이며 이들을 총칭하여 키틴질(키틴. 키토산)이라고 한다.

버섯류, 게장, 새우젓 등에 키틴질이 다량 함유되어 있고, 게, 새우 등의 갑각류의 외피는 키틴(25~35%), 탄산칼슘(40~50%), 단백질(20~30%) 및 소량의 미네랄이 있다.

식품으로서의 특성

1) 게와 새우 등 갑각류 껍질의 주성분이다.

2) 천연에서 드물게 존재하는 염기성 아미노다당류이다.

3) 새우, 게 등 생물의 생합성에 의해 연간 1,000억톤 정도 생산되는 천연고분자물질로서 자연계에서 고갈 가능성이 없다.

4) 인간, 동물, 식물 등의 조직이나 체내에서 우수한 생체적 합성을 나타낸다.

5) 지구상의 생물권에 존재하는 동물, 식물의 조직과 소화관 또는 토양권, 수권(해수, 담수) 에서 쉽게 생분해되어 환경오염을 시키지 않는다.

6) 키토산은 고온의 진한 알칼리용액에서 비교적 안정하다.

7) 동물체에서 항원상이 매우 낮다

8) 경구투여와 조직내 매립시험결과 독성이 거의 없어 식품소재로서 안전하다.

9) 분말, 섬유, 막, 겔, 스펀지 등의 성형성이 우수하다.

10) 점성, 보습성, 금속흡착제 형성, 고분자전해질복합체 형성, 친화성담체 등 분자수준의 기능성을 갖고 있다.

11) 입체배위전환을 수반하는 아미노기와 수산기의 화학적변경(Modification)이 가능하여 다양한 기능성소재를 만들 수 있다.

12) 분자가 없는 직쇄상의 명확한 화학구조를 갖고 있다.

13) 세포면역의 부활 등 생태계를 보존하는 생물기능을 나타낸다.

14) 키노산의 경구투여는 혈청콜레스테롤 값을 낮춘다.

15) 키틴 및 키토산을 동물과 식물의 상처에 바르면 치유가 촉진된다.

16) 키토산 및 그 올리고당은 항균과 항곰팡이 활성을 나타낸다.

17) 키틴, 키토산분자 중의 아미노기와 수산기는 화학적변형을 받기 쉬워 각종 유도체합성이 용이하다.

키토산 가공식품의 기능성

키틴은 N-아세틸- 글루코사민(N-acetyl-glucosamine)이 B-1,4-글리코시드(B-1, 4-glucoside)결합한 뮤코다당류(Muco-polysaccharide)의 일종이다.

키토산 제조법

게나 새우의 건조갑각을 약 5%의 염산(HCl)으로 처리하여 갑각의 불필요한 성분인 탄산칼슘이 제거되며, 다음으로 수산화나트륨(NaOH)용액으로 단백질을 제거하여 키틴을 얻는다.

키틴에 40~50% 농도의 수산화나트륨용액을 이용하여 고온에서 처리하면 탈아세틸화반응이 진행되어 키토산이 얻어지고, 그것을 물로 씻고 건조 분쇄함으로서 분말 등의 제품을 만들 수 있다.

키틴은 보통용매에 불용성이기 때문에 그 용도가 매우 제한되어 대부분 키토산의 원료로 사용되고 있다.

키토산은 키틴을 강알칼리로 탈아세틸화함으로써 제조되며, 아세트산, 젖산 및 포름산 등과 같은 유기산 그리고 약한 염산 및 질산 등과 같은 무기산에 용해된다.

키토산은 다양이온(Polycation)의 성질을 갖고 있으며 물처리용 금속흡착제로서 옛날부터 실용화되어 왔으며, 최근 이온교환체, 효소고정화 담체, 의약용품 등 많은 분야에서 응용되고 있다.

키틴. 키토산 및 그 유도체가 항종양(면역력 증강 및 부활작용), 항균 및 항곰팡이 활성, 콜레스테롤개선 및 비피더스균의 생육촉진 등 여러 가지 생리활성을 가지고 있음이 밝혀짐으로써 현재 생리기능성 신소재로서 연구개발이 진행되고 있다.

키토산이 올리고당으로 가수분해되면 수용액에 대단히 잘 녹아 체내흡수율과 생리활성이 높아진다.

대부분의 올리고당은 전분 유래의 올리고당으로 보수성, 저감미성, 결정방지성 등의 식품학적 특성과 장내 유익균을 증식시켜 정장작용을 하므로써 건강식품 소재로서 널리 사용되어 왔다.

키토산 및 키틴올리고당의 경우 면역력 증진작용, 항균작용과 같은 독특한 생리활성을 갖는 점이 기존의 전분 올리고당과 차별화되는 특징이다.

키토산 및 키틴의 경우 단당류를 포함한 올리고당에서 생리활성이 발견된 것이 특징이다. 키토산 및 키틴올리고당 중에서 특히 6탄당 이상의 올리고당에서 더 높은 생리활성을 가진 것으로 보고되었다.

항암작용에 있어서 키토산올리고당보다 키틴올리고당이 더 높은 활성을 가진 것으로 알려져 있다.

1) 콜레스테롤 저하작용

콜레스테롤은 대부분 간장에서 합성되며 일부는 음식물로부터 섭취되어 담즙산의 전구물질로서 십이지장을 거쳐 혈관벽에 붙어서 동맥경화를 일으킨다.

지방을 섭취하면 췌장에서 분비되는 지방산가수분해효소(Lipase)에 의해서 분해된 후 그 분해산물이 장에서 흡수하게 된다.

지방은 수용액에서 용해되지 않기 때문에 대부분의 지방분자들이 회합하여 기름방울형의 미셀(micell)을 형성한다.

지방산가수분해효소는 수용성이기 때문에 기름방울의 계면에서 효소작용을 수행한다.

생체내 계면활성제로서 작용하는 것이 십이지장에서 분비되는 담즙에 함유되어 있는 담즙산(Bile acid)이다.

담즙산은 분자내에 음이온의 전하를 가지고 있는 카르복실기를 함유하고 있기 때문에 여기에 키토산의 유리 아미노기가 이온결합을 형성하여 체외로 배출하게 되면 체내의 담즙산이 부족하여 지방산가수분해효소의 활성을 저하시키는 원인으로 작용한다.

위장에서 용해된 키토산의 양이온은 소장상부에서 음이온 전하를 가지고 있는 담즙산과 강력한 이온결합을 형성하여 체외로 배출된다.

2) 항균작용

키토산 및 그 염산가수분해물이 식물병원성 곰팡이에 대하여 생육저지효과가 있고, 곰팡이 뿐만 아니라 e.coli, B. subtilis, S. aureus 등의 세균류에 대해서도 현저한 증식억제작용이 있다.

키토산의 탈아세틸화도가 높을 수록 즉 유리아미노기가 많을 수록 항곰팡이 활성이 강하다.

이것은 양전하를 가진 키토산의 아미노기가 특이적인 화학구조를 가진 곰팡이의 세포벽과 결합하여 생육을 저해시키는 것으로 알려졌다.

이와 같이 키토산의 항균작용 메커니즘은 양전하를 가진 키토산의 아미노기가 세포분열을 저해함으로써 세균의 성장을 억제하는 것으로 보고되고 있다.

키토산의 항군력은 그 자체의 고분자일 때보다 적당한 크기의 분자량으로 되었을 때 높은 생리활성을 보인다.

3) 장내 유용 비피더스균의 생육촉진과 젖당의 대사촉진

키틴, 키토산은 키틴가수분해효소를 분비하는 장내세균을 개선하며, 분비된 키틴가수분해효소에 의해 가수분해된다.

생성된 키틴올리고당은 장내 비피더스균의 생육을 촉진하여 젖당의 분해에 필요한 B-갈락토시다제의 생산을 촉진한다.

사람 젖은 장내 비피더스균의 생육을 촉진하는 인자인 N-아세틸-B-D-글루코사미니드를 함유한 올리고당을 함유하고 있지만 우유는 이것을 함유하고 있지 않다.

이와 같은 글리코시드결합이 키틴올리고당에도 존재한다.

따라서 저분자 키틴과 키틴올리고당이 장애 유용한 비피더스균의 증식촉진과 유당의 소화를 향상시키는 식품첨가제나 정장제로서의 이용이 가능하다고 볼 수 있다.

4) 면역력 증진

키토산의 기본 단위체인 D-glucosamine이 natural killer 세포활성을 증가시킨다

키토산의 가수분해물 중 glucosamine  6량체인 키토산올리고당 6(cos06)이 대식세포, 림포구 및 사이토카인(cytokine)이 상호관련하고 있는 면역계를 부활 내지 증강시킴으로써 높은 항종양활성을 나타낸다

키틴, 키토산은 인체의 면역력을 부활내지 증강시킴으로서 항암효과가 기대된다

키토산 가공식품

갑각류(게, 새우) 의 껍질을 분쇄, 탈지, 탈단백, 탈염화한 키틴을 탈아세틸화하여 얻어진 키토산 또는 키토산을 효소처리하여 소당류로 한 것을 식용에 적합하도록 처리한 것 또는 이를 주원료로 하여 섭취가 용이하도록 페이스트상, 분말, 과립, 정제, 캅셀 등으로 가공한 것을 말한다.

참고문헌

건강보조식품과 기능성식품 (최신개정판)
노완섭, 허석현 공저 | 효일

한국식품사전 (증보판)
박원기 등저| 신광출판사

생활주기 영양학 (개정판)
김은경 등저 | 신광출판사

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