수용성 비타민 1

1. 수용성 비타민의 특성

 대부분의 수용성 비타민은 체내에서 특수한 조효소의 구성성분으로 작용한다. 비타민 B군은 열량영양소들의 에너지 생성에 관여하므로 비타민 B군 없이는 체내에서 에너지를 생성할 수 없다. 비타민 B군 중에서 특히 티아민, 리보플라빈, 니아신, 판토텐산, 비오틴은 탄수화물, 지질, 단백질로부터 에너지를 생성하는 효소들의 조효소로 작용하여 열량영양소들이 체내에서 에너지를 생성하는 것을 돕는다. 또한 비타민 B6는 아미노산 대사에 관여하는 효소의 조효소로 작용한다. 엽산과 비타민 B12는 세포의 증식에 관여하므로, 적혈구 세포와 소화관 내막세포와 같이 수명이 짧아 빨리 교체되어야 하는 세포들의 증식에 특히 중요하다. 

 

2. 티아민

① 구조와 성질

 티아민은 연황색 결정체로 황(S)을 함유하고 있어서 Thio-Vitamin, 즉 티아민이라고 불린다. 티아민은 산화에 강하고 물에 잘 녹으며 열과 알칼리에 약하다. 티아민은 조효소인 티아민 피로인산(TPP)의 형태로 탄수화물 대사에 관여한다. 

 

② 흡수, 대사

 티아민은 소장상부에서 다량 섭취한 경우에는 단순확산에 의해 흡수되고, 소량 섭취한 경우에는 능동수송에 의해 흡수된다. 흡수된 티아민은 장점막 세포내에서 인산기와 결합하여 활성형인 TPP로 전환되며, 간문맥을 통해 간으로 이동한 후 일반 순환계로 들어간다. 티아민은 주로 근육을 비롯해 심장, 간, 뇌 등의 조직 내에 주로 TPP의 형태로 저장되며, 체내 필요량 이상은 소변으로 배설된다.

 

③ 생리적 기능

에너지 대사

 티아민은 탄수화물, 지질 ,단백질로부터 에너지를 생성하는 과정에서 중요한 역할을 한다.

 주로 티아민은 TPP의 형태로 기질로부터 이산화탄소를 제거하는 산화적 탈탄산 반응의 조효소로 관여한다. 이를 테면 포도당의 분해과정 중에 피루브산이 아세틸-CoA로 전환되거나 TCA 회로 상에 ⍺-케토글루타르산이 숙시닐-CoA로 전환되는 과정에 관여한다. 

오탄당 인산회로

 티아민은 포도당 대사의 다른 경로인 오탄당 인산회로에서 케톨기 전이효소의 조효소로 작용한다. 이 회로는 체내에서 DNA, RNA 합성에 필요한 리보오스, 디옥시라이보오스와 지방산 합성에 필요한 조효소인 NADPH를 제공한다. 

정상적인 신경자극 전달

 티아민은 신경세포와 신경세포사이에 신경자극 전달물질인 아세틸콜린 합성과정의 조효소로 작용하여 정상적인 신경자극 전달이 이루어지도록 한다. 

※ 아세틸콜린

아세틸콜린은 부교감신경에서 분비되는 신경자극 전달물질로 혈압강하, 심장박동억제, 장관 수축, 골격근 수축 등의 생리작용을 나타낸다.

 

④ 결핍증

 티아민의 대표적인 결핍증은 각기병으로 도정된 쌀을 주식으로 하는 동남아 지역 거주민에게 많이 발생한다. 이는 뇌와 신경세포의 주요 에너지원인 포도당이 티아민 결핍으로 정상적으로 대사 되지 않는데 기인한다. 티아민 결여식사 후 10일 후에 흥분, 두통, 피로, 우울, 허약증 등의 정신적인 장애가 나타나며, 티아민 결핍 증세는 심혈관계, 근육계, 신경계, 위장관 기능에 모두 영향을 미친다.

 각기병에는 건성각기(신경계)와 습성각기(심장계)가 있다. 건성각기는 말초신경계의 마비로 인해 사지의 반사, 감각, 운동기능에 장애가 나타나며, 체조직의 좀차적인 손실로 환자는 마르고 쇠약해진다. 습성각기는 울혈성 심부전과 유사하다. 사지에 부종현상이 나타나며 보행이 어렵고, 심장근육에 수분이 축적되어 심장이 비대해지고 호흡곤란 등의 증세가 악화되어 사망하게 된다. 

건성각기 습성각기

 

⑤ 영양섭취기준과 급원식품

 한국인 성인 티아민의 1일 평균필요량은 남자 1.0mg, 여자 0.9mg이며, 1일 권장 섭취량은 평균필요량의 120% 수준인 남자 1.2mg, 여자 1.1mg이다. 티아민은 에너지 대사에서 매우 중요한 역할을 하므로 열량섭취량이 감소하더라도 1일 1.0mg 이상 섭취하도록 해야 한다. 티아민이 풍부한 식품으로는 돼지고기와 햄 등의 육류, 콩류, 밀 배아, 건조 효모, 해바라기씨, 통밀빵 등이 있다.

 

3. 리보플라빈

① 구조와 성질

 리보플라빈은 열에는 안정하지마 자외선에 약한 노란색 물질로 3개의 고리구조로 되어 있으며 중간고리에 리비톨이 결합되어 있다. 리보플라빈은 조효소 형태인 플라빈모노뉴클레오티드(FMN)와 플라빈아데닌다이뉴클레오티드(FAD), 그리고 이들의 환원형인 FMNH₂, FADH₂의 구성성분으로 체내에서 산화 환원반응에 관여한다. 

 

② 소화, 흡수, 대사

 리보플라빈은 식품 중에 리보플라빈 또는 그의 조효소 형태인 FMN이나 FAD의 형태로 존재한다. 소장에서 FMN과 FAD는 단백질 분해효소나 인산분해효소에 의해 리보플라빈으로 유리된다. 유리된 리보플라빈은 소장 상부에서 능동수송에 의해 흡수되어 장점막 세포내에서 FMN을 형성한 후 문맥을 통해 간으로 이동된다. 간에서 FMN은 FAD로 전환되어 저장되고, 일부는 심장, 신장에 저장되며, 과잉의 리보플라빈은 소변으로 배설된다.

 

③ 생리적 기능

에너지 생성

 리보플라빈은 FAD와 FMN의 구성성분으로 수소이온을 받아서 다른 물질에 전달하는 수소운반체로서 세포내에서 일어나고 있는 산화, 환원 반응에 관여한다. 따라서 리보플라빈은 포도당, 지방산, 아미노산으로부터 에너지를 생성하는 과정에 매우 중요한 역할을 한다. FAD는 피루브산이 아세틸 CoA로 산화될 때, 지방산의 ß-산화과정, 아미노산의 탈아미노 반응 등에 조효소로 작용한다. 특히 TCA회로 중에서 숙신산이 푸마르산으로 전환되는 과정은 리보플라빈이 관여하는 대표적인 반응이다. FMN은 전자전달과정에서 수소운반체로 관여한다. 

니아신의 합성

 리보플라빈은 아미노산인 트립토판으로부터 비타민인 니아신의 합성반응에 관여한다. 이외에도 비타민 B6와 엽산의 활성화, 부신피질호르몬의 합성, 골수에서의 적혈구 형성, 글리코겐의 합성과 분해 등에 관여한다. 

 

④ 결핍증

 리보플라빈의 결핍은 조직의 손상과 성장지연 뿐만 아니라, 눈에도 문제가 발생된다. 리보플라빈의 결핍증세로는 코와 눈 주변의 피부염증, 입술과 입 가장자리의 균열(구순염, 구각염), 혀부풀림(설염), 두통, 각막의 충혈, 빛에 대한 과민증 등이 있다. 

설염 구각염

 

⑤ 영양섭취기준과 급원식품

 한국인 성인의 리보플라빈 1일 평균필요량은 남자 1.3mg, 여자 1.0mg, 1일 권장섭취량은 평균필요량의 120% 수준인 남자 1.5mg, 여자 1.2mg이다. 리보플라빈은 일반적으로 흰색(우유와 유제품), 적색(육류, 생선, 가금류), 녹색(채소) 식품에 풍부하다. 우유, 요구르트, 치즈, 육류, 계란, 강화곡류 등에 많이 들어 있다.