마이크로바이옴, 글루텐 관련 해법 찾는다

밀은 여러 가지 영양소의 좋은 공급원이면서 다양한 장 질환의 원인이 되기도 하는데 이는 밀가루 속 글루텐 함량에 대한 상세한 정보가 부족하기 때문이다.

글루텐은 밀가루 속의 분해되지 않는 점성 단백질로 글루테닌과 글리아딘을 결합시키는 높은 대립 형질 다형성이 구조적인 특징이다. 밀의 각 유전자형은 화합물의 특정 타입을 다양한 성장조건과 적용기술에 따라 얼마든지 다르게 변하도록 한다.

이를테면, 전체 글리아딘 단백질의 3~6%를 차지하는 ω-5 글리아딘의 함량이 성숙기에 사용하는 비료나 온도에 따라 증가하는 식으로, 밀 알맹이 호분층 아래에 위치한 α글리아딘은 롤러 제분을 통해 부분적 제거가 가능하다.

글리아딘은 위, 췌장, 장내 단백질 분해에 있어서 저항성이 강한 단백질 서열을 함유하고 있어 위에서 분해되지 않고 그대로 소장으로 내려가게 된다.

글리아딘의 분해가 어려운 이유는, 글리아딘의 아미노산(amino acids), 프롤린(proline), 글루타민( glutamine) 등이 인체의 대다수 단백질 분해효소가 분해할 수 없는 종류의 단백질이기 때문이다. 이처럼 프롤린 함량이 높은 잔류물이 단단하고 빽빽한 구조를 만들어 만성 소화장애에 대한 면역반응을 억제하게 되면 소화장애나 염증을 유발하게 된다.

글리아딘(α, γ, ω,)으로 구성된 다양한 서열들은 만성 소화장애를 활성화하는 것으로 확인되고 있다. 동시에 수백 종의 글루텐 펩타이드가 면역성을 가지고 있어 T세포 매개 반응을 유발하는 것으로도 추측된다. 가장 면역성이 강한 T세포의 글루텐은 세칼린(secalin), 호르데인(hordein)에서 유래한 펩타이드에 저항하는 상호반응성이 확인됐다. T세포의 항원 결정기는 α글리아딘이다. 

또 각 곡물 내부에는 면역을 촉진하는 글루텐 펩타이드의 뚜렷한 계층구조가 존재해 만성 소화 장애 환자는 해당 질환에 대한 T세포의 반응을 자극하는 것으로 알려진 모든 펩타이드 중 일부에만 반응할 수 있어 종종 문제가 발생되기도 한다.

우리가 자주 먹는 밀, 호밀, 보리, 귀리 등 글루텐을 함유한 곡류는 오랜 기간 널리 소비되어 왔다. 이 작물들이 함유한 글루텐은 복합 단백질 네트워크로서 밀 반죽의 유동학적 특성과 빵, 파스타, 케이크, 페이스트리, 비스킷과 같은 제빵 품질을 결정하는데 중요한 역할을 한다.

글루텐은 열에 안정적이고 물질을 붙이거나 늘리는 성질을 가지고 있어 가공 식품의 식감, 수분 유지력, 맛 등을 향상시키기 위해 첨가제로도 사용된다. 물론, 가공육, 가공 해산물 및 채식주의용 육류 대용품 등과 같이 밀가루와 관련이 없는 음식도 글루텐을 함유하고 있는데 사탕, 아이스크림, 버터, 양념, 드레싱 등에는 유화제나 젤링제로, 약품과 과자류에서는 필러나 코팅제로 사용된다.

광운대학교 바이오의료경영학과 윤복근 책임지도교수는 "이처럼 글루텐 단백질 구조는 여러 요인에 따라 달라질 수 있어 아직은 그 분석과 정의를 어렵게 하고 있다"면서 "만성 소화장애와 밀 알레르기는 글루텐과의 관계가 명확히 규명된 질환들이고, 비 소화장애성 글루텐 민감성을 완전히 이해하고 개선하기 위해서는 추가 연구가 필요하다"고 말했다.

현재 국내에서는 정부출연연구기관과 마이크로바이옴 관련 기업이 전통 발효식품 유래의 유산균을 적용하여 글루텐으로 인한 소화장애를 해결할 수 있는 해법에 대해 연구·개발이 진행 중에 있어 그 결과에 관심이 집중되고 있다.