Upcycled coconut protein and its application in a plant-based milk alternative: Digestibility, nutrient bioaccessibility, and effect on gut barrier function
본 연구는 업사이클링된 코코넛 단백질 농축물을 병아리콩 단백질과 전략적으로 혼합했을 때, 높은 단백질 소화율, 상호 보완적인 영양소 생체 이용률, 그리고 특히 염증 조건 하에서 장벽 기능을 지원하거나 회복시키는 능력을 갖춘 지속 가능한 식물성 우유 대안을 생성한다는 것을 입증한다.
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우리가 먹는 음식은 단순한 연료 그 이상입니다. 그것은 우리가 무엇을 섭취하느냐와 우리 몸이 어떻게 반응하느냐 사이의 복잡한 대화입니다. 우리가 우유를 마시거나 단백질이 풍부한 음식을 먹을 때, 소화 기관은 거대한 분자를 혈액으로 흡수될 수 있는 작은 조각들로 분해하는 문지기 역할을 합니다. 수십 년 동안 과학자들은 식물성 단백질이 얼마나 잘 분해되는지, 그리고 그것들이 우리의 근육과 장기에 필요한 필수 구성 요소를 제공하는지에 집중해 왔습니다. 그러나, 똑같이 중요하면서도 새로운 질문이 등장했습니다. 바로 이 음식들이 소화된 후 장 자체에는 어떤 일이 일어나는가 하는 점입니다. 장의 내벽은 해로운 물질은 차단하고 영양소는 통과시키는 섬세한 장벽입니다. 만약 이 장벽이 약해지거나 염증이 생기면 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 이제 연구자들은 소화 후 남은 아주 작은 파편들, 특히 식물성 단백질에서 유래한 이 파편들이 어떻게 실제로 장벽을 수리하거나 보호할 수 있는지 살펴보고 있으며, 이를 통해 단순한 한 끼 식사를 장 건강을 위한 잠재적인 방패로 바꾸고자 합니다.
최근 연구에서 레딩 대학교(University of Reading)와 국제 파트너 연구진은 식품 부산물을 새로운 종류의 음료로 바꿈으로써 이 아이디어를 탐구했습니다. 그들은 코코넛, 구체적으로 코코넛 과육에서 기름을 추출하고 남은 액체인 코코넛 스킴 밀크(coconut skim milk)에 주목했습니다. 보통 이 액체는 폐기되는 부산물입니다. 연구진은 이 부산물을 수집하여 단백질 농축액, 즉 코코코넛 단백질이 풍부한 가루로 가공했습니다. 그런 다음 이 코코넛 단백질을 흔한 콩류인 병아리콩 단백질과 혼합하여 식물성 우유 대안을 만들었습니다. 목표는 이 두 가지 원천을 결합하여 영양가 있을 뿐만 아니라 장에도 좋은 음료를 만드는 것이었습니다. 그들은 네 가지 다른 버전을 테스트했습니다. 순수 코코넛 단백질로 만든 것 하나, 순수 병아리콩 단백질로 만든 것 하나, 그리고 두 가지의 비율이 다른 두 가지 혼합물입니다.
체내에서 어떤 일이 일어나는지 이해하기 위해 연구팀은 추측에 의존하지 않았습니다. 그들은 입, 위, 장의 조건을 모방하는 표준 방법인 인간 소화 시스템의 정밀한 시뮬레이션을 사용했습니다. 연구진은 네 가지 음료 레시피를 가져와 인체에서 생성되는 효소와 같은 역할을 하는 효소들을 사용하여 이들을 모사 소화 과정에 노출시켰습니다. 소화 과정이 완료된 후, 그들은 액체를 분석하여 어떤 영양소가 방출되었고 얼마나 쉽게 흡수될 수 있는지 확인했습니다. 그 결과, 코코넛 단백질은 신체가 스스로 만들 수 없는 특정 유형의 단백질 구성 요소인 필수 아미노산을 매우 풍부하게 함유하고 있다는 것을 발견했습니다. 병아리콩 단백질도 여전히 훌륭했지만, 이러한 특정 아미노산의 수준은 더 낮았습니다. 두 가지를 혼합했을 때 결과는 비율에 따라 달라졌습니다. 코코넛과 병아리콩 단백질을 동일한 비율로 섞은 혼합물은 순수 코코넛 음료의 높은 아미노산 수준을 거의 그대로 유지했습니다. 그러나 병아리콩의 비중이 더 높은 혼합물은 영양 프로필이 병아리콩 음료와 유사하게 변했지만, 병아리콩 단독일 때보다 특정 아미노산 수치는 개선되었습니다.
연구는 또한 철분, 아연, 칼슘과 같은 미네랄도 조사했습니다. 코코넛 단백질은 철분과 구리의 더 좋은 공급원이었습니다. 반면 병아리콩 단백질은 아연과 칼슘을 더 많이 제공했습니다. 혼합 음료는 이러한 미네랄의 조합을 보여주었으며, 두 원천을 결합하는 것이 단일 원천을 사용하는 것보다 더 균형 잡힌 영 nutritional 프로필을 만들 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 연구진은 미네랄의 가용성이 단백질이 어떻게 섞이느냐에 따라 달라진다는 점에 주목했는데, 이는 최종 음료 내 성분 간의 상호작용이 단순히 라벨에 적힌 성분을 합치는 것보다 더 중요하다는 것을 시사합니다.
아마도 이번 연구에서 가장 놀라운 부분은 이 소화된 음료가 장벽에 어떤 영향을 미치는지 테스트하는 과정이었을 것입니다. 과학자들은 소화 후 남은 작은 단백질 파편들이 세포에 해를 끼치는지 아니면 도움이 되는지 확인하기 위해 인간 장 세포의 실험실 모델을 사용했습니다. 그들은 먼저 건강한 세포에 음료를 테스트했는데, 어떤 음료도 세포에 손상을 입히지 않는다는 것을 발견했습니다. 사실, 순수 병아리콩 단백질 음료는 장벽을 강화하여 세포들이 더 단단하게 결합하도록 만들었습니다. 세포에 '새는 장(leaky gut)' 상태를 시뮬레이션하기 위해 염증성 스트레스 요인을 도입했을 때도, 병아리콩 음료가 가장 우수한 성능을 보이며 세포가 보호 장벽을 회복하고 수리하도록 도왔습니다. 병아리콩의 비중이 높은 혼합물 또한 세포를 보호하는 능력을 어느 정도 보여주었지만, 순수 병아리콩 버전만큼 강력하지는 않았습니다. 코코넛 단백질 단독으로는 이 특정 테스트에서 동일한 수준의 보호 효과를 보이지 않았습니다.
연구진은 또한 세포를 결합하는 "풀" 역할을 하는 특정 단백질을 조사했습니다. 그들은 병아리콩 음료가 세포 사이의 촘촘한 밀봉을 유지하는 데 필수적인 핵심 단백질인 ZO-1의 양을 증가시킨다는 것을 발견했습니다. 이 '풀' 단백질의 증가는 관찰된 장벽 강도의 개선과 일치했습니다. 나아가, 그들은 모든 음료에서 유래한 작은 단백질 조각들이 세포 층을 통과하여 윗면에서 아랫면으로 이동할 수 있다는 것을 발견했으며, 이는 이 소화 산물들이 장 점막 너머로도 잠재적으로 상호작용할 수 있음을 시사합니다.
이 연구는 코코넛 스킴 밀크와 같은 식품 부산물을 단백질 원료로 업사이클링하는 것이 식품 폐기물을 줄이는 방법일 뿐만 아니라, 영양가 있는 식물성 식품을 만드는 실행 가능한 경로임을 입증합니다. 코코넛 단백질을 병아리콩 단백질과 혼합함으로써, 연구진은 영양을 보완적으로 제공하는 음료를 만들어냈습니다. 코코넛 단백질이 필수 아미노산의 풍부한 원천을 제공했다면, 병아리콩 단백질은 장 건강, 특히 장벽을 유지하고 수리하는 데 특화된 이점을 더해주었습니다. 이 연구는 최상의 영양 결과가 성분의 특정 비율에 달려 있음을 시사하며, 50:50 혼합물은 강력한 아미노산 균형을 제공하고, 병아리콩 비중이 높은 혼합물은 장 보호에 더 유리하다는 것을 보여줍니다. 이러한 결과는 식물성 영양의 미래가 단순히 동물성 제품을 대체하는 것에 그치지 않고, 영양과 소화계 건강을 모두 극대화하기 위해 다양한 식물 원천을 세심하게 결합하는 데 있다는 점을 강조합니다.
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