Milk protein (우유 단백질)

단백질의 종류를 분류해보자면

   

1. Milk protein (우유 단백질)     2. Egg protein ( 달걀 단백질 : 난 단백)     3. Whey protein ( 유청 단백질 )     4. Soy protein ( 콩 단백질)

   

   

이렇게 나뉩니다.

오늘은 이 중에서 Milk protein (우유 단백질)에 관련된 casein(카세인)과 MPI(분리 우유 단백질), MPC(농축 우유 단백질) 대해 적어보도록 하겠습니다.

        

   

■ Milk protein (우유 단백질)

      

우유 단백질은 기본적으로 우유의 주요 탄수화물(락토오스:젖당)과 지방을 제거한 단백질입니다.

유장과 카세인이 각각 20:80 비율로 섞여 있습니다.

전지 우유를 비중의 차이에 따라 지방을 분리하고 난 탈지유의 pH를 4.6으로 조정할 때 응고되는 흰색의 침전물을 카세인(casein)이라 하고,

카세인을 분리하고 난 상징액을 훼이(whey)이라 하며, 훼이에 용해된 질소화합물들을 카세인과 구분하여

비카세인태 질소화합물 또는 훼이단백질(serum 또는 whey protein)이라 하기도 합니다.

   

  

우유 단백질은 젖소의 품종에 따라서 그 함량에 차이가 있으나 우유 중에 3.0~3.9%가 함유되어 있습니다.

   

      

젖소에서 나온 우유에는 3%의 단백질이 함유되어 있습니다. 유청 원료로 사용되기 위해선 카세인과 분리된 액체 유청은 반드시 정제가 되어야 하는데, 정제되지 않은 액체 상태의 유청은 단백질 1%, 유당 5%, 미네랄 0.6%, 지방 0.2%와 나머지 93%는 물로 이루어져 있습니다. 이 말은 곧 1g의 유청 단백질을 얻기 위해 100g의 액체 유청이 필요하다는 말과 같습니다.

   

   

우유 단백질에는 필수아미노산인 리신과 메티오닌 등과 같이 식물성 단백질에 부족하기 쉬운 아미노산이 많아서 곡물을 많이 먹는 사람들에게 더욱 가치가 높은 단백질입니다.

   

   

(우유 단백질의 필수 아미노산 함유율 비율(四訂食品成分表 및 1973년 FAO/WHO 단백질) 

   

   

※ 여기서 잠깐 우유가 하얗게 보이는 이유는     우유 속에 떠다니는 직경 4미크론(4,000nm) 정도로 적은 지방구와 카세인 마이셀이 빛을 산란시키기 때문입니다. 예를 들어 물속에 부유하는 입자가 빛을 산란시키려면 2가지 조건이 필요합니다. 매체와 입자의 굴절률이 달라야 하고 입자가 어느 정도 이상의 크기이어야 합니다. 그리고 산란 된 빛이 하얗게 보이는 것은 적등색, 녹색, 짙은 보라색의 파장과 빛이 거의 같은 정도로 산란하는 경우입니다.     사람의 시각은 그러한 산란 광을 하얗게 느낄 수 있도록 만들어져 있습니다. 조그만 물방울이 모인 구름이 하얗게 보이는 것도 같은 이유입니다.       탈지분유는 지방구가 대부분 제거되어 빛을 산란하는 입자로써 주로 카세인 마이셀입니다. 카세인 마이셀은 지방구에 비해 평균 직경이 상당히 작습니다. 작은 입자는 파장이 작은 빛(푸른빛)을 조금 강하게 산란시킨다. 그 때문에 탈지분유는 조금 푸른빛을 띠고 있습니다.     ※ 마이셀은 위나 장에 도달하면 굳어지는데 그 덕분에 카세인이 천천히 분해되어 체내로 완전히 흡수됩니다. 동시에 마이셀은 칼슘을 대량으로 결합하여 풍부해진 우유 칼슘을 소화관으로 운반하고, 목적지에 도달했다고 판단되면 즉시 칼슘을 체내로 방출합니다.

   

   

(이와 같은 구조를 카세인 마이셀이라 부릅니다) 

   

우유 단백질 중에는 카세인 이외에도 유청단백질로 불리는 성분이 있습니다.

우유는 β-락토글로불린과 α-락토 알부민이 주요성분으로 그 이외 성분의 양은 이들보다 적지만 많은 단백질이 이 그룹에 속합니다.

이 그룹에는 카세인에는 적은 메티오닌과 시스틴 등 아미노산을 함유하고 있어 우유 전체의 영양가 향상에 도움을 주고 있습니다.

   

더구나 β-락토글로불린은 비타민A 운반에 α-락토 알부민은 우유의 중요 성분인 유당을 만드는 필수 단백질입니다. 

또한, 최근에는 우유 단백질 중에서 락토페린 단백질과 우유 염기성 단백질의 작용이 주목을 받고 있습니다. 

락토페린은 철을 함유한 단백질로 어떤 항균성이 있다는 점이 주목을 받고 있습니다. 최근에는 C형 혈청간염 치료 책으로 주목을 받고 있습니다. 또한 우유의 염기성 단백질은 골다공증 예방작용이 있다 하여 주목을 받고 있습니다.

   

   

 β-락토글로불린은 면역에 중요한 작용을 하는 T 임파구에 에이즈 바이러스의 결합을 방해하는 작용도 있는 것으로 최근에 알려졌습니다.

오래전에 알려진 사실이지만 우유에는 면역 글로불린이라고 부르는 면역 단백질을 함유하고 있습니다. 사람은 모유에 많이 함유되어 있어 면역력이 약한 유아에게 병원균 침입을 예방해줍니다.

   

   

우유 단백질이 소화효소에 의해 분해되어 발생한 펩티드 속에 새로운 생리작용을 가진 것이 알려졌습니다.

특히 몸의 면역계, 순환계, 신경계, 내분비계 등의 몸의 생리작용을 조절하는 기능이 주목을 받고 있습니다. 예를 들어 어린애가 새근새근 자는 모습을 보고 그 이유가 모유에 있는 것이 아닐까? 하고 생각한 연구자 있습니다.

그는 모유에 있는 단백질이 소화효소에 의해 분해되어 생긴 펩타이드에 잠이 오게 하는 물질이 있다는 사실을 발견하였습니다.

   

펩타이드는 활성은 약하지만 신경 작용을 진정시키는 약리작용이 있습니다.

그리고 우유 단백질에는 트리토판을 많이 함유하고 있는데 이도 미약하지만 잠이 오게 하는 작용이 있다고 합니다. 이러한 사실들로 우유를 마시면 잠이 잘 온다는 사실을 증명하고 있습니다.

   

우유의 단백질인 카세인의 소화효소 분해물 중에는 혈압 상승을 초래하는 앤지오텐신 변환 효소저해활성이 있는데 여기에 혈압을 낮추는 펩타이드가 있다고 합니다.

카세인 트립신 등의 소화효소 분해물 중에는 인을 함유하고 있는 펩타이드가 존재합니다. 펩타이드에는 칼슘의 체내 흡수를 도와주는 기능이 있는 것으로 알려졌습니다.

   

   

카세인 종류에는 미셀라 카세인, 칼슘 카세인, 카세인 나트륨, 가수분해 카세인 크게 4가지로 분류 할 수 있습니다.

   

■ 미셀라 카세인 (Micellar Casein)

      

미셀라 카세인은 우유에서 자연적으로 발생하는 물질입니다.

미셀라 카세인은 위장에 들어가게 되면 덩어리를 형성하고, 따라서 소화 속도가 매우 느립니다.

   

     

미셀라 카세인은 최대 12시간 동안 천천히 몸에 아미노산을 제공할 수 있는 단백질로 사용됩니다.

이러한 미셀라 카세인와 같은 느린 단백질은 근육의 동화 작용뿐만 아니라, 근 이화 작용(근육 손실)에도 매우 효과적 것으로 나타났습니다.

    

매우 높은 생물학적 가치를 가진 미셀라 카세인은, 섭취한 지 오랜 시간이 지나도 필수 아미노산 BCAAs를 제공할 수 있습니다. 반면에 유청 단백질은 섭취한 지 4시간이 경과 한 후에는, 필수 아미노산 (BCAAs)를 몸에 더 이상 공급하지 않는 것으로 나타났습니다.

   

<카세인 세척과 건조 과정>

   

카세인은 8시간 이상 동안 지속적으로 아미노산을 공급하는데 영향을 끼치는 것으로 알려져 있기는 하지만, 일정량의 카세인을 섭취한 후에 식용 없이도 8시간 동안 공급이 될 수 있음을 의미하는 것은 아닙니다.

섭취한 단백질 양은 시간이 지날수록 소화되고 두 시간 정도 이후에는 아미노산이 공급되는 원천인 섭취한 단백질이 거의 소화되었을 것입니다.

   

당신이 미셀라 카세인을 먹을 때 주의해야 되는 사항은

    

유제품 알레르기가 있는 경우, 카세인을 함유한 제품에 유당이 상당한 수준에 있을 수 있다는 것을 주의하는 것이 중요합니다. 당신은 우유 알레르기나 유당 불내증이 있는 경우 마찬가지로, 미셀라 카세인은 당신을 위해 적합하지 않을 수 있습니다.

소화불량을 가지고 있는 당신이라면 오히려 도움이 되기보다 소화가 되지 않아 당신의 장에 고통을 줄 수도 있습니다. 너무 느리게 흡수되기 때문에, 운동 후  보충제로는 사용하기 적합하지 않습니다

      

   

■ 칼슘 카세인 (Calcium Caseinate)

      

카세인 칼슘은 탈지 우유의 카세인으로부터 만들어지는 단백질입니다.

즉, 칼슘 카세인은 미셀라 카세인에다가 칼슘을 붙였다고 볼 수 있습니다. 

    

중성이나 산성 pH에서는 카세인이 상대적으로 물에 잘 녹지 않고, 다른 유단백질, 유당, 미네랄로부터 쉽게 분리될 수 있습니다. 이렇게 카세인을 제거한 이후에, 카세인은 칼슘 수산화물과 높은 pH에서 용해됩니다. 그 후 용액을 건조시키면 카세인 칼슘은 17%의 글루탐산을 함유합니다.

    

카세인 칼슘은 주로 음식에서 커피 크리머와 인스턴트 크림스프 등의 파우더로 이용되는데, 이는 물에서 빠르게 확산되도록 도와주는 역할을 합니다. 칼슘 카세인 느린 단백질입니다. 단백질 흡수를 더 느리게 소화 및 흡수됩니다, 최대 10시간 지속합니다.

혈액의 아미노산 중간 상승으로 이어지며, 아미노산이 지속해서 공급이 되며, 항 이화 작용으로 근육 손실이 발생하지 않게 혹은 근육 단백질 분해 속도가 느려질 수 있습니다.

   

카세인의 생물 활성 펩타이드는 신진대사 및 항 이화 효과를 가지고 있습니다.

칼슘 카세인은 탈지유에서 파생되어서 유당과 지방 낮고 칼슘은 함유량은 높습니다 

   

<ISP:콩 단백질 vs WP: 유청 단백질 vs Casein :카세인 단백질 비교>

   

   

■ 카세인 나트륨 (casein natrium)

      

카세인 나트륨은 카세인에다가 나트륨을 붙인 것을 얘기합니다.

카세인 나트륨의 단백질 함양은 88%입니다.

카세인 나트륨은 분명 나트륨 함량이 높습니다.

   

   

카세인은 우유 내에서 칼슘과 붙어 있는데 이 상태로는 추출이 까다로워서 화학처리를 통해

나트륨으로 바꾸면 우유에서 카세인을 분리하기가 쉬워집니다.

이렇게 나온 물질이 카세인나트륨으로 화학적으로 처리했지만,

화학물질이라기보다는 화학적으로 추출한 우유 단백질이라 하는 것이 더 맞다고 봐야 합니다.

   

   

카세인 나트륨 제조 방법

      

생 카세인 (카세인 제조공정에서 탈수한 수분 50~60%의 것) 또는 카세인을 물에 분산시켜 팽윤시킨 것에 수산화나트륨, 탄산나트륨 또는 탄산수소나트륨의 수용액을 첨가한 후 분무건조법 또는 드럼건조법에 따라 건조하여 제품을 얻습니다.

   

 

<카세인 나트륨 제조 과정>

   

■ 가수분해 카세인 (Casein Hydrolysates)

   

가수분해 카세인은  제조 방법은 열처리와 레스터 활성화 효소 가수분해를 집중 및 분무 건조합니다. 가수분해 방법은, 효소와 카세인의 짧은 아미노산 사슬과 펩타이드 결합의 올려주는 결과를 가져다줍니다.

가수분해의 장점은 빠른 흡수와 낮은 부작용입니다

가수분해 카세인의 단백질 함양은 90% 이상입니다.

   

카세인 가수 분해물은 자연 발증성 고혈압 쥐를 이용한 혈압 강하 실험에서 500 mg/kg을 경구 투여한 결과 12.9% 저하하였고, 이들 가수 분해물을 30% 난황으로 유화할 경우 15.9%의 혈압이 감소하여 난황의 유화에 의해 다소 혈압 강하 효과가 증가하였습니다.

장기 투여에 의한 혈압 강화 효과에서 35 일부터 수축기 혈압 감소 효과가 나타났으며 12.46% 감소하였습니다.

   

가수 분해물의 장기 투여에 의한 자연 발증 고혈압 쥐의 체중 변화는 대조군과 비교하여 차이가 없었습니다.

혈압 강화 효과를 가지는 카세인 가수 분해물의 안정성을 조사한 결과 간장 장애 지표로서 사용되는 GOT, GPT 활성에 차이가 없었습니다. 간장 비대 등의 장기 비대 현상도 없었고 조직 병리학적 검사에서도 차이가 없었습니다

  

   

가수분해 카세인은 높은 단백질의 함량과 낮은 수준의 지방, 탄수화물, 나트륨을 함량하고 있는 것이 장점입니다 

   

한 연구에서 가수 분해 카세인은 섭취 후 아미노산 가용성을 증가시키고 골격근 단백질로 아미노산의 결합 비율을 증가시키는 경향 보여주었습니다.

그리고 다른 하나는 가수분해 카세인은 인슐린 분비를 증가시킨다는 것입니다.

인슐린은 근육에 넣어 탄수화물뿐만 아니라 단백질 합성 속도 증가하는 매우 단백 동화 호르몬입니다.

   

   

   

<카세인 단백질은 실제로 혈액 흐름에서 아미노산의 지속적인 느린 릴리스를 제공하는 젤을 형성합니다. 이것은 이화 상태를 관리하는데 매우 중요하며 근육의 연료로 꾸준한 공급을 제공하고 단백질 분해를 감소시킵니다.> 

    

대부분 카세인 분류의 단백질은 취침 직전에 먹길 권하고 있습니다. 그 이유에는 식사 사이사이와 식간에 먹기에는 소화적인 문제와 카세인 섭취로 인해 가장 기본이 되는 식사를 못 하게 된다면 부담스러울 수도 있는 문제입니다.

그렇다고 운동 직후에 먹자니 운동을 통해 모든 소화기관의 면역력 및 소화 대사가 떨어져 있는데 카세인을 먹기에는 역시나 부담스러움이 있습니다.

      

   

그래서 스포츠 사이언스들은 당신에게 권합니다.

자기 직전에 먹기를, 취침하고 있을 때 필요한 만큼의 필수 아미노산의 공급을 통해 근육의 이화 과정과 근육의 동화 과정이라는 두 가지 혜택을 가져다줄 것이라고 말합니다.

   

 

여러분들이 만약 카세인 제품을 자기 직전에 먹기를 원하고 효과를 보기를 원하신다면 저는 이렇게 권해드립니다. 

    

1. 자신 장의 소화능력이 문제가 없는 사람

2. 설사를 하지 않는 사람

3. 밤늦게 주무시는 일이 거의 없는 사람

4. 음주를 거의하지 않는 사람

5, 역류성 식도염이 없는 사람

6. 일반 유청 단백질 제품을 먹고 일어났는데 속이 더부룩하지 않는 사람

   

위 5가지에 해당하는 사람이라면 카세인 제품을 취침 직전에 드시라고 권합니다.

만약 그렇지 못한 경우라면 먹어도 보충제가 아닌 오히려 독으로 돌아올 거라는 사실을 인지하셔야 합니다. 

   

덧붙여 말씀드리면, 체내에 콩팥이 정상적으로 기능을 할 때의 카세인 섭취는 안전하지만, 신장이 손상되었을 경우에 카세인을 섭취하면 카세인의 질소 부산물에 의해 콩팥 상태가 악화된다고 보고되고 있습니다.

또한, 카세인은 체내에서 카세인을 해로운 물질로 식별하고 그것을 중화하기 위해 히스타민을 방출하였을 때, 알레르기와 같은 부작용을 일으킬 수 있다고 보고되었습니다.

   

■ MPI (분리 우유 단백질)

   

탈지유에서 유청 단백질과 카세인을 침전시켜 만듭니다.

MPI는 불순물 제거 과정을 거처 유당(0.3%이하)과 지방이 없는 순도 85~90% 이상의 단백질로 탄생합니다.

카세인 80 / 유청 20 % 비율로 구성된 우유 단백질 아이소 레이트(MPI)는 신선한 우유 와 마찬가지로 자연스러운 형태의 비율로 카세인과 유청을 모두 제공하는 100 % 총 밀크 프로테인(TMP)입니다.

   

   

   

■ MPC (농축 우유 단백질)

   

단백질 함양이 80%이며, 유청과 카세인을 모두 함유하고 있습니다.

전형적인 특징으로 유당 성분 함량이 약 5.5%로 매우 낮습니다. (출처: http://www.globmarketing.com/products_milk_others.html)

      

탈지유로부터 여과(Micro-filtration or Ultra-filtration), 이온 교환 공정을 거쳐서 유당 및 유청 비율을 감소시키고 단백질 함량을 높인 원료로 분말화하여 제조한 것입니다.

원유에서 유지방을 분리한 탈지유를 초미세여과 공정을 통해 유당을 제거하고 농축시킨 후 건조 시킵니다. 공정을 단순화시켜 생산 비용을 절감할 수 있는 자연치즈 제조에 주로 이용되며, 최근에는 커피크리머의 천연 유화제 성분으로도 사용됩니다.

    

※ 탈지유(우유의 주요 탄수화물(락토오스:젖당)과 지방을 제거한 나머지 카세인과 유청단백질을 탈지유라고 합니다.)

   

<농축 우유 단백질 분말 제조 과정>

   

우리나라에서 카세인과 카세인 나트륨이 식품첨가물로 등재된 반면, 유청류 [유청 (Whey), 농축유청 (Whey concentrate), 유청분말 (Whey powder), 유청 단백분말 (Whey protein powder)]와 유단백가수분해물 (Milk protein hydrolysate)은 축산물로 분류되어 있습니다. 

   

우유 단백질 가수 분해물은 "스트레스 조절에 도움"을 준다는 효능으로 카세인 가수 분해물은 "혈압 강하" 효능을 인정받아 건강기능식품 개별인정형으로 등재되어 있습니다.