갈락토올리고당(GOS)과 모유올리고당(HMO)
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모유 올리고당(Human Milk Oligosaccharide)은 3~22개 단당류가 이어진 것으로, 23~130여종의 다양한 올리고당이 존재하며 다른 포유류 보다 많은 종류라고 알려져 있습니다. 초유에는 리터 당 15~23g, 이행유와 성숙유에는 리터 당 8~12g의 모유올리고당이 들어 있습니다.
이 올리고당은 임신한 여성과 모유 수유중인 여성의 유방 조직에서 생산되는데요, 재미 있는 사실은 모유는 영양원으로 사용되지만 이들 올리고당은 아기의 몸에서 소화되지 못하고 프리바오틱스로 작용한다는 것입니다.
모유는 아기에게 최적의 영양일 뿐만 아니라 장내 미생물 최적화, 면역력, 인지발달 등에 도움을 줍니다. 또한 감염성 설사, 급성중이염의 위험을 줄여주고, 최근 연구에 의하면 비만, 알러지, 심혈관계 질환, 당뇨 같은 만성질환의 위험성을 낮추는데도 중추적인 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다.
모유를 대체하는 분유의 발전
모유 수유가 항상 가능한 것이 아니기 때문에 모유를 대체하는 제품은 영양적으로나 기능적으로 가능한 한 모유에 가까워야 합니다. 일반적으로 아기의 모유 대체 제품들의 기본 베이스로 우유를 사용하는데, 모유는 성분 면에서 우유와 상당히 다릅니다. 그래서 분유 생산회사들은 분유 조성을 모유에 가까운 조성으로 바꾸고 모유에 준하는 효과를 내도록 노력하고 있습니다.
안전한 아기용 모유 대체 제품으로 우유가 도입된 것은 19세기 초지만 20세기 말까지도 비소화성 프리바이오틱스 올리고당이 우유에 첨가되지 않았습니다.
2002년 짧은 사슬 갈락토올리고당(GOS)과 긴 사슬 프락토올리고당(FOS)을 혼합하여 첨가한 제품이 처음 등장하였는데, 이 것이 신생아의 감염이나 알러지에 효과를 보였고 아기에 안전한 것으로 밝혀졌습니다.
그 이후 여러 임상 실험을 통하여 감염이나 항생제 사용 및 아토피 발생이 줄어들고 아기의 면역 시스템 발달에 도움이 되는 것이 밝혀지고 있습니다. 또한 만삭아나 조산아 모두 분변 횟수나 부드러운 정도가 모유 수유의 경우와 유사한 결과를 보인 바 있습니다.
이처럼 갈락토올리고당(GOS)과 프락토올리고당(FOS) 혼합물은 모유 올리고당(HMO)과 유사한 기능을 합니다.
갈락토올리고당(GOS)과 모유올리고당(HMO)
신생아의 면역시스템은 출생 후 서서히 발달하는데, 신생아의 소화관은 다양한 미생물들이 빠른 속도로 성장할 수 있는 조건이지만 미생물 군집화는 여러 인자에 의해 영향을 받아 2~3세 정도 되어야 성인과 유사한 미생물 균총이 형성 됩니다.
출산 초기 태아의 장에 정착하는 대장균, 스트렙토 코커스 등 통성혐기성 미생물이 장내 환경의 산소를 점차 소진 시킴으로써 출산 1주 후에는 비피도박테리움, 박테로이데스, 클로스트리디움 미생물들이 성장할 수 있게 되는데요, 비피도박테리움속 미생물들이 우점화 되면 다른 통성혐기성 미생물도 일부 정착하게 됩니다. 이 때 프리바이오틱스가 없는 분유를 먹일 경우에는 비피도박테리아가 우점화 되지 않고 박테로이데스, 클로스트리디움, 엔테로박테리아세 같은 더 다양한 미생물 그룹이 정착하게 됩니다.
GOS+FOS를 함유한 우유는 모유와 비슷한 장내 대사적 결과를 가져오는데 GOS와 FOS가 짧은 사슬 지방산과 젖산으로 발효되어 장내 pH를 직접적으로 낮춰줍니다. 생후 39주된 영아를 대상으로 100ml 당 0.4와 0.8g의 GOS/FOS를 먹인 결과 분변의 비피도박테리아와 락토바실러스가 크게 증가한 결과가 나타났습니다.
또한 GOS만을 생후 7~8주된 영아에게 먹인 결과 분변의 비피도박테리아 비율이 크게 늘어나고 짧은 사슬 지방산과 젖산 분비에 의해 pH가 모유만큼 크게 낮아진 결과를 보였습니다.
갈락토올리고당(GOS)은 모유올리고당(HMO)처럼 아기의 면역력을 향상시켜준다!
GOS와 FOS는 모유올리고당(HMO)과 비슷한 방식으로 출산 초기 아기의 장내 미생물 균총을 형성하고 병원성 미생물을 억제합니다.
장내 미생물 균총은 장내 병원균의 군집으로부터 몸을 보호하는 중요한 작용을 하는 것으로 알려져 왔습니다. 잘 적응된 장내 미생물 커뮤니티는 서로 다른 미생물들과 이들 미생물들이 이용 가능한 영양성분 사이에서 평형을 이룬 결과인데, 외부에서 다른 미생물이 장내로 들어와 정착하려 해도 이미 형성된 미생물 군집 장벽에 막히게 됩니다. 따라서 모유나 프리바이오틱스가 첨가된 우유 등을 통해 장내 미생물군집이 잘 형성되면 면역력이 높아지게 됩니다.
또한 모유에는 단백질이 부분적으로 분해되거나 발효돼서 형성된 펩타이드 같은 많은 항균인자들과 모유 유래 지방산, 락토페린, 라이소자임, 분비 IgA 등이 들어 있습니다. 이들 물질들은 아기의 장 환경 내에서 병원균이 창궐하지 못하도록 합니다. 인간의 모유에만 존재하는 다양한 올리고당 역시 직접적으로 장내에서 병원균이 성장을 못하도록 합니다.
그 이유는 모유 올리고당이 장 상피세포나 점막에 결합하는 부위와 닮아있기 때문입니다. 많은 장 내 병원균이나 바이러스가 병을 일으키기 위해서는 장 점막 세포에 결합해야 하는데, 모유 올리고당이 먼저 결합하고 있어 병원균이 결합하지 못하게 하는 것입니다. 갈락토 올리고당 역시 모유 올리고당과 같이 장 질환을 일으키는 대장균, 살모넬라, 비브리오 콜레라 독소가 장 점막 세포에 붙지 못하게 하여 병원균을 직접적으로 억제합니다.