미네랄(유기 및 킬레이트 미네랄) 무엇인가?

킬레이트 공법으로 추출한 유기 미네랄

 

 

 

 
분자 크기가 세포막을 투과하기에 적당하고 매우 안정적으로 생체 내 흡수와 생리적 이용율이 탁월, 쉽게 피로를 느끼는 사람, 불안 증세가 있는 사람, 스트레스가 많은 사람, 가공식품을 자주 먹는 사람, 빈혈이 되기 쉬운 사람, 미각에 이상이 있는 사람, 고혈압, 골다공증, 심장질환 등을 예방하려는 사람, 신경과민증, 불면증, 미각 이상, 치조농루, 충치, 암, 당뇨병, 신장결석, 저혈압, 동맥경화, 부정맥, 허혈성 심장질환, 변비, 설사, 치질, 관절염, 골다공증을 다스리는 유기 미네랄

1, (주) 이노바이오


[
왜 킬레이트 미네랄인가?

기존의 미네랄은 환경을 오염시키며 생산성이 낮습니다.

현재 우리가 사료에 첨가하는 아연과 구리는 무기물 형태로서 가축소화관 내에서 소화흡수율이 20%밖에 되지 않으며 80%가 분뇨의 형태로 배출되므로 토양환경 오염의 요인이 되고 있습니다. 무기물 형태의 아연과 구리가 다량 함유된 축분은 미생물의 번식을 억제하고 분해를 지연시켜 토양환경을 유발하게됩니다. 따라서 선진국에서는 토양오염 방지를 위해 사료내에 아연과 구리의 사용량을 제한하고 있으며 우리나라에서도 법적으로 이들 미네랄의 사용량을 제한하려는 움직임이 대두되고 있습니다.

한편 토양중에는 여러 가지 형태의 철분이 존재하나 사양관리체계가 변화됨에 따라 가축이 흙과 접촉할 기회가 없어지면서 철분의 결핍증상이 발생하고 있습니다.

킬레이트 미네랄은 아미노산과 Chelation시켜 소화흡수율이 90%까지 높아지므로 이러한 토양 환경 오염문제를 해결할 뿐만 아니라
가축의 산유량, 번식효율, 체중 등이 개선되는 등 가축의 생산성이 획기적으로 증대됩니다.

Chelated Mineral 개발배경

기존의 미네랄은 환경을 오염시키며 생산성이 낮습니다.


*
중앙대 산업대학의 백인기 교수팀과 이노바이오의 10년간 산학협동 연구결과 개발 성공.
* 현재 농
림기술개발 연구과제 수행중.

- 연구과제: "기능성 미네랄 Chelate의 개발과 이용에 관한 연구"
- 연구기간: 2000.1. ~ 2002.12.

킬레이트 미네랄의 유효성분과 특징



1.
화학 구조식


미네랄과 메치오닌이 1:2로 chelate 결합되어 있습니다.
아미노기의 배위공유결합과 카복실기의 이온결합이 4중으로 Chelate 결합되어 있으며
5각형의 Heterocyclic링을 2개 가지고 있어 흡수이용율이 기존제품의 4~5배로 높습니다.

2. 유효성분
사용상의 편의를 위해 유효성분함량에 따라 다음과 같은 다양한 제품이 있습니다.

제 품

유효성분

함량(%)

진카민
페라민
카파민

아   연
철   분
구   리

4, 10, 17
6, 10, 15
5, 10, 16

3. 왜 INNOBIO의 Chelated Mineral인가?

체내 흡수율과 Bioavailability가 높습니다.

미네랄과 두 개의 아미노산에 둘러싸여 Dipeptide 형태로 완전히 Chelate 결합되어 있어 체내에서 활성흡수되므로 1개의 아미노산과 결합한 제품보다 소화흡수율이 월등합니다.

안정성이 높습니다.

Chelate 결합속의 배위공유결합은 가장 안정된 결합형태로 장내에서 소화중에 미네랄과 아미노산이 유리되어 이온화하는 것을 방지하므로 최고의 안정성을 갖습니다.

이러한 안정성 때문에 장내의 전 pH에서 미네랄이 분리되지 않습니다. 유기산, Complex, Polymer 형태로 유사제품보다 효과가 월등한 이유가 이것입니다.

전기적 중성

미네랄이 쉽게 용해되면 자유이온(Free Ion) 상태로 유리되어 소화관내에서 Phytates나 다른음전하 물질과 결합하여 소화흡수가 불가능한 물질이 됩니다.

이노바이오의 Chelate 제품은 전기적 중성을 띄고 있어 음이온물질과 결합하지 않습니다.

분자량이 작습니다.

분자량이 큰입자는 소장벽을 투과할 수 없습니다. 당사제품은 분자량 400수준의 소립자로 생체에서 만들어지는 천연 Chelation과 같은 화합물이므로 십이지장을 통과하여 소장까지 by pass되며 아미노산의 흡수경로를 통해 감쪽같이(Smuggling) 흡수됩니다.]

2, 리돈 솔루션

[
킬레이트(Chelate)

1. 킬레이트(Chelate)란?

킬레이트란 단어는 집게발로 물건을 꽉 잡을 수 있는 형상을 화학결합에 인용한 단어이다.


미네랄은 철, 구리, 아연, 망간 등 2가의 양이온을 가진 금속이며 광물의 일종으로 광석에서 추출하므로 광물질 또는 무기물이라고도 한다. 우리가 사료에 첨가하는 미네랄도 광석에서 추출된 것으로 이를 무기태 미네랄이라고 한다. 그러나 동식물의 체내에서는 미네랄이 이와 다른 형태로 존재하는데 무기태 미네랄을 동식물이 섭취하여 체내에서 유기물과 킬레이트 결합을 한 것으로서 이를 킬레이트태 미네랄이라고 한다.

Chelate는 그리스어의 chel에서 유래한 말로써 이는 영어의 claw(발톱)을 뜻하며 새가 먹이를 발톱으로 꽉 움켜쥐는 것같이 미네랄이 아미노산 등 유기물의 ligand에 의해 발톱으로 꽉 잡히듯 결합한다는 의미이다. Chelation은 새로운 개념이 아니라 자연상태에서 생물체의 미네랄 흡수 및 대사를 원활히 수행하기 위한 생명의 기본활동으로 미네랄은 동식물체 내에서 킬레이트 형태로 결합되어 존재하는데 혈색소와 철분, 엽록소와 마그네슘이 그 좋은 예이다.

철분은 엽록소 내에서 4개의 질소와 킬레이트 되어 있다. 만약 철분이 이와 같이 킬레이트 되어 있지 않다면 산소와 결합하여 산화철이 되어 생명이 중지될 것이다.


킬레이트를 영양학적으로 정의한다면 '2가의 광물질이 한 개 이상의 아미노산과 공유결합 및 이온결합을 통하여 이형환상물(heterocyclic ring)을 형성하는 것'으로 정의한다.

Chelate의 영양학적 효과는 chelate 상태의 광물질은 산화태나 인산태보다 생물체내에 존재하는 상태의 광물질과 유사하여 흡수 이용율이 높고 결과적으로 가축의 생산성을 향상시키는 것이다.

미네랄의 형태에 따른 체내에서의 흡수 이용율을 보면 표 1과 같다.


Control

Amino acid chelate

Carbonate

Sulfate

Oxide

Cu

Trace

33

12

8

11

Mg

7

94

77

36

23

Fe

23

298

82

78

61

Zn

14

191

87

84

66

[ 표 1 ] Cu, Mg, Fe, Zn의 무기태 및 chelates 흡수율 비교

아미노산과 킬레이트된 미네랄은 자연상태에서 존재하는 각종 형태의 미네랄보다 3∼4배의 높은 흡수 이용율을 보여주고 있는 것이다. 이와 같이 킬레이트태 미네랄의 흡수 이용율이 높은 이유는 소화 흡수기전이 틀리기 때문인데 가축이 무기태 미네랄을 섭취했을 때는 이온화된 급속이온과 장점막에 존재하는 integral protein이 킬레이트 결합을 하였다가 이들이 다시 분리되고 Carrier protein과 킬레이트 결합되는 복잡한 이온흡수과정을 거쳐야 하는 반면 킬레이트 미네랄은 이러한 복잡한 과정을 거치지 않고 아미노산과 dipeptide가 흡수되는 경로를 다라 장점막 세포로 곧바로 흡수되는 활성흡수 방법으로 흡수가 되기 때문이다.

또한 무기태 미네랄은 위 내에서 이온형태로 분리 될 때 2가의 양이온을 띄게 되는데 장내에 존재하는 음이온을 띄는 인산, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등과 결합하여 불소화 물질이 되므로서 흡수 이용율이 현저히 낮아지게 되는 것이다.


무기태 mineral

아미노산 chelate mineral

흡수

형태

○ 이온흡수

○ 활성흡수, 확산작용

흡수

방법

○ 금속이온이 장점막의 intergral protein과 결합

○ pH 변화에 의해 intergral protein에서 분리되어 protein(운반단백질)과 chelation

○ 점막세포의 기저부로 이동

○ 무기태와 같은 이온화 과정을 거치지 않고 위장을 통과 bypass하여 dipeptide가 흡수 되는 것과 같은 방법으로 밀수(smuggle)되듯이 점막 세포로 흡수

흡수

장소

○ pH가 낮아 용해성을 유지할 수 있는 십이지장 부위

○ 십이지장의 이온흡수 장소를 지나서 소장에서 최대로 흡수

○ 세포막을 통과하여 혈장으로 흡수

흡수

작용

○ 장내 pH나 phosphate, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등에 흡수 저해

○ 음이온 물질과 결합하여 흡수 불가능한 물질로 변형

○ 장내 pH나 기타 방해물질의 영향을 적게 받으며

○ 이온으로 분리되지 않고 신속히 흡수(Ashmead
등, 1985, Ashmead와 Zunino 1993)

 

[ 표 2 ] Chelate mineral의 흡수기전

2. Chelate의 조건 및 기본원리

요즘 국내 사료업계에서는 여러 가지 형태의 유기태 미네랄이 수입되고 있으며 국내에서 개발된 것들도 수종이 시판되고 있다. 그러나 안타까운 것은 어느 제품이 가장 효율성이 높은 것인지 정말 효과가 있는 것인지 농가는 물론 사료회상의

R&D 직원까지도 정확한 이해가 부족한 실정이다. 그 이유는 킬레이트 미네랄의 효율성을 측정하는 과학적인 방법이 아직까지 개발되어 있지 않다는 사실에 있는 것 같다. 중요한 사실은 얼마나 킬레이트가 되어 있는가 하는 문제로 현재까지 개발된 X-ray diffraction이나 NMR 방법으로도 정확한 측정이 불가능하다는 것이다. 따라서 현재로서는 정확한 사양시험을 통한 가축의 생산성 향상정도에 따라서 제품의 진위를 판단하는 것이 가장 좋은 방법이라고 하겠다.


세계에서 킬레이트 미네랄 분야에 최고 권위자이며 이 분야의 세계적인 회사인 Albion의 창업자인 Ashmead 박사는 다양한 종류의 chelate가 있으나 흡수이용율이 높고 가축의 생산성을 향상시키기 위해서는 다음 조건에 부합해야 한다고 하였다.(Ashmead, 1982)

1) 광물질은 아미노산과 chelate를 만들 것
2) 체내에서 이용율을 높이기 위해서는 체내에서 일어나는 것과 비슷한 산, 염기, 효소를 이용하여 chelation 할 것
3) 장점막세포를 통과하기 위해서는 chelate 분자량이 1000∼1500 이하일 것
4) 생체내에서 만들어지는 chelate와 같게 만들 것
5) 제조된 chelate는 pH 변화에 대해 완충능력이 있으며 안정성이 유지될 것 등이다.

이와 같은 조건에 의하면 아미노산 아닌 초산이나 해조류와 결합된 제품들은 효율성이 높다고 할 수 없으며 단백질을 가수분해하여 제조된 메탈 프로티네이트(Metal Proteinate) 종류도 좋은 제품이라고 하기는 힘들 것이다. 왜냐하면 메탈 프로티네이트는 단백질을 가수분해 하는 과정에서 펩톤, 펩타이드 형태의 큰 덩어리로 분해되기 때문에 분자량이 수천, 수만에 달하므로 장점막을 통과할 수 없기 때문이다.

실제로 이러한 제품들은 1900년대 초반부터 1980년대까지 연구 실험되었고 많은 학자들의 가축 사양 시험 결과 큰 효과를 보지 못하였다. 이에 반해 1980년대 후반부터 1990년대에 개발된 아미노산 킬레이트 미네랄은 과거의 제품과 차별화 된 획기적인 사양시험결과를 보여 줌으로서 세계 시장에서 각광을 받기에 이르렀던 것이다.

한편 아미노산 킬레이트 제품이 높은 소화효율과 흡수율을 각기 위해서는 다음과 같은 킬레이션의 기본 원리를 충족시켜야만 한다.

1) 광물질과 아미노산이 이온결합과 배위 공유결합으로 결합될 것
2) 한 개 또는 그 이상의 고리를 가진 환상물질(chelate ring)을 형성할 것
3) Chelate ring은 5각형과 6각형(5각형 구조가 가장 안정적)일 것(Ring의 숫자가 많을수록 안정적)
4) 금속이온과 친화력이 강한 아미노산(Methionine, Histidine, Cystein)과 결합할 것.

이와 같은 원리에서 본다면 이온결합과 공유결합을 통한 킬레이트 결합이 아닌 Complex 제품(킬레이트 결합이 잘 이루어지지 않는 4)항의 3개 아미노산 이외의 아미노산과 결합된(단백질 가수분해 아미노산) 제품들은 이 기본원리를 충족시킨다고 할 수 없을 것이다. [출처: 현대 양돈 6월호]

킬레이트 미네날에 대해 더 보고 싶으면
http://blog.daum.net/bionelbiz/262 에 가서 봐야 됩니다.

장에서 금속이온이 흡수되기 위해서는 기본적으로 장 단백질과 아미노산에 의해 금속이온이 킬레이트 되어야 한다.

금속은 분리된 이온으로서는 흡수나 대사가 되지 않지만 유기분자에 결합되면 흡수가 가능해진다. 킬레이션은 리간드(수용체에 결합하는 분자)라 불리는 킬레이팅 물질내에서 1개 이상의 공여원자가 배위공유결합을 통해 금속이온과 결합해 링 모양의 분자를 만드는 것이다.

미네랄은 생체내에서 소화작용에 의하여 분해되거나 이성화되지 않는 금속성 원자이다. 미네랄이 양이온으로 되려면 무기성 음이온의 도움이 필요하며, 이온으로 전환된 미네랄이온은 생성됨과 동시에 배위자에 의하여 킬레이트되어 이온의 자질이 상실되지 않도록 보호되어야 한다.

이러한 배위자 노릇을 하는 물질이 단백질의 부분분해물인 올리고펩티드이다. 미네랄 이온을 배위한 분자는 미네랄 이온과 올리고펩티드 사이에 배위공유결합을 하고 있는 상태이며 배위자 자진의 특성은 상실한 채 배위된 미네랄 이온의 기능만을 발휘할 수 있도록 하는 보조적인 활동을 하여준다.

만일 배위자가 아미노산 단분자이고 미네랄 이온이 2가일 경우는 미네랄이온 한 원자에 2분자의 아미노산이 결합하게 되므로, 이러한 화합물은 킬레이트 화합물이 아닌 단순 미네랄의 유기염에 지나지 않는다.
이와 같이 결합된 화합물은 킬레이트라 하지 않고 미네랄아니네이트 또는 미네랄디아미네이트로 표시되며, 미네랄이온의 분자외각 노출이 가능하여 주위에 있는 다른 물질과 조건에 따라 이차적인 반응을 일으킬 수 있다.

아미네이트는 미네랄의 유기산염이나 착염으로 분자내에 존재하는 미네랄은 이온상태가 아닌 완전한 화학결합이고, 배위자 부피가 적어 미네랄이온이 분자밖으로 노출되므로 미네랄과 유기산 각각의 물성을 발휘하게 된다. 특히 이들은 수용액에서 전해되므로 매체내에 다른 물질을 접촉시키면 쉽게 화학반응을 일으키게 된다.

그러나
<킬레이트 화합물>은 미네랄이온이 배위자와 단단한 정전기결합과 배위공유결합을 동시에 하고 있으며, 미네랄 이온의 노출을 완전히 차단한 상태이기 때문에 킬레이트 화합물은 아미네이트와 다르다. 따라서 체내흡수를 위한 미네랄의 배위자는 단백질이 부분 분해된 올리고 펩티드가 이상적이다. 올리고펩티드는 아미노산이 9개 이하의 분자결합상태를 의미하며 올리고펩티드중에서도 6~8개로 이루어진 펩티드가 가장 이상적이다.


킬레이트는 미네랄이온의 역가에 대응하는 수의 아미노산과 결합된 것이 아니고 펩티드사슬의 잉여 곁사슬에 존재하는 잔류카르복실기와 아민기 사이에 일어나는 특수한 결합니다.

킬레이트는 금속이온과 배위자 사이에 일어나는 결합으로 한쪽은 정전기 결합인 이온과 이온 또는 이온과 쌍극자사이에 결합이 일어나고 다른 쪽은 공유결합을 구성하고 있는 배위공유결합이다.

킬레이트 화합물은 일단 미네랄이온과 펩티드가 킬레이트되면 단분자나 2분자의 아미노산과 결합된 구조가 아닌 5분자 이상의 아미노산으로 이루어진 펩티드분자와 배위공유결합을 하고 있기 때문에 킬레이트된 미네랄이온이 분자외각으로 노출이 되지 않아 미네랄 이온과 직접적인 화학반응이 불가능하고 펩티드된 단백질의 곁사슬과 배위공유결합된 것으로 킬레이트된 미네랄이온과 펩티드 각각의 성분기능을 발휘하는 것이 아니라 킬레이트화합물 전체로서의 성질을 갖게 된다.

킬레이트 화합물의 안정성은 분자적 구조에 의하여 결정되고. 다음으로 킬레이트를 형성할 수 있는 배위자와 수화된 미네랄이온과의 반응이 평형상태를 이룰 수 있느냐 없느냐에 달려있다.

특히 미네랄의 수화는 필수조건이며 킬레이트 결합은 배위공유결합이 전제조건이기 때문이다. 여기서 중요한 것은 미네랄이온을 배위할 수 있는 배위자의 구조와 배위자인 펩티드분자에 미네랄 이온을 킬레이트 할 수 있는 곁사슬을 어느정도 가지고 있느냐에 따라 킬레이트의 가능성이 결정된다.

3개의 아미노산으로 구성된
트리펩티드일 경우는 미네랄 이온을 킬레이트 할 수 있는 곁사슬을 가지고 있다 하더라도 카르복실기와 아민기의 전체수가 3개뿐이고 전체적인 펩티드의 길이가 짧아 미네랄이온을 충분하게 포위할 수 없어 킬레이트구조를 형성할 수가 없다.

킬레이트 안정성에 영향을 주는 또 하나의 조건은 1개의 미네랄이온과 작용하고 킬레이트고리의 수에 따른다. 고리의 수가 많으면 많을수록 안정성이 증가된다.

미네랄이온을 여러방향에서 배위공유결합을 하고 있기 때문에 더욱 안정성을 갖는다. 그렇지만 킬레인트 화합물의 안정성에 치우치다 보면 분자의 부피가 커지므로 흡수는 물론이고 체내에서 이동에 무리를 일으키게 된다.소장막에서 영양분을 흡수하고 있는 융합단백질의 분자량이 24,000~28,000 밖에 되지 않기 때문에 큰 분자를 가지고 있는 물질은 흡수가 될 수 없기 때문이다.

미네랄이온과 킬레이트된 펩티드분자는 적을수록 세포막에 존재하는 융합단백질을 통하여 세포내로 흡수 될 수 있다. 그러나 펩티드 분자의 저급화도 한정이 있다.

펩티드를 구성하고 있는 아미노산의 수가 4개이하의 펩티드는 킬레이트가 불안정하여 펩티드-디-아미네이트 화합물로 되므로 직접적인 흡수에 도움이 되지 못한다.

1개나 2개, 많게는 3개의 아미노산이 결합되었다 하더라도 이들은 킬레이트 되었다 할 수 없고 아미네이트의 화합물로 보아야 한다.

킬레이트 분자의 중앙위치에 자리잡고 있는 미네랄 이온을 안정한 상태로 유지하려면 배위자, 미네랄이온의 전자구조와 크기,미네랄이온의 산화상태, 배위수와 입체적 구조조건이 적당해야 한다.

[킬레이트 미네랄(유기태 미네랄)의 역사]


킬레이트 미네랄의 역사는 1900년대 초로 거슬러 올라간다.


1. 1900년대초(초산:미네랄=2:1): 아직도 일부 사용되고 있으나 이제품은 미네랄과 초산의 결합력이 약해 가축의 위내에서 미네랄이 초산과 분리되는 단점.

2. EDTA제품:
1950년대 개발된 제품으로 초산대신에 EDTA(Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid)를 사용한 제품이나 체내흡수이용률이 낮음.

3. 해조류 제품(Algal Polysaccride): 미역이나 다시마 등 해조류를 건조분쇄하여 여기에 미네랄을 혼합시킨 제품.

4. 아미노산 복합물(Metal Amino Acid): 국내에 수입판매 되고 있으며 미네랄:아미노산=1:1 결합된 제품.

5. 아미노산 킬레이트(Metal Amino Acid Chelate): 체내흡수율을 극대화 시킨 최신제품, 미네랄:아미노산=1:2(킬레이트결합=아연:메치오닌.]

[킬레트 미네랄

킬레트 미네랄은 미량 광물질을 저분자 펩타이드에 결합시킨 킬레트 미네랄제로, 저분자 펩타이트를 단일원소에 결합시켰기 때문에 분자크기가 세포막을 투과 하기에 적당하고 매우 안정 적이며 다른성분으로 인한 흡수 저하나 장해도 받지 않고 장벽을 통해 직접 흡수되므로 생체내 흡수와 생리적 이용율이 탁월 합니다.

- 킬레트미네랄의 특성과 효능


1. 높은 안정성으로 이온 결합과 배위 결합의 이중 구조로 소화기를 거치는 중에 분해가 되지 않고 소장에서 활성 흡수가 일어난다.

2. 미네랄 흡수경로가 아닌 아미노산 흡수결로 흡수되어 그이용성이 매우 높다.

3. 전기적 중성을 띠고 있어 소화기관내의 어떤 물질로 부터 방해 받지 않고 흡수 이용 된다.

4. 분자량이 400이하의 소립자로 장벽에서 바로 흡수 이용된다.

- 킬레이트미네랄의 장점


미네랄은 골격구성, 체내 삼투압조절,체액의 산과 염기의 평형상태유지,각종 효소 활성제 ,에너지 발생 작용조절 효소 구성성분,비타민 구성성분,위산 구성 성분, 호르몬구성성분 ,운반물 구성성분들의 생명유지의 필수적인 역할을 하고 있다.

이중 철의 경우는 헤모글로빈이나 싸이토크롬합성에 사용되며 적혈구의 생산,번식생리,면역계,호르몬 생산,효소체계에 관여 하는 미우 중요한 영양소다.

아연의 경우는 주요 효소의 구성 물질이며 호르몬 합성, 저장 ,분비
를 촉진하고단백질 핵산의ㅣ 합성과 대사에 관여 하며 생식기관의 발육과 기능을 가능케 하고 면역 체계를 유지 하는등 신진 대사에 없어서는 안될 중요한 여양소 이다.

구리는 혈구의 조성에 관계 효소의 성분이며 특히 성장 촉진에 없어서는 안될 매우 중요한 영양소 이다.

그래서 이들 주요 미네랄이 결핍되면 면역기능의 저하 생리기능 이상등에 처 하게된다. 그래서 미네랄 결핍은 최소화 하기위해 미네랄을 보충한다.
그러나 여기서 가장 큰 문제는 미내랄의 흡수이용이다. 식품에 첨가하는 미네랄은 대부분 무기형태의 미네랄 로흡수 이용율이 채네에 존재 하고 있는천연 미네랄에 비해 많이 떨어진다. 그렇다고 다량의 미네랄을 첨가 할수도 없다. 왜냐하면 미네랄은 소화 흡수율이 낮아 대부분이 소변 으로 배출 되기 때문이다.

반면 킬레이트 미네랄(유기태 광물질)은 생체에 존재하고 있는 미네랄과 유사한 형태로 미리 만들어 져서 섭취와 동시에 체내에서 바로 활성 흡수가 일어 나게 된다. 킬레이트미네랄의 흡수 이용율은 80~90%에 달한다.
** 관련된 뉴스 코코, 미국특허 기술로 미네랄 보충제 출시 **

모바일로 보는 머니투데이
신수영 기자 | 2007/03/09 11:41

항생제 대체 첨가제 생산회사인
코코(1,200 ▼5 -0.4%)는 프리미엄급 유기태 킬레이트 미네랄 제품인 '코코 킬레이트 Zn'과 '코코 킬레이트 콤비'를 출시한다고 9일 밝혔다.

코코는 이들 미네랄 보충제에 대해 국내와 미국의 특허(특허등록번호: US7087775)를 취득하고 양산준비를 갖춘 뒤, 지난 8일 성분등록을 완료했다고 설명했다.

회사 관계자는 "축산업계에서 기존에 사용하고 있는 무기태 미네랄(시장규모 160억원)보다 흡수율이 4배 이상 높고 생체이용률을 높일 수 있다"며 "사료 중 미네랄 사용량을 줄일 수 있어 자연순환농업을 추구하고자 하는 농가들과 토양오염을 방지하자고 하는 국가시책에도 부합되는 제품"이라고 소개했다.

코코의 미네랄 보충제는 인체과 동물 모두에 적용될 수 있으나 우선 동물용으로 용도를 한정해 출시했다. 인체용으로는 필요한 절차와 승인을 거처 출시할 예정이다.]

3, 엠티주식회사

[킬레이트 미네랄이란?

킬레이트 이론

당사가 보유한 원천기술인 킬레이트 공법을 이용한 무기화합물의 유기화 제조방법의 배경. 최근 국내 농축산 업계에서는 여러 가지 형태의 유기태 미네랄이 수입되고 있으며 국내에서 개발된 것들도 수종이 시판되고 있는 바, 이는 기존의 무기태 미네랄의 경우 동, 식물체 흡수력이 낮고 과다 사용 시 오염의 원인이 되기 때문이다.

당사는 무기화학과 유기화학 기술을 바탕으로 현재 칼슘, 게르마늄, 바나듐, 셀레늄, 붕소, 크롬, 금, 은, 백금 등을 단독 킬레이트화 하였고, 아울러 50여종 이상의 복합 미네랄을 킬레이트화 하여 농축산 분야에 유용한 자재로 생산해서 경제성과 경쟁력을 충분히 확보하고 있다.

(관련기술 특허 보유: 킬레이트 공법을 이용한 무기 바나듐화합물의 유기바나듐화 제조방법)

킬레이트란?

u Chelate는 그리스어의 chel 에서 유래한 말로써 이는 영어 claw(발톱)을 뜻하며 새가 먹이를 발톱으로 꽉 움켜쥐는 것 같이 미네랄이 아미노산 등 유기물의 ligand에 의해 발톱으로 꽉 잡히듯 결합한다는 의미이다.
u Chelation은 새로운 개념이 아니라 자연 상태에서 생물체의 미네랄 흡수 및 대사를 원활히 수행하기 위한 생명의 기본 활동으로 미네랄은 동식물 체내에서 킬레이트 형태로 결합되어 존재하는데, 혈액의 헤모글로빈과 철분이 좋은 예로 철분이 킬레이트 되어 있지 않다면 산소와 결합하여 산화철이 되어 생명이 중지될 것이다.

u 킬레이트를 영양학적으로 정의한다면 '2가의 광물질이 한 개 이상의 아미노산과 공유 결합 및 이온결합을 통하여 고리를 형성하는 것'으로 정의할 수 있다.

킬레이트의 고전적 정의




킬레이트 화합물에 대한 개념의 확장




1:1 결합 - Mineral 1 : Amino acid 1 / 1:2 결합 - Mineral 1 : Amino acid 2




1:N 결합 - Mineral 1 : Amino acid N

킬레이트 미네랄


미네랄이란 철, 구리, 아연, 망간 등 2가의 양이온을 가진 금속 광물의 일종으로 광석에서 추출 하므로 광물질 또는 무기물이라 한다.

그런데 동, 식물의 체내에서는 미네랄이 이와 다른 형태로 존재하는데 무기태 미네랄을 동, 식물이 섭취하여 체내에서 유기물과 킬레이트 결합을 한 것으로서 이를 <킬레이트 미네랄>이라고 한다.

<킬레이트 미네랄>이란 미량 광물질을 저분자 펩타이드에 결합시켜 무기태 상태를 유기태화한 상태로, 저분자 펩타이트를 단일원소에 결합시켰기 때문에 분자 크기가 세포막을 투과하기에 적당하고 매우 안정적으로 생체 내 흡수와 생리적 이용율이 탁월하다.
]

4, 영양소백과사전 84-89면


[미네랄

미네랄은 몸의 기능을 조절하고 유지하는 데 없어서는 안 되는 중요한 영양소다. 뼈에 좋은 칼슘과 인, 빈혈에 필요한 철과 구리, 만성 간염을 치료하는 게르마늄 등 주요 미네랄은 16종류이며, 여러 식품에 소량으로 들어있기 때문에 편식하지 않고 균형 있게 먹는 것이 가장 중요하다.


미네랄은 몸의 기능 유지와 조절에 없어서는 안 될 미량영양소다


비타민은 원소에서 만들어지는 유기화합물인 데 반해 미네랄은 원소 그 자체다. 원소는 모든 것을 만드는 기본 단위다. 사람의 몸은 체중의 95%는 산소, 탄소, 수소, 질소의 4원소로 이루어져 있고 나머지 5%는 몸에 꼭 필요한 극히 적은 양의 원소로 구성되어 있다. 이것을 영양학에서는 '미네랄' 또는 '무기질'이라고 부른다.

사람에게 꼭 필요한 미네랄은 16종류인 것으로 알려져 있다. 몸속에 비교적 많이 존재하는 것을 주요 미네랄, 아주 적은 것을 미량원소라고 한다. 주요 미네랄은 칼슘 등 7원소인데 몸 속에 있는 미네랄의 99% 이상을 차지하고 있다. 미량 원소는 소요량이 100mg 이하로 적고, 그 중에는 1mg에도 못 미치는 아주 적은 양이지만 사람의 몸에 없어서는 안 되는 것도 있다.

칼슘과 인은 골격을 형성한다. 칼슘과 나트륨은 신경의 자극전달과 근육의 수축에 서로 작용하는 길항작용을 한다. 또한 신체의 자극전달과 근육의 수축에 서로 작용하는 길항작용을 한다. 또한 신체 내에서는 열량을 만들고 피부, 장기의 신진대사 등 여러 가지 화학반응이 이루어지게 한다. 미네랄은 이런 반응을 촉진하는 효소에 꼭 필요한 영양소다. 마그네슘은 약 300종의 효소반을을 활성화시킨다. 이것이 부족하면 여러 가지 반응이 정체되어 건강을 해치는 것은 말할 필요도 없다.

미네랄이 부족하면 요산 부족에 의한 갑상선종과 철 결핍성 빈혈이 생긴다. 미네랄의 결핍 증상이 나타나지 않아도 만성적인 부족 상태가 계속되면 조화를 이루지 못해 여러 가지 질병을 일으킬 가능성이 있다. 만성적인 미네랄 부족은 칼슘 부족으로 인한 골다공증 외에 심장병, 암, 당뇨병 등에 걸릴 위험이 높다. 한편 나트륨은 일반적으로 지나치게 섭취하는 경향이 있어 고혈압을 일으키고 심장병이나 뇌졸중의 원인이 되기도 한다.

[체내의 미네랄 존재비율]


<체내의 미네랄 총량을 100으로 한 경우>


1, 칼슘: 50,8%
2, 인 29.4%
3, 칼륨 6.7%
4, 유황 5.1%
5, 염소 3.7%
6, 나트륨 2.9%
7, 마그네슘: 1.1%
8, 기타 0.3%

[미네랄의 섭취 상황]


칼슘의 소요량 충족률은 93%다. 마그네슘, 칼륨도 부족하기 쉽다. 철의 부족은 여성에게 나타날 수 있다. 그러나 과잉의 우려가 있는 것으로 나트륨과 인을 들 수 있는데, 나트륨은 몸에 필요한 양의 10배나 섭취하고 있는 것으로 나타나 있다. 나트륨의 과잉은 고혈압, 인의 과잉은 뼈의 대사 장애를 일으킨다.

[흡수율]


염소와 나트륨은 약 90%로 흡수율이 높지만 낮은 것은 10% 정도다. 몸의 생리 상태와 식품 중의 성분 등 흡수를 좌우하는 요소가 많다.

건강을 좌우하는 미네랄은 서로 균형을 이루어야 한다.


미네랄은 식품의 정제와 가공 과정에서 손실되는 반면, 먹는 소금에 함유된 나트륨이나 식품첨가물에 사용되는 인 등은 가공하면서 증가된다. 자연 식품에 많은 칼륨은 과잉섭취하면 배설되지만 자연식품에 많지 않은 나트륨의 과잉섭취는 우리 몸에 익숙해 있지 않다.

그래서 서로 관련성을 갖고 기능을 발휘하는 미네랄이 균형을 이루지 못해 장애를 일으킨다. 나트륨의 과잉, 칼륨의 부족으로 인한 고혈압이 좋은 예다. 또 인의 과잉섭취는 칼슘과의 균형을 무너뜨려 뼈를 악화시킨다. 칼슘에 비해 마그네슘이 부족하면 심장 발작으로 인한 사망률이 높다는 연구 결과도 있다.

미네랄은 건강관리와 생활습관병의 예방을 위해 많은 양을 섭취해야 하는 것은 아니다. 비타민과 달리 미네랄은 유효한 작용을 하는 범위와 독성이 나타나는 범위의 폭이 좁다. 지나친 섭취는 과잉증상을 일으킨다. 미량 원소 중에는 필요량의 불과 몇 배 이상이면 중독을 일으키는 것도 있다. 영양보충제를 이용하는 경우에는 식사에서 섭취하지 않은 양을 쉽게 얻을 수 있으므로 주의해야 한다. 허용 상한 섭취량을 참고하도록 한다.

[미네랄의 주요 생리작용]


img1.jpg

미네랄이
필요한 사람

- 쉽게 피로를 느끼는 사람, 불안 증세가 있는 사람, 스트레스가 많은 사람, 가공식품을 자주 먹는 사람, 빈혈이 되기 쉬운 사람, 미각에 이상이 있는 사람, 고혈압, 골다공증, 심장질환 등을 예방하려는 사람

- 미네랄이 부족하면⇒
신경과민증, 불면증, 미각 이상, 치조농루, 충치, 암, 당뇨병, 신장결석, 고혈압, 저혈압, 동맥경화, 부정맥, 허혈성 심장질환, 변비, 설사, 치질, 관절염, 골다공증.]

5, 다음 블로그


[
킬레이트 미네랄의 영양학적 가치와 이용

최근 킬레이트 미네랄에 대한 관심이 고조되고 있다. 미네랄 문제는, 소화 흡수율이 20% 이하로 낮아 첨가량의 대부분이 체외로 배설하는 데에 있다. '20세기가 항생제와 비타민의 시대였다면, 21세기는 미네랄의 시대가 될 것이다.  

5대 영양소의 하나이며 체내의 각종 대사작용과 효소체계, 면역체계에 관여하는 미네랄에 대해서는 최근에 와서야 새로운 역할과 효과가 규명되고 있기 때문이다. 킬레이트 미네랄과의 활용도는 앞으로 더욱 높아지게 될 것이다.

1. 킬레이트(Chelate)  

미네랄은 철, 구리, 아연, 망간 등 2가의 양이온을 가진 금속이며 광물의 일종으로 광석에서 추출하므로 '무기물' 이다.

그러나 동,식물의 체내에서는 미네랄이 이와 다른 형태로 존재하는데, 무기물을 동,식물이 섭취하여 체내에서 유기물과 킬레이트 결합한 것을 '킬레이트 미네랄' 이라고 한다.


Chelate는 그리스어의 chel, 영어의 claw(발톱)을 뜻하며, 새가 먹이를 발톱으로 꽉 움켜쥐는 것같이 무기미네랄이 아미노산 등 유기물의 ligand에 의해 발톱으로 꽉 잡히듯 결합한다는 의미.  Chelation은 새로운 개념이 아니라 자연상태에서 생물체의 미네랄 흡수 및 대사를 원활히 수행하기 위한 생명의 기본활동으로 미네랄은 동식물체 내에서 킬레이트 형태로 결합되어 존재하는데 혈색소(헤모글로빈)와 철분, 엽록소와 마그네슘이 좋은 예이다.

철분은 엽록소 내에서 4개의 질소와 킬레이트 되어 있다. 철분이 킬레이트 되어 있지 않다면, 산소와 결합하는 산화철이 되어 생명이 중지될 것이다. 킬레이트를 영양학적으로 정의한다면 '2가의 광물질이 한 개 이상의 아미노산과 공유결합 및 이온결합을 통하여 이형환상물(heterocyclic ring)을 형성하는 것'으로 정의한다.

Chelate의 영양학적 효과는 chelate 상태의 광물질은 산화태나 인산태보다 생체내에 존재하는 상태의 광물질과 유사하여 흡수 이용율이 높다는 것. 미네랄의 형태에 따른 생체 내에서의 흡수 이용율을 보면 표 1과 같다.


Control

Amino acid chelate

Carbonate

Sulfate

Oxide

Cu

Trace

33

12

8

11

Mg

7

94

77

36

23

Fe

23

298

82

78

61

Zn

14

191

87

84

66

[ 표 1 ] Cu, Mg, Fe, Zn의 무기태 및 chelates 흡수율 비교

아미노산과 킬레이트된 미네랄은 자연상태에서 존재하는 각종 형태의 미네랄보다 3∼4배의 높은 흡수 이용율을 보여주고 있다. 이와 같이 킬레이트태 미네랄의 흡수 이용율이 높은 이유는 소화 흡수기전이 틀리기 때문인데, 무기태 미네랄을 섭취했을 때는 이온화된 급속이온과 장점막에 존재하는 integral protein이 킬레이트 결합을 하였다가 이들이 다시 분리되고 Carrier protein과 킬레이트 결합되는 복잡한 이온흡수과정을 거쳐야 하는 반면 킬레이트 미네랄은 이러한 복잡한 과정을 거치지 않고 아미노산과 dipeptide가 흡수되는 경로를 다라 장점막 세포로 곧바로 흡수되는 활성흡수 되기 때문이다.

또한 무기태 미네랄은 위 내에서 이온형태로 분리 될 때 2가의 양이온을 띄게 되는데 장내에 존재하는 음이온을 띄는 인산, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등과 결합하여 불소화 물질이 되므로서 흡수 이용율이 현저히 낮아진다.


무기태 mineral

아미노산 chelate mineral

흡수

형태

○ 이온흡수

○ 활성흡수, 확산작용

흡수

방법

○ 금속이온이 장점막의 intergral protein과 결합

○ pH 변화에 의해 intergral protein에서 분리되어 protein(운반단백질)과 chelation

○ 점막세포의 기저부로 이동

○ 무기태와 같은 이온화 과정을 거치지 않고 위장을 통과 bypass하여 dipeptide가 흡수 되는 것과 같은 방법으로 밀수(smuggle)되듯이 점막 세포로 흡수

흡수

장소

○ pH가 낮아 용해성을 유지할 수 있는 십이지장 부위

○ 십이지장의 이온흡수 장소를 지나서 소장에서 최대로 흡수

○ 세포막을 통과하여 혈장으로 흡수

흡수

작용

○ 장내 pH나 phosphate, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등에 흡수 저해

○ 음이온 물질과 결합하여 흡수 불가능한 물질로 변형

○ 장내 pH나 기타 방해물질의 영향을 적게 받으며

○ 이온으로 분리되지 않고 신속히 흡수(Ashmead
등, 1985, Ashmead와 Zunino 1993)

[ 표 2 ] Chelate mineral의 흡수기전

2. Chelate의 조건 및 기본원리

미네랄은 어느 제품이 효율성이 높은 것인지, 효과는 정말 있는지에 대한 정확한 이해가 부족하다.

그 이유는 킬레이트 미네랄의 효율성을 측정하는 과학적인 방법이 아직까지 개발되어 있지 않다는 사실에 있다.

얼마나 '킬레이트' 가 되어 있는가 하는 문제는 현재까지 X-ray diffraction 이나 NMR 방법으로도 정확한 측정이 불가능하다는 것이다.

세계에서 킬레이트 미네랄 분야에
최고 권위자이며 이 분야의 세계적인 회사인 'Albion' 의 창업자인 Ashmead 박사는 다양한 종류의 chelate가 있으나 흡수이용율이 높기 위해서는 다음 조건에 부합해야 한다고 하였다. (Ashmead, 1982)

1) 광물질은 아미노산과 chelate를 만들 것

2) 체내에서 이용율을 높이기 위해서는 체내에서 일어나는 것과 비슷한 산, 염기, 효소를 이용하여chelation 할 것

3) 장점막세포를 통과하기 위해서는 chelate 분자량이 1000∼1500 이하일 것

4) 생체내에서 만들어지는 chelate와 같게 만들 것

5) 제조된 chelate는 pH 변화에 대해 완충능력이 있으며 안정성이 유지될 것 등이다.

이와 같은 조건에 의하면 아미노산 아닌 초산이나 해조류와 결합된 제품들은 효율성이 높다고 할 수 없다.

메탈 프로티네이트는 단백질을 가수분해 하는 과정에서 펩톤, 펩타이드 형태의 큰 덩어리로 분해되기 때문에
'분자량' 이 수천, 수만에 달하므로 장점막을 통과할 수 없기 때문이다.


실제로 이러한 제품들은 1900년대 초반부터 1980년대까지 연구 실험되었고 많은 학자들의 가축 사양 시험 결과 큰 효과를 보지 못하였다.

이에 반해 1980년대 후반부터 1990년대에 개발된 아미노산 킬레이트 미네랄은 과거의 제품과 차별화 된 획기적인 사양시험결과를 보여 줌으로서 세계 시장에서 각광을 받기에 이르렀던 것이다. 한편 아미노산 킬레이트 제품이 높은 소화효율과 흡수율을 각기 위해서는 다음과 같은 킬레이션의 기본 원리를 충족시켜야만 한다.

1) 광물질과 아미노산이 이온결합과 배위 공유결합으로 결합될 것

2) 한 개 또는 그 이상의 고리를 가진 환상물질(chelate ring)을 형성할 것

3) Chelate ring은 5각형과 6각형(5각형 구조가 가장 안정적)일 것(Ring의 숫자가 많을수록 안정적)
4) 금속이온과 친화력이 강한 아미노산(Methionine, Histidine, Cystein)과 결합할 것.

이온결합과 공유결합을 통한 킬레이트 결합이 아닌 Complex 제품, 즉 4) 에 언급된 아미노산 이외의 것과 결합된 제품, 은 이 조건을 충족시킨다고 할 수 없을 것이다.]

6, (주) 바이오넬


[
특허출원 2008-07-22

세계 최초로 <가축혈액을 이용한 미네랄 결합 펩타이드 제조방법>을 개발 완료하여 2008년 7월 7일 특허 출원을 마쳤습니다. 개발을 시작한 후로 2년 이상이 걸렸습니다.

이 기술은 금년 내에 국제 식품저널에 제출되고 국제 특허도 출원할 예정입니다.

기술의 간략한 내용은 이렇습니다...

현재 우리가 골다공증 예방이나 빈혈치료를 위해서 칼슘보조제나 철분제를 섭취하고 있죠. 그런데 이 보조제들은 염(Salt)의 형태로 이들 미네랄과 결합되어서 섭취되고 있는데...

흡수율이 10~15% 이하로 낮다네요.

저희가 이번에 개발 완료한 이 기술은 가축혈액에서 펩타이드를 제조하여 칼슘, 철, 실리카(규소), 게르마늄 등 미네랄을 결합시키는 것인데 이렇게 생산된 펩타이드결합 미네랄들은 기존의 제품 보다 흡수율이 수십 배나 높다고 합니다.

올 8월에 시제품을 만들어서 농산물(딸기, 감자, 벼, 수박, 메론 등)에 적용하여 정부 분석기관에 보내 비교할 것입니다. 좋은 결과 기대하세요.

경제성이요? 확실합니다.

결과가 나오면 즉시 뉴스에 올리겠습니다.

[킬레이트 미네랄]

1. 저분자펩타이드 킬레이트미네랄

* 저분자 펩타이드

저분자 펩타이드란?: 구성하고 있는 아미노산의 수가 적은 펩타이드.

아미노산: 단백질의 기본구성단위

수백수천개의 아미노산이 펩타이드 결합에의해 결합하여 단백질을 구성한다.

펩타이드: 펩타이드는 2개 이상의 아미노산으로 구성되어 있음.

펩타이드에는 여러 가지의 호르몬, 항생제와 생물체의 물질대사과정에 관여하는 여러 화합물들이 포함된다.

폴리펩타이드: 보통 100여개의 아미노산으로 구성되어 있는 경우.

폴리펩타이드와 단백질(폴리펩타이드가 2이상 모인 것)의 구별은 뚜렷하지 않음

* 킬레이트미네랄


킬레이트 미네랄은 미량광물질을 저분자 펩타이드에 결합시킨 킬레이트 미네랄제로, 저분자 펩타이드를 단일 원소에 결합시켰기 때문에 분자크기가 세포막을 투과하기에 적당하고 매우 안정적이며 다른 성분으로 인한 흡수 저하나 장애도 받지 않고 장벽을 통해 직접 흡수되므로 생체 내 흡수와 생리적 이용율이 탁월합니다.

* 킬레이트 미네랄의 특성과 효과


첫째, 높은 안정성으로 이온결합과 배위결합의 이중 결합구조로 소화기관을 거치는 중에 분해가 되지 않고 소장에서 활성 흡수가 일어난다,

둘째 미네랄 흡수경로가 아닌 아미노산 흡수결로로 흡수가 되어 그 이용성이 매우 높다.

셋째 전기적으로 중성을 띠고 있어 소화기관내에 어떠한 물질로부터도 방해를 받지 않고 흡수이용이 된다.

넷째, 분자량이 400이하의 소립자로 장벽에서 바로 흡수 이용이 된다.

2. 킬레이트미네랄이 주목 받는 이유

우리가 너무나도 잘 아는 바와 같이 미네랄은 그 중요성이 매우 높다. 그리하여 최근에는 그간 다른 영양소들에 비해 상대적으로 연구가 미미했던 부분들이 활발한 연구와 더불어 새롭게 조명을 받고 있다.

미네랄은 골격구성, 체내 삼투압조절, 체액 산-염기 평형상태 유지, 각종 효소활성제,에너지 발생작용조절, 효소구성성분, 비타민 구성성분, 위산 구성성분, 호르몬 구성성분, 운반물 구성성분들의 생명유지의 필수적인 역할을 하고 있다.

이중 철의 경우는 체내에서 헤모글로빈이나 싸이토크롬 합성에 사용되며, 적혈구의 생산, 번식생리, 면역계, 호르몬 생산, 효소체계에 관여하는 매우 중요한 영양소다.

아연의 경우는 주요 효소의 구성물질이며 호르몬의 합성, 저장, 분비를 촉진하고 단백질 핵산의 합성과 대사에 관여하며 생식기관의 발육과 기능을 가능케하고 면역체계를 유지하는 등 신체대사에 있어서 없어서는 안될 중요한 영양소이고 구리는 혈구의 조성에 관계하는 효소의 성분이며 특히 성장촉진에 있어서 없어서는 안될 매우 중요한 영양소이다.

그래서 이들 주요 미네랄이 결핍되면 면역기능 저하, 생리기능 이상 등을 초래하게 된다. 그래서 이들 미네랄의 결핍을 최소화하기위해 미네랄을 보충한다. 그러나 여기에서 가장 큰 문제는 바로 미네랄의 흡수이용율이다.

식품에 첨가하는 미네랄은 대부분 무기형태의 미네랄로 흡수이용율이 체내에 존재하고 있는 천연미네랄에 비해 많이 떨어진다. 그렇다고 다량의 미네랄을 첨가할 수도 없다. 왜냐하면 미네랄은 흡수 이용율이 낮아 대부분이 소변으로 배출되기 때문이다.

반면 킬레이트미네랄(유기태 광물질)은 생체에 존재하고 있는 미네랄과 유사한 형태로 미리 만들어져서 섭취와 동시에 체내에서 바로 활성 흡수가 일어나게 된다. 킬레이트 미네랄의 흡수 이용율은 80~90%에 달한다.

3. 미네랄 킬레이트의 이해

킬레이트란 단어는 집게발로 물건을 꽉 잡을 수 잇는 형상을 화학결합에 인용한 단어이다.

장에서 금속이온이 흡수되기 위해서는 기본적으로 장 단백질과 아미노산에 의해 금속이온이 킬레이트 되어야 한다. 금속은 분리된 이온으로서는 흡수나 대사가 되지 않지만 유기분자에 결합되면 흡수가 가능해진다. 킬레이션은 리간드(수용체에 결합하는 분자)라 불리는 킬레이팅 물질내에서 1개 이상의 공여원자가 배위공유결합을 통해 금속이온과 결합해 링 모양의 분자를 만드는 것이다.

미네랄은 생체내에서 소화작용에 의하여 분해되거나 이성화되지 않는 금속성 원자이다. 미네랄이 양이온으로 되려면 무기성 음이온의 도움이 필요하며, 이온으로 전환된 미네랄이온은 생성됨과 동시에 배위자에 의하여 킬레이트되어 이온의 자질이 상실되지 않도록 보호되어야 한다. 이러한 배위자 노릇을 하는 물질이 단백질의 부분분해물인 올리고펩티드이다.

미네랄 이온을 배위한 분자는 미네랄 이온과 올리고펩티드 사이에 배위공유결합을 하고 있는 상태이며 배위자 자진의 특성은 상실한 채 배위된 미네랄 이온의 기능만을 발휘할 수 있도록 하는 보조적인 활동을 하여준다.

만일 배위자가 아미노산 단분자이고 미네랄 이온이 2가일 경우는 미네랄이온 한 원자에 2분자의 아미노산이 결합하게 되므로, 이러한 화합물은 킬레이트 화합물이 아닌 단순 미네랄의 유기염에 지나지 않는다. 이와 같이 결합된 화합물은 킬레이트라 하지 않고 미네랄아니네이트 또는 미네랄디아미네이트로 표시되며, 미네랄이온의 분자외각 노출이 가능하여 주위에 있는 다른 물질과 조건에 따라 이차적인 반응을 일으킬 수 있다.

아미네이트는 미네랄의 유기산염이나 착염으로 분자내에 존재하는 미네랄은 이온상태가 아닌 완전한 화학결합이고, 배위자 부피가 적어 미네랄이온이 분자밖으로 노출되므로 미네랄과 유기산 각각의 물성을 발휘하게 된다. 특히 이들은 수용액에서 전해되므로 매체내에 다른 물질을 접촉시키면 쉽게 화학반응을 일으키게 된다.

그러나 킬레이트 화합물은 미네랄이온이 배위자와 단단한 정전기결합과 배위공유결합을 동시에 하고 있으며, 미네랄 이온의 노출을 완전히 차단한 상태이기 때문에 킬레이트 화합물은 아미네이트와 다르다. 따라서 체내흡수를 위한 미네랄의 배위자는 단백질이 부분 분해된 올리고 펩티드가 이상적이다. 올리고펩티드는 아미노산이 9개 이하의 분자결합상태를 의미하며 올리고펩티드중에서도 6~8개로 이루어진 펩티드가 가장 이상적이다.

킬레이트는 미네랄이온의 역가에 대응하는 수의 아미노산과 결합된 것이 아니고 펩티드사슬의 잉여 곁사슬에 존재하는 잔류카르복실기와 아민기 사이에 일어나는 특수한 결합니다.

킬레이트는 금속이온과 배위자 사이에 일어나는 결합으로 한쪽은 정전기 결합인 이온과 이온 또는 이온과 쌍극자사이에 결합이 일어나고 다른 쪽은 공유결합을 구성하고 있는 배위공유결합이다.

킬레이트 화합물은 일단 미네랄이온과 펩티드가 킬레이트되면 단분자나 2분자의 아미노산과 결합된 구조가 아닌 5분자 이상의 아미노산으로 이루어진 펩티드분자와 배위공유결합을 하고 있기 때문에 킬레이트된 미네랄이온이 분자외각으로 노출이 되지 않아 미네랄 이온과 직접적인 화학반응이 불가능하고 펩티드된 단백질의 곁사슬과 배위공유결합된 것으로 킬레이트된 미네랄이온과 펩티드 각각의 성분기능을 발휘하는 것이 아니라 킬레이트화합물 전체로서의 성질을 갖게 된다.

킬레이트 화합물의 안정성은 분자적 구조에 의하여 결정되고. 다음으로 킬레이트를 형성할 수 있는 배위자와 수화된 미네랄이온과의 반응이 평형상태를 이룰 수 있느냐 없느냐에 달려있다. 특히 미네랄의 수화는 필수조건이며 킬레이트 결합은 배위공유결합이 전제조건이기 때문이다. 여기서 중요한 것은 미네랄이온을 배위할 수 있는 배위자의 구조와 배위자인 펩티드분자에 미네랄이온을 킬레이트 할 수 있는 곁사슬을 어느정도 가지고 있느냐에 따라 킬레이트의 가능성이 결정된다.

3개의 아미노산으로 구성된 트리펩티드일 경우는 미네랄 이온을 킬레이트 할 수 있는 곁사슬을 가지고 있다 하더라도 카르복실기와 아민기의 전체수가 3개뿐이고 전체적인 펩티드의 길이가 짧아 미네랄이온을 충분하게 포위할 수 없어 킬레이트구조를 형성할 수가 없다.

킬레이트 안정성에 영향을 주는 또 하나의 조건은 1개의 미네랄이온과 작용하고 킬레이트고리의 수에 따른다. 고리의 수가 많으면 많을수록 안정성이 증가된다. 미네랄이온을 여러방향에서 배위공유결합을 하고 있기 때문에 더욱 안정성을 갖는다. 그렇지만 킬레인트 화합물의 안정성에 치우치다 보면 분자의 부피가 커지므로 흡수는 물론이고 체내에서 이동에 무리를 일으키게 된다.소장막에서 영양분을 흡수하고 있는 융합단백질의 분자량이 24,000~28,000 밖에 되지 않기 때문에 큰 분자를 가지고 있는 물질은 흡수가 될 수 없기 때문이다.

미네랄이온과 킬레이트된 펩티드분자는 적을수록 세포막에 존재하는 융합단백질을 통하여 세포내로 흡수 될 수 있다. 그러나 펩티드 분자의 저급화도 한정이 있다. 펩티드를 구성하고 있는 아미노산의 수가 4개이하의 펩티드는 킬레이트가 불안정하여 펩티드-디-아미네이트 화합물로 되므로 직접적인 흡수에 도움이 되지 못한다. 1개나 2개, 많게는 3개의 아미노산이 결합되었다 하더라도 이들은 킬레이트 되었다 할 수 없고 아미네이트의 화합물로 보아야 한다.

킬레이트 분자의 중앙위치에 자리잡고 있는 미네랄 이온을 안정한 상태로 유지하려면 배위자, 미네랄이온의 전자구조와 크기,미네랄이온의 산화상태,배위수와 입체적 구조조건이 적당해야 한다.

4. 미네랄 흡수의 특징

무기질염이 해리되어 이온성을 갖게 되거나 위장의 위산에 의하여 미네랄 이온으로 될 수만 있다면 모두 소장막을 통과할 수 있는 것으로 생각하기 쉬우나, 이런 생각은 미네랄이온과 소장막 구성단백질과의 작용기전을 이해하지 못하고 있는 데서 일어나기 쉬운 오해다.

철, 구리, 아연, 망간 등 2가 양이온을 가진 금속인 미네랄은 무기물 형태일 경우 소화흡수율이 20%정도밖에 되지 않으며 나머지는 그대로 흡수되지 않고 배출된다.

미네랄의 체내 흡수를 맡고 있는 소장막은 미네랄 이온이나 금속화미네랄은 직접적으로 통과시키기 못한다. 모든 유기질 영양소는 분자량이 작은 저분자로 분해(또는 소화)되면 소장막을 투과하여 체내로 흡수, 혈류를 통하여 체내의 필요한 부위까지 운반되고 있으나 미네랄만은 소화라는 과정을 거친 이온상태일지라도 단독으로 소장막을 통과할 수 없고 세포막을 통과할 수 있는 단백질, 즉 올리고펩티드와 킬레이트된 상태로 되어야 장해 없이 흡수가 가능하다.

미네랄이온과 수용성단백질이 결합된 화합물을 킬레이트화합물이라고 하는데, 이는 게의 집게발과 같은 구조를 가지고 있는 올리고페티드가 미네랄 이온을 잡고 있는 것과 같은 결합을 하고 있다 해서 킬레이트라하며, 올리고펩티드가 미네랄이온을 완전하게 포착하고 있어 미네랄 이온이 분자외각에 노출되지 않으므로 직접적인 미네랄이온의 특성을 발휘하지 못하고, 미네랄올리고펩티드 분자에 접촉하게 되는 물질과 미네랄 이온간의 반응이 일어날수 없어, 아무런 장해 없이 체내로 흡수되고 체액을 통해 이동될 수 있는 것이다.

올리고펩티드(2~10개의 아미노산으로 된 저분자형 펩티드)는 분자크기가 세포막을 투과하기에 적당하며 미네랄이온과 킬레이트할 수 있는 최단의 분자이기 때문에 미네랄 이온을 보호하면서 이온을 분자 외각으로의 노출을 막아 줄 수 있어 세포막투과에 지장이 없으며 영양분의 흡수처인 소장막 세포를 통과하는 흡수작용이 용이하다.

킬레이트된 미네랄올리고펩티드가 소장막을 통과할 수 있는 장소는 흡수 세포막에 개입되어 있는 융합단백질부위이기 때문에 융합단백질보다 작은 분자량을 가진 것만이 통과되어 흡수된다. 융합단백질의 분자량은 24,000~28,000정도이므로 융합단백질보다 훨씬 작고 분자량이 800~1.000인 것만이 융합되어 융합단백질 양측의 필수미네랄 농도차이에 의한 확산작용으로 외측(내강)에서 내측(세포질)으로 흡수투과된다.

킬레이트 상태의 미네랄이 흡수 이용율이 높은 이유는 소화흡수 기전이 틀리기 때문인데 무기태 미네랄을 섭취했을 때는 이온화된 금속이온과 장점막에 존재하는 융합단백질이 킬레이트 결합을 하였다가 다시 분리되고 캐리어과 킬레이트 결합되는 복잡한 이온흡수과정을 거쳐야하는 반면, 킬레이트 미네랄은 복잡한 과정을 거치지 않고 아미노산의 흡수기전을 따라 장점막세포로 바로 흡수되기 때문이다.

미네랄은 저분자 펩티드와 킬레이트되어야 세포막의 융합단백질과 융합반응을 할 수 있어 세포막투과가 가능하다.

킬레이트 미네랄은 소화흡수율이 90%까지 높아지므로 생리적 이용율이 매우 우수하다.

* 무기태 mineral 과 아미노산 chelate mineral의 특징 비교


1. 무기태 mineral

♣ 흡수형태

- 이온흡수

♣ 흡수방법

- 이온화 된 후 금속이온이 장점막의 integral protein과 결합

- pH변화에 의해 integral protein에서
  분리되어 운반단백질과 chelate결합

- 점막세포의 기저부로 이동흡수장소

♣ 흡수장소

- pH가 낮은 십이지장 부위에서 흡수되어 간으로 이동

♣ 흡수작용

- 장내 pH나 phosphate, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등에 의해 흡수 저해

- 음이온 물질과 결합하여 흡수 불가능한 물질로 변형

2. 아미노산 chelate mineral

♣ 흡수형태

- 활성흡수, 확산작용

♣ 흡수방법

- 이온화 과정을 거치지 않고 위장을 통과 bypass하여 아미노산의 흡수기전에 따라 점막세포로 흡수

♣ 흡수장소

- 십이지장을 지나 소장에서 최대로 흡수

- 세포막을 통과하여 혈장으로 흡수

♣ 흡수작용

- 장내 pH나 기타 방해물질의 영향을 적게 받으며

- 이온으로 분리되지 않고 신속히 흡수(Ashmead 등 1985, Ashmead와
  Zunino, 1993)

[미네랄의 형태에 따른 체내에서의 흡수 이용율]

출처 논문: "킬레이트 미네랄의 영양학적 가치와 이용"-중앙대학교 동물자원과학과 백인기 교수.

미네랄은 철, 구리, 아연, 망간 등 2가의 양이온을 가진 금속이며 광물의 일종으로 광석에서 추출하므로 광물질 또는 무기물이라고도 한다. 식품에 일반적으로 첨가하는 미네랄도 무기태 미네랄이다. 그러나 동식물의 체내에서는 미네랄이 이와 다른 형태로 존재하는데 무기태 미네랄을 동식물이 섭취하여 체내에서 유기물과 킬레이트 결합을 한 것으로서 이를 킬레이트태 미네랄이라고 한다.

Chelate는 그리스어의 chel에서 유래한 말로써 이는 영어의 claw(발톱)을 뜻하며 새가 먹이를 발톱으로 꽉 움켜쥐는 것같이 미네랄이 아미노산 등 유기물의 ligand에 의해 발톱으로 꽉 잡히듯 결합한다는 의미이다. Chelation은 새로운 개념이 아니라 자연상태에서 생물체의 미네랄 흡수 및 대사를 원활히 수행하기 위한 생명의 기본활동으로 미네랄은 동식물체 내에서 킬레이트 형태로 결합되어 존재하는데 혈색소와 철분, 엽록소와 마그네슘이 그 좋은 예이다.

철분은 엽록소 내에서
4개의 질소와 킬레이트 되어 있다. 만약 철분이 이와 같이 킬레이트 되어 있지 않다면 산소와 결합하여 산화철이 되어 생명이 중지될 것이다.

킬레이트를 영양학적으로 정의한다면 '2가의 광물질이 한 개 이상의 아미노산과 공유결합 및 이온결합을 통하여 이형환상물(heterocyclic ring)을 형성하는 것'으로 정의한다.

Chelate의 영양학적 효과는 chelate 상태의 광물질은 산화태나 인산태보다 생물체내에 존재하는 상태의 광물질과 유사하여 흡수 이용율이 높다.

미네랄의 형태에 따른 체내에서의 흡수 이용율을 보면 표
1과 같다.


Control

Amino acid chelate

Carbonate

Sulfate

Oxide

Cu

Trace

33

12

8

11

Mg

7

94

77

36

23

Fe

23

298

82

78

61

Zn

14

191

87

84

66

[ 표 1 ] Cu, Mg, Fe, Zn의 무기태 및 chelates 흡수율 비교

아미노산과 킬레이트된 미네랄은 자연상태에서 존재하는 각종 형태의 미네랄보다 3∼4배의 높은 흡수 이용율을 보여주고 있는 것이다. 이와 같이 킬레이트태 미네랄의 흡수 이용율이 높은 이유는 소화 흡수기전이 틀리기 때문인데 동물이 무기태 미네랄을 섭취했을 때는 이온화된 급속이온과 장점막에 존재하는 integral protein이 킬레이트 결합을 하였다가 이들이 다시 분리되고 Carrier protein과 킬레이트 결합되는 복잡한 이온흡수과정을 거쳐야 하는 반면 킬레이트 미네랄은 이러한 복잡한 과정을 거치지 않고 아미노산과 dipeptide가 흡수되는 경로를 다라 장점막 세포로 곧바로 흡수되는 활성흡수 방법으로 흡수가 되기 때문이다.

또한 무기태 미네랄은 위 내에서 이온형태로 분리 될 때 2가의 양이온을 띄게 되는데 장내에 존재하는 음이온을 띄는 인산, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등과 결합하여 불소화 물질이 되므로서 흡수 이용율이 현저히 낮아지게 되는 것이다.


무기태 mineral

아미노산 chelate mineral

흡수

형태

○ 이온흡수

○ 활성흡수, 확산작용

흡수

방법

○ 금속이온이 장점막의 intergral protein과 결합

○ pH 변화에 의해 intergral protein에서 분리되어 protein(운반단백질)과 chelation

○ 점막세포의 기저부로 이동

○ 무기태와 같은 이온화 과정을 거치지 않고 위장을 통과 bypass하여 dipeptide가 흡수 되는 것과 같은 방법으로 밀수(smuggle)되듯이 점막 세포로 흡수

흡수

장소

○ pH가 낮아 용해성을 유지할 수 있는 십이지장 부위

○ 십이지장의 이온흡수 장소를 지나서 소장에서 최대로 흡수

○ 세포막을 통과하여 혈장으로 흡수

흡수

작용

○ 장내 pH나 phosphate, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등에 흡수 저해

○ 음이온 물질과 결합하여 흡수 불가능한 물질로 변형

○ 장내 pH나 기타 방해물질의 영향을 적게 받으며

○ 이온으로 분리되지 않고 신속히 흡수(Ashmead
등, 1985, Ashmead와 Zunino 1993)

[ 표 2 ] Chelate mineral의 흡수기전

미네랄 킬레이트 (Mineral Chelation)

출처논문: "약리적수준사용 광물질의 착염화"-중앙대학교 동물자원과학과 백인기 교수.

Ⅰ. Chelation이란?

Chelation의 어원은 그리스어의 chel"로부터 왔는데 이는 영어의 claw 즉 발톱이란 뜻이다. 즉, 광물질이 ligand에 의해 발톱으로 잡히듯이 결합한다는 뜻이다.

Chelation은 새로운 개념이 아니라 식물이나 동물에 있어서 광물질의 흡수나 대사를 원활히 수행하기 위하여 자연스럽게 이루어지는 생명의 기본 활동인 것이다. 예를 들어 혈색소에 들어있는 철분은 chelate 되어 있다. 만약 철분이 혈색소 분자내의 아미노산과 chelate 되어 있지 않다면 산소와 결합할 때 산화철로 변하여 생명이 중지될 것이다. 엽록소에 들어있는 마그네슘도 역시 chelate되어 있으며 만약 Mg가 chelate 되어있지 않다면 광합성이 일어날 수 없을 것이다.

이와 같이 광물질의 chelation은 생물에 있어서 절대적으로 필수적인 화학작용인 것이다. Chelation의 의미를 영양학의 테두리 안에서 말한다면 2가 광물질이 한 개 또는 그 이상의 아미노산과 공유결합과 이온결합을 통하여 heterocyclic ring을 형성하는 것을 말한다. 이러한 chelate 상태의 광물질은 다른 형태의 광물질, 예를 들어 산화태나 인산태, 보다 생물체내에서 존재하는 자연상태의 광물질과 더 유사하며 결과적으로 흡수 이용율이 높다. 따라서 영양학에서는 Zn, Fe, Mn, Cu, Ca, Co, Se과 같은 광물질을 chelation하여 공급함으로써 필수 광물질의 이용율을 높이는 것이 중요한 관심사로 대두되어 왔다.

Chelated광물질이 무기태 광물질 보다 흡수 이용율이 높을 것이라는 기대 때문에 1960-70년대에는 EDTA, NTA, gluconate등을 이용한 chelated 광물질 제조와 이용이 활발하게 전개되었다. 그러나 그 결과는 기대치 이하였다. 그 이후 아미노산과 가수분해 단백질을 이용한 chelates 가 개발되다. 가용성 광물질염을 아미노산과 결합시킨 물질은 Metal amino acid complex라고 부른다. AAFCO (1996) 의 Metal amino acid chelate에 대한 정의는 可溶性 광물질염으로 부터 용해된 1개의 광물질 이온과 아미노산 1-3 (2가 가장 적합) 분자가 배위공유결합한 화합물질을 말한다. 아미노산의 평균 무게는 150 그리고 chelate 의 무게는 800 dalton을 초과하지 않아야 하고 최소 광물질 함량과 아미노산의 종류를 명시해야한다. Chelate의 종류는 다양하겠으나 흡수 이용이 잘 되기 위해서는 몇 가지 조건에 부합되어야 한다. (Ashmead, 1982)

1. 광물질은 아미노산과 chelate를 만들어야 한다.

2. 체내에서 잘 이용될 수 있는 제품을 만들기 위해서는 체내에서 일어나는 것과 비슷한 산, 염기, 효소를 이용하여 chelation 할 것.

3. 장점막 세포를 통과하기 위해서는 chelate의 분자량이 1000-1500 이하일 것.

4. 생체내에서 만들어지는 chelate와 같게 만들 것.

5. 제조된 chelate는 pH 변화에 대한 완충능력을 부여하여 안정성이 유지될 것.

현재 chelate된 광물질이 여러 가지 형태로 소개되고 있으며 광물질의 amino acid chelate를 중심으로 작용기작과 사용효과에 대한 관심도가 높다.

Ⅱ. Chelation의 기본원리


Chelation은 ligand라고 불리우는 chelating 물질 속의 원소가 금속과 두 개이상의 bond를 형성하므로써 한 개 또는 그 이상의 고리를 가진 환상물질을 만드는 것을 말한다. 그림 1에서 보는 것은 1개의 환상고리를 가진 Zn + Cystein chelate이다. 그림 2와 3은 두 분자의 glycine이 Cu++와 결합하여 2개의 환상고리를 가진 dipeptide-like chelate를 만드는 것을 보여주고 있다. 이들은 그림에서 보는 바와같이 두가지 형태의 이온결합 즉, ionic bond와 공유결합으로 되어 있는데 공유결합은 두 개의 전자가 모두 ligand에 의해 공급되는 coordinate covalent bond가 chelation에 필요하다. Ligand가 금속과 결합하여 chelate를 만들기 위해서는 전자 한쌍을 공여할 수 있는 2개 이상의 전자공여 원소를 가지고 있어야 하는데 일반적으로 분자량이 작고 음전하가 강한 산소, 질소 유황 (그림 1 참조) 등이 이에 속한다.

Chelate는 5각형과 6각형이 가장 흔한데 일반적으로 5각형 chelate가 가장 안정하다. 가장 흔한 ligand로는 공여체로써 1 개의 염기 그룹을 가짐 것으로 아미노산들이 대체로 이 그룹에 속한다. 이들 중에서 가장 간단한 ligand는 glycine (NH2CH2COOH) 이다. 금속이온에 특히 친화력이 있는 아미노산으로는 histidine과 cystein을 들 수 있는데 histidine은 imidazole ring을 갖고 있고 cystein group은 thiol group을 가지고 있어 이들이 금속과 결합하는데 참여할 수 있기 때문이다. 하나의 금속이온을 가지고 형성된 chelate의 안정성은 chelate ring의 숫자에 의해서 영향을 받는다. 자연상테에서는 chelate ring 숫자가 많을수록 안정한데 예를들어 heme은 1개의 철분을 네 개의 고리로 둘러싼 chelate로 매우 안정하다. 또한 ligand에 두 개이상의 전자공여 원소가 있는 multidentate chelate는 금속이온의 외곽과의 연결수가 많으므로 bidentate chelate보다 더욱 안정하다. 하지만 자연상태에서는 모든 chelate가 가장 안정한 쪽으로만 만들어 지는 것은 아니다. 세포의 점막에 위치하는 이온을 통과시키는 integral protein은 bidentate chelate로써 금속이온과 단일고리를 구성한다. 한편 금속이온이 장내에서 흡수될 때 dipeptide-like 아미노산 chelate를 형성하면 이는 보다 복잡한 bidentate chelate이다. 이것은 두 개의 아미노산으로 두 개의 bidentate 고리를 형성하며 안정성이 높고 분해되지 않은체 금속이온과는 다른 경로를 통하여 흡수된다. Chelate의 분자량이 dipeptide-like 아미노산 chelate 보다 클 경우에는 분해되지 않고는 흡수될 수가 없을 것이다.

Ⅲ. 광물질의 흡수


광물질이 섭취되면 광물질의 화학적 형태에 따라 장점막을 통해 흡수되는 기작이 달라진다. 만약에 광물질이 수용성염의 형태로 점막에 이르면 양이온으로 활성흡수에 의하여 이동되며 약간은 확산작용에 의해 이동된다. 만약에 광물질이 dipeptide-like 아미노산 chelate 형태로 공급되면 활성흡수와 확산작용에 의해 흡수가 되지만 이온흡수와는 다른 기작에 의하여 흡수가 된다. 양이온의 흡수는 소장 어느부위에서나 일어날 수 있겠지만 비교적 pH가 낮아서 용해성을 유지할 수 있는 십이지장 부위에서 많이 일어난다.

장표면은 융모로 덮여있고 이 융모의 표면은 점막으로 덮여 있는데 영양분은 점막세포를 통하여 흡수된다. 광물질이 점막세포로 들어가는 것은 pH 변화에 따른 것이다. 금속이온의 이동은 점막세포의 막에 존재하는 integral protein에 의하여 이루어지는데 pH의 변화는 integral protein chelate의 안정계수 (stability constant)를 변화시킨다. Integral protein과 점막세포막 안쪽에 존재하는 운반단백질 (carrier protein)간에는 금속이온에 대한 경합이 벌어진다. Integral protein chelate의 안정계수가 낮아지면 금속이온은 integral protein을 떠나 carrier protein으로 옮겨진다. 이때에 금속의 외곽전자수에도 변화가 일어날 것인데 예를들어 철분은 2가철에서 3가철로 산화가 된다. 이와같은 운반 단백질의 chelation을 거쳐 금속이온은 점막세포의 기저부로 이동하는데 이동기작에 대해서는 아직 확실한 설명이 되지 않고 있다. 점막세포의 기저부에 도달하면 들어올때와 비슷한 방법으로 막을 통과하여 혈청으로 들어가서 이동하게 된다. 한편 dipeptide-like chelate의 금속은 위와같은 이온화 과정을 거치지 않고 dipeptide가 흡수되는 것과 비슷한 방법으로 두 개의 아미노산 고리 사이에 위치하여 밀수되듯이 점막세포로 흡수된다. 아미노산 고리가 하나일 때는 두 개일때보다 금속이온의 노출이 심하기 때문에 안정성이 떨어진다. 추가적인 가수분해가 없이 세포막을 통과하기 위해서는 분자량이 1500이하의 dipeptide-like 아미노산 chelate 이어야 한다. Dipeptide-like 아미노산 chelate는 장내의 단백질분해 효소에 대해서는 저항이 강한데 이는 분자내의 양이온이 존재하기 때문인 것으로 보여지며 위내의 산성 pH에서도 잘 견딘다. Dipeptide-like 아미노산 chelate의 흡수가 최대로 일어나는 곳은 십이지장의 이온흡수 장소를 지나서이다. Dipeptide-like 아미노산 chelate가 점막세포에 도달하면 세포막에 존재하는 tripeptide 인 glutathione 의 gamma-glutamyl linkage에 붙어서 세포막을 통과하게 되는데 여기에 관련되는 효소와 경로는 그림 4 서 보는바와 같다.

Chelate를 세포내에서 운반하는 carrier는 아직 발견되지 않고 있기 때문에 점막세포의 기저부까지의 이동은 삼투압이나 확산에 의한 것이 아닌가 보여진다. 아미노산 ligand로부터 금속이온이 떨어지는 것은 pH가 변화되는 기저부에서이다. 이때 일어나는 가수분해는 효소의 작용과 chelate의 안정계수를 낮추는 산에 의한 것으로 보여진다. 어떠한 이온결합도 pH의 변화에 의해 끊어진다. Dipeptide-like 아미노산 chelate가 가수분해되면 하나의 ligand만 제거되고 금속이온은 단일아미노산 chelate로 남아 혈청으로 흡수될 확률이 높다.

금속이온이 자유롭게 분리가 되면 기저부의 peripheral protein에 의해 chelate되어 다른 이온과 같이 혈청으로 이동하게 된다. 가수분해를 당하지 않은 chelate나 부분적으로 가수분해된 chelate (단일 아미노산 chelate)는 기저부 세포막에 있는 glutathione과 결합하여 흡수때와 같이 밖으로 이동하여 혈장으로 들어가게 된다. 이상에서 검토한 이온흡수 기작과 chelate 흡수기작을 비교해보면 chelate 흡수가 ion 흡수보다 신속하며 chelate 흡수시에는 장내의 pH나 방해물질 (phosphate, oxalic acid, phytic acid, 섬유소 등)에 의해 영향을 적게 받으므로 흡수율이 높다. (Ashmead 등, 1985., Ashmead와 Zunino, 1993).
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상기 자료는 약초연구가로서 지구상에 존재하는 천연물질의 우수성을 널리 알리고 질병으로 고통을 겪고 있는 환우들에게 희망을 주며 기능성 식품과 신약을 개발하는데 통찰력을 갖게하고 약초를 사랑하는 모든 사람에게 정보의 목적으로 공개하는 것임을 밝혀 둔다.  

(글모음/ 약초연구가 & 동아대 대체의학 외래교수 전동명)

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