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비타민B1
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비타민B1은 1910년 스즈키 우메타로(鈴木梅太郞, Suzuki Umetaro)에 의해 쌀겨에서 단일물질로 정제되어 분리되었으며, 최초로 발견된 비타민이다. 스즈키 박사는 동물의 각기병을 치료하는 이 신물질을 ‘오리자닌(oryzanin)’이라고 명명하였다. 비슷한 시기인 1912년 풍크(Casimir Funk)는 역시 쌀겨로부터 각기병에 효능이 있는 성분을 분리해 내고, 그 물질이 질소가 포함된 유기물인 ‘아민(amine)’을 함유하고 있으므로 “vitamine”이라고 명명하였다. 1920년 드럼몬드(J.C. Drummond)에 의해 ‘비타민(vitamin)’이란 이름이 제안되었고, 그 후 다른 과학자들에 의해 스즈키와 풍크가 발견한 물질에 비타민B1이라는 이름이 붙게 되었다.
비타민B1의 화학구조는 1935년 윌리엄스(Robert R. Williams)에 의해서 밝혀졌다. 비타민B1의 화학명칭은 ‘싸이아민(thiamine)’이며(‘티아민’이라고도 함), 이는 황(thio)을 함유한 아민(amine)이란 의미이다. 물에 녹기 쉬운 수용성 비타민이며, 건조된 비타민B1은 열에 비교적 안정하나, 수용액에서는 열에 의해 쉽게 파괴되므로 조리 중에 손실이 크다. 산성용액에서는 비교적 안정하나, 알칼리용액에서는 매우 약하다.
비타민B1은 특히 세포 내 에너지대사에 필수적인 물질이다. 세포 내에는 에너지를 만드는 ‘미토콘드리아(mitochondria)’라는 기관이 있고, 에너지는 ‘아데노신3인산(ATP, adenosine triphosphate)’이란 형태로 저장되게 된다. ATP는 아데노신(adenosine)에 3개의 인산기가 결합된 형태이며, 인산기가 2개이면 ADP(adenosine diphosphate)라고 한다. 미토콘드리아는 포도당 등을 분해할 때 나오는 에너지를 이용하여 ADP를 ATP로 만들어 저장하고, 에너지가 필요하게 되면 ATP를 가수분해하여 ADP로 만들면서 발생하는 에너지를 이용하게 된다. 비타민B1은 에너지대사 중에서도 탄수화물과 루신(leucine), 아이소루신(isoleucine), 발린(valine) 등의 아미노산 대사에 관여한다. 비타민B1의 필요량은 영양소 섭취량과 밀접한 관련이 있으며, 탄수화물의 섭취가 많으면 비타민B1이 많이 필요하고, 단백질과 지방은 상대적으로 비타민B1의 요구량이 적다.
포도당을 분해하여 ATP를 만드는 일련의 대사를 ‘TCA회로(TCA cycle)’라고 하는데, 이 TCA회로를 완성시키기 위하여는 포도당이 2분자의 피부르산(pyrubic acid, CH3COCOOH)이 되고, 피루브산이 탈탄산효소의 작용을 받아 CO2를 잃고, 조효소A(CoA)와 결합하여 활성아세트산이 되는 것으로부터 시작한다. 비타민B1은 피부르산의 카르복시기(-COOH)에서 CO2를 이탈시키는 효소를 돕는 조효소로 작용한다. 따라서 비타민B1이 없으면 TCA회로는 시작되지 못하며, 피부르산은 TCA회로를 벗어나 젖산으로 변한다. 젖산은 피로물질로 알려져 있으며, 따라서 비타민B1은 피로를 예방하는 역할을 하는 것이다. 특히 뇌는 에너지원으로 포도당만을 사용하므로 비타민B1이 부족하면 뇌의 활동이 둔해진다.
비타민B1은 신경전달물질의 생합성에 관여하며, 신경염(神經炎)과 각기병(脚氣病)의 예방과 치료에 효능이 있다. 신경은 뇌와 마찬가지로 당분에서만 에너지를 공급받을 수 있는데, 비타민B1이 부족하면 당분에 의한 에너지 생산이 원활하지 못하여 신경계통에 이상이 생기게 된다. 신경염에 의한 통증은 당분이 TCA회로를 통한 에너지대사로 이용되지 못하므로 젖산과 피부르산이 축적되어 신경을 자극하여 발생하거나, 이들 산이 신경세포에 직접적인 손상을 초래하여 발생하게 되는 것이다.
각기병은 쌀을 주식으로 하는 동남아시아 지방의 주민들에게 자주 발생하던 병으로 다리가 마비되는 것을 시작으로 하여 심장이나 호흡기에 장애가 생겨 죽음에 이르는 무서운 질병이다. 각기병의 초기증상은 팔과 다리의 신경조직이 약해지고, 근육이 쓰리고 아파지는 신경염으로 나타난다. 점차 팔다리가 붓고 감각이 없어지며, 부은 곳을 손가락 등으로 누르면 들어간 살이 나오지 않게 되고, 제대로 걸을 수도 없게 된다. 요즘은 그것이 비타민B1의 결핍 때문이라는 것을 알고 있기 때문에 특별한 경우가 아니면 이 병에 걸리지 않지만, 비타민B1의 발견 이전에는 원인도 모르고 치료도 할 수 없었기 때문에 공포의 질병이었다.
비타민B1이 부족하여도 초기에는 뚜렷한 증세가 나타나지 않으므로 간과되기 쉬우나, 모든 세포에서 열량이 필요하고 비타민B1이 에너지대사에 필수적이므로 신체의 모든 기관에 영향을 미칠 수 있다. 그러나 신경계, 소화기관 및 피부는 특히 민감하며, 비타민B1의 결핍증은 대부분 이런 기관들과 관련이 있다. 그 이유는 신경계는 열량의 사용이 많은 기관이며, 소화기관과 피부는 세포의 교체가 빨라 많은 열량이 필요하기 때문이다. 비타민B1의 결핍은 피로감, 식욕 감퇴, 체중 감소, 신경 장애, 피부 이상 등으로 나타난다.
봄철에 전신이 나른하며 졸음이 오는 춘곤증 역시 비타민B1의 결핍에 따른 증상이다. 밤새워 공부하여 뇌의 사용이 많은 수험생은 비타민B1의 결핍증이 나타나기 쉽다. 알코올은 소장에서 비타민B1의 흡수를 저해하므로, 술을 많이 마시는 사람은 결핍증상을 보이기 쉽다. 알코올중독자에게서 정신이상, 신경 장애, 기억 상실 등이 나타나는 것도 비타민B1 결핍으로 인한 뇌와 신경의 손상으로 인한 것이다. 비타민B1이 부족하기 쉬운 사람은 비타민B1이 풍부한 식품을 섭취하거나 비타민B1 보충제를 먹어야 한다. 비타민B1이 풍부한 식품으로는 돼지고기, 두류, 곡류, 감자, 시금치, 계란노른자 등이 있다. 우리 국민에게 부족하기 쉬운 비타민이며, 백미밥보다는 현미밥을 먹을 것이 권장되는 이유 중의 하나이다.
흡수된 비타민B1은 혈장과 적혈구를 통해 각 조직으로 운반된다. 대부분의 조직에서 비타민B1은 TPP(thiamin pyrophosphate)로 전환되어 조효소로 작용하며, 뇌와 같은 신경조직에서는 TTP(thiamin triphosphate)로 전환된다. 성인의 경우 체내 비타민B1 보유량은 25~30mg 정도이며, 약 80%는 TPP의 형태로 존재하고, 약 10%는 TTP의 형태로 존재하며, 나머지는 TMP(thiamine monophosphate) 및 유리형(遊離型)으로 존재한다. 비타민B1의 반감기는 9~18일 정도로 체내에 머무는 기간이 짧으므로 지속적으로 섭취하여야 한다. 한국영양학회에서 2005년에 발표한 한국인영양섭취기준에 의한 비타민B1의 일일 권장섭취량은 성인 남자 1.2mg, 성인 여자 1.1mg이고, 임신과 수유 중에는 각각 0.5mg, 0.4mg이 추가로 요구된다.
비타민B1은 식품을 통한 섭취에는 한계가 있고, 빠른 속도로 대사되어 배출되기 때문에 과잉증의 위험은 거의 없다. 고농도 보충제를 과량으로 복용할 경우 일시적으로 혈장 중의 비타민B1 농도가 증가할 수는 있으나, 수 시간 이내에 여분의 비타민B1이 소변으로 배출되어 정상농도로 돌아간다. 과잉 증상으로는 가려움증, 통증, 얼얼함 등이 있다. 치료 목적으로 고농도의 비타민B1을 정맥주사 하였을 경우 독성이 나타났다는 사례 보고는 있었으나, 비타민B1은 인체 독성이 낮아 상한섭취량을 정하지 않고 있다.
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