[식품영양정보] 키틴과 키토산

최근 식품분야, 농업분야, 의약분야, 섬유분야, 화장품분야, 생명공학분야 등에서 키틴과 키토산을 첨가한 상품들이 판매되고 있으며, 또 질병 예방이나 치료, 다이어트를 위해 키토산에 관한 관심이 높아지고 있다.

키틴은 새우나 게 등의 갑각류나 곤충의 단단한 껍질에서 분리해 내는 천연자원의 당 단백질로, 그리스어의 ‘속옷’ 또는 ‘덮개’를 뜻하는 키톤(chiton)에서 유래하였다. 키틴은 새우나 게의 껍데기를 80～100℃의 3～5% 수산화나트륨 용액에 2～4시간 동안 담가 단백질을 제거하여 잘 씻은 후에 3～5% 염산용액에 담가 실온에서 6～24시간 동안 탄산칼슘을 녹여 제거한 다음 남은 침전물을 잘 씻은 후 건조시켜 얻는다.

키틴의 원료인 게와 새우 껍질을 말렸을 때 이들 분말에는 키틴이 25～35% 들어 있고, 탄산칼슘이 주가 되는 회분이 20～50%, 단백질이 10～40%, 그리고 약간의 지질과 색소가 들어 있다. 키틴은 등이나 배보다는 다리와 꼬리에 많이 들어 있다.

키토산은 키틴을 원료로하여 만드는 수용성의 고분자화합물로 흡착성, 보습성, 유화성(물과 기름이 섞이게 하는 성질), 항균성 등의 성질이 있어서 응용분야가 매우 넓은 것으로 기대되는 물질이다.

키토산은 키틴을 40～50%의 진한 수산화나트륨 용액에 넣고 100℃ 이상의 온도에서 몇 시간 처리하여 탈아세틸화하여 얻는다. 키틴과 키토산의 구조는 다르나, 천연에 존재하는 키틴에도 탈아세틸화한 키토산이 들어 있으며 공업적으로 키틴을 제조할 때 탈아세틸화가 일어나기도 한다. 따라서 키토산은 키틴이 탈아세틸화한 것이 많은 것을 말하는 것으로 보면 좋다. 현재 시판되고 있는 키토산은 키틴이 65～99% 아세틸화한 것이다. 키틴은 묽은 산에 녹지 않으나 키토산은 묽은 산에 잘 녹는다.

키틴과 키토산을 모두 가리켜 키틴질이라 부른다. 키틴과 키토산의 화학구조는 셀룰로즈와 유사하나 셀룰로즈보다 안정하다.

다음은 키틴과 키토산이 현재 이용 또는 연구 개발 중인 분야에 대한 설명이다.

응집제

키토산은 아미노기를 가지고 있기 때문에 수용액 중에서 양이온을 띠므로 음이온과 결합하여 응집된다. 이러한 원리를 이용하여 폐수처리, 과즙이나 와인의 청징제, 여과보조제, 침강제로 사용된다. 또한 미생물이나 단백질의 분리회수에도 이용된다.

핵산, 엔도톡신(균체내 독소)제거

키토산에 화학처리하여 분자가 작아진 키토산을 이용하여 핵산이나 엔도톡신을 제거한다. 분자가 작아진 키토산은 용해성이 높아져 DNA, RNA 같은 핵산이나 엔도톡신들과 결합하여 침전한다. 미생물이나 동물세포가 생산해 내는 유용한 물질의 정제에 이용가능 할 것이다.

의료용 재료

키틴은 생물체 안에서 분해될 수 있고 비항원성이어서 의료용 재료로의 이용가능성이 매우 높다. 실제로 게껍질의 키틴에서 생체흡수성 봉합사와 인공피부를 만들어 이용되고 있다. 그러나 키틴이 탈아세틸화가 높으면 항원성이 증대되므로 조심해야 된다.

화장품 재료

키틴은 양이온의 고분자물질로 점도증진제, 보습제, 유화안정제, 피막형성제 등의 성질을 나타내어 독일과 일본에서는 두발 화장품에 첨가하고 있다.

면역강화 작용

키틴이 탈아세틸화한 물질이 면역활성을 가지고 있으며 종양의 생장저해도 보이므로 의약품으로서의 이용이 기대된다.

항균 및 항곰팡이 작용

키토산 및 그 분해물은 곰팡이와 세균의 증식억제기능이 있다. 이것은 아미노기의 양이온이 미생물에 결합하여 생육을 억제하는 것으로 보인다. 따라서 농산물과 가공품의 유통기간을 늘려줄 수 있을 것으로 기대된다.

콜레스테롤 저하 작용

키토산은 담즙산 결합능력을 나타내어 소장 내에서 콜레스테롤과 담즙산의 흡수를 억제한다. 키토산이 실험쥐의 혈장 및 간장 콜레스테롤 농도에 미친 영향을 보면 셀룰로즈보다 더 효과적이었다.

독성물질제거 및 유산균 생육인자

키틴 및 키토산은 인체내에서 소화되지 않으므로 식이섬유와 성질이 비슷하다. 장내에서 독성물질을 흡착하여 제거하는 작용을 나타내며 유산균의 생육인자로 작용하기도 한다.

식품 첨가물

키틴 및 키토산은 흡착성, 유화성, 보습성이 있어 휘핑크림, 아이스크림, 마가린, 과일젤리, 프로세스치즈, 햄버거 등에 첨가하였을 때 품질이 더욱 좋아진다.

키틴과 키토산은 위와 같은 많은 기능이 있을 뿐만 아니라 독성이 없어, 건강보조식품, 의약품, 화장품, 식품보존, 사료, 토양개량, 의류, 및 일반 공업분야에 이르기까지 광범위하게 응용될 수 있는 첨단 신소재로 기대되는 바가 크며 이들에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.


/박희옥(가천 길대학 식품영양과 교수)