최근 인구의 고령화 현상이 심화되면서 관절염 환자가 급증하고 있다. 국민건강영양조사(2012)에 따르면 우리나라 50세 이상 성인 남성의 3.3%, 성인 여자의 16.0%가 골관절염을 앓고 있으며, 여자가 남자에 비해 5배 정도 유병률이 높은 것으로 보고됐다. 건강보험심사평가원에 조사에서도 2007년 198만 명이었던 무릎 관절염 환자가 2011년 233만 명으로 17.9% 증가한 것으로 나타났다. 이 같은 추세에 따라 관절건강에 도움을 주는 새로운 소재로서 N-아세틸글루코사민(NAG)이 주목받고 있다.

NAG의 안전성과 섭취의 필요성
NAG는 체내에서 포도당을 통해 생합성돼 관절 윤활액, 점막성분, 세포와 세포사이의 결합성분인 글루코사미노글리칸(glycosaminoglycan) 등의 구성요소로 사용된다.

NAG는 관절건강뿐만 아니라 피부보습에도 효과가 있는 것으로 알려져 있다. NAG는 체내에서 히알루론산 등으로 존재하는데, 히알루론산은 진피(dermis)의 주요 성분 중의 하나로 높은 보수력(保水力)을 가지는 것으로 알려져 있다.

진피 내 히알루론산이 감소될 경우 피부 노화(피부 건조, 탄력성 저하, 유연성 저하, 주름 생성 등)의 요인으로 작용하게 된다. 따라서 히알루론산 구성성분인 NAG를 식품으로 섭취하게 되면 피부 내 히알루론산의 생합성을 증가시켜 피부 노화 현상을 개선하게 된다. 그러나 나이가 들어갈수록 NAG의 생합성 기능이 떨어지므로 식품을 통해 NAG를 섭취함으로써 보충해 주는 것이 건강한 삶을 영위할 수 있는 한 가지 방법일 수 있다.

NAG는 자연계에 존재하는 천연물질로서 게나 새우 등과 같은 갑각류의 껍질, 버섯의 세포벽, 곤충의 껍질, 모유나 우유에도 존재하는 성분이다. 특히 초유에는 100㎖당 약 150㎎의 많은 양이 존재한다고 알려져 있다. 따라서 NAG는 우리가 오랫동안 섭취해온 소재이며, 여러 인체시험 결과에서도 부작용이 발견되지 않은 안전한 식품 소재이다. 또한 NAG는 글루코사민에 비해 동물실험결과 체내 흡수율이 3배 이상 높은 것으로 밝혀져 있다.

화학적합성법으로 만든 NAG는 N-acetyl-d-glucosamine 6-acetate 등의 불순물이 있고, 안전성이 확인되지 않아 우리나라와 일본에서 식품으로 사용이 금지돼 있다. 효소분해법은 식품에 사용 가능한 미생물 유래의 안전한 효소를 사용해 키틴을 분해해 제조하는 방법이다. 아미코젠(주)은 이러한 완전효소분해법을 사용해 NAG를 생산하고 있다.

NAG는 백색의 결정성 분말 형태로 설탕 절반 수준의 상쾌한 단맛을 가지고 있으며, 물에 잘 녹고 열에 대한 안정성(녹는점: 약 204℃)이 아주 우수하다.

또한 넓은 pH 범위의 수용액 상태에서 안정하고(그림 1), 다른 성분과 반응해 갈변현상을 잘 일으키지 않아서 식품가공에 적합한 물리화학적 특성을 가지고 있다(그림 2). NAG의 이와 같은 특성은 음료, 빵, 과자 등 식품이나 건강기능식품으로 사용할 경우 제형에 구애받지 않고 널리 활용할 수 있다(그림 3).

NAG는 체내에서 히알루론산이나 콘드로이친황산이라는 글리코사미노글리칸의 주요 구성단위로 존재한다. 글리코사미노글리칸은 관절 연골이나 전신 피부 등에 많이 분포해 연골 재생 및 수분 보유 등에 관여한다. 따라서 NAG의 섭취는 무릎 관절염 개선 효과뿐만 아니라 피부보습 효과 등도 기대할 수 있다.

이러한 관절건강 및 피부보습에 관한 2가지의 기능성을 아미코젠(주)이 2006년과 2008년에 각각 식품의약품안전처로부터 건강기능식품의 개별인정형 원료로 승인받았고, 현재는 고시형 원료로 전환됐으며, 2011년 차세대 세계일류상품으로 선정됐다(유효 섭취량 : 관절건강 0.5-1.0g/day, 피부보습 1.0g/day). 또한 NAG는 건강기능식품 원료이지만 식품 원료로도 사용이 가능하다.

NAG의 관절 및 피부건강 개선 효과

아미코젠(주)은 NAG의 관절 및 피부건강 개선 효과에 대해 자체적으로 간이임상시험을 실시했다.

관절건강
골관절염 초기 증상을 나타내는 성인남녀 20명을 대상으로 NAG를 16주간 하루에 1g/4 tablet을 아침과 저녁으로 2회 나누어 섭취하도록 했다. 섭취 전과 4주·8주·16주에 WOMAC 평가를 통해 골관절염 증상 완화에 대한 평가를 실시했고, NAG 섭취 전과 후의 통증 완화 비교를 위해 실험 전(0주), 실험 중간(8주) 및 실험 후(16주)에 적외선체열검사(Digital Infrared Thermal Imaging, DITI)를 병원에서 실시했다.

적외선체열 검사 일반적으로 적외선체열 검사에서 정상인의 경우 오른쪽 및 왼쪽의 색의 분포가 같게 나타나지만, 골관절염일 때는 색의 분포가 양쪽이 다르고, 특히 무릎 부분에 온도가 저하돼 파란색이 나타난다.

그림 4의 실험 결과를 보면 NAG를 섭취하기 전인 0주에는 양쪽의 색의 분포가 다르게 나타났으며, 왼쪽 무릎이 다른 곳보다 현저히 온도가 떨어져 파란색을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 NAG를 섭취하기 시작하면서 8주 및 16주에 0주와 확연한 차이를 보이며 개선된 것으로 나타났다.

각 항목의 측정 점수는 없음(0), 약간(1), 보통(2), 심함(3), 매우 심함(4)으로 구성돼 있으며, 각각의 세부항목의 총점은 통증(0~20), 뻣뻣함(0~8), 신체적 기능(0~68)으로 이루어져 있다.

WOMAC 평가 결과, 통증 및 신체기능이 4주부터 개선을 보였고 통증·뻣뻣함 및 신체기능의 모든 항목이 0주에 비해 16주에 유의적으로 개선된 것으로 나타났다(그림 5A, 5B, 5C).

피부건강
피부건강 또한 아미코젠(주)의 자체적인 임상시험을 통해 NAG를 섭취한 후 피부 탄력도 및 건조가 개선됨을 확인했다. 25~53세 여성 20명을 대상으로 NAG가 포함된 타정제품 (NAG 1g)을 2개월간 섭취했다.

그 결과 모공, 주름 및 색소 침착이 0주에 비해 8주에 유의적으로 감소됐으며(그림 6), 수분량 및 탄력도는 0주에 비해 4주부터 유의적으로 증가됐다(그림 7). 따라서 NAG 섭취는 피부 건강의 개선에 도움을 준 것으로 나타났다.

노령화 사회로 점점 더 진행될수록 항노화제품에 대한 수요가 늘어날 것으로 예상돼 관절과 미용 관련 건강기능식품의 시장은 더욱 커질 것이다. 일본에서는 몇 년 전 불었던 메타볼릭신드롬(대사증후군) 열풍에 이어서 로코모티브신드롬(운동기능저하증후군, 이하 로코모)이 사회적인 관심사로 대두되고 있다.

로코모는 무릎관절, 근육, 뼈기능이 점차 노화되는 현상으로 초고령사회인 일본에서는 새로운 국민병으로서 관심이 높아지고 있다.

화장품에만 국한됐던 뷰티시장은 이너뷰티의 열풍에 의해 미용기능식품시장을 성장시켰고 이러한 현상은 우리나라도 마찬가지이다. 국민 수명이 연장됨에 따라 건강하게 오래 살기를 희망하는 욕구가 강해진다. 건강하게 노년을 보내고 싶은 안티에이징(antiaging)에 대한 욕구를 충족시키기 위해 관절 및 미용 시장에서 NAG가 중추적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

박철 아미코젠(주) 바이오텍연구소장
조윤영 아미코젠(주) 바이오텍연구소 선임연구원