수용성비타민/비오틴-2020 한국인 영양소 섭취기준

1 영양소의 특성

1-1. 개요 

비오틴(biotin)은 1920년대 조리되지 않은 달걀흰자를 섭취한 쥐에게서 나타난 “난백상해(egg white inj ury)”의 원인과 치료물질을 연구하는 과정에서 밝혀졌다. 비오틴은 두 개의 고리와 하나의 곁사슬을 가진 황을 포함하고 있는 수용성 비타민이다(그림 1). 비오틴의 화학명은 5-[(3aS,4S,6aR)-2-oxohexahydro-1H-thieno[3,4-d]imidazol-4-yl]pentanoic acid, 분자식은 C10H16N2O3S,분자량은 244.3 g/mol이다.

1-2. 흡수, 분포, 대사, 배설

식품 내 비오틴은 유리형 또는 단백질의 라이신(lysine) 잔기에 공유결합된 단백질결합형으로 존재한다. 단 백질 결합형은 식품의 조리가공 과정에서는 유리형으로 거의 전환되지 못하며, 소장 내 단백질 분해효소와 비오 티니다아제(biotinidase)에 의해 비오틴이 유리된 후 흡수되거나 배설된다. 섭취 또는 장내 미생물에 의하여 합성된 비오틴은 나트륨 의존적 수용체(sodium-dependent multivitamin transporter: SMVT)에 의한 능동수 송과정에 의해 흡수되며, 항경련 약물 복용이나 만성알코올 섭취는 흡수과정을 저해한다 [1]. 유리형 비오틴은 약리적 용량(20 mg/일)에서도 100% 흡수되는 것으로 보고되었다 [2]. 소장세포의 기저외막(basolateral membrane)을 통한 비오틴의 운반에는 나트륨비의존성 수용체가 관여하는 것으로 알려져 있다 [3].

혈장 비오틴의 80% 이상은 유리형 비오틴과 비스노비오틴(bisnorbiotin), 비오틴설폭사이드(biotin sulfoxide) 등의 비오틴 대사물이며, 12% 정도가 단백질 공유결합형, 그리고 10% 미만은 혈장단백질과 가역적 결합형으로 존재한다 [4]. 몇몇 연구에서 비오티니다아제가 혈장에서 비오틴과 결합하여 세포 내로 비오틴을 운반하는 운송단백질로 작용한다고 보고하였다 [5, 6]. 소량의 비오틴은 간, 근육과 뇌에 저장되 어 있으며, 세포 내에서 대부분의 비오틴은 미토콘드리아에 있는 카복실라아제의 조효소로서 존재한다 [7].

비오틴의 분해는 두 단계로 진행된다. 먼저 곁사슬의 분해과정에서 탄소가 두 개씩 떨어져 나가 비스노 비오틴, 테트라노비오틴(tetranorbiotin), 기타 β-산화산물을 생성한 이후, 헤테로고리(heterocyclic ring)의 황이 산화되어 비오틴설폭사이드와 비오틴설폰(biotin sulfone)이 합성된다 [8-10]. 비오틴은 대부분 소변 으로 배설되며, 일부는 담즙으로 배설된다. 약 절반의 비오틴은 배설되기 전에 비스노비오틴, 비오틴설폭 사이드로 대사되며, 정상인에게서 비오틴, 비스노비오틴, 비오틴설폭사이드의 소변 내 배설량은 각각 41±18 nmol/일, 26±10 nmol/일, 10±5 nmol/일로 나타났다 [11]. 비오틴을 정맥투여한 경우에는 경구투 여시보다 비오틴의 소변 중 배설량이 상대적으로 증가하는 것으로 보고되었다 [2]. 인체연구에서 1일 금식 후 소변 중 비오틴 배설량에 변화가 없었으며, 백서를 사용한 연구에서도 3일 금식 후 혈액 및 소변 중 비오틴 배설량에 변화가 없었다 [12]. 일본 여대생을 대상으로 한 연구에서 소변 중 비오틴 배설량은 실험 식이와 보충제형의 비오틴 섭취량(60-242 μg/일)과 높은 상관관계(r＝0.962)가 나타났다 [13]. 그러나 4일 간 비오틴 섭취를 측정하고, 마지막 날 24시간 소변 중 비오틴 배설량을 분석한 연구에서는 여자 아동과 여자 성인에서는 비오틴 섭취와 소변 중 배설량 간의 상관관계가 나타난 반면, 남자 성인과 여자 노인에서는 비오틴 섭취와 소변 중 배설량 간의 상관관계가 나타나지 않았다 [14].

1-3. 기능

비오틴은 포도당, 지방산, 측쇄 아미노산(branched-chain amino acid) 대사에서 작용하는 4가지 카복실 라아제(아세틸-CoA 카복실라아제, 피루브산 카복실라아제, 프로피오닐-CoA 카복실라아제, 3-메틸크로토 닐-CoA 카복실라아제)의 조효소로서, 효소 단백질 내 라이신 잔기의 ε-아미노기와 아미드(amide) 결합을 형성한다 [15]. 완전카복실라아제 합성효소(holocarboxylase synthetase)가 이들 효소의 비오틴화를 담당 한다. 아세틸-CoA 카복실라아제(acetyl-CoA carboxylase: ACC)는 아세틸-CoA를 말로닐-CoA(malonyl-CoA)로 전환시키는 과정에 참여하며, 지방산 합성에 관여할 뿐 아니라 미토콘드리아에서 지방산의 산화를 조절한다 [16]. 아세틸-CoA 카복실라아제는 세포질(ACC1)과 미토콘드리아(ACC2)에 모두 존재하며, 이를 제외한 다른 3가지 카복실라아제는 미토콘드리아에만 존재한다. 피루브산 카복실라아제(pyruvate carboxylase)는 피루 브산을 옥살아세트산(oxaloacetate)으로 전환시켜 포도당신생합성 과정에 참여한다. 프로피오닐-CoA 카복 실라아제(propionyl-CoA carboxylase)는 홀수개의 탄소를 가진 지방산의 β-산화 산물인 프로피오닐-CoA 를 D-메틸말로닐-CoA(D-methylmalonyl-CoA)로 전환하며, 이는 숙시닐-CoA(succinyl-CoA)로 전환되어 TCA 회로에 들어가게 된다. 이 효소의 활성도가 감소하면 3-하이드록시프로피오닌산(3-hydroxypropionic acid)과 3-메틸시트르산(3-methylcitric acid)으로 전환되어 이들 대사물의 소변 배설량이 증가한다. 3-메틸 크로토닐-CoA 카복실라아제(3-methylcrotonyl-CoA carboxylase)는 측쇄 아미노산인 루신의 분해에 관여 하며 [17], 이 효소의 활성도 감소 시 루신은 다른 경로를 통해 3-하이드록시프로피오닌산과 3-메틸크로토닐글리신(3-methylcrotonylglycine)으로 전환되어 소변 내 배설량이 증가한다. 이들 비오틴 함유 완전효소 들은 비오시틴(biocytin: N-biotinyl-L-lysine)이나 비오틴이 결합된 리신 잔기를 함유한 올리고펩타이드로 분해되며, 비오틴은 비오티니다아제에 의하여 올리고펩타이드로부터 유리된다.

비오틴은 비오틴 함유 완전카복실라아제, 완전카복실라아제 합성효소, 비오틴 운송단백질, 포도당대사 효소, 사이토카인 및 종양유전자의 발현을 조절하는 것으로 보고되었다 [18]. DNA 결합 단백질인 히스톤 (histone)의 비오틴화는 비오틴의 결핍시 비오틴 운송단백질(SMVT)의 유전자 발현을 증가시키는 보상조절 효과를 가지고 왔다 [19]. 또한 기전은 확실하게 밝혀지지 않았으나 비오틴 결핍 쥐의 간과 신장에서 완전 카복실라아제 합성효소 유전자 발현이 대조군에 비하여 감소했으며, 비오틴을 보충시켰을 때 해당 유전자 의 발현 수준이 정상수준으로 회복되었다 [20]. 비오틴은 세포성장과 발달에 관여하는 유전자들의 발현을 조절하는 것으로 보고되었으며, 림프구에서의 히스톤 비오틴화는 세포가 분열하는 동안 증가되었다 [21]. 또한 당 대사 조절 효소인 글루코키나아제(glucokinase) 유전자 발현이 비오틴 처리시에 증가하였으며, 포 스포에놀피루브산 카복시키나아제(phosphoenolpyruvate carboxykinase)의 유전자 발현은 비오틴 처리시 에 감소하였다 [22].

비오틴은 다양한 식품에 함유되어 있고 체내 비오틴 회로를 통하여 재사용될 수 있기 때문에 단순 결핍 증 증상은 거의 나타나지 않는다 [23]. 임상증상으로는 입가, 눈, 코 부위에 피부발진과 함께 안면의 지방 분포에 이상이 나타나며, 결막염, 설염, 머리, 눈썹 등의 탈모증세가 있다. 또한 근육조절상실, 청력손실, 시신경 위축, 무기력증, 우울증, 발달지체 등이 나타날 수 있다 [6, 24]. 장기간 생 난백을 섭취한 성인이나 완전정맥영양 환자에게서 머리카락의 탈색과 가늘어짐, 코와 입 주위의 피부염이 나타났으며, 우울증, 경련, 환각, 사지감각이상 등의 중추신경계 이상이 보고되었다 [17]. 모발, 피부 및 손톱 건강을 위한 비오틴의 보충 섭취가 많이 이루어지고 있으나, 이들 효과를 뒷받침하는 대부분의 연구는 사례보고나 작은 규모의 연구이며, 위약군을 불포함하는 등 연구디자인에 제한이 있는 경우가 많다 [25].

 

또한 성장에 따른 비오틴 필요량이 증가하는 영아의 경우에도 중심정맥영양 공급으로 인한 비오틴 결핍 증상이 3-6개월 내에 일어났다 [26]. 한편 선천적 결함으로 인하여 비오티니다아제 또는 완전카복실라아제 합성효소 활성이 감소하거나 비오틴 운송단백질 결함에 의하여 비오틴 결핍증상이 발생할 수 있으며 [27], 약리적 수준의 비오틴 공급은 선천적 단백질 결함으로 인한 결핍증상을 완화시킬 수 있다 [23]. 만성적 알 코올 섭취는 비오틴의 흡수율을 감소시키며, 만성알코올 중독자의 15%에서 혈장 비오틴의 농도가 낮은 것 으로 보고되었다 [28]. 단백질-에너지 영양불량(protein-energy malnutrition) 환자의 경우 혈청 비오틴의 수준이 감소하며, 소변 중 비오틴의 배설량이 증가하는 경계결핍(marginal deficiency)이 보고되었다 [29]. 정상 임신기간 동안에도 비오틴 경계결핍이 나타났으며 [30], 14일간의 비오틴 보충제(300 μg/일) 섭취는 소변 중 3-하이드록시이소발레르산(3-hydroxyisovaleric acid) 배설량을 감소시켰다 [31]. 동물실험에서는 임신기에 비오틴이 결핍되면 태아 쥐에서 비오틴 결핍과 함께 골격 기형이 보고되었다 [32].

2 건강 유지 및 증진을 위한 섭취기준

2-1. 건강을 위한 섭취기준 설정 시 고려사항

비오틴 섭취기준 설정을 위한 분석틀은 그림 2에 제시된 바와 같다. 비오틴은 식품과 보충제 섭취 및 장내 미생물에 의한 합성을 통해 공급될 수 있다. 적정한 비오틴의 영양상태를 반영할 수 있는 노출지표에 는 혈장과 소변 중 비오틴과 그의 대사물, 그리고 비오틴이 조효소로 작용하는 반응의 대사물들이 있다. 비오틴의 영양상태를 판단할 수 있는 건강판정지표에는 단백질의 비오틴화, 카복실화효소의 활성도, 케토 산증, 유기산뇨증 등이 있으며, 결핍에 따른 건강상태지표에는 피부질환, 모발질환 및 신경장애 등이 있다.

비오틴의 필요량에 영향을 줄 수 있는 요인에는 다량의 생난백 섭취, 선천성 비오티니다아제 또는 완전 카복실라아제 합성효소 결핍증, 항경련제 복용, 임신, 알코올 중독, 흡연 등이 있다. 항경련제 복용환자, 임신부, 여성 흡연자에서는 비오틴 분해가 촉진됨에 따라 소변으로 배설되는 비오틴 대비 비오틴 대사물의 비율이 증가하였다 [33]. 일반적으로 비오틴의 영양상태를 판정하기 위한 지표로는 비오틴과 비오틴 대사 물의 소변 배설량을 단독 또는 함께 사용한다 [11]. 이외에도 소변 내 3-하이드록시이소발레르산 배설량, 혈장 3-하이드록시이소발레릴카르니틴 농도, 소변 내 3-하이드록시이소발레릴카르니틴 배설량, 백혈구 내 프로피오닐-CoA 카복실라아제의 활성도 등이 사용된다. 그러나, 활성도 측정법 등은 실험적인 제한점 때 문에 광범위하게 사용되기에는 어려운 경우가 있다 [34].

(1) 소변으로 배설되는 비오틴 수준

소변으로 배설되는 비오틴 화합물의 약 1/2은 비오틴이며, 나머지 1/2는 비오틴 대사물이다 [35, 36]. 소변 중 비오틴 배설량의 정상치는 18-127 nmol/일이다 [37]. 소변 중 비오틴 배설량은 식이와 보충제형의 비오틴 섭취량(60-242 μg/일)과 높은 상관관계(r＝0.962)가 있는 것으로 보고되었으나 [13], 다른 연구에 따르면 소변 중 비오틴 배설량이 비오틴-결핍군과 비오틴-충분군을 구분하기에 적합하지 않았다 [38]. 건강한 사람의 경우 혈청 비오틴의 수준은 133-329 pmol/L이며 [37], 혈장 비오틴 수준은 식이섭취량이 감소하는 경우에 신장에 서의 비오틴 재흡수가 증가하기 때문에 비오틴 결핍을 반영하는 예민한 지표로 사용되지 못한다.

(2) 소변으로 배설되는 3-하이드록시이소발레르산 수준

비오틴 결핍으로 인한 3-메틸크로토닐-CoA 카복실라아제의 활성도 저해 시 증가되는 소변 중 3-하이드 록시이소발레르산 배설량도 예민한 지표로서, 정상치는 77-195 μmol/일이다 [11]. 성별에 따른 지표의 차 이는 나타나지 않았다.

(3) 혈장과 소변 중 3-하이드록시이소발레릴카르니틴 수준

또한 4주간의 난백 섭취로 비오틴 결핍이 유도된 경우 혈장과 소변 중 3-하이드록시이소발레릴카르니틴과 소변 중 3-하이드록시이소발레르산의 농도가 정상수준 이상으로 증가되었다 [39-41]. 소변 중 3-하이드록 시이소발레릴카르니틴의 배설량은 혈장 3-하이드록시이소발레릴카르니틴과 소변 중 3-하이드록시이소발레 르산 농도와 높은 수준의 양의 상관관계가 있는 것으로 보고되었다 [41].

이 외에도 비오틴 경계결핍을 반영할 수 있는 예민한 지표로서 백혈구의 프로피오닐-CoA 카복실라아제 활성도가 사용될 수 있다 [2, 41, 42]. 4주간의 난백 섭취로 비오틴 결핍증이 유발된 10명의 피험자 모두에 게서 정상범위를 벗어나는 소변 중 3-하이드록시이소발레르산 배설량과 백혈구 내 3-메틸크로토닐-CoA 카 복실라아제의 활성도가 보고되었다 [41].

혈장 지질을 구성하는 홀수 지방산의 조성도 체내 비오틴 영양상태를 반영할 수 있으나, 필요량 추정에 사용될 수 있는 예민도나 임상적 유용성에 대한 연구가 더 필요하다 [43]. 비오틴 운송체인 solute carrier family 19 members 3(SLC19A3)의 백혈구 내 유전자 발현량도 비오틴 결핍을 반영할 수 있는 것으로 보 고되었다 [44]. 또한 최근까지 알려진 20개의 비오틴 영양상태 지표를 통합적으로 분석한 연구에서는 백혈구 내 피루브산 카복실라아제 완전형(holoenzyme form) 단백질양과 프로피오닐-CoA 카복실라아제 완전형 단백질양만이 비오틴 결핍군과 비오틴 충분군을 구분하기에 적합한 지표로 나타났다 [38]. 따라서 추가적인 연구가 필요하리라 사료된다.

2-2. 결핍 예방을 위한 섭취기준 및 한국인 섭취실태

건강한 사람들에서 비오틴 결핍증에 대한 자료가 거의 보고되지 않았기 때문에 현재의 평균 섭취량이 필요량을 충족시킬 수 있을 것으로 추정하였다. 따라서 2020년에도 2015년과 동일하게 평균필요량/권장섭 취량 대신 충분섭취량을 설정하였으며, 현재 미국/캐나다, 일본, 독일/오스트리아/스위스와 중국 등에서도 충분섭취량을 설정하고 있다. 각 연령의 충분섭취량은 2015년에 사용된 영아 전기(0-5개월)의 충분섭취량에 대사체중에 기초한 외삽방법[해당 연령의 충분섭취량＝0-5개월 영아의 충분섭취량×(해당 연령의 체중/0-5개월 영아의 체중)0.75]을 사용한 미국/캐나다의 충분섭취량 설정 기준 [43]을 그대로 사용하였다. 한국 인의 비오틴 섭취량을 보고한 충분한 근거자료가 부족하므로 미국과 일본의 식사 섭취량 자료를 참고하였다. 일본의 경우에는 총식이조사(total diet study, TDS)에 따른 값을 채택하여 성인(18-64세)의 기준량을 50 μg/일로 설정하였다.

모유 영양아의 충분섭취량에서 체중비를 고려하여 계산된 성인의 충분섭취량 30 μg/일 섭취시 소변 중 3-하이드록시이소발레르산의 정상 범위의 배설량을 유지하는 것으로 보고되었다 [43]. 섭취기준 설정시 성 별을 고려할 과학적 근거가 미흡하여 성별에 따른 차이는 두지 않았다. 비오틴과 비오틴 대사물의 혈중 농도와 소변 중 농도의 정상 범위가 남자와 여자에서 비슷한 값을 갖는 것으로 보고되었으며 [11], 일본인 남녀 대학생 각 10인을 대상으로 일본 충분섭취량(30 μg/일)을 7일간 보충제형으로 섭취 후 분석한 결과 소변 중 비오틴 배설양이 남자 83±23 nmol/일, 여자 83±23 nmol/일로 성별에 따른 차이는 나타나지 않 았다 [13]. 난백 섭취를 통한 비오틴 결핍 연구에서도 소변 중 3-하이드록시이소발레르산과 비오틴 배설에 있어서 성별 간 차이가 나타나지 않았다 [45]. 그러나 4일간 비오틴 섭취를 측정하고, 마지막 날 24시간 소변 중 비오틴 배설양을 분석한 연구에 따르면, 여자 성인에서는 비오틴 섭취와 소변 중 배설량간의 상관 관계가 나타난 반면, 남자 성인에서는 상관관계가 나타나지 않았다 [46].

(1) 영아기(1세 미만)

현재까지 모유 내 비오틴 함량과 영아의 섭취량에 대한 국내 연구는 전혀 없다. 따라서 2020년 0-5개월 영아의 충분섭취량은 2015년과 동일하게 모유 섭취량(780 mL/일)에 모유 내 비오틴 농도(미국인 모유 중 비오틴 농도 6 μg/L)를 곱하여 5 μg/일로 설정하였다. 6-11개월 영아의 충분섭취량은 필요량을 결정하는 데 필요한 근거가 없으므로, 0-5개월 영아의 충분섭취량에 대사체중에 기초한 외삽방법을 사용해서 7 μg/ 일로 설정하였다. 이는 2015년 충분섭취량과 동일한 수치이다.

(2) 성장기(1-18세)

1-18세 유아, 아동 및 청소년의 평균필요량 설정에 필요한 연구보고는 거의 없다. 해당 연령군의 건강한 사람에게서 비오틴 섭취량이 부족하다는 연구가 보고되지 않았기 때문에 유아, 아동 및 청소년의 충분섭취 량도 다른 연령군과 동일하게 0-5개월 영아의 충분섭취량(5 μg/일)과 대사체중에 기초한 외삽방법을 사용 하여 설정하였으며, 계산된 값을 반올림 처리하여 조정하였다(표 2). 성별의 차이에 따른 섭취기준 설정에 활용할 수 있는 연구 자료가 불충분하므로, 여아의 경우 해당 연령의 남아와 동일한 수준으로 설정하였다. 일본의 경우에는 대사체중과 성장계수를 함께 고려하여 성인(18-29세)의 충분섭취량(50 μg/일)으로부  터 외삽하여 성장기의 충분섭취량을 설정하였다. 남녀 간 계산값의 차이가 있는 경우 낮은 수치를 사용하였으나, 이들 섭취기준은 모두 우리나라의 동일 연령 대비 높게 설정되었다(1-5세: 25 μg/일, 6-9세: 30 μg/ 일, 10-11세: 40 μg/일, 12-17세: 50 μg/일). 미국의 경우 9-13세와 14-18세 남녀의 충분섭취량은 각각 20 과 25 μg/일이며, 이는 성인기 30 μg/일에 비하여 낮게 설정되었다.

2008년부터 2012년까지 국민건강영양조사를 통해 조사된 식품섭취량을 한국영양학회 비오틴 함량 데이 터베이스를 이용하여 분석한 결과에 따르면, 남자 1-18세의 경우에 충분섭취량 미만으로 섭취하는 비율은 70.6-91.2%로 보고되었다 [47]. 그러나 일본의 평균섭취량 자료와 비교 시 국민건강영양조사 분석에서 사 용된 식품 내 비오틴 함유량 데이터수가 상당히 부족하였으므로, 2010년부터 사용된 산정기준을 그대로 적용하였다.

(3) 성인기(19-64세)

2020년 영양소 섭취기준 설정에 있어서 성인의 충분섭취량 설정 기준을 변경할 연구결과의 부족으로 미 국/캐나다에서 사용한 영양소 섭취기준 [43]의 설정 근거를 동일하게 사용하였으며, 미국의 식사 섭취량 자 료(40 μg/일)와 일본의 식사 섭취량 자료(2010 식품표준성분표: 30-50 μg/일; TDS: 45-60 μg/일)를 참고 하였다 [14, 48-50]. 성인의 충분섭취량의 설정기준은 0-5개월 영아의 충분섭취량(5 μg/일)과 대사체중에 기초한 외삽방법을 사용하여 설정하였으며, 계산된 값을 반올림 또는 올림(여자 50-64세) 처리하여 조정하 였다(표 3). 섭취기준 설정 시 성별을 고려할 과학적 근거가 미흡하여 성별에 따른 차이는 두지 않았다.

한국 성인 체위를 기준으로 하여 계산된 남자 19-29세의 충분섭취량은 30 μg/일이나, 2008년부터 2012년 까지 국민건강영양조사를 통해 조사된 식품섭취량을 한국영양학회 비오틴 함량 데이터베이스를 이용하여 분석한 결과에 따르면, 동일 연령 섭취량의 평균값과 중간값은 각각 12.2와 8.2 μg/일로 보고되었다 [47].

NHANES II 자료에 의하면 미국 18-24세 여성의 비오틴 평균 섭취량은 39.9 μg/일이며 [48], 1986년 National Food Survey 자료를 이용하여 분석한 영국인의 평균 섭취량은 37.5 μg/일이다 [51]. 또한 1983년 FDA의 TDS 자료를 토대로 분석한 결과 25-30세 성인 남자의 1일 비오틴 섭취량이 35.5 μg이었다 [52]. 일본 국민건강영양조사 자료를 바탕으로 한 TDS 조사(18개 식품군)에 따르면 2005년 전 연령 평균 섭취량이 51.1 μg/일 [53], 2006년 전 연령 평균 섭취량이 51.0 μg/일로 보고되었다 [54]. 일본의 경우에는 TDS 결과에 근거하여 성인(18-64세) 남녀의 충분섭취량을 50 μg/일로 설정하였다. 또한 일본의 평균섭취량 자료와 비교 시 국민건강영양조사 분석에서 사용된 식품 내 비오틴 함유량 데이터베이스의 보완이 필요하므로, 2015년의 산정기준을 그대로 적용하였다.

 

현재까지 보충제 섭취를 통한 비오틴 섭취량 조사 연구는 거의 보고되지 않았으며, 영국의 섭취량 조사 연구에 따르면 총비오틴의 섭취량과 식품을 통한 비오틴 섭취량의 차이는 <1.5%으로 보고되었다 [55].

(4) 노인기(65세 이상)

노인의 충분섭취량을 설정할 연구 자료가 충분치 않아서 따로 설정하지 않았으며, 50-64세 성인의 충분 섭취량을 동일하게 적용하였다.

(5) 임신기

임신부의 경우에는 비오틴 결핍에 의한 임상 증상은 나타나지 않으나, 체내 비오틴 분해를 촉진시켜 소변 내 비오틴 대비 비오틴 대사물의 비율이 증가되었다 [56]. 또한 연구대상의 절반 이상의 임신부들이 비정 상적으로 높은 농도의 유기산(3-하이드록시이소발레르산)을 배설하여, 비오틴이 조효소로서 작용하는 카복 실라아제의 활성도가 감소되었음이 보고되었다. 그러나 최근 보고된 연구에서는 혈장 비오틴, 소변 중 비 오틴과 비스노비오틴의 유의적 변화는 관찰되지 않았다 [57].

임신부 13명을 대상으로 임신초기와 임신말기의 비오틴 영양상태를 평가한 연구에서 3-하이드록시이소 발레르산의 소변 배설량이 두 시기에서 모두 유의적으로 증가하였다 [56]. 또한 3-하이드록시이소발레르산의 소변 배설량이 증가한 임신 초기와 임신 말기 대상자에게 14일간 비오틴(300 μg/일)을 보충 섭취시킨 결과, 과반수 대상자의 소변 내 3-하이드록시이소발레르산 농도가 유의적으로 감소되었다 [31]. 한편 최근 보고된 연구에서는 57 μg/일 비오틴을 10-12주간 섭취한 임신부의 3-하이드록시이소발레르산 소변 배설량이 대조 군에 비하여 69% 이상 증가되었으나, 임신기동안의 카르니틴(carnitine) 부족으로 인하여 3-하이드록시이 소발레릴카르니틴의 배설량은 감소되었다 [57]. 또한 임신 7개월 임신부를 대상으로 한 뉴질랜드 연구에서 비오틴 섭취량과 영아의 출생 시 체중 간에 양의 상관관계가 있는 것으로 보고되었다 [54].

그러나 현재까지 발표된 연구 자료들이 임신부의 섭취기준을 수정할 확고한 근거를 제공하지 못하며, 임신부의 비오틴 필요량을 정확하게 평가하기 위해서는 가임기 여성과의 차별화된 지표의 개발과 설정이 필요할 것으로 사료된다. 따라서 임신부의 비오틴 충분섭취량을 여자 성인 충분섭취량과 동일하게 30 μg/ 일로 설정하였다.

(6) 수유기

0-5개월 영아 모유 섭취량 780 mL/일에 모유 중 비오틴 농도 6 μg/L(미국인 기준)를 곱하고 반올림하 여 계산된 5 μg/일을 여자 성인 충분섭취량 30 μg/일에 가산하여 35 μg/일로 설정하였다.

수유부의 경우도 비오틴 대사물인 비스노비오틴의 소변중 배설량이 증가되었으며, 이는 비오틴의 대사 속도와 손실이 증가되었음을 알 수 있다. 또한 수유기간 동안의 루신 대사 저해에 의하여 3-하이드록시이 소발레르산과 3-하이드록시이소발레릴카르니틴의 농도가 대조군에 비하여 감소되었다. 따라서 이 두 가지 지표는 수유부에서 필요량 판정에 사용되기에는 적합하지 않을 수 있다 [57].

2-3. 만성질환 위험감소를 위한 섭취기준

비오틴 섭취와 만성질환발병의 직접적인 연관성을 나타내는 보고는 없기 때문에 만성질환 위험감소를 위한 섭취기준은 설정하지 않았다.

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3 안전확보를 위한 섭취기준

3-1. 안전을 위한 섭취기준 설정 시 고려사항

통상적인 식품에서 1회 분량 당 비오틴 함량이 수십 μg을 넘는 식품은 그리 많지 않으므로, 식품을 통 해 섭취한 비오틴에 의한 급성 또는 만성유해영향을 보고한 문헌은 거의 없다. 비오틴 반응성 선천성 대사 장애나 후천적 비오틴 결핍을 치료하기 위해 비오틴을 200 mg/일 경구투여하거나 20 mg/일 정맥주사 하 였을 때 과잉증이 유발되지 않았으며 [26], 유전성 대사질환인 선천성 복합 카복실라아제 결핍증(Multiple carboxylase deficiency)을 치료하기 위해 모체에 10 mg의 비오틴을 투여했을 때도 안전한 것으로 보고되 었다 [58]. 또한 비오틴 대사에 이상이 없는 인슐린 비의존성 당뇨병 환자에게 1개월간 매일 9 mg 비오틴 을 경구투여 하거나, 4년 이상 항미생물약물(Miya BM®)과 함께 복용한 경우에도 과잉증이 나타나지 않았 다 [59]. 그러나 10 mg 비오틴과 300 mg 판토텐산을 함께 2달간 복용한 여자노인에게서 치명적인 호산구 성 흉심막강 삼출(eosinophilic pleuropericardial effusion)이 보고된 바 있다 [60].

모발 및 피부건강을 위한 보충제의 함량은 최근 연구결과에 따르면 다량의 비오틴을 복용하는 경우에 스트렙타아비딘(streptavidin)-비오틴 기법을 이용한 각종 진단검사를 간섭하여 왜곡된 검사결과가 도출될 수 있는 것으로 보고되었다. 이러한 기법은 혈중 갑상샘호르몬과 비타민 D(25-hydroxyvitamin D) 등을 측정하는 방법으로 일반적으로 사용되고 있으며, 이에 따라 하루에 10-300 mg 이상 섭취하는 사람들에게 서 그레이브스병(Graves’ disease)이나 갑상샘항진증이 잘못 진단된 경우가 보고되었다 [61-63]. 경우에 따라서는 단회 10 mg를 섭취한 이후 24시간 이내에 갑상샘호르몬을 측정한 경우에도 진단 오류가 보고되 었으며 [64], 이 밖에도 심장질환 진단기법인 트로포닌(troponin) 검사도 비오틴 보충섭취의 영향을 받을 수 있는 것으로 보고되었다 [65]. 이에 고함량의 비오틴 보충제 섭취자는 검사 전에 반드시 비오틴의 복용 여부를 의사에게 알리고, 검사 전 수일 동안 복용하지 않도록 권고하고 있다 [25]. 따라서 추후 상한섭취량설정에 대한 추가적인 고찰이 필요한 것으로 사료된다.

3-2. 안전 확보를 위한 섭취기준 및 한국인 섭취실태

현재까지 보고된 연구결과를 살펴볼 때 비오틴의 과잉 섭취로 인한 유해영향, 독성종말점, 용량-반응 평가 자료가 충분하지 않으므로 상한섭취량을 설정하지 않았다. 비오틴에 대해 일본 [66], 미국/캐나다 [43], 유럽 연합 [67], 호주와 뉴질랜드 [68]의 경우도 상한섭취량을 설정하지 않았으며, 영국 [69]도 safe upper levels(SUL)을 설정하지 않았다. 그러나 영국 [69]은 보충제를 통한 비오틴 섭취량의 기준치(guidance level)를 체중 60 kg 성인의 경우 900 μg/일(단위 체중 당 15 μg/일 수준)으로 제시하였으며, CRN(Council for Responsible Nutrition)은 보충제에 대한 상한섭취량을 2.5 mg/일로 제안하였다 [70].

4 주요 급원식품

비오틴은 다양한 식품에 함유되어 있으나 함유량은 일반적으로 낮다. 식품 내의 유리 비오틴형과 식품 단백질의 라이신 잔기에 공유결합되어 있는 단백질 결합형으로 존재하며, 총 비오틴의 함량분석은 미생물 학적 방법(microbiological growth assay)을 이용하거나, 단백질 결합형의 비오틴을 유리형으로 가수분해 시킨 후 아비딘 결합 분석법(avidin-binding assay)을 이용한다. 현재까지 소수의 식품에서만 비오틴 함량이 측정되었으며, 식품 내 비오틴의 형태(유리형, 비오시틴형, 또는 단백질 결합형)에 따른 함량 자료는 거의 없다. 비오틴은 대두, 계란난황, 간, 견과류, 효모, 버섯, 밀 등과 같은 식품에 주로 함유되어 있으며, 육류, 채소류 및 과일류는 비오틴의 좋은 급원이 아니다 [71]. 대부분의 육류는 1 μg/100 g 내외의 비오틴을 함 유하고 있는 반면, 동물 간에는 약 40-180 μg/100 g이 함유되어 있는 것으로 보고되었다 [72].

2004년에 HPLC/아비딘 결합 분석법을 이용하여 87종 식품의 비오틴 함량을 분석한 결과가 발표되었으며, 국내에서는 2017년에 개정된 국가표준식품성분표 제 9개정판부터 비오틴이 신규 수록되었다 [73]. 그러나 국민건강통계 결과 발표자료에는 아직까지 비오틴이 포함되어 있지 않으므로, 2017년 국민건강영양조사의 식품섭취량 자료를 바탕으로 국가표준식품성분표(농촌진흥청, ver 9.1) [73]의 비오틴 함량을 적용하여 한 국인의 비오틴 주요 급원식품을 산출하여 100 g 당(표 8)과 1회 분량(그림 3)으로 나타내었다. 우리나라 사람들의 비오틴 주요 급원식픔은 달걀, 맥주, 우유, 고춧가루, 고추장, 닭고기, 돼지고기(살코기), 세발나 물 순이었으며(표 8), 특히 세발나물과 게의 경우 1회 분량 섭취할 경우 성인의 충분섭취량 기준인 30 μg 의 약 12배와 2.5배 만큼을 섭취할 수 있다(그림 3).

국가표준식품성분표 [73]에서 100 g 당 비오틴 함량이 높은 식품은 세발나물, 효모, 게, 헤이즐넛, 해바 라기씨, 고춧가루 순이었으나 효모, 헤이즐넛, 해바라기씨 등은 한국인의 비오틴 섭취에 기여하는 주요 급 원식품에는 속하지 않음을 알 수 있다(표 9).

식품에 따라 비오틴의 생체이용률은 많은 차이가 나며, 대부분 식품의 생체이용률은 50% 미만이다. 옥수 수와 대두에 함유된 비오틴은 생체이용률이 100% 수준이나, 밀에 함유된 비오틴은 생체이용률이 약 5%로 매우 낮은 것으로 나타났다 [74]. 또한 육류에 함유된 비오틴의 생체이용률도 그리 높지 않다 [28]. 장내 비오 티니다아제에 의하여 단백질결합형 비오틴이 유리형 비오틴으로 전환되는 과정이 흡수율과 생체이용률을 높 이는 데 필수적이다 [75]. 비오티니다아제 결핍환자가 유리형 비오틴을 식이섭취량 수준(50- 150 μg/일)으로 섭취하는 경우 비오틴 결핍 증상이 나타나지 않았다 [37]. 생 난백에 들어있는 당단백질 아비딘은 비오틴과 강하게 결합하기 때문에 위와 소장에서 비오틴의 체내 흡수를 방해한다 [76]. 아비딘을 함유한 식품을 비오틴 과 함께 섭취하면 생체이용률이 감소되나, 열은 아비딘을 파괴할 수 있으므로 조리하여 섭취하면 비오틴의 생 체이용률이 증가한다. 또한 비오틴은 장내 미생물에 의하여서도 합성될 수 있으나, 생체이용률이 낮을 것으 로 보인다 [77]. 비오틴의 생체이용률에 영향을 미치는 요인에 관하여서는 아직 잘 알려져 있지 않다. 보충제 를 통한 비오틴의 섭취에 관한 연구는 미비하다. 대만에서 진행된 연구에 따르면 19-44세 성인의 보충제 유 래 비오틴의 섭취량은 평균 44.5 μg(0.1-375 μg)으로 대만 영양소 섭취기준(30 μg)을 초과하는 양이다 [78].

5 향후 2025 섭취기준 개정을 위한 제언

5-1. 섭취기준 설정에서 제기된 문제

2015년 영양섭취기준 개정 이후 국내외에서 수행된 비오틴의 연구들을 문헌 검토한 결과 2020년 영양 소 섭취기준 제정에 반영할 수 있는 연구결과가 없었다. 특히 국내에서는 비오틴 섭취기준 제정에 참고할 수 있는 연구 논문이 전혀 발표되지 않았으므로, 미국의 기준 및 수치를 참작한 2010년의 기준을 계속해서 적용하였다 [80].

5-2. 과학적 근거가 부족한 사항

현재까지 진행된 유일한 2008-2012년 국민건강영양조사 분석 자료에 따르면 평균섭취량은 12.2 μg/일 (남자 19-29세 기준)로 보고되었으나 [47], 당시 사용된 한국영양학회 데이터베이스 [81]의 경우 식품가짓 수 coverage는 13.5%, 식품섭취량 coverage는 29.3%로 상당히 낮았다. 현재 국가표준식품성분표 제9개정 판부터 비오틴 분석자료가 추가되었으므로, 이를 토대로 한 국민건강통계의 분석을 통해 전 연령층의 비오틴 섭취량을 산출하여 설정된 권장섭취량의 확인이 필요하다. 또한 성분표의 보완이 진행되는 동안 TDS에 따른 섭취량 분석연구도 필요하다. 일본의 경우에도 일본식품표준성분표 2015년판(7차 개정)에 게재된 식 품의 상당수는 비오틴 함량이 측정되어 있지 않아 TDS에 따른 섭취량을 토대 성인(18-64세)의 기준량을 50 μg/일로 정하였다 [66].

5-3. 향후 2025 섭취기준 개정을 위해 필요한 과제

현재까지 섭취기준을 설정한 모든 국가에서는 비오틴의 대사연구가 불충분한 까닭에 식품 내 비오틴 함 량과 식품섭취량을 토대로 충분섭취량을 설정하고 있다. 따라서 한국인의 실제 섭취량 자료를 확보하기 위해서는 한국인 상용 식품에 대한 비오틴 함량이 추가 분석된 데이터의 구축이 필요하다.

현재까지 국외 일부 연구자에 의하여 임신기 동안의 혈장 비오틴 농도 및 소변 비오틴 대사물의 변화에 관한 연구가 진행되었으며, 그 결과는 일관적이지 않다. 일부 임신부 연구에서 정상수준의 비오틴 섭취에 도 불구하고 경계결핍이 나타났으며, 충분섭취량 이상의 비오틴 섭취에도 불구하고 혈장과 모유에서의 비 오틴 결핍이 나타났다. 또한 최근 임신말기의 비오틴 섭취량과 영아의 체중 간에 양의 상관관계가 있는 것으로 보고되었으므로, 임신기 및 수유기 여성의 비오틴 영양소 섭취기준 설정을 위한 추가적인 연구가 필요하다.

2020 한국인 영양소 섭취기준(수용성비타민-비오텐)

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