같은 열량에 탄수화물·지방·단백질 구성까지 사실상 동일한 두 끼니라면 우리 몸은 같은 방식으로 반응할까. 대부분의 영양학은 그렇다고 가정해 왔다. 영양 성분표가 같으면 혈당 반응도 비슷하리라는 전제다. 그러나 미국 버지니아공대 프랄린 생의학연구소(Fralin Biomedical Research Institute at VTC) 연구진이 이번 달 네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)에 발표한 연구는 이 전제에 균열을 냈다. 영양소와 열량을 1% 오차 안에서 맞춘 두 끼니라도, 가공 정도가 다르면 인슐린 분비와 에너지 소비, 그리고 뇌의 보상 영역 반응이 서로 다르게 나타났다는 것이다.
영양표가 같은 두 끼니를 만들다
연구진은 가공 수준을 네 단계로 분류하는 노바(Nova) 척도를 기준으로 300kcal짜리 두 끼니를 설계했다. 고가공 식사는 땅콩버터잼 샌드위치 한 입, 델리 터키, 베지 칩, 쿠키, 시리얼, 인스턴트 으깬 감자와 약간의 물로 구성됐고, 최소가공 식사는 얇게 썬 바나나, 건크랜베리, 치즈, 달걀로 짜였다. 두 끼니는 탄수화물·지방·단백질·열량·수분·소금이 1% 이내로 일치했다. 제1저자이자 버지니아공대 중개생물·의학·보건 대학원 과정에서 이 연구를 박사 연구로 수행한 잭 후텔린은 "영양 성분표를 붙인다면 두 식사는 사실상 똑같아 보일 것"이라고 설명했다.
참가자는 18~45세 건강한 성인으로, 전체 57명 중 32명이 뇌 기능적 자기공명영상(fMRI)과 대사 측정을 모두 마쳤다. 같은 사람이 두 종류의 식사를 사흘 이상 간격을 두고 각각 먹어, 동일인의 반응을 끼니별로 비교할 수 있도록 했다. 대사 측정일에는 밤샘 공복 상태로 와서 에너지 소비와 대사를 재는 밀폐형 대사 챔버 안 침대에 올라 기준값을 측정했고, 한 시간 뒤 10분 동안 식사를 했다. 혈액은 식사 직후부터 이후 3시간에 걸쳐 여섯 차례 더 채취해 인슐린 반응, 에너지 소비, 탄수화물 산화를 추적했다.
모든 대사 지표가 갈렸다
결과는 연구진 자신도 놀랄 정도였다. 후텔린은 "측정한 모든 대사 지표가 달라져 충격을 받았다"며 "초가공식품에서는 인슐린 반응이 훨씬 컸고 혈당이 조금 더 높은 상태로 조금 더 오래 유지됐다"고 말했다. 초가공 식사는 몸이 인슐린을 더 많이 내보내고 에너지를 더 많이 쓰면서도 연료로 태우는 탄수화물은 더 적게 쓰도록 만들었다. 만성적으로 높아진 혈당은 당뇨병 같은 질환 위험을 키우는 요인이다.
뇌 쪽 실험은 별도의 날에 진행됐다. 참가자들은 fMRI를 받으며 영양소가 맞춰진 고가공·최소가공 음식 사진을 보고, 각 음식에 얼마를 지불할 의향이 있는지 답했다. 흥미롭게도 지불 의향 자체는 두 유형 사이에 유의한 차이가 없었다. 그러나 학습·동기·보상에 관여하는 복측 선조체와 측좌핵의 반응에서 차이가 드러났고, 식사 후 탄수화물을 태우는 방식의 차이가 음식 사진에 대한 뇌 반응의 차이와 연결됐다. 즉 가공이 만들어낸 대사 차이가 뇌가 음식 신호에 반응하는 방식과 관련돼 있다는 신호다.
실무적으로 무엇을 뜻하나
초가공식품은 이미 평균적인 미국인 하루 섭취 열량의 절반 이상을 차지하고, 전 세계 식단도 편리하고 값싸며 맛이 강해 과식하기 쉬운 이런 식품 쪽으로 이동하고 있다. 연구를 이끈 알렉스 디펠리치안토니오 부교수는 초가공식품을 많이 먹는 집단에서 비만·심장 질환·2형 당뇨, 심지어 일부 정신건강 지표까지 나빠진다는 인구 단위 데이터가 있다고 지적했다. 다만 이런 식품이 대체로 지방·당이 많고 섬유질·단백질이 적다는 점을 모두 상수로 고정해도 가공 자체가 다른 결과를 낳는지가 그동안 불분명했는데, 이번 연구는 바로 그 지점을 실험으로 분리해 보여줬다. 노바 분류를 만든 상파울루대 역학자 카를루스 몬테이루는 네이처 메타볼리즘에 "가공이 아니라 영양 구성이 건강 악화를 설명하는 것 아니냐가 핵심 논쟁"이라며, 대사뿐 아니라 섭식 행동을 최종적으로 조절하는 뇌까지 들여다본 점을 새롭고 중요한 기여라고 평가했다.
다만 결과를 곧바로 일반화하기에는 경계가 분명하다. 이번 연구는 300kcal짜리 한 쌍의 끼니, 그리고 젊고 건강한 참가자만을 대상으로 했다. 단백질 총량은 맞췄지만 단백질 공급원 자체가 달랐고, 이것이 결과에 영향을 줬을 수 있다. 초가공 식사에는 첨가물이 더 많았으며, 섬유질 총량은 측정했어도 음식의 물리·화학적 구조는 명시적으로 측정하지 않았다. 연구진은 다양한 인구 집단, 더 긴 기간, 더 큰 식사, 더 많은 식품 조합을 살펴보고 상업적 첨가물이나 특정 가공 단계 같은 구체적 요인을 규명하고 싶다고 밝혔다. 실무 관점에서 이 연구의 가치는 '초가공식품은 나쁘다'는 결론을 강화하는 데 있다기보다, 영양표가 같아도 가공 방식이 몸과 뇌의 반응을 바꿀 수 있다는 가설에 통제된 실험 근거를 처음 제시했다는 데 있다. 연구는 미국 국립보건원(NIDDK) 연구비와 국립과학재단 대학원 연구 펠로십의 지원을 받았다.