탄수화물, 지방, 단백질 등 영양 구성이 같은 식단이라면 식사 후 몸에 미치는 영향도 똑같게 나타나는 것이 이치에 맞을 것이다. 그러나 똑같은 영양 구성이라도 식품의 가공 정도에 따라 몸과 뇌의 반응이 다르다는 연구 결과가 나왔다.
영양성분표가 사실상 같은 두 끼니를 섭취했는데 인슐린 분비와 에너지 소비 등 대사 지표가 모두 달랐다. 이는 초가공식품이 과식과 건강 악화로 이어지는 이유가 영양소 구성 때문만은 아니라는 걸 시사한다.
미국 버지니아공대 생의학연구소 연구진은 실험을 통해, 영양 구성이 같은 최소가공식품과 초가공식품이 서로 다른 대사 반응을 일으키는 걸 확인해 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 발표했다.
실험 결과 초가공식품은 더 많은 인슐린을 분비하고 더 많은 에너지를 소비하도록 유도했지만 탄수화물을 에너지원으로 사용하는 양은 줄였다. 동기 부여 및 보상과 관련한 뇌 부위에서도 다른 반응을 일으켰다.
초가공식품은 식품을 가공 정도에 따라 4단계로 나누는 '노바(NOVA)' 분류에서 가장 높은 4군에 해당한다. 자연 식재료에서 추출한 물질을 가열, 발효 같은 화학적 변형 과정을 거친 뒤 감미료, 색소 등의 첨가물을 넣은 식품이다. 라면, 햄, 과자류, 아이스크림, 시리얼, 탄산음료 등이 대표적인 초가공식품이다.
초가공식품은 구하기 쉽고 값싸고 맛이 강해 섭취량이 갈수록 늘고 있다. 2025년 국제학술지 랜싯에 발표된 국제 연구에 따르면 초가공식품이 총 에너지 섭취량에서 차지하는 비율은 나라별로 최저 9%에서 최고 60%까지 큰 차이가 났다.
문제는 초가공식품 섭취가 비만, 당뇨병, 심혈관 질환, 우울증 등 여러 만성 질환과 유의미한 상관관계를 갖고 있다는 점이다. 하지만 그 연결고리가 어디에 있는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 예컨대 가공 과정 자체가 문제인지, 초가공식품의 영양 구성 때문인지 분명하지 않았다. 식품분류체계 노바 개발자인 카를로스 몬테이루 상파울루대 교수(영양보건학)는 네이처 메타볼리즘과의 인터뷰에서 “초가공식품과 건강 악화의 연관성이 영양 구성 때문이냐 가공 방식 때문이냐는 중요한 논쟁거리”라고 말했다.
측정한 모든 대사 지표가 다르게 나타나
연구진은 이를 알아보기 위해 18~45살(평균 26살)의 성인 32명을 대상으로 실험을 진행했다. 실험 참가자들은 사흘 이상의 간격을 두고 두 종류의 도시락을 번갈아 섭취했다. 한 사람의 몸이 서로 다른 식사에 어떻게 다르게 반응하는지 알아보기 위한 것이었다. 참가자들은 전날 밤 금식 후 실험 당일 10분 동안 영양 구성이 똑같은 300칼로리의 도시락을 섭취했다.
참가자들에게 제공한 초가공식품 도시락은 땅콩버터, 젤리, 화이트 식빵, 델리 칠면조 햄, 채소칩, 초콜릿 칩 쿠키, 시리얼, 인스턴트 으깬 감자로 구성했다. 최소가공식품 도시락은 바나나, 건크랜베리, 치즈, 삶은 달걀로 구성됐다. 두 식단의 열량과 탄수화물, 지방, 단백질, 수분, 염분 차이는 1% 이내였다. 연구를 이끈 잭 휴텔린 연구원은 “영양성분표가 있다면 사실상 똑같게 나왔을 것”이라고 말했다.
연구진은 식사 후 3시간 동안 일곱 차례 채혈하며 참가자들의 인슐린 반응, 에너지 소비량, 탄수화물 연소량 등 식후 대사 과정을 측정했다. 결과는 놀라웠다. 두 종류의 식사 후에 측정한 모든 대사 지표가 모두 다르게 나타났다.
식후 혈당 수치는 두 식사 모두 비슷하게 올랐으나, 초가공식품을 먹었을 때 혈당이 높은 상태가 더 오래 지속됐다. 고혈당 상태가 만성화하면 당뇨병 위험이 커진다. 더 극적인 차이는 인슐린 반응이었다. 초가공식품을 섭취한 뒤에는 인슐린 분비량이 훨씬 더 급격히 치솟았고, 높은 수치가 약 2시간 동안 가라앉지 않았다.
인슐린은 혈액 속 포도당을 세포로 보내 혈당을 조절하는 호르몬이다. 그런데 인슐린이 많이 분비됐는데도 고혈당 상태가 오래 유지되는 건 초가공식품이 인슐린 반응 효율을 떨어뜨리거나 인슐린 저항성과 비슷한 반응을 유도할 수 있음을 시사한다. 일종의 대사 교란이 일어나는 셈이다. 이런 상태가 잦아지면 당뇨병 같은 질환 위험이 높아진다.
또 초가공식품 식사 뒤에는 몸이 지방 대신 탄수화물을 연료로 갈아타는 전환이 늦어졌다. 식후 3시간 동안 탄수화물 연소량은 적고 지방 연소량은 상대적으로 많았다.
초가공식품의 물리적 구조 변화가 원인일 듯
연구진은 다음 단계로 참가자에게 두 종류의 음식 사진을 보여주면서 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동을 측정했다. 기능적 자기공명영상은 뇌 혈류 변화를 추적해 어떤 뇌 영역이 활성화되는지 확인하는 기기다. 연구진은 또 참가자들에게 각 음식에 얼마를 지불할 의향이 있는지도 물었다. 이는 음식에 대해 주관적으로 매긴 가치가 뇌 활동과 어떤 연관성이 있는지 비교하기 위한 것이었다.
그 결과 대뇌 깊숙한 안쪽에서 학습·동기·보상에 관여하는 뇌 영역인 복측 선조체와 측좌핵에서 주목할 만한 반응이 나왔다. 참가자들이 두 음식에 매긴 주관적 가치는 비슷했는데도, 탄수화물 대사와 뇌 보상 회로가 서로 맞물려 두 식단에서 서로 다른 반응을 보였다.
연구진은 영양 성분이 같은데도 이런 차이가 난 원인으로 초가공식품의 ‘물리적 구조 변화’를 지목했다. 제조 과정에서 식품의 자연 구조가 파괴되면서 몸에 흡수되는 방식과 속도에 미세한 변화가 일어났을 수 있다는 것이다.
그러나 연구진은 단백질 함량은 같았지만 단백질 공급원이 달랐고, 초가공식품 식단에 첨가물이 더 많이 들어 있었던 점 등이 결과에 영향을 줬을 수도 있다고 밝혔다.
연구를 이끈 알렉스 디펠리체안토니오 교수(신경과학)는 “다음에는 첨가물이나 특정 가공 단계 중 어떤 요소가 다른 대사 반응을 일으키는지 살펴볼 예정”이라고 말했다. 연구진은 실험 규모와 기간, 식품 섭취량을 더 늘려 연구를 이어갈 계획이다.
*논문 정보
Metabolic and neural responses to ultraprocessed foods: a randomized, controlled, crossover study. Nat Metab (2026).
https://doi.org/10.1038/s42255-026-01619-4
곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr