어유의 산화는 세 단계 연쇄 반응으로 진행돼요. 첫 번째는 개시(Initiation) 단계예요. 빛·열·금속 이온(Fe²⁺, Cu²⁺)이 다중불포화 지방산(PUFA) 사슬의 이중결합 옆 탄소에서 수소 원자를 떼어내 지방산 라디칼을 만들어요.

두 번째는 전파(Propagation) 단계예요. 지방산 라디칼이 산소와 결합해 과산화지질(Lipid Peroxide·LOOH)을 만들고, 이것이 또 다른 지방산 분자를 공격해 연쇄적으로 확산돼요. 이 단계에서 생성되는 과산화물(Hydroperoxide)이 MDA·4-HNE 등 2차 부산물의 전구체예요.

세 번째는 종결(Termination) 단계예요. 연쇄 반응이 멈추는 대신 반응성이 높은 알데하이드 분자들이 축적돼요. 이 물질들이 세포 구조물에 결합하면서 생물학적 피해가 시작돼요.

산화 부산물 중 생물학적으로 가장 많이 연구된 것이 MDA(말론디알데하이드)와 4-HNE(4-하이드록시노넨알)예요. 둘 다 반응성 알데하이드로, 단백질·DNA·세포막 인지질에 공유결합 형태로 달라붙어 구조와 기능을 변형시켜요.

MDA는 세포막 인지질, 특히 아미노기를 가진 리신(Lysine) 잔기와 반응해 교차 결합(Crosslink)을 형성해요. 이렇게 '수식(修飾)된' 단백질은 세포가 제대로 분해하기 어려워지고, 이상 기능 단백질이 쌓이는 단초가 돼요. MDA는 DNA 구아닌 염기와도 반응해 MDA-dG 부가물을 만들 수 있어요.

4-HNE는 오메가-6 지방산(특히 리놀레산·아라키돈산) 산화에서 주로 생성돼요. 히스티딘·시스테인·리신 잔기와 빠르게 반응하며, 효소 활성 부위나 수용체 구조를 바꿔 세포 신호 전달을 교란할 수 있어요. 4-HNE의 혈중·조직 농도는 산화 스트레스 수준을 나타내는 생체 표지자로 활용돼요.

MDA·4-HNE가 세포에 미치는 영향은 크게 세 경로로 나뉘어요. 첫째, 세포막 인지질의 유동성이 떨어져요. 알데하이드가 인지질 사슬에 결합하면 막의 물리적 특성이 변해 이온 채널·수용체 기능이 저하될 수 있어요.

둘째, 미토콘드리아 산화 인산화 과정의 효소들이 4-HNE에 의해 수식되면 ATP 생산 효율이 낮아진다는 연구 결과가 있어요. 세포 에너지 대사에 부담을 줄 수 있는 경로예요.

셋째, Nrf2 경로(항산화 방어 네트워크)를 자극하는 동시에, 과도한 알데하이드 부하는 염증 신호인 NF-κB 경로도 활성화 할 수 있어요. 어유 보충이 본래 목적했던 항염 효과와 정반대 방향으로 작용하는 역설이 생기는 거예요. 다만 이 메커니즘의 대부분은 세포 실험과 설치류 연구에서 확인됐으며, 반려동물에서 동일하게 적용된다고 단정하기에는 연구가 더 필요해요.

어유를 보충하면 체내 비타민 E 요구량이 증가해요. 이유는 두 가지예요. 첫째, 산화되지 않은 EPA·DHA도 세포막에 통합되면 산화 공격에 노출되고, 이때 비타민 E가 라디칼을 제거하는 1차 방어제로 소모돼요.

둘째, 어유 자체에 산화 부산물이 이미 포함돼 있다면 섭취 후 위장관에서 추가적으로 알데하이드 반응이 일어나 비타민 E를 더 빠르게 소진해요. NRC 2006은 어유 보충 시 비타민 E를 함께 보강하도록 권고해요. 오메가-3 보충제 라벨에 '비타민 E 배합'이 표기된 이유가 바로 이것이에요.

일부 연구에서 산패한 어유를 반복 급여한 개에서 혈청 비타민 E 수치가 대조군보다 낮아진 결과가 보고돼 있어요. 이는 항산화 보유량 전반이 낮아지는 방향이어서, 특히 산화 스트레스가 높은 노령 개체나 만성 질환 아이에게 영향이 클 수 있어요.

산화 부산물 노출을 실질적으로 줄이려면 어유의 산패 정도를 가늠하는 기준이 필요해요. 초기 산화를 나타내는 과산화물가(PV)와 2차 알데하이드 부산물 축적량을 보여주는 p-아니시딘가(AV)를 조합한 TOTOX 지수(= 2×PV + AV)가 가장 많이 쓰이는 지표예요. 국제어유 품질 기준(IFOS)은 TOTOX 26 이하를 권장해요.

가정에서는 실험실 장비 없이도 단계별로 상태를 점검할 수 있어요. 냄새가 생선 특유의 가벼운 비린 향에서 페인트·기름 냄새로 바뀌거나, 색이 연한 황금색에서 탁한 노란색·갈색으로 짙어지면 2차 알데하이드 부산물이 이미 상당히 쌓인 신호예요.

가장 확실한 방법은 개봉 후 4~8주 이내 소진이에요. 어유를 사용하는 수량에 맞게 소용량을 구매하고, 개봉 직후부터 냉장 보관과 차광 용기 원칙을 지키면 산화 부산물 노출을 크게 줄일 수 있어요.