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문제 정의
- 본 연구는 저항전분이 인체내 영양생리 효과에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 건강한 여자 대학생을 대상으로 섬유소와 RS 3형 전분, RS 4형 전분을 포함하는 식사를 각각 1주간씩 섭취시키며 식사조사와 변 및 혈액을 채취 측정하여 다음의 결과를 얻었다.
- 이에 본 연구에서는 RS 3 및 RS 4를 식이에 첨가 급식시켰을 때 인체에 대한 대사에너지 섭취량, 단백질 및 지방의 외견적 소화율과 혈장 총콜레스테롤 및 HDL-cho-lesterol 함량에 미치는 영향을 섬유소 첨가급식 때와 비교 검토하고자 한다.
제안 방법
- 근래 본 실험실에서는 옥수수 전분을 이용하여 고압 가열 - 냉각과정을 반복하는 방법으로 RS 3 및 가교결합을 증가시키는 방법으로 RS 를 개발한 바 있는데 Englyst 등2" 의 분류에 의하면 전분의 노화에 의해 형성된 것을 RS 3, 전분분자의 결합모양이 다르게 형성되어 효소에 저항성을 갖는 것을 RS 4로 구분하였다. 이 중 저항전분 Type ID에 대하여 오 등渤은 횐쥐를 대상으로 에너지 영양소 이용효율에 미치는 영향을 밝힌 보고와 인체를 대상으로 김 등或이 저항전분 Type I 첨가 급식으로 변 중 담즙산 배설량이 증가한다는 일부 보고가 있을 뿐이다.
- 龄 뇨 중 에너지 손실량은 micro Kjeldahl법으로 측정한 뇨의 질소 배설량으로부터 환산하였다. 龄 식이로 부터 측정한 총 에너지 섭취량 (gross energy: GE)에서 변(fecal energy: FE)과 뇨를 통한 에너지 (urinary energy: UE) 손실량을 감하여 대사에너지량 (metabolizable energy: ME)를 산출하였다.
- 각 식이 기간별 식이 및 대변시료의 일정량을 냉동 건조법으로 분말 처리한 시료를 대상으로 bomb-calorimeter (Yoshia Seisakusho, Nenken type, Japan)를 이용하여 에너지량을 측정하였다.龄 뇨 중 에너지 손실량은 micro Kjeldahl법으로 측정한 뇨의 질소 배설량으로부터 환산하였다.
- 모든 실험대상자들은 단계별 실험 첫날과 마지막날 혈액을 채취하여 Hemoglobin (Hb) 농도 및 Hematocrit (Het)치를 측정“ 하였으며 임상증상의 이상유무를 토대로 실험 기간 중 각 대상자들의 건강상태를 관찰하였다.
- 0 g/ kg을 공급할 수 있는 식단을 작성하였다. 셀룰로오스, RS3 및 RS4는 1일 1인당 27 g과 일반식품을 통한 섬유소 함량이 3 g이 되도록 조리하여 섭취하도록 하였으며, 식단 작성 시 본 실험에 사용한 열량은 저항전분 (RS3형 전분: 33%, RS4형 전분: 45%)을 제외한 나머지 것을 옥수수 전분으로 간주하여 그것의 열량을 참조하였다.
- 셀룰로오스, RS3 및 RS4를 첨가한 식사별로 나누어 처음 1주간은 셀룰로오스식사 (Cellulose diet: CED), 2주째는 RS3형 전분식사 (Resistant starch 3 diet: RS3D) 그리고 3주째는 RS4형 전분식사 (Resistant starch 4 diet: RS4D)를 급식시켰다.
- 실험식사의 조리 및 급식은 영양사 및 연구원의 엄격한 관리 감독 하에 실시하였으며 음식은 주어진 장소에서 비교적 일정한 시간 (아침 08 : 30, 점심 12 : 30, 저녁 18 : 00)에 섭취토록 하였다.
- 음식물 및 배설물 시료의 채취는 각 단계별 실험기간 중 마지막 3일 동안 대상자들이 섭취하는 모든 음식물과 그리고 배설물로서 대변 및 소변의 전량을 수거하였고, 각각의 총량을 측정한 후 그 일부를 분석용 시료로 사용하였다. 즉 음식물은 각 대상자들이 섭취하는 양을 측정하고, 이를 토대로 여분의 음식물에서 동량을 평취하였으며 대변은 1일 1회 기상직후 미리 칭량된 용기에 수집하여 음식물 및 대변의 양과 대략 동량의 증류수와 함께 균질기에서 곱게 균질화 시킨 후 그 일부를 밀폐된 용기에 넣어 -20P 냉동고에 보관하였다.
- 혈액의 헤모글로빈 및 헤마토크리트치와 혈장 총 콜레스테롤 및 HDL-cholesterol 함량 측정은 혈액 자동분석기(Fuji Dri-Chem 3000, Japan)로 측정하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 식사는 섬유소를 함유하는 셀룰로오스 식사 (Cellulose diet: CED) 및 저항전분 3 및 4를 각각 함유하는 RS3 식사 (Resistant starch 3 diet : RS3D) 및 RS4 식사 (Resistant starch 4 diet: RS4D)를 급식하였으며 각 실험식사는 한국인 성인여성 1일 1인당 열량 권장량 畛 37 kcal/kg 및 단백질 권장량 1.0 g/ kg을 공급할 수 있는 식단을 작성하였다. 셀룰로오스, RS3 및 RS4는 1일 1인당 27 g과 일반식품을 통한 섬유소 함량이 3 g이 되도록 조리하여 섭취하도록 하였으며, 식단 작성 시 본 실험에 사용한 열량은 저항전분 (RS3형 전분: 33%, RS4형 전분: 45%)을 제외한 나머지 것을 옥수수 전분으로 간주하여 그것의 열량을 참조하였다.
- 실험대상자는 외견상 특기할 만한 이상이 없는 21~22세의 건강한 여대생으로 본 연구의 취지와 내용을 충분히 이해하고 협조할 수 있는 9명을 선정하였으며 , 각각의 대상자에게 단계별 실험 첫날과 마지막날의 신체상황을 측정하였다. 모든 실험대상자들은 단계별 실험 첫날과 마지막날 혈액을 채취하여 Hemoglobin (Hb) 농도 및 Hematocrit (Het)치를 측정“ 하였으며 임상증상의 이상유무를 토대로 실험 기간 중 각 대상자들의 건강상태를 관찰하였다.
데이터처리
- 본 연구의 모든 실험결과는 SAS (Statistical Analysis System) 통계모델을 이용하여 각 실험군 별로 평균치와 표준오차를 구하였고, 실험군간의 비교는 ANOVA로 분석 후 Duncan's test를 이용하여 유의수준 a= 0.05에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
- 에너지량을 측정하였다.龄 뇨 중 에너지 손실량은 micro Kjeldahl법으로 측정한 뇨의 질소 배설량으로부터 환산하였다. 龄 식이로 부터 측정한 총 에너지 섭취량 (gross energy: GE)에서 변(fecal energy: FE)과 뇨를 통한 에너지 (urinary energy: UE) 손실량을 감하여 대사에너지량 (metabolizable energy: ME)를 산출하였다.
- 호화액을 실온에서 냉각시킨 후 에서 1일간 저장하였고, 가열-냉각 횟수를 2회 까지 반복한 다음, 냉동건조기(Freeze dryer, I 1-Sin Engineering Co, Korea)에서 건조시킨 후 100 메쉬 체를 통해 얻었다. 냉동건조한 amylo-maizeVH 중 저항전분의 함량은 pancreatin-gravimetric method301* 이용하여 측정하였으며 그 함량은 33%였다.
- 단백질 섭취량은 각 식이 중 질소를 micro Kjeldahl법으로 측정하고 질소계수 6.25배하여 단백질량으로 환산하였으며 지방 섭취량은 Soxhlet법으로 측정하였다. 단 식이 섬유소 섭취 량은 식품분석표助의 자료를 이용 환산하였다.
- 건조된 시료는 마쇄기로 마쇄하고, 100 메쉬 체를 통해 얻었다. 제조된 amylomaizeVK (RAMS) 중 저항전분의 함량은 pancreatin-gravimetric method301를 이용하여 측정하였는데 45% 이었다.
성능/효과
- 2. 2배나 높으며 대사에너지 량이 CED, RS3D 및 RS4D 기간순으로 낮아지는 결과로 보아 저항전분이 에너지 이용율을 감소시키기는 하나 섬유소보다는 에너지 이용율이 높고, 특히 RS4가 이용율이 더 높다고 하겠다.
- HDL-cholesterol 함량은 CED 기간에서 52.11 ± 14.32 mg/dl, RS3D 기간에서 55.00 ± 7.42 mg/dl이었으며 RS4D 기간에서는 50.44 ± 10.07 mg/dl로 기간별 유의적 차이는 없었다.
- HDL-cholesterol 함량은 CED 기간에서 52.11 ± 14.32 mg/dl, RS3D 기간에서 55.00 ± 7.42 mg/dl이었으며 RS4D 기간에서는 50.44 ± 10.07 mg/dl로 기간별 유의적 차이는 없었다.
- 이는 섬유소, RS3 및 RS4 첨가에 의한 단백질 흡수율 저하효과로 생각된다. 그러나 단백질 흡수율이 CED 및 RS3D와는 큰 차이 없으나 RS4D에 다소 높아지는 결과로 보아 RS3는 섬유소와 유사한 단백질 흡수 저하효과를 보이나 RS4는 이들보다 흡수 저하 효과 면에서 다소 약한 것으로 생각된다.
- 뇨중 에너지 배설량은 CED 기간에는 62±2 kcal/ day, RS3D 기간에는 56 ± 3 kcal/day, RS4D 기간에는 69 ± 2 kcal/day로 RS4D 기간은 CED 기간과 RS3D 기간에 비해 유의적으로 더 높았다 (p <0.05).
- 뇨중 에너지 배설량은 CED 기간에는 62±2 kcal/ day, RS3D 기간에는 56 ± 3 kcal/day, RS4D 기간에는 69 ± 2 kcal/day로 RS4D 기간은 CED 기간과 RS3D 기간에 비해 유의적으로 더 높았다 (p <0.05).
- 단백질 섭취량은 CED 기간에 58.77 + 0.94 g/day 및 RS3D 기간에 60.09 ± 1.39 g/day로 두 기간의 단백질 섭취량은 유사하였는데, RS4D 기간에는 66.45 ± 0.76 g/ day로 CED 및 RS3D 기간에 비해 유의적으로 더 높았다 (p <0.05). 단백질의 변중 배설량은 CED 기간이 10.
- 단백질 섭취량은 CED 기간에 58.77 ± 0.94 g/day 및 RS3D 기간에 60.09 ± 1.39 g/day로 두 기간의 단백질 섭취 량은 유사하였는데, RS4D 기간에는 66.45 ± 0.76 히 day로 CED 및 RS3D 기간에 비해 유의적으로 더 높았다 (p<0.05).
- 단백질 섭취량은 한국인 영양권장량後에 비해 CED 기간이 106%, RS3D 기간이 109% 및 RS4D 기간이 120%로 권장량을 상회하였다.
- 단백질의 외견적 소화율 (apparent protein digestibility)은 CED 기간이 82.61 ± 0.57%, RS3D 기간이 83.21 ± 0.48% 및 RS4D 기간이 85.22 ± 0.51%로 CED 기간에 비하여 RS3D 기간은 유사하였으나 RS4D 기간은 다소 높았다 (p< 0.05).
- 단백질의 외견적 소화율 (apparent protein digestibility)은 CED 기간이 82.61 ± 0.57%, RS3D 기간이 83.21 ± 0.48% 및 RS4D 기간이 85.22 ± 0.51%로 CED 기간에 비하여 RS3D 기간은 유사하였으나 RS4D 기간은 다소 높았다 (p< 0.05).
- 대상자들의 실험전 신장은 평균 162.3 ± 1.7 cm, 체중은 55.1 ± 1.5 kg이었으며, BMI는 평균 21.0 ±0.8 kg/n? 이었다.
- 변중 에너지 배설량은 CED 기간에 269 ± 10 kcaVday, RS3D 기간에 121 ± 4 kcal/day 및 RS4D 기간에 121 ± 4 kcal/day로 RS3D 기간과 RS4D 기간은 유사하였으며 CED 기간이 유의적으로 2.2배 더 높았다 (p <0.05).
- 05). 변중 에너지 배설량은 CED 기간에 269 ± 10 kcal/day, RS3D 기간에 121 ± 4 kcal/day 및 RS4D 기간에 121 ± 4 kcal/day로 RS3D 기간과 RS4D 기간은 유사하였으며 CED 기간이 유의적으로 2.2배 더 높았다 (p<0.05). 뇨중 에너지 배설량은 CED 기간에는 62 ±2 kcal/day, RS3D 기간에는 56 ± 3 kcal/day, RS4D 기간에는 69 ± 2 kcal/day로 RS4D 기간은 CED 기간과 RS3D 기간에 비해 유의적으로 더 높았다 (p<0.
- 본 실험 대상자의 신장은 평균 162.3 cm이었으며, 체중은 평균 55.1 kg이었다. 신장과 체중에 의한 BMW 21.
- 본 실험 대상자의 실험식이 기간에 따른 셀룰로오스와 저항전분 이외 함유된 식이섬유의 계산치는 CED 기간이 1.9 ± 0.0 g. RS3D 기간이 2.
- 본 실험에서 대사에너지량 (metabolizable energy: ME)은 RS4D 기간에 1737 ± 19 kcal/day로 가장 높았으며 , RS3D 기간에 1625 ± 21 kcal/day, CED 기간에 1513 ± 32 kcal/day 순으로 유의적인 차이를 나타냈다 (p < 0.05).
- 본 연구의 각 식사별 외견적 지방 흡수율이 선행 연구 결과보다 보다 높고 각 식사 기간별 홉수율이 비슷한 점으로 보아 본 연구에 사용한 식사에서 섬유소, RS3 및 RS4 첨가에 의한 지방 흡수율 저하효과는 크지 않은 것으로 생각되며, CED, RS3D 및 RS4D식사 별 지방 홉수율 에 미치는 영향은 유사한 것으로 섕각된다.
- 에너지 섭취량, 배설량 및 대사에너지량은 Table 3과 같았다 각 실험기간 중 섭취한 음식물을 수거하여 분석한 결과 에너지 섭취량은 CED 기간에는 1일 평균 섭취량은 1843±31 kcal이었으며, RS3D 기간의 경우 1803 ± 20 kcal이었으며 , RS4D 기간에서는 1928 ± 22 kcal로 RS4D 기간이 CED와 RS3D 기간보다 에너지 섭취량이 유의적으로 높았다 (p< 0.05).
- 에너지 섭취량은 CED (Cellulose), RS3D (Resistant starch 3 diet) 및 RS4D (Resistant starch 4 diet) 기간에 각각 1일 평균 1843±31 kcal, 1803 ± 20 kcal, 1928 ± 22 kcal로 RS4D 기간이 CED와 RS3D 기간보다 에너지 섭취량이 유의적으로 높았다 (p <0.05). 변중 에너지 배설량은 CED 기간에 269 ± 10 kcal/day, RS3D 기간에 121 ± 4 kcal/day 및 RS4D 기간에 121 ± 4 kcal/day로 RS3D 기간과 RS4D 기간은 유사하였으며 CED 기간이 유의적으로 2.
- 에너지 섭취량은 한국인 에너지권장량就과 비교하여 CED 기간에는 90%, RS3D 기간에는 90%, RS4D 기간에는 96%를 섭취로 각각 다소 낮았으나 이들 대상자들이 가벼운 노동에 속하는 여자 대학생임을 감안할 때 세 기간 모두 권장량과 거의 비슷하게 섭취하였다고 생각된다.
- 이상에서와 같이 섬유소에 비하여 RS3는 에너지 이용율, 단백질 흡수 및 혈장 총 콜레스테롤에 함량에서 유사한 효과를 보이는 경향에 반하여 RS4는 에너지 이용율 및 단백질 흡수율에서 다소 높은 성적을 나타내는 것으로 보아 인체 생리활성에서 섬유소나 RS3는 상호 유사하나 RS4는 이들과는 다른 것으로 생각된다.
- 이상의 선행연구를 참고로 하고, 본 연구에서 CED 기간에 대변으로의 에너지 배설량이 RS3D 및 RS4D보다 2. 2배나 높으며 대사에너지 량이 CED, RS3D 및 RS4D 기간순으로 낮아지는 결과로 보아 저항전분이 에너지 이용율을 감소시키기는 하나 섬유소보다는 에너지 이용율이 높고, 특히 RS4가 이용율이 더 높다고 하겠다.
- 지방 섭취량은 CED 기간에 39.81 ± 1.95 g/day, RS 3D 기간에 31.35 ± 0.79 g/day 및 RS4D 기간에 33.31 ± 1.11 g/day로 CED는 RS3D 및 RS4D에 비하여 현저하게 높았다 (p< 0.05).
- 지방 섭취량은 CED, RS3D 및 RS4D 기간에 각각 1일 평균 39.81 ± 1.95 g, 31.35 ± 0.79 g, 33.31 ± 1.11 g로 CED 기간이 가장 높았으며, RS3D 기간과 RS4D 기간의 지방 섭취량은 유사하였다. 지방의 변중 배설량은 CED 기간에 3.
- 지방 섭취량은 한국인 영양권장량後에서 총 열량의 20% 정도를 지방으로 섭취할 것을 권장하고 있는데 본 실험식이에서는 CED 식사 기간에서 19%, RS3D와 RS4D 기간에서는 16% 정도 섭취하였으며, 이는 한국인 1일 섭취량»에 비하여 CED 기간은 비슷하였으나 RS3D와 RS4D 기간에는 다소 낮은 편이었다.
- 총 콜레스테롤 함량은 CED 기간에서 144.33 ± 19.05 mg/dl, RS3D 기간에서 155.44 ± 18.25 mg/dl이었으며 RS4D 기간에서는 160.22 ± 26.60 mg/dl로 기간별 유의적 차이는 없었다. HDL-cholesterol 함량은 CED 기간에서 52.
- 총 콜레스테롤 함량은 CED 기간에서 14433 ± 19.05 mg/dl, RS3D 기간에서 155.44 ± 18.25 mg/dl이었으며 RS4D 기간에서는 160.22 ± 26.60 mg/dl로 기간별 유의적 차이는 없었다.
후속연구
- Jenkins 등'%은 저항전분의 보충과 HDL-cholesetrol 함량은 정의 상관관계를 갖는다고 하였다. 본 연구에서는 HDL-cholesterol, %HDL-cholesterol 및 동맥경화지수가 각 식사 기간별 유의적 차이를 나타내지 않았는데, 이는 혈장 총 콜레스테롤 함량변동과 함께 앞으로 각 식사 조건별 보다 장기간 급식에 의한 생리활성 연구가 요망된다.
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