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문제 정의
- 또한 농산물에 대한 효소적 미세화 (enzymatic maceration) 후 식이 섬유가 다량 함유된 단세포 함유반응물의 특성 조사가 이루어졌다(10, 11). 본 연구는 당근, 무 단세포 물의 식이섬유 특성 및 단세포함유 반응물의 섭취가 흰쥐의 배변 특성, 무기질 흡수율 및 소장과 대장의 구조에 미치는 영향을 조사하였기에 보고하고자 한다.
제안 방법
- 당근, 무와 같은 채소류의 단세포물은 불용성 식이섬유의 좋은 급원이었다. 32마리의 Sprague-Dawley계 흰쥐를 대조군, 섬유소군, 당근 단세포물군 및 무 단세포물군 등 4개의 처리군으로 구분하여 5% 단세포물이 함유된 식이를 4주간 급여하였다. 무기질 중 Mg의 흡수율은 대조군에 비해 당근 과 무 단세포물군에서 유의적으로 높았다.
- 4주간 사육한 흰쥐를 12시간 절식시킨 후에 테르로 가볍게 마취시켜 개복한 다음 장기를 적출하여 소장과 대장(맹장 제외)의 길이를 잰 후 절개하여 내용물을 제외한 각각의 무게를 측정하였다.
- 당근, 무단세포물이 흰쥐의 배변 특성, 무기질 흡수율 및 소장과 대장의 구조에 미치는 영향을 조사하기 위하여 5% 배합비에 해당하는 건조한 단세포물을 첨가하여 제조한 식이를 급여 후 무기질 흡수율, 변의 중량과 미세구조, 장통과 시간, 소장과 대장의 무게 및 길이 등을 측정하였다. 당근, 무생시료와 이들 단세포물의 식이섬유 함량과 조성을 분석한 결과 건물량 기준으로 생시료 건조물의 경우 당근은 총 식이섬유 함량이 28.
- 이들의 단세포화를 위해 사용한 효소는 protopectinase 중 Sumyzyme MC(신일본화학공업, Japan)로 효소 활성이 4, 000 unit/g였다. 당근, 무를 세척하여 5 X 5 X 5 mm3^] 크기로 세절한 후 동량의 증류수 및 원료 중량의 0.05%에 해당하는 Sumyzyme MC를 가하여 shaking incubator에서 250 rpm으로 40℃에서 3시간 진탕하면서 반응시켰으며 얻어진 반응물은 1 mm(18 mesh) sieve를 통과시켜 단세포 함유 반응물로 하였다(12).
- 당근과 무 단세포물의 제조는 상기에서 얻어진 단세포 함유 반응물을 5,000 rpm에서 5분간 원심 분리하여 얻어진 침전물을 각각의 단세포물로 하였다. 본 실험에 사용한 식이는 단세포물군의 경우 동결건조한 단세포 분말이 5% 되도록 첨가한 후 Table 1의 조성으로 제조하였다.
- 그러나 식이섬유가 변비에 미치는 영향을 포함한 장기능에 미치는 영향 연구는 sodium alginate와 cellulose가 흰쥐의 소화 생리에 미치는 영향⑼ 등 일부 연구가 이루어졌다. 또한 농산물에 대한 효소적 미세화 (enzymatic maceration) 후 식이 섬유가 다량 함유된 단세포 함유반응물의 특성 조사가 이루어졌다(10, 11). 본 연구는 당근, 무 단세포 물의 식이섬유 특성 및 단세포함유 반응물의 섭취가 흰쥐의 배변 특성, 무기질 흡수율 및 소장과 대장의 구조에 미치는 영향을 조사하였기에 보고하고자 한다.
- 무기질 분석 및 흡수율은 동결건조한 변을 식이의 무기질 분석 방법과 동일하게 실행하였다. 무기질의 홉수율은 식이 내에 함유된 무기질 양을 측정하여 무기질 섭취량을 추정하고, 변내 무기질 함량을 측정하여 무기 질 배설량을 추정하였다. 즉 무기질의 흡수율은 (섭취량 -배설량)/섭취량X100으로 계산하였다.
- 즉 무기질의 흡수율은 (섭취량 -배설량)/섭취량X100으로 계산하였다. 변의 미세구조는 동결건조한 변을 백금을 증착하여 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy, S-2380N, HITACHI, Japan)으로 가속전압 15 kV에서 500배로 관찰하였다
- 소장의 미세 구조 관찰을 위하여 회 맹장 부위로부터 10 cm 부위를 잘라 2.5% glutaraldehyde 용액에 24시간 침지하여 1차 고정시킨 다음 0.1 M potassium phosphate buffer(pH7.2)로 매회당 20분씩 2~3회 세척한 후 1% osmium tetroxide 용액에 90분간 2차 고정 후 탈수하여 냉동보관하였 으며 분석 시 코팅하여 주사전자현미경(SEM)으로 가속전압 15 kV에서 300배로 관찰하였다.
- 본 실험에 사용한 식이는 단세포물군의 경우 동결건조한 단세포 분말이 5% 되도록 첨가한 후 Table 1의 조성으로 제조하였다. 식이섬유 함량 및 단세포물의 종류에 따른 배변효과 등을 보기 위하여 식이에 식이섬유를 첨가하지 않은 대조군(Control), cellulose를 5% 첨가한 섬유소군(Cellulose), 단세포물 함량이 5% 되도록 첨가한 당근 단세포물군(Carrot), 무 단세포물군(Radish)으로 구분하였다.
- m) 수거 하여 변 중량(wet weight)을 재고 -70℃ 냉동고에 보관하고 분석 전에 동결건조하여 중량을 잰 후 건조중량(dry weight)으로 하였으며, 무기질 분석은 식이의 무기질 분석과 동일하게 하였고 단백질 함량은 micro Kjeldahl법, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법으로로 산출하였으며 단백질과 지방의 소화율은 (섭취량-배설량)/섭취량X100으로 계산하였다. 식이섬유는 동결건조한 변을 분쇄하여 총 식이섬유를 분석하였으며 흡수율은 (섭취량-배설량)/섭취량X100으로 계산하였다. 무기질 분석 및 흡수율은 동결건조한 변을 식이의 무기질 분석 방법과 동일하게 실행하였다.
- 각 cage에 한 마리씩 넣어 4주간 사육하였으며 사육실의 온도는 20±2℃로 유지하였다. 식이와 물은 제한 없이 먹을 수 있도록 하였으며 식이섭취량은 매일 일정한 시간 잔량을 측정하였으며, 체중은 1주일에 한 번씩 측정하였다.
- 실험 식이에 함유된 무기물 중 Ca, P, K, Na, Mg 등의 함량을 측정하였다. 건식 회화법으로 회 분을 만든 후 소량의 탈이 온수를 첨가하여 회화된 시료를 적신 후 HNO3 용액(HNCh : 이온 교환수 = 1 : 1) 5 mL을 가하여 100~120℃의 hot plate에서 증발, 건고시킨 다음 500℃의 회화로에서 1시간 재 회화시켰다.
- 장 통과 시간(gastrointestinal transit time)의 측정은 car- mine red를 이용하여 이를 0.5% 농도로 첨가 후 식이를 제조한 것을 실험식이 3주 후 급여하여 처음 투여 시간으로부터 적색 변이 검출되기까지의 시차로 하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 당근과 무는 수퍼 마켓에서 구입, 사용하였다. 이들의 단세포화를 위해 사용한 효소는 protopectinase 중 Sumyzyme MC(신일본화학공업, Japan)로 효소 활성이 4, 000 unit/g였다.
- 본 실험에 사용한 실험동물은 생후 4주 된 체중 70-80 g 되는 Sprague Dawley계 숫컷 흰쥐 32마리를 2주간 예비사육 후 4군으로 나누어 사용하였다. 각 cage에 한 마리씩 넣어 4주간 사육하였으며 사육실의 온도는 20±2℃로 유지하였다.
데이터처리
- 실험식이에 의한 결과는 평균土표준오차로 나타내었으며 통계 처리는 SAS를 이용하였다. 각 군에 따른 유의차 검증은 분산분석을 한 후 a = 0.05 수준에서 Duncan의 다중비교법으로 하였다.
- 실험식이에 의한 결과는 평균土표준오차로 나타내었으며 통계 처리는 SAS를 이용하였다. 각 군에 따른 유의차 검증은 분산분석을 한 후 a = 0.
이론/모형
- 각 실험동물의 변은 실험기간 중 마지막 주 일주일 동안 하루에 한 번(5: 00 p.m) 수거 하여 변 중량(wet weight)을 재고 -70℃ 냉동고에 보관하고 분석 전에 동결건조하여 중량을 잰 후 건조중량(dry weight)으로 하였으며, 무기질 분석은 식이의 무기질 분석과 동일하게 하였고 단백질 함량은 micro Kjeldahl법, 조지방 함량은 Soxhlet 추출법으로로 산출하였으며 단백질과 지방의 소화율은 (섭취량-배설량)/섭취량X100으로 계산하였다. 식이섬유는 동결건조한 변을 분쇄하여 총 식이섬유를 분석하였으며 흡수율은 (섭취량-배설량)/섭취량X100으로 계산하였다.
성능/효과
- 이상의 결과로 당근과 무의 단세포물 5% 급여는 식이섬유 흡수율을 증가시키고, 체중도 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 그리고 변의 식이섬유 증가와 장 통과 시간을 단축하는 것으로 나타났으며, 기타 변비와 관련된 배변 특성 등에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
- 무기질 중 Mg의 흡수율은 대조군에 비해 당근 과 무 단세포물군에서 유의적으로 높았다. 그리고 섬유소 급여는 변의 양을 유의적으로 증가시켰으며, 지질소화율은 유의적으로 감소시켰다. 대장의 길이는 다른 군에 비해 당근과 무군이 유의적으로 긴 것으로 나타났다.
- 51 g으로 당근 단세포물군이 다른 군에 비하여 유의적으로 낮았다. 그리고 소장의 길이는 섬유소 군이 80.00 cm, 대조군이 94.06 cm, 당근 단세포물군이 89.81 cm, 무 단세포■물군이 88.63 cm로 대조군과 섬유소간에 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다. 대장의 무게는 실험군간 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났으나 길이는 당근과 무 단세포물군이 대조군과 섬유소 군에 비해 상대적으로 긴 것으로 나타나 당근 단세포물군이 15.
- 당근, 무단세포물이 흰쥐의 배변 특성, 무기질 흡수율 및 소장과 대장의 구조에 미치는 영향을 조사하기 위하여 5% 배합비에 해당하는 건조한 단세포물을 첨가하여 제조한 식이를 급여 후 무기질 흡수율, 변의 중량과 미세구조, 장통과 시간, 소장과 대장의 무게 및 길이 등을 측정하였다. 당근, 무생시료와 이들 단세포물의 식이섬유 함량과 조성을 분석한 결과 건물량 기준으로 생시료 건조물의 경우 당근은 총 식이섬유 함량이 28.76%, 불용성 식이섬유 함량이 21.45%였으며, 무는 총 식이섬유 함량이 23.14%, 불용성 식이섬유 함량이 16.77%였다. 단세포물의 경우 당근은 총 식이섬유 함량이 44.
- 63 cm로 대조군과 섬유소간에 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다. 대장의 무게는 실험군간 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났으나 길이는 당근과 무 단세포물군이 대조군과 섬유소 군에 비해 상대적으로 긴 것으로 나타나 당근 단세포물군이 15.94 cm, 무 단세포물군이 15.88 cm, 섬유소 군이 15.13 cm, 대조군이 1438 cm로 단세포물군이 대조군보다 긴 것으로 나타나 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다. 섬유소를 포함한 비소화성 다당류의 급여에 따른 장기 확장의 결과로 이는 생물학적 적응현상이라고 생각된다.
- 반면 섬유소 군은 섭취량 대비 89% 이상 배설되었다. 동결건조한 변의 총 식이섬유 함량은 대조군이 13.27%였고, 당근, 무 단세포물군이 21.63%, 20.23 %였으나 섬 유소군은 59.43%로 큰 차이를 보여 각 군간 유의적인 차이를 보였다. 이는 변의 중량, 영양성분의 흡수량, 성분조성, 미세구조 등과 큰 관련이 있다.
- 대장의 길이는 다른 군에 비해 당근과 무군이 유의적으로 긴 것으로 나타났다. 또한 주사전자현미경에 의한 소장 융모 관찰 결과 섬유소와 단세포물 급여 군의 융모에서 수는 적고 잎 모양의 돌림 주름이 조밀하게 발달되어 있었다. 이상의 결과로 당근과 무의 단세포물 5% 급여는 식이섬유 흡수율을 증가시키고, 체중도 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다.
- 32마리의 Sprague-Dawley계 흰쥐를 대조군, 섬유소군, 당근 단세포물군 및 무 단세포물군 등 4개의 처리군으로 구분하여 5% 단세포물이 함유된 식이를 4주간 급여하였다. 무기질 중 Mg의 흡수율은 대조군에 비해 당근 과 무 단세포물군에서 유의적으로 높았다. 그리고 섬유소 급여는 변의 양을 유의적으로 증가시켰으며, 지질소화율은 유의적으로 감소시켰다.
- 이는 불용성 식이섬유인 섬유소가 장내에서 발효되지 않고 변으로 배설되어 변량을 증가시키는 것으로 생각된다. 분변 중 단백질 함량은 무 단세포물군이 다른 군에 비해 배설되는 양이 유의적으로 감소하였으며 지질은 섬유소 군이 0.08 g으로 다른 군에 비해 유의적으로 높았다. 소변량은 섬유소 군이 9.
- 동물실험 4주째 1주일간의 분변의 무게와 소변의 부피 등을 분석한 결과는 Table 5와 같다. 수집한 변의 하루평균 습중 량은 무 단세포물군이 0.73 g, 대조군이 0.99 g, 당근 단세포물군이 1.48 g, 섬유소군이 1.85g으로 섬유소군이 가장 높았다. 수집한 분변의 외형은 식이섬유를 섭취하지 않은 대조군은 검고 부피가 작은데 비하여 섬유소 군은 회색에 부피도 확연히 큰 것으로 나타났다.
- 85g으로 섬유소군이 가장 높았다. 수집한 분변의 외형은 식이섬유를 섭취하지 않은 대조군은 검고 부피가 작은데 비하여 섬유소 군은 회색에 부피도 확연히 큰 것으로 나타났다. 이는 불용성 식이섬유인 섬유소가 장내에서 발효되지 않고 변으로 배설되어 변량을 증가시키는 것으로 생각된다.
- 44 g으로 다른 군에 비해 약간 높았으나 군 간에 유의적인 차는 없었다. 실험기간 동안 실험동물의 체중증가량은 단세포 함유 반응물군 인 당근과 무 단세포물 섭취 군에서 각각 115.75 g, 112.44 g으로 대조군, 섬유소군의 95.08 g, 73.53 g보다 높았다. 특히 섬유소군과 단세포물군은 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 또한 주사전자현미경에 의한 소장 융모 관찰 결과 섬유소와 단세포물 급여 군의 융모에서 수는 적고 잎 모양의 돌림 주름이 조밀하게 발달되어 있었다. 이상의 결과로 당근과 무의 단세포물 5% 급여는 식이섬유 흡수율을 증가시키고, 체중도 유의적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 그리고 변의 식이섬유 증가와 장 통과 시간을 단축하는 것으로 나타났으며, 기타 변비와 관련된 배변 특성 등에 영향을 미치는 것으로 판단되었다.
- 7 시간으로 가장 길었고, 당근 단세포물군이 18시간, 무 단세 포물군이 17시간이었으며 섬유소 군이 15시간으로 가장 짧았다. 전반적으로 식이 섬유질은 위와 소장에서의 통과시간이 길어짐에도 불구하고 대장에서의 통과시간은 짧아져 최종 배설되는 시간은 짧아진다는 보고(13)가 있으며, 본 실험에서는 섬유소 군과 대조군은 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났으나 섬유소 군에 비해 총 식이섬유 함량이 절반 정도인 단세포물군과는 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서 장통과 시간 단축은 앞서 결과인 Table 2의 단세포물 중 불용성 식이섬유 함량과도 관련이 있을 것으로 생각된다.
- Table 7은 소장과 대장의 무게와 길이에 대한 각 처리군의 결과로서 소장의 무게와 대장의 길이에 있어서 유의적인 차가 있는 것으로 나타났다. 즉 소장의 무게에 있어 섬유소 군이 6.17 g, 대조군이 6.1 g, 무 단세포물군이 5.75 g, 당근 단세포물군이 5.51 g으로 당근 단세포물군이 다른 군에 비하여 유의적으로 낮았다. 그리고 소장의 길이는 섬유소 군이 80.
- 00%의 수치를 나타내었다. 총 식이섬유량에 대한 수용성 및 불용성 식이섬유량의 비율을 비교해 볼 때 불용성 식이섬유 함량이 총 식이섬유 함량의 80% 이상을 차지함을 알 수 있었다. 따라서 음식 물의 부피를 증가시켜 장을 통과하는 속도를 빠르게 하는 불용성 식이섬유의 함량이 높은 단세포 물이 배변효과에 큰 도움이 될 것으로 생각된다.
- 53 g보다 높았다. 특히 섬유소군과 단세포물군은 유의적인 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 섬유소 군은 K, Na 흡수율이 대조군에 비하여 유의적으로 낮았으나, 당근과 무단세포군은 대조군과 유의적인 차이를 보이지 않았다. 한편, Mg 흡수율은 당근과 무 단세포물군이 대조군에 비하여 유의적으로 높았다. 대조군의 경우 49.
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