In order to observe the effects of resistant starches on human glycemic response, nine female university students were investigated using cellulose (CED), resistant starch 3 (RS3D) and resistant starch 4 (RS4D) diets. Each woman's blood sugar and insulin, triacylglycerol and free fatty in plasma con...
In order to observe the effects of resistant starches on human glycemic response, nine female university students were investigated using cellulose (CED), resistant starch 3 (RS3D) and resistant starch 4 (RS4D) diets. Each woman's blood sugar and insulin, triacylglycerol and free fatty in plasma concentration were measured at fasting state, then 15, 30, 45, 60, 75, 90 and 120 minute after each test diet feeding. Glycemic indices of the Cellulose diet (CED: 57.9 $\pm3.00$), the Resistant starch 3 diet (RS3D: 52.6 $\pm7.9$) and the Resistant starch 4 diet (RS4D: 52.9 $\pm10.2$) were similar to each other, but they were significantly lower in comparison with those of white wheat bread diet (WWBD: 100). Insulinemic indices of the CED (49.8 $\pm8.2$), RS3D (50.0 $\pm7.3$) and RS4D (72.4 $\pm7.7$) were significantly lower in comparison with the white wheat bread diet (WWBD: 100), but among the dietary fiber diets, the insulinemic index of RS4D was significantly higher than the CED and the RS3D. Plasma triacylglycerol contents of the CED, RS3D and RS4D including WWBD showed gradual increase in tendency after lowering in early stage of each test diet feeding, but not significantly different in each dietary fiber added diet. Plasma free fatty acid contents of the CED, RS3D and RS4D including WWBD showed gradual decrease in tendency after each test diet feeding, but not significantly different by each dietary fiber added diet. In above results, we speculate that resistant starch 3 controls rapid elevation of blood sugar by delaying intestinal digestion and absorption of cellulose, but the result appears to be different from RS4 in comparison. Thus, RS3 intakes may contribute to the diet therapy of diabetic humans, but more studies on RS4 is needed in the future. (Korean J Community Nutrition 9(4): 528∼535, 2004)
In order to observe the effects of resistant starches on human glycemic response, nine female university students were investigated using cellulose (CED), resistant starch 3 (RS3D) and resistant starch 4 (RS4D) diets. Each woman's blood sugar and insulin, triacylglycerol and free fatty in plasma concentration were measured at fasting state, then 15, 30, 45, 60, 75, 90 and 120 minute after each test diet feeding. Glycemic indices of the Cellulose diet (CED: 57.9 $\pm3.00$), the Resistant starch 3 diet (RS3D: 52.6 $\pm7.9$) and the Resistant starch 4 diet (RS4D: 52.9 $\pm10.2$) were similar to each other, but they were significantly lower in comparison with those of white wheat bread diet (WWBD: 100). Insulinemic indices of the CED (49.8 $\pm8.2$), RS3D (50.0 $\pm7.3$) and RS4D (72.4 $\pm7.7$) were significantly lower in comparison with the white wheat bread diet (WWBD: 100), but among the dietary fiber diets, the insulinemic index of RS4D was significantly higher than the CED and the RS3D. Plasma triacylglycerol contents of the CED, RS3D and RS4D including WWBD showed gradual increase in tendency after lowering in early stage of each test diet feeding, but not significantly different in each dietary fiber added diet. Plasma free fatty acid contents of the CED, RS3D and RS4D including WWBD showed gradual decrease in tendency after each test diet feeding, but not significantly different by each dietary fiber added diet. In above results, we speculate that resistant starch 3 controls rapid elevation of blood sugar by delaying intestinal digestion and absorption of cellulose, but the result appears to be different from RS4 in comparison. Thus, RS3 intakes may contribute to the diet therapy of diabetic humans, but more studies on RS4 is needed in the future. (Korean J Community Nutrition 9(4): 528∼535, 2004)
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문제 정의
본 연구는 저항전분이 인체 혈당 조절기능에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 건강한 여자 대학생을 대상으로 하여 흰밀가루빵식를 대조식으로 하여 흰밀가루빵에 셀룰로 오스, RS3 및 RS4 전분을 첨가한 실험식을 급식시키기 직 전 및 급식 후 15, 30, 45, 60, 75, 90, 120분에 각각 혈 액을 채취하여 포도당, 인슐린, 중성지방 및 유리지방산의 함량변동을 측정한 결과 다음과 같은 성적을 얻었다.
이에 본 연구에서는 저항전분을 사람에게 첨가 급식시켰 을 때 혈액 중 포도당, 지질 및 인슐린 함량변동을 관찰함 으로써 저항전분이 인체 혈당 조절기능에 미치는 영향에 대하여 밝히고자 한다.
제안 방법
각 실험식사-섭취 마지막 날에 실험식을 급식시키기 직전 14시간 공복 상태 및 급식 후 15, 30, 45, 60, 75, 90 및 120분에 각각 혈액을 채취하였다. 채취한 혈액 일부는 ED TA로 항응고 처리된 시험관에 담고, 일부는 즉시 3000 rpm에서 20분간 원심분리하여 얻은 혈장을 분석 시까지 -70t 냉동고에 보관하였다.
한끼 당 흰밀가루빵식은 가급적 식이섬유소 함량이 낮은 흰밀가루 만으로 만든 것을 섭취하도록 하였다. 셀룰로오 스, RS3 및 RS4식은 흰밀가루에 셀룰로오스, RS3 및 RS4가 각각 한끼 당 10 g 이 되도록 조리하여 급식시켰다. 식단 작성 시 본 실험에 사용한 열량은 저항전분(RS3형 전분: 33%, RS4형 전분: 45%)을 제외한 나머지 것을 옥 수수 전분으로 간주하여 그것의 열량을 참조하였다.
3) 실험기간
실험식사에의 적응을 위하여 6일간 동일한 실험식사를 급식시킨 후 마지막 7일째 아침에 혈액 시료를 채취하였다. 처음 1주간은 CED, 2주째는 RS3D 그리고 3주째는 RS4D 를 급식시켰으며, 마지막 4주째에 대조식으로 WWBD를 급식시켰다.
실험식사의 조리 및 급식은 영양사 및 연구원의 엄격한 관리감독 하에 실시하였으며 음식은 주어진 장소에서 비교적 일정한 시간(아침 08 : 30, 점심 12 : 30, 저녁 18 : 00)에 섭취토록 하였으며 실험식사 이외 식품섭취는 엄격히 통제하였다.
실험대상자는 외견상 특기할 만한 이상이 없는 21~22세의 건강한 여대생으로 본 연구의 취지와 내용을 충분히 이해하고 협조할 수 있는 9명을 선정하였다. 즉 각각의 대상자들은 Hemoglobin (Hb) 농도, Hematocrit (Het)치, 임상증상의 이상유무와 신장, 체중 및 신체질량지수(BMD 등 혈액학적 소견과 신체 계측치를 통하여 실험 대상자의 선정여부를 결정하였다. 각 대상자들의 신체 상황은 Table 1 과 같다.
실험식사에의 적응을 위하여 6일간 동일한 실험식사를 급식시킨 후 마지막 7일째 아침에 혈액 시료를 채취하였다. 처음 1주간은 CED, 2주째는 RS3D 그리고 3주째는 RS4D 를 급식시켰으며, 마지막 4주째에 대조식으로 WWBD를 급식시켰다.
대상 데이터
셀룰로오 스, RS3 및 RS4식은 흰밀가루에 셀룰로오스, RS3 및 RS4가 각각 한끼 당 10 g 이 되도록 조리하여 급식시켰다. 식단 작성 시 본 실험에 사용한 열량은 저항전분(RS3형 전분: 33%, RS4형 전분: 45%)을 제외한 나머지 것을 옥 수수 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 선정하였다. 즉 각각의 대상자들은 Hemoglobin (Hb) 농도, Hematocrit (Het)치, 임상증상의 이상유무와 신장, 체중 및 신체질량지수(BMD 등 혈액학적 소견과 신체 계측치를 통하여 실험 대상자의 선정여부를 결정하였다.
데이터처리
본 연구의 모든 실험결과는 SAS (Statistical Analysis System) 통계모델을 이용하여 각 실험군 별로 평균치와 표준 오차를 구하였다. 실험군 간의 비교는 AN0VA로 분석 후 Duncan's test를 이용하여 유의수준 a = 0.
본 연구의 모든 실험결과는 SAS (Statistical Analysis System) 통계모델을 이용하여 각 실험군 별로 평균치와 표준 오차를 구하였다. 실험군 간의 비교는 AN0VA로 분석 후 Duncan's test를 이용하여 유의수준 a = 0.05에서 유의성을 검증하였다.
이론/모형
건조된 시료는 마쇄기로 마쇄하고, 100 메쉬체를 통해 얻었다. 냉동 건조한 amylomaizeVH 중 저항전분의 함량은 pancreatin- gravimetric method (American Association of Official Analytical Chemical Change in Method 1985)를 이용하여 측정하였으며 RS3형 전분 및 RS4형 전분의 함량은 각각 33% 및 45% 이었다.
혈당은 glucose oxidase법 (Rabbo & Terkil- dsen I960)에 의한 glucose kit (아산제약)를 이용하였으며, 중성지방은 Bucolo와 David의 방법(1973) 에 준한 효소법에 의한 kit (아산제약)를, 유리지방산 농도는 ACS- ACO 효소법에 의한 kit (극동제약, Japan)로 측정하였다. 인슐린의 함량측정은 Desbuquois와 Aurbach방법 (1971)에 준한 radioimmunoassay법을 사용하였다.
저항전분의 제조는 Mun (2001)의 방법에 의하였다. 즉 RS3형 전분은 amylomaizeVH (AMS)를 물과 1 : 3.
2로 흰밀가루빵식에 비하여 현저하게 낮았으나 각 식이섬유 첨가군 간에 현저한 차이는 없었다. WWBD의 인슐린지수롤 100으로 하였을 때 CED와 RS3D 및 RS4D의 인슐린 지수는 각각 49.8 ± 8.2, 50.0 ±7.3 및 72.4 ± 7.7로 CED와 RS3D에 비하여 RS4D는 현저하게 높았으나, WWBD에 비하여는 현저히 낮았다.
WWBD의 혈당 지수를 100으로 하였을 때 CED와 RS- 3D 및 RS4D의 혈당 지수는 각각 57.9 ± 3.0, 52.6 ±7.9 및 52.9 ± 10.2로 흰밀가루빵식에 비하여 현저하게 낮았으나 각 식이섬유 첨가군 간에 현저한 차이는 없었다. WWBD의 인슐린지수롤 100으로 하였을 때 CED와 RS3D 및 RS4D의 인슐린 지수는 각각 49.
대상자들의 신장은 평균 159.7 cm이었으며 체중은 평균 54.6 kg이었고 신장과 체중에 의한 BMW 21.0 ±0.5 kg/m?로 정상범위 (Recommended dietary allowances for Koreans 7th revision 2000)에 속하였다(Table 1). 혈액학적 상황으로 헤모글로빈 농도는 13.
본 실험에서 실험식을 급식시키기 직전 공복 시 인슐린 함량은 3.5 ± 0.5 uIU/ml이었다.
각 실험식사 급식 후 시간별 혈당증가량은 Table 3과 같다. 본 실험에서 실험식을 급식시키기 직전 공복 시 혈당 함량은 76.7 ± 2.6 mg/dl이었다.
본 연구는 각 식이섬유 첨가식 간의 식이섬유 함량을 동일하게 조절하였고, 또한 동일한 실험대상자를 대상으로 반복 실험한 연구 결과에서 각 실험군 간의 헐당반응결과가 유의적인 차이를 보이지 않는 결과로 보아 저항전분 3형과 4형 모두가 셀룰로오스와 유사한 혈당조절 효과를 갖는 것으로 생각된다.
본 연구에서 WWBD을 포함하여 CED와 RS3D의 경우 인슐린의 반응이 혈당반응과 유사하였으나(Fig. 2), RS4D 은 식후 60분까지 WWBD 보다도 높은 인슐린 수준을 유지하다가 이후 WWBD보다 낮아지는 양상을 보였다. RS3 및 RS4는 그 분자의 결정구조가 현저하게 차이가 난다는 점 (Shin 등 2001; Mun 2001)에서 RS4D가 CED 및 RS3D 와는 달리 급식 초기에 보다 빨리 당의 소화흡수가 진행되기 때문에 혈당 조절을 위해 인슐린 함량이 증가한 것으로 생각된다.
그러나 RS4D는 식후 30분에서 45분까 지 WWBD 보다도 높은 수준이다가 이후 점차 낮아지는 양상을 보였다. 한편 WWBD의 인슐린지수를 100으로 하였을 때 (Table 4) CED와 RS3D 및 RS4D에서 각각 49.8 ± 8.2, 50.0 ± 7.3, 72.4 ± 7.7로 CED와 RS3D에 비하여 RS4D는 현저하게 높았으나, WWBD에 비하여는 현저히 낮았다.
혈장 내 중성지방의 함량은 WWBD를 포함하여 CED, RS3D 및 RS4D 별로 급식 직후 잠시 감소되었다가 이후 회복되는 양상으로 각 식사별 뚜렷한 차별성이 없었으며, 혈 장 내 유리지방산 함량도 WWBD를 포함하여 CED, RS3D 및 RS4D 별로 급식 후 2시간까지 지속적으로 감소하는 양 상으로 각 식사별 현저한 차이 없이 유사한 경향이었다.
흰밀가루빵(WWBD) 은 급식 후 계속 증가하여 2시간까지 계속 높은 수준을 유지하는 양상을 보였는데, CED 및 RS3D 모두 실험식이 급식 후 인슐린 함량은 다소 증가하나 WWBD에 비하여 낮았으며 식후 30~45분에는 오히려 점차 감소하였다. 그러나 RS4D는 식후 30분에서 45분까 지 WWBD 보다도 높은 수준이다가 이후 점차 낮아지는 양상을 보였다.
후속연구
그러나 Jue 등(2003)은 보리, 쌀 및 옥수수 전분을 이용한 장기간의 서로 다른 식이섬유소원에 관한 연구에서, Song 등(2001)은 표고와 보리에서 추출한 -glucan이 혈중 중성지방에 미치는 영향이 각각 현저하게 다르다고 보고하였고, Park과 Lee (2003) 및 Thomas와 Christine (2003)도 섬유소원에 따라 혈중 중성지방과 유리지방산 의 결과가 다를 수 있음을 보고하는 등 식이섬유소에 의한 혈중 지질상태의 개선을 주장하고 있는 바, 이러한 서로 상 이한 연구 결과들에 대하여는 앞으로 식이섬유의 종류 및 급여 기간뿐 아니라 실험 대상자 등을 달리하는, 보다 광범 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이상의 성적으로 보아 셀룰로오스 및 RS3의 혈당반응에 대한 역할은 소화흡수율을 지연시켜 빠른 혈당 상승을 조 절하는 것으로 사료되나, RS4는 급식 초기에 인슐린 함량이 높아지는 경향으로 보아, 혈당반응에 대한 기전은 셀룰 로오스 및 RS3와 다른 것으로 생각되며, 이점에 대하여는 추후 더 연구되어야 할 것이다.
RS3 및 RS4는 그 분자의 결정구조가 현저하게 차이가 난다는 점 (Shin 등 2001; Mun 2001)에서 RS4D가 CED 및 RS3D 와는 달리 급식 초기에 보다 빨리 당의 소화흡수가 진행되기 때문에 혈당 조절을 위해 인슐린 함량이 증가한 것으로 생각된다. 이와 같은 혈당 조절 기전을 참고로 한다면 RS4D 는 당뇨환자에 대한 식사요법의 재료로 적합하지 못할 것으로 생각되나, 이 점에 대하여는 추후 당뇨환자를 대상으로 더 연구되어야 할 것이다.
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