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문제 정의
- Fe결핍증은 전 세계적으로 만연하는 영양 문제로8) 섬유소가 Fe흡수의 대표적인 방해인자중의 하나로 지적되고 있다9). 이에 본실험에서는 우리나라 상용 채소들을 대상으로 식이섬유와 Fe과의 결합관계를 조사하였다.
가설 설정
- 의 방법을 참고로 하여 NDF와 Fe양의 비율을 일상 식생활 수준에 근사하도록 설계하였다. 한국인 총 식이섬유 섭취량은 뚜렷한 자료가 없어 1 일 15 g 으로 가정하고 Fe 섭취량은 국민영양 조사보고서14)에 따라 20mg/day를 기준으로 하여 internal standard 로 설계하였다. 만약 음식물 섭취 후 음식물로부터 생기는 액과 장내분비액을 합한 전체 용액의 양이 10L/day 라고 가정한다면 식사 후 사람의 소장에서 발견될 수 있는 식이섬유와 Fe의 대략적인 비율은 <표 1>과 같다.
제안 방법
- Sodium sulfite는 lignin fraction의 부분적 분해를 방지11) 하기 위해 생략되었다. 5~10분 사이에 끓도록 가열하고 끓기 시작하면 거품이 생기는 것을 방지하기 위하여 열을 줄여서 끓기 시작한 후부터 60분간 가열하였다.
- Roger 등13)의 방법을 참고로 하여 NDF와 Fe양의 비율을 일상 식생활 수준에 근사하도록 설계하였다. 한국인 총 식이섬유 섭취량은 뚜렷한 자료가 없어 1 일 15 g 으로 가정하고 Fe 섭취량은 국민영양 조사보고서14)에 따라 20mg/day를 기준으로 하여 internal standard 로 설계하였다.
- 구입한 채소들은 가식부를 정선, 세척하여 상온에서 1일 air drying시킨 후 열풍건조기에서(100°C) 4시간 건조시켰다.
- 우리 소화관내에서는 소화과정 중 강산에서 거의 중성에 이르기까지 매우 큰 pH 변화가 일어나며18,19) , 일반적으로 강산 상태에서는 식이섬유와 Fe이 거의 결합하지 않는 것으로 보고20) 되고 있으므로 pH에 따른 식이섬유의 Fe결합력의 변화를 pH5, pH6, pH7의 범위에서 살펴보았다.
- 즉 이 등21) 과 우 등22)은 각각 쌀겨 식이섬유 및 율무겨 식이섬유의 철분과의 결합력에 관한 연구에서 식이섬유를 포함한 완충용액에 최초로 첨가된 Fe농도에서 진탕 후 용액에 남아있는 Fe농도를 뺀 것을 식이섬유와 Fe과의 결합 량으로 계산하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 실험에서는 최초에 첨가된 Fe농도와 control tube 의 Fe농도와의 차이를 침전된 Fe 양으로 하였다 .
- 37℃ shaking incubator(21 oscillations per min) 에서 90 분간 진탕한 후 10 분간 750×g 에서 원심 분리하였다. 잔여물 제거후 상등액을 Atomic Absor- ption Spectrophotometer (AAS)를 이용하여 Fe 함량을 측정하였으며 측정된 값과 식이섬 유를 넣지 않은 control 값과의 차이가 식이섬유에 의해 결합된 양으로 계산되었다.
- 철분농도 변화에 따른 식이 섬유의 철분결합력을 알아보기 위해 15g의 식이 섬유에 첨가된 철분의 농도 범위를 10, 20, 30μg으로 하여 철분결합력을 측정하였다.
대상 데이터
- 3nm 에서 측정하였다. Lamp 는 Fe - specific hollow cathode lamp를 사용하였으며 모든 측정은 3 회 반복하였다.
- 본 실험에서 사용한 채소는 한국인이 상용하는 채소(근채류 3종: 무, 마늘, 우엉, 과채류 3종: 붉은고추, 꽈리고추, 풋고추, 경채류 2종: 실파, 대파, 엽채류 7종: 부추,양배추,상치,미나리,고춧잎,무청,배추) 15종으로, 가락동 농수산물 시장에서 신선한 것을 구입하여 사용하였으며, 붉은 고추는 건조된 상태로 구입하였다. 구입한 채소들은 가식부를 정선, 세척하여 상온에서 1일 air drying시킨 후 열풍건조기에서(100 첨가한 철분과 원자 흡광 표준용액은 1,000ppm Fisher Certified Atomic Absorption Reference Solutions 를 사용하였고, 모든 시약은 분석용을 사용하였으며 기구는 모두 농염산으로 씻고 2차 증류수로 세척하여 사용하였다. 사용한 원소 흡광 분석기는 Varian A.A. Model 1475로 air - acetylene (C2H2 - air) flame 을 사용하였고 248.3nm 에서 측정하였다. Lamp 는 Fe - specific hollow cathode lamp를 사용하였으며 모든 측정은 3 회 반복하였다.
- 첨가한 철분과 원자 흡광 표준용액은 1,000ppm Fisher Certified Atomic Absorption Reference Solutions 를 사용하였고, 모든 시약은 분석용을 사용하였으며 기구는 모두 농염산으로 씻고 2차 증류수로 세척하여 사용하였다. 사용한 원소 흡광 분석기는 Varian A.
이론/모형
- 각 채소류 중 우리의 식탁에 가장 많이 올리는 것 즉, 엽채류-배추, 경채류- 대파, 근채류-무, 과채류-푸른 고추를 대상으로 Camire등16) 의 방법에 따라 pH 에 따른 철분결합력을 pH 5, pH 6, pH 7 에서 각각 조사하였으며 사용된 완충용액은 다음과 같다.
- 각종 채소에서 추출한 식이섬유(NDF)의 Fe결합력은 Reinhold 등15)의 방법에 의해 측정 하였으며 조건은 소장의 pH 범위인 pH 6, 체온의 범위인 37℃ 에서 시행되었다. 15mg NDF 를 screwcapped polyethylene tube(14ml capacity) 에 넣고 pH 6 buffer solution을 10ml 첨가한 후 Fe 20μg 을 첨가하였다.
- 건조된 채소를 분쇄기(Janke & Kunkel GmBH u. CoKG IKA-Weak. Germany)를 이용하여 45mesh로 간후 Van Soest and Wine10)의 방법으로 중성세제저항섬유(Neutral detergent fiber, NDF)를 추출하여 Fe결합력 실험을 위한 시료로 사용하였다.
- 한편 마늘의 경우 전분이 많이 함유되어 있어서 여과단계에서 어려움이 있었으므로 NDF측정에 앞서 McQueen 등 12)의 방법에 따라 시료를 Bacterial α -amylase로 처리해 주었다.
성능/효과
- 20 % 로 나타났다. 그러므로 본 실험 결과 첨가되는 Fe의 10%이상이 식이섬유와의 결합과는 무관하게 침전되는 것을 알 수 있었다.
- 그러므로 본 실험 결과, 채소의 식이 섬유와 Fe이 상당량 결합했으므로 본 실험에서 높은 Fe결합력을 나타낸 채소들을 다량 섭취 할 경우 섭취된 철의 상당부분이 이들 채소의 식이섬유에 결합하여, 철분과 식이섬유의 결합을 저해하는 여러 인자들(시트르산, 아미노산)에 의해 철분이 유리되지 않는다면, 철분의 흡수, 이용이 저하될 가능성이 있을 것으로 사료된다. 그러나 본 실험은 in vitro 실험으로서 이상의 결과를 인체에 직접적으로 적용시키는데 무리가 있다고 생각되므로 앞으로 in vivo실험이 병행되어져야 할 필요가 있다.
- 본 실험결과 한국인 상용 채소의 식이섬유가 철분과 상당량 결합하였으므로 특히 철분 과의 결합력이 높은 채소들을 다량 섭취할 경우 철분의 흡수 문제가 야기될 가능성이 있다고 생각된다. 또한 채소의 종류에 따라 철분결합력에 상당한 차이가 있다는 것을 알았는데 한국에서 모든 부식의 양념 재료로 쓰이는 마늘과 파는 철분결합력이 다른 채소들에 비해 낮은 것으로 나타났다.
- 본 실험결과 한국인 상용 채소의 식이섬유가 철분과 상당량 결합하였으므로 특히 철분 과의 결합력이 높은 채소들을 다량 섭취할 경우 철분의 흡수 문제가 야기될 가능성이 있다고 생각된다. 또한 채소의 종류에 따라 철분결합력에 상당한 차이가 있다는 것을 알았는데 한국에서 모든 부식의 양념 재료로 쓰이는 마늘과 파는 철분결합력이 다른 채소들에 비해 낮은 것으로 나타났다.
- 본 실험결과, 식이섬유의 철분결합력은 Fe농도가 증가함에 따라 증가하였는데 이와 같은 결과로 미루어 볼떄, 본 실험에서 사용된 식이섬유와 Fe의 농도비율 범위에서는 Fe의 농도를 증가 시켜도 Fe흡수를 저해하는 식이섬유의 작용이 제거되지 않았으므로 체내에서의 Fe이용률을 고려해 볼 때 Fe의 급원이 되는 식품들을 한번에 다량 섭취하는 것보다는 소량씩 자주 섭취하는 것이 바람직하다고 생각된다.
- 우엉이 가장 높게 나타났으며, 마늘이 가장 적은 값을 나타내었는데(p<0.05) 같은 종류의 근채류라도 철분결합 능력에 있어서 현저한 차이가 있음을 알 수 있었다.
- 0에서 가장 높았으나 총식이섬유의 경우는 철분과의 결합에 있어서 pH의 변화에 거의 영향을 받지 않았다고 하였다. 이상의 결과 로부터 pH에 따른 식이섬유의 Fe결합력은 식이섬유의 종류, 식이섬유 추출법 등에 따라 차이가 있음을 알 수 있다.
- 표에서 보는바와 같이 식이섬유에 의한 Fe결합력은 pH 가 증가함에 따라서 증가하였으며 pH 7 에서 최대 값을 나타내었다. 이상의 결과로부터, 식이섬유에 의한 Fe 결합력은 pH 의존적임을 알 수 있었다. 본실험 결과와 유사한 경향이 쌀겨의 식이섬유에 대해 연구한 나타내었다.
- 일정한 조건下에서 일정한 양의 식이섬유에 Fe의 농도를 달리 첨가하여 식이섬유와 Fe 과의 결합력을 측정한 결과, 식이섬유의 Fe결합력은 모든 시료에서 Fe농도가 증가할수록 증가하였다(p<0.05).
- 한편 식이섬유의 철분과의 결합력은 철분의 농도를 증가시킬수록 계속 증가하였는데 본 실험에 사용된 식이섬유와 철분의 농도 비율범위는 한국인의 섭취량에 기준을 두고 설정된 것으로, 본 실험결과 철분의 농도를 증가시켜도 철분 흡수를 저해하는 식이섬유의 작용이 감소되지 않고 오히려 증가했다. 그러므로 체내에서의 철분 이용률을 고려해 볼 때본 실험에 사용된 식이섬유와 철분의 농도비율 범위에서는 철분의 급원이 되는 식품을 한번에 다량 섭취하는 것보다는 소량씩 자주 섭취하는 것이 바람직할 것으로 생각되나 체내에서의 연구가 뒷받침되어야 할 것으로 생각된다.
후속연구
- 을 볼 때 채소식이 섬유의 철분결합은 빈혈질환의 원인분석의 일환으로 중요하리라 생각된다. 그러나 본 실험은 in vitro 실험으로서 이상의 결과를 인체에 직접적으로 적용시키는 데는 무리가 있다고 생각되므로 앞으로 in vivo실험이 병행되어져야 할 것으로 사료된다.
- 그러므로 본 실험 결과, 채소의 식이 섬유와 Fe이 상당량 결합했으므로 본 실험에서 높은 Fe결합력을 나타낸 채소들을 다량 섭취 할 경우 섭취된 철의 상당부분이 이들 채소의 식이섬유에 결합하여, 철분과 식이섬유의 결합을 저해하는 여러 인자들(시트르산, 아미노산)에 의해 철분이 유리되지 않는다면, 철분의 흡수, 이용이 저하될 가능성이 있을 것으로 사료된다. 그러나 본 실험은 in vitro 실험으로서 이상의 결과를 인체에 직접적으로 적용시키는데 무리가 있다고 생각되므로 앞으로 in vivo실험이 병행되어져야 할 필요가 있다. 또한 식이섬유의 철분결합력은 식이섬유 각 구성성분들의 함량비, 구조 및 특성에 의해 영향을 받을 것으로 생각되므로 더욱 자세한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 한편 식이섬유의 철분과의 결합력은 철분의 농도를 증가시킬수록 계속 증가하였는데 본 실험에 사용된 식이섬유와 철분의 농도 비율범위는 한국인의 섭취량에 기준을 두고 설정된 것으로, 본 실험결과 철분의 농도를 증가시켜도 철분 흡수를 저해하는 식이섬유의 작용이 감소되지 않고 오히려 증가했다. 그러므로 체내에서의 철분 이용률을 고려해 볼 때본 실험에 사용된 식이섬유와 철분의 농도비율 범위에서는 철분의 급원이 되는 식품을 한번에 다량 섭취하는 것보다는 소량씩 자주 섭취하는 것이 바람직할 것으로 생각되나 체내에서의 연구가 뒷받침되어야 할 것으로 생각된다.
- 그러나 본 실험은 in vitro 실험으로서 이상의 결과를 인체에 직접적으로 적용시키는데 무리가 있다고 생각되므로 앞으로 in vivo실험이 병행되어져야 할 필요가 있다. 또한 식이섬유의 철분결합력은 식이섬유 각 구성성분들의 함량비, 구조 및 특성에 의해 영향을 받을 것으로 생각되므로 더욱 자세한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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