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문제 정의
- 당뇨를 유발한 군에서의 주박의 섭취가장 내용물의 통 과 시간에 미치는 영향을 조사하였다<;Figure 1>. 주박을 섭취하지 않은 당뇨군(DC)에 비해서 주박을 섭취한 당뇨 군(DS)의 장 통과시간은 단축되기는 했으나 유의적인 차이를 나타내지는 않았다.
- 따라서 본 연구는 쌀 막걸리 주박의 건강기능성을 살펴 보기 위한 첫 시도로써 주박의 섭취가 streptozotocin으 로 제1형 당뇨를 유발시킨 흰쥐의 혈당 수준에 영향을 미치는 지를 살펴보고자 하였다.
가설 설정
- 1) Refer the legend to Table 1. 2) The values were expressed as the mean± SEM. 3) Means differ significantly (p<0,05) if they do not share a common superscript.
제안 방법
- 주박을 섭취한 당뇨군(DS)의 혈당 증 가량은 포도당 섭취 120분 후에서만 대조 당뇨군(DC)에 비해 유의적으로 낮은 수준을 나타내었으며, 유의적으로 낮은 혈당 수준을 나타내었으나 30분, 60분 및 90분의 혈 당증가량도 비록 유의적인 차이는 나타나지 않았으나 평균 치에서의 차이를 보여 감소 경향을 나타내었다. 또한 주박 을 투여한 당뇨군의 식후 혈당증가곡선의 면적(incremental AUG: Area Under the Curve)을 즉정하 였다 (Table 5>;. LeFloch 등(1990)은 total AUC에 비해 incremental AUC나 positive AUC는 식품에 대한혈당 반응을 보다 정확하게 나타내 줄 수 있다고 하였다.
- 실험동물은 체중 200g 내외의 Sprague-Dawley계 수 컷 흰쥐를 (주) 바이오제노믹스로부터 구입하여 스테인레 스 망 사육상자에 한 마리씩 넣고 온도 20-22℃, 습도 50%, 명암 12시간 주기 조명아래에서 안정시키면서 고형 사료 ((주) 삼양사료)로 예비 사육하였다. 실험동물은 정상 식이군(NC), 당뇨대조군①C) 및 주박섭취당뇨군(DS) 등 모두 8마리씩 세 군으로 분류하였다. 실험식이는 대조식이에 20%의 주박을 첨가하였으며, 대조식이 및 실험식이의 구성은 Table 1과 같다.
- 실험식이로 사육한 지 4주째에 당뇨 유발군인 DC군과 DS군을 전날 밤 12시간 절식 시킨 후 미정맥에서 채혈하여 공복 시 혈당 수준을 측정하고, 50% 포도당 용액(0.1g 포도당/100g BW)을 경구투여(gastric intubation)한 후 30, 60, 90, 120분 후에 꼬리정맥에서 채혈하여 혈당을 측정하였다.
- 실험식이로 사육한 지 만 3주째에 실험동물을 12시간 절식시킨 후 각 군의 식이에 marker로써 0.5% carmine red(Sigma Chemical Co.)를 섞어서 주고 대변에 첫 붉 은 색이 섞여 나오는 데 걸리는 시간을 측정하였다(Park1997).
- 농도로 조제하여 실험동물의 좌측 대퇴부 에 근육 주사함으로써 제1형 당뇨병(인슐린 의존형 당뇨 병)을 유발시켰다. 주사 후 24시간 경과 후에 12시간 절식 시킨 쥐의 꼬리정맥에서 혈액을 취하여 혈당 측정계(Accutrend GC, Boehringer Mannheim, Germany)를 사용하여 공복 시 혈당을 측정하였다. 혈당농도가 180mg/dl 이상인 쥐를 당뇨가 유발된 것으로 보고 군 분 리에 사용하였다.
- 췌장의 세포에만 특이적으로 작용하여 빠르고, 비가 역적인 궤사를 일으키나 다른 기관에는 영향을 미치지 않는다고 알려진 streptozotocin(STZ, Sigma ChemicalCo.)(13, 14)을 0.01M citrate buffer(pH4.5)에 50㎎/㎏ B.W. 농도로 조제하여 실험동물의 좌측 대퇴부 에 근육 주사함으로써 제1형 당뇨병(인슐린 의존형 당뇨 병)을 유발시켰다. 주사 후 24시간 경과 후에 12시간 절식 시킨 쥐의 꼬리정맥에서 혈액을 취하여 혈당 측정계(Accutrend GC, Boehringer Mannheim, Germany)를 사용하여 공복 시 혈당을 측정하였다.
- 4주간의 사육이 끝난 실험동물을 10시간동안 절식시키 고 에테르로 마취시킨 후 심장으로부터 채혈하고, 3000rpm(4℃)에서 10분간 원심 분리하여 혈청을 분리하였다. 혈청 중의 중성지방(TG), 총콜레스테롤, LDL-콜레 스테롤, HDL-콜레스테롤 및 AST(GOT), ALT(GPT)는 Clinical Analyzer Hitachi 7600T10(Japan)을 사용 하여, 혈청 아밀라제는 Cobas Integra 800(Hoffmann- La Roche Ltd, Switzerland)을 사용하여 분석하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 시료로 사용한 주박은 '인천탁주' 로부터 제 공받았다. 쌀 막걸리를 제성하는 과정에서 처음 제거되는 1차 주박은 밀기울 등 거친 섬유소를 많이 포함하므로, 2차 압착 과정에서 제거된 2차 주박을 실험에 사용하였다.
- 실험동물은 체중 200g 내외의 Sprague-Dawley계 수 컷 흰쥐를 (주) 바이오제노믹스로부터 구입하여 스테인레 스 망 사육상자에 한 마리씩 넣고 온도 20-22℃, 습도 50%, 명암 12시간 주기 조명아래에서 안정시키면서 고형 사료 ((주) 삼양사료)로 예비 사육하였다. 실험동물은 정상 식이군(NC), 당뇨대조군①C) 및 주박섭취당뇨군(DS) 등 모두 8마리씩 세 군으로 분류하였다.
- 쌀 막걸리를 제성하는 과정에서 처음 제거되는 1차 주박은 밀기울 등 거친 섬유소를 많이 포함하므로, 2차 압착 과정에서 제거된 2차 주박을 실험에 사용하였다. 주박은 일정량의 수분을 제거한 후 40℃, 12시간 건조시킨 후 냉장보관 하면서 실험에 사용하였으며, 주박의 성분 분 석은 식품공전(한국식품공업협회 1999)의 시험법에 준하여 실시하였다.
- 주사 후 24시간 경과 후에 12시간 절식 시킨 쥐의 꼬리정맥에서 혈액을 취하여 혈당 측정계(Accutrend GC, Boehringer Mannheim, Germany)를 사용하여 공복 시 혈당을 측정하였다. 혈당농도가 180mg/dl 이상인 쥐를 당뇨가 유발된 것으로 보고 군 분 리에 사용하였다.
데이터처리
- 실험결과의 통계처리는 Minitab Release 13을 이용하 였고, 결과는 평균과 표준오차로 나타내었다, 두 개의 군의 차이에 대해서는 t-test에 의한 평균치 차이분석을, 군 간의 유의성은 일요인분산분석과 Tukey-Kramer 방법에 의해 p<0.05 수준에서 검증하였다.
성능/효과
- 실험기간 동안 동물의 체중변화 및 식이효율을<Table 3>에 나타내었다. 당뇨가 유발된 군의 체중 증가량은 정상 식이군에 비해 유의적으로 낮았으며, 체중 증가량을 식이 섭취량으로 나눈 식이효율(FER) 역시 당뇨군이 당뇨에 따른 식이섭취 증가로 인하여 유의적으로 낮은 결과를 나타내었다. STZ의 투여는 인슐린 의존성 당뇨를 유발하여 당 질대사 이상 및 체 단백, 지질의 이화반응으로 인한 체중 감소를 나타내는 것으로 알려져 있으며, 간의 글리코겐 함 량을 감소시키므로 당뇨에 따른 체중 감소는 당뇨 증세의 정도를 나타내는 지표로 이용되고 있다(Ghosh 등 1994).
- 또한 주박의 성분을 밥의 영양성분과 비교해보면 밥 100g의 열량이 146kcal, 단백질 함량이 2.7%인 점과 비 교할 때 탁주 주박의 열량 및 영양 성분의 가치는 주식(主食)에 버금가는 수준임을 알 수 있었다.
- STZ의 투여는 인슐린 의존성 당뇨를 유발하여 당 질대사 이상 및 체 단백, 지질의 이화반응으로 인한 체중 감소를 나타내는 것으로 알려져 있으며, 간의 글리코겐 함 량을 감소시키므로 당뇨에 따른 체중 감소는 당뇨 증세의 정도를 나타내는 지표로 이용되고 있다(Ghosh 등 1994). 비록 유의적이지는 않으나 본 연구에서도 주박을 섭취한 당뇨군인 DS군이 당뇨 대조군인 DC군에 비해 식이 섭취 량의 차이가 없음에도 불구하고 체중, 체중증가량 및 식이 효율이 높았다. STZ로 당뇨를 유발한 쥐에 다시마 추출물 (Jang 등 2002), 함초(Bang 등 2002) 및 동과(Lim 등 2003)를 섭취시킨 연구에서도 모두 유의적이지는 않으나 혈당 저하를 나타낸 이들 물질의 섭취가 당뇨 대조군에 비해 체중이 증가하였음을 보여주고 있다.
- 탁주 주박의 성분 분석 결과는<Table 2>와 같다. 수분 함량은 65.5%였으며 100g당 열량은 138.0kcal, 당질과 단백질이 각각 24.9%와 8.9%를 나타냈다. 일본에서 제품 화되는 청주 주박의한 예가 100g당 열량 212kcal, 당질17.
- 혈당은 포도당 섭취 30분경과 후 최 고 수준을 나타냈다. 주박을 섭취한 당뇨군(DS)의 혈당 증 가량은 포도당 섭취 120분 후에서만 대조 당뇨군(DC)에 비해 유의적으로 낮은 수준을 나타내었으며, 유의적으로 낮은 혈당 수준을 나타내었으나 30분, 60분 및 90분의 혈 당증가량도 비록 유의적인 차이는 나타나지 않았으나 평균 치에서의 차이를 보여 감소 경향을 나타내었다. 또한 주박 을 투여한 당뇨군의 식후 혈당증가곡선의 면적(incremental AUG: Area Under the Curve)을 즉정하 였다 (Table 5>.
- 탁주로부터 분리된 주박은 식량이 부족했던 시기의 대체 식품의 역할을 담당했던 만큼 영양적인 면에서 밥에 못지 않은 우수한 식품임을 알 수 있었다. 또한 주박은 장 내용 물의 통과 시간을 단축시켜 변비의 개선효과가 있음을 시 사하였다.
- 그러나 정상 대조군(NC)에 비해 서는 유의적으로 단축되었음을 알 수 있다. 한편 흰쥐에 고 당식이와 함께 주박을 섭취시켜 장 통과시간을 비교해 본 예비 실험에서는 주박을 먹인 고당식이군의 장 통과시간이 대조군에 비해 유의적으로 짧아진 것(결과 미 제시)으로 미 루어보아 주박의 섭취가장 통과시간을 단축시킬 수 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 (Table 2>의 주박의 조섬유소에 함유된 식이섬유소의 효능에 기 인하는 것으로 추정 할 수 있다.
- 한편, 주박을 섭취한 당뇨유발군의 경우 정상식이를 섭 취한 당뇨군에 비해 포도당 경구투여 후 혈당 증가량이 감소하는 경향을 나타내었으며, 섭취 2시간 후 혈당에서는 유의차를 나타내어 일본의 청주 주박뿐만 아니라 우리나라 탁주의 주박 역시 식후 혈당 수준을 저하시키는 효과가 있음을 알 수 있었다.
후속연구
- 당뇨병의 치료에 있어서 고섬유소 식이의 이점에 대해서는 많은 연구가 이루어져 있는데, 이를 설명하는 기전으로 수용성 식이섬유처럼 점성이 큰 식이섬유는 겔 상태의 기 질(gel matrix)을 형성하여 포도당을 붙잡는 효과가 있어 혈당의 확산을 감소시키다(Jenkins 등 1978)고 알려져 있으며, 불용성 식이섬유는 섬유상 기질(fiber matrix) 안에 포도당을 가두는 효과를 통해 혈당의 확산을 지연시키는 효과가 있다(Adiotomre 등 1990)는 것이다. 그러나 (Table 2>에 나타나 있듯이 쌀밥에 비해서도 조섬유소 양 이 많지 않은 주박이 단지 섬유소 함량에 의해서만 장 내 통과시간을 단축시킨다고 할 수는 없으며, 이에 대한 추후 의 연구가 필요할 것으로 생각된다.
- 이러한 연구를 시점으로 하여 앞으로 탁주 및 탁주 주박 에 대한 다른 생리기능 활성에 대한 활발한 연구가 이루어져야 하며, 그 결과 탁주가 우리나라 대표 발효주로서의 위 상을 지키고, 품질을 더욱 발전시켜나가는 계기가 마련되 어야 할 것으로 사료된다.
- 반면, 앞에 언급한 Tsutsui 등(1998)의 실험에서는 50%의 주박 분말 섭취에 의해 혈청 중성지방 농도가 감소하여 주박이 고단백이면서 혈중 지질을 저하시 키는 식품으로 이용될 수 있음을 시사하였다. 이러한 차이는 본 실험에 사용한 주박이 분말상태가 아닌 약 65% 정도의 수분을 함유하고 있고, 사료에 첨가한 주박의 비율 또한 20%였으므로 쥐가 섭취한 생리활성물질의 양적 차이에 기Group AUC (mg · min/dL) DC 17, 256 ±5, 995】)NS2) DS 14, 299 ±4, 385인하는 것으로 생각할 수 있으며, 이 부분에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
- 약주와 일본의 청주는 재료나 제법 특히 발효효모의 종류가 거의 비슷하다고 할 수 있으므로(이 1991) 청주 주박에서 발견되는 생리 기능성이 쌀 막걸리나 약주의 주박에도 있을 것이란 것은 쉽게 예측이 가능하다. 일본 청주에서 나타난 이러한 결과들이 우리나라의 막걸리 에서도 밝혀진다면 살아있는 효모가 함유된 채 마시는 막 걸리의 건강기능성은 술을 맑게 걸러 상품화되는 청주의 효과를 훨씬 뛰어넘을 수 있을 것으로 기대된다. 그러나 아 쉽게도 현재까지 탁주, 약주 및 이들 주박의 생리활성에 관한 연구는 거의 찾아볼 수가 없고, 대부분의 주박은 양돈업 자에 의해 사료용으로 소비되든가 아니면 추가비용을 들여 폐기하는 실정이다.
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