오미자, 매실 및 당밀을 함유하는 한방스포츠음료가 실험동물의 지구력과 에너지 대사 성분에 미치는 영향 Effects of Herbal Sports Drinks with Omija, Maesil and Molasses on the Endurance and Energy Metabolites of Experimental Animals원문보기
한방재료 즉 오미자 및 매실 추출물과 당밀이 혼합된 미네랄 음료의 항피로효과 및 지구력 증진효과를 연구하기 위하여 ICR 생쥐의 강제수영능력 및 생화학적 요인을 측정하였다. 6% 당과 전해질용액에 오미자추출물, 매실추출물 및 당밀을 혼합한 음료들을 실험군들에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다. 음료들을 섭취한 10 group의 실험동물들은 28일 후 강제수영하였으며 한방음료를 섭취한 실험군(6번 음료; 190.8${\pm}$25.6 sec, 10번 음료; 173.6${\pm}$21.8 sec; p<0.05)의 강제수영시간은 대조군(93.2${\pm}$10.4 sec)에 비하여 1.5${\sim}$2배 증가하였다. 또한 6번 음료 및 10번 음료의 hexokinase 및 citrate synthase 활성 역시 대조군에 비하여 유의적으로 높았다 (hexokinase 활성 - 대조군:5.23${\pm}$0.38 ${\mu}mol$/g tissue; 6번 음료: 5.99${\pm}$0.18 ${\mu}mol$l/g tissue, 10번 음료: 6.13${\pm}$0.25 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05, citrate synthase 활성 - (대조군: 42.9${\pm}$1.87 ${\mu}mol$/g tissue; 6번 음료: 56.8${\pm}$3.98 ${\mu}mol$/g tissue, 10번 음료; 59.5${\pm}$3.09 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05). 한방음료를 섭취한 실험군 이 대조군에 비하여 훨씬 오랜 시간 강제수영을 하였으나 비복근 및 간의 glycogen 함량은 실험동물군들 사이에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 이것은 지구력이 증진되었음을 보여주는 한 예이다. 이러한 실험결과는 실험에 사용한 한방음료가 피로예방, 지구력 증진 및 운동수행능력을 증진하는데 매우 효과가 있음을 말해준다.
한방재료 즉 오미자 및 매실 추출물과 당밀이 혼합된 미네랄 음료의 항피로효과 및 지구력 증진효과를 연구하기 위하여 ICR 생쥐의 강제수영능력 및 생화학적 요인을 측정하였다. 6% 당과 전해질용액에 오미자추출물, 매실추출물 및 당밀을 혼합한 음료들을 실험군들에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다. 음료들을 섭취한 10 group의 실험동물들은 28일 후 강제수영하였으며 한방음료를 섭취한 실험군(6번 음료; 190.8${\pm}$25.6 sec, 10번 음료; 173.6${\pm}$21.8 sec; p<0.05)의 강제수영시간은 대조군(93.2${\pm}$10.4 sec)에 비하여 1.5${\sim}$2배 증가하였다. 또한 6번 음료 및 10번 음료의 hexokinase 및 citrate synthase 활성 역시 대조군에 비하여 유의적으로 높았다 (hexokinase 활성 - 대조군:5.23${\pm}$0.38 ${\mu}mol$/g tissue; 6번 음료: 5.99${\pm}$0.18 ${\mu}mol$l/g tissue, 10번 음료: 6.13${\pm}$0.25 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05, citrate synthase 활성 - (대조군: 42.9${\pm}$1.87 ${\mu}mol$/g tissue; 6번 음료: 56.8${\pm}$3.98 ${\mu}mol$/g tissue, 10번 음료; 59.5${\pm}$3.09 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05). 한방음료를 섭취한 실험군 이 대조군에 비하여 훨씬 오랜 시간 강제수영을 하였으나 비복근 및 간의 glycogen 함량은 실험동물군들 사이에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 이것은 지구력이 증진되었음을 보여주는 한 예이다. 이러한 실험결과는 실험에 사용한 한방음료가 피로예방, 지구력 증진 및 운동수행능력을 증진하는데 매우 효과가 있음을 말해준다.
The antifatigue and endurance promoting properties of two Korean medicinal herb extracts and molasses with various mineral components were studied by evaluating forced-swimming capacity and biochemical parameters in ICR mice. The treatment groups were orally administered mineral beverages which were...
The antifatigue and endurance promoting properties of two Korean medicinal herb extracts and molasses with various mineral components were studied by evaluating forced-swimming capacity and biochemical parameters in ICR mice. The treatment groups were orally administered mineral beverages which were contained 6% sugar with the mixture of Maesil (Prunus mume fruit) extracts, Omija (Schisandra chinensis fruit) extracts and molasses for 4 weeks. The exercised forced-swimming tests were conducted after 28 days of beverage supplementation. The swimming times to exhaustion were longer 1.5${\sim}$2 times in group 6 and group 10 than control goup (Control: 93.2${\pm}$10.4 sec; Beverage 6; 190.8${\pm}$25.6 sec, Beverage 10; 173.6${\pm}$21.8 sec; p<0.05). Moreover, the activity of hexokinase (Control: 5.23${\pm}$0.38 ${\mu}mol$l/g tissue; Beverage 6: 5.99${\pm}$0.18 ${\mu}mol$/g tissue, Beverage 10: 6.13${\pm}$0.25 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05) and citrate synthase (control: 42.9${\pm}$1.87 ${\mu}mol$/g tissue; Beverage 6: 56.8${\pm}$3.98 ${\mu}mol$/g tissue, Beverage 10; 59.5${\pm}$3.09 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05) were also significantly higher than those of control group. Even if the treatment groups had long swimming than control group, there is no significant difference in the glycogen contents of gastrocnemus muscle or liver between the control group and each treatment group. This demonstrated an improvement in endurance. These results suggest that reported herbal beverage is very effective to combat fatigue, improve endurance and increase overall physical activity.
The antifatigue and endurance promoting properties of two Korean medicinal herb extracts and molasses with various mineral components were studied by evaluating forced-swimming capacity and biochemical parameters in ICR mice. The treatment groups were orally administered mineral beverages which were contained 6% sugar with the mixture of Maesil (Prunus mume fruit) extracts, Omija (Schisandra chinensis fruit) extracts and molasses for 4 weeks. The exercised forced-swimming tests were conducted after 28 days of beverage supplementation. The swimming times to exhaustion were longer 1.5${\sim}$2 times in group 6 and group 10 than control goup (Control: 93.2${\pm}$10.4 sec; Beverage 6; 190.8${\pm}$25.6 sec, Beverage 10; 173.6${\pm}$21.8 sec; p<0.05). Moreover, the activity of hexokinase (Control: 5.23${\pm}$0.38 ${\mu}mol$l/g tissue; Beverage 6: 5.99${\pm}$0.18 ${\mu}mol$/g tissue, Beverage 10: 6.13${\pm}$0.25 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05) and citrate synthase (control: 42.9${\pm}$1.87 ${\mu}mol$/g tissue; Beverage 6: 56.8${\pm}$3.98 ${\mu}mol$/g tissue, Beverage 10; 59.5${\pm}$3.09 ${\mu}mol$/g tissue, p<0.05) were also significantly higher than those of control group. Even if the treatment groups had long swimming than control group, there is no significant difference in the glycogen contents of gastrocnemus muscle or liver between the control group and each treatment group. This demonstrated an improvement in endurance. These results suggest that reported herbal beverage is very effective to combat fatigue, improve endurance and increase overall physical activity.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 종래의 스포츠음료의 주성분인 전해질과 당을 병용하여 전해질과 수분을 동시에 공급하면서 피로회복 및 체력증진에 기여할 수 있는 복합적인 기능을 가지는 스포츠음료를 개발하고자 하였다. 스포츠음료 재료로서는 오미자, 매실 및 당밀을 사용하였다.
이는 각각 재료에 들어있는 schizandrin류 리그난들, 유기산들, octacosanol 등 기능성물질들이 이온음료와 혼합됨으로서 생체에 효율적으로 흡수되었고 흡수된 기능성물질들의 보충작용에 의하여 상승효과를 나타낸 것이라고 생각한다. 실험동물에게 피로 물질 축적 감소 및 지구력 증강의 효과를 가져왔던 본 연구의 결과가 젊은 운동선수들에게도 영향을 미치는지 조사하기 위하여 계속적인 연구를 진행하고 있다.
사탕수수의 왁스는 주로 옥타코사놀(C28)을 포함한 탄소수 26-36개 정도를 가진 고급알콜들 및 지방산 에스텔 형태로 구성되어 있어 총칭하여 폴리코사놀로 불리우고 있으며 당밀이 함유하고 있는 폴리코사놀은 옥타코사놀과 트리아콘타놀(C30)으로 구성 되어 있는 것으로 분석되어 있어[22] 지구력 향상에 도움을 주었으리라 사료된다. 제조음료를 4주 동안 섭취한 실험동물의 지구력 시험 결과(Table 3)는 오미자와 매실을 같이 이온음료에 혼합한 음료가 오미자와 매실 각각을 혼합한 음료에 비하여 지구력 증강에 상승효과가 있음을 보여 주었으므로 실험 동물의 혈액 내 피로물질 및 조직 내 효소활성을 측정하므로서 지구력 증강효과에 대한 설명을 하고자 하였다.
한방재료 즉 오미자 및 매실 추출물과 당밀이 혼합된 미네랄 음료의 항피로효과 및 지구력 증진효과를 연구하기 위하여 ICR 생쥐의 강제수영능력 및 생화학적 요인을 측정하였다. 6% 당과 전해질용액에 오미자추출물, 매실추출물 및 당밀을 혼합한 음료들을 실험군들에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다.
가설 설정
1)Extract of Schisandra fruit was concentrated to 50% solid matter.
제안 방법
강제수영시험의 경우 4주 동안 물을 섭취한 대조군 및 음료수를 섭취한 음료군의 실험동물들을 각각 일주일에 2회 수영적응 훈련을 실시하였다. 4주 동안 음료섭취 실험동물들을 강제수영시험을 하기 16시간 전부터 물만 공급하고 절식시킨 후 강제수영 시험에 사용하였다. 아크릴 플라스틱 수조(70×70×60 cm) 내에 섭씨 24～26℃ 되는 물을 약 70% 정도 넣고, Leichtweis 등의 방법[26]에 따라 체중의 5%에 해당하는 추를 생쥐의 미근부(꼬리)에 매달아 강제로 수영하게 하였다.
5종류의 음료로서 음료 1(물, 대조군), 음료 2(0.07% 식염수), 음료 3(전해질 용액), 음료 4(0.07% 식염수 + 오미자 10 g/l + 매실 엑스 0.4 g/l + 당밀 4 g/l), 음료 5(전해질 용액 + 오미자 10 g/l + 매실 엑스 0.4 g/l + 당밀 4 g/l)를 제조하였으며 전해질 용액의 조성은 재료 및 방법에 기재된 대로 제조하였다. 4주 동안 음료를 자유로이 섭취시킨 후 강제수영 시험 및 treadmill 시험을 행한 결과는 Fig.
한방재료 즉 오미자 및 매실 추출물과 당밀이 혼합된 미네랄 음료의 항피로효과 및 지구력 증진효과를 연구하기 위하여 ICR 생쥐의 강제수영능력 및 생화학적 요인을 측정하였다. 6% 당과 전해질용액에 오미자추출물, 매실추출물 및 당밀을 혼합한 음료들을 실험군들에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다. 음료들을 섭취한 10 group의 실험동물들은 28일 후 강제수영하였으며 한방음료를 섭취한 실험군(6번 음료; 190.
Glycogen 함량을 측정하기 위하여 탈진으로 판단된 동물을 즉시 도살하여 복부 대동맥을 통하여 혈액을 채취하고 2,000× g에서 10분간 원심분리하여 혈청을 분리하였으며, 효소활성시험을 위하여 간 및 골격근(Hexokinase 및 LDH 측정을 위해서는 장지신근(Extensor digitorum longus muscle), Citrate synthase 측정을 위해서는 가자미근(Soleus muscle))은 채취하여 -70℃에서 보관하여 두고 사용하였다.
Table 1과 같이 구성성분을 달리 한 10 종류의 음료를 제조하여 4주 동안 실험동물에게 자유로이 섭취시킨 후 식사섭취량 및 체중증가량을 측정하였으며 4주 후에는 탈진(all-out)할 때까지 강제수영을 시키고 수영시간을 측정하였다. Table 2에서와 같이 식사섭취량에서 실험군들 사이에 유의적인 차이가 없었으며 체중증가량에서는 당밀을 포함한 음료를 섭취한 경우와 오미자를 포함한 음료를 섭취한 경우 사이에 유의적인 차이가 있었으나 물을 섭취한 대조군에 비하여는 차이가 없었다.
Effects of Drinks on the exercise endurance of experimental mice. The endurance tests were carried out after drinking samples ad libitum for 4 weeks. Group 1: water, group 2: saline, group 3: ionic water, group 4: saline with Omija, Maesil, and Molasses, group 5: ionic water with Omija, Maesil, and Molasses.
간조직 및 비복근(gastrocnemius muscle) 중의 glycogen 농도 측정을 위하여 동물조직에 30% KOH 용액을 가하고 100℃에서 30분간 가열한 다음, 95% ethanol을 가한 후, 4,000× g에서 15분간 원심분리하여 침전물을 얻었다.
07% 소금물 또는 전해질 용액 각각에 오미자 및 매실 추출액을 첨가하여 5종의 혼합음료를 제조하여 사용하였다. 모든 실험에서 사용한 전해질 용액은 시판되는 이온음료와 비슷하게 제조하기 위하여 6% 설탕을 첨가하였으며 염화나트륨 0.1%, 구연산나트륨 0.045%, 구연산칼륨 0.046%, 염화칼슘 0.009% 및 염화마그네슘 0.007%이 함유되도록 제조하였다. 또한 지구력시험과 혈액 내 피로물질들의 변화를 실험하기 위하여 실험동물에게 4주간 섭취시킨 시료는 Table 1과 같았으며 6% 당류를 함유한 이온음료(전해질 용액)에 오미자 농축액(고형분 50%), 매실농축액(고형분 99.
여러 비율로 제조된 음료를 실험동물에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다. 식이섭취량은 매일 측정하였으며 체중은 체중계(Sartorius ED323S, Sartorius Co, Germany)를 이용하여 1주일에 1회 일정한 시간에 측정하였다.
6마리의 생쥐를 각각 음료의 섭취군으로 하여 실험에 사용하였다. 여러 비율로 제조된 음료를 실험동물에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다. 식이섭취량은 매일 측정하였으며 체중은 체중계(Sartorius ED323S, Sartorius Co, Germany)를 이용하여 1주일에 1회 일정한 시간에 측정하였다.
오미자, 매실을 함유한 스포츠음료를 제조할 때 전해질 용액을 사용할 것인지 결정하기 위하여 물(대조군), 0.07% 소금물 또는 전해질 용액 각각에 오미자 및 매실 추출액을 첨가하여 5종의 혼합음료를 제조하여 사용하였다. 모든 실험에서 사용한 전해질 용액은 시판되는 이온음료와 비슷하게 제조하기 위하여 6% 설탕을 첨가하였으며 염화나트륨 0.
5% 당-이온음료를 마신 그룹은 물을 마신 그룹에 비하여 심폐기능과 젖산 제거능이 개선되었으나 5% 당-이온음료를 마신 그룹은 물을 마신 그룹과 유의적인 차이가 없었다고 하였으며 본 실험에서 6% 당-이온음료를 마신 실험군의 결과와 일치하였다. 이러한 결과는 in vitro에서 생리활성이 증명된 물질들이라 하더라도 물에 녹여서 섭취하는 것 보다는 당과 이온이 혼합된 용액에 녹여서 섭취하는 것이 생리활성 물질의 흡수를 도울 수 있음을 말해줌으로 이온음료에 추출물을 혼합하여 스포츠음료를 제작하기로 결정하였다.
6 mg/day을 넘지 못한다고 하였으며[35,38] 스포츠음료에 첨가하기에는 용해도에 어려움이 있어 사탕수수 왁스인 policosanol 형태로 녹아있는 당밀을 사용하기로 하였다. 이와 같이 피로회복과 경기력 향상에 도움을 주는 한방재료 또는 기능성 식품이지만 활성성분만을 이용하는데 제약이 있기 때문에 본 연구에서는 상승효과를 얻기 위하여 기능성 성분을 가진 오미자, 매실 및 당밀의 추출물을 전해질 용액에 혼합하여 스포츠이온음료를 제작하고 피로회복과 경기력 향상에 미치는 효능을 측정하기 위하여 실험동물에게 4주 동안 섭취시킨 후 탈진할 때까지 운동을 시켜 지구력과 혈액내 피로물질들의 변화에 대하여 조사하였으며 혈액과 근육 조직의 효소활성도 측정하여 비교하였다.
지구력 수행능력을 평가하기 위하여 강제수영시험(Forcedswimming test)과 Treadmill 시험을 행하였다. 강제수영시험의 경우 4주 동안 물을 섭취한 대조군 및 음료수를 섭취한 음료군의 실험동물들을 각각 일주일에 2회 수영적응 훈련을 실시하였다.
오랜 시간 운동을 하는 사람들에게 있어 당을 함유한 이온음료의 섭취는 땀으로 소실된 수분과 전해질을 보충해 주어 탈수와 낮은 전해질로 인한 심폐기능장애, 근육손상, 피로누적 등을 개선시킬 수 있다[32]. 피로회복 개선과 지구력 증강에 도움을 주는 한방스포츠 음료를 개발하는데 있어 전해질을 첨가할 것인지 결정하기 위하여 동물실험을 실행하였다.
혈액중의 중성지방(TG), glucose, 젖산(lactic acid), 무기인 산염(inorganic phosphate) 및 암모니아(ammonia)의 농도 측정은 상업용 분석 kit를 이용하여 각각 분석하였다. 간조직 및 비복근(gastrocnemius muscle) 중의 glycogen 농도 측정을 위하여 동물조직에 30% KOH 용액을 가하고 100℃에서 30분간 가열한 다음, 95% ethanol을 가한 후, 4,000× g에서 15분간 원심분리하여 침전물을 얻었다.
대상 데이터
실험동물은 효창사이언스로부터 분양받아 동물사의 일정한 조건(온도: 20±2℃, 습도: 40-60%, 명암: 12시간 light/dark cycle) 하에서 2주가량 충분하게 적응시켜 사육한 체중 30±5 g ICR계 웅성 생쥐를 사용하였다. 6마리의 생쥐를 각각 음료의 섭취군으로 하여 실험에 사용하였다. 여러 비율로 제조된 음료를 실험동물에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다.
따라서 본 연구에서는 종래의 스포츠음료의 주성분인 전해질과 당을 병용하여 전해질과 수분을 동시에 공급하면서 피로회복 및 체력증진에 기여할 수 있는 복합적인 기능을 가지는 스포츠음료를 개발하고자 하였다. 스포츠음료 재료로서는 오미자, 매실 및 당밀을 사용하였다. 오미자에는 전문의약품으로 지정된 schizandrin을 비롯한 40여 종의 lignan들이 함유되어 있어 간세포 보호기능과 피로회복 기능이 있음이 밝혀진 바 있으며[28] 오미자는 우리나라 사람들에게도 몸에 좋은 한방재료로서 알려져 있다.
실험동물은 효창사이언스로부터 분양받아 동물사의 일정한 조건(온도: 20±2℃, 습도: 40-60%, 명암: 12시간 light/dark cycle) 하에서 2주가량 충분하게 적응시켜 사육한 체중 30±5 g ICR계 웅성 생쥐를 사용하였다.
데이터처리
모든 통계 처리에 SPSS program을 사용하였으며 통계적 유의성은 Duncan's multiple range test로서 검정하였으며, p<0.05일 때 통계적으로 유의성이 있다고 판정하였다.
이론/모형
골격근의 효소활성을 측정하기 위하여 Polytron homogenizer를 이용하여 일정량의 조직을 100 mM potassium phosphate 완충액(pH 7.4)에 균질화한 후 hexokinase의 활성은 Joshi등의 방법[18], lactate dehydrogenase(LDH)의 활성은 Pesce등의 방법[30], citrate synthase의 활성은 완충액에서 균질화한 후 미토콘드리아막을 파괴하기 위하여 동결과 용해를 3회 반복한 후 Stere의 방법[33]에 준하여 측정하였다. 각 효소의 활성은 μmol/g tissue로 나타내었다.
아크릴 플라스틱 수조(70×70×60 cm) 내에 섭씨 24～26℃ 되는 물을 약 70% 정도 넣고, Leichtweis 등의 방법[26]에 따라 체중의 5%에 해당하는 추를 생쥐의 미근부(꼬리)에 매달아 강제로 수영하게 하였다.
성능/효과
간과 근육조직에 남아있는 glycogen 함량을 비교해 볼 때 10번 음료 섭취군이 다른 실험군에 비하여 가장 감소한 경향이 있었으나 유의적인 차이는 아니었으며 이는 강제유영시 간과 근육에 저장된 glycogen이 사용되었음을 간접적으로 말해 준다. 10종의 음료를 섭취한 실험동물들에게 탈진할 때까지 뛰게 하는 대신 모든 실험군을 10분 동안 treadmill을 뛰게 한 후 피로도를 측정하기 위하여 간에 남아 있는 glycogen 함량을 측정한 결과를 보면 6번 또는 10번 음료를 섭취한 실험동물의 간에서 glycogen 함량이 유의적으로 높았다(data not shown). Koo 등[24]은 감초, 계피, 복분자, 산수유 등 8종의 한약재를 혼합하여 추출하고 알콜발효를 시킨 herbkine은 실험쥐에게 먹였을 때 강제수영시간이 증가하였으며 피로물질이 감소하였다고 하였고, Jung 등[19]은 강장효과를 가지는 것으로 알려진 한약재 추출물들을 먹인 실험동물에게 강제유영을 시켰을 때 동충하초 및 잎새버섯 추출물 섭취가 대조군에 비하여 강제유영시간이 유의적으로 증가하였음에도 혈장의 젖산 함량 및 암모니아 함량을 감소시켰다고 하였으며 간조직 및 골격근육조직의 glycogen 함량에는 감소하는 경향은 있었으나 유의적인 차이가 없었으며 이는 대조군에 비하여 지방산의 효율적인 이용으로 저장된 glycogen을 절약한 것이라고 가능성을 제시하였다.
2)Extract of Prunus fruit was concentrated to 99% solid matter.
Table 3, 4 및 5를 종합해 볼 때 오미자와 매실 또는 오미자, 매실 및 당밀을 함께 함유한 전해질음료(group 6 및 group 10)는 전해질 음료만 함유한 음료(group 2, 3 및 7) 또는 오미자 또는 매실 각각을 함유한 전해질 음료(group 4, 5, 8 및 9)에 비하여 실험동물의 지구력을 증강시켰으며 피로물질인 젖산함량 감소, 해당과정의 첫 번째 효소인 핵소키나제의 활성증가, 무산소운동과 관련된 젖산 탈수소효소의 활성 감소 및 유산소운동과 관련된 구연산 합성효소의 활성증가를 가져왔다. 이러한 결과로부터 6번 및 10번 음료는 실험에 사용한 다른 음료들에 비하여 실험동물의 피로예방 또는 피로회복을 촉진시키고 유산소운동을 증가시킴으로서 지구력을 증강시키는데 도움을 주었음을 알 수 있었다.
강제유영 후 실험동물 골격근육의 구연산 합성효소(Citrate synthase, CS) 활성을 보면 전해질+당 또는 전해질+당+당밀 음료에 오미자 또는 매실을 넣은 4, 5, 6, 8, 9 및 10번 음료를 섭취한 실험군의 경우 활성이 유의적으로 증가하였다. 골격근육의 구연산 합성효소의 활성이 증가한 실험군중에서 특히 오미자와 매실을 동시에 함유한 6번 음료 및 10번 음료를 섭취한 실험군의 구연산 합성효소의 활성이 56.
강제유영 후 실험동물 골격근육의 핵소키나제(Hexokinase, HK) 활성을 비교해 보면 전해질+당 또는 전해질+당+당밀 용액에 매실과 오미자를 함께 넣은 6번 음료와 10번 음료에서 활성이 유의적으로 증가하는 경향을 보였으며 특히 당밀과 함께 매실과 오미자가 함유되어 있는 10번 음료에서 핵소키나제 활성이 가장 증가한 것으로 확인되었다. 핵소키나제는 포도당이 해당과정에 들어갈 때 필요한 첫 번째 효소이다.
결론적으로 스포츠음료로서의 기능은 장시간 운동에 의하여 고갈된 수분보충, 전해질 보충, 피로물질의 감소 및 운동 시간의 증가라고 할 수 있다. 본 실험에서 동물실험 결과, 오미자, 매실 및 당밀 추출물을 당이 함유된 이온음료에 혼합한 음료가 물이나 소금물에 혼합한 음료보다 스포츠음료로서의 효과가 높았으며 이온음료에 혼합하더라도 오미자, 매실 및 당밀을 각각 혼합한 경우에 비하여 함께 혼합하였을때 상승효과가 나타났음을 알 수 있었다.
스포츠음료로 알려져 있는 포카리스웨트, 게토레이 또는 파워에이드와 같은 이온음료들의 경우 주로 전해질용액과 6-8%의 당이 주요성분인 음료로서 장시간 운동 중 일어날 수 있는 탈수 및 저혈당, 저나트륨 혈증으로 인한 신체의 손상을 효과적으로 예방한다고 하였으며 Von Duvillard 등은 격렬한 운동 시 1-2시간 간격으로 500 ml 정도의 당이 함유된 전해질음료를 마시도록 권장하였다[36]. 그러나 본 동물실험 결과에서는 이온음료 만으로는 운동시간을 연장시킬 수 없었으며 기능성이 있는 성분을 이온음료에 혼합하였을 때에만 효과가 있는 것으로 나타났으며 Khanna와 Manna [20]는 운동선수에게 운동하는 동안 당이 함유된 이온음료를 마시게 하였을때 12.5% 당-이온음료를 마신 그룹은 물을 마신 그룹에 비하여 심폐기능과 젖산 제거능이 개선되었으나 5% 당-이온음료를 마신 그룹은 물을 마신 그룹과 유의적인 차이가 없었다고 하였으며 본 실험에서 6% 당-이온음료를 마신 실험군의 결과와 일치하였다. 이러한 결과는 in vitro에서 생리활성이 증명된 물질들이라 하더라도 물에 녹여서 섭취하는 것 보다는 당과 이온이 혼합된 용액에 녹여서 섭취하는 것이 생리활성 물질의 흡수를 도울 수 있음을 말해줌으로 이온음료에 추출물을 혼합하여 스포츠음료를 제작하기로 결정하였다.
1B)이 거의 증가하지 않은 것으로 나타났다. 또한 0.07% 식염수에 오미자와 매실 및 당밀을 넣은 음료를 섭취한 실험군(group 4) 역시 지구력이 증가하지 않았으나 양이온으로 나트륨이온, 칼슘이온, 마그네슘이온, 칼륨이온과 음이 온으로 염소이온, 구연산이온 등 전해질이온을 체액성분과 비슷하게 적당량 혼합한 전해질용액에 오미자, 매실 및 당밀을 넣은 음료(group 5)를 섭취한 경우 실험동물의 강제수영시간 및 treadmill 주행 시간이 길어진 것을 알 수 있었다. 스포츠음료로 알려져 있는 포카리스웨트, 게토레이 또는 파워에이드와 같은 이온음료들의 경우 주로 전해질용액과 6-8%의 당이 주요성분인 음료로서 장시간 운동 중 일어날 수 있는 탈수 및 저혈당, 저나트륨 혈증으로 인한 신체의 손상을 효과적으로 예방한다고 하였으며 Von Duvillard 등은 격렬한 운동 시 1-2시간 간격으로 500 ml 정도의 당이 함유된 전해질음료를 마시도록 권장하였다[36].
또한 혈장 내 암모니아 수치를 보면 전해질+당 함유 음료 또는 전해질+당+당밀 함유 음료에 비하여 오미자 또는 매실을 각각 함유한 음료의 경우에서 감소하는 경향을 보였으나 오미자와 매실을 동시에 함유한 음료인 6번 음료와 10번 음료의 경우 암모니아 수치가 148.1±12.3 또는 139.6±13.2 mg/dl로 더욱 낮은 암모니아 함량을 보였으며 10번 음료만이 유의적인 감소를 보인 것으로 나타났다.
각각의 음료를 4주 동안 섭취시킨 실험동물에게 강제수영을 시켜 얻은 지구력시험 결과는 Table 3와 같았다. 물만 섭취시킨 대조군(group 1)에 비하여 전해질용액에 당 또는 당과 당밀만을 함유한 group 3 및 group 7를 섭취한 실험군에서도 강제유영시간이 증가하였으나 유의적인 차이는 아니었으며 전해질+당+오미자가 함유된 4번 음료(group 4) 역시 유의적인 증가는 보이지 않았다. 전해질+당+매실(group 5), 전해질+당+오미자+매실(group 6), 전해질+당+당밀+오미자(group 8), 전해질+당+당밀+매실(group 9), 전해질+당+당밀+오미자+매실(group 10)의 경우 강제유영시간에 유의적인 증가를 보였으며 특히 오미자와 매실을 전해질용액에 함께 첨가한 음료인 6번 음료와 10번 음료에서 가장 유의적인 증가를 보여 1.
결론적으로 스포츠음료로서의 기능은 장시간 운동에 의하여 고갈된 수분보충, 전해질 보충, 피로물질의 감소 및 운동 시간의 증가라고 할 수 있다. 본 실험에서 동물실험 결과, 오미자, 매실 및 당밀 추출물을 당이 함유된 이온음료에 혼합한 음료가 물이나 소금물에 혼합한 음료보다 스포츠음료로서의 효과가 높았으며 이온음료에 혼합하더라도 오미자, 매실 및 당밀을 각각 혼합한 경우에 비하여 함께 혼합하였을때 상승효과가 나타났음을 알 수 있었다. 이는 각각 재료에 들어있는 schizandrin류 리그난들, 유기산들, octacosanol 등 기능성물질들이 이온음료와 혼합됨으로서 생체에 효율적으로 흡수되었고 흡수된 기능성물질들의 보충작용에 의하여 상승효과를 나타낸 것이라고 생각한다.
5-2배 정도의 지구력 증진 효과를 보였다. 설탕으로만 전체 6% 당을 보충한 3번 음료에 비하여 당밀을 설탕과 함께 섞어 6%의 당이 되도록 제조한 음료에서 지구력의 유의적인 증가를 보였다.
1의 A 및 B와 같았다. 식염수(음료 2) 및 6% 당이 함유된 전해질 용액(음료 3)을 4주 동안 섭취한 실험동물군의 지구력과 물을 섭취한 대조군을 비교하였을 때 treadmill 주행시간(Fig. 1A) 및 강제수영시간(Fig. 1B)이 거의 증가하지 않은 것으로 나타났다. 또한 0.
혈중 암모니아는 운동 중에 증가되는 것으로 알려져 있으며[17], Schenker 등[31]은 과잉의 암모니아는 중추신경계에 유독하므로 운동 때문에 생성된 암모니아 축적은 중추신경의 피로를 유발할 수 있다고 하였다. 이 실험에서 6번 음료 및 10번 음료 섭취군의 경우대조군이나 다른 실험군들에 비하여 강제유영시간이 1.5-2 배 길어졌는데도 불구하고 피로물질인 혈액의 암모니아 수준이유의적으로 감소하였다. 이러한 결과로부터 강제유영을 한 실험동물의 피로를 개선하는데 전해질+당+오미자+매실 음료(6번 또는 10번 음료)가 효과가 있었음을 알 수 있다.
Table 3, 4 및 5를 종합해 볼 때 오미자와 매실 또는 오미자, 매실 및 당밀을 함께 함유한 전해질음료(group 6 및 group 10)는 전해질 음료만 함유한 음료(group 2, 3 및 7) 또는 오미자 또는 매실 각각을 함유한 전해질 음료(group 4, 5, 8 및 9)에 비하여 실험동물의 지구력을 증강시켰으며 피로물질인 젖산함량 감소, 해당과정의 첫 번째 효소인 핵소키나제의 활성증가, 무산소운동과 관련된 젖산 탈수소효소의 활성 감소 및 유산소운동과 관련된 구연산 합성효소의 활성증가를 가져왔다. 이러한 결과로부터 6번 및 10번 음료는 실험에 사용한 다른 음료들에 비하여 실험동물의 피로예방 또는 피로회복을 촉진시키고 유산소운동을 증가시킴으로서 지구력을 증강시키는데 도움을 주었음을 알 수 있었다.
5-2 배 길어졌는데도 불구하고 피로물질인 혈액의 암모니아 수준이유의적으로 감소하였다. 이러한 결과로부터 강제유영을 한 실험동물의 피로를 개선하는데 전해질+당+오미자+매실 음료(6번 또는 10번 음료)가 효과가 있었음을 알 수 있다.
이것은 지구력이 증진되었음을 보여주는 한 예이다. 이러한 실험결과는 실험에 사용한 한방음료가 피로예방, 지구력 증진 및 운동수행능력을 증진하는데 매우 효과가 있음을 말해준다.
물만 섭취시킨 대조군(group 1)에 비하여 전해질용액에 당 또는 당과 당밀만을 함유한 group 3 및 group 7를 섭취한 실험군에서도 강제유영시간이 증가하였으나 유의적인 차이는 아니었으며 전해질+당+오미자가 함유된 4번 음료(group 4) 역시 유의적인 증가는 보이지 않았다. 전해질+당+매실(group 5), 전해질+당+오미자+매실(group 6), 전해질+당+당밀+오미자(group 8), 전해질+당+당밀+매실(group 9), 전해질+당+당밀+오미자+매실(group 10)의 경우 강제유영시간에 유의적인 증가를 보였으며 특히 오미자와 매실을 전해질용액에 함께 첨가한 음료인 6번 음료와 10번 음료에서 가장 유의적인 증가를 보여 1.5-2배 정도의 지구력 증진 효과를 보였다. 설탕으로만 전체 6% 당을 보충한 3번 음료에 비하여 당밀을 설탕과 함께 섞어 6%의 당이 되도록 제조한 음료에서 지구력의 유의적인 증가를 보였다.
Table 3에서와 같이 몸무게의 5%되는 추를 꼬리에 달고 탈진할 때까지 강제유영을 시킨 다음, 실험동물의 복부대동맥으로부터 혈액을 채취하고 혈장성분을 분석한 결과는 Table 4와 같았다. 중성지질 함량을 보면 전해질+당+오미자+매실을 함유한 6번 음료 및 전해질+당+당밀+오미자+매실을 함유한 10번 음료의 경우 가장 낮은 수치를 나타내었으나 모든 음료들 사이에 유의적인 차이는 없었다. 혈장내 포도당 수준을 보면 전해질 용액+당 또는 전해질용액+당+당밀에 오미자 또는 매실을 각각 넣은 4번, 5번, 8번, 9번 음료에서 유의적인 차이로 감소하였으며 오미자와 매실을 함께 넣어준 6번 음료 및 10번 음료에서 포도당 수준이 가장 낮게 나타났다.
중성지질 함량을 보면 전해질+당+오미자+매실을 함유한 6번 음료 및 전해질+당+당밀+오미자+매실을 함유한 10번 음료의 경우 가장 낮은 수치를 나타내었으나 모든 음료들 사이에 유의적인 차이는 없었다. 혈장내 포도당 수준을 보면 전해질 용액+당 또는 전해질용액+당+당밀에 오미자 또는 매실을 각각 넣은 4번, 5번, 8번, 9번 음료에서 유의적인 차이로 감소하였으며 오미자와 매실을 함께 넣어준 6번 음료 및 10번 음료에서 포도당 수준이 가장 낮게 나타났다. 이는 탈진 때까지 강제유영을 시켰기 때문에 포도당이 운동에너지로 사용되었음을 알 수 있었다.
지구력 시험에서 근육의 피로도를 측정하기 위하여 근육의 피로 원인물질이라고 알려져 있는 젖산, 암모니아, 무기인산 함량을 혈액 중 수준으로 측정한다[2,11,17]. 혈장중 젖산 함량을 보면 물을 섭취한 대조군에 비하여 다른 모든 음료를 섭취한 실험군에서 유의적인 차이는 아니지만 젖산의 함량이 낮아진 것을 관찰할 수 있었으며 10번 음료의 경우 유의 적인 젖산 함량의 감소를 확인할 수 있었다. 대조군에 비하여 1.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스포츠음료란?
우리나라에서도 마라톤ㆍ산악자전거ㆍ암벽등반ㆍ철인3종 경기 등 극한에 도전하는 익스트림 스포츠를 주말 레저 활동으로 즐기는 사람들이 늘고 있으며 운동 후 또는 운동 중에 물보다는 스포츠음료를 선호하는 경향이 있다. 스포츠음료란 운동이나 노동 등으로 인해 체내에서 빠져나간 수분과 전해질을 보충해 주어 피로회복을 돕는 기능성 음료를 말하며 주요 성분으로는 당질(탄수화물)을 비롯해 나트륨, 칼륨, 마그네슘 등의 무기질을 함유하고 비타민 C가 포함되기도 한다. 최근 연구들에 의하면 운동선수들을 주축으로 한 젊은이들은 건강에 해로운 anabolic steroid를 사용하는 대신 필요한 영양소와 에너지를 빠르고 간편하게 효율적으로 얻기 위하여 만든 식품인 Ergogenic Aids(운동 및 영양 보조식품)를 선호하고 있다고 하였다[5,37].
기존 스포츠음료의 문제점은?
한 예로 지질대사에서 유리지방산의 미토콘드리아 유입을 촉매하는 CPT (carnitine palmitoyl transferase) 구성물질인 L-carnitine이 지방대사를 촉진시켜 주는 역할을 하는 것으로 밝혀져, 스포츠영양학에서 이와 관련된 연구가 진행되어지고 있으며[32] 영양보조식품으로 판매되고 있다[10]. 종래의 스포츠음료들은 단순히 수분공급과 전해질 보충을 주로 하기 때문에, 과중한 힘을 상습적으로 소모시키는 운동선수들의 근본적인 체력향상에 이바지 할 수 없는 문제점이 있었고, 이들의 음용은 단순히 갈증 해소만을 만족시키므로 원천적인 피로회복의 기능이 결여되어 있는 문제점이 있었으며 정제된 분지아미노산, 비타민을 강화한 음료나 운동 보조식품들에 대한 안전성 문제가 거론되기도 하였다[27]. 국내 스포츠영양학 또는 스포츠의학 분야에서도 단지 분지아미노산 및 비타민 등만을 혼합한 스포츠음료가 아닌 오랫동안 전통적으로 사용되어 안전성이 인정된 천연 허브 또는 한방재료의 기능성과 전해질을 병행한 스포츠건강음료 또는 스포츠기능성음료를 개발하려는 많은 노력이 진행되고 있다[7,14,16,21].
오미자 및 매실 추출물과 당밀이 혼합된 미네랄 음료의 항피로효과 및 지구력 증진효과를 연구하기 위해 ICR 생쥐에 강제수영능력 및 생화학적 요인을 측정한 결과는?
6% 당과 전해질용액에 오미자추출물, 매실추출물 및 당밀을 혼합한 음료들을 실험군들에게 4주 동안 자유로이 섭취시켰다. 음료들을 섭취한 10 group의 실험동물들은 28일 후 강제수영하였으며 한방음료를 섭취한 실험군(6번 음료; 190.8±25.6 sec, 10번 음료; 173.6±21.8 sec; p<0.05)의 강제수영시간은 대조군(93.2±10.4 sec)에 비하여 1.5～2배 증가하였다. 또한 6번 음료 및 10번 음료의 hexokinase 및 citrate synthase 활성 역시 대조군에 비하여 유의적으로 높았다(hexokinase 활성 - 대조군:5.23±0.38 μmol/g tissue; 6번 음료: 5.99±0.18 μmol/g tissue, 10번 음료: 6.13±0.25 μmol/g tissue, p<0.05, citrate synthase 활성 - (대조군: 42.9±1.87 μ mol/g tissue; 6번 음료: 56.8±3.98 μmol/g tissue, 10번 음료; 59.5±3.09 μmol/g tissue, p<0.05). 한방음료를 섭취한 실험군이 대조군에 비하여 훨씬 오랜 시간 강제수영을 하였으나 비복근 및 간의 glycogen 함량은 실험동물군들 사이에서 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 이것은 지구력이 증진되었음을 보여주는 한 예이다. 이러한 실험결과는 실험에 사용한 한방음료가 피로예방, 지구력 증진 및 운동수행능력을 증진하는데 매우 효과가 있음을 말해준다.
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