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문제 정의
- 따라서 본 연구는 일부 시판음료의 pH를 평가하여 치아 경조직에 침식을 일으킬 수 있는 가능성을 알아보고, 음료 처리 전․후 우치법랑질의 표면미세경도, 표면거칠기 및 DIAGNOdent 수치 변화량을 측정하고, 주사전자현미경에 의한 표면 관찰을 통해 다양한 종류의 시판 음료가 법랑질 표면탈회에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.
- 본 연구는 시판되고 있는 음료 중 대조군으로 미네랄워터와 연구대상 음료로 어린이음료,탄산음료, 과일맛우유, 발효유를 우치를 이용해 만든 시료에 48시간 동안 처리한 후 법랑질 표면의 미세경도변화, 거칠기변화, DIAGNOdent 값 변화 및 색조변화에 대해 분석하고, 주사전자현미경을 이용한 표면관찰을 통해 각각의 음료가치면의 탈회에 미치는 영향에 대해 평가하고자 하였다.
제안 방법
- 또한 원자현미경(Atomic force microscopy; Nanoscope Ⅲ Multimode, Distal Instruments Inc, USA)을 사용하여 표면거칠기값(Ra)을 측정하였다. 관찰은 cantilever 길이 450 ㎛, 탄성계수(spring constant) 0.02-0.1 N/m인 etched silicon cantilever를 사용하여 tapping mode로 시행하였다.
- 동일한 온도조건하에서 pH를 측정하기 위해 각각의 음료는 6시간 동안 실온에 방치하였다[18]. 그리고 pH meter(Radiometer Analytical, Villeurbanne, France)를 사용하여 pH표준용액 보정 후 각각의 음료를 10 mL씩 덜어 pH를 측정하였다.
- 시편의 표면을 현미경의 100 배율 하에서 측정할 부위를 선택하고, 10초간 200 g의 하중을 가하여 압흔을 만든 후 400 배율로 측정하였으며, 한 시편 당 4부위를 측정하여 평균을 구하였다. 또한 원자현미경(Atomic force microscopy; Nanoscope Ⅲ Multimode, Distal Instruments Inc, USA)을 사용하여 표면거칠기값(Ra)을 측정하였다. 관찰은 cantilever 길이 450 ㎛, 탄성계수(spring constant) 0.
- 미세경도측정기(Matsuzawa Seiki, Tokyo, Japan)를 사용하여 법랑질 표면의 비커스 경도값(VHN)을 측정하였다. 시편의 표면을 현미경의 100 배율 하에서 측정할 부위를 선택하고, 10초간 200 g의 하중을 가하여 압흔을 만든 후 400 배율로 측정하였으며, 한 시편 당 4부위를 측정하여 평균을 구하였다.
- 분광학적 특성은 DIAGNOdent(Model 2095, KaVo, Germany)를 사용하여 각 시편 당 3회씩 측정한 후 평균 값을 산출하였다.
- 음료 처리 전․후의 색조변화량은 색조색차계 (Colorimeter; TC-8600A, Nippon Denshoku, Japan)를 사용하여 측정하였다. 색측정 전 색차계의 감지부에 흡광통을 밀착시켜 영점 조정을 하고, 표준 백색판과 흑색판으로 L* , a*, b*의 표시치에 대해 표준조정을 시행하였으며, 측정경의 직경은 6 mm였다. 측정은 건조된 법랑질 표면의 중앙이 감지부를 향하도록 하고, 각 시편당 3회씩 측정하여 평균하였다.
- 시편은 진공상태에서 금이온중착장치(IB-3, Eiko Co, Japan)로 180-200 Å 두께의 백금을 코팅하고, 주사전자 현미경(Scanning Electron Microscope; S-4200, Hitachi Co, Japan)을 이용하여 20,000배의 배율로 표면의 변화를 관찰하였다.
- 미세경도측정기(Matsuzawa Seiki, Tokyo, Japan)를 사용하여 법랑질 표면의 비커스 경도값(VHN)을 측정하였다. 시편의 표면을 현미경의 100 배율 하에서 측정할 부위를 선택하고, 10초간 200 g의 하중을 가하여 압흔을 만든 후 400 배율로 측정하였으며, 한 시편 당 4부위를 측정하여 평균을 구하였다. 또한 원자현미경(Atomic force microscopy; Nanoscope Ⅲ Multimode, Distal Instruments Inc, USA)을 사용하여 표면거칠기값(Ra)을 측정하였다.
- 1% 티몰용액(Sigma, USA)에 넣어 냉동 보관하였다. 우치시료는 아크릴 레진으로 매몰한 뒤 자동 연마기(Labopol-1, Struers, Denmark)로 800번부터 2,000번까지 연마하고, 다시 6.0 ㎛부터 1.0 ㎛까지의 다이아몬드 페이스트로 최종 연마하였다. 표면 변화를 측정할 부위는 상아질이 노출되지 않도록 법랑질에 한하여 평활하게 연마하였으며, 최종 연마된 모든 시편은 3차 증류수로 5분간 3회 초음파 세척하였다.
- 음료 처리 전․후의 색조변화량은 색조색차계 (Colorimeter; TC-8600A, Nippon Denshoku, Japan)를 사용하여 측정하였다. 색측정 전 색차계의 감지부에 흡광통을 밀착시켜 영점 조정을 하고, 표준 백색판과 흑색판으로 L* , a*, b*의 표시치에 대해 표준조정을 시행하였으며, 측정경의 직경은 6 mm였다.
- 음료처리 후 주사전사현미경을 이용해 치면의 양상을 관찰하였다. 그림 A는 대조군인 미네랄워터를 처리한 법랑질 표면으로 시편 처리 시 생긴 약간의 균열 외에는 매끈한 표면을 관찰 할 수 있고, 그림 B는 어린이음료를 처리한 법랑질 표면으로 전체적으로 표면이 거칠어진 모습을 확인할 수 있다.
- 준비된 시료는 초기 경도값을 측정한 후 군당 3개씩 5개의 군으로 나누었다. 임의로 선정된 그룹에 따라 시편을 음료에 48시간 동안 처리하였고, 매 12시간마다 1회씩 음료를 교환해주었다. 음료처리 시 각 음료 20 mL를 동일 비커에 분주하여 37℃에서 교반 없이 처리하였다.
- 준비된 시료는 초기 경도값을 측정한 후 군당 3개씩 5개의 군으로 나누었다. 임의로 선정된 그룹에 따라 시편을 음료에 48시간 동안 처리하였고, 매 12시간마다 1회씩 음료를 교환해주었다.
- 색측정 전 색차계의 감지부에 흡광통을 밀착시켜 영점 조정을 하고, 표준 백색판과 흑색판으로 L* , a*, b*의 표시치에 대해 표준조정을 시행하였으며, 측정경의 직경은 6 mm였다. 측정은 건조된 법랑질 표면의 중앙이 감지부를 향하도록 하고, 각 시편당 3회씩 측정하여 평균하였다.
- 0 ㎛까지의 다이아몬드 페이스트로 최종 연마하였다. 표면 변화를 측정할 부위는 상아질이 노출되지 않도록 법랑질에 한하여 평활하게 연마하였으며, 최종 연마된 모든 시편은 3차 증류수로 5분간 3회 초음파 세척하였다.
대상 데이터
- 연구대상 음료는 대조군인 미네랄워터를 포함하여 총 5종이고, 각각의 pH는 2.52-6.66까지 분포하고 있었다. 탄산음료가 가장 낮은 pH인 2.
- 연구대상 음료는 시판되고 있는 음료 중 탄산음료, 어린이음료, 과일맛우유, 발효유 등 4종과 대조군으로 제조 자의 원재료명에 불소 불검출로 표시된 미네랄워터를 사용하였다.
데이터처리
- 0K)를 이용하여 분석하였다. 법랑질 표면미세경도, 표면거칠기, DIAGNOdent, 색조변화량의 군별 및 군간차이는 일변량 분산분석법(one-way ANOVA) 및 반복측정분석법(repeated measurement analysis)을 이용하여 분석하였고, 유의수준 5%에서 Tukey의 다중비교법으로 사후 검정하였다.
- 수합된 자료들의 분석은 SPSS(14.0K)를 이용하여 분석하였다. 법랑질 표면미세경도, 표면거칠기, DIAGNOdent, 색조변화량의 군별 및 군간차이는 일변량 분산분석법(one-way ANOVA) 및 반복측정분석법(repeated measurement analysis)을 이용하여 분석하였고, 유의수준 5%에서 Tukey의 다중비교법으로 사후 검정하였다.
성능/효과
- 또한 C는 탄산음료를 처리한 법랑질표면으로 부분적으로 탈회된 표면을 확인할 수 있고, D는 과일맛우유를 처리한 법랑질 표면, E는 발효유를 처리한 법랑질 표면으로 약간의 이물질이 침착되어있는 것 외에 탈회양상은 관찰할 수 없다. 5개 군 중 어린이 음료인 B 제품의 법랑질 탈회양상이 가장 큰 것을 확인할 수 있다.
- DIAGNOdent 분석결과, 전체적으로 음료처리 전·후의 측정값은 통계적으로 유의한 차이가 있었으며(P=0.019), 또한 군 간에 있어서도 통계적으로 유의한 차이를 보였다(P<0.001).
- 이는 Ferrazzano 등[16]과 Marshall 등[21]이 발표한 유제품은 칼슘과 비타민D의 원천으로 치아의 탈회를 억제하고 재광화를 촉진시킨다는 결과와 부분적으로 일치한다. 그리고 과일맛우유는 약알카리성이지만 당함량이 높아 치아우식을 일으킬 수 있을 것으로 사료되었으나 치아침 식효과는 크지 않은 것을 볼 수 있었다. 김 등의[15] 연구에서 인공탈회된 법랑질 표면에 우유를 처리했을 때 불화나트륨용액보다 표면경도값이 증가한 것으로 나타나 우유의 종류는 다르지만 본 연구 결과와 부분적으로 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
- 실험에 사용된 탄산음료는 미백실험에 인공착색용액으로 이용될 정도로 법랑질 착색효과가 큰 것으로 알려져 있고[22-23], 본 실험에서도 같은 결과를 확인할 수 있었다. 또한 어린이음료는 치면의 탈회로 인해 육안으로도 백묵색 표면을 관찰할 수 있었고, 주사전자현미경으로 법랑질 표면을 관찰했을 때도 가장 많이 탈회된 것을 확인 할 수 있었다.
- 17로 나타난 4종류 음료의 탈회양상을 본 연구에서 음료에 노출된 법랑질 표면은 전반적으로 모두 탈회양상을 나타내었다고 하였다. 본 실험에 사용된 음료 중 탄산음료와 무탄산인 어린이음료는 pH가 각각 2.56과 3.30으로 비교적 강한산성을 나타내고 있어, 대조군과 비교했을 때 특히 두 군에서 치아침 식효과가 클 것으로 사료되었고, 실험을 통해 이를 확인할 수 있었다.
- DIAGNOdent는 치아표면의 형광을 탐지하여 초기 우식증을 진단하는데 사용되는 도구로써, 값이 클수록 법랑질 탈회가 많이 된 것으로 해석할 수 있다. 사후검정 결과 표면미세경도와 DIAGNOdent 값 모두 탄산음료에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 최 등[19]은 탄산음료인 코카콜라에 치면을 침지하여 탈회 양상을 본 실험에서, 특히 침지 빈도가 높을수록 법랑질 표면 경도 값이 더 낮게 나타났다고 하였고, 이[20]는 탄산음료를 제외한 시판되고 있는 평균 pH 3.
- 사후검정결과 미네랄워터와 탄산음료 사이에서 DIAGNOdent 수치가 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.001)[표 4].
- 001). 사후검정결과 미네랄워터와 탄산음료 사이에서 표면미세경도변화량에 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p=0.009)[표 2].
- 음료처리 전·후 대조군을 제외한 모든 군에서 거칠기가 증가하는 양상을 볼 수 있었으나 통계적으로 유의하지는 않았고(p=0.052), 군 간에 있어서는 모두 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001)[표 3].
- 음료처리 전·후 대조군인 미네랄워터와 비교했을 때 어린이음료와 탄산음료에서 통계적으로 유의한 색조변화를 보였다(p=0.00).
- 음료처리 후 법랑질 표면의 탈회로 인하여 표면미세경도 값이 전체적으로 처리 전·후에 있어서 통계적으로 유의하게 감소하였고(p=0.002), 처리군 들에 있어서도 또한 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p<0.001).
- 음료처리 후 전체적으로 법랑질 표면의 탈회로 인하여 표면미세경도 값은 감소하였고, DIGNOdent 값은 증가하였다. DIAGNOdent는 치아표면의 형광을 탐지하여 초기 우식증을 진단하는데 사용되는 도구로써, 값이 클수록 법랑질 탈회가 많이 된 것으로 해석할 수 있다.
- 이상의 결과를 종합해 보았을 때 시판되고 있는 어린이음료에서 통계적으로 유의한 법랑질 표면미세경도변화와 색조변화를 관찰할 수 있었고, 이는 주사전자현미경을 통한 표면 관찰에서도 확인할 수 있었다. 본 연구의 제한 점으로는 pH 순환모형을 사용하지 않아 타액에 의한 치면의 재광화 효과를 반영하지 못해 결과가 과대평가 되었을 가능성이 있다는 점이다.
후속연구
- 본 연구의 제한 점으로는 pH 순환모형을 사용하지 않아 타액에 의한 치면의 재광화 효과를 반영하지 못해 결과가 과대평가 되었을 가능성이 있다는 점이다. 그럼에도 불구하고 어린이들이 즐겨 마시는 음료에 대하여 실험을 통해 치아침식증 발생 위험성을 확인한 의미 있는 연구이며, 향후 pH 순환모형을 이용하여 구강과 비슷한 환경에서 다양한 종류의 음료의 치아침식증 유발 가능성 뿐만 아니라 치아우식증 발생 위험성을 확인할 수 있는 연구가 뒤따라야 할 것으로 사료된다.
- 이상의 결과를 종합해 보았을 때 시판되고 있는 어린이음료에서 통계적으로 유의한 법랑질 표면미세경도변화와 색조변화를 관찰할 수 있었고, 이는 주사전자현미경을 통한 표면 관찰에서도 확인할 수 있었다. 본 연구의 제한 점으로는 pH 순환모형을 사용하지 않아 타액에 의한 치면의 재광화 효과를 반영하지 못해 결과가 과대평가 되었을 가능성이 있다는 점이다. 그럼에도 불구하고 어린이들이 즐겨 마시는 음료에 대하여 실험을 통해 치아침식증 발생 위험성을 확인한 의미 있는 연구이며, 향후 pH 순환모형을 이용하여 구강과 비슷한 환경에서 다양한 종류의 음료의 치아침식증 유발 가능성 뿐만 아니라 치아우식증 발생 위험성을 확인할 수 있는 연구가 뒤따라야 할 것으로 사료된다.
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