본 연구에서는 타타리메밀싹을 이용한 고부가가치 가공상품을 개발하기 위하여 타타리메밀싹 발효추출물의 영양성분과 생리활성을 검정하였다. 일반 영양성분분석에서는 메밀싹 발효추출물은 단백질, 나트륨, 아연, 마그네슘에서 약간 높은 함량을 보였으나, 메밀전초 발효추출물은 나머지 무기물과 비타민에서 높게 나타났다. 동물실험을 통한 항당뇨 및 혈중지질에 관한 생리활성 검정 결과, 메밀싹 발효추출물이 짧은 기간의 실험임에도 불구하고 혈중 LDL-cholesterol의 수치를 낮추고, HDL-cholesterol의 수치를 올려주어 혈중 total lipid를 낮추는 것을 알 수 있었다. 또한 동맥경화지수인 atherogenic index의 감소를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 타타리메밀싹의 발효추출물은 혈중 지질의 개선을 통해 순환기 질환에 효과를 줄 수있다는 가능성을 제시하였다. 하지만 제품화하여 메밀의 새로운 수요창출 및 부가가치를 높이기 위해서는 장기적인 동물실험 및 제품이 갖추어야 할 조건에 대한 관능검사 등 추가적인 연구를 필요로 한다.
본 연구에서는 타타리메밀싹을 이용한 고부가가치 가공상품을 개발하기 위하여 타타리메밀싹 발효추출물의 영양성분과 생리활성을 검정하였다. 일반 영양성분분석에서는 메밀싹 발효추출물은 단백질, 나트륨, 아연, 마그네슘에서 약간 높은 함량을 보였으나, 메밀전초 발효추출물은 나머지 무기물과 비타민에서 높게 나타났다. 동물실험을 통한 항당뇨 및 혈중지질에 관한 생리활성 검정 결과, 메밀싹 발효추출물이 짧은 기간의 실험임에도 불구하고 혈중 LDL-cholesterol의 수치를 낮추고, HDL-cholesterol의 수치를 올려주어 혈중 total lipid를 낮추는 것을 알 수 있었다. 또한 동맥경화지수인 atherogenic index의 감소를 나타내었다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 타타리메밀싹의 발효추출물은 혈중 지질의 개선을 통해 순환기 질환에 효과를 줄 수있다는 가능성을 제시하였다. 하지만 제품화하여 메밀의 새로운 수요창출 및 부가가치를 높이기 위해서는 장기적인 동물실험 및 제품이 갖추어야 할 조건에 대한 관능검사 등 추가적인 연구를 필요로 한다.
Tartary buckwheat has potential as a source of functional food because it contains a number of bioactive compounds such as rutin, catechin and so on. This study was conducted to determine the possibility of development of processed products extracted from sugar-treated sprouts of tartary buckwheat. ...
Tartary buckwheat has potential as a source of functional food because it contains a number of bioactive compounds such as rutin, catechin and so on. This study was conducted to determine the possibility of development of processed products extracted from sugar-treated sprouts of tartary buckwheat. By using undiluted solution extracted from sprouts of tartary buckwheat, we analyzed their nutrition components and did in vivo experiment to find out pharmaceutical effects. In an experiment using mice, we administered various concentration of buckwheat to induced diabetic mellitus mice for 1 weeks. As a result, the fermented extract from buckwheat sprouts effected finely on lowering blood sugar and decreased LDL-cholesterol and total lipid level but increased HDL-cholesterol level.
Tartary buckwheat has potential as a source of functional food because it contains a number of bioactive compounds such as rutin, catechin and so on. This study was conducted to determine the possibility of development of processed products extracted from sugar-treated sprouts of tartary buckwheat. By using undiluted solution extracted from sprouts of tartary buckwheat, we analyzed their nutrition components and did in vivo experiment to find out pharmaceutical effects. In an experiment using mice, we administered various concentration of buckwheat to induced diabetic mellitus mice for 1 weeks. As a result, the fermented extract from buckwheat sprouts effected finely on lowering blood sugar and decreased LDL-cholesterol and total lipid level but increased HDL-cholesterol level.
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문제 정의
따라서 본 연구는 타타리메밀싹을 이용한 건강 음료의 개발을 목적으로 타타리메밀 종자를 이용하여 틔운 싹을 이용하여 당을 첨가, 발효시킨 후 추출한 발효추출물의 영양성분 및 항당뇨, 혈중지질개선 등 생리활성을 조사한 결과이다.
제안 방법
5 ml의 투여량으로 단회 복강 내로 주사하였다. 당뇨유발을 확인하기 위하여 STZ투여 5일 후에 6시간 절식시킨 다음 미정맥으로부터 혈액을 채취하여 혈당수준이 200 mg/dl 이상인 개체를 당뇨병 유발 마우스로 간주하였다.
실험군은 정상대조군(Normal), STZ로 유도한 당뇨모델로서 유도된 STZ-당뇨대조군(Vehicle), 메밀싹투여군1(STZ+메밀싹 발효추출물 1% 음용수), 메밀싹투여군2(STZ+메밀싹 발효추출물 10% 음용수) 및 메밀싹투여군3(STZ+메밀싹 발효추출물 20% 음용수)의 5개 실험군으로 분류하였고 각 군당 실험동물은 5두씩 임의적으로 배치하여 총 1주일동안 투여하였다. 측정은 2주간 매주 1회씩 일정한 시간마다 체중, 혈당 등을 측정하였다.
1개월 후 체로 잔사를 걸러 옹기항아리에 넣고 항아리를 20℃ 조건에서 밀봉하였다. 위의 원액에 7:1, 5:1의 비율로 시판 생수용 물을 이용하여 혼합하였다. 혼합한 음료를 100℃로 가열, 멸균처리한 후 3~4분 정도 냉각시켜 밀봉처리 하였다.
실험군은 정상대조군(Normal), STZ로 유도한 당뇨모델로서 유도된 STZ-당뇨대조군(Vehicle), 메밀싹투여군1(STZ+메밀싹 발효추출물 1% 음용수), 메밀싹투여군2(STZ+메밀싹 발효추출물 10% 음용수) 및 메밀싹투여군3(STZ+메밀싹 발효추출물 20% 음용수)의 5개 실험군으로 분류하였고 각 군당 실험동물은 5두씩 임의적으로 배치하여 총 1주일동안 투여하였다. 측정은 2주간 매주 1회씩 일정한 시간마다 체중, 혈당 등을 측정하였다.
타타리메밀싹 발효추출물의 일반 영양성분, 무기질, 비타민을 분석하였고, 대조구로서 메밀전초를 당절임하여 만든 액상(메밀전초 발효추출물)을 이용하여 비교하였다. 모든 영양성분의 분석은 AOAC방법(Association of Official Analytical Chemists, 1995) 및 식품공전 방법(식품공업협회, 1991)에 의해 분석하였다.
타타리메밀싹 발효추출물의 항당뇨효과 및 혈중지질저하효과를 보기위하여 동물실험을 하였다. 항당뇨효과를 보기 위한 실험에서는 인슐린의존형의 당뇨병을 유발시키기 위하여 마우스를 12시간 절식시킨 후 streptozotocin(Sigma Co.
타타리메밀싹 발효추출물의 항당뇨효과 및 혈중지질저하효과를 보기위하여 동물실험을 하였다. 항당뇨효과를 보기 위한 실험에서는 인슐린의존형의 당뇨병을 유발시키기 위하여 마우스를 12시간 절식시킨 후 streptozotocin(Sigma Co., USA)을 체중 kg당 150 mg의 용량으로 0.01 M citrate buffer(pH 4.5)에 녹여 체중 100 g 당 0.5 ml의 투여량으로 단회 복강 내로 주사하였다. 당뇨유발을 확인하기 위하여 STZ투여 5일 후에 6시간 절식시킨 다음 미정맥으로부터 혈액을 채취하여 혈당수준이 200 mg/dl 이상인 개체를 당뇨병 유발 마우스로 간주하였다.
혈중지질효과를 보기 위하여 분양받은 LDL receptor gene knockout 마우스(LDLR-/-)를 사용하였고, 1주일 동안 실험실 환경에 적응시킨 후, 메밀싹 발효추출물투여군은 음용수에 1%, 10% 그리고 20%를 희석하여 자유롭게 음용하도록 하여 1주일 동안 진행되었다. 혈액을 채취하여 혈청 total cholesterol, LDL-cholesterol, HDL-cholesterol 및 total lipid의 측정은 자동생화학분석기(Hidachi 720, Japan)를 사용하여 측정하였다.
혈중지질효과를 보기 위하여 분양받은 LDL receptor gene knockout 마우스(LDLR-/-)를 사용하였고, 1주일 동안 실험실 환경에 적응시킨 후, 메밀싹 발효추출물투여군은 음용수에 1%, 10% 그리고 20%를 희석하여 자유롭게 음용하도록 하여 1주일 동안 진행되었다. 혈액을 채취하여 혈청 total cholesterol, LDL-cholesterol, HDL-cholesterol 및 total lipid의 측정은 자동생화학분석기(Hidachi 720, Japan)를 사용하여 측정하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 시료는 일본 이나사와상사에서 종자를 수입하여 국내에서 재배한 것으로 새싹은 평창군 소재 새싹 생산업체에 위탁해 1회에 종실 20 kg씩 새싹 재배기를 이용해 키운 타타리메밀싹을 이용하였다. 추출용 설탕의 경우 근래에는 올리고당을 이용하기도 하나 경험으로 개발 수행에 자당이 유리하다고 판단되어 일반적인 시판설탕을 사용하였다.
데이터처리
통계분석은 SAS통계패키지(ver. 6.12)를 이용하였고, ANOVA와 Duncan’s multiple range test로 유의성 검정을 하였다.
이론/모형
타타리메밀싹 발효추출물의 일반 영양성분, 무기질, 비타민을 분석하였고, 대조구로서 메밀전초를 당절임하여 만든 액상(메밀전초 발효추출물)을 이용하여 비교하였다. 모든 영양성분의 분석은 AOAC방법(Association of Official Analytical Chemists, 1995) 및 식품공전 방법(식품공업협회, 1991)에 의해 분석하였다.
성능/효과
항당뇨효과 실험에서 각 실험군의 체중은 Table 2와 같다. 당뇨병 유발 후 정상대조군의 체중에 비하여 1주와 2주일 후 당뇨대조군과 메밀싹 발효추출물의 투여군의 체중감소가 관찰되었고, 특히 메밀싹 발효추출물의 투여에 의한 차이는 메밀싹투여군2(STZ+메밀싹 발효추출물 10%)과 메밀싹투여군3(STZ+메밀싹 발효추출물 20%)이 다른 군에 비하여 더욱 체중이 감소한 것을 알 수 있었다. 혈중지질효과 실험에서의 체중변화는 Table 3과 같으며, 정상대조군에서는 약간의 체중변화는 있었으나 LDL receptor gene knockout 마우스 및 메밀싹 발효추출물 20% 투여군에서는 유의할 만한 체중의 차이는 관찰할 수 없었다.
메밀싹 발효추출물 투여군은 1152.8 ± 171.5 mg/dl로서 LDL receptor gene knockout 마우스에 대해 약 38.1%의 감소를 보였다.
타타리메밀싹 발표추출물은 100 g당 에너지 222 kcal이고, 줄기와 잎을 포함하는 메밀전초 추출물은 255 kcal이다. 메밀전초로부터 얻은 발효추출물에 비하여 메밀싹 발효추출물은 수분이 1.3배, 단백질이 약 1.3배, 나트륨이 약 1.1배, 아연이 약 1.3배, 마그네슘이 약 1.1배로 함량이 다소 높은 반면, 나머지 무기물과 비타민은 메밀전초 발효추출물에서 더 높게 나타났다. 특히 무기물 중에서 메밀전초 발표추출물의 칼슘은 약 1.
본 실험에서 재배한 타타리메밀싹은 줄기의 색이 단메밀보다 짙은 특성을 보였다. 타타리메밀싹에 설탕을 첨가하여 얻은 액상(발효추출물)과 메밀전초를 당절임하여 만든 액상(메밀전초 발효추출물)의 대조구에 대한 주요 영양소 성분 함량을 비교 분석한 결과는 Table 1과 같다.
정상대조군에 비하여 모든 당뇨 유발군은 1주간의 실험기간동안 고혈당을 유지하였다. 음용수로 메밀싹 발효추출물은 streptozotocin으로 유발시킨 마우스의 인슐린 의존형 당뇨병에서 1주간의 투여로 유의할 만한 혈당저하는 관찰되지 않았으나 메밀싹 발효추출물을 20% 투여한 군에서는 STZ-당뇨대조군과 다소 혈당을 저하시키는 효과가 관찰되었다. 최 등(1991)은 4주간의 메밀의 보충급여가 Sprague-Dawley 계 웅성백서의 혈당강하를 보고하고, 이 등(1995)은 메밀 식이 섭취 후 당뇨환자의 혈당과 총당화혈색소 및 당화단백질의 감소를 보고하여 20%의 메밀싹 발효추출물을 투여하여 효능을 보기에는 다소 무리가 따르는 점을 감안하면 보다 장기간 투여함으로서 혈당저하효과를 확인하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
정상 대조군 마우스에서 total cholesterol 농도는 59.3 ± 3.5 mg/dl, LDL receptor gene knockout 마우스는 1863.6 ± 172.6 mg/dl로서 유의할 만한 증가를 보였다.
5과 같다. 정상 마우스의 atherogenic index는 1.14, LDL receptor gene knockout 마우스는 3.02이나, 메밀싹 발효 추출물 20% 투여군은 1.72로서 LDL receptor gene knockout 마우스에 비해 현저히 감소하여 각종 혈중 지질농도의 증가로 유발되는 동맥경화성질환의 발생에 대한 예방 및 치료효과에 메밀싹 발효추출물이 유효할 것으로 시사한다.
특히 무기물 중에서 메밀전초 발표추출물의 칼슘은 약 1.8배, 인산은 약 1.5배, 칼륨은 약 2.9배 높게 나타났으며, 비타민에서는 β-carotene이 약 13배, riboflavin이 약 1.7배, ascorbic acid이 약 1.6배의 높은 함량을 보였다.
한편 음용수로 투여된 메밀싹 발효추출물 20% 투여군에서는 606.0 ± 101.5 mg/dl로서 1주일간의 투여기간이 임에도 불구하고 약 31.8%의 유의성 있는 감소현상을 보였다.
당뇨병 유발 후 정상대조군의 체중에 비하여 1주와 2주일 후 당뇨대조군과 메밀싹 발효추출물의 투여군의 체중감소가 관찰되었고, 특히 메밀싹 발효추출물의 투여에 의한 차이는 메밀싹투여군2(STZ+메밀싹 발효추출물 10%)과 메밀싹투여군3(STZ+메밀싹 발효추출물 20%)이 다른 군에 비하여 더욱 체중이 감소한 것을 알 수 있었다. 혈중지질효과 실험에서의 체중변화는 Table 3과 같으며, 정상대조군에서는 약간의 체중변화는 있었으나 LDL receptor gene knockout 마우스 및 메밀싹 발효추출물 20% 투여군에서는 유의할 만한 체중의 차이는 관찰할 수 없었다.
후속연구
(1995)은 보통메밀이 혈당저하 및 혈중 total cholesterol, LDL-cholesterol의 농도를 감소시키며, HDL-cholesterol/total cholesterol의 비율을 증가시켜 당뇨환자의 혈당및 혈중지질대사에 유용한 작물이라고 보고하였다. 본 연구결과는 1주일간의 짧은 투여기간 임에도 불구하고 타타리메밀싹 발효추출물은 total cholesterol, LDL-cholesterlol 및 total lipid의 농도를 감소시키고, HDL-cholesterol의 증가를 보여 타타리메밀싹 발효추출물은 혈중 지질의 개선을 통해 순환기 질환에 유익한 음용 건강식품으로 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
, 2008) 등 많은 식물자원으로부터 항당뇨 효과에 대한 보고가 이루어지고 있다. 이미 여러 연구를 통해 보고된 메밀의 영양성분(박과 최, 2004)과 항산화, 항노화, 항돌연변이, 항균, 세포독성 등의 생리활성효과(Mitsuru et. al., 1997; Mukoda et al. 2001; 황 등, 2006; 김 등, 2008)를 볼 때 타타리메밀싹도 건강식품으로서 가치가 충분하며, 타타리메밀싹의 대량 생산 및 가공 상품화로 원료공급자인 농가의 소득 증대와 당뇨병과 같은 성인병의 예방 및 치료 등의 건강증진에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (24)
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Choung, E.S., J.P. Bak, H. Choi, G.S. Jang, S.H. Kang, S.C. Kang and O.P. Zee. 2008. Effects of antidiabetic and GLUT4 gene expression of Acanhopanax senticosus extracts. Kor. J. Pharmacogn. 39(3):228-232.
He, J., M.J. Klag, P.K. Whelton, J.P. Mo, J.Y. Che, M.C. Qian, P.S. Mo, G.Q. He. 1995. Oats and buckwheat intakes cardiovascular disease risk factors in ethnic minority of China. Am. J. Clin. Nutr. 61:366-372.
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Mukoda, T., Sun, B. and A. Ishiguro. 2001. Antioxidant activities of buckwheat hull extract toward various oxidantive stress in vitro and in vivo. Biol. Pharm. Bull. 24(3):209.
Wang, Q., T. Ogura and L. Wang. 1995. Research and development of new products from bitter-buckwheat. Proc. 6th Intl. Symp. Buckwheat at Ina. pp.873-879.
김옥경. 2004. Streptozotocin 유발 당뇨 흰쥐에 대한 금전초 추출물의 혈당 강하 효과. 생약학회지 35(4):300-308.
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