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문제 정의
- 또한 명일엽을 전엽 형태로 섭취하기보다는 녹즙의 형태로 가공하여 섭취를 많이 하므로 이러한 가공에 의한 에너지 함량이 전혀 수록되지 않았다. 따라서 본 연구는 명일엽의 대사에너지 함량을 실험용 쥐를 이용하여 정확히 평가하기 위해서 실시하였다. 아울러 최근 소비는 증가하는 경향이지만 전혀 보고가 되지 않은 명일엽 녹즙을 포함한 가공산물들의 대사에너지 함량도 조사하였다.
- 본 연구는 명일엽과 그 가공산물의 대사에너지 함량을 분석하기 위해 실시하였다. 명일엽 전초, 명일엽 녹즙, 녹즙박, 발효녹즙 및 녹즙 + 녹즙박 5가지 식품을 기초식이에 30% 첨가하여 실험식이를 제조하였다.
- 본 연구는 요즘 건강식품으로 많이 소비되고 있는 명일엽 녹즙을 포함한 가공 산물의 대사 에너지 함량을 조사하기 위해서 실시하였다. 그러나 명일엽과 녹즙을 포함한 가공산물들은 실험용 쥐들이 선호하지 않아 단일한 실험재료만의 섭취는 불가능하며, 이러한 실험상의 문제점을 해결하기 위해 AIN 93M 기초사료를 이용해 30%를 명일엽 가공산물 들로 대치하여 실험을 실시하였다.
제안 방법
- 11,12) 식품에서의 에너지는 일반적으로 AME를 의미하며, 본 실험에서도 이를 근거로 명일엽과 관련 가공산물들의 AME를 구하였다.8) 또한 식품 성분표에 기재된 식품의 열량가도 해당 식품의 대사에너지를 의미한다.
- 본 연구는 요즘 건강식품으로 많이 소비되고 있는 명일엽 녹즙을 포함한 가공 산물의 대사 에너지 함량을 조사하기 위해서 실시하였다. 그러나 명일엽과 녹즙을 포함한 가공산물들은 실험용 쥐들이 선호하지 않아 단일한 실험재료만의 섭취는 불가능하며, 이러한 실험상의 문제점을 해결하기 위해 AIN 93M 기초사료를 이용해 30%를 명일엽 가공산물 들로 대치하여 실험을 실시하였다. 실제 기존 연구에서 전량 급여 방법이 영양소의 불균형과 결핍을 유발하며 결국 대사에너지 측정에 오차를 초래할 가능성이 보고되었다.
- 본 연구는 명일엽과 그 가공산물의 대사에너지 함량을 분석하기 위해 실시하였다. 명일엽 전초, 명일엽 녹즙, 녹즙박, 발효녹즙 및 녹즙 + 녹즙박 5가지 식품을 기초식이에 30% 첨가하여 실험식이를 제조하였다. 기초식이는 AIN93M을 사용하였다.
- 시료와 분변의 에너지는 -10℃에 보관한 각 시료와 분들은 pelleting하여 무게를 정확히 칭량 (0.7∼0.8 g)한 후 calorimeter용 수기에 넣어 연소시켜 총에너지 함량을 측정하였다.
- 식이의 섭취량과 분뇨의 배설양은 매일 일정한 시간 조사하였으며, 채취한 분은 부패방지를 위하여 0.5 N sulfuric acid를 분무한 후, 75℃의 열풍순환 건조기에서 48시간 건조한 다음, 분쇄하여 100 mesh screen을 통과하도록 입자의 크기를 일정하게 한 뒤 -10℃ 냉동고에 저장하였다. 채취한 뇨는 매일 무게를 재고 난후 0.
- 또한 실험용 쥐를 이용한 대사에너지 함량 측정 방법에서 구하고자 하는 식품을 전량 급여하는 방법과 표준 식이에 일정부분 혼합하여 급여하는 방법이 있는데, 명일엽을 전량 급여하는 방법은 실험용쥐의 기호성 문제와 영양소 불균형으로 인한 문제점이 있다. 실제 기존 연구에서 전량급여 방법이 영양소의 불균형과 결핍을 유발하며 결국 대사에너지 측정에오차를 초래할 가능성이 있다는 보고10-12)가 있어 AIN-93M 을 기초사료로 하여 여기에 30%를 해당 명일엽 가공산물로 혼합하여 영양소 불균형에 의한 영향을 최소화 하였다.
- 본연구의 실험군별 사료와 명일엽의 가공에 따른 해당 산물의 대사에너지 함량은 Table 4과 같다. 실험군별 사료는 기초사료에 각각 30%씩 명일엽 가공산물을 첨가하였다. 기초사료는 3,901 kcal/kg 수준의 대사에너지를, 명일엽 가공 산물이 혼합된 실험사료는 3,117에서 3,344 kcal/kg의 대사에너지를 나타냈다.
- 실험식이를 배합하기 전 최소 6∼8시간 동안 풍건 시킨 후 실험시료로 사용하였다. 실험동물에 급여하는 실험식이는 AIN 93M 사료의 30%를 명일엽 원료로 대체 하여 배합하였다 (Table 1).
- 따라서 본 연구는 명일엽의 대사에너지 함량을 실험용 쥐를 이용하여 정확히 평가하기 위해서 실시하였다. 아울러 최근 소비는 증가하는 경향이지만 전혀 보고가 되지 않은 명일엽 녹즙을 포함한 가공산물들의 대사에너지 함량도 조사하였다.
- 이들 쥐는 30 × 30 × 30 cm의 stainless steel 대사 cage (대종기기, 서울)에 개별 수용하여, 매일 일정시간에 사양관리를 하였다.
- 뇨의 에너지 측정은 측정하기 전에 미리 calorimeter용 수기와 수기에 맞게 자른 filter paper (Whatmann No 4)의 무게를 측정한 다음, 4℃에 보관한 뇨를 filter paper 에 pippet으로 일정량을 넣어 무게를 잰 후 열풍 건조기(60℃)로 충분히 건조시켰다. 이를 adiabatic bomb calorimeter (Parr 1315, Parr Instrument, USA)로 완전 연소시켜 총 에너지 (gross energy) 함량을 측정하였다. 이때 calorimeter의 온도는 상온과 같게 조절하였으며 standard 물질은 benzoic acid (6307.
대상 데이터
- 실험군은 총 6군으로 1군의 대조군과 명일엽, 명일엽녹즙, 명일엽 발효녹즙, 명일엽 녹즙박, 명일엽 녹즙 + 녹즙박으로 5개의 실험군으로 하였다. 각각의 실험군에 6마리의 쥐를 사용하였으며, 총 실험기간은 7일이었다. 이중 3일은 실험 사료에 대한 적응기간 이었고, 4일은 실험기간으로 모든 분과 뇨를 수거하고 해당 실험사료의 섭취량을 조사하였다.
- 명일엽 전초, 명일엽 녹즙, 녹즙박, 발효녹즙 및 녹즙 + 녹즙박 5가지 식품을 기초식이에 30% 첨가하여 실험식이를 제조하였다. 기초식이는 AIN93M을 사용하였다. 실험용 쥐는 실험군당 6마리를 사용하였고, 3일간 실험식이에 적응시킨후 4일간 식이섭취량을 측정하고 분과 뇨를 모두 수거하였다.
- 실험사료는 명일엽 녹즙, 발효 명일엽 녹즙, 녹즙박, 명일엽 전초, 명일엽 녹즙 + 녹즙박 5종류로 모두 동결 건조한다음, 일정입자 크기 (100 mesh)로 pin mill을 사용하여 분쇄하였다. 모든 명일엽 원료는 (주)풀무원에서 제공받아 실험에 사용하였으며 시료 중 명일엽은 생물을 제공받아 수세 및 탈수 후 이물질을 제거한 후, 동결건조하여 분말로 만들어 사용하였다. 모든 시료는 수분흡수와 변화를 막기 위하여-70℃의 냉동고 (Ilsin Lab Co.
- 본 연구를 위하여 Sprague Dawley종 실험용 흰쥐 8주령 체중 약 240∼260 g의 수컷 rat 36마리를 실험동물로 사용하였다.
- 실험군은 총 6군으로 1군의 대조군과 명일엽, 명일엽녹즙, 명일엽 발효녹즙, 명일엽 녹즙박, 명일엽 녹즙 + 녹즙박으로 5개의 실험군으로 하였다. 각각의 실험군에 6마리의 쥐를 사용하였으며, 총 실험기간은 7일이었다.
- 실험사료는 명일엽 녹즙, 발효 명일엽 녹즙, 녹즙박, 명일엽 전초, 명일엽 녹즙 + 녹즙박 5종류로 모두 동결 건조한다음, 일정입자 크기 (100 mesh)로 pin mill을 사용하여 분쇄하였다. 모든 명일엽 원료는 (주)풀무원에서 제공받아 실험에 사용하였으며 시료 중 명일엽은 생물을 제공받아 수세 및 탈수 후 이물질을 제거한 후, 동결건조하여 분말로 만들어 사용하였다.
- 기초식이는 AIN93M을 사용하였다. 실험용 쥐는 실험군당 6마리를 사용하였고, 3일간 실험식이에 적응시킨후 4일간 식이섭취량을 측정하고 분과 뇨를 모두 수거하였다. 수거한 분과 뇨는 bomb calorimeter로 gross energy를 측정하였다.
데이터처리
- 각 평균간의 유의성 검정은 SAS의 Duncan’s multiple range test로 유의수준 0.05에서 비교하였다.
- 본 실험의 모든 결과는 평균과 표준편차로 표시하였으며, one way analysis of variance에 의해 분산 분석 되었다. 각 평균간의 유의성 검정은 SAS의 Duncan’s multiple range test로 유의수준 0.
성능/효과
- 각각의 시료마다 계산치가 10∼67% 정도 실제 측정한 대사에너지 함량보다 높게 나타났다.
- 수분함량이 높은 명일엽 녹즙이 원물로 환산한 에너지 함량은 가장 낮았다. 따라서 본 연구 결과는 섬유소 함량이 높은 특수한 식품의 에너지 값은 실험동물을 이용한 대사에너지를 직접 구해야 정확함을 알려준다.
- 또한 명일엽 가공산물의 대사에너지가는 지금까지 발표된 여러 에너지 환산계수를 대입하여 계산한 대사에너지 함량과도 많은 차이를 보였다 (Table 5). 선행 연구결과8,11)에서도 기존의 에너지 계수는 당질식품에는 비교적 정확한 계산치를 산출할 수 있으나, 명일엽과 같이 섬유소 함량이 높은 식품에는 실제 대사에너지 함량과 계산치가 다를 수 있음을 보여 주었다.
- 또한 발효녹즙의 대사에너지 (2,044.8 kcal/kg)가 녹즙 (1,642.6 kcal/kg)보다 20% 높게 나타난 것도 명일엽 녹즙의 소화흡수가 어려운 물질들이 발효과정을 통해 분해되어 일정부분 소화 흡수율을 증가시켜 대사 에너지를 증가시킨 것으로 여겨진다, 전반적으로 열량흡수 측면에서는 명일엽 < 명일엽녹즙 < 명일엽박 < 명일엽녹즙 + 명일엽박 < 발효녹즙 순으로 낮은 것으로 조사되었다.
- 이는 명일엽을 포함한 가공 제품 들의 gross energy 함량이 낮아 이를 기초사료에 30% 첨가함에 따라 사료 자체의 gross energy 함량이 낮아진 것이다. 명일엽과 관련 시료들이 포함된 실험사료를 섭취한 실험군의 분 gross energy는 명일엽 관련 시료들이 소화율이 높지 않아 분으로 배설된 gross energy 함량이 기초사료에 비해 다소 많은 경향이었다. 이러한 명일엽과 그 가공산물들이 포함된 실험군의 분 gross energy 함량은 4,130 kcal/kg 수준에서 4,463 kcal/kg 수준까지 나타났다.
- 본 연구 결과, 다이어트 식품으로 소비량이 증가하는 명일엽 녹즙의 대사에너지 함량은 건조물 기준으로는 1,642 kcal/kg, 수분을 포함한 원물기준으로는 82.1 kcal/kg으로 분석되었다. 이것은 당질 식품보다 매우 낮은 에너지 함량으로 본래의 목적인 체중조절용 식품으로 활용이 충분할 것으로 보인다.
- 수거한 분과 뇨는 bomb calorimeter로 gross energy를 측정하였다. 본 연구결과, 명일엽 가공산물의 대사에너지 함량은 명일엽 1,286.8 kcal/kg, 명일엽 녹즙 1,642.6 kcal/kg, 발효녹즙 2,044.8 kcal/kg, 녹즙박 1,687.5 kacl/kg, 명일엽 녹즙 + 녹즙박 1,763.0 kcal/kg이었다. 수분을 함유한 원물은 각각 193, 82, 102, 270 및 216 kcal/kg이었다.
- 본 연구결과, 명일엽과 가공산물이 함유된 실험사료의 대사에너지 함량은 기초사료, 명일엽, 녹즙, 발효녹즙, 녹즙박 및 녹즙 + 녹즙박 실험군이 각각 3,901, 3,117, 3,223, 3,344, 3,237 및 3,259 kcal/kg으로 나타났다. 이것을 토대로 계산한 명일엽, 녹즙, 발효녹즙, 녹즙박 및 녹즙 + 녹즙박의 대사에너지 함량은 각각 1,268, 1,642, 2,044, 1,687 및 1,763 kcal/kg으로 나타났다.
- 본 연구결과, 명일엽과 가공산물이 함유된 실험사료의 대사에너지 함량은 기초사료, 명일엽, 녹즙, 발효녹즙, 녹즙박 및 녹즙 + 녹즙박 실험군이 각각 3,901, 3,117, 3,223, 3,344, 3,237 및 3,259 kcal/kg으로 나타났다. 이것을 토대로 계산한 명일엽, 녹즙, 발효녹즙, 녹즙박 및 녹즙 + 녹즙박의 대사에너지 함량은 각각 1,268, 1,642, 2,044, 1,687 및 1,763 kcal/kg으로 나타났다. 이는 선행연구8,11)에서 밥 4092.
- 수분을 함유한 원물은 각각 193, 82, 102, 270 및 216 kcal/kg이었다. 이를 여러 에너지환산계수를 이용한 에너지가와 비교한 결과 20~60% 차이를 보였다. 특히 원물에서 명일엽은 식품성분표에서는 340 kcal/kg의 열량가를 갖는 것으로 발표되었지만, 동물을 이용한 대사에너지 측정치는 193 kcal/kg으로 76% 낮게 나타났다.
- 이러한 차이는 각각의 시료마다 계산치가 10∼67%정도 실제 측정한 대사에너지 함량보다 높게 나타났다. 전체적으로 본 연구에서 사용한 시료중 발효녹즙의 대사에너지 함량이 계산치와 가장 근접한 결과를 보였으며, 기타 명일엽 시료들의 대사에너지 함량은 계산치와 큰 차이를 보였다.
후속연구
- 이는 식품성분표상의 수치보다 76% 낮은 수치였다. 이러한 결과는 섬유소 함량이 높은 식품은 별도의 energy conversion factor를 개발 및 적용해야 한다는 것을 암시하며, 이에대한 추가적인 많은 연구가 필요함을 의미한다. 하지만 energy conversion factor가 개발되기 전까지는 실제 동물이나 사람을 이용한 대사에너지를 평가하는 방법을 사용해야 할 것으로 보인다.
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