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문제 정의
- 따라서 본 연구는 저 수준 (0.5% 및 1.0%)의 커피박을 육계의 사료에 첨가 급여하여 생산성에 미치는 영향과 더불어 간, 소장 등과 같은 조직에서 항산화 작용에 대하여 조사하여 가축의 기능성 사료 자원으로 커피박의 가치를 평가하고자 하였다.
- 본 연구는 커피박 첨가 사료가 육계의 사양 성적, 면역 장기 무게, 혈액성상 및 항산화 방어 작용에 미치는 영향에 대하여 조사하기 위하여 실시되었다. 실험 설계로서 3일령 육계 162수를 각 처리구당 54수씩(n=6, 케이지당 9수) 대조군(CON), 커피박 0.
- 최근 식물성 소재를 이용한 기능성 사료 첨가제의 개발은 매우 중요한 연구 분야로서, 국내 부존 자원이 부족한 현실에서 커피 제조가공 시 원두에서 커피액을 추출하고 남은 커피박(coffee meal)을 이용하여 항산화 사료 첨가제로서의 이용 가능성에 대하여 본 실험을 실시하였다. 실험 결과, 0.
제안 방법
- Glutathione S-transferase(GST) 측정은 1 mM reduced glutathione을 chlorodinitrobenzene(CDNB) 혼합물에 희석한 시료를 가한 후 340 nm 에서 흡광도가 변화되는 비율을 측정하였으며, 1 unit는 mg protein당 1분간 반응하는 CDNB의 μmol 수로 표시하였다(Habig et al., 1974).
- 1 unit는 이 반응 조건에서 cytochrome C의 환원이 50% 억제되는 비율로 정의하였다(Fridovich, 1974). Glutathione peroxidase(GPX) 활성도는 반응용액(0.1 mM NADPH, glutathione reductase 1 unit/mL, reduced glutathione, 0.25 mM; pH 7.4)에 희석된 시료를 가한 후 5분간 37℃ incubator에서 배양시킨 다음 H2O2 를 가하여 340 nm에서 흡광도의 감소 속도를 관찰하였다. GPX 활성도의 unit는 mg protein당 1분 동안 산화되는 NADPH nmol 수로 정의하였다(Tappel et al.
- 소장은 전체 부위를 채취하였으며, 소장 전반부 55%는 공장 나머지 45%는 회장으로 구분하였다. 본 시험에 사용할 공장의 점막세포를 채취하기 위하여 소장은 장간막의 길이 방향으로 절개하고 생리식염수로서 3회 연속하여 세척하여 소화물을 제거하였다. 소장 점막세포는 glass slide을 이용하여 완전히 분리한 후, 소화물과 지방을 제거한 다음 액체질소에 냉동 후, 분석 시까지 –80℃에서 보관하였다.
- 본 실험에서는 커피박의 in vitro 항산화력 조사 및 닭에게 0.5 및 1.0% 첨가하여 급여하였을 때 소장 점막 및 간 조직에서 커피박이 체 조직 내 항산화 방어 작용에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 실험 결과, 항산화력 정도를 나타내는 지표인 DPPH의 항산화 소거능(RSA)은 커피박 추출물의 첨가 수준에 비례하여 증가하였고, 특히 1.
- 소장 점막 및 간 조직에서 cytosol을 획득하기 위하여 조직 1 g당 6 mL의 0.25 M sucrose 용액(0.25 M, sucrose; Tris-base 0.05 M, pH 7.4)을 첨가하여 균질화 시킨 다음, 10,000×g에서 원심분리(10분)하고 상층액을 취한 후, 다시 100,000×g에서 초고속원심분리기(60분)를 이용하여 상충액(cytosol)과 펠렛(microsome)을 분획하였다.
- 소장점막 및 간 조직의 superoxide dismutase(SOD) 활성도 측정은 먼저 반응 용액에 xanthine oxidase를 혼합하여 0.02 abs/mL이 되도록 기준선을 설정한 다음, 위의 혼합액에 시료를 가하여 반응을 시작함과 동시에 cytochrome C의 분자흡광 계수로부터 SOD의 활성도를 측정하였다. 1 unit는 이 반응 조건에서 cytochrome C의 환원이 50% 억제되는 비율로 정의하였다(Fridovich, 1974).
- 본 시험에 사용한 커피박은 경남 진주시 소재 커피 전문점에서 아라비카종 원두 분말을 커피메이커에서 한번 내린 커피 추출 잔유물을 수거하여 제조하였다. 수거된 커피 잔유물을 60℃ 건조기에서 건조하여 분쇄기(Perten 3600, Sweden; 20 mesh)로 분쇄한 분말로서 각각 0.5 및 1.0% 수준으로 육계 후기 사료에 첨가하여 후기 동안에 급여하였다. 커피박 첨가 수준은 선행 문헌(Donkoh et al.
- 시험 분석용 시료는 35일령 동안의 사양 시험이 종료된후, 각 처리군에서 반복별로 평균 체중에 가까운 6수씩 선발 하여 경정맥에서 혈액을 채취하고 혈장을 분리하였다. 이어서 복강을 절개하고 간, 소장, 흉선, 비장 및 F-낭 등의 전 부위를 채취하여 장기 무게를 조사하였다.
- 15 g)에 본 시험에 공시하였다. 시험군은 모두 3 처리군으로서 각 처리군당 6 반복(n=6), 반복당 9수(각 처리군당 54수)를 완전임의 배치하였다. 처리군은 대조군(Control, CON), 커피박 0.
- 시험 분석용 시료는 35일령 동안의 사양 시험이 종료된후, 각 처리군에서 반복별로 평균 체중에 가까운 6수씩 선발 하여 경정맥에서 혈액을 채취하고 혈장을 분리하였다. 이어서 복강을 절개하고 간, 소장, 흉선, 비장 및 F-낭 등의 전 부위를 채취하여 장기 무게를 조사하였다. 특히 간 및 소장 점막에서 항산화 작용을 조사하기 위하여 조직을 다음과 같이 처리하였다.
- 일반 사양 관리는 경남과학기술대학교 부속 동물사육장의 방법에 따라 35일령까지 케이지 사육을 실시하였다. 전 사양 기간 동안 24시간 종일 전등을 실시하였고, 계사 온도는 일령별로 32℃에서 22℃까지 사육실 온도 관리 프로그램에 따라 인위적으로 조절하였다. 체중은 시험 개시(3일령), 21일령 및 35일령에 측정하여 증체량과 사료 섭취량은 21일령 및 35일령에 측정하여 사료 요구율을 조사하였다.
- 조직 내 환원형 glutathione(GSH) 함량은 5% sulfosalic acid로 추출한 상등액을 0.3 M Na2HPO4와 혼합하고, 0.04% 5',5'-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid)를 가하였다.
- 시험군은 모두 3 처리군으로서 각 처리군당 6 반복(n=6), 반복당 9수(각 처리군당 54수)를 완전임의 배치하였다. 처리군은 대조군(Control, CON), 커피박 0.5(CM0.5) 및 1.0% 첨가군(CM1.0)으로 설정하였으며, 사육기간은 육계 전기(3～21일령) 및 후기(22～35일령)로 구분하고, 커피박 첨가 사료는 후기에만 급여하였다.
- 전 사양 기간 동안 24시간 종일 전등을 실시하였고, 계사 온도는 일령별로 32℃에서 22℃까지 사육실 온도 관리 프로그램에 따라 인위적으로 조절하였다. 체중은 시험 개시(3일령), 21일령 및 35일령에 측정하여 증체량과 사료 섭취량은 21일령 및 35일령에 측정하여 사료 요구율을 조사하였다.
- 체중은 시험 개시(3일령)와 21일령, 35일령에 측정하고, 사료 요구율은 사육 기간 별 평균 섭취량을 조사하여 평균 체중 증가량으로 나누어 계산하였다. 간, 비장, 흉선 및 F-낭등과 같은 면역 장기의 무게는 체중 100 g당 상대적 무게로 나타내었다.
- 3 mL)로 농축하였다. 커피 추출물에서 항산화력 측정은 Blois(1958)의 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) 방법을 약간 변형하여 사용하였다. 커피박 추출물의 최종 농도 0, 0.
- 0) 3 처리군에 완전임의 배치하여 35일령까지 사양 시험을 실시하였다. 커피박 분말은 육계 후기 사양 기간(2～35일령) 동안에 첨가하여 급여하였다. In vitro radical 소거능 분석(DPPH 방법) 결과, 커피박 추출물은 매우 높은 radical 소거능(RSA)을 보였다.
- 0% 수준으로 육계 후기 사료에 첨가하여 후기 동안에 급여하였다. 커피박 첨가 수준은 선행 문헌(Donkoh et al., 1988)에서 제시된 2.5% 이하로서 in vitro 항산화력 조사(DPPH법) 결과와 기호성을 고려하여 적정 유효 수준(0.5～1.0%)을 결정하였다.
- 커피 추출물에서 항산화력 측정은 Blois(1958)의 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH) 방법을 약간 변형하여 사용하였다. 커피박 추출물의 최종 농도 0, 0.5, 1.0, 1.5 및 3.0% 수준으로 메탄올에 희석하여 각각의 희석액을 0.1 mM의 DPPH 용액과 완전히 혼합하였다. 다시 30분 동안 실온에서 반응시킨 후 spectrophotometer를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 조사하였다.
- 다시 30분 동안 실온에서 반응시킨 후 spectrophotometer를 이용하여 517 nm에서 흡광도를 조사하였다. 항산화력은 표준 용액으로 BHT(butylatyed hydroxytoluene) 0～100 ug 수준에서 조사하여 비교하였다. Radical scavenging activity(RSA, %) 다음과 같은 공식으로 계산하였다.
- 혈중 생화학성분 중 glucose, total protein, albumin, trigly- ceride, cholesterol 및 uric acid 등은 자동 혈액분석기(HI System, Technicon, USA)를 사용하여 분석하였다.
대상 데이터
- 공시동물은 육계 수컷 1일령 Ross종 162수를 올품(주)에서 구입하여 2일간의 적응 기간을 거쳐 3일령(개시 체중, 44.17±0.15 g)에 본 시험에 공시하였다.
- 본 시험에 사용한 커피박은 경남 진주시 소재 커피 전문점에서 아라비카종 원두 분말을 커피메이커에서 한번 내린 커피 추출 잔유물을 수거하여 제조하였다. 수거된 커피 잔유물을 60℃ 건조기에서 건조하여 분쇄기(Perten 3600, Sweden; 20 mesh)로 분쇄한 분말로서 각각 0.
- 본 연구에 사용한 기초 사료는 옥수수, 대두박 등의 상업용 배합 사료로서 대사에너지, 조단백질 등의 영양소 수준은 NRC 사양표준에 근거하여 제조한 육계 전기(3～21일령) 및 후기(22～35일령) 사료를 사용하였다. 시험 사료 급여는 동물이 1일 먹을 수 있는 양을 매일 자유 급여하고, 물은 자동 급수기로서 급여하였다.
- 본 연구는 커피박 첨가 사료가 육계의 사양 성적, 면역 장기 무게, 혈액성상 및 항산화 방어 작용에 미치는 영향에 대하여 조사하기 위하여 실시되었다. 실험 설계로서 3일령 육계 162수를 각 처리구당 54수씩(n=6, 케이지당 9수) 대조군(CON), 커피박 0.5%(CM0.5) 및 1.0%(CM.0) 3 처리군에 완전임의 배치하여 35일령까지 사양 시험을 실시하였다. 커피박 분말은 육계 후기 사양 기간(2～35일령) 동안에 첨가하여 급여하였다.
데이터처리
- 통계처리는 각 처리군의 결과를 평균±표준오차로 나타내었으며, GLM procedure(SAS, 1996)에 의한 분산분석을 실시하고, Tukey 방법에 따라 95% 수준에서 각 군의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- , 1990). Microsome의 지질과산화물 함량은 thiobarbituric acid(TBA) 방법에 의해 생성된 malondialdehyde(MDA) 수준을 532 nm에서 분광 광도계로서 흡광도를 측정하여 MDA 생산량을 조사하였다(Bidlack and Tappel, 1973).
성능/효과
- 커피박 분말은 육계 후기 사양 기간(2～35일령) 동안에 첨가하여 급여하였다. In vitro radical 소거능 분석(DPPH 방법) 결과, 커피박 추출물은 매우 높은 radical 소거능(RSA)을 보였다. 사양 시험 결과, 커피박 0.
- 간 조직에서 이들 항산화 효소의 활성도는 영향을 받지 않았으나, 지질과산화 지표인 malondialdehyde 함량은 커피박 첨가에 따라 감소되는 바(Table 7), 특히 커피박 0.5% 첨가군인 CM0.5군에서 대조군에 비해 지질과산화도가 약 49% 정도 감소되었다(P<0.05).
- 0% 수준의 커피박 급여는 육계의 생산성에는 부정적 영향을 미치지 않았다. 간, 비장, F-낭의 무게에는 영향이 없었지만 흉선은 커피박 첨가군에서 오히려 증가되는 것으로 나타났다(Table 4). 또한 혈중 생화학 성분에서도 커피박 첨가에 따라 albumin 함량이 증가되어 이러한 결과로 보아 식물성 항산화 물질의 급여는 면역 작용에 긍정적인 효과(Cui et al.
- 05) 감소되었다. 결론적으로 0.5～1.0% 수준의 커피박 첨가 급여는 육계의 사양 성적에 부정적인 영향을 미치지 않았으며, 오히려 간 조직의 지질과산화를 억제하여 체 조직에서 항산화력을 증가시키므로 육계 사료 내 천연 항산화 소재로서 이용이 가능할 것으로 사료된다.
- 결론적으로 본 연구에서 0.5〜1.0% 커피박을 급여한 경우, 육계의 체 조직에서 항산화 효소의 활성도는 유의적인 변화가 없었지만, in vitro radical 소거능(RSA) 실험에서 나타난 결과와 유사하게 커피박에 함유된 항산화 물질이 직접적으로 항산화력 방어력을 증가시켜 간 조직의 지질과산화 수준을 현저히 감소시킨 것으로 생각된다. 그러나 본 연구에서는 상업용 사료를 기초 사료로 사용하였기 때문에, 이미 적정량의 비타민 E 성분이 함유되어 있어 커피박 첨가가 육계의 체 조직에서 항산화 방어 시스템을 명확하게 조사하는데 한계점을 지니고 있다.
- 그러나 간세포의 microsome 조직에서 지질과산화도(MDA)는 커피박 첨가에 따라 감소되었으며, CM0.5군에서 대조군에 비해 현저히(P<0.05) 감소되었다.
- 또한 간, 비장 및 F-낭 등 면역 관련 장기 무게 역시 커피박 첨가에 따른 영향을 받지 않았으나, 흉선의 무게는 커피박 첨가군에서 유의적으로(P<0.05) 증가되었다.
- 0% 수준으로 각각 기초 사료에 혼합하 여 급여한 후 35일령 육계에서 획득한 소장 점막 및 간 조직에서 조사한 항산화 방어 지표에 대한 결과는 Table 6 및 Ta- ble 7에 나타낸 바와 같다. 먼저 소장 점막 조직에서 조사한 결과(Table 6), 0.5 및 1.0% 수준의 커피박 첨가는 항산화 효소(SOD, GPX 및 GST)의 특이적 활성도에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 GSH 함량과 지질과산화도 함량 역시 커피박 첨가에 따른 유의적인 영향을 받지 않았다.
- In vitro radical 소거능 분석(DPPH 방법) 결과, 커피박 추출물은 매우 높은 radical 소거능(RSA)을 보였다. 사양 시험 결과, 커피박 0.5 및 1.0% 참가 급여는 체중, 증체량, 사료 섭취량 및 사료 요구율에 따른 부정적 영향이 없는 것으로 나타났다. 또한 간, 비장 및 F-낭 등 면역 관련 장기 무게 역시 커피박 첨가에 따른 영향을 받지 않았으나, 흉선의 무게는 커피박 첨가군에서 유의적으로(P<0.
- 05) 증가하였다. 소장점막세포 및 간 조직에서 SOD, GPX 및 GST와 같은 항산화 효소의 활성도 및 GSH 함량은 커피박 첨가에 따른 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 그러나 간세포의 microsome 조직에서 지질과산화도(MDA)는 커피박 첨가에 따라 감소되었으며, CM0.
- 최근 식물성 소재를 이용한 기능성 사료 첨가제의 개발은 매우 중요한 연구 분야로서, 국내 부존 자원이 부족한 현실에서 커피 제조가공 시 원두에서 커피액을 추출하고 남은 커피박(coffee meal)을 이용하여 항산화 사료 첨가제로서의 이용 가능성에 대하여 본 실험을 실시하였다. 실험 결과, 0.5 및 1.0% 수준의 커피박 급여는 육계의 생산성에는 부정적 영향을 미치지 않았다. 간, 비장, F-낭의 무게에는 영향이 없었지만 흉선은 커피박 첨가군에서 오히려 증가되는 것으로 나타났다(Table 4).
- 0% 첨가하여 급여하였을 때 소장 점막 및 간 조직에서 커피박이 체 조직 내 항산화 방어 작용에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 실험 결과, 항산화력 정도를 나타내는 지표인 DPPH의 항산화 소거능(RSA)은 커피박 추출물의 첨가 수준에 비례하여 증가하였고, 특히 1.0% 수준에서 약 58% 소거능을 보여 합성 항산화제인 BHT 20 ug/mL 수준의 효과와 유사한 것으로 나타났다. 육계 사료에 커피박 급여 시에 소장 및 간 조직에서는 항산화 방어 작용에 관여하는 superoxide dismutase(SOD), glutathione peroxidase(GPX) 및 glutathione S-transferase(GST) 활성도는 차이가 없었지만간 조직에서 지질과산화도를 나타내는 지표인 MDA 수준은 커피박 급여군에서 현저히 감소되었다.
- 육계 사료에 커피박 급여 시에 소장 및 간 조직에서는 항산화 방어 작용에 관여하는 superoxide dismutase(SOD), glutathione peroxidase(GPX) 및 glutathione S-transferase(GST) 활성도는 차이가 없었지만간 조직에서 지질과산화도를 나타내는 지표인 MDA 수준은 커피박 급여군에서 현저히 감소되었다. 이러한 결과로 보아 육계에서 0.5～1.0% 수준의 커피박 첨가는 항산화 효소 활성도에는 영향을 미치지 않았지만, 커피에 다량 존재하는 chlorogenic acid, caffeic acid, caffeine 등의 항산화 물질이 체 조직에서 항산화력을 증강시켜(Borrelli et al., 2002) 간 조직의 지질과산화를 방지하는 것으로 사료된다.
- Glucose, total protein, triglyceride, uric acid 및 cholesterol 등의 수준은 모든 처리군에서 비슷한 것으로 관찰되었다. 이상과 같은 결과로 보아 육계 사료에 커피박을 1% 정도까지 급여는 혈액 생화학적 성분 지표에는 특이적 영향을 미치지 않는 것으로 나타났으며, 오히려 혈중 albu- min을 개선하는 것으로 나타났다.
- 05)으로 증가되는 것으로 관찰되었다(Table 4). 이와 같은 결과로 보아 커피박 0.5～1.0% 첨가 수준은 육계의 성장 및 사료 이용성에는 부정적인 영향을 미치지 않았으며, 오히려 면역 장기인 흉선의 발달을 촉진하는 것으로 나타났다.
- 커피박 0.5 및 1.0% 첨가 급여 후, 도체에서 획득한 간, 비장 및 F-낭 등의 상대적 장기 무게 역시 처리구와 상관없이 모두 비슷한 것으로 관찰되었으나, 흉선의 무게는 커피박 첨가군에서 유의적(P<0.05)으로 증가되는 것으로 관찰되었다(Table 4).
- 커피박 추출물을 다양한 수준(0, 0.5, 1.0, 1.5 및 3.0%)으로 혼합하여 in vitro에서 DPPH 방법으로 측정한 radical 소거능(RSA, %)을 조사한 결과를 보면(Fig. 1), 커피박 추출물의 첨가 수준이 증가할수록 radical 소거능이 증가되는 것으로 나타났으며, 특히 1.0% 수준에서 약 58% 소거능을 보였다. 이러한 항산화력은 합성 항산화제인 BHT 20 ug/mL 수준의 효과와 유사한 것으로 항산화 성분이 다량 함유된 커피박 추출물은 매우 우수한 항산화 소재로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 혈중 albumin 농도는 커피박 첨가군(0.5 및 1.0%)에서 대조군에 비해 현저히(P<0.05) 증가되는 것으로 나타났다.
후속연구
- 0% 커피박을 급여한 경우, 육계의 체 조직에서 항산화 효소의 활성도는 유의적인 변화가 없었지만, in vitro radical 소거능(RSA) 실험에서 나타난 결과와 유사하게 커피박에 함유된 항산화 물질이 직접적으로 항산화력 방어력을 증가시켜 간 조직의 지질과산화 수준을 현저히 감소시킨 것으로 생각된다. 그러나 본 연구에서는 상업용 사료를 기초 사료로 사용하였기 때문에, 이미 적정량의 비타민 E 성분이 함유되어 있어 커피박 첨가가 육계의 체 조직에서 항산화 방어 시스템을 명확하게 조사하는데 한계점을 지니고 있다. 따라서 0.
- 그러나 본 연구에서는 상업용 사료를 기초 사료로 사용하였기 때문에, 이미 적정량의 비타민 E 성분이 함유되어 있어 커피박 첨가가 육계의 체 조직에서 항산화 방어 시스템을 명확하게 조사하는데 한계점을 지니고 있다. 따라서 0.5〜1.0% 수준의 커피박 첨가는 대조군과 유사한 항산화 효소 활성도를 나타내었지만, 보다 체계적으로 면밀하게 체 조직에 발생되는 항산화 방어 작용에 대한 심도 깊은 연구가 필요하다. 또한 커피박은 매우 높은 항산화 물질을 함유하고 있으나, 그 성분에는 쓴맛이 매우 강하고 항 영향인자가 많이 함유되어 사료 내 첨가 수준을 1.
- 0% 수준에서 약 58% 소거능을 보였다. 이러한 항산화력은 합성 항산화제인 BHT 20 ug/mL 수준의 효과와 유사한 것으로 항산화 성분이 다량 함유된 커피박 추출물은 매우 우수한 항산화 소재로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
- 0% 이상 증가시킬 경우, 사료 섭취량 및 생상성에 영향을 줄 수 있을 것으로 보인다. 향후 커피박을 이용하여 천연 항산화 소재로서 개발하기 위해서는 유효 성분을 추출하여 기능성 사료 첨가제로 개발하는 연구가 지속적으로 요구된다.
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