선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 최근에는 비빔밥에 방사선 조사(7)를 하여 우주식품으로 개발된 바가 있으며 디저트인 초코아이스크림에 대한 우주식품 개발도 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 여러 종류의 아이스크림 중 우주식품개발을 위한 타깃으로 선정된 초코아스크림의 안전성 조사를 입증하기 위하여 초코아이스크림을 완전 멸균할 수 있는 선량인 30 kGy 방사선 조사 초코아이스크림을 대상으로 3개월간 독성평가를 수행하였다.
- 본 연구는 초코아이스크림의 안전성을 확보하기 위해서 30 kGy 조사된 초코아이스크림을 ICR 마우스에 90일간 섭취시킨 다음 독성평가를 수행하였다. 비 조사 시료 및 30 kGy 조사 초코아이스크림을 암수 마우스에 투여를 한 결과 시험기간 동안 시험 물질에 의한 임상증상이나 폐사 동물을 나타나지 않았으며, 체중변화, 사료섭취량 및 주요 장기 무게도 대조군에 비해 차이를 보이지 않았다.
제안 방법
- , Cumbria, UK)를 이용하여 총 백혈구 수(white blood cell, WBC), 호중구(neutrophil, NE), 림프구(lymphocyte, LY), 단핵구(monocyte MO), 호산구(eosinophil, EO), 호염구 (basophil, BA) 수를 측정하였다. 나아가 총 적혈구 수(red blood cell, RBC), 헤모글로빈 함량(hemoglobin, Hb), 혈중 적혈구 비율(hematocrit, HCT), 평균 적혈구 용적(mean corpuscular volume, MCV), 평균 헤모글로빈 함유량(mean corpuscular hemoglobin, MCH), 평균 헤모글로빈 농도(mean corpuscular hemoglobin concentration, MCHC), 적혈구 크기 분포 폭(red blood cell distribution width, RDW)도 측정하였다.
- 초코 아이스크림 투여 시작 일부터 90일까지는 매일 3회 모든 동물에 대해 일정한 시간에 일반 증상 및 중독 증상, 사망의 유무를 관찰하였다. 동물의 체중도 투여개시 전부터 투여 후 90일까지 매주 1회 측정하였다. 사료 섭취량을 사료의 공급량과 잔량을 일주일간씩 측정하여 통계분석 하였다.
- 최대 2 g/kg으로 공비 3으로 급성독성시험을 시험한 결과, 모든 용량에서 30 kGy 조사 초코아이스크림의 급성독성이 나타나지 않았다. 따라서 초코아이스크림의 첨가량을 사람의 실제 소비량보다 다소 높은 5%로 설정하여 3개월간 독성시험을 실시하였다(Table 1)
- 무작위법으로 암수 각 10마리씩 3개 군으로 나누었다. 즉 AIN-93G 식이를 기본으로 투여한 대조군과 감마선 비조사(0 kGy) 초코 아이스크림 투여군, 감마선 조사(30 kGy) 초코아이스크림 투여군으로 구성하였다.
- 부검 당일 채취된 혈액에서 분리한 혈청을 혈액생화학 분석기기(KoneLab 20, Thermo Fisher Scientific, Waltham, Finland)를 이용하여 albumin(ALB), alkaline phosphatase (ALP), alanine aminotransferase(ALT), aspartate aminotransferase(AST), blood urea nitrogen(BUN), cholesterol(CHOL), creatinine(CREA), bilirubin direct(D-BIL), glucose(GLUC), triglycerides(TG), total protein(TP), total bilirubin(T-BIL)을 측정하였다.
- 부검당일에 cardiac puncture를 통해 EDTA-2K가 코팅된 튜브(Becton Dickinson, Franklin Lakes, NJ, USA)에 채취한 후 자동혈구계측장치(HEMA VET 950, Drew Inc., Cumbria, UK)를 이용하여 총 백혈구 수(white blood cell, WBC), 호중구(neutrophil, NE), 림프구(lymphocyte, LY), 단핵구(monocyte MO), 호산구(eosinophil, EO), 호염구 (basophil, BA) 수를 측정하였다. 나아가 총 적혈구 수(red blood cell, RBC), 헤모글로빈 함량(hemoglobin, Hb), 혈중 적혈구 비율(hematocrit, HCT), 평균 적혈구 용적(mean corpuscular volume, MCV), 평균 헤모글로빈 함유량(mean corpuscular hemoglobin, MCH), 평균 헤모글로빈 농도(mean corpuscular hemoglobin concentration, MCHC), 적혈구 크기 분포 폭(red blood cell distribution width, RDW)도 측정하였다.
- 동물의 체중도 투여개시 전부터 투여 후 90일까지 매주 1회 측정하였다. 사료 섭취량을 사료의 공급량과 잔량을 일주일간씩 측정하여 통계분석 하였다.
- 즉 AIN-93G 식이를 기본으로 투여한 대조군과 감마선 비조사(0 kGy) 초코 아이스크림 투여군, 감마선 조사(30 kGy) 초코아이스크림 투여군으로 구성하였다. 사료는 각각의 필수영양소들을 AIN-93G 규격에 맞게 혼합하여 pellet을 만들어 3개월간 자유로이 섭취시켰고, 필터와 유수 살균기를 이용하여 여과․살균된 정제수를 자유급식 시켰다. 초코 아이스크림의 일반성분 분석 결과, 탄수화물, 지방, 단백질 함량이 건 물량(dry basis) 기준으로 각각 65.
-
동물의 부검, 장기무게 및 조직학적 검사
사육이 끝난 실험동물을 12시간 동안 절식시키고 에테르로 마취시킨 후 혈액을 채취한 다음 간, 비장, 신장, 폐, 심장을 즉시 적출하고 육안으로 각종 장기의 소견을 관찰하였다. 적출한 장기를 생리식염수로 세척하고 여과지로 표면의 수분을 제거한 다음 무게를 측정하였다.
- 실험동물은 온도 20.9～22.6oC, 상대습도 45～55%, 환기 회수 및 방식 10～15회/시간, 전배기방식, 조명시간 12시간(08:00～20:00) 및 조도 150～300 Lux로 설정된 사육환경에서 폴리카보네이트 사육상자(278×420×200 mm, ㈜쓰리사인, 금산)에 5마리씩 수용하였다.
- 84 g/100 g으로 확인되었으므로 초코 아이스크림 투여 시험군의 경우에는 casein, sucrose 및 soybean oil의 양을 감소시켜 총 열량을 동일하게 조성한 pellet을 만들어 사용하였다. 이때 초코 아이스크림의 투여량은 사람의 실제 섭취량보다 다소 높은 5%로 설정하여 안전성 평가를 실시하였다(Table 1)
- 이때 초코아이스크림의 감마선 조사 온도는 -20oC의 냉동상태에서 조사하였으며, 냉동상태를 유지할 수 있도록 드라이아이스가 담긴 상자(35×40×10 mm)에 시료와 함께 넣은 후, 30 kGy의 흡수선량(10 kGy/h) 이 되도록 조사하였다.
- 병리학적 조직검사를 위해 우선 장기를 육안으로 관찰한결과 모든 동물에서 장기의 형태, 크기, 색조, 경도 및 기타 병변 등의 육안적 이상 소견을 관찰할 수 없었다. 이에 따라 간장 및 신장을 채취하여 4% 포르말린에 고정 후 조직을 관찰하였다. 간장의 경우 대조군, 비 조사 시료 투여군 및 30 kGy 조사 시료 투여군 모두에서 염증, 괴사, bilirubin 침착 및 iron 침착 등의 병적인 변화를 보이지 않았고, 간장 세포의 구조도 모두 정상이었다(Fig.
- 사육이 끝난 실험동물을 12시간 동안 절식시키고 에테르로 마취시킨 후 혈액을 채취한 다음 간, 비장, 신장, 폐, 심장을 즉시 적출하고 육안으로 각종 장기의 소견을 관찰하였다. 적출한 장기를 생리식염수로 세척하고 여과지로 표면의 수분을 제거한 다음 무게를 측정하였다. 조직학적 검사를 위하여 간과 신장을 4% 파라포름알데하이드 용액에 고정시킨 후, 일반적인 조직처리과정을 거쳐 파라핀 포매를 하였다.
- , Gimhae, Korea), 코코아분말(Pure cocoa powder, Morinaga, Tokyo, Japan)을 시중에서 구입하여 사용하였다. 제조는 100oC에서 5분간 가열하여 살균된 물 2 L에 아이스크림분말 700 g(유지방분 18%, 유고형분 48%)과 코코아 분말 200 g, 설탕 100 g 및 바니린파우더 7 g을 5분간 균질화하고 4oC에서 1시간 동안 숙성한 후, 아이스크림 제조기(SSI-141T, SE-A Co., Incheon, Korea)를 이용하여 제조하였다. 동결 제조된 초코아이스크림은 알루미늄 복합 포장 용기(aluminum laminated with polyethylene, 10×15 cm2 Al-LDPE, Sunkyung Co.
- 이때 초코아이스크림의 감마선 조사 온도는 -20oC의 냉동상태에서 조사하였으며, 냉동상태를 유지할 수 있도록 드라이아이스가 담긴 상자(35×40×10 mm)에 시료와 함께 넣은 후, 30 kGy의 흡수선량(10 kGy/h) 이 되도록 조사하였다. 조사 후 총 흡수선량 확인은 alanine dosimeter(Oeric cerous dosimeter, Bruker Instruments, Rheinstetten, Germany)를 사용하였다. Dosimetry 시스템(Kishor and Reinhard, 1995)은 국제원자력기구(IAEA)의 규격에 준용하여 표준화한 후 사용하였으며, 총 흡수선량의 오차는 2% 이내였다.
- 적출한 장기를 생리식염수로 세척하고 여과지로 표면의 수분을 제거한 다음 무게를 측정하였다. 조직학적 검사를 위하여 간과 신장을 4% 파라포름알데하이드 용액에 고정시킨 후, 일반적인 조직처리과정을 거쳐 파라핀 포매를 하였다. 포매된 각 조직은 마이크로톰(Lecia RM2255, Lecia, Wetzlar, Germany)으로 7 μm 박절한 후 hematoxylin & eosin 염색을 실시하여 광학현미경(Axio-imager M1, Carlzeiss, Niedersachsen, Germany)으로 관찰하였다.
- 무작위법으로 암수 각 10마리씩 3개 군으로 나누었다. 즉 AIN-93G 식이를 기본으로 투여한 대조군과 감마선 비조사(0 kGy) 초코 아이스크림 투여군, 감마선 조사(30 kGy) 초코아이스크림 투여군으로 구성하였다. 사료는 각각의 필수영양소들을 AIN-93G 규격에 맞게 혼합하여 pellet을 만들어 3개월간 자유로이 섭취시켰고, 필터와 유수 살균기를 이용하여 여과․살균된 정제수를 자유급식 시켰다.
- 초코 아이스크림 투여 시작 일부터 90일까지는 매일 3회 모든 동물에 대해 일정한 시간에 일반 증상 및 중독 증상, 사망의 유무를 관찰하였다. 동물의 체중도 투여개시 전부터 투여 후 90일까지 매주 1회 측정하였다.
- 사료는 각각의 필수영양소들을 AIN-93G 규격에 맞게 혼합하여 pellet을 만들어 3개월간 자유로이 섭취시켰고, 필터와 유수 살균기를 이용하여 여과․살균된 정제수를 자유급식 시켰다. 초코 아이스크림의 일반성분 분석 결과, 탄수화물, 지방, 단백질 함량이 건 물량(dry basis) 기준으로 각각 65.58, 25.58, 8.84 g/100 g으로 확인되었으므로 초코 아이스크림 투여 시험군의 경우에는 casein, sucrose 및 soybean oil의 양을 감소시켜 총 열량을 동일하게 조성한 pellet을 만들어 사용하였다. 이때 초코 아이스크림의 투여량은 사람의 실제 섭취량보다 다소 높은 5%로 설정하여 안전성 평가를 실시하였다(Table 1)
- 포매된 각 조직은 마이크로톰(Lecia RM2255, Lecia, Wetzlar, Germany)으로 7 μm 박절한 후 hematoxylin & eosin 염색을 실시하여 광학현미경(Axio-imager M1, Carlzeiss, Niedersachsen, Germany)으로 관찰하였다.
대상 데이터
- 실험동물은 5주령의 특정병원체 부재(specific pathogen free)의 ICR 계열 마우스를 중앙실험동물(주)(Seoul, Korea)로부터 구입하였다. 7일간의 검역 및 순화과정을 거친 뒤 체중감소가 없는 건강한 동물을 선별하여 시험에 사용하였다. 실험동물은 온도 20.
- 시료의 감마선 조사는 선원 11.1 PBq, Co-60 감마선 조사 시설(IR-70 gamma irradiator, MDS Nordion, Montreal, Canada)을 이용하였다. 이때 초코아이스크림의 감마선 조사 온도는 -20oC의 냉동상태에서 조사하였으며, 냉동상태를 유지할 수 있도록 드라이아이스가 담긴 상자(35×40×10 mm)에 시료와 함께 넣은 후, 30 kGy의 흡수선량(10 kGy/h) 이 되도록 조사하였다.
- 실험동물은 5주령의 특정병원체 부재(specific pathogen free)의 ICR 계열 마우스를 중앙실험동물(주)(Seoul, Korea)로부터 구입하였다. 7일간의 검역 및 순화과정을 거친 뒤 체중감소가 없는 건강한 동물을 선별하여 시험에 사용하였다.
- 초코아이스크림 제조를 위한 재료는 아이스크림분말(Chocoicecream, Seogang Dairy Co, Sacheon, Korea), 설탕(White sugar, Beksul, Inchon, Korea), 바니린파우더(SK 2000, Shinkwang Food Co., Gimhae, Korea), 코코아분말(Pure cocoa powder, Morinaga, Tokyo, Japan)을 시중에서 구입하여 사용하였다. 제조는 100oC에서 5분간 가열하여 살균된 물 2 L에 아이스크림분말 700 g(유지방분 18%, 유고형분 48%)과 코코아 분말 200 g, 설탕 100 g 및 바니린파우더 7 g을 5분간 균질화하고 4oC에서 1시간 동안 숙성한 후, 아이스크림 제조기(SSI-141T, SE-A Co.
데이터처리
- 이상의 실험에서 얻어진 결과는 Statistical Package for Social Sciences 10.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용 하여 one way ANOVA 분석을 하였으며 시료간의 유의성은 Duncan's multiple range test로 p＜0.05 수준에서 비교하였다.
성능/효과
- 초코아이스크림을 투여한 시험군의 혈액학적 검사를 수행한 결과를 Table 4에 나타내었다. 30 kGy 조사 초코아이스크림 투여군의 총 백혈구 수(WBC), 림프구(LY), 단핵구(MO), 호산구(EO) 및 호염구(BA)는 대조군과 비교하여 비조사 시료 투여군 및 30 kGy 감마선 조사 시료 투여군 모두 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 단, 수컷의 경우 대조군과 30 kGy 조사 초코아이스크림 투여군 사이에 호중구(NE)의 수치가 유의적으로 낮았으나 이는 physiological range 범위(NE: 0.
- 30 kGy 감마선 조사된 초코아이스크림을 마우스에 투여한 후 각 군의 체중 변화와 사료 섭취량을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 30 kGy 조사 초코아이스크림을 3개월간 투여한 모든 시험군에서 정상적인 체중증가가 관찰되었으며, 대조군 및 비조사 시료 투여군과 비교하여 체중증가량및 식이섭취량 모두 30 kGy 감마선 조사에 따른 통계적 유의성이 나타나지 않았다. 주요 장기에 미치는 영향을 조사하기 위해 부검한 후, 각 장기의 무게를 측정한 결과는 Table 3과 같다.
- 30 kGy로 조사된 초코아이스크림을 3개월간 투여한 후 혈액생화학 측정기기를 이용하여 혈청을 분석한 결과 ALB, ALP, ALT, AST, BUN, CHOL, CREA, D-BIL, GLUC, TG, TP, T-BIL 모두 통계학적으로 유의적 차이를 나타내지 않 았다(Table 6). 실험 결과 또한 모두 정상범위 내에 속하여 30 kGy 조사된 초코 아이스크림은 혈청 생화학적인 측면에서 문제를 야기하지 않음을 확인할 수 있었다.
- 병리조직학적 검사 역시 간 및 신장 모두 정상적인 구조를 유지하고 있었으며 염증, 괴사 등의 유의할만한 병적 변화도 관찰되지 않았다. 따라서 30 kGy로 감마선 조사된 초코아이스크림은 암수 마우스에 3개월간 섭취시켜도 본 시험조건에서 독성이 없는 것으로 판명되었다.
- 모든 시험군의 암수 모두 유의성 있는 변화나 시험물질 투여로 인한 특이할 만한 부검소견은 관찰되지 않았으며 간장(liver), 비장(spleen), 신장(kidney), 폐(lung), 심장(heart) 에서 유의적인 무게 증가나 감소는 관찰되지 않았다(p<0.05).
- 암컷의 경우도 비 조사 초코아이스크림 투여군의 평균 헤모글로빈 함유량(MCH)을 제외하고는 모두 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 본 분석 결과를 Wolford 등(8)이 제시한 실험동물의 혈액학적 기초자료에서 제시한 측정치(RDW: 12.4～27.0%, MCH: 12.1～19.3 pg)와 비교하였을 때 측정치가 모두 정상 범위 내에 속하였으므로, 비 조사 초코아이스크림의 독성에 기인한 결과는 아닌 것으로 판단된다(Table 5).
- 본 연구는 초코아이스크림의 안전성을 확보하기 위해서 30 kGy 조사된 초코아이스크림을 ICR 마우스에 90일간 섭취시킨 다음 독성평가를 수행하였다. 비 조사 시료 및 30 kGy 조사 초코아이스크림을 암수 마우스에 투여를 한 결과 시험기간 동안 시험 물질에 의한 임상증상이나 폐사 동물을 나타나지 않았으며, 체중변화, 사료섭취량 및 주요 장기 무게도 대조군에 비해 차이를 보이지 않았다. 혈액학적 검사 및 혈청학적 검사 모두 정상적인 수치를 나타내었다.
- 30 kGy로 조사된 초코아이스크림을 3개월간 투여한 후 혈액생화학 측정기기를 이용하여 혈청을 분석한 결과 ALB, ALP, ALT, AST, BUN, CHOL, CREA, D-BIL, GLUC, TG, TP, T-BIL 모두 통계학적으로 유의적 차이를 나타내지 않 았다(Table 6). 실험 결과 또한 모두 정상범위 내에 속하여 30 kGy 조사된 초코 아이스크림은 혈청 생화학적인 측면에서 문제를 야기하지 않음을 확인할 수 있었다.
- 적혈수 관련 수치에서 수컷의 경우 적혈구 수(RBC), 헤모 글로빈(Hb), 혈중 적혈구 비율(HCT), 평균 적혈구 용적 (MCV), 평균 헤모글로빈 함유량(MCH), 평균 헤모글로빈 농도(MCHC)는 유의적인 차이를 나타내지 않았으나, 비 조사 초코아이스크림 투여군의 적혈구 크기 분포폭(RDW)에서만 대조군과 유의적인 차이를 보였다(Table 5). 암컷의 경우도 비 조사 초코아이스크림 투여군의 평균 헤모글로빈 함유량(MCH)을 제외하고는 모두 유의적인 차이를 나타내지 않았다. 본 분석 결과를 Wolford 등(8)이 제시한 실험동물의 혈액학적 기초자료에서 제시한 측정치(RDW: 12.
- 이상의 결과를 종합하여 볼 때 30 kGy로 조사된 초코아이스크림을 3개월간 암수 마우스에 섭취시켜도 독성이 없는 것으로 나타났다. 이는 감마선 조사(5 kGy, 10 kGy)한 아이스크림과 우유 한계투여용량으로 단회투여독성 시험결과, 독성이 관찰되지 않는다는 연구결과와도 잘 일치하였다(9).
- 시험 전 기간 동안 대조군을 포함하여 모든 초코 아이스크림 투여군에서 사망동물은 관찰되지 않았다. 임상증상을 관찰한 결과, 대조군 및 초코아이스크림 비조사(0 kGy) 및 초코아이스크림 조사(30 kGy) 섭취군에 기인한 이상증상이 관찰되지 않았다
- 적혈수 관련 수치에서 수컷의 경우 적혈구 수(RBC), 헤모 글로빈(Hb), 혈중 적혈구 비율(HCT), 평균 적혈구 용적 (MCV), 평균 헤모글로빈 함유량(MCH), 평균 헤모글로빈 농도(MCHC)는 유의적인 차이를 나타내지 않았으나, 비 조사 초코아이스크림 투여군의 적혈구 크기 분포폭(RDW)에서만 대조군과 유의적인 차이를 보였다(Table 5). 암컷의 경우도 비 조사 초코아이스크림 투여군의 평균 헤모글로빈 함유량(MCH)을 제외하고는 모두 유의적인 차이를 나타내지 않았다.
- 최대 2 g/kg으로 공비 3으로 급성독성시험을 시험한 결과, 모든 용량에서 30 kGy 조사 초코아이스크림의 급성독성이 나타나지 않았다. 따라서 초코아이스크림의 첨가량을 사람의 실제 소비량보다 다소 높은 5%로 설정하여 3개월간 독성시험을 실시하였다(Table 1)
후속연구
- 이는 감마선 조사(5 kGy, 10 kGy)한 아이스크림과 우유 한계투여용량으로 단회투여독성 시험결과, 독성이 관찰되지 않는다는 연구결과와도 잘 일치하였다(9). 감마선조사로 아이스크림의 미생물학적 안전성 확보할 수 있다는 연구결과(10)를 바탕으로 30 kGy 감마선 조사한 초코아이스크림은 향후 무균포장제품을 요구하는 우주식품뿐만 아니라 무균식이 요구되는 환자나 면역력이 약한 어린이에게 적용 가능할 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.