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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 치커리 화이바를 특정한 미생물에 의해 발효시킴으로써 장 기능 및 변비개선 효과를 증진시키는지 확인하였다.
제안 방법
- 대조군의 경우 실험군과 동일한 방법으로 처리하고 생리식염수를 투여하였다. 7일째 마지막으로 경구투여하고 60분후 활성탄과 아라비아검을 각 5%, 10%의 중량비로 혼합한 활성탄 식이 0.2 mL를 경구투여한 후 30분 뒤 위장관을 적출하였다. 소화관 이동률은 활성탄 식이의 전체 장관거리중 이동거리로 산출하였다.
- A사(Warcoing, Belgique) 제품을 사용하였고, 발효를 위해 사용된 균주는 한국미생물보존 센터에서 분양받은 Bifidobacterium thermophilum(ATCC 25525, Seoul, Korea)을 사용하였다. 균 측정용 배지로는 BCP 첨가 평판측정용배지(Eiken Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan)를 사용하여 37℃에서 1~2일 동안 배양하면서 colony 주위로 젖산균 배양 시 나타나는 전형적인 노란색 colony를 계수하였다. 본 실험에 사용한 양성 대조군으로 차전자피복합물(FWP)을 종근당건강(주)(Dangjin, Korea)에서 제공받아 사용하였다.
- 13 mg/g)로 나누어 5일 동안 투여한 후 6일째 절식을 실시하였고 절식 중에도 차전자피복합물, 치커리 화이바 및 치커리 화이바 발효물은 실험종료 전까지 지속적으로 투여하였다. 대조군의 경우 실험군과 동일한 방법으로 처리하고 생리식염수를 투여하였다. 7일째 마지막으로 경구투여하고 60분후 활성탄과 아라비아검을 각 5%, 10%의 중량비로 혼합한 활성탄 식이 0.
- )로 대조군, 양성 대조군 FWP(차전자피복합물), 실험군 CF(치커리 화이바), 실험군 FCF(치커리 화이바 발효물)로 나누어 실험하였다. 변비 유발은 9일 동안 치커리 화이바 발효물을 경구투여한 후 실험종료 5일전 loperamide(Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA)를 5 mg/kg을 생리식염수에 녹인후 1일 2회(오전 9시, 오후 6시) 피하로 투여하여 변비를 유발하였고, 정상대조군은 생리식염수만을 투여하였다. 변비를 유발하는 대조군에는 식수만을 공급하였으며 실험군은 저농도(0.
- Louis, MO, USA)를 5 mg/kg을 생리식염수에 녹인후 1일 2회(오전 9시, 오후 6시) 피하로 투여하여 변비를 유발하였고, 정상대조군은 생리식염수만을 투여하였다. 변비를 유발하는 대조군에는 식수만을 공급하였으며 실험군은 저농도(0.80 mg/g), 중농도(1.44 mg/g), 고농도(2.06 mg/g)로 나누어 실험종료 시까지 공급하였다. 변은 매일 일정한 시간에 채취하여 변의 중량 및 개수를 측정하였다.
- 06 mg/g)로 나누어 실험종료 시까지 공급하였다. 변은 매일 일정한 시간에 채취하여 변의 중량 및 개수를 측정하였다.
- 사료 섭취량은 200 g/1일/1케이지(n=5)의 사료를 공급한 후 잔여 사료량 및 체중을 실험기간 동안 매일 측정하였고, 사료 섭취량의 경우 1케이지당 잔여 사료량을 해당 마리 수로 나누어 나타냈다. 실험기간 동안의 사료 섭취량의 경우대조군에 비해 양성 대조군 FWP, 실험군 CF, 실험군 FCF에서 섭취량이 증가하는 경향을 나타냈다.
- 일주일간 적응시킨 후 대조군, 제품군, 실험군으로 5마리씩 나누어 실험에 사용하였다. 사료 섭취량은 200 g/1일/1케이지(n=5)의 사료를 공급한 후 잔여 사료량 및 체중을 실험기간 동안 매일 측정하였다.
- 치커리 화이바 600 g에 증류수를 4 L 넣은 후 95℃에서 1시간 동안 살균하였다. 살균 후 치커리 화이바 현탁액에 균주 배양액 4%를 첨가하고 37℃에서 발효를 진행하면서 시간대별로 배양액을 채취하여 pH meter (Orion 3 Star, Thermo Scientific, Beverly, MA, USA) 및 당도(PAL-3 Brix 0~93%, Atago, Tokyo, Japan)를 측정하였다. 발효완료 후 70°Brix로 농축하여 동물실험에 사용하였다.
- )를 분양받아 실험에 사용하였다. 일주일간 적응시킨 후 대조군, 제품군, 실험군으로 5마리씩 나누어 실험에 사용하였다. 사료 섭취량은 200 g/1일/1케이지(n=5)의 사료를 공급한 후 잔여 사료량 및 체중을 실험기간 동안 매일 측정하였다.
- )로 대조군, 양성 대조군 FWP(차전자피복합물), 실험군 CF(치커리 화 이바), 실험군 FCF(치커리 화이바 발효물)로 나누어 실험하였다. 저농도(1.62 mg/g), 중농도(2.88 mg/g), 고농도(4.13 mg/g)로 나누어 5일 동안 투여한 후 6일째 절식을 실시하였고 절식 중에도 차전자피복합물, 치커리 화이바 및 치커리 화이바 발효물은 실험종료 전까지 지속적으로 투여하였다. 대조군의 경우 실험군과 동일한 방법으로 처리하고 생리식염수를 투여하였다.
- 치커리 화이바 및 이를 발효한 치커리 화이바 발효물의 변비개선 효과를 확인하기 위해 loperamide 투여 5일 후 실험동물의 대장을 적출하여 잔류하고 있는 변의 개수를 확인하였다(Fig. 3). 변비를 유발시킨 loperamide 처리군은대조군에 비해 대장 내에 변이 잔류하면서 배변활동이 제대로 이루어지지 않아 대장 내 변의 개수가 증가하였으나 양성대조군 FWP(P<0.
- 발효완료 후 70°Brix로 농축하여 동물실험에 사용하였다. 치커리 화이바가 Bifidobacterium thermophilum의 증식에 미치는 영향을 확인하기 위해 치커리 화이바 현탁액에 균주 배양액 4%를 첨가하고 37℃에서 발효를 진행하면서 배양액을 0, 6, 24, 48시간 단위로 샘플링하여 600 nm에서 흡광도 변화를 측정하였다.
대상 데이터
- 변비개선 효과 실험에 사용한 실험동물은 평균 체중 150 g의 Sprague Dawley 랫트(Central Lab. Animal Inc.)로 대조군, 양성 대조군 FWP(차전자피복합물), 실험군 CF(치커리 화이바), 실험군 FCF(치커리 화이바 발효물)로 나누어 실험하였다. 변비 유발은 9일 동안 치커리 화이바 발효물을 경구투여한 후 실험종료 5일전 loperamide(Sigma-Aldrich Co.
- , Tokyo, Japan)를 사용하여 37℃에서 1~2일 동안 배양하면서 colony 주위로 젖산균 배양 시 나타나는 전형적인 노란색 colony를 계수하였다. 본 실험에 사용한 양성 대조군으로 차전자피복합물(FWP)을 종근당건강(주)(Dangjin, Korea)에서 제공받아 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 치커리 화이바(FIBRULOSE F90)는 벨기에산으로 COSUCRA S.A사(Warcoing, Belgique) 제품을 사용하였고, 발효를 위해 사용된 균주는 한국미생물보존 센터에서 분양받은 Bifidobacterium thermophilum(ATCC 25525, Seoul, Korea)을 사용하였다. 균 측정용 배지로는 BCP 첨가 평판측정용배지(Eiken Chemical Co.
- 소화관 이동능 실험에 평균 체중 20 g의 Balb/c 마우스 (Central Lab. Animal Inc., Seoul, Korea)를 사용하였고, 변비개선 효과 실험에는 평균 체중 150 g의 Sprague Dawley 랫트(Central Lab. Animal Inc.)를 분양받아 실험에 사용하였다. 일주일간 적응시킨 후 대조군, 제품군, 실험군으로 5마리씩 나누어 실험에 사용하였다.
- 소화관 이동률 실험에 사용한 실험동물은 평균 체중 20 g의 Balb/c 마우스(Central Lab. Animal Inc.)로 대조군, 양성 대조군 FWP(차전자피복합물), 실험군 CF(치커리 화 이바), 실험군 FCF(치커리 화이바 발효물)로 나누어 실험하였다. 저농도(1.
- 한국미생물보존센터에서 분양받은 Bifidobacterium thermophilum(ATCC 25525)을 MRS broth(Difco, Sparks, NV, USA)에 계대 배양한 후 균체를 20% glycerol이 포함된 저장액에 넣어 -70℃에 보관하였으며, 실험에 사용하기전 1% 치커리 화이바 현탁액에 2 계대 배양한 후 발효물의 제조에 사용하였다. 치커리 화이바 600 g에 증류수를 4 L 넣은 후 95℃에서 1시간 동안 살균하였다.
데이터처리
- 통계 처리는 SigmaPlot 10.0 version(San Jose, CA, USA)을 이용하여 모든 측정 항목의 평균과 표준편차를 구하였으며, 실험물질 섭취 전과 후의 유의성 검정은 ANOVA 로 분석하였으며 모든 유의수준은 P<0.05, P<0.01로 판정 하였다.
성능/효과
- CF와 FCF의 동일 농도 간 효과를 확인한 결과 실험군 CF(1.62 mg/g) 65%에 비해 실험군 FCF(1.62 mg/g) 88%로 증가하였고(P<0.01), 실험군 CF(4.13 mg/g) 68%에 비해 실험군 FCF(4.13 mg/g) 75%로 증가하였다(P<0.05).
- CF와 FCF의 동일 농도 간 효과를 확인한 결과, 특히 실험군 FCF(2.06 mg/g) 의 경우 대장 내 변의 개수가 실험군 CF(2.06 mg/g)에 비해 유의적으로 감소하였다(P<0.01).
- pH는 균 접종 전 5.18에서 48시간 발효 후 3.51로 감소하였고, 당도 또한 균 접종 전 14.2°Brix에서 48시간 발효 후 13.5°Brix로 감소하였다(Table 1).
- 대조군의 소화관 이동률이 54%에 비해 양성 대조군 FWP 73%로 소화관 이동률이 유의적으로 증가하였다(P<0.05).
- 05)의 경우 실험군 CF 동일 농도에 비해 소화관 이동률이 유의적으로 증가하였다. 또한 변비개선 효과를 확인하기 위해 대장 내 잔류하고 있는 변의 개수를 확인한 결과 변비를 유발시킨 loperamide 처리군은 대조군에 비해 대장 내에 변이 잔류하면서 배변활동이 제대로 이루어지지 않아 대장 내 변의 개수가 유의적으로 증가한 반면, 양성 대조군 FWP와 실험군 CF, 실험군 FCF에서 대장 내 변의 개수를 유의적으로 감소시켰고 특히 실험군 FCF 2.06 mg/g의 경우 실험군 CF 동일 농도에 비해 대장 내 변의 개수를 유의적으로 감소시켰다(P<0.01). 본 연구결과를 통해 치커리 화이바를 발효함으로써 배변활동 및 변비개선능이 비발효 치커리 화이바에 비하여 더욱 증진되는 것을 확인할 수 있었다.
- 반면 체중의 경우대조군에 비해 양성 대조군 FWP, 실험군 CF 2.06 mg/g (P<0.01), 실험군 FCF 1.44 mg/g(P<0.05), 실험군 FCF 2.06 mg/g(P<0.01)에서 유의적인 체중 감소 효과를 나타냈다.
- 치커리 화이바는 콜레스테롤 개선, 배변활동 원활, 식후혈당상승억제의 기능성을 바탕으로 건강기능식품 기능성 원료로 사용되고 있다. 배변활동에 도움을 주는 치커리 화이바를 발효하여 변비개선 효능을 확인한 결과 실험기간 동안 식이 섭취량이 증가한 반면 체중이 유의적으로 감소하는 것으로 보아 비만예방에 효과가 있을 것으로 생각된다. 장 기능 개선효과를 확인하기 위해 소화관 이동률을 측정한 결과 대조군에 비해 양성 대조군 FWP(차전자피복합물), 실험군 CF(치커리 화이바), 실험군 FCF(치커리 화이바 발효물)에서 소화관 이동률이 증가하였고, 특히 실험군 FCF 1.
- 변비를 유발시킨 loperamide 처리군은대조군에 비해 대장 내에 변이 잔류하면서 배변활동이 제대로 이루어지지 않아 대장 내 변의 개수가 증가하였으나 양성대조군 FWP(P<0.05), 실험군 CF(P<0.05), 실험군 FCF (P<0.01)에서 유의적으로 감소하였다.
- 01). 본 연구결과를 통해 치커리 화이바를 발효함으로써 배변활동 및 변비개선능이 비발효 치커리 화이바에 비하여 더욱 증진되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 발효된 치커리 화이바가 배변 및 변비 기능성을 증진시키는 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 이는 Shin 등(19)이 보고한 젖산을 발효시킨 산약이 위장관 기능에 미치는 효과에서 발효 시 장내 균총을 정상화시켜 변비개선에 도움을 주고 배변활동을 증진시킨 결과와 Kim 등(20)이 보고한 다시마 발효 시 활성탄 식이의 장 이동률이 다시마 추출물에 비해 현저하게 증가된 결과 등을 통해 발효에 의해 장 기능 소재의 효능이 증대되는 것을 알 수 있다. 본 연구에서도 발효에 의해 치커리 화이바의 장 기능 효능이 증진되었고, 이는 음식물이 장 내에 머무르는 시간을 단축시켜 식이의 장 이동률을 증가시킨 것으로 생각된다.
- 사료 섭취량은 200 g/1일/1케이지(n=5)의 사료를 공급한 후 잔여 사료량 및 체중을 실험기간 동안 매일 측정하였고, 사료 섭취량의 경우 1케이지당 잔여 사료량을 해당 마리 수로 나누어 나타냈다. 실험기간 동안의 사료 섭취량의 경우대조군에 비해 양성 대조군 FWP, 실험군 CF, 실험군 FCF에서 섭취량이 증가하는 경향을 나타냈다. 반면 체중의 경우대조군에 비해 양성 대조군 FWP, 실험군 CF 2.
- 이는 Hond 등(13)이 보고한 건강한 사람 6명에게 2주 동안 치커리 이눌린 15 g을 제공한 결과 대조군에 비해 배변 빈도 및 대변의 부피가 증가하였고, Marteau 등(21)이 보고한 변비증상을 나타내는 노인에게 28일 동안 치커리 이눌린을 15 g 제공한 결과 장에서 서식하는 유산균인 비피더스균이 유의적으로 증가하여 소화력 향상 및 배변 장애가 감소한 결과를 통해, 치커리이눌린이 장 내 발효를 통해 당을 분해하여 생성되는 유산과 초산이 장벽을 자극하여 장의 연동운동을 도와 변비개선에 도움을 주는 것으로 확인되었다. 이와 같은 결과는 변비개선 효과를 증진시키기 위해 발효기술을 사용한 본 실험 결과에서 치커리 화이바 발효물 섭취가 배변활동을 더욱 증진시켜 식이의 장 이동률 증가 및 대장 내 변의 개수를 감소시키는 등의 변비개선 효과를 나타내는 것으로 생각된다.
- 장 기능 개선효과를 확인하기 위해 소화관 이동률을 측정한 결과 대조군에 비해 양성 대조군 FWP(차전자피복합물), 실험군 CF(치커리 화이바), 실험군 FCF(치커리 화이바 발효물)에서 소화관 이동률이 증가하였고, 특히 실험군 FCF 1.62 mg/g (P<0.01)과 실험군 4.13 mg/g(P<0.05)의 경우 실험군 CF 동일 농도에 비해 소화관 이동률이 유의적으로 증가하였다.
- 치커리 화이바가 Bifidobacterium thermophilum의 증식에 미치는 영향을 확인하기 위해 균 접종 후 37℃에서 배양하면서 600 nm에서 흡광도를 측정한 결과, 발효에 사용된 균주의 증식이 발효시간이 경과함에 따라 증가하는 경향을 나타냈으며, 48시간 이후 더 이상의 증식 없이 유지되는 경향을 나타냈다(Fig. 1).
후속연구
- 본 연구결과를 통해 치커리 화이바를 발효함으로써 배변활동 및 변비개선능이 비발효 치커리 화이바에 비하여 더욱 증진되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 발효된 치커리 화이바가 배변 및 변비 기능성을 증진시키는 소재로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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