Cr3+ 또는 Selenium 첨가 배양액으로 재배한 치커리의 항산화활성 및 α-glucosidase저해효과 Antioxidant activities and α-Glucosidase Inhibition Effects of Chicories Grown in Hydroponics Added with Cr3+ or Selenium원문보기
$Cr^{3+}$ 및 Se을 첨가하여 수경 재배한 치커리 3종의 에탄올 추출물을 각각 제조하여 추출물별 항산화 활성을 비교 검토하였다. 그 결과 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se이나 $Cr^{3+}$을 첨가한 치커리 추출물에서 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 FRAP 환원능이 증가하였으며, DPPH 라디칼 소거능 및 ABTS 라디칼 소거능도 증가하였다. 특히 Se을 첨가한 치커리보다 $Cr^{3+}$을 첨가한 치커리에서 더 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 또한 $Cr^{3+}$을 첨가한 CLER 및 CLE의 경우 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성이 있음을 알 수 있었다. 따라서 치커리 추출물의 수경재배 과정에서 양액에 $Cr^{3+}$, Se의 첨가는 치커리의 항산화 활성 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성 증진에 영향을 주는 것으로 확인되었다.
$Cr^{3+}$ 및 Se을 첨가하여 수경 재배한 치커리 3종의 에탄올 추출물을 각각 제조하여 추출물별 항산화 활성을 비교 검토하였다. 그 결과 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se이나 $Cr^{3+}$을 첨가한 치커리 추출물에서 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 FRAP 환원능이 증가하였으며, DPPH 라디칼 소거능 및 ABTS 라디칼 소거능도 증가하였다. 특히 Se을 첨가한 치커리보다 $Cr^{3+}$을 첨가한 치커리에서 더 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 또한 $Cr^{3+}$을 첨가한 CLER 및 CLE의 경우 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성이 있음을 알 수 있었다. 따라서 치커리 추출물의 수경재배 과정에서 양액에 $Cr^{3+}$, Se의 첨가는 치커리의 항산화 활성 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해활성 증진에 영향을 주는 것으로 확인되었다.
This study was carried out to investigate the effect on the growth and antioxidant activities of Cichorium intybus L.(CLE), Cichorium intybus L. var. folisum 'treviso' (CLET), Cichorium intybus L. var. folisum 'rosaitaliana' (CLER) in hydroponics added with $Cr^{3+}$ or Selenium (Se) for ...
This study was carried out to investigate the effect on the growth and antioxidant activities of Cichorium intybus L.(CLE), Cichorium intybus L. var. folisum 'treviso' (CLET), Cichorium intybus L. var. folisum 'rosaitaliana' (CLER) in hydroponics added with $Cr^{3+}$ or Selenium (Se) for 4 weeks. Total polyphenol, total flavonoids contents and FRAP values of three species of chicory were grown hydroponically with $Cr^{3+}$ or Se were increased. These extracts were also showed stronger DPPH and ABTS scavenging activity than chicory extracts. In particular, chicories added with $Cr^{3+}$ had higher antioxidant activities than chicories added with Se. CLER and CLE extracts added with $Cr^{3+}$ were also showed ${\alpha}$-glucosidase inhibition activities. These results indicate that chicories were cultivated in culture fluid added with $Cr^{3+}$ or Se could be used as high functional vegetables.
This study was carried out to investigate the effect on the growth and antioxidant activities of Cichorium intybus L.(CLE), Cichorium intybus L. var. folisum 'treviso' (CLET), Cichorium intybus L. var. folisum 'rosaitaliana' (CLER) in hydroponics added with $Cr^{3+}$ or Selenium (Se) for 4 weeks. Total polyphenol, total flavonoids contents and FRAP values of three species of chicory were grown hydroponically with $Cr^{3+}$ or Se were increased. These extracts were also showed stronger DPPH and ABTS scavenging activity than chicory extracts. In particular, chicories added with $Cr^{3+}$ had higher antioxidant activities than chicories added with Se. CLER and CLE extracts added with $Cr^{3+}$ were also showed ${\alpha}$-glucosidase inhibition activities. These results indicate that chicories were cultivated in culture fluid added with $Cr^{3+}$ or Se could be used as high functional vegetables.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 시중에서 애용되고 있는 엽채류 중 맛이 쌉싸름 하고 식이섬유소가 풍부하여, 건강식품으로 각광을 받고 있는 쌈채소 중의 하나인 치커리 3종(Cichoriumintybus L., Cichoriumintybus L. var. folisum ‘treviso’, Cichoriumintybus L. var. folisum ‘rosaitaliana’)에 대해 Cr3+ 및 Se이 각각 첨가된 양액으로 수경재배한 다음, 이들 치커리의 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해활성을 검토해 보았다.
이에 Cr3+ 및 Se을 첨가하여 엽채류를 재배한 다음 항산화 활성과 함께 α-glucosidase 저해활성을 검토해 보고자 한다.
가설 설정
3)Means with different letters are significantly different (p < 0.05).
제안 방법
3종의 치커리 에탄올 추출물의 제조는 먼저 재배한 치커리를 일광 건조시킨 다음 각 시료 200 g에 10배량(w/v)의 70% 에탄올을 가하여 24시간 동안 정치하여 총 3회 반복 추출하였다. 추출액은 여과지(Whatman No.
Cr3+ 및 Se을 첨가하여 수경 재배한 치커리 3종의 에탄올 추출물을 각각 제조하여 추출물별 항산화 활성을 비교 검토하였다. 그 결과 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se이나 Cr3+을 첨가한 치커리 추출물에서 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 FRAP 환원능이 증가하였으며, DPPH 라디칼 소거능 및 ABTS 라디칼 소거능도 증가하였다.
DPPH radical에 대한 각 시료의 환원력을 측정하기 위해 99% 메탄올에 각 시료를 녹여 농도 별로 희석한 희석액 800 μL와 메탄올에 녹인 0.15 mM DPPH 200 μL을 가하여 실온에 30분 방치한 후 517 nm에서 흡광도를 측정하였다23).
을 응용하여 측정하였다. 각 시료 추출물 1 mg을 증류수 1 mL에 녹이고, 10배 희석한 희석액 2 mL에 2배 희석한 Folin시약 2 mL을 첨가하고 3분간 방치한 후 10% Na2CO3 2 mL을 넣고 1시간 반응시킨 후 UV/Visible spectrophotometer (UVIKON 922, Kontron, Italy)를 사용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 추출물의 흡광도를 표준물질로 사용한 tannic acid 검량선과 비교하여 총 폴리페놀 함량을 구하였다.
3 mL을 가하여 실온에 40분 방치한 뒤 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 추출물의 흡광도를 표준물질로 사용한 quercetin검량선과 비교하여 총 플라보노이드의 함량을 구하였다.
각 시료 추출물 1 mg을 증류수 1 mL에 녹이고, 10배 희석한 희석액 2 mL에 2배 희석한 Folin시약 2 mL을 첨가하고 3분간 방치한 후 10% Na2CO3 2 mL을 넣고 1시간 반응시킨 후 UV/Visible spectrophotometer (UVIKON 922, Kontron, Italy)를 사용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각 추출물의 흡광도를 표준물질로 사용한 tannic acid 검량선과 비교하여 총 폴리페놀 함량을 구하였다.
그리고 양액에 Cr3+, Se의 첨가가 총 폴리페놀(TP)과 총 플라보노이드(TF) 함량에 어떠한 영향을 미치는가를 확인하고자, 양액만으로 재배한 치커리와 이들 함량을 비교 측정하였다(Table 2). 그 결과, 양액만으로 재배한 CLE보다 양액에 Se을 첨가한 CLE에서 TP와 TF 함량이 증가하였고, 특히 양액에 Cr3+을 첨가한 CLE에서 TP와 TF 함량이 50% 이상 증가되었다.
5 mM Na2SeO3의 농도로 첨가하여 사용하였다. 이들 농도는 예비실험을 통해 적정량으로 결정하였으며, 엽채류는 약 20~25oC, 습도 55~70%, 탄산가스 600 ppm이 되도록 자동 조절한 식물공장에서 4주간 재배하여 사용하였다.
및 Se이 첨가된 3종 치커리 추출물의 α-glucosidase 저해활성을 검토해보았다(Table5). 이때 제2형 당뇨치료제로 쓰이는 acarbose를 양성대조군으로 하여 비교하였다. 그 결과, 3종 치커리 중 Cr3+을 첨가한 CLER의 10 ug/mL 처리시 α-glucosidase 저해활성은 9.
희석된 용액 180 μL에 sample 20 μL를 가하여 정확히 1분 동안 방치한 후 흡광도를 측정하였다. 이때 활성비교를 위하여 Trolox를 대조군으로 사용하였고, 시료 추출물의 ABTS 유리라디칼 소거 활성은 시료를 첨가하지 않은 대조구의 흡광도를 1/2로 환원시키는데 필요한 시료의 농도인 RC50값으로 나타내었다24).
희석된 용액 180 μL에 sample 20 μL를 가하여 정확히 1분 동안 방치한 후 흡광도를 측정하였다.
대상 데이터
folisum ‘rosaitaliana’ (CLER)의 치커리는 대구시 달성군 논공읍에 소재하고 있는 (주)신일 식물공장에서 무균적으로 재배한 것을 공급받아 사용하였다.
실험결과는 SPSS 12.0(Chicago, IL, USA) 통계프로그램을 이용하여 각 실험군의 평균 ±표준편차로 표시하였고, 일원배치분산분석으로 비교하였으며 Duncan's multiple range test에 의해 각 실험군간의 유의성을 p < 0.05 수준에서 검정하였다.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Denis법20)을 응용하여 측정하였다. 각 시료 추출물 1 mg을 증류수 1 mL에 녹이고, 10배 희석한 희석액 2 mL에 2배 희석한 Folin시약 2 mL을 첨가하고 3분간 방치한 후 10% Na2CO3 2 mL을 넣고 1시간 반응시킨 후 UV/Visible spectrophotometer (UVIKON 922, Kontron, Italy)를 사용하여 700 nm에서 흡광도를 측정하였다.
총 플라보노이드 함량은 Nieva Moren21)등의 방법에 의해 측정하였다. 각 시료 추출물 0.
성능/효과
Cr3+를 첨가한 그룹에서 ABTS RC50값은 CLER에서 44.01 ± 0.99 μg/mg로 유의적으로 가장 낮은 RC50값을 보여 ABTS radical 소거활성이 가장 우수하였는데, 이 결과는 DPPH radical 소거활성과는 다른 경향이었다.
및 Se을 첨가하여 수경 재배한 치커리 3종의 에탄올 추출물을 각각 제조하여 추출물별 항산화 활성을 비교 검토하였다. 그 결과 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se이나 Cr3+을 첨가한 치커리 추출물에서 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 FRAP 환원능이 증가하였으며, DPPH 라디칼 소거능 및 ABTS 라디칼 소거능도 증가하였다. 특히 Se을 첨가한 치커리보다 Cr3+을 첨가한 치커리에서 더 우수한 항산화 활성을 나타내었다.
그 결과, 3종 치커리 중 Cr3+을 첨가한 CLER의 10 ug/mL 처리시 α-glucosidase 저해활성은 9.91%, Se 및 Cr+3을 첨가한 CLE에서는 4.66~7.48%의 α-glucosidase 저해활성을 보여, 양성대조군인 acarbose (1 mg/mL)와 비슷하거나 조금 높은 α-glucosidase 저해활성을 보였다.
, Se의 첨가가 총 폴리페놀(TP)과 총 플라보노이드(TF) 함량에 어떠한 영향을 미치는가를 확인하고자, 양액만으로 재배한 치커리와 이들 함량을 비교 측정하였다(Table 2). 그 결과, 양액만으로 재배한 CLE보다 양액에 Se을 첨가한 CLE에서 TP와 TF 함량이 증가하였고, 특히 양액에 Cr3+을 첨가한 CLE에서 TP와 TF 함량이 50% 이상 증가되었다. 그리고 양액만으로 재배한 CLET의 경우에도 Se 및 Cr3+을 양액에 첨가하면 TP와 TF 함량이 크게 증가함을 알 수 있었고, CLER의 경우에도 양액으로만 재배한 CLER보다 Se 및 Cr3+을 양액에 첨가함으로서 TP 함량은 약 4배, TF 함량은 약 2.
1에 나타내었다. 그 결과, 양액만으로 재배한 치커리에 비해 양액에 Cr3+, Se의 첨가한 3종 치커리 모두에서 환원력이 유의적으로 증가하는 경향을 나타냈고, 그 중에서도 양액에 Cr3+첨가 치커리에서 환원력이 가장 유의적으로 높게 나타냈다. 또한 양액에 Se을 첨가하면 CLER에서 CLE, CLET보다 유의적으로 가장 높은 FRAP능을 나타내었다.
9%로 나타났으며 3종간 차이는 보이지 않았다. 그러나 양액에 Cr3+을 첨가하여 재배한 3종의 치커리의 에탄올 추출물의 수율은 0.40~2.53%로 CLE종에서 가장 높은 수율을 보였고, 양액에 Se을 첨가하여 재배한 치커리의 에탄올 추출물의 수율은 1.47~2.24%로 CLET종에서 가장 높은 수율을 보였다. 이와 같이 양액에 Cr3+이나 Se을 첨가하여 치커리를 재배하면 종에 따라 추출 수율의 차이가 있음을 알 수 있었다.
그 결과, 양액만으로 재배한 CLE보다 양액에 Se을 첨가한 CLE에서 TP와 TF 함량이 증가하였고, 특히 양액에 Cr3+을 첨가한 CLE에서 TP와 TF 함량이 50% 이상 증가되었다. 그리고 양액만으로 재배한 CLET의 경우에도 Se 및 Cr3+을 양액에 첨가하면 TP와 TF 함량이 크게 증가함을 알 수 있었고, CLER의 경우에도 양액으로만 재배한 CLER보다 Se 및 Cr3+을 양액에 첨가함으로서 TP 함량은 약 4배, TF 함량은 약 2.7~3.4배 증가함을 알 수 있었다. 즉 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se 및 Cr3+을 첨가하여 재배한 치커리에서 TP와 TF 함량이 모두 증가함을 알 수 있었다.
또한 Cr3+을 첨가한 CLER 및 CLE의 경우 α-glucosidase 저해활성이 있음을 알 수 있었다. 따라서 치커리 추출물의 수경재배 과정에서 양액에 Cr3+, Se의 첨가는 치커리의 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해활성 증진에 영향을 주는 것으로 확인되었다.
그 결과, 양액만으로 재배한 치커리에 비해 양액에 Cr3+, Se의 첨가한 3종 치커리 모두에서 환원력이 유의적으로 증가하는 경향을 나타냈고, 그 중에서도 양액에 Cr3+첨가 치커리에서 환원력이 가장 유의적으로 높게 나타냈다. 또한 양액에 Se을 첨가하면 CLER에서 CLE, CLET보다 유의적으로 가장 높은 FRAP능을 나타내었다. 이 결과는 3종 치커리에 Cr3+ 및 Se을 첨가하면 TP와 TF 함량이 증가되어 FRAP능도 증가한 것으로 보여진다.
또한 양액에 Se을 첨가한 치커리 중에서는 CLER에서 가장 높은 TP와 TF 함량을 보였고, 양액에 Cr3+을 첨가한 치커리 중에서는 CLE에서 가장 높은 TP와 TF 함량을 보였다. 이는 치커리 종에 따른 차이로 생각되고, 특히 양액에 Cr3+을 첨가하여 재배한 치커리에서 가장 높은 TP와 TF 함량을 나타냄을 알 수 있었다.
의 보고에 의하면 전자공여능이 페놀산과 플라보노이드 및 기타 페놀성 물질에 대한 항산화작용의 지표라고 하였으며, 이러한 물질은 환원력이 큰 것일수록 전자공여능이 높다고 하였다. 본 연구에서도 3종 치커리 추출물들의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량의 결과와 일치하는 경향으로 DPPH 라디칼소거능을 가지는 것을 확인하였다.
이는 치커리 종에 따른 차이로 생각되고, 특히 양액에 Cr3+을 첨가하여 재배한 치커리에서 가장 높은 TP와 TF 함량을 나타냄을 알 수 있었다. 알팔파, 파, 브로콜리, 메밀 및 무순새싹의 재배에 있어서 증류수 및 증류수에 비타민 C와 산화 Ge 및 산화 Se을 첨가한 재배용수로 각각 발아시키면, 비타민 C와 산화 Ge 및 산화 Se을 첨가한 재배용수로 재배한 새싹에서 비타민 C와 Ge 및 Se의 함량 증가를 보였고, 동시에 항산화 활성이 증가하였다는 보고17)와 유사하게, 본 연구에서도 Cr3+, Se의 첨가하여 재배한 치커리 내의 TP와 TF 함량이 증가하여 항산화 활성이 증가할 것으로 생각된다.
값으로 표기하였다. 양액 만으로 재배한 3종 치커리 추출물의 DPPH radical 소거능은 유의적인 차이를 나타내지 않았으나, 양액에 Se 이나 Cr3+를 첨가한 군에서 유의적으로 높은 DPPH 소거능을 보였다. 또한 양액에 Se을 첨가한 그룹 중 DPPH RC50값이 CLE 91.
양액으로 수경 재배한 3종의 치커리의 에탄올 추출물의 수율은 Table 1과 같이, 건물 당 약 1.9%로 나타났으며 3종간 차이는 보이지 않았다. 그러나 양액에 Cr3+을 첨가하여 재배한 3종의 치커리의 에탄올 추출물의 수율은 0.
또한 양액에 Se을 첨가하면 CLER에서 CLE, CLET보다 유의적으로 가장 높은 FRAP능을 나타내었다. 이 결과는 3종 치커리에 Cr3+ 및 Se을 첨가하면 TP와 TF 함량이 증가되어 FRAP능도 증가한 것으로 보여진다. Holasova 등26)은 phenolic compound의 함량이 증가함에 따라 항산화력이 증가한다고 보고하였는데, 본 결과와 일치하는 경향을 보였다.
이는 Cr3+을 첨가한 CLER의 경우 ABTS radical 소거활성이 가장 우수하였고, Cr3+ 및 Se을 첨가한 CLE는 DPPH 소거능이 다른 치커리보다 우수하였는데, 이처럼 높은 항산화 활성을 가진 치커리 종에서 α-glucosidase 저해활성도 높음을 알 수 있었다.
을 첨가한 치커리 중에서는 CLE에서 가장 높은 TP와 TF 함량을 보였다. 이는 치커리 종에 따른 차이로 생각되고, 특히 양액에 Cr3+을 첨가하여 재배한 치커리에서 가장 높은 TP와 TF 함량을 나타냄을 알 수 있었다. 알팔파, 파, 브로콜리, 메밀 및 무순새싹의 재배에 있어서 증류수 및 증류수에 비타민 C와 산화 Ge 및 산화 Se을 첨가한 재배용수로 각각 발아시키면, 비타민 C와 산화 Ge 및 산화 Se을 첨가한 재배용수로 재배한 새싹에서 비타민 C와 Ge 및 Se의 함량 증가를 보였고, 동시에 항산화 활성이 증가하였다는 보고17)와 유사하게, 본 연구에서도 Cr3+, Se의 첨가하여 재배한 치커리 내의 TP와 TF 함량이 증가하여 항산화 활성이 증가할 것으로 생각된다.
11 μg/mg보다 유의적으로 낮았다. 즉 Se 첨가 CLE와 CLET는 DPPH 소거능이 우수함을 알 수 있었다.
4배 증가함을 알 수 있었다. 즉 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se 및 Cr3+을 첨가하여 재배한 치커리에서 TP와 TF 함량이 모두 증가함을 알 수 있었다.
그 결과 양액만으로 재배한 치커리보다 양액에 Se이나 Cr3+을 첨가한 치커리 추출물에서 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량 및 FRAP 환원능이 증가하였으며, DPPH 라디칼 소거능 및 ABTS 라디칼 소거능도 증가하였다. 특히 Se을 첨가한 치커리보다 Cr3+을 첨가한 치커리에서 더 우수한 항산화 활성을 나타내었다. 또한 Cr3+을 첨가한 CLER 및 CLE의 경우 α-glucosidase 저해활성이 있음을 알 수 있었다.
하지만 Se을 첨가한 그룹에서는 CLER에서 ABTS RC50값이 65.42 ± 0.16 μg/mg으로 유의적으로 가장 낮은 값을 보여, Se을 첨가한 CLER가 가장 우수한 ABTS radical 소거활성이 있음을 확인하였다.
후속연구
이들 치커리 내 Cr3+ 함유량은 적은 량이 존재하였고, 특히 식물 재배를 통하여 독성이 있는 무기형태의 Cr3+가 독성이 희석되는 유기화된 Cr3+ 형태로 식물조직 속에 함유되므로 Cr3+의 독성은 낮을 것으로 생각되었다. 그렇지만 향후 이들 Cr3+의 농도를 달리하여 재배한 치커리의 Cr3+의 함유량에 대한 좀 더 정확한 분석과 Cr3+의 독성에 대한 연구가 진행되어야 하겠다.
따라서 치커리 추출물의 수경재배 과정에서 양액에 Cr3+, Se의 첨가는 치커리의 항산화 활성 및 α-glucosidase 저해활성 증진에 영향을 주는 것으로 확인되어 향후 고부가가치의 기능성 엽채류로의 재배가 가능하리라 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
토양에 널리 분포된 크롬의 농도는?
Se의 하루 섭취량은 60~75 μg으로, 부족할 경우 두뇌와 심장 근육에 이상을 유발시키며, 유방암이나 대장암 등의 암 발병률이 증가하는 것으로 보고되고 있다13,14). 또한 크롬 (Cr)은 토양에 약 250 μg/kg의 농도로 널리 분포되어 있으며, 식물에는 100~500 μg/kg 정도 함유되어 있다15). 특히 Cr3+은 유기복합체에 결합되어 식물에 축적된 형태로 존재하며 사람과 동물의 필수영양소로, 손상된 포도당 내성 혹은 당뇨병 환자에게 혈당, 인슐린, 지방 대사를 개선시키며, 인슐린 비의존성 당뇨병 치료 및 동맥경화증 예방에 관여하는 것으로 보고되고 있다16).
인체에 Se이 부족하면 어떤 악영향이 있는가?
Se은 동물, 인간 및 미생물 등에 있어서 필수 영양소로서, 식물체에 의해 토양으로부터 selenate (SeO42−)나 selenite(SeO32−)의 무기화합물 형태로 흡수되어 glutathione peroxidase의 구성인자인 selenomethionine와 selenocysthionine과 같은 유기화합물로 전환되면서 흡수율이 증가하고 강력한 항산화작용을 한다11,12). Se의 하루 섭취량은 60~75 μg으로, 부족할 경우 두뇌와 심장 근육에 이상을 유발시키며, 유방암이나 대장암 등의 암 발병률이 증가하는 것으로 보고되고 있다13,14). 또한 크롬 (Cr)은 토양에 약 250 μg/kg의 농도로 널리 분포되어 있으며, 식물에는 100~500 μg/kg 정도 함유되어 있다15).
α-glucosidase을 이용한 경구혈당강하제는 어떤 원리로 혈당 상승을 막아주는가?
한편 α-glucosidase는 소장점막의 미세융모막에 존재하는 효소로서 다당류의 탄수화물을 단당류로 분해하는 탄수화물의 소화와 흡수에 필수적인 효소로써 경구혈당강하제로 사용되고 있다19). 소장내의 점막에서 α-glucosidase의 활성을 저해하면 다당류의 분해를 방해하여 소장에서 glucose의 흡수를 지연시켜 주어 식후 혈당의 급격한 상승을 막아줄 것으로 기대된다.
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