This study was performed to compare the physiological effects of puffed snack on diabetic and geriatric diseases using miscellaneous cereals and grain crops. The puffed snacks were prepared with different amounts of miscellaneous cereals and grain crops (in ratios of 10%, 20%, and 30% of brown rice)...
This study was performed to compare the physiological effects of puffed snack on diabetic and geriatric diseases using miscellaneous cereals and grain crops. The puffed snacks were prepared with different amounts of miscellaneous cereals and grain crops (in ratios of 10%, 20%, and 30% of brown rice). Changes in the water soluble index, water absorption index, color, antioxidant activity, total polyphenol content acidity, ${\alpha}$-glucosidase inhibition activity, and sensory evaluation were also determined. As the cereal and crop contents increased, the value of the water soluble index increased while the water absorption index decreased, with the exception of glutinous foxtail and barnyard millets. With respect to color, lightness and yellowness decreased in concert with increases in the cereal and crop contents, whereas redness increased. Furthermore, the antioxidant activity and total polyphenol content as well as ${\alpha}$-glucosidase inhibition activity increased remarkably with increasing concentrations of sorghum. There was no significant difference in the physiological activities depending on the addition of millet, barley and barnyard millets. In sensory evaluation, the puffed snacks containing sorghum, millet, and glutinous foxtail millet received higher values than other samples. Altogether, our results indicate that puffed snacks containing 10~20% sorghum could be suitable as ingredients for improving sensory and physiological activities in diabetic and geriatric diseases.
This study was performed to compare the physiological effects of puffed snack on diabetic and geriatric diseases using miscellaneous cereals and grain crops. The puffed snacks were prepared with different amounts of miscellaneous cereals and grain crops (in ratios of 10%, 20%, and 30% of brown rice). Changes in the water soluble index, water absorption index, color, antioxidant activity, total polyphenol content acidity, ${\alpha}$-glucosidase inhibition activity, and sensory evaluation were also determined. As the cereal and crop contents increased, the value of the water soluble index increased while the water absorption index decreased, with the exception of glutinous foxtail and barnyard millets. With respect to color, lightness and yellowness decreased in concert with increases in the cereal and crop contents, whereas redness increased. Furthermore, the antioxidant activity and total polyphenol content as well as ${\alpha}$-glucosidase inhibition activity increased remarkably with increasing concentrations of sorghum. There was no significant difference in the physiological activities depending on the addition of millet, barley and barnyard millets. In sensory evaluation, the puffed snacks containing sorghum, millet, and glutinous foxtail millet received higher values than other samples. Altogether, our results indicate that puffed snacks containing 10~20% sorghum could be suitable as ingredients for improving sensory and physiological activities in diabetic and geriatric diseases.
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문제 정의
본 연구는 다양한 곡류와 잡곡류를 팽화하여 당뇨병 등 성인병 환자들을 위한 혈당강하능이 우수한 소재를 찾고자 하였다. 현미에 다양한 잡곡을 10%, 20%, 30% 비율로 첨가하여 제조한 팽화과자의 품질 특성과 항산화 활성, 총 폴리페놀, 혈당강하능의 변화를 조사하였다.
이에 본 연구팀에서는 다양한 곡류와 잡곡류를 팽화하여 당뇨병 등 성인병 환자들을 위한 혈당강하능이 우수한 소재를 찾고자 하였으며, 앞으로 이들을 위한 식품소재로 제시하고 한다.
가설 설정
1) Means within a column not followed by the same letter are significantly different (p<0.05).
기호도 검사는 충청북도농업기술원에 재직 중인 직원 및 연구원 26명을 대상으로, 연령대는 20대 9명, 30대 8명, 40대 8명, 50대 이상이 1명이었다. 9점 평점법으로 실시하였고, 평가항목으로는 외관(appearance), 향(flaver), 조직감(texture), 맛(taste), 전반적인 기호도(overall acceptability)를 점수로 표시하도록 하였다.
이러한 팽화기를 사용하여 제조한 팽화과자의 모양은 원형으로 원료의 특성과 가공조건에 따라 과자의 팽화 정도(부푼 정도)가 다르게 나타난다. 기존 혈당강하능 등 기능성이 우수한 것으로 알려진 현미 100%를 팽화한 과자를 대조구로 설정하였으며, 실험구는 예비실험을 통해 즉석팽화기로 성형할 수 있는 범위인 현미에 잡곡을 각각 10%, 20%, 30% 첨가하여 팽화한 후 대조구에 대하여 비교 평가하였다.
시료 10 g에 물 100 mL를 가하여 상온에서 1시간 동안 교반한 후 2,000×g에서 10분간 원심분리한 다음, 상등액 10 mL를 수분 칭량병에 놓은 후 105℃에서 4시간 동안 건조하여 고형분 함량을 측정한 후 수분용해지수(water soluble index, WSI, 1)와 수분흡착지수(water absorption index, WAI, 2)를 다음 식으로 각 산출하였다. 수분흡착지수(WAI)는 침전물의 무게 측정 후 수분 함량을 계산하였다.
시료 10 g에 물 100 mL를 가하여 상온에서 1시간 동안 교반한 후 2,000×g에서 10분간 원심분리한 다음, 상등액 10 mL를 수분 칭량병에 놓은 후 105℃에서 4시간 동안 건조하여 고형분 함량을 측정한 후 수분용해지수(water soluble index, WSI, 1)와 수분흡착지수(water absorption index, WAI, 2)를 다음 식으로 각 산출하였다.
시료인 곡류 및 잡곡의 수분 함량은 분쇄하지 않고 곡물/종자 수분측정기(GMK-303F, g-wonhitech, Seoul, Korea)로 측정하였으며, 시료의 수분 함량은 증류수를 분무하여 수분 함량을 18%로 조절한 다음 밀봉하여 10℃에서 15시간 동안 수분을 평형화시킨 후, 팽화기에 그대로 넣어 팽화하였다. 팽화 성형기는 (주)델리스에서 제작한 즉석팽화기(DDP-1, Delice Co.
팽화과자의 항산화 활성은 전자공여능으로 측정하였으며, 여과한 시료 0.2 mL에 0.4 mM DPPH 용액 0.8 mL를 가한 후 vortex mixer로 10초간 진탕하고, 실온에서 10분간 방치 후 분광광도계(Cary UV-Vis spectrophotometer, Agilent Technologies, Santa Clara CA, USA)를 사용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였다. 전자공여 효과는 시료 첨가구와 시료를 첨가하지 않은 경우의 흡광도를 백분율로 나타내었다(Blois MS 1958).
본 연구는 다양한 곡류와 잡곡류를 팽화하여 당뇨병 등 성인병 환자들을 위한 혈당강하능이 우수한 소재를 찾고자 하였다. 현미에 다양한 잡곡을 10%, 20%, 30% 비율로 첨가하여 제조한 팽화과자의 품질 특성과 항산화 활성, 총 폴리페놀, 혈당강하능의 변화를 조사하였다. 잡곡 종류별 수분용해지수는 첨가량이 증가할수록 증가하였고, 수분흡착지수는 차좁쌀과 식용피를 제외한 나머지 잡곡에서 감소하였다.
대상 데이터
기호도 검사는 충청북도농업기술원에 재직 중인 직원 및 연구원 26명을 대상으로, 연령대는 20대 9명, 30대 8명, 40대 8명, 50대 이상이 1명이었다. 9점 평점법으로 실시하였고, 평가항목으로는 외관(appearance), 향(flaver), 조직감(texture), 맛(taste), 전반적인 기호도(overall acceptability)를 점수로 표시하도록 하였다.
본 연구에 사용된 시료는 2012년도에 충북 괴산에서 재배한 것을 2013년도에 괴산잡곡영농조합법인(충북 괴산)에서 구입하였으며, 시료의 종류는 현미(추청벼), 흑미(찰흑미), 식용피(재래종 식용피), 보리(서둔찰보리), 차좁쌀(노랑차조), 수수(황금찰수수), 기장(황금기장), 율무(대청율무) 등을 사용하였다.
시료인 곡류 및 잡곡의 수분 함량은 분쇄하지 않고 곡물/종자 수분측정기(GMK-303F, g-wonhitech, Seoul, Korea)로 측정하였으며, 시료의 수분 함량은 증류수를 분무하여 수분 함량을 18%로 조절한 다음 밀봉하여 10℃에서 15시간 동안 수분을 평형화시킨 후, 팽화기에 그대로 넣어 팽화하였다. 팽화 성형기는 (주)델리스에서 제작한 즉석팽화기(DDP-1, Delice Co., Ltd, Seongnam, Korea)를 사용하였으며, 팽화판을 직경이 4.5 cm인 원형을 사용하였고, 운전조건은 예비실험을 통하여 가열온도 220℃에서 제조하였다. 이러한 팽화기를 사용하여 제조한 팽화과자의 모양은 원형으로 원료의 특성과 가공조건에 따라 과자의 팽화 정도(부푼 정도)가 다르게 나타난다.
데이터처리
각 시료에서 얻은 실험결과는 3회 반복 실험을 실시하였고, 모든 측정치는 평균(mean)±표준편차(standard deviation)로 나타내었으며, 관능평가의 경우, 결과의 유의성을 검정하기 위하여 분산분석(ANOVA)을 행한 후 시료 간 차이의 유무를 Duncan's multiple range test로 비교 분석하였다(p<0.05).
05). 모든 통계분석은 Statistical Analysis System(v8.1, SAS Institute Inc., NC, USA) 통계프로그램을 이용하여 처리하였다.
이론/모형
곡류 및 잡곡류를 이용한 팽화과자의 α-glucosidase 저해 활성은 Tibbot & Skadsen(1996) 방법을 참고하여 측정하였다.
일반성분 분석은 AOAC(1990) 방법에 따라 수행하였다. 수분은 105℃ 상압건조가열법으로, 조단백질은 Micro Kjeldahl 질소정량법으로, 조지방은 Soxhlet 추출법으로, 조회분은 550℃ 직접건식회화법으로, 조섬유는 Fiberetec system M(Tecator Co., Sweden)을 이용하여 Henneberg-Stohmann 개량법으로 분석하였다. 당질은 위에서 계산된 일반성분의 합과 100과의 차이 값으로 하였다.
일반성분 분석은 AOAC(1990) 방법에 따라 수행하였다. 수분은 105℃ 상압건조가열법으로, 조단백질은 Micro Kjeldahl 질소정량법으로, 조지방은 Soxhlet 추출법으로, 조회분은 550℃ 직접건식회화법으로, 조섬유는 Fiberetec system M(Tecator Co.
총 폴리페놀 함량은 Folin-Ciocalteu's 방법에 따라 측정하였다(Schmidit 등 1977).
성능/효과
10% 첨가량 기준으로 전반적인 선호도는 기장> 수수> 식용피> 율무> 현미> 흑미> 차좁쌀> 보리 순으로 나타났다.
수수는 첨가량이 10%에서 전반적인 기호도와 맛에서 가장 높게 평가되었고, 외관의 경우는 20% 첨가했을 때 가장 높은 평가를 받았다. 그러나 향과 조직감에서 수수 첨가량이 증가함에 따라 향과 조직감이 떨어져 결과적으로 첨가량이 많아질수록 기호도는 감소했다. 기장의 경우, 10% 첨가 시 기호도가 가장 높게 나타났으며, 외관, 향, 조직감, 맛 모두에서 가장 높은 평가를 받았으나, 첨가량이 증가됨에 따라 조직감이 급격히 떨어졌다.
기장을 제외한 잡곡들은 전반적으로 L* 값과 b*값은 감소하며, a*값은 증가하는 것으로 나타났다. 팽화과자의 제조과정 중 높은 온도와 압력으로 maillard reaction에 의한 갈변반응이 일어나고, 이러한 반응에 의해 색도가 변화했을 것으로 생각된다(Ha 등2004).
그러나 향과 조직감에서 수수 첨가량이 증가함에 따라 향과 조직감이 떨어져 결과적으로 첨가량이 많아질수록 기호도는 감소했다. 기장의 경우, 10% 첨가 시 기호도가 가장 높게 나타났으며, 외관, 향, 조직감, 맛 모두에서 가장 높은 평가를 받았으나, 첨가량이 증가됨에 따라 조직감이 급격히 떨어졌다. 율무는 10% 첨가 시 기호도가 높게 나타났고, 보리와 차좁쌀은 20% 첨가되었을 때 기호도가 높게 평가되었다.
다양한 잡곡 중 수수를 첨가하였을 때 다른 잡곡들의 비해 수분용해지수가 높게 측정되었으며, 수수> 흑미> 식용피>기장> 보리> 차좁쌀> 율무 순으로 첨가량이 증가할수록 수분용해지수가 높게 나타났다.
2와 같다. 대조구인 현미와 비교했을 때 수수, 차좁쌀, 흑미, 율무에서 총 폴리페놀의 함량이 증가하였다. 특히 수수의 경우, 첨가량에 따라 각 59.
90%로 대조구인 현미와 비교하였을 때 증가하는 결과를 나타내었다. 또한 첨가량에 따라 전반적으로 항산화 활성이 증가되었지만, 차좁쌀, 율무 및 식용피의 경우는 일정한 경향은 나타나지 않았다. 특히 수수를 30% 첨가한 팽화과자에서 37.
현미에 잡곡 종류별 첨가량을 다르게 제조한 팽화과자의 색도 L*, a*, b* 값은 Table 3에 나타내었다. 명도를 나타내는 L*값은 기장을 제외한 잡곡들은 첨가량이 증가할수록 전반적으로 감소하는 경향을 나타내었다. Fan 등(1999)은 높은 팽화온도 및 시간의 증가로 뻥튀기의 갈변을 촉진하여 L*값이 감소한다고 보고하였다.
본 실험에서는 흑미와 차좁쌀을 첨가하였을 때 다른 잡곡에 비해 팽화과자의 수분 흡착지수가 더 높게 나타났다. 따라서 잡곡 팽화과자의 호화도 증가에 의한 수용성 물질의 생성과 함께 기공이 많은 조직으로 변화됐을 것으로 판단된다.
수수 자체의 적갈색은 플라보노이드계 색소로 수수 첨가량에 증가에 따라 L*값이 감소하면서 a*값이 증가하는 결과를 나타내었다. 이것은 Ko & Sea(2010)의 보고와 비슷한 경향을 나타내었다.
수수는 첨가량이 10%에서 전반적인 기호도와 맛에서 가장 높게 평가되었고, 외관의 경우는 20% 첨가했을 때 가장 높은 평가를 받았다. 그러나 향과 조직감에서 수수 첨가량이 증가함에 따라 향과 조직감이 떨어져 결과적으로 첨가량이 많아질수록 기호도는 감소했다.
기장의 경우, 10% 첨가 시 기호도가 가장 높게 나타났으며, 외관, 향, 조직감, 맛 모두에서 가장 높은 평가를 받았으나, 첨가량이 증가됨에 따라 조직감이 급격히 떨어졌다. 율무는 10% 첨가 시 기호도가 높게 나타났고, 보리와 차좁쌀은 20% 첨가되었을 때 기호도가 높게 평가되었다. 차좁쌀의 경우, 30% 첨가 시 대조구보다 고소한 향이 급감하였다.
관능평가의 경우, 수수, 기장, 차좁쌀 및 식용피를 첨가하였을 때 패널에게 높은 점수를 얻었다. 이상의 결과에서 잡곡을 첨가하여 팽화과자를 제조 시 현미에 10~20% 수수를 첨가하는 것이 다른 잡곡에 비해 품질특성을 유지하면서 생리 활성능력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.
현미에 다양한 잡곡을 10%, 20%, 30% 비율로 첨가하여 제조한 팽화과자의 품질 특성과 항산화 활성, 총 폴리페놀, 혈당강하능의 변화를 조사하였다. 잡곡 종류별 수분용해지수는 첨가량이 증가할수록 증가하였고, 수분흡착지수는 차좁쌀과 식용피를 제외한 나머지 잡곡에서 감소하였다. 잡곡 첨가량에 따른 색도 분석에서 명도는 첨가량이 많을수록 감소하는 경향을 나타냈고, 적색도는 차좁쌀과 식용피를 제외한 잡곡에서 증가하였으며, 황색도는 기장을 제외한 잡곡들에서 전반적으로 감소하였다.
잡곡 종류별 수분용해지수는 첨가량이 증가할수록 증가하였고, 수분흡착지수는 차좁쌀과 식용피를 제외한 나머지 잡곡에서 감소하였다. 잡곡 첨가량에 따른 색도 분석에서 명도는 첨가량이 많을수록 감소하는 경향을 나타냈고, 적색도는 차좁쌀과 식용피를 제외한 잡곡에서 증가하였으며, 황색도는 기장을 제외한 잡곡들에서 전반적으로 감소하였다. 잡곡 팽화과자의 생리 활성(항산화 활성, 총 폴리페놀 및 혈당강하능)의 경우, 100% 현미로 만든 팽화과자보다 잡곡을 첨가하였을 경우, 대체적으로 그 값이 증가하였다.
잡곡별 첨가량에 따른 팽화과자의 관능평가는 9점 평점법으로 실시하였고, 결과는 Table 4와 같다. 잡곡을 첨가한 팽화과자의 외관은 대조구에 비해 전반적으로 선호도가 높게 나타났으며, 이는 현미에 잡곡이 섞여 팽화됨으로써 잡곡의 모양과 색상이 팽화과자에 나타남으로써 선호도가 향상된 것으로 생각된다. 10% 첨가량 기준으로 전반적인 선호도는 기장> 수수> 식용피> 율무> 현미> 흑미> 차좁쌀> 보리 순으로 나타났다.
특히, 수수 첨가 팽화과자는 항산화 활성이 37%, 총 폴리페놀은 91%, 혈당강하능이 89%까지 매우 높게 증가하였다. 총 폴리페놀 함량은 흑미, 차좁쌀, 율무에서 현미와 비교했을 때 크게 증가하였고, 항산화 활성과 혈당강하능은 큰 차이가 없었다. 보리와 식용피는 첨가량에 관계없이 생리활성의 큰 변화가 나타나지 않았다.
또한 첨가량에 따라 전반적으로 항산화 활성이 증가되었지만, 차좁쌀, 율무 및 식용피의 경우는 일정한 경향은 나타나지 않았다. 특히 수수를 30% 첨가한 팽화과자에서 37.16%까지 증가하였으며, 다른 잡곡에 비해 활성이 가장 높게 나타났다.
대조구인 현미와 비교했을 때 수수, 차좁쌀, 흑미, 율무에서 총 폴리페놀의 함량이 증가하였다. 특히 수수의 경우, 첨가량에 따라 각 59.47%, 74.13%, 91.47%로 유의적으로 증가하였고, 차좁쌀의 경우 첨가량에 따라 68.80%, 94.80%, 80.80%로 높게 측정되었다.
42%로 나타났다. 특히 잡곡 중 수수의 경우, 첨가량이 증가할수록 혈당강하능이 증가하였고, 30% 첨가 시 89%로 매우 높은 수치를 보였다.
잡곡 팽화과자의 생리 활성(항산화 활성, 총 폴리페놀 및 혈당강하능)의 경우, 100% 현미로 만든 팽화과자보다 잡곡을 첨가하였을 경우, 대체적으로 그 값이 증가하였다. 특히, 수수 첨가 팽화과자는 항산화 활성이 37%, 총 폴리페놀은 91%, 혈당강하능이 89%까지 매우 높게 증가하였다. 총 폴리페놀 함량은 흑미, 차좁쌀, 율무에서 현미와 비교했을 때 크게 증가하였고, 항산화 활성과 혈당강하능은 큰 차이가 없었다.
현미만 사용하여 팽화과자 제조시 생리 활성은 뛰어나지 않지만, 잡곡을 10% 첨가하여 가공하였을 때 생리 활성이 수수> 흑미> 보리> 식용피> 현미> 차좁쌀> 기장> 율무 순으로 각 26.85%, 20.01%, 19.38%, 15.66%, 15.16%, 14.10%, 13.71%, 12.90%로 대조구인 현미와 비교하였을 때 증가하는 결과를 나타내었다.
3에 나타내었다. 현미에 잡곡별 10% 첨가하여 제조한 팽화과자의 혈당강하능은 수수, 흑미, 기장, 식용피, 현미, 차좁쌀, 율무, 보리 순으로 각 40.43%, 25.31%, 22.07%, 20.16%, 19.78%, 18.18%, 17.83%, 17.42%로 나타났다. 특히 잡곡 중 수수의 경우, 첨가량이 증가할수록 혈당강하능이 증가하였고, 30% 첨가 시 89%로 매우 높은 수치를 보였다.
후속연구
하지만 이런 곡류 및 잡곡류는 대부분 취반, 혼반용으로 소비되고 있을 뿐, 잡곡을 활용한 저혈당 가공식품 개발을 위한 시도는 아직까지 부족한 실정이다. 또한, 당뇨 환자를 위한 저혈당 쌀 등을 육종하거나, 혈당을 많이 상승시키지 않는 조리법에 대한 연구는 있지만, 혈당을 많이 올리지 않은 가공법에 대한 연구는 없는 실정이며, 더욱 아쉬운 것은 가공과정 중에 높은 생리 활성이 없어지므로, 이런 생리 활성이 가공 중에 많이 유지되는 가공법에 대한 연구도 필요하다.
이상의 결과에서 현미에 잡곡류를 첨가하여 첨가량에 따라 팽화과자를 만들 경우, 수수를 첨가하여 제조하는 것이 혈당강하능과 같은 생리 활성능력은 우수하고, 기호도도 증가하여 성인병 등을 가진 환자들에게 앞으로 좋은 식품소재가 될 것이라 기대되며, 이렇게 만든 팽화수수의 분말 또한 좋은 식품소재가 될 것이라 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
당뇨병은 어떻게 나뉘게 됩니까?
당뇨병은 체내의 탄수화물을 적절하게 사용하지 못하여 일어나는 질병으로, 당뇨가 진행되면 혈액 내 포도당의 농도와 인슐린의 분비가 조절이 되지 않으며, 간, 근육, 지방조직 등 체내 조직에 인슐린 저항성이 일어나게 된다(Defronzo 등 1997). 당뇨병은 인슐린 생산 여부에 따라 인슐린 의존형(제 1형 당뇨)과 인슐린 비의존형(제 2형 당뇨)으로 나뉘며, 주로 성인에서 발병하는 것은 인슐린 비의존형이다. 또한 당뇨병은 유전 및 환경적인 요인에 의해 영향을 많이 받으며, 이를 치료하기 위한 방법으로는 식이요법, 운동요법, 경구혈당 강하제 및 인슐린 요법 등이 있다(Arky RA 1983).
당뇨병의 치료방법으로는 무엇이 있습니까?
당뇨병은 인슐린 생산 여부에 따라 인슐린 의존형(제 1형 당뇨)과 인슐린 비의존형(제 2형 당뇨)으로 나뉘며, 주로 성인에서 발병하는 것은 인슐린 비의존형이다. 또한 당뇨병은 유전 및 환경적인 요인에 의해 영향을 많이 받으며, 이를 치료하기 위한 방법으로는 식이요법, 운동요법, 경구혈당 강하제 및 인슐린 요법 등이 있다(Arky RA 1983). 그러나 당뇨병을 가지면 나타나는 전형적인 당뇨 증상 즉, 다음, 다식(식탐, 食貪), 다뇨를 나타내며, 이를 치료하기 위해 지방이 적거나, 혈당지수가 낮거나, 섬유소가 많은 식이가 권장되며(Crapo 등 1981), 약제를 통한 치료는 다양한 독성과 내성 등 위험요소를 포함하고 있어 장기적으로는 혈당 강하 소재의 개발이 절실한 실정이다.
당뇨병의 발생원인은 무엇이며 당뇨병으로 인하여 어떠한 현상이 발생합니까?
2011년 국제당뇨병연합이 발표한 내용을 보면 전세계 성인의 당뇨환자는 약 3억 6,600만 명으로, 앞으로도 당뇨환자는 계속 증가하여 2030년에는 전체인구의 10%인 5억 5천만명에 달할 것으로 보이며, 우리나라의 당뇨환자는 OECD 국가 중 1위로 천 만 명으로 추정하고 있다(Wild 등 2004). 당뇨병은 체내의 탄수화물을 적절하게 사용하지 못하여 일어나는 질병으로, 당뇨가 진행되면 혈액 내 포도당의 농도와 인슐린의 분비가 조절이 되지 않으며, 간, 근육, 지방조직 등 체내 조직에 인슐린 저항성이 일어나게 된다(Defronzo 등 1997). 당뇨병은 인슐린 생산 여부에 따라 인슐린 의존형(제 1형 당뇨)과 인슐린 비의존형(제 2형 당뇨)으로 나뉘며, 주로 성인에서 발병하는 것은 인슐린 비의존형이다.
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