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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 기능성 식품으로서 일상적으로 섭취하고 있는 유산균 발효유를 액상발효유, 스터드 타입 농후발효유, 드링크 타입 농후 발효유로 구분하여 종류별로 치아부식 가능성을 평가하고자 한다.
- 치아부식증은 화학적, 행동학적 그리고 생물학적 요인이 동시에 작용하였을 때 나타나는 다요인성 질환으로, 이 중 화학적 요인은 음료 및 식품의 pH, 완충능, 점착도, 포함된 산의 종류 및 무기질 함유량이 해당된다[20]. 따라서 본 연구에서는 유산균 발효유를 세 가지 타입으로 구분하여 pH와 적정산도를 측정하고 소의 영구절치를 이용하여 법랑질 표면미세경도 측정과 표면 형태 관찰로 치아 부식 가능성을 평가하고자 하였고, pH, 적정산도 그리고 점착도에 영향을 줄 수 있는 물리적 성상 중 어떠한 요인이 치아부식에 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.
제안 방법
- 시편을 연구재료에 시간별로 처치한 후 초기 표면미세경도를 측정했던 부위의 인접한 곳의 표면 미세경도 변화를 측정하여 부식으로 인한 탈회량을 간접적으로 측정하였다. 그리고 최종 120분을 처치한 시편의 법랑질 표면을 관찰하기 위하여 백금으로 피복한 후 주사전자현미경(JSM-7500F, JEOL, Tokyo, Japan)을 이용하여 50,000배의 배율로 관찰하였다.
- 본 연구에서는 기능성 식품으로서 일상적으로 섭취하고 있는 유산균 발효유를 액상발효유, 스터드 타입 농후발효유, 드링크 타입 농후 발효유로 구분하여 종류별로 치아부식 가능성을 평가하였다. 대조군인 생수와 3종의 유산균 발효유의 pH와 적정산도를 측정하였고, 각 연구재료에 소의 영구절치를 1분, 3분, 5분, 10분, 15분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 침지하였다. 치아부식 가능성을 평가하기 위해 각 시간별로 침지한 후 법랑질 표면미세경도를 측정하였고, 최종적으로 120분 침지한 후에는 주사전자현미경을 통해 법랑질 표면 형태를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 본 연구에서는 기능성 식품으로서 일상적으로 섭취하고 있는 유산균 발효유를 액상발효유, 스터드 타입 농후발효유, 드링크 타입 농후 발효유로 구분하여 종류별로 치아부식 가능성을 평가하였다. 대조군인 생수와 3종의 유산균 발효유의 pH와 적정산도를 측정하였고, 각 연구재료에 소의 영구절치를 1분, 3분, 5분, 10분, 15분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 침지하였다.
- 시편을 연구재료에 시간별로 처치한 후 초기 표면미세경도를 측정했던 부위의 인접한 곳의 표면 미세경도 변화를 측정하여 부식으로 인한 탈회량을 간접적으로 측정하였다. 그리고 최종 120분을 처치한 시편의 법랑질 표면을 관찰하기 위하여 백금으로 피복한 후 주사전자현미경(JSM-7500F, JEOL, Tokyo, Japan)을 이용하여 50,000배의 배율로 관찰하였다.
- 연구재료 100 ml를 준비한 후 50 ml씩 2개의 용기에 분주하고 각 용기에 시편 5개씩 침지할 수 있도록 하였다. 최소 침지 시간은 음료를 1회 섭취 시 구강 내에 잔류시간이 1분 미만이므로[18] 유산균 발효유에 의한 법랑질 부식정도를 측정하기 위한 최소 노출 적정 시간을 1분으로 하였고, 그 후 3분, 5분, 10분, 15분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 침지하였다. 이 때 사용한 연구재료는 실험 직전에 개봉하였고, 성분이 침전되는 것을 막기 위해 실험 중에는 200 rpm의 속도로 교반하였다.
- 대조군인 생수와 3종의 유산균 발효유의 pH와 적정산도를 측정하였고, 각 연구재료에 소의 영구절치를 1분, 3분, 5분, 10분, 15분, 30분, 60분, 90분, 120분 동안 침지하였다. 치아부식 가능성을 평가하기 위해 각 시간별로 침지한 후 법랑질 표면미세경도를 측정하였고, 최종적으로 120분 침지한 후에는 주사전자현미경을 통해 법랑질 표면 형태를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
대상 데이터
- 아크릴 봉의 한쪽에 취득한 시편이 들어가도록 drilling을 하고 아크릴 레진을 사용하여 시편을 포매를 한 후 최종적으로 #60, #240, #600, #1200번 sand paper (Carbimet, Buehler, Illinois, USA)를 이용하여 법랑질 표면이 아크릴 봉의 장축에 대해 직각이 되면서 매끄럽도록 연마하여 시편을 완성하였다. 총 시편의 수는 G*power 3.1.3 프로그램을 이용하여 유산균 발효유의 치아부식증과 관련된 연구[12]를 적용하였으며, 군당 10개의 시편을 이용할 경우 power 값이 98%이므로 충분하리라 생각되어 총 40개의 시편을 사용하였다.
데이터처리
- 3종의 유산균 발효유와 대조군인 생수에 120분간 노출시킨 후 각 군별 처리 전 · 후 표면미세경도 변화는 정규성 분포를 따르고 있어 paired t-test를 사용하였으며, 군간 표면미세경도 변화의 비교는 분산 동질성 검정을 만족하여 one way ANOVA를 이용하였다. 그리고 0∼120분 사이의 시간에 따른 표면미세경도의 변화 양상 차이는 repeated measures ANOVA를 이용하였고, 분산분석의 사후 분석으로 Tukey test를 사용하였다.
- 연마된 시편은 표면경도계(Fm-7, Future-tech Corp, Tokyo, Japan)를 이용하여 표면미세경도를 측정하였다. 각 시편의 상·하·좌·우 가장자리에서 1 mm 안쪽으로 위치시키고 200 gm의 하중으로 10초간 압인하여 표면미세경도를 VHN (Vickers hardness number)으로 측정하였으며 4부위의 평균값을 구하였다. 그리고 군간 표면미세경도가 통계적으로 유의한 차이가 없도록 분배하였다.
- 3종의 유산균 발효유와 대조군인 생수에 120분간 노출시킨 후 각 군별 처리 전 · 후 표면미세경도 변화는 정규성 분포를 따르고 있어 paired t-test를 사용하였으며, 군간 표면미세경도 변화의 비교는 분산 동질성 검정을 만족하여 one way ANOVA를 이용하였다. 그리고 0∼120분 사이의 시간에 따른 표면미세경도의 변화 양상 차이는 repeated measures ANOVA를 이용하였고, 분산분석의 사후 분석으로 Tukey test를 사용하였다. 통계분석은 SPSS (Statistical Package for Social Science 21.
성능/효과
- 1. 유산균 발효유의 pH는 액상발효유군이 3.55 ± 0.01, 스터드 타입 농후발효유군이 4.09±0.01, 드링크 타입 농후발효유군이 4.17 ±0.02으로 액상발효유군이 가장 낮게 나타났다.
- 3. 주사전자현미경으로 법랑질 표면의 형태를 관찰한 결과 액상발효유군이 가장 거칠고 잘게 부서진 결정의 형태의 표면을 보여 손상이 많이 되었음을 확인하였다.
- 3종의 유산균 발효유와 대조군인 생수에 120분간 노출시킨 후 주사전자현미경으로 법랑질 표면의 형태를 관찰한 결과 액상발효유군이 가장 거칠고 잘게 부서진 결정의 형태의 표면을 보여 손상이 많이 되었음을 확인하였다. 그리고 2종의 유산균 발효유군은 서로 유사한 양상을 보여주었으며 생수군에 비해 더 많은 균열이 보여 표면이 손상되었음을 관찰하였다[Fig.
- 3종의 유산균 발효유와 대조군인 생수에 120분간 노출시킨 후 주사전자현미경으로 법랑질 표면의 형태를 관찰한 결과 액상발효유군이 가장 거칠고 잘게 부서진 결정의 형태의 표면을 보여 손상이 많이 되었음을 확인하였다. 그리고 2종의 유산균 발효유군은 서로 유사한 양상을 보여주었으며 생수군에 비해 더 많은 균열이 보여 표면이 손상되었음을 관찰하였다[Fig. 2].
- 본 실험에서는 치아부식 정도의 차이는 있었으나 모든 실험 유산균 발효유에서 법랑질 부식을 유발하였다. 하지만 국외 연구에서 다른 결과를 보고하기도 하였는데, Lodi 등[26]은 오직 외관상 미네랄 손실만 있을 뿐 법랑질의 부식을 촉진하지 않는다고 하였고, Wongkhantee 등[27]도 그와 유사한 결과를 보고하였다.
- 본 연구결과 3종의 유산균 발효유 중 액상발효유군이 다른 2종의 농후발효유군에 비해 법랑질 표면미세경도가 크게 감소하였고 법랑질 표면 형태도 거칠어 가장 치아부식 가능성이 높았다. 액상발효유군의 pH가 3.
- 본 연구에 사용된 유산균 발효유의 평균 pH는 3.93 ± 0.29로 대조군인 생수에 비해 낮게 나타났다. 이 중 액상발효유군의 pH값이 가장 낮았고 그 다음은 스터드 타입 농후발효유군, 드링크 타입 농후발효유군 순이었다[Table 2].
- 99)은 침지 전에 비해 표면미세경도가 감소하였다. 본 연구에 사용한 소의 영구절치 시편의 경우 연마과정을 거치면서 최외곽층의 법랑질 표면이 제거되어 실제 치아에 비해 산성음식에 더 민감하게 반응하였을 것으로 생각되나, 액상발효유군과 드링크 타입 농후발효유군의 경우 1분이라는 짧은 시간의 섭취에도 표면미세경도가 감소되어 치아부식을 일으킬 수 있음을 확인하였다.
- 본 연구에서 3종의 유산균 발효유에 노출 후 나타나는 법랑질 표면미세경도 값의 차이는 여러 요인 중 pH가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 3종의 유산균 발효유 모두 법랑질 표면미세경도 감소와 함께 표면 형태가 손상되었음을 확인하였다. 따라서 소비자는 식이습관 중 산성음료의 섭취 증가로 치아부식증이 일어날 수 있음을 이해하고 특히 유산균 발효유를 자주 섭취하는 고위험군에게 치아부식증 예방을 위한 지침을 제공하는 것이 필요하리라 생각된다.
- 본 연구에서는 유산균 발효유에 의한 법랑질 부식가능성을 측정하기 위한 최소 노출 시간을 1분으로 하였는데, 1분간 침지 후 법랑질 표면미세경도를 측정한 결과 대조군(219.43±12.65)과 스터드 타입 농후발효유군(219.01±12.61)은 침지 전과 변화가 없었지만, 액상발효유군(211.92±15.84)과 드링크 타입 농후발효유군(210.11±13.99)은 침지 전에 비해 표면미세경도가 감소하였다. 본 연구에 사용한 소의 영구절치 시편의 경우 연마과정을 거치면서 최외곽층의 법랑질 표면이 제거되어 실제 치아에 비해 산성음식에 더 민감하게 반응하였을 것으로 생각되나, 액상발효유군과 드링크 타입 농후발효유군의 경우 1분이라는 짧은 시간의 섭취에도 표면미세경도가 감소되어 치아부식을 일으킬 수 있음을 확인하였다.
- 위와 같이 pH가 가장 낮은 액상발효유군이 다른2종의 농후발효유군에 비해 가장 큰 법랑질 표면 미세경도의 감소와 표면 손상을 나타내었다. 따라서 유산균 발효유 섭취시에 치아표면의 치아부식위험을 낮추기 위해서 제조사는 좀 더 pH가 높고 치아표면 손상이 적은 유산균 발효유를 개발하고 소비자는 이러한 위험도가 낮은 유산균 발효유를 섭취하는 것이 필요하다고 사료된다.
- 구강 내 산성음식을 섭취하면 산도가 적정산도로 변화되므로[21], pH 뿐만 아니라 적정산도 또한 치아부식에 영향을 주는 요인이 될 수 있다. 하지만 본 연구에서는 적정산도가 스터드 타입 농후발효유군이 가장 높았으며 드링크 타입 농후발효유군, 액상발효유군 순으로 나타나 적정산도의 영향을 받지 않았음을 알 수 있다. 스터드 타입 농후발효유의 경우 다른 2종의 유산균 발효유보다 점성이 높아 1 M의 NaOH를 떨어뜨렸을 때 희석이 어려워 pH를 올리는데 더 많은 양을 넣었을 가능성이 있다.
후속연구
- 타액의 경우 치아표면에 획득피막을 형성하고 재광화에 필요한 Ca, P을 공급하기 때문에 치아부식증과 관련된 중요한 변수이다[31]. 또한 구강 내 낮아진 pH는 구강 내 산을 희석시키는 타액의 완충작용으로 20~30분 후에는 정상으로 회복이 되기 때문에[32], 단순히 타액의 영향을 고려한 연구만이 아니라 실제 구강환경과 유사한 연구방법으로 유산균 발효유에 의한 탈회와 타액에 의한 재광화를 동시에 확인할 수 있는 추가적인 연구가 필요하리라고 생각된다. 또한 본연구에서는 치아부식 가능성을 법랑질 표면미세경도와 표면 형태 변화로 관찰하였지만, 치아부식 증의 경우 산에 의해 표면이 거칠어지기 때문에 추후에는 법랑질 표면의 거칠기를 측정하는 방법이 추가로 필요할 것으로 사료된다.
- 첫째, 국내와 국외에서 실험된 유산균 발효유의 제조방식과 함유된 성분에 차이가 있을 가능성이고 둘째, 국외연구에서는 hydroxyapatite와 fluorapatite의 포화 정도를 computer program을 이용한 방법이나 표면거칠기 측정 및 in situ 연구 등 다양한 방법으로 부식가능성을 측정 하였기에 서로 다른 측정 방법에 의한 가능성이며 셋째, 유산균 발효유에 침지한 시간의 차이에 의한 가능성이다. 따라서 다양한 치아부식 가능성의 측정 방법과 실제 구강에 적용되는 시간 등을 고려한 추가적인 연구가 필요하리라 생각된다.
- 또한 액상발효유와 드링크 타입 농후발효유는 성상이 액체이지만 스터드 타입 농후발효유는 액체보다 된 호상의 형태이다. 따라서 물리적인 성상의 차이가 치아부식 가능성에 영향을 줄 수 있는지 비교하여 연구할 필요가 있다고 사료되었다.
- 본 연구에서 3종의 유산균 발효유에 노출 후 나타나는 법랑질 표면미세경도 값의 차이는 여러 요인 중 pH가 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 3종의 유산균 발효유 모두 법랑질 표면미세경도 감소와 함께 표면 형태가 손상되었음을 확인하였다. 따라서 소비자는 식이습관 중 산성음료의 섭취 증가로 치아부식증이 일어날 수 있음을 이해하고 특히 유산균 발효유를 자주 섭취하는 고위험군에게 치아부식증 예방을 위한 지침을 제공하는 것이 필요하리라 생각된다.
- 위와 같이 pH가 가장 낮은 액상발효유군이 다른2종의 농후발효유군에 비해 가장 큰 법랑질 표면 미세경도의 감소와 표면 손상을 나타내었다. 따라서 유산균 발효유 섭취시에 치아표면의 치아부식위험을 낮추기 위해서 제조사는 좀 더 pH가 높고 치아표면 손상이 적은 유산균 발효유를 개발하고 소비자는 이러한 위험도가 낮은 유산균 발효유를 섭취하는 것이 필요하다고 사료된다.
- 또한 구강 내 낮아진 pH는 구강 내 산을 희석시키는 타액의 완충작용으로 20~30분 후에는 정상으로 회복이 되기 때문에[32], 단순히 타액의 영향을 고려한 연구만이 아니라 실제 구강환경과 유사한 연구방법으로 유산균 발효유에 의한 탈회와 타액에 의한 재광화를 동시에 확인할 수 있는 추가적인 연구가 필요하리라고 생각된다. 또한 본연구에서는 치아부식 가능성을 법랑질 표면미세경도와 표면 형태 변화로 관찰하였지만, 치아부식 증의 경우 산에 의해 표면이 거칠어지기 때문에 추후에는 법랑질 표면의 거칠기를 측정하는 방법이 추가로 필요할 것으로 사료된다.
- 이들의 연구에서 유산균 발효유가 부식 가능성이 없는 이유를 발효유에 함유되어 있는 Ca과 P에 의한 보호 효과라고 주장하였지만 본 연구 및 국내연구의 결과와 다른 이유를 몇 가지 예상해 볼 수 있다. 첫째, 국내와 국외에서 실험된 유산균 발효유의 제조방식과 함유된 성분에 차이가 있을 가능성이고 둘째, 국외연구에서는 hydroxyapatite와 fluorapatite의 포화 정도를 computer program을 이용한 방법이나 표면거칠기 측정 및 in situ 연구 등 다양한 방법으로 부식가능성을 측정 하였기에 서로 다른 측정 방법에 의한 가능성이며 셋째, 유산균 발효유에 침지한 시간의 차이에 의한 가능성이다. 따라서 다양한 치아부식 가능성의 측정 방법과 실제 구강에 적용되는 시간 등을 고려한 추가적인 연구가 필요하리라 생각된다.
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