02 JNH-50-5-이정숙(K17-57).fm

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1 Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(5): 426 ~ pissn / eissn Research Article 성인을대상으로 D- 리보오스함유비율을달리한설탕섭취에따른 Glycemic Index 및혈당반응연구 * 김아름 1** 이정숙 1** 남혜경 1 경명옥 2 서승우 2 장문정 1 국민대학교식품영양학과, 1 대한제당 중앙연구소 2 Comparing the effects of intake of sugar containing different levels of D-ribose in sugar on glycemic index and blood glucose response in healthy adults* Kim, A-Reum 1** Lee, Jung-Sug 1** Nam, Hyekyoung 1 Kyung, Myungok 2 Seo, Sheungwoo 2 Chang, Moon-Jeong 1 1 Department of Food & Nutrition, Kookmin University, Seoul 02707, Korea 2 R&D Center, TS Corporation, Incheon 22300, Korea ABSTRACT Purpose: To compare the extent to which three different levels of D-ribose in sugar reduce the glycemic index (GI) and blood glucose response in healthy adults. Methods: Healthy adults (eight male and six female participants, n = 14) fasted for 14~16 h after eating the same dinner. Participants were then randomized to receive glucose, sucrose, sucrose containing 5% D-ribose (RB5), sucrose containing 10% D-ribose (RB10), or sucrose containing 14% D- ribose (RB14) every week on the same day for 10 weeks (repeating the sample twice). Blood samples were collected by finger prick before and 15, 30, 45, 60, 90, and 120 min after starting to eat. Results: We observed a decreased glycemic response to sucrose containing D-ribose. GIs for sucrose, RB5, RB10, and RB14 were 67.39, 67.07, 47.57, and 45.62, respectively. GI values for sucrose and RB5 were similar to those for foods with a medium GI, and GI values for RB10 and RB14 were similar to those for foods with a low GI. The postprandial maximum blood glucose rise (Cmax) with RB14 was the lowest among the test foods. Cmax values for RB10 and RB14 were significantly lower than that for sucrose. Conclusion: The results of this study suggest that sucrose containing D-ribose has an acute suppressive effect on GI and Cmax. In addition, D-ribose active elements in sugar may be effective in preventing blood glucose spikes induced by sucrose intake. KEY WORDS: D-ribose, blood glucose, glycemic index, healthy adults 서론 비만, 건강하지못한식사, 신체활동량감소는당뇨, 심혈관계질환, 암등비감염성질환의원인이되고있다. 1 대사질환의위험성을나타낼수있는지표및이들만성질환에영향을줄수있는요인은지속적으로연구되어왔으며식사조절을통해이질환들을예방하는것이중요한전략중하나로대두되고있다. 식후혈당수준은공복시혈당보다심혈관계질환과매우유의적인상관관계가있음이보고되고있고, 2,3 당뇨와심혈관계질환예방에있어서도 식후고혈당을억제하는것이이질병들의위험도를낮추는중요한전략으로보고되고있다. 4 식후혈당증가에영향을미치는식이요인중하나로식품내탄수화물의조성및함량의차이에따라분류되는혈당지수 (glycemic index, GI) 에대한관심이대두되면서, GI와건강과의관련성에관한다양한연구들이수행되었다. GI가낮은식이섭취시당뇨병과심혈관계질환의위험도를낮출뿐만아니라혈당을조절하는효과가있는것으로보고된 5 반면, GI가높은식이는인슐린필요량을증가시켜고인슐린혈증을악화시키는것으로보고되고있 Received: September 7, 2017 / Revised: September 13, 2017 / Accepted: September 26, 2017 *This research was supported by a grant from TS Corporation in **These authors contributed equally to this work. To whom correspondence should be addressed. tel: , cmoon@kookmin.ac.kr 2017 The Korean Nutrition Society This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

2 Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(5): 426 ~ 436 / 427 다. 6 Riccardi 등 5 은 GI가높은식이에비해 GI가낮은식이섭취시당화혈색소수준과혈당이유의적으로낮았으며, 고혈당증세를보인환자수역시낮아지는것으로보고하여식이중 GI 수준이낮을수록혈당조절을개선하는효과가있다고하였다. Ludwig 등 7 의연구에서도 GI 또는혈당부하 (glycemic load, GL) 가비만과양의상관관계를보여식이의 GI 또는 GL을낮출수록다음식사시식품섭취량을낮출수있는요인이되었다. 이와같이식후혈당상승은대사증후군, 제2형당뇨병, 비만등주요만성질환의발생에높은상관성을보이고있으므로식후혈당상승을억제시키는것은대사증후군등과같은만성질환의예방이나관리에있어서매우중요한요소이다. 탄수화물함유량이많은식품의과다섭취는 GI나혈당부하를높일뿐만아니라비만을유발할가능성이높은것으로제시된바있어, 비만유발에있어서당이첨가된가공식품의증가도주요위험요인으로대두되고있다. 단맛을내기위해가공식품제조시가장널리사용되는당은설탕, 액상과당이있으며그외설탕대체재로당알코올, 아스파탐, 아세설팜칼륨등이사용되고있다. 국민건강영양조사결과에따르면한국인의당류섭취량이 2007년 59.6 g에서 2016년 72.1 g으로지속적인증가를보이고있으며, 특히, 만 6세이상에서는음료를통한당섭취비율이가장높은것으로보고되고있다. 8 설탕은섭취후장내 sucrase에의해포도당과과당으로가수분해되어흡수되며과다섭취시혈당상승과인슐린분비를촉진시키는요인이될수있다. 액상가공식품에서많이사용되는당은주로포도당과과당이혼합된액상과당의형태이며, 모든연령대에서음료를통해가장많이섭취하는것으로나타나고있다. 9 액상과당이함유된음료의과잉섭취는소아천식, 성인의만성기관지염, 만성폐쇄성폐질환및면역성관절염발생에영향을미치며, 과당음료의과잉섭취자는그렇지않은경우에비해심혈관계질환발생의위험이 2.8배높은것으로보고되고있다. 10 또한비만아동을대상으로액상과당섭취를제한한경우중성지방수준이감소하였고, 간지방증 (hepatic steatosis) 이개선되는효과를보여 11 액상과당의과잉섭취는건강에부정적인영향을미치는것으로보고되고있다. 가공식품의당함량감소를위해주로시도되고있는방법은액상과당이나설탕등의당을대체감미료로대체하는방법이다. 가공식품에사용가능한대체감미료로는고감미감미료류인사카린, 아스파탐, 수크랄로스, 스테비아유래로만들어진리바우디오사이트 (Rebaudioside A) 등이있고, 당알코올류인만니톨, 소르비톨, 자일리톨, 에리스 리톨, 올리고당류인갈락토올리고당, 프락토올리고당, 이소말토올리고당, 대두올리고당, 자일로올리도당, 파라티노오스등이있으며, 단당류인과당, 포도당, 타가토스, 알룰로스등이있다. 고감미감미료의경우에는감미질이설탕과는다르고단가가높아보편적으로사용하지않으나, 당알콜류의경우는체내에서거의흡수되지않아칼로리가낮을뿐만아니라충치유발을억제하는효과가있어, 과잉섭취시위장장애나설사를유발할수있다는단점이있음에도불구하고충치예방을위한기능성제품개발에주로활용되고있다. 12 식품첨가물공전에천연첨가물로등재되어있는 D-리보오스는포도당을원료로세균 (Bacillus pumilus) 에의하여발효생산한후분리, 정제하여얻어진물질로써설탕의약 0.7배에해당하는감미도를지닌식품첨가물로 13 세포내활성뿐만아니라세포의성장에도중요한기능을하는오탄당이다. D-리보오스는 DNA, RNA의구성물질로단백질합성이나세포내다른구성물질을합성하는데중요한역할을수행한다. D-리보오스섭취후혈당상승억제효과는정상인뿐만아니라당뇨환자들을대상으로한연구 및동물을대상으로한연구에서도보고하고있다 이외 D-리보오스섭취후체중감소효과, 19 만성피로증후군개선효과, 20 운동후산화적스트레스물질의합성억제효과 21,22 등에관한연구들이보고되고있다. 식품의 GI 수준이혈당조절과밀접한관련이있는것으로알려지면서건강에관심이많은사람들을중심으로식품내 GI 수준이낮은식품을선택하려는경향이나타나고있다. 이러한관점에서볼때대중적인감미료로이용하고있는설탕의 GI는 68로중 GI (55 < GI < 70) 에해당하는식품으로비만, 고혈압, 당뇨등의대사증후군환자에게섭취를제한하고있으므로, 23 설탕을보다더건강하게섭취하는데도움을줄수있는기능성대체감미료에대한다양한연구가요구된다. D-리보오스섭취와건강과의관련성에관한대부분의선행연구는 D-리보오스자체를섭취한후의효과를평가하는연구들이주를이루고있으며, 설탕에 D-리보오스를첨가한후의 GI, 혈당변화및건강과의관련성에관한연구는전무한실정이다. 그러므로본연구는 D-리보오스의함유비율을달리한설탕섭취가 GI 및혈당변화에미치는영향에대한분석을통해 D-리보오스함유설탕의기능성감미료로서의활용가능성을구명하고, GI 저감개선에필요한 D-리보오스의적정함유수준을파악하고자하였다.

3 428 / D- 리보오스함유비율이다른설탕의 GI 와혈당반응연구 연구방법 재료및시약본연구에사용된시료는포도당 ( 무수결정포도당, Daesang, Korea), 백설탕 (TS Corporation, Korea) 과 D-리보오스함유설탕 (TS Corporation, Korea) 으로모두순도 98% 이상의제품을사용하였다. 식품공전의식품별기준및규격에서설탕류는설탕과기타설탕으로구분하며, 기타설탕은당도 86% 이상으로명시하고있다. 본연구에서설탕의당도를유지하면서설탕보완재로 D-리보오스를첨가할수있는최대함량은 14% 이므로이범위내에서백설탕에 D-리보오스첨가비율을결정하였다. 그러므로백설탕에첨가된 D-리보오스함량은각각 5% (RB5), 10% (RB10), 14% (RB14) 이었다. GI측정을위한혈당측정기와혈당측정시험지는 Lifescan (Milpitas, CA, USA) 제품을사용하였다. 피험자선정본연구는국제임상시험기준에준하여임상실험실시기관인국민대학교의 IRB 심의절차를거쳐승인을받은후 (KMU HR-130), 자발적으로참여의사를밝힌만 19~29세의건강한성인남녀를대상으로면담을통해동의를얻은후수행하였다. 피험자선정절차는 1차적으로본인과직계부모, 조부모의각종병력 ( 당뇨, 심혈관계질환, 고혈압, 갑상선질환여부 ), 복용하는약물 ( 건강기능식품, 단백질보충제섭취포함 ), 평균적인운동량, 여성참여자의경우임신또는실험기간동안임신가능성여부, 월경중약물복용여부등을확인한후이에해당하는경우선정대상에서제외하였다. 이들제외기준에해당하지않는대상자의경우키와체중을측정하여체질량지수 (body mass index, BMI) 산출한후 Inbody 측정기 (Inbody 720, BioSPACE, Co, Korea) 로체지방량, 체지방률, 근육량을측정하였다. 남자의경우체지방률이 25% 이상이거나체중에대한근육량의비율이 50% 이상인자, 여자의경우체지방률이 30% 이상이거나체중에대한근육량비율이 30% 미만인자를제외하여 1 차대상자를선발하였고, 선정된대상자들은거주하는지역의보건소및가까운병원에서혈액검사를시행하였다. 혈액검사결과 aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), γ-gtp, 총콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, 중성지방및공복시혈당의수치 (fasting blood glucose, FBS) 가정상범위에해당하지않은경우는제외하였으며, 최종적으로선정된피험자는총 17명 ( 남 8명, 여 9 명 ) 이었다. 최종적으로선정된피험자들은실험기간동 Table 1. The Control food and test food composition (%) Glucose Sucrose RB5 1) RB10 2) RB14 3) Glucose Sucrose D-ribose powder ) RB5: sucrose with 5% D-ribose powder 2) RB10: sucrose with 10% D-ribose powder 3) RB14: sucrose with 14% D-ribose powder 안표준시료 ( 포도당 ) 와비교시료 ( 백설탕, D-리보오스함유설탕 ) 를섭취하였다 (Table 1). 임상실험식품섭취방법임상실험기간인 10주동안혈당에영향을미치는약물및건강기능성식품 ( 단백질보충제포함 ) 를섭취하지않도록하였다. 또한실험 3일전부터는술을섭취하지않도록하였으며실험전날에는갑작스러운고강도신체활동및단순당을함유한식품, 설탕이나당의함량이높은가공식품의섭취를자제하도록하였다. 연구대상자는포도당, 백설탕, RB5 (D-리보오스 5% 함유설탕 ), RB10 (D-리보오스 10% 함유설탕 ), RB14 (D-리보오스 14% 함유설탕 ) 을 1주일에한가지씩섭취하였으며, 2번반복하여총 10주간임상실험을진행하였다. 표준시료와비교시료섭취에따른연구대상자간의편차를최소화하기위해시료섭취의순서를 4군으로분류한후 1군은 ABCDE ( 포도당 (A)-백설탕 (B)-RB5(C)-RB10(D)- RB14(E)) 순으로, 2군은 BCDEA ( 백설탕 (B)-RB5(C)- RB10(D)-RB14(E)-포도당 (A)) 순으로, 3군은 CDEAB (RB5(C)-RB10(D)-RB14(E)-포도당(A)-백설탕(B)) 순으로, 4군은 DEABC (RB10(D)-RB14(E)-포도당(A)-백설탕 (B)-RB5(C)) 순으로섭취하도록하였다. 각군별로대상자의배정은남녀로구분한후체질량지수, 체지방률및근육량을고려하여각군의평균 BMI, 체지방률및근육량이 95% 신뢰구간에포함되도록하였으며, 군별시료섭취순서는무작위기법을적용하여선정하였다. 표준시료와비교시료의섭취용량은혈당지수 (glycemic index, GI) 연구의기본항목인유용성탄수화물 50 g을기준으로산정한용량을정제수 250 ml에완전히녹여섭취하도록하였다. 24 GI 측정실험피험자선정기준을통과한대상자는 12시간이상금식한상태에서임상실험에참여하였으며, 혈당측정치의신뢰도를높이기위해실험전날저녁식사를동일하게제공하였다. 저녁식사는 12시간공복을유지하기위해오후 8

4 Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(5): 426 ~ 436 / 429 시이전에모두완료하도록하였다. 피험자들이섭취한식사는시판되는도시락전문회사의제품으로식사내용은 Table 2와같았다. 혈당안정도는시료섭취 30분전과시료섭취직전피험자의혈당차이로평가하였으며, 그차이가 5 mg/dl 미만인경우실험을실시하였다. 혈당측정은오전 8시 30분부터섭취를시작하고, 섭취시작 0분을시작으로 15, 30, 45, 60, 90, 120분에혈당측정기로동일시간대에 2번반복측정하였다. 혈당측정은채혈기에 1회용채혈침을장착한뒤알코올솜으로소독한손가락의끝에서손가락을주물러혈액을모은뒤에소량 (1~2방울정도) 을채혈하여혈당측정시험지의끝부분에혈액을떨어뜨려서 2회반복측정하였다. 혈당을측정하는실험동안에연구대상자들의활동이혈당에미치는영향을최소화하기위해실험이종료될때까지제한된실험실공간에서안정된상태를유지하도록하였고, 영화나음악등의동영상시청, 독서, 공부등과같은가벼운신체활동은허용하였다. GI 의계산 GI 의계산은 Food and Agriculture Organization (FAO) 에서권유하는방법인 Incremental Area Under the Curve (IAUC) 를사용하였다. IAUC는혈당측정후 0분대의혈당수치를기준으로반응곡선의기준선위영역만을이용하는방법으로 GI의표준편차값이가장낮아서높은정확도를가지고있다. 24,25 임상실험식품에사용한포도당, 백설탕, RB5, RB10 또는 RB14를섭취한후의혈당변화곡선을활용하여각각의 IAUC를계산하였고, 포도당의 IAUC 를기준으로하여각각의비교시료에대한 GI 를산출하여 비교하였다. 24 통계분석각시료별 IAUC 산출은 SPSS 24를활용하였고, 이외의자료분석은 SAS 9.4를이용하였다. 실험시료별 IAUC, GI 및시간대별혈당값은평균과표준편차를구하였다. 각시료별 GI값의분포를적용하여이상값 (Outer) 또는평균 ± 2SD ( 표준편차 ) 에해당하는경우통계처리에서제외한후 14명 ( 남 8명, 여 6명 ) 의자료만을최종적으로분석하였다. 각시료별로 IAUC와 GI 값의상대적인퍼짐정도를파악하기위해각시료별로변동계수 (coefficient of variation, CV) 를산출하였고, 혈당변화의최대값인 Cmax 산출을위해각각의시료별로섭취직전의혈당값을기준으로시료섭취 15분, 30분, 45분, 60분, 90분및 120분대의혈당값의차이를산출한후혈당변화의차이값이가장큰수치를 Cmax로선정하였다. 실험시료간의유의적인차이를확인하기위해반복측정분산분석 (repeated measures ANOVA) 을실시한후유의적인차이가존재하는경우사후검증으로 Duncan s 다중검정방법을활용하였다. 모든자료의유의성검증은유의수준 α = 0.05을기준으로하였다. 결 일반사항및혈액검사결과피험자들의일반적인사항, 체위및혈액검사결과는 Table 3 과같다. 피험자의평균연령은남자 세, 여자 과 Table 2. Provided meals and Nutrition Facts Table Provided meals 1) Nutrition Facts 3) Dish Weight (g) Nutrient Mean ± SD Rice C : P : F 4) 55.0 : 18.0 : 25.0 Bulgogi 74.0 Energy (kcal) ± Breaded laver roll 25.0 Carbohydrate (g) ± 5.80 Fish cake 17.0 Protein (g) ± 1.74 Laver (gimgui) 2.0 Total Fat (g) ± 0.69 Kimchi bokkeum 26.0 Cholesterol (mg) ± Imitation crab (gemassal)/rolled omelet (gyeran-mari) 2) 24.0/19.0 Sodium (mg) 2, ± Sea weed salad (tosnamul)/jangajji (mujangajji) 2) 19.0/17.7 Calcium (mg) ± Myeolchibokkeum/Pickled squid (ojingeo-jeosgal) 2) 13.0/26.5 Potassium (mg) ± Fiber (g) 5.79 ± ) Rice, black rice, cooked/bulgogi, beef bulgogi, cooked/breaded laver roll, fried/fish cake, fried/laver, gimgui (salted roasted laver)/kimchi, kimchi bokkeum, cooked/imitation crab, gemassal/rolled omelet, gyeran-mari/sea weed salad, tosnamul (seasoned sea weed salad)/jangajji, mujangajji (salting small radish roots)/stir-fried, myeolchibokkeum (stir-fried dried small fish)/pickled squid, ojingeo-jeosgal (salt-fermented and seasoned squid) 2) One of the two is provided for one meal. 3) Using data analytics Can 5.0 4) Carbohydrate, protein, total fat ratio

5 430 / D- 리보오스함유비율이다른설탕의 GI 와혈당반응연구 Table 3. Baseline characteristics of the subjects Variables Man (n = 8) Women (n = 6) Total (n = 14) Age (yr) ± ) ± ± 2.00 Height (cm) ± ± ± 8.37 Weight (kg) ± ± ± 8.96 Lean body mass percent (%) ± ± ± 4.37 Body fat percent (%) ± ± ± 6.24 BMI 2) (kg/m 2 ) ± ± ± 1.65 Fasting blood glucose (mg/dl) ± ± ± 7.69 AST 3) (U/L) ± ± ± 6.42 ALT 4) (U/L) ± ± ± 5.74 Total cholesterol (mg/dl) ± ± ± HDL-cholesterol (mg/dl) ± ± ± Triglyceride (mg/dl) ± ± ± ) Mean ± SD 2) BMI: body mass index 3) AST: aspartate aminotransferase 4) ALT: alanine aminotransferase Table 4. Incremental area under the curve (IAUC) values in subjects after ingestion of the control food and test food (n = 14) Variables Glucose Sucrose RB5 4) RB10 5) RB14 6) IAUC 1) 3, ± 1, )a 2, ± b 2, ± b 1, ± c 1, ± c CV 2) ) Incremental area under the curve 2) CV: coefficient of variation 3) Mean ± SD 4) RB5: sucrose with 5% D-ribose powder 5) RB10: sucrose with 10% D-ribose powder 6) RB14: sucrose with 14% D-ribose powder a b c: Values not sharing the same superscript letter are significantly different by repeated measures ANOVA test followed by Duncan s test. Table 5. Glycemic index (GI) of sucrose, RB5, RB10 and RB14 (n = 14) Variables Sucrose RB5 4) RB10 5) RB14 6) GI 1) ± )a ± a ± b ± b CV 2) ) GI: glycemic index 2) CV: coefficient of variation 3) Mean ± SD 4) RB5: sucrose with 5% D-ribose powder 5) RB10: sucrose with 10% D-ribose powder 6) RB14 : sucrose with 14% D-ribose powder a b: Values not sharing the same superscript letter are significantly different by repeated measures ANOVA test followed by Duncan s test 세이었고, BMI는남녀각각 kg/m 2, kg/ m 2 로정상범위에속하였다. 공복시혈당은남자 mg/dl, 여자 mg/dl 로정상범위에속하였으며, AST 수치는남자 U/L, 여자 U/L, ALT는남자 U/L, 여자 U/L로모두정상범위에속하였다. 총콜레스테롤은남자 mg/dl, 여자 mg/dl 로나타났으며, 중성지방은남자 mg/dl, 여자 mg/dl, HDL-콜레스테롤은남자 mg/dl, 여자 mg/dl으로피험자모두공복시혈당과혈중지질수준모두정상범위에속하였다. D- 리보오스함유설탕의혈당지수 (GI) 피험자들이섭취한포도당, 백설탕, RB5, RB10, RB14 의 IAUC값은 Table 4와같다. 표준시료와비교시료섭취후의 IAUC값을보면포도당 , 백설탕 , RB , RB , RB 로포도당의 IAUC 값이백설탕, RB5, RB10, RB14에비해유의적으로높았다. RB10, RB14의 IAUC값은포도당, 백설탕, RB5의 IAUC값에비해유의적으로낮은값을보여표준시료와비교시료사이에 IAUC 값에유의적인차이가있는것으로나타났다. 각시료별로 IAUC값의퍼짐정도를파악하기위해산출한변동계수 (coefficient of variation, CV) 를보면포도당 30.55, 백설탕 32.45, RB , RB , RB 로 RB5가가장낮은 CV값을, RB10이가장높은 CV값을보였으나, 모든시료의 CV값의차이는 10 내외이었다. 피험자들이섭취한표준시료와비교시료 ( 백설탕, RB5, RB10, RB14) 의혈당반응값을활용하여 GI값을산출한결과는 Table 5와같다. 각각의비교시료별 GI를보면백설탕 67.39, RB , RB , RB 이었고, 비교시료별 GI의 CV값은백설탕 25.55, RB , RB , RB 으로비교시료별 GI값의 CV가 5내외의

6 Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(5): 426 ~ 436 / 431 차이를보여각시료별자료의퍼짐정도에차이를보이지않았다. 백설탕과 RB5의 GI값은 RB10, RB14의 GI에비해유의적으로높았고, RB5의 GI는 67.07로백설탕 67.39와유사한 GI값을보여백설탕에 5% 의 D-리보오스를첨가한경우백설탕과동일한 GI값을보인반면, D-리보오스를 10%, 14% 첨가할경우 GI가각각 55이하로낮아질뿐아니라백설탕의 GI에비해유의적으로낮아지는효과를보였다. 일반적으로 GI가 70이상이면고 GI, 56~69이면중 GI, 55 이하이면저 GI로분류하는데, 백설탕과 RB5은 68미만의 GI 값을보여중 GI에, RB10과 RB14는 50미만의 GI값을보여저 GI에해당하였다. D-리보오스함유설탕이혈당반응에미치는영향표준시료및비교시료를섭취한후의혈당변화는 Table 6, Fig. 1과같다. Baseline의혈당은포도당 mg/dl, 백설탕 mg/dl, RB mg/dl, RB mg/ dl, RB mg/dl으로표준시료와비교시료모두정상혈당의수준이었다. 시료섭취후 15분대의혈당상승값은 0분대에비해포도당 mg/dl, 백설탕 mg/ dl, RB mg/dl, RB mg/dl, RB mg/dl로 RB14가포도당, 백설탕및 RB5에비해유의적으로낮은수준이었으며, RB10의혈당상승값은포도당과백설탕에비해유의적으로낮았으나, RB5, RB14의혈당상승값과비교시에는유의적인차이를보이지않았다. 표 Table 6. The changes in blood glucose variables of the control and test food (n = 14) Variables Glucose Sucrose RB5 3) RB10 4) RB14 5) Baseline glucose (mg/dl) ± )NS2) ± ± ± ± 4.89 Mean changes in blood at 15 min ± a ± a ± 9.04 ab ± 9.69 bc ± 9.31 c at 30 min ± a ± 9.70 a ± 8.09 a ± b ± 6.19 b at 45 min ± a ± b ± bc ± cd ± d at 60 min ± a ± b ± b ± b ± b at 90 min ± 9.00 a ± b ± b ± b 0.39 ± 9.49 b at 120 min 5.61 ± a ± 8.07 b ± 7.32 b ± 7.51 b ± 7.58 b Cmax (maximal postprandial glucose rise) ± a ± ab ± b ± 9.77 c ± 9.31 c 1) Mean ± SD 2) NS: not significant at α = ) RB5: sucrose with 5% D-ribose powder 4) RB10: sucrose with 10% D-ribose powder 5) RB14: sucrose with 14% D-ribose powder a b c d: Values not sharing the same superscript letter are significantly different by repeated measures ANOVA test followed by Duncan s test. Fig. 1. Blood glucose responses after administration of the control food (glucose) and test food (sucrose, RB5, RB10 and RB14) RB5: sucrose with 5% D-ribose powder, RB10: sucrose with 10% D-ribose powder, RB14: sucrose with 14% D-ribose powder. a b c d: Values not sharing the same superscript letter are significantly different by repeated measures ANOVA test followed by Duncan s test.

7 432 / D- 리보오스함유비율이다른설탕의 GI 와혈당반응연구 준시료와비교시료모두시료섭취후 30분에혈당의상승이가장높았으며시료간차이를보면포도당이 mg/ dl, 백설탕 mg/dl, RB mg/dl, RB mg/dl, RB mg/dl의순이었고, RB10과 RB14의혈당상승값은포도당, 백설탕및 RB5의혈당상승값에비해유의적으로낮은수준이었다. 시료섭취후 45분대에도포도당이비교시료에비해유의적으로높은혈당반응값을보였고, RB10, RB14만이백설탕에비해유의적으로낮았다. 시료섭취후 60분대이후의시간대에서는포도당이비교시료에비해유의적으로높은혈당반응값을보였으며, 비교시료사이의혈당반응값에는유의적인차이를보이지않았다. 90분대의경우백설탕, RB5, RB10은식품섭취전에비해낮은음의값을보였으며, 120분대에는표준시료인포도당을제외한모든비교시료에서식품섭취전보다낮은음의혈당반응값을보였다. 혈당상승의 Cmax 값은포도당 mg/dl, 백설탕 mg/dl, RB mg/dl, RB mg/dl, RB mg/dl 로 RB5, RB10, RB14의 Cmax는포도당의 Cmax에비해유의적으로낮았다. 백설탕, RB5의 Cmax 값은 RB10, RB14의 Cmax 값에비해유의적으로높았다. 즉, RB10, RB14의시료섭취시포도당, 백설탕, RB5에비해혈당이급격하게증가하지않은것으로나타났다. 이상의결과 RB5, RB10, RB14의시간별혈당반응값은포도당에비해유의적으로낮은수준이었으며, 백설탕에비해서도 RB10, RB14는유의적으로낮은혈당반응값을보였다. 고 찰 본연구는만 19~29 세의건강한성인남녀를대상으로 D-리보오스함유비율이다른설탕섭취가혈당변화및혈당지수 (glycemic index) 의저감효과에미치는영향을파악하기위한임상실험을수행하였다. 본연구결과실험대상자들의 GI 수치는백설탕 67.39, RB , RB , RB 로나타나백설탕과 D-리보오스를 5% 함유한설탕에비해 D-리보오스함유량이 10% 이상인설탕에서 GI값이 50이하로유의적으로낮아혈당저감효과가있는것으로나타났다. 선행연구 23,26 에서백설탕의 GI 는평균적으로 68 정도였고, 본연구의백설탕 GI 는 로이와유사한수준이었다. 백설탕에 5% 의 D-리보오스를첨가한경우 67.07로본연구의백설탕 GI와선행연구 23,26 에서제시한백설탕의 GI와유사한수준으로나타나백설탕에 5% 정도의 D-리보오스를첨가할경우 GI를감소시 키는효과가없었다. GI수치가 70 이상이면고 GI 식품, 56~69이면중 GI 식품, 55이하이면저 GI식품으로분류한다. 본연구결과백설탕과 RB5는각각 67.39, 67.07로중 GI식품에, RB10, RB14는각각 47.57, 45.62로 55이하의수치를보여저 GI식품에해당하였다. 선행연구에서 D-자일로오스를함유한설탕의 GI는설탕에 5% 함유시 49.31, 10% 함유설탕의경우 50.37로나타나저 GI에해당하였으며, 27 자일로바이오스 10%, 14% 함유한설탕의 GI 각각 53.6, 49.7, 28 자일로올리고당을 7%, 10% 함유한설탕의 GI 각각 54.7, 52.5로보고하고있어 26 본연구결과의 RB10, RB14와마찬가지로저 GI 식품에해당하였다. 식품내 GI값은건강과밀접한관련이있다는다양한연구가수행되면서 GI값이높은식품을섭취하였을경우식욕이촉진되고인슐린의분비량이많아져서식욕조절과체내대사에부정적인영향으로체지방증가를초래할수있는반면, 낮은 GI 식품의섭취는혈액내혈당및인슐린의농도를낮게유지시켜비만, 당뇨및심혈관질환의예방과증상완화에도움을줄수있는것으로보고되어있다 D-리보오스는건강인또는질병인을대상으로한선행연구의경우 CAD (coronary artery disease, 관상동맥질환 ) 를가진환자에서협심증을개선시키는것으로보고되었고, 32 당뇨환자를대상으로한연구에서 D-리보오스의섭취는혈당의감소를유도하는것으로보고하고있다. 14,15,33,34 본연구에서포도당, 설탕, RB5, RB10, RB14 섭취후의시간대별혈당변화를보면 RB10과 RB14의혈당상승값이포도당과백설탕에비해유의적으로낮았고, 시료섭취후 30분대의혈당상승값은표준시료 ( 포도당 ) 에비해백설탕은 4.2%, RB5는 14.4%, RB10은 41.9 %, RB14는 40.1% 정도혈당상승을억제하는효과를보였으며, 특히 D-리보오스를 10% 이상함유한설탕을섭취할경우 40% 이상의혈당저감효과를보였고이는통계적으로유의하였다. D- 리보오스를함유한설탕의경우포도당과설탕에비해혈당상승이낮고, 빠른속도로감소한결과 GI를낮추는것으로사료된다. 건강한성인남자를대상으로 D-리보오스를시간당 mg/kg 제공시혈당은섭취전에비해 25% 감소하였고, 혈중인슐린은 D-리보오스섭취전 8.4 μu/ml에서 D-리보오스섭취후 10.4 μu/ml로증가한것으로보고하였다. 33 또다른종류의 5탄당인 D-자일로오스, L-아라비노오스를함유한설탕섭취후의혈당변화를본선행연구 27,35,36 에서도 D-자일로오스, L-아라비노오스를함유한설탕을섭취후 30분대에가장높은혈당값을보였으나, 대조군인설탕섭취군에비해유의적으로낮은혈당반응값을보였다. 이

8 Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(5): 426 ~ 436 / 433 당류인자일로바이오스를함유한설탕또는자일로올리고당을함유한설탕섭취시에도 30분대의혈당이포도당섭취시에비해낮은것으로보고 26,28 하고있어본연구결과와유사하였다. 설탕에함유된감미료의비율에따른혈당의변화를보면 50 g의설탕에 D-자일로오스 5 g, 7.5 g 함유시시간대별혈당상승및감소속도가유사하였고, 35 D-자일로오스를 5%, 10% 함유한설탕섭취시에도 D-자일로오스함유비율에따른혈당의상승및감소속도에차이를보이지않았다. 27 이외자일로바이오스를 10%, 14% 함유한설탕, 자일로올리고당을 7%, 10% 함유한설탕섭취시에도이들비율에따라시간대별혈당의상승및감소값에차이를보이지않고유사한경향의혈당변화곡선을보였다. 26,28 그러나본연구에서는 D-리보오스의함량에따라혈당변화에차이를보여시료섭취후 15분대에는 RB5 에비해 RB14 의혈당상승값이유의적으로낮았고, 30 분대에는 RB5에비해 RB10과 RB14의혈당상승값이유의적으로낮아 D-리보오스함량이 10% 이상일때혈당저감화효과가더큰것으로나타났다. 동물실험연구에서 L- 아라비노오스를 1.25%, 2.5% 와 5% 첨가시각각의혈당상승억제율은 0%, 35%, 65% 로 L-아라비노오스첨가량이증가할수록혈당상승을억제하는효과역시높아지는것으로보고되었다. 37 그러나본연구에서 D-리보오스의경우 5% 첨가시의혈당변화는백설탕과유사하였으며, 10%, 14% 첨가시에는백설탕과 D-리보오스 5% 첨가한경우보다낮았으나, D-리보오스 10% 와 D-리보오스 14% 첨가에따른혈당의변화에는차이를보이지않았다. 선행연구에서 D-자일로오스, 자일로바이오스및자일로올리고당을함유한설탕의경우각각 5%, 7%, 10% 이상첨가하더라도함유수준에따라혈당변화에차이를보이지않는것으로보고하고있다 본연구에서도 D-리보오스를 10%, 14% 함유한설탕의경우두시료간에시간대별혈당변화에유의적인차이를보이지않아선행연구와유사하였다. 표준시료와비교시료 (RB5, RB10, RB14) 의 Cmax 값의변화를보면포도당에비해 RB5, RB10, RB14의 Cmax는유의적으로낮아포도당에비해 RB5는 20%, RB10은 40%, RB14는 43% 정도낮았으며, 백설탕에비해 RB10, RB14의 Cmax는각각 36%, 40% 정도유의적으로더낮았다. 즉, 포도당과백설탕에비해 D-리보오스를 10% 이상함유한설탕의 Cmax가 35% 이상더낮은것으로보아 10% 이상의 D-리보오스를첨가할경우당부하억제효과가있는것으로나타났다. L-아라비노오스의혈당변화에따른 Cmax을비교한결과도본연구와마찬가지로설탕에 L-아라비노오스를첨가한경우의 Cmax 값이유의적으 로낮았으며, 36 자일로바이오스와자일로올리고당의경우도설탕에첨가시포도당또는설탕에비해 Cmax 값이유의적으로낮은것으로보고하고있어본연구결과와유사하였다. 26,28 L-아라비노오스, D-자일로오스섭취시동물실험결과이들감미료가함유된설탕섭취후소장에서분비되는 sucrase의활성을 L-아라비노오스는 56.2%, D-자일로오스는 52.1% 로억제시켰다고보고하고있으며, 37 Enzyme-inhibitor-substrate (EIS) complex를활용한 in vitro 실험에서도 L- 아라비노오스를함유한설탕의경우 2 시간후에도 sucrase 의활성을 80% 정도억제시켜포도당의흡수를지연시키는것에기인하는것으로나타났다. 36 L-아라비노오스, D- 자일로오스는 maltase, lactase, glucoamylase, pancreatic amylase의활성에는영향을미치지않고비경쟁적인방법으로 sucrase를저해하는것으로보고하고있다. 37 뿐만아니라 L-아라비노오스, D-자일로오스함유설탕섭취시백설탕을섭취할때보다섭취후 15분 ~45분사이에혈중인슐린의농도를낮추는것으로보고하고있다. 35,37 반면, D-리보오스섭취후혈당저감화효과는다수의연구에서혈중인슐린농도증가에기인한것으로보고하고있다. Bierman 등 14 은 8명의당뇨환자를대상으로하루 40~50 g의리보오스섭취시혈당이감소한다고보고하였고, Steinberg 등 15 은건강인과당뇨환자를대상으로 15 g의 D-리보오스를경구투여시혈당이감소하였고, 당뇨환자들에서인슐린의면역반응성이정상인보다 2.6배더높은것으로나타났지만, 혈중인슐린농도에는차이를보이지않았다. Gross 와 Zollner 33 는 mg/kg BW/hr로 D-리보오스를정맥투여와구강으로섭취할경우혈당은 25% 감소하였고, D- 리보오스를구강으로섭취시혈중인슐린의농도는증가하였으나, 정맥투여시혈중인슐린농도에변화가없는것으로보고하고있어, D-리보오스투여에따른혈당의감소는혈중인슐린농도의변화에기인하지않는다고하였다. 반면 D-리보오스를정맥투여하였을때혈당과인슐린이저하되었다는보고도있었으며, 혈당저하효과는실험쥐, 개, 사람에서도동일한결과를보였다는연구결과가있다 D-리보오스제공방법에따라혈당감소에영향을미칠수있는혈중인슐린농도의변화에서로상반된결과를보이고있어 D-리보오스에의한혈당감소는위장관내에서분비되는호르몬인인슐린의작용에의한가능성은희박한것으로사료된다. 그러나 Segal 등 38 은 in vitro 연구에서 D-리보오스가 phosphoglucomutase 활성을억제하여글리코겐분해속도를감소시켰으며, 이로인해혈당저하효과가있음을보고하여리보오스의혈당저감효과는간에서포도당대사의변화에기인하는것으로보았으며,

9 434 / D- 리보오스함유비율이다른설탕의 GI 와혈당반응연구 Sahlin 등 39 은리보오스가간내글리코겐분해를억제시켜혈당상승을억제시키는것으로보고하고있다. 소화기관내 D-리보오스의흡수율은포도당에비해 67% 정도로낮으나, D-자일로오스 15% 에비해높은수준으로보고하고있어, D-리보오스의혈당저감효과는흡수율감소에기인하기보다는간과다른조직에서의인슐린분비의자극또는글리코겐분해를억제시키는작용에의해혈당저하를촉진하는것으로보여진다. D-리보오스섭취에의한혈당저감화효과이외건강과관련된기능적인효과를평가한연구들을보면쥐에게리보오스를 13주간반복투여시체중감소효과가있는것으로보고되고있으며, 41 D-리보오스섭취는만성피로증후군환자들의만성피로증후군의증상이개선되거나 20 심장질환자의심장에너지대사기능을개선하는효과가있는것으로보고되고있다. 32 또한운동시 D-리보오스섭취는에너지보충제로서의효과가있다는연구와그렇지않다는상반된연구가존재하나, 22,42,43 D-리보오스섭취시 glutathione 수준과산화적스트레스물질의합성을억제하는효과가있어운동후회복시의피로회복에긍정적인효과가있는것으로보고되었다. 21,22 D-리보오스의보충은체내산화적스트레스를억제하는효과와더불어노화로인해감소한 ATP의재생산을강화시킴으로써피부노화를억제하는효과가있는것으로보고되고있다. 44 이와같이 D-리보오스가혈당개선효과이외에건강과도밀접한관련이있는것으로보고되고있는데이는 D-리보오스가오탄당으로세포내 ATP 합성및단백질합성과정등다양한대사기능을조절하는중요한구성물질중의하나이기때문인것으로본다. 그러나과량의 D-리보오스의섭취는건강에부정적인영향을미칠수있다. 특히제2형당뇨환자들의경우혈당을저하시키는약과함께 D-리보오스를섭취할경우심한저혈당증세를유발할수있을뿐만아니라, 45 D-리보오스대사의이상으로인해소변을통한 D-리보오스와요산의농도를증가시키는것으로보고하고있어 46 제2형당뇨환자들뿐만아니라신장질환자들에게 D-리보오스의섭취에주의해야할것으로사료된다. 건강인을대상으로한다수의연구에서 D-리보오스제공량은하루 2 g ~ 60 g까지그범위가매우다양하며, D-리보오스과잉섭취로인한부정적인효과는보고되고있지않다. 14,15,21,22,32,33,43,47 본연구에서사용한 D-리보오스함량은설탕의 5%, 10%, 14% 로각각 2.5 g, 5 g, 7 g으로선행연구들에서최대로제공한 60 g보다낮은수준이며, 대체감미료로사용되는 L-아라비노오스, D-자일로오스와유사한비율로설탕에첨가하였음으로극단적으로설탕을과잉섭취하는경우를제외 하고일반적인수준으로 D-리보오스함유설탕을섭취할시부작용발생의가능성은희박할것으로사료된다. 본연구는선행연구와달리 D-리보오스자체를제공한것이아니라 D-리보오스를함유한설탕을섭취시켰다. 그결과선행연구와마찬가지로 D-리보오스함유설탕의섭취는혈당저감화효과가있는것으로나타났으며, D-리보오스함량에따라혈당저감효과에차이를보여 D-리보오스를 5% 함유한설탕보다는 D-리보오스를 10% 이상함유시 GI가 50 이하로저 GI에해당하였다. 또한혈당변화의 Cmax 뿐만아니라 IAUC 역시 RB5 보다 RB10, RB14 에서유의적으로낮았으나, RB10과 RB14 사이에서는당저감화효과에큰차이를보이지않았다. 그러므로설탕에 D-리보오스를 14% 첨가하는것보다는 D-리보오스를 10% 정도첨가하는것이비용적인측면을고려할때더적절한것으로보인다. 최근식품의약품안전처에서는당섭취저감화사업을실시하면서첨가당의섭취를하루 50 g 미만섭취할것을권고하고있다. 48 주요첨가당인설탕은중 GI 식품으로과다섭취시대사증후군과같이건강에부정적영향을미칠수있으므로적절한수준으로섭취를제한할필요가있다. 설탕에기능성감미료인 D-리보오스를 10% 첨가하는것만으로도저 GI식품으로분류될수있으므로혈당조절과관련이있는당뇨병, 심혈관계질환및대사증후군환자들뿐만아니라비만예방및저 GI 식이가요구되는사람들역시활용이가능할것이다. 그러므로 D-리보오스와같이혈당저감효과가있는대체감미료를첨가한기능성설탕의개발을고려할필요가있을것이다. 요약 본연구는 10 주동안건강한 20대성인남녀 14명을대상으로 D-리보오스함유비율이다른설탕 (D-리보오스 5%, 10%, 14% 함유 ) 섭취가혈당반응과 GI에미치는영향을분석하여혈당저감화효과를확인하고자하였다. 설탕과 D-리보오스함유설탕의혈당반응값을비교하였을때 D-리보오스함유설탕인 RB5, RB10, RB14 순으로낮아졌으며 RB10, RB14는설탕에비해유의적으로낮은혈당반응값을보였다. 백설탕, RB5, RB10, RB14의 GI는각각 67.39, 67.07, 47.57, 45.62로설탕과 RB5는중 GI 식품으로, RB10과 RB14는저 GI 식품으로분류되었으며, RB10, RB14의 GI는설탕과 RB5의 GI에비해유의적으로낮았다. 혈당변화에따른 Cmax를보면포도당 mg/ dl에비해 RB5, RB10, RB14가각각 mg/dl, mg/dl, mg/dl로유의적으로낮았으나, 설탕의 Cmax

10 Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2017; 50(5): 426 ~ 436 / mg/dl과비교시 RB10, RB14의 Cmax는유의적으로낮았으나, RB5와는유의적인차이를보이지않았다. 따라서 D-리보오스함유설탕의혈당상승억제효과는 D-리보오스를 5% 함유시보다는 D-리보오스를 10% 이상함유할때더효과적인것으로나타났다. 그러나 D-리보오스를 10%, 14% 함유한설탕의 GI값과혈당변화율이유사하게나타나고있으므로 D-리보오스 14% 함유보다는 D-리보오스 10% 함유하는것이혈당저감화효과및비용적인측면을고려할때기능성설탕의비율로더적절할것으로사료된다. References 1. World Health Organization. Sugars intake for adults and children. Geneva: World Health Organization; Glucose tolerance and mortality: comparison of WHO and American Diabetes Association diagnostic criteria. The DECODE study group. European Diabetes Epidemiology Group. Diabetes Epidemiology: Collaborative analysis Of Diagnostic criteria in Europe. Lancet 1999; 354(9179): Beisswenger P, Heine RJ, Leiter LA, Moses A, Tuomilehto J. Prandial glucose regulation in the glucose triad: emerging evidence and insights. Endocrine 2004; 25(3): Jenkins DJ, Wolever TM, Collier GR, Ocana A, Rao AV, Buckley G, Lam Y, Mayer A, Thompson LU. 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