Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2015; 48(5): 398 ~ 406 http://dx.doi.org/10.4163/jnh.2015.48.5.398 pissn 2288-3886 / eissn 2288-3959 Research Article 자일로올리고당함유비율이다른설탕이건강한성인의혈당지수와혈당반응에미치는영향 * 남혜경 1 경명옥 2 서승우 2 정상원 2 장문정 1 국민대학교식품영양학과, 1 대한제당 ( 주 ) 중앙연구소 2 Effect of different levels of xylooligosaccharide in sugar on glycemic index and blood glucose response in healthy adults* Nam, Hyekyoung 1 Kyung, Myungok 2 Seo, Sheungwoo 2 Jung, Sangwon 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: In the present study, we aimed to evaluate the effect of sucrose containing 2 different levels of xylooligosaccharide on the glycemic index (GI) and blood glucose response in healthy adults. Methods: Healthy adults (4 male participants and 6 female participants, n = 10) were randomized to receive glucose, sucrose, sucrose containing 7% xylooligosaccharide active elements (Xylo 7), or sucrose containing 10% xylooligosaccharide active elements (Xylo 10). Each participant was administrated one of these materials once a week for 8 weeks and an oral glucose tolerance test was performed. Results: We found a reduction in the glycemic response to sucrose that included xylooligosaccharide active elements (Xylo 7 and Xylo 10). The glycemic indices of sucrose, Xylo 7 and Xylo 10 were 68.9, 54.7, and 52.5, respectively. The GI values of Xylo 7 and Xylo 10 were similar to that of foods with low GI. The percentage reduction of GI value caused by sucrose containing xylooligosaccharide active elements was significantly different and dose-dependent as compared to that caused by sucrose alone (p < 0.05). The reduction in the glycemic response to Xylo 7 and Xylo 10 was 21% and 24%, respectively, as compared to the glycemic response to sucrose. The attenuation of the glycemic response to Xylo 10 tended to be higher than that for Xylo 7 when the percentage of body fat was increased. Conclusion: These results demonstrated that xylooligosaccharide active elements may be effective in protecting humans against overconsumption of sucrose. KEY WORDS: xylooligosaccharide active element, blood glucose, glycemic index, healthy adults. 서론 감미료는소득증가, 가공식품의발달로인해소비가증가되고있는식품이며, 그중설탕과고과당시럽이주로소비되고있다. 1 설탕은전세계적으로오랜기간널리사용한천연감미료로다양한식품에단맛을제공할뿐만아니라감미질과감미도가우수하여감미료평가의지표로사용된다. 우리나라의국민 1인당 1년간설탕류공급량은연간 14.0 kg으로 1일 61.85 g이었으며 1인 1일당에너지공급량중 237.5 kcal를공급하여총에너지의 8.1% 를공 급하였고, 이중가공식품으로부터의총당류에너지섭취비율은 7.1% 수준이었다. 2,3 총당류섭취급원은가공식품이 56.8% 를차지하였는데주로탄산음료, 과일음료, 에너지와비타민음료, 커피믹스등설탕함유음료의형태로섭취가이루어지고있다. 4 최근에는단당류인포도당과과당의액상혼합물인액상과당이주로가공식품, 시리얼, 음료수, 제과제빵에쓰이고있으며, 1980년대이후부터스프나과일통조림, 시리얼, 요거트, 젤리, 조미료, 사탕, 그리고패스트푸드등다양한가공식품에첨가되고있다. 첨가당의소비는연령대와상관없이음료수를통해가장많이섭취 Received: September 24, 2015 / Revised: October 7, 2015 / Accepted: October 12, 2015 *This research was supported by High Value-added Food Technology Development Program (Project number: 313024-03-1-CG000), Ministry for Food, Agriculture, Forestry, Republic of Korea. To whom correspondence should be addressed. tel: +82-2-910-4776, e-mail: cmoon@kookmin.ac.kr 2015 The Korean Nutrition Society This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2015; 48(5): 398 ~ 406 / 399 하는것으로나타났으며, 음료수에가장많이첨가된당은액상과당이었다. 5 현대인들은경제적인성장과생활수준의향상으로식생활의서구화되면서가공식품의섭취는증가하는반면, 신체활동은부족하여당뇨, 고혈압, 고지혈증등의만성질환의유병율이증가하고있으며이러한질환은식생활및활동량등생활습관과관련되어있어생활습관병으로간주되고있다. 6 고지방식이나당분의과다섭취를통한열량의과다섭취등식사구성성분등이만성질환의위험요인으로제시되고있다. 특히최근에식사중탄수화물섭취비율의차이가만성질환발병위험도에미치는영향에대한연구들이발표되었는데, 고탄수화물을함유한열량의과다섭취는비만을비롯한대사증후군, 제 2형당뇨의위험도를증가시킨다고하였으며, 7 Yoo 등은대사증후군을갖고있는대상자가정상군에비해탄수화물섭취량이유의적으로높았다고보고하고있다. 8 탄수화물섭취량과인슐린저항성으로인한당뇨, 심혈관계질환의위험도는명확하게규명된것은없으나미국여성을중심으로수행한대단위전향적연구에서설탕과탄수화물섭취량은당뇨위험도와의관련이없는것으로보고하였고, 동일한연구대상에서고혈당지수식품, 정제된곡류의섭취과다가당뇨의위험도와관련있다고보고되었다. 9 반면 de Koning 등의연구에서남자의경우설탕함유음료섭취량과제 2형당뇨위험도증가와관련성이있다고보고된바있다. 10 설탕은음식의에너지밀도를높여에너지과다섭취를유발하여비만의위험도를증가시킬수있을가능성이제시되고있는반면, 최근미국의 NHANES (national heath examination survey I, II, III) 에서설탕의섭취량은 50% 감소한반면액상과당의섭취량증가추세와비만의유병률증가와유사한경향이있다고보고하고있다. 11,12 가공식품에사용되는첨가당의과잉섭취에대한우려가제기되고설탕의사용및섭취를줄이려는경향과함께웰빙을추구하는현대사회에서설탕이갖는부정적인기능을보완하기위해칼로리저하, 충치예방, 저GI 감미료등이개발되어사용되고있다. 13 기능성올리고당은난소화성물질로자일로올리고당, 프락토올리고당, 이소말토올리고당, 갈락토올리고당등이있으며, 이들올리고당은장내소화효소에의해분해되지않고장내미생물에의해발효되는다당류로 β-glycoside결합에의해포도당, 갈락토오스, 과당같은단당류가 2~9개정도를포함한감미를지닌수용성물질로알려져있다. 14 자일로올리고당은식물의헤미셀룰로오스의주요구성성분인 xylan을가수분해하는과정에서생성되는올리고당으로자일로오스 2~7개가 β-1,4 결합으로구성된올리고당이다. 자일로올리고당 의감미도는설탕의 40% 정도이며, 식품의 ph가산성이거나가열처리공정시에도다른올리고당보다분해되는정도가낮아서내열성과보존성이우수하고, 비피도박테리아의증식인자로작용하는유효첨가량이 1일 0.7 g의소량으로식품의풍미에큰영향을미치지않고기능성을발휘할수있다고보고되었다. 15 자일로올리고당은식사로섭취하였을때소화되지않는식품성분으로대장에서여러유익균의성장과활성을선택적으로자극하여건강을개선시키는프리바이오틱의효과를갖는것으로보고되었고, 16 Hsu 등 17 은자일로올리고당이혈중중성지방농도를감소시키고장내비피도박테리아증식을증가시켰다고보고하였다. 최근설탕에 D-자일로오스를 10% 이하로첨가하여섭취시체내수크라아제활성을억제하여혈당의상승을감소시켰다는연구가보고되었고, 18 자일로올리고당을 7% 함유한설탕이일반설탕비해 GI값을낮추었다는연구결과가보고된바있다. 19 혈당지수 (glycemic index, GI) 는식후탄수화물의흡수속도를나타내기위해고안된것으로표준식품과비교식품을유용성탄수화물기준으로동량의탄수화물을섭취하고, 혈당의반응정도를수치화하여탄수화물의섭취반응정도를나타내는것으로사용되고있다. 20 GI값이 70 이상이면고GI, 56~59이면중GI, 55 이하면저GI 식품으로분류한다. 제 2형당뇨환자들이 GI가낮은식품을섭취하였을때혈당과관련된지표들이개선되고, 혈관합병증등의감소에도움을주는것으로보고되었다. 21 또한고GI 식품을섭취하면식욕이촉진되고인슐린분비가많아져비만의위험이증가하고, 상대적으로낮은 GI 식품을섭취할경우혈당이천천히상승하여인슐린반응이낮아져비만이나제 2형당뇨와같은질환의위험도를줄여줄수있다고보고된바있다. 22 따라서 GI가낮은식품에대한관심이증가하고있고설탕을보다건강하게섭취할수있도록도움을주는기능성대체감미료올리고당에대한여러측면의연구도진행중이다. 따라서본연구는자일로올리고당의함유비율을달리한설탕의섭취가혈당변화및혈당지수에미치는영향을분석하고, 혈당지수에영향을주는자일로올리고당의첨가적정농도및혈당지수관련건강기능성을평가할목적으로실시하였다. 연구방법 재료및시약본연구에사용된시료는포도당 ( 무수결정포도당, Daesang, Korea), 백설탕 (TS Corporation, Korea) 과식품
400 / 자일로올리고당함유비율이다른설탕의혈당지수및혈당반응비교 공전에올리고당으로등재되어있는분말자일로올리고당 (Samin Chemical, Korea) 을사용하였다. 분말자일로올리고당의유효구성성분은자일로펜타오스 (X5)-자일로헵타오스 (X7) 8%, 자일로테트라오스 (X8) 8%, 자일로트리오스 (X3) 14%, 자이로바이오스 (X2) 20%, 자일로오스 (X1) 11%, 난소화성말토덱스트린 30% 였다. 연구에사용된시료는자일로올리고당의유효성분 7% 함유설탕 (Xylo 7), 자일로올리고당의유효성분 10% 함유설탕 (Xylo 10) 이었다. 분말자일로올리고당유효성분을함유한설탕및설탕섭취군에사용된설탕은 food grade로순도 99% 이상제품이었다. GI 측정을위한혈당측정기와혈당측정시험지는 Lifescan, Milpitas, CA, USA제품을사용하였다. 피험자선정본연구는국제임상시험기준에준하여임상시험실시기관인국민대학교 IRB 심의절차를거쳐승인을받은후, 국민대학교게시판의모집공고를보고참여의사를밝힌사람을대상으로면담을통해동의를얻은후수행하였다 (IRB No. KMU-201501-BR-046-R1-P1). 피험자는만 19세 ~30세의건강한성인남녀로혈액화학적검사인 aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), 총콜레스테롤, 혈당과 Inbody 측정기 (Inbody 720, BioSPACE, Co, Korea) 를통해체중과체지방을측정한후정상치내에포함된사람중에서혈압, BMI 및연구참여자본인과직계부모, 조부모의각종병력 ( 당뇨, 심혈관계질환, 고혈압, 갑상선질환여부 ), 복용하는약물, 여성참여자의경우임신또는실험기간동안임신가능성이있는지의여부등의제외기준을통과한대상자 15명 ( 남 7명, 여 8명 ) 을확보하여표준식품과비교식품을섭취하도록하였다. 본연구에서는 Wolever 등 23 과 Brouns 등 24 의연구에의해 GI를측정하는대부분의실험에서 10명이상의피험자수를선정하면적절한검정력과정확성을가질수있다고제시한연구결과를바탕으로탈락률 20% 를고려하여총 15명의대상자를선정하였고, 8주간의임상시험종료자 는총 13명이었다. 임상시험종료후결과분석의신뢰도를높이기위해설정된기준에따라 GI ± 2SD를벗어난대상자 3명을제외하여최종평가대상자의수는 10명이었다 임상시험식품섭취방법본연구는무작위배정, 공개, 2회섭취시험으로디자인하였다. 시험기간동안혈당에영향을미치는약물및건강기능성식품을섭취하지않도록교육하였다. 연구대상자는포도당, 백설탕, Xylo 7 ( 자일로올리고당유효성분 X2~ X7 7% 함유설탕 ), Xylo 10 ( 자일로올리고당유효성분 X2 ~X7 10% 함유설탕 ) 을 1주일에한가지씩섭취하였으며, 2번반복하여총 8주간실험에참여하였다. 식품의섭취순서는 1군 [ABCD: 포도당 (A)-백설탕 (B)-Xylo 7 (C)-Xylo 10 (D)], 2군 [BCDA: 백설탕 (B)-Xylo 7 (C)-Xylo 10 (D)-포도당 (A)], 3군 [CDAB: Xylo 7 (C)-Xylo 10 (D)-포도당 (A)-백설탕 (B)], 4군 [DABC: Xylo 10 (D)-포도당 (A)-백설탕 (B)-Xylo 7 (C)] 으로나누어대상자배정을무작위배정번호를부여하여연구대상자에게섭취하도록하였다. 연구시험식품의섭취용량은 GI 연구의기본항목인유용성탄수화물 50 g을기준으로산정하여정제수 250 ml에녹여섭취하도록하였다. 연구시험을위해사용한식품의구성은 Table 1에제시되었다. GI 측정실험피험자선정기준을통과한 15명의대상자는 12시간금식및금주, 보충제복용금지상태로임상시험에참여하였으며, 혈당측정치의신뢰도를높이기위해실험전날식사를평소와동일하게유지하도록하였다. 시료섭취전에측정한혈당치를 baseline으로하였으며, 섭취후 15, 30, 45, 60, 90, 120분에혈당측정기를사용하여동일시간대에 2 번반복측정하였다. 혈당측정은채혈침을장착하여손가락끝에서손가락을주물러혈액을모은뒤소량 (1방울정도 ) 를채혈하여혈당측정시험지의끝부분에혈액을떨어뜨려서혈당을측정하였다. 대상자들은실험이끝날때까 Table 1. Test food composition in the clinical trial Glucose Sucrose Xylo 7 1) Xylo 10 2) Glucose (g) 50 - - - Sucrose (g) 50 46.6 44.3 Xylooligosaccaride power 3) (g) 7.6 11.1 Active elements X2~X7 (g) 3.8 5.5 Resistant Maltodextrin (g) 2.3 3.3 Others (g) 1.5 2.3 Intake 50 50 54.2 55.4 1) Xylo 7: sucrose with 14% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 7%) 2) Xylo 10: sucrose with 20% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 10%) 3) Xylooligosaccaride powder: 50% active elements X2~X7 and 30% resistant maltodextrin
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2015; 48(5): 398 ~ 406 / 401 지제한된실험실공간에서안정된상태를유지하도록하였으며, 독서및음악감상등과같은가벼운신체활동을허용하였다. GI의계산 GI의계산은 Food and Agriculure Organization에서권유하는방법인 incremental area under the curve (IAUC) 를사용하였다. IAUC는혈당측정후 0분대의혈당수치를기준으로반응곡선의기준선위영역만을이용하는방법으로 GI의표준편차값이가장낮아서높은정확도를가지고있다. 임상시험식품에사용한표준식품 ( 포도당 ) 과비교식품 ( 백설탕, Xylo 7, Xylo 10) 섭취후의혈당변화곡선에서각각의 IAUC를계산하여비교하였다. Glycemic Index (GI) = IAUC ----------------------------------------- of test food 100 IAUC of glucose 통계분석모든자료의통계처리는 SPSS ver 21을이용하여실시하였다. 실험 4군간의 IAUC와혈당의비교는반복측정분산분석 (Repeated Measures ANOVA) 후사후검정 (Scheffe의다중검정 ) 을이용하여 p < 0.05 수준에서통계적으로유의적인차이를검증하였다. 체지방률과 GI값은상관관계를분석하였다. 결 일반사항및혈액검사결과임상실험대상자들의연령, 성별, body mass index (BMI) 와혈액검사를통해알아본 AST, ALT, 혈중총콜레스테롤, 혈당수치를 Table 2에제시하였다. 실험대상자중남자의평균연령은 24.0 ± 2.7세였고, 여자의평균연령은 23.8 ± 3.5세였다. BMI는남녀각각 22.0 ± 1.2 kg/m 2, 19.2 ± 0.8 kg/m 2 로대상자들이모두정상범위에속하였다. 혈 Table 2. Baseline characteristics of the subjects in the clinical trial (n = 10) Variables Man (n = 4) Women (n = 6) Age (yr) 24.0 ± 2.7 1) 23.8 ± 3.5 BMI 2) (kg/m 2 ) 22.0 ± 1.2 19.2 ± 0.8 AST 3) (U/L) 17.0 ± 1.5 15.9 ± 2.9 ALT 4) (U/L) 12.0 ± 3.6 9.5 ± 1.7 Total cholesterol (mg/dl) 161.0 ± 21.4 151.7 ± 15.5 Fasting blood glucose (mg/dl) 80.5 ± 10.6 84.3 ± 7.8 1) Mean ± SD 2) BMI: body mass index 3) AST: aspartate aminotransferase 4) ALT: alanine aminotransferase 과 액검사를통해알아본 AST 수치는남자 17.0 ± 1.5 U/L, 여자 15.9 ± 2.9 U/L로정상범위에해당하였고, ALT 수치또한남자 12.0 ± 3.6 U/L, 여자 9.5 ± 1.7 U/L로정상범위에속하였다. 총콜레스테롤은남자가 161.0 ± 21.4 mg/dl, 여자는 151.7 ± 15.5 mg/dl로나타났으며, 공복시혈당은실험대상자중남자가 80.5 ± 10.6 mg/dl, 여자는 84.3 ± 7.8 mg/dl로나타나대상자모두정상범위에속하였다. 자일로올리고당을함유한설탕이 GI 에미치는효과임상실험대상자들이섭취한 Xylo 7, Xylo 10 의 IAUC 를통해 GI를산출한결과를 Table 3에제시하였다. 연구참여대상자 10명에대한순수한설탕의 GI값은평균 68.9 ± 9.4로나타났다. Xylo 7의 GI는최소 38.1에서최대 68.3 까지분포되었으며실험대상자 10명의 Xylo 7의 GI 수치는 54.7 ± 10.3으로계산되었다. Xylo 10의 GI는최소 34.1 에서최대 69.8까지분포되었으며실험대상자 10명의 Xylo 10의 GI 수치는 52.5 ± 11.3이었다. 따라서순수한설탕에비해비교식품인 Xylo 7는설탕의 GI값에비해 21% 감소하였고, Xylo 10 은 24% 감소하였으며. Xylo 10 의 GI 값이통계적으로유의하게가장낮았다 (p < 0.05). 그러므로 GI값으로보았을때 Xylo 7, Xylo 10는모두저 (Low) GI로분류될수있으며, 순수한설탕에비해비교식품인 Xylo 7, Xylo 10는혈당상승을감소시키는데도움을줄수있다고사료된다. 자일로올리고당을함유한설탕이혈당반응에미치는영향 Fig. 1 과 Table 4 에제시한바와같이실험식품섭취후 15분지점에서혈당상승은설탕섭취시포도당에비해혈당상승량이높은편이었는데. Xylo 7과 Xylo 10의경우혈당상승량이통계적으로유의하게낮았고, Xylo 10의경우혈당상승이가장낮았다. 표준식품, 비교식품모두섭취후 30 분에서혈당이가장높게나타났으며, 섭취후 30 분과 45 분에혈당상승값은 Xylo 7과 Xylo 10을섭취하였을때포도당과설탕섭취에비해섭취후혈당상승량이적었으며 Table 3. Glycemic indices of Xylo 7 and Xylo 10 (n = 10) Variables Sucrose Xylo 7 4) Xylo 10 5) Gl 68.9 ± 9.4 1)a2) 54.7 ± 10.3 b 52.5 ± 11.3 b CV 3) 13.60 18.85 21.51 1) Mean ± SD 2) Values not sharing the same superscript letter are significantly different by Repeated Measures ANOVA test followed by Scheffe's test. 3) CV: coefficient of variation 4) Xylo 7: sucrose with 14% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 7%) 5) Xylo 10: sucrose with 20% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 10%)
402 / 자일로올리고당함유비율이다른설탕의혈당지수및혈당반응비교 섭취후 120분이경과한후혈당상승값은설탕은 -4.3 ± 6.4 mg/dl 감소하였고, 비교식품인 Xylo 7은 -2.0 ± 8.5 mg/dl, Xylo 10은 -6.5 ± 4.7 mg/dl로모두음의값을나타내었으며, 섭취 90분후에도혈당상승치는설탕 > Xylo 7 > Xylo 10 순으로낮아져섭취후 120분간의혈당반응을보았을때 Xylo 7과 Xylo 10의혈당상승저감효과가설탕에비해큰것으로나타났으며특히섭취 30분이내에혈당상승저감효과가빨리나타났음을알수있었다 (Table 4). Fig. 2에제시한바와같이 Xyol 7의섭취후 GI 는대상자의체지방률과관련성이없었으나, Xylo 10 섭취후대상자의통계적인유의성은없었으나체지방률이높을수록 GI 값이낮아지는경향이었다. Fig. 1. Mean blood glucose responses after administration of control food (glucose) and test food (sucrose, Xylo 7 and Xylo 10). Each value is the mean ± SD. Different alphabets at same time are significant (p < 0.05) between groups. Xylo 7: sucrose with 14% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 7%), Xylo 10: sucrose with 20% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 10%) Xylo 7 과 Xylo 10 섭취로인한차이는없었다. 섭취후 60 분에는설탕 > Xylo 7 순으로낮아졌고포도당섭취군의경우통계적으로유의하게가장높았다 (p < 0.05). 식품 고찰 본연구는 19~30세에해당하는건강한성인남녀 10명을대상으로임상시험기준에준하여표준식품 ( 포도당 ) 과백설탕, 그리고자일로올리고당유효성분비율을달리하여첨가한설탕섭취에따른혈당상승의변화를측정하는임상시험을실시하였다. 자일로올리고당의 1일유효섭취량은 0.7~7.5 g/day으로 15 본연구에서사용한 Xylo 7, Table 4. The changes in blood glucose variables (n = 10) Variables Glucose Sucrose Xylo 7 4) Xylo 10 5) Baseline glucose (mg/dl) 81.1 ± 4.3 80.1 ± 3.4 81.7 ± 4.7 83.4 ± 4.2 Mean changes in blood at 15 min 37.3 ± 10.8 1)2)ab 47.6 ± 13.4 a 33.3 ± 10.4 b 30.3 ± 17.6 b at 30 min 61.2 ± 23.2 3)ns 58.5 ± 15.7 46.3 ± 9.7 45.4 ± 15.0 at 45 min 48.5 ± 21.9 ns 39.2 ± 22.4 33.9 ± 14.7 34.1 ± 18.6 at 60 min 38.5 ± 12.5 a 16.9 ± 11.5 b 16.3 ± 12.5 b 19.8 ± 13.6 b at 90 min 21.9 ± 19.1 a 4.6 ± 11.1 b 3.4 ± 7.4 b 2.0 ± 7.1 b at 120 min 2.9 ± 13.6 a -4.3 ± 6.4 ab -2.0 ± 8.5 ab -6.5 ± 4.7 b Cmax (maximal postprandial glucose rise) 63.7 ± 19.1 a 61.0 ± 12.6 a 46.3 ± 9.7 b 46.1 ± 14.8 b 1) Mean ± SD 2) Values not sharing the same superscript letter are significantly different by Repeated Measures ANOVA test followed by Scheffe's test. 3) NS: not significant at α = 0.05 4) Xylo 7: sucrose with 14% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 7%) 5) Xylo 10: sucrose with 20% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 10%) Fig. 2. Correlation between percent body fat and glycemic index of Xylo 7 and Xylo 10. Xylo 7: sucrose with 14% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 7%), Xylo 10: sucrose with 20% xylooligosaccaride powder (active element X2~X7 10%)
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2015; 48(5): 398 ~ 406 / 403 Xylo 10 시료는자일로올리고당에난소화성말토덱스트린을첨가하여분말화한것으로섭취허용량범위내였다. 자일로올리고당함유비율은선행연구 19 에서수행한함유비율과동일한비율이었으나선행연구에서는말토덱스트린을사용하였고본연구에서는난소화성말토덱스트린을첨가하여분말화하였다. 본연구결과실험대상자들이섭취한순수한설탕의 GI 수치는 68.9 ± 9.4로나타나 Foster-Powell 등 25 이보고한순수한설탕의 GI 수치 68과거의동일한값을보여주었다. Xylo 7을섭취한대상자의 GI 수치는 54.7, Xylo 10을섭취한실험대상자의 GI 수치는 52.5로순수한설탕의 GI값에비해비교식품인 Xylo 7, Xylo 10의 GI 수치는모두통계적으로유의하게낮게나타났다. 선행연구에서 GI 수치가 70 이상이면고 (High)GI, 56~69이면중 (Medium)GI, 55이하면저 (Low)GI로분류하는데, 본연구에서자일로올리고당의유효성분 X2~X7의비율증가시 GI값은비례하여감소되었으며, Xylo 7과 Xylo 10은순수한설탕에비해모두저 (Low)GI에포함된것으로나타내었다. Kyung 등 19 은자일로올리고당을말토덱스트린으로분말화시킨설탕의 GI값이유효성분 X2~X이 7% 였을때 60.0 ± 23.5 로중GI 식품에속하였고, 10% 의자일로올리고당을첨가한설탕은 54.3 ± 17.7로저GI 식품에속하였다고보고하였는데, 본연구에서말토덱스트린을난소화성말토덱스트린으로대체하여사용하였을때모두저 GI 식품군에속하게되었다. Lee 등 26 의연구에서 5% 의 D-자일로오스를첨가한설탕의 GI값이 59.6으로설탕 GI 의 76.8% 였다고보고하였는데본연구에서는자일로올리고당을첨가한설탕은일반설탕 GI 대비 Xylo 7, Xylo 10 각각 80.6%, 77.2% 였다. Kyung 등 19 은자일로올리고당분말화시말토덱스트린을사용하였고, 난소화성말토덱스트린으로대체시이론적으로 Xylo 7의혈당지수를 55.7, Xylo 10의혈당지수를 48로예측한바있는데본연구에서난소화성말토덱스트린을사용한 Xylo 7은 54.7로예측치보다약간낮았으며, Xylo 10의경우 52.5로예측치보다약간높았다. Xylo 7은말토덱스트린을사용하여제조하였을때중GI 식품이었던것에서난소화성말토덱스트린을사용하여제조하였을때, 저GI 식품에속하게되어혈당상승저감화효과를개선한것으로나타났으며, Xylo 10의경우말토덱스트린을사용하였던선행연구에비해서도낮아져 (54.3 vs 52.5), 혈당상승저감화효과가커짐을알수있었다. 자일로올리고당은장관내에서비피도박테리아균총과, 단쇄지방산생성을증가시키는것으로알려져있는데, Venter 등 27 은프로피온산보충섭취가공복시혈당을유의하게감소시키고, 당내응력, 인슐린민감성을개선시켰 다는보고가있다. 27 Lecerf 등 28 은건강한성인에서 1일 5 g의자일로올리고당만을섭취시킨대상자는대변내비피도박테리아와부티르산의함량을증가시키고, 아세트산과 p-크레솔함량은감소시킨반면동일한양의자일로올리고당과이눌린혼합물을섭취한대상자는대변내아세트산과크레솔함량감소없이단쇄지방산과프로피온산농도를상승시켜자일로올리고당과함께식이섬유를섭취하였을때건강에유익한상승효과가있다고보고한바있다. Rodrigues-Cabezas 등은프락토올리고당과저항전분의혼합섭취가장내미생물균총의변화, 락토바실러스비피도박테리아, 대변량증가의변화를유도하였음을관찰하였다. 29 본연구에서올리고당을분말화시키는데사용된난소화성말토덱스트린은수용성식이섬유와생리적기능이유사하며인체내소화효소에의해강한저항성을갖고있어대변의양을증가시키고, ph 감소, 심혈관계질환발병위험도감소, 혈당저하등의효과가있으며, 장내유익한균의성장을촉진하여장건강에유익할뿐아니라다른수용성식이섬유에비해점도가낮고, 느리게발효되어효과적으로식후혈당과인슐린수준을낮춘다. 30 장내발효속도의차이는탄소사슬길이의차이로인해발생하는데올리고당은대장의앞부분에서빨리발효되는반면저항전분과같은난소화성물질은장의뒷부분에서느리게분해된다. 저항전분과프락토올리고당의혼합섭취시프락토올리고당이나저항전분단독섭취에비해대장내발효생산물이 2배증가하고, 빨리발효되는성분은대장의앞부분, 느리게발효되는성분은대장뒷부분에서주로발효되어대장전체의환경조건을개선하는효과가있어상승효과를갖는것으로보고된바있다. 31 Seri 등 32 은자연식품에존재하는오탄당인 D-자일로오스는설탕과함께섭취할경우, 소장에서수크라아제를저해하여설탕이포도당, 과당으로분해되지않고배출되게함으로써설탕의흡수를막아섭취한설탕의칼로리를낮추는효과와더불어혈당치의상승및혈중인슐린의상승을억제하고궁극적으로비만, 당뇨등의부작용을예방할수있다고보고하였다. Bae 등 33 은설탕에 10% (w/w) D-자일로오스를첨가한설탕과 15% (w/w) D-자일로오스를첨가한설탕이 GI 를 21.4% 낮추고, 인슐린분비도 21.3% 낮추었다고보고하였는데, 본연구에서도실험대상자가섭취한비교식품인 Xylo 7와 Xylo 10 의유효성분내에는자일로오스가각각 1.5% 와 2.2% 가들어있어이의영향도있었을것으로본다. 자일로올리고당을함유한설탕을섭취한후혈중포도당농도변화를시간의흐름에따라측정한결과를 Fig. 1과 Table 4에나타내었다. 본연구의 GI 측정에참가한 10명
404 / 자일로올리고당함유비율이다른설탕의혈당지수및혈당반응비교 의대상자들은실험식품섭취후상승된혈당이시간의흐름에따라섭취전정상혈당치로회복되는데걸리는혈당농도변화의추이는실험대상자간에다르게나타났는데일반백설탕에비해 Xylo 7과 Xylo 10의경우섭취 15분에각각 30%, 36.3% 로순수한설탕의혈당상승값에비해비교식품인 Xylo 7과 Xylo 10은유의적으로낮게상승하는것으로나타났다. 섭취 120분경과후설탕섭취군은 baseline에비해 -4.3 mg/dl의혈당이감소하였으나 Xylo 10 섭취군은가장크게감소 (-6.5 mg/dl) 하였으며, Moon 등 18 이보고한혈당변화의추이와비슷한경향을보여주었다. 또한본연구에서자일로올리고당 7% 함유설탕섭취시체지방률에따른 GI 반응이차이가없었으나유의적이지는않았으나자일로올리고당을 10% 함유한설탕섭취시체지방률이높을수록 GI값이낮아지는경향이었다 (Fig. 2). Alles 등 34 은제 2형당뇨환자에서 1일 15 g씩 20일간프락토올리고당섭취가혈당에영향을주지않았다고보고하였는데비해 Sheu 등은자일로올리고당을 1일 4 g씩 8주간섭취시켰을때혈당이유의하게감소하였다고보고한바있다. 35 반면, 1일 3.8 g 자일로올리고당의섭취가노인에서공복시혈당에영향을주지않았다는보고도있다. 36 또다른연구에서자일로올리고당과프락토올리고당섭취는당뇨유발쥐에서고혈당을감소시켰다고보고하였고, 37 사람을대상으로한연구에서 38 당뇨전기에있는대상자에자일로올리고당은섭취후혈당상승을억제하는경향을보인반면정상인에서는이효과가없었다고보고하여자일로올리고당의효과는섭취하는연령, 질병상태에따라그반응의차이가있을가능성을제시하고있다. 전분, 설탕등은생리적특성이동일하여소화흡수되어포도당으로전환되나섭취후혈당반응은단당류의결합정도에의해영향을받게된다. GI는탄수화물섭취량과영양소소화율이나인슐린분비에영향을주는다른식이요인에의해영향을받는다. 39 GI와당뇨의관련성에대한연구를보면 Murakami 등 40 은건강한여성을대상으로한연구에서혈당지수가높은식사의섭취수준증가에따라공복기혈당과당화혈색소가증가함을보고하였으며, GI가높은식품을섭취한여성의경우도체내대사와식욕조절에부정적인영향을미치고, 체중증가및 2형당뇨병발생률을높였다. 41 과체중이면서당뇨인대상자가 GI가높은식품을섭취하는것대신에 GI가낮은식품으로대체하여섭취하면혈당과인슐린반응이낮아지고혈청지질이개선되어인슐린민감성이향상됨을보고하였다. 42 자일로올리고당을함유한설탕을섭취하였을때시간의흐름에따라순수한설탕에비해혈당상승이억제되고섭취후 2 시간동안빠르게공복혈당수준으로회복되었다. 따라서본연구의비교식품인 Xylo 7, Xylo 10은저 GI식품으로혈당상승을낮추는데도움을줄수있을것으로사료된다. 본연구에서자일로올리고당함유량의차이는 7%, 10% 를함유하였을때전체적인 GI값은낮아졌으나체지방률로보았을때자일로올리고당 10% 를함유한설탕의 GI값이체지방률이높은비만군에서정상체중인대조군에비해낮게나타나는경향이었다. Lee 등 26 은 5% 의 D-자일로오스를함유한설탕섭취로인한 GI값이체지방률이높은비만군에서더효과적으로 GI값을낮추었으며일반설탕섭취의 GI값은체지방률에따른차이가없었다고보고하였다. 자일로올리고당은프락토올리고당이나이소말토올리고당에비해이당류분해효소를억제하는효과가커소화흡수를억제하여혈당을낮추는효과가있는것으로보고된바있으며, 43 D-자일로오스도수크라아제의활성을억제하는효과가있었으며, 특히비만군에서 D-자일오로스의흡수가지연되었음을관찰하였다고보고하였다. 25 다량의자일로올리고당이장내머무르면지속적으로이당류분해효소의활성을억제하여 GI값을낮출수있을것으로사료된다. 대사증후군발병율은급격히증가하고있고, 특히제 2형당뇨병은성인기이후노년기건강에있어서우선적으로고려되는질병이다. 당뇨를예방하고치료하는데있어서많은관심을받는것은 GI의역할이다. GI는식후혈당농도에영향을주는탄수화물의영향력을구분하는것으로저GI 식품은식후혈당과인슐린농도의상승을억제하기때문에당뇨환자에서특히혈당과인슐린민감도, 인슐린분비를개선하는효과가있다고보고되고있다. 다른연구에서 Sahyoun 등 44 은노인에서 GI, 혈당부하가제 2형당뇨유발과관련성이없다고보고하기도하였지만이연구는다른연구들에비해탄수화물의섭취기간이짧았고, 실험대상자수가적었다는제한점이있었다. 많은연구에서고GI식품이당뇨위험인자라고결론을내리기는어렵지만, 저GI식품은식후혈당과인슐린농도를낮추고인슐린민감도를개선시킨다는점에서섭취가권장되고있다. 설탕또는단순당류의과다섭취는구강건강과다른중요한영양소섭취에영향을줄수있다는점에서적정수준으로섭취하는것이필요하다. 또한자일로올리고당과같은 GI 저감화효과가있는성분을첨가하여설탕에건강기능성을부여하여활용하는것도고려해볼수있다. 요약 본연구는 8 주동안건강한성인남녀를대상으로설탕과
Journal of Nutrition and Health (J Nutr Health) 2015; 48(5): 398 ~ 406 / 405 자일로올리고당함유비율이다른설탕 2종의혈당반응을통한 GI를비교하여혈당저하효과를확인하였다. 설탕의 GI는 68.9로기존의선행연구에서의 GI와유사하였다. Xylo 7 (Xylooligosaccaride X2~X7 7% 함유 ), Xylo 10 (Xylooligosaccaride X2~X7 10% 함유 ) 은포도당이나설탕에비해섭취후최대혈당상승량이낮았으며, Xylo 7 과 Xylo 10은통계적으로유의하게최대혈당상승량이적었다. Xylo 7와 Xylo 10의 GI는각각 54.7, 52.5으로모두저GI식품에해당하여일반설탕과비교하여혈당상승을유의하게억제하였다. 또한체지방률이높을수록 Xylo 10 의섭취는 GI를더낮추는경향이었다. 따라서자일로올리고당유효성분 X2~X7을함유한설탕은혈당상승을억제하는건강기능성을갖춘것으로사료된다. Reference 1. Bray GA, Nielsen SJ, Popkin BM. Consumption of high-fructose corn syrup in beverages may play a role in the epidemic of obesity. Am J Clin Nutr 2004; 79(4): 537-543. 2. Korea Rural Economic Institute. Food balance sheet 2012. Seoul: Korea Rural Economic Institute; 2013. 3. Song S, Lee JE, Song WO, Paik HY, Song Y. Carbohydrate intake and refined-grain consumption are associated with metabolic syndrome in the Korean adult population. J Acad Nutr Diet 2014; 114(1): 54-62. 4. Shin HL. 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