J Koren Soc Food Sci Nutr 한국식품영양과학회지 43(3), 355~359(2014) http://dx.doi.org/10.3746/jkfn.2014.43.3.355 미네랄이풍부한천일염이 Goto-Kkizki Rt 에미치는영향 김영섭 김행란 김소영 농촌진흥청국립농업과학원농식품자원부기능성식품과 Effect of Minerl-rich Slt Intke on Dietic Goto-Kkizki Rts Yong-Xie Jin, Heng-Ryn Kim, nd So-Young Kim Div. of Functionl Food & Nutrition, Ntionl Acdemy of Agriculturl Science, Rurl Development Administrtion (RDA), Gyeonggi 441-853, Kore ATRACT The ojective of this study ws to determine the hyperglycemic effects of minerl-rich slt in type 2 dietic Goto-Kkizki (GK) rts nd norml Wistr rts. Animls were divided into five groups, including norml group, fed three different experimentl slts [purified slt (), minerl-rich slt ( nd ), nd moo slt ()] in the form of 1% slt solution for 12 weeks. Liver, kidney, nd spleen weights were significntly incresed in GK rts of slt groups s compred to Wistr norml group without slt. However, there ws no difference mong the slt groups. For serum lipids, totl cholesterol level in the group nd triglyceride level in the WS group were significntly reduced compred to those of the group. The concentrtion of lood glucose in the GK- group incresed continuously during the experimentl period, wheres tht in the GK-WS group ws significntly reduced t 12 weeks. In GK rts, glucose levels mong the slt groups in OGTT y glucose were not significntly different compred to norml rts. Insulin nd glucgon levels in lood were not significntly different mong the groups, nd no such ssocition ws oserved for insulin. Pncretic lslets of Lngerhns in the group showed irregulr formtion compred to those of the norml, WS, nd groups. Key words: minerl-rich slt, lood glucose, insulin, Goto-Kkizki (GK) rt 서 현대인에있어서가장흔히볼수있는내분비질환인당뇨병은췌장에있는베타세포에서의인슐린분비장애나말초조직에대한인슐린저항성으로인하여발생하는만성퇴행성질환중의하나로고혈당을특징으로한다 (1). 당뇨병의대부분을차지하는인슐린비의존성당뇨인제2형당뇨병은만성적으로높은혈당을나타내며인슐린분비장애, 인슐린저항성에의한것이거나이두가지가동시에나타나는결함의결과에의한것이다 (2). 소금은신진대사를촉진하며모든생명체의필수적인무기물로체내의삼투압을일정하게유지시키며신경이나근육의흥분성을유지하고고대사회로부터식품의부패를막고식품의맛과조직감등에영향을주는조미료로서인간의생활과밀접한연계가있다 (3,4). 최근에는이들소금중염전에해수를유입하여바람과햇빛으로자연적으로수분을증발시켜얻은염화나트륨이주성분인결정체로이루어진천일염에관심이주목되고있다. 최근에알려진천일염에 론 Received 29 Octoer 2013; Accepted 31 Octoer 2013 Corresponding uthor. E-mil: foodksy@kore.kr, Phone: +82-31-299-0532 대한연구로는천일염이된장의품질특성에미치는영향 (5), 소금의종류를달리한식빵의품질특성 (6), 천일염이김치발효에미치는영향 (7) 등으로식품분야에서다양한연구가진행되고있다. 또한국내에서생산되는천일염은일반소금에비해 NCl 함량이낮고마그네슘, 칼륨, 칼슘등무기질이풍부하다고보고되었으며 (4), 수입산염에비해서도칼륨, 마그네슘함량이상대적으로높다는품질우수성에관한연구가많은연구자들에의하여보고되었다 (8). 그러나이러한무기질조성이엄격히다른천일염이생체에미치는영향에대해다른소금들과비교한 in vivo 연구는매우부족한실정이다. 최근국내발표된자료로는고지방식이를섭취하여비만을유도한흰쥐에서해양광천수가혈당치와인슐린농도를감소시킴으로써항당뇨효과를나타내었다는보고가있으며 (9) 미네랄이풍부한해양심층수를지속적으로투여한제 2형당뇨질환쥐에서혈당이감소하는경향이있다는연구정도가보고되었다 (10). 이러한연구결과를토대로해수를증발시켜얻은미네랄이풍부한천일염역시항당뇨작용을기대할수있을것으로판단되어, 본연구에서는다른소금들과함께천일염이당뇨질환동물의혈중지질및혈당에미치는영향에대하여조사하고자하였다.
356 김영섭 김행란 김소영 재료및방법시료본실험에사용된시료들중국내산정제염 (purified slt, ) 은시판에서유통되는시료를구입하였고, 전라도에서생산하여 3년간숙성하여간수를제거한천일염 (white minerl-rich slt, ) 과 5년간숙성한천일염 (), 태움 용융소금인죽염 (moo slt, ) 은생산지역에서직접수집하여사용하였다. 실험동물사육및관리 9주령의수컷 Goto-Kkizki rts( 약 200~240 g) 와동일한주령의 Wistr rts( 약 290~300 g) 을 ( 주 ) 중앙실험동물 (Seoul, Kore) 에서공급받아일주일간적응기간을거친후, 체중에따라난괴법 (rndomized complete lock design) 에의해 8마리씩, 정상군 (Norml), 정제염투여군 (), 천일염투여군1(), 천일염투여군2() 및죽염투여군 () 으로구분하여 12주간사육하였다. 실험기간동안 AIN-76A(11) 를기본으로한실험동물용고형사료를사용하였고물과식이는제한없이투여하였으며 (d liitum) 실험실의사육조건은실내온도는 20±2 C, 상대습도 45±5% 로유지시켰고명암은 12시간 (08:00~20:00) 을주기로자동조절하였다. 실험동물에게투여할소금은체중 1 kg당 1 g의농도로소금물을제조하여경구용존대를이용하여매일동일한시간에투여하였으며정상군은동일한용량의증류수를경구투여하였다. 체중과식이섭취량은일주일에 2회에거쳐일정시간에측정하였으며식이섭취로인한체중변화를막기위해체중측정 2시간전에급이기를제거하였다. 식이효율 (food efficiency rtio, FER) 은실험전기간의체중증가량을같은실험기간동안섭취한식이량으로나눠계산하였다. FER=Body weight gin(g)/ Food intke(g) 본연구에서의모든동물실험은농촌진흥청국립농업과학원동물실험윤리위원회 (Institutionl Animl Cre nd Use Committee, IACUC) 의승인하에수행하였다 ( 승인번호 : NAAS-1113). 혈당측정및당부하검사매주일정한시간에실험동물꼬리의미정맥에서채혈하여 One Touch Ultr Blood Glucose Monitoring System(Lifescn Inc., Milpits, CA, USA) 으로혈당을측정하였다. 경구당부하검사는실험종료 1주일전에 12시간절식을시킨후 75% 포도당용액을이용하여체중 (kg) 당 1.5 g을경구투여하였다. 공복, 30, 60, 90, 120, 180분에미정맥에서혈액을취하여혈당을측정하였다. 시료채취및혈액생화학적분석실험종료전실험동물을 12시간절식시키고 CO 2 로마취시킨후경추탈골법에의하여도살하고, 10 ml 주사기를이용하여심장에서혈액을채취하였다. 채취한혈액은실온에서 30분간방치한후 3,000 rpm에서 15분간원심분리하여혈청을분리하였다. 장기는혈액채취후즉시적출하여생리식염수로세척하고여과지로표면의수분을제거한후각장기의무게를측정하고체중 100 g에대한 weight index(wi, %) 를계산하였으며장기와혈청은분석전까지 -70 C 이하의급속냉동고에서보관하였다. Totl cholesterol, triglyceride, HDL cholesterol, leptin, BUN 및 glucgon 등의혈액생화학분석은 ( 주 ) 녹십자 (Yongin, Kore) 에의뢰하여분석을실시하였다. 인슐린은 insulin enzyme-linked immunosorent ssy kit (Shiygi Co., Gunm, Jpn) 를사용하여분석하였다. 조직학적검사각실험군별로췌장조직을떼어내여생리식염수로가볍게씻은후 10% 중성포르말린용액에고정하고, 동일한고정액을사용하여 24시간안에 tissue cpsule에넣어재고정하였다. 자동파라핀침투기 (utomtic tissue processor) 에넣어조직을투명화시킨후조직포매장치 (tissue emedding center) 에서 tissue cpsule에 prffin을침투시켜블록을만들고조직미세절편기 (utomtic rotry micritim) 로 5 μm의두께로박절하여 slide glss에부착시킨후 hemtoxylin & eosin으로염색하여광학현미경으로관찰하였다. 통계분석본연구의실험결과는실험군당평균 (men) 과표준편차 (SD) 로나타내었고, SAS(Sttisticl Anlysis System) progrm(9.2, SAS Institute Inc., Cry, NC, USA) 을이용하여일원배치분산분석 (one-wy nlysis of vrince) 을실시한후 P<0.05 수준에서 Duncn's multiple rnge test에의해각실험군평균치간의유의성을검정하였다. 결과및고찰체중증가량, 식이섭취량및식이효율변화일정실험기간동안천일염을포함한소금물을경구투여한후당뇨질환동물의체중변화, 식이섭취량및식이효율의변화를관찰한결과는 Tle 1과같다. 실험군을나누기전에평균체중을비교한결과주령은동일하지만정상쥐인 Wistr rt에비해질환동물모델인 GK rt의평균체중은유의적으로적게나타났다. 실험기간내의평균체중증가량은소금투여군이정상군에비해유의적으로감소하는경향을보였으나소금투여군쥐들간에는유의적인차이는나타나지않았다. Kwon 등 (9) 의해양광천수를소재로한실험결
미네랄이풍부한천일염이 Goto-Kkizki Rt 에미치는영향 357 Tle 1. Initil ody weight, ody weight gin, dily gin, diet intke, nd food efficiency rtio etween the norml nd GK rts Group 1) Initil weight (g) Body weight gin (g) Dily gin (g/dy) Diet intke (g/dy) Food efficiency rtio Norml 290.73±5.67 2) 214.84±10.90 215.00±12.43 216.40±7.94 214.22±9.55 181.63±35.56 126.50±20.13 121.05±16.30 114.16±14.72 103.40±7.24 1.95±0.38 1.36±0.22 1.30±0.18 1.23±0.16 1.11±0.08 22.29±1.53 17.83±2.14 18.01±1.94 18.26±2.09 18.54±1.96 0.09±0.02 0.07±0.01 0.07±0.01 0.07±0.01 0.06±0.00 1) Norml, Wistr rt without slt;, purified slt;, white minerl-rich slt (3 yer);, white minerl-rich slt (5 yer);, moo slt. 2) Vlues with ll common superscripts within the sme column re not significntly different (P<0.05). 과에서도체중변화는유의적인차이가나타나지않았다. 또한일일체중증가량및식이섭취량은각실험군간의유의적인값차이가없었고, 식이효율은소금투여군이정상군에비해유의적으로감소하는경향을보였으나소금투여군들간에는유의적인변화는나타나지않았다. 본연구결과를토대로소금종류에따른체중변화와식이효율은 GK rt에서관찰되지않아, 소금시료에따른영향은배제할수있을것으로사료된다. 장기무게변화 Tle 2에서처럼소금투여가당뇨질환실험동물의장기무게에미치는변화를살펴보았다. 간, 신장, 비장등장기무게는소금투여군이정상군인 Wistr rt에비해유의적인증가를보여주었으나소금투여군사이에는유의성이나타나지않았다. Kuot 등 (12) 의실험결과에서도 Wistr rt 에비해 GK rt군에서만간과신장무게가유의적으로증가하는경향을나타내어본실험과유사한결과를보여주었다. Tle 2. Reltive orgn weight of liver, kidney, nd spleen etween the norml nd GK rts Group 1) Reltive orgn weight (g/100 g ody weight) Liver Kidney Spleen Norml 2.41±0.13 2)3) 2.83±0.10 2.74±0.07 2.74±0.16 2.70±0.14 0.60±0.04 0.79±0.05 0.79±0.05 0.79±0.05 0.81±0.06 0.13±0.01 0.18±0.01 0.17±0.01 0.17±0.01 0.18±0.01 1) Groups re the sme s in Tle 1. 2) Men±SD. 3) Vlues with ll common superscripts within the sme column re not significntly different (P<0.05). 혈중성분변화소금투여가당뇨질환실험동물의혈청지질조성에미치는영향은 Tle 3에나타내었다. 혈청중중성지방 (triglycerides) 함량은정제염투여군 () 이정상군에비해다소낮게나타났으며모든천일염투여군 (WS) 이 군에비해유의성 (P<0.05) 있는감소를나타내었다. 천일염투여군에서혈청지질함량의감소는천일염이체내중성지질의배설을증가시킴으로써체내지질농도를낮추는것으로사료된다. 총콜레스테롤함량은소금투여군이정상군 (63.71± 11.97 mg/dl) 에비해유의적인증가를보여주었으나천일염투여군들간에유의적인차이는나타나지않았고죽염투여군 (75.20±5.22 mg/dl) 이 투여군 (86.71±2.81 mg/ dl) 에비해유의적인감소를나타내었다. HDL 콜레스테롤함량은정상군에비해소금투여군에서는다소증가되는경향을보여주었으나소금투여군사이에서는유의성은나타나지않았다. 렙틴 (leptin) 은체지방량의변화에의해영향을받으며혈청내인슐린농도에따라비례적으로증가하고인슐린에의해분비가촉진되는것으로알려져있다 (13). 렙틴함량에서는소금투여군이정상군에비해유의적으로감소하는경향을보였으며, 와 투여군은 투여군에비해다소증가하는경향을보였지만통계적유의성은나타나지않았다. 혈장중요소질소함량 (lood ure nitrogen, BUN) 은신장기능장애와관련된지표로고혈압, 당뇨병, 통풍, 항생제투여등으로증가한다고하였다 (14). 소금투여군이정상군에비해감소하는경향을보였으나전체그룹간에는유의성이나타나지않아앞서소금섭취로인한신장무게증가와 Tle 3. Effect of slt on the concentrtion of serum lipids etween norml nd GK rts Group 1) Triglyceride (mg/dl) t-cholesterol (mg/dl) HDL-Cholesterol (mg/dl) Leptin (ng/ml) BUN (mg/dl) Norml 90.86±18.09 2)3) 74.71±14.27 46.67±12.34 cde 34.33±9.56 ef 28.20±5.45 f 63.71±11.97 c 86.71±2.81 82.50±5.96 84.17±5.12 75.20±5.22 53.86±9.55 76.17±2.14 74.83±5.42 77.67±3.83 70.20±4.87 5.40±0.75 3.97±0.70 4.10±0.35 4.13±0.50 4.22±0.68 15.13±0.93 NS4) 14.27±1.98 13.77±1.66 13.57±1.49 13.72±2.13 1) Groups re the sme s in Tle 1. 2) Men±SD. 3) Vlues with ll common superscripts within the sme column re not significntly different (P<0.05). 4) NS, not significnt.
김영섭 김행란 김소영 358 염증 등 신장질환과의 연관성을 판단하기는 어렵다. 였는데, 소금투여군 간에는 통계적인 유의성이 관찰되지 않 았다. 혈당 및 OGTT에 미치는 영향 소금투여가 당뇨질환 실험동물의 혈당에 미치는 영향은 인슐린과 글루카곤 분비에 미치는 영향 Fig. 1에 제시하였다. 본 실험결과 전체 소금투여군은 정상 소금투여가 당뇨질환 실험동물의 인슐린과 글루카곤의 군에 비해 유의적으로 혈당이 상승하는 경향을 보여주었으 분비에 미치는 영향을 살펴본 결과는 Tle 4에 제시하였 며 2주, 6주, 12주차 혈액 시료를 비교하였을 때 소금투여군 다. 인슐린의 농도는 정상군(0.95±0.06 ng/ml)에 비해 소 에서도 특히 정제염투여군은 지속적인 상승을 보여준 반면 금투여군에서는 0.70~0.78 ng/ml 범위로 감소하는 경향 천일염투여군은 실험기간 동안 일정하게 유지되었다. 12주 을 나타내었지만 소금투여군 간에는 유의적인 변화는 관찰 차 분석결과를 보면 천일염투여군(, )과 죽염투여 되지 않았다. 군()은 정제염투여군()에 비해 유의적으로 혈당이 저 혈중 글루카곤 수준은 정상군(309.86±105.18 pg/ml) 하하는 경향을 보였다. 이는 해양심층수를 지속적으로 투여 에 비해 소금투여군은 다소 증가하는 추세를 보였으며 정제 한 제2형 당뇨쥐에서 혈당수치가 정상군에 비해 유의적으로 낮았다는 보고와 유사한 결과로(10), 본 실험을 통해 정제염 에 비해 다른 소금들에 의한 혈당 저하 효과를 기대할 수 Tle 4. The chnge of lood insulin nd glucgon levels in norml nd GK rts 1) 있음을 시사한다. 당부하시험(orl glucose tolernce ttest, OGTT) 결과 는 Fig. 2에 제시하였다. 포도당 섭취 후 30분 경과되었을 때 소금투여군이 정상군에 비해 증가하는 경향을 보였으며 120분이 경과된 후 정상군은 정상수준으로 회복되었으나 1) 소금투여군은 180분이 경과되어서야 원래 수준으로 회복하 2) Norml 160 Blood glucose (mg/dl). 140 100 120 Group Insulin (ng/ml) Glucgon (pg/ml) Norml 0.95±0.062)3) 0.70±0.08 0.70±0.17 0.74±0.18 0.78±0.17 309.86±105.18NS4) 380.67±207.07 358.50±78.50 367.00±99.50 368.80±49.57 Groups re the sme s in Tle 1. Men±SD. 3) Vlues with ll common superscripts within the sme column re not significntly different (P<0.05). 4) NS, not significnt. c 80 60 40 20 0 2 6 12 Week Fig. 1. Effect of the slt dministrtion on lood glucose level in norml nd GK rts. Groups re the sme s in Tle 1. Vlues with ll common superscripts within the sme column re not significntly different (P<0.05). Norml 330 Bood glucose (mg/dl). Norml 280 230 180 130 80 0 30 60 90 120 180 Fig. 2. Effect of the slt dministrtion on orl glucose tolernce test (OGTT) in norml nd GK rts for 11 weeks. Groups re the sme s in Tle 1. Fig. 3. Histologicl oservtions for insulin of pncres in treted GK rts ( 400). Groups re the sme s in Tle 1.
미네랄이풍부한천일염이 Goto-Kkizki Rt 에미치는영향 359 염투여군 (380.67±207.07 pg/ml) 에비해천일염투여군 (358.50±78.50~367.00±99.50 pg/ml) 에서의상승폭이더작았으나유의적인차이는관찰되지않았다. 췌장의조직학적변화소금섭취에따른췌장의랑게르한섬세포의변화를관찰하기위한 hemtoxylin & eosin 염색결과는 Fig. 3에제시하였다. 정상군의췌장은췌도세포가규칙적이고원형을유지한반면, 소금을투여한 GK rt에서는랑게르한스섬의원형이파괴되었고췌도세포의불규칙적인배열이관찰되었다. 그러나정제염투여군 () 과비교시소금투여군중천일염투여군 () 과죽염투여군 () 에서는랑게르한스섬의배열이비교적규칙적이고정상에근접하는형태를유지하는것을확인할수있었다. 천일염 군의경우 에비해그원형이파괴되었지만, 정제염 군에비해서는파괴정도가심하지않은것으로판단된다. 말똥성게껍질추출물이 GK rt의항당뇨효과에관한연구에서도 GK rt의췌장은 Wistr rt에비하여췌도세포내공포성변화, 췌도세포의집락형성과선방세포의위축및불규칙한배열이관찰되었다고하였다 (15). 요약본연구에서는 Goto-Kkizki 당뇨질환모델을통해미네랄이풍부한천일염의항당뇨효과를관찰하고자하였다. 동일한주령의 Wistr rt 정상군에비해소금투여군에서는간, 신장, 비장등장기무게는유의적으로증가하는경향을보였지만소금투여군사이에는유의성이나타나지않았다. 혈중성분변화에서는총콜레스테롤함량은죽염투여군 () 이정제염투여군 () 에비해유의적으로감소하는경향을보여주었으며혈청중성지방은모든천일염투여군이정제염보다유의적으로감소하는경향을나타내었다. 혈당수치는정제염투여군은실험기간동안지속적인상승추세를보여주었지만천일염투여군은상승하다가일정기간에서는유지되는경향을보였으며 12주차결과에서는정제염투여군에비해유의적인차이로혈당저하효과를보였다. 혈중인슐린농도는정제염투여군에서정상군에비해유의적인감소를보였으며천일염투여군에서다소상승하는추세를보였지만유의성은나타나지않았다. 췌장의조직학적변화를관찰한결과정제염투여군에비해천일염투여군에서랑게르한스섬의배열이비교적규칙적이고원형에근접하는형태를유지하는것을확인할수있었다. 따라서본연구결과를토대로미네랄이풍부한천일염이당뇨질환을완화시킬수있는가능성이있을것으로사료되나앞으로이에대한보다심도있는메커니즘연구가필요하다고생각된다. 감사의글 본연구는농촌진흥청공동연구사업 ( 과제번호 : PJ009366) 의지원에의해이루어진것으로감사드립니다. REFERENCES 1. Reven GM. 1993. Role of insulin resistnce in humn disese (syndrome X): n expnded definition. Annu Rev Med 44: 121-131. 2. Cornier MA, Dele D, Hernndez TL, Lindstrom RC, Steig AJ, Sto NR, Vn Pelt RE, Wng H, Eckel RH. 2008. The metolic syndrome. Endocr Rev 29: 777-822. 3. Kim DH, Rhim JW, Lee SB. 2003. Chrcteristics of seweed slts prepred with vrious seweeds. Koren J Food Sci Technol 35: 62-66. 4. H JO, Prk KY. 1998. Comprison of minerl contents nd externl structure of vrious slts. J Koren Soc Food Sci Nutr 27: 413-418. 5. Chng M, Kim IC, Chng HC. 2010. Effect of solr slt on the qulity chrcteristics of doenjng. J Koren Soc Food Sci Nutr 39: 116-124. 6. Kim H, Choi CR, Hm KS. 2007. Qulity chrcteristics of white pn reds prepred with vrious slts. J Koren Soc Food Sci Nutr 36: 72-80. 7. Chng JY, Kim IC, Chng HC. 2011. Effect of solr slt on the fermenttion chrcteristics of kimchi. Koren J Food Preserv 18: 256-265. 8. Prk JW, Kim SJ, Kim SH, Kim BH, Kng SG, Nm SH, Jung ST. 2000. Determintion of minerl nd hevy metl contents of vrious slts. Koren J Food Sci Technol 32: 1442-1445. 9. Kwon DK, Lee KH, Song YJ. 2010. The effect of rine minerl wter supplementtion on ntioesity nd ntidietic. Kore J Sports Sci 19: 1443-1453. 10. Hwng HS, Kim HA, Lee SH, Yun JW. 2008. Anti-oesity nd ntidietic effects of deep se wter on o/o mice. Mr Biotechnol 11: 531-539. 11. Americn Institute of Nutrition. 1977. Report of the Americn Institute of Nurtition d hoc Committee on Stndrds for Nutritionl Studies. J Nutr 107: 1340-1348. 12. Kuot M, Wtne R, Ksw H, Iino N, Sito A, Kumgi T, Fujimur S, Kdowki M. 2013. Rice protein meliortes the progression of dietic nephropthy in Goto-Kkizki rts with high-sucrose feeding. Br J Nutr 110: 1211-1219. 13. Ahrén B, Månsson S, Gingerich RL, Hvel PJ. 1997. Regultion of plsm leptin in mice: influence of ge, high-ft diet, nd fsting. Am J Physiol 273: 113-120. 14. Son DW, Kim DG, Lee SJ. 2011. Effect of nturl functionl mixture on the descent of lood glucose level in streptozotocin-induced dietic (type I) rts (II). Koren J Culinry Res 17: 238-247. 15. Kim KS, Kim DI, Lim AK, Yoon SR, Kim JO, Lee GD. 2011. Anti-dietic effects of hemicentrotus pulcherrimus shells on non-oese type 2 dietic Goto-Kkizki rts. J Koren Soc Food Sci Nutr 40: 1537-1543.