J Korean Soc Food Sci Nutr 한국식품영양과학회지 43(3), 341~348(2014) http://dx.doi.org/10.3746/jkfn.2014.43.3.341 고지방식이를섭취한마우스에서홍국균균사체 - 고체발효원두커피의비만억제및지질저하효과 성지혜 1 신지영 2 김훈 2 백길훈 1 유광원 3 연제영 1 이준수 1 1 충북대학교식품생명공학과 2 ( 주 ) 코시스바이오기업부설연구소 3 한국교통대학교식품영양학과 Anti-oesity and Anti-hyperlipidemic Activities of Fermented Coffee with Monascus ruer Mycelium y Solid-State Culture of Green Coffee Beans Jeehey Sung 1, Ji-Young Shin 2, Hoon Kim 2, Gil-Hun Baek 1, Kwang-Won Yu 3, Jeyeong Yeon 1, and Junsoo Lee 1 1 Dept. of Food Science and Biotechnology, Chunguk National University, Chunguk 361-763, Korea 2 R&D Center, CosisBio Co., Ltd., Chunguk 365-863, Korea 3 Dept. of Food and Nutrition, Korea National University of Transportation, Chunguk 368-701, Korea ABSTRACT We investigated the anti-oesity and anti-hyperlipidemic effects of extracts of two roasted coffee eans (Vietnam rousta and Ethiopia mocha sidamo G2) and fermented coffee eans with Monascus ruer mycelium (MR) y solid-state culture. C57B/L6 mice were divided into seven groups: normal diet () group, high fat diet () group, and groups with hot water extracts from Vietnam rousta coffee eans (), MR-fermented Vietnam rousta coffee eans (), MR-fermented Vietnam rousta coffee eans with 10% rown rice (- MR-BR10), Ethiopia mocha sidamo G2 coffee eans (), and MR-fermented Ethiopia mocha sidamo G2 coffee eans (). After 6 weeks, ody weight gain and food efficiency ratio were higher in the group, ut significantly reduced in the coffee extracts-fed groups. The group showed greater ody weight reduction than the group. The serum triglyceride, total cholesterol, and LDL-cholesterol levels as well as the atherogenic index and cardiac risk factor all tended to decrease in groups fed Vietnam rousta coffee extracts compared to the group. These results suggest that Vietnam rousta and Ethiopia mocha sidamo G2 may e used to make functional coffee everages with anti-oesity and anti-hyperlipidemic activities. Key words: Monascus ruer, fermentation, coffee, anti-oesity, anti-hyperlipidemia 서 최근경제성장과더불어국내의식생활이서구화되면서지질의섭취량이늘어나고그에따라비만인구도증가하는추세이다. 특히비만은혈중콜레스테롤이나중성지방의수준을상승시키며당뇨, 고혈압, 뇌졸중, 동맥경화증과같은만성질환의원인으로알려지면서전세계적으로심각성이대두되고있다 (1,2). 이와같은질병을예방하기위한일환으로혈청콜레스테롤농도를저하시키는기능성식품에대한관심이고조되고있으며최근에는항비만효능을나타내는기능성식품소재로가르시니아캄보지아, 마테차, 오미자추출물등의식물성식품소재가활용되고있다 (3-5). 전세계적으로하루에도수백만잔이상의커피음료가매 론 Received 1 Novemer 2013; Accepted 20 Novemer 2013 Corresponding author. E-mail: junsoo@chunguk.ac.kr, Phone: +82-43-261-2566 일소비되고있으며국내에서도커피전문점의확산과자가소비증가등커피시장이지속적으로성장하고있다. 2011 년을기준으로한국의연간커피소비량은한국성인 1명당커피 338잔을소비한것으로알려져있다 (6). 커피는인류가가장많이마시는기호음료로다른식품에비해폴리페놀및플라보노이드와같은항산화성분함량이높아세포손상을유도하는자유라디칼소거능이높다고알려져있다 (7-9). 특히커피는생체내에서항산화작용을나타내는 melanoidin과항암성물질로작용하여기능성소재의성분으로보고되어있는 chlorogenic acid를다량함유하고있다 (10). 하지만커피의과다섭취는정서불안, 신경과민, 수면장애및위장장애등의카페인중독증 (caffeinism) 을유발할수있다고알려져있으며, 카페인을섭취하는사람이카페인을섭취하지않게되면두통, 우울증, 불안, 피로와같은금단증상을나타내기도한다 (11,12). 따라서커피의유용성분극대화와함께유해성분을감소시키기위한다양한공정개발
342 성지혜 신지영 김훈 백길훈 유광원 연제영 이준수 과이에따른기능성커피의개발은일상적으로섭취하는기호식품을통하여여러만성질환예방에크게기여할수있을것으로생각된다. 홍국 (red yeast rice, red koji) 은붉은색의사상균인 Monascus 속의균을곡류에접종하여제조한것으로, Monascus 속의홍국균이생산하는홍국색소는식품착색제및소화촉진과혈류개선을위한식품첨가물로이용되고있다 (13). 특히홍국이생산하는 monacolin K 및그유도체와 γ-aminoutyric acid 등은콜레스테롤의생합성억제작용, 혈압강하작용, 항암작용, 항산화활성등다양한기능성을나타낸다고알려져있어각종만성질환예방을위한식품신소재로서각광받고있다 (14-16). 최근홍국의우수한생리활성효과및홍국균을이용한발효기술의진보로천연물의생리활성효능이증가된발효산물을얻거나또는상호간의상승효과에의한증진된생리활성효능을입증하여새로운건강기능식품개발에활용하려는연구가활발하게이루어지고있다 (17). 본연구에서는원두커피와홍국의지질저하및항비만활성의상승효과를기대하기위하여원두커피를홍국으로발효시켜만든홍국균고체발효원두커피열수추출물을고지방식이쥐에급여하여지질대사개선및항비만에미치는영향을규명함으로써홍국균고체발효원두커피를기능성식품소재로활용할수있는기초자료를제공하고자한다. 재료및방법홍국균균사체의종균배양고체발효에사용된홍국균균사체 (Monascus ruer) 는농촌진흥청국립농업과학원농업유전자원센터 (Gyeonggido, Korea) 로부터분양받았으며, 균사체는 potato dextrose agar(difco Laoratories, Detroit, MI, USA) 평판배지에서 25 C로약 7~10일간배양한후 potato dextrose roth(difco) 가담긴 Erlenmeyer flask에접종하여 shaking incuator(jeio tech, Daejeon, Korea) 에서배양하였다. 커피생두고체발효용홍국균균사체는 PDB배지에서 3회정도계대배양한종균으로실험에사용하였다. 홍국균균사체-고체발효커피생두의제조본실험에사용된커피는베트남로부스타 (Vietnam rousta: VR, AMC Co., Ltd., Gyeonggi, Koera) 와에티오피아모카시다모 G2(Ethiopia mocha sidamo: ES, GSC international Co., Ltd., Seoul, Korea) 두품종으로커피생두 (green coffee ean) 상태로구입하여시료로사용하였다. 커피생두는각각 100 g( 수분함량 13~14%) 을칭량하여 2 배수의물로 2시간동안 30 C에서침지하여조직을연화시킨후물기를제거한다음 121 C에서 120분간고압멸균하였다. 멸균된커피생두에확보한홍국균균사체종균 10 ml를접종하고 25 C에서모두 10일동안고체배양하였으 며, 발효가종료된커피생두는 50 C에서 48시간건조하여홍국균균사체-고체발효커피생두로조제하였다. 고체발효원두커피및열수추출물의제조커피생두및홍국균균사체-고체발효커피생두는 coffee roaster(genecafe, Gyeonggi-do, Korea) 에서중배전 (235~240 C, 12~13분간로스팅 ) 하여각각의고체발효원두커피 (roasted coffee) 로조제한후 coffee grinder (Bazzatra, Gyeonggi-do, Korea) 를이용하여동일크기로분쇄하였다. 원두커피의열수추출물은이후 20배의물을가한후 2시간 90 C에서 24시간추출하였으며, 여과지를이용하여잔사를제거하였다. 추출여과액은원심분리하여침전물을제거하고상등액은농축및동결건조하여시료로사용하였다. 실험동물, 식이조성및사육동물실험은충북대학교동물실험윤리의원회의심의 ( 승인번호 CBNUA-576-13-01) 를거친후진행하였으며실험동물은 6주령의 C57BL/6J mice를중앙실험동물 (Central La. Animal Inc., Seoul, Korea) 로부터구입한후 1주일간정상식이로적응기간을가진후실험에사용하였다. 고지방식이와정상식이군의사료는 Tale 1과같은조성으로 Research Diet Inc.(New runswick, NJ, USA) 에서구입한것을사용하였다. 실험군 (Tale 2) 은정상식이를공급한정상식이군 ( groups), 고지방식이실험군 ( groups), 고지방식이와베트남로부스타열수추출물 (), 고지방식이와홍국균으로발효한베트남로부스타열수추출물 (), 고지방식이와홍국균으로발효한베트남로부스타에 10% 발아현미를첨가한열수추출물 (- VR-MR-BR10), 고지방식이와에티오피아모카시다모 Tale 1. Compositions of the experimental diets 1) (g/kg diet) Experimental groups 2) Ingredient Casein L-Cystine Corn starch Maltodextrin 10 Sucrose Cellulose Soyean oil Lard Mineral mix S10026 Dicalcium phosphate Calcium caronate Potassium citrate Vitamin mix V10001 Choline itartrate 200 3 402.2 70 172.8 50 25 20 10 13 5.5 16.5 10 2 200 3 214.7 100 172.8 50 25 177.5 10 13 5.5 16.5 10 2 1) The diet was prepared to e isocaloric, 473 kcal/100 g, in experimental groups except normal diet (385 kcal/100 g) (Formulated y EA Ulman, Ph.D., Research Diets, Inc.). 2), normal diet;, high fat diet.
커피의비만억제및지질저하효과 343 Tale 2. Description for experimental groups Groups HF -BR10 Description Normal diet High fat diet High fat diet+oral administration of hot water extracts from Vietnam rousta coffee eans High fat diet+oral administration of hot water extracts from Monascus ruer-fermented Vietnam rousta coffee eans High fat diet+oral administration of hot water extracts from Monascus ruer-fermented Vietnam rousta coffee eans with 10% rown rice High fat diet+oral administration of hot water extracts from Ethiopia Mocha sidamo G2 coffee eans High fat diet+oral administration of hot water extracts from Monascus ruer-fermented Ethiopia mocha sidamo G2 coffee eans G2 열수추출물 (), 고지방식이와홍국균으로발효한에티오피아모카시다모 G2 열수추출물을경구투여한군 () 의 7군으로나누고각군당 10마리씩 6주간사육하였다. 사육중식이는하루에한번씩평균적인섭취량에맞추어제한적으로공급하였으며, 고지방식이를기반으로주 7회커피열수추출물을 100 mg/kg ody weight 로경구투여하였다. 식수는자유롭게섭취하도록하였고모든실험식이는사육기간동안냉동보관하였다. 사육실의온도는 23±1 C, 습도는 50~60% 로유지하였으며조명은 12시간주기로하였다. 체중변화및사료섭취량조사사육기간중실험동물의체중은주 2회측정하였으며, 매일전날섭취한사료를측정하여사료섭취량을기록하였다. 사료효율 (food efficiency ratio, FER) 은총사료섭취량에대한체중증가량의비를백분율로환산하여계산하였다. 내장지방조직의분석각실험군의체내에축적된지방조직의무게를조사하기위해부고환주위지방 (epididymal fat) 을적출하여 phosphate uffered saline으로세척하고조직에남아있는물기를제거한다음중량을측정하였다. 각장기의중량을측정하여절대장기무게및상대장기무게를산출하여비교하였고, 무게측정후광학현미경하에서 image analysis system(ipkr-1003, Saramsoft Co., Ltd., Anyang, Korea) 을이용하여그룹별평균지방세포의크기를산출하였다. 병리조직학적검사적출한부고환지방조직및간은육안적인소견을관찰한후 10% 중성포르말린액에고정한후일반적인조직처리과정에따라 4 μm 두께의조직절편을제작한다음 hematoxylin&eosin(h&e) 으로염색하여광학현미경으로관찰하였다. 혈액및장기채취시험물질투여 6주종료후 16시간절식시킨후 diethyl ether로마취한다음복대동맥에서채혈하였고, 혈액을약 30분간실온에방취시킨후원심분리하여얻은혈청을생화학적분석에사용하였다. 채혈후간과부고환지방조직을적출하여냉장보관된 0.9% 생리식염수로세척하고이물질을제거시킨다음여과지로물기를제거한후무게를측정하였다. 통계처리실험으로부터얻어진결과는평균 ± 표준오차 (SE) 로나타내었다. 모든결과들에대해분산의동질성을비교하기위한 Levene's test를실시하였고, 분산이동질성을갖는경우 one-way analysis of variance(anova) 를실시하여유의성이관찰되면대조군과의유의차가있는시험군을구별하기위하여 Dunnett's t-test와실험군들과의유의차를알아보기위하여 Tukey's 검정을실시하였다. 혈액의생화학적분석분리한혈청을이용하여지질농도로서중성지방 (triglyceride, TG), TC(total cholesterol), HDL(high density lipoprotein) 콜레스테롤, LDL(low density lipoprotein) 콜레스테롤을혈청자동분석기 (Hitachi 7170, Instrument Hitachi Ltd., Tokyo, Japan) 로분석하였다. 심혈관계질환의위험도판정에이용되는동맥경화지수 (atherogenic index, AI) 는 { 총콜레스테롤-(HDL 콜레스테롤-중성지방 /5)} 에의하여계산하였고, 심혈관위험지수 (cardiac risk factor, CRF) 는 ( 총콜레스테롤 /HDL 콜레스테롤 ) 에의하여구하였다 (18). 결과및고찰체중증가와식이섭취량정상식이및고지방식이와원두커피및홍국균고체발효원두커피열수추출물을 100 mg/kg/day로 6주간경구투여후쥐의체중증가량에대한결과는 Fig. 1과같다. 체중변화에있어서고지방식이군 (HDF) 에서지속적인체중증가가관찰되었고정상식이군 () 과비교하여 HDF에서유의적으로체중이증가하는것으로보아고지방식이로인하여비만이유도된것을관찰할수있었다. 이와는대조적으로고지방식이를급여한쥐에게두품종의원두커피및이를
344 성지혜 신지영 김훈 백길훈 유광원 연제영 이준수 Body weight (g). 34 32 30 28 26 24 22 -BR10 0 3 7 10 14 17 21 24 28 31 35 38 41 Period (days) Fig. 1. Change in ody weight gain of mice fed experimental diets for 6 weeks. * P<0.05 or ** P<0.01 compared with the group y Dunnett's t-test. The experimental groups are the same as in Tale 2. 홍국균으로고체발효한원두커피열수추출물을경구투여한군에서는뚜렷한체중저하효과를볼수있었다. 정상식이및고지방식이를급여한쥐에게원두커피및홍국균고체발효원두커피열수추출물을 6주동안급여한후식이섭취량, 체중증가량및식이효율을비교한결과는 Tale 3과같다. 6주동안의체중증가량은고지방식이군 () 이 9.97±0.82 g으로가장큰체중증가를보였으며, 시료를투여한군에서는 군 < 군 < -RB10군 < 군 < 군의순서로체중이증가하였다. 에티오피아모카시다모 G2종과비교하여베트남로부스타종을고지방식이쥐에투여하였을때체중증가량이더낮았다. 일반적으로다른커피품종들과비교하여베트남로부스타종에서항산화성분과항산화활성이월등히높다고이미알려져있으며 (19), 본연구결과에서도베트남로부스타종을투여한고지방식이쥐에서체중증가량이현저히감소하는것으로보아베트남로부스타종이다량함유하고있는생리활성물질에서기인했을것으로생각된다. 또한베트남로부스타종의경우홍국균으로 Tale 3. Effect of hot-water extracts from various coffee eans on food intake and food efficiency ratio in mice fed experimental diets for 6 weeks Groups 1) - BR10 Food intake (g/week) 27.41±1.67 **3) 20.10±0.37 17.53±0.59 ** 17.59±0.80 * 20.76±1.63 17.99±0.38 * 18.97±0.56 Body weight gain (g) 5.52±0.66 ** 9.97±0.82 6.00±0.62 ** 6.25±0.50 ** 6.41±0.51 ** * 7.34±0.63 * 6.74±0.43 ** * ** ** FER 2) (%) 6.40±1.38 *** 14.73±1.54 9.83±0.64 * 10.69±0.63 * 9.16±0.90 ** 12.11±1.09 10.69±0.61 * 1) See the legend of Tale 2. 2) FER (food efficiency ratio): {ody weight change (g)/ food intake (g)} 100. 3) The results are means±se for 10 mice in each group. * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001 compared with the y Dunnett's t-test. 발효하지않은원두커피의열수추출물을투여한 군, 홍국균으로고체발효한베트남로부스타의열수추출물투여한 군및 10% 발아현미를첨가하여홍국균으로고체발효한베트남로부스타의열수추출물을투여한 -RB10군에서는유의적인차이를보이지않았으나, 에티오피아모카시다모 G2 품종의경우고지방식이를한쥐에홍국균으로발효하지않은원두커피열수추출물을처리하였을때보다홍국균으로고체발효한원두커피의열수추출물을투여하였을때체중증가량이유의적으로감소하였다. Shin 등 (20) 은커피생두에홍국균균사체를고체발효하여발효원두커피를제조하였을때고체발효한원두커피에서항산화및면역활성이일반원두커피에비해유의적으로증가하였으며, 카페인함량에영향을주지않으면서 chlorogenic acid를유의적으로증가시킨다는연구결과를보고하여홍국균에의한커피의생물학적전환 (iotransformation) 가능성을제시하였다. Cha 등 (14) 은홍국균으로발효한홍삼분말이일반홍삼분말보다고지방식이를한흰쥐에서더높은혈청콜레스테롤저하효과, 간조직의지질억제활성및항산화물질의증가를나타냄으로써홍국균으로인한지질저하및항산화효과의상승효과에대해보고하였다. 본연구결과에티오피아모카시다모 G2종의경우홍국균으로발효후에제조한원두커피추출물이고지방식이쥐에서체중증가량을현저히저하시키는것으로나타나이품종의경우홍국균발효가항산화및면역활성뿐만아니라항비만활성을증가시킬가능성이있는것으로판단된다. 식이섭취량 (Tale 3) 은고지방식이군이정상식이군에비하여감소하였고, 고지방식이에원두커피열수추출물을투여한군들중 군, 군, 군의식이섭취량은고지방식이대조군에비하여유의적으로낮아졌는데, 이는고지방식이로인하여에너지밀도가높아짐에따라에너지균형을맞추기위한적응현상으로사료된다. 식이효율은에너지밀도가높은고지방식이군이 14.73 ±1.54% 로, 에너지밀도가낮은정상식이군의식이효율인 6.40±1.38% 에비하여유의적으로증가하였고, 고지방식이에원두커피열수추출물을투여한군들중 군을제외한나머지군 (,, - MR-BR10, ) 의식이효율이고지방식이군에비하여유의적으로감소하였다. 앞선체중증가량결과와마찬가지로에티오피아모카시다모 G2종의경우홍국균으로고체발효한후고지방식이를한쥐에커피추출물을투여하였을때쥐의식이효율이현저히감소하는것을확인할수있었다. 베트남로부스타종의경우고지방식이를한쥐에홍국균발효전후커피추출물의투여가쥐의식이효율에유의적인차이를보이지않았으나, 발아현미 (10%) 를첨가하여커피생두를발효한후추출물을투여하였을때의쥐의식이효율이유의적으로감소하였다.
커피의 비만억제 및 지질저하 효과 Tale 4. Effect of hot-water extracts from various coffee eans on liver and adipose tissue weight in mice fed experimental diets for 6 weeks Groups1) -BR10 Liver (g) 2)*** 4.64±0.07 3.61±0.07 3.90±0.07** 3.83±0.05* 3.69±0.10 3.50±0.05 3.41±0.06* Epididymal adipose tissue (g) *** 1.52±0.10 4.18±0.23 2.36±0.32*** 2.80±0.29** 2.90±0.16*** 3.02±0.23** 2.77±0.27** 1) 345 일반적으로 고지방 식이의 섭취는 각 장기와 피하에 지방 을 축적하고 지질대사에도 이상을 초래하여 각종 대사 장애 와 고혈압, 고지혈증 등을 일으킬 수 있다(1). 본 실험에서는 고지방 식이를 섭취한 쥐의 지방질 축적을 확인하기 위하여 마우스의 간을 적출하여 간 조직에 H&E staining을 실시한 결과(Fig. 2(A)), 정상 식이군의 간세포에는 지방침착 현상 을 볼 수 없었으나 고지방 식이의 경우 간세포 내 지방 축적 현상이 뚜렷이 관찰되었다. 반면 원두커피 열수추출물을 투 여한 모든 군에서 정상 식이를 섭취한 군과 같이 간세포 내 지방이 관찰되지 않았으며 커피추출물의 지방간 억제효과 See the legend of Tale 2. 2) The results are means±se for 10 mice in each group. * P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 compared with the y Dunnett's t-test. 지방조직의 형태학적 관찰 간조직의 무게 및 지질 침착도 부고환주위 지방(epididymal fat)조직의 축적 정도를 살펴 를 확인할 수 있었다. 내장지방의 축적 정도를 가늠하는 척도로 이용되고 있는 각 식이섭취군의 간조직 무게를 비교한 결과는 Tale 4 본 결과, 6주간 고지방 식이를 섭취한 군의 부고환 지방 와 같다. 체중 당 간조직의 무게는 고지방 대조군이 정상 무게가 4.18 g으로 정상 식이를 섭취한 쥐의 부고환 지방의 식이군에 비해 유의적으로 감소하였고, 고지방 식이군에 비 무게 1.52 g보다 현저히 증가하였다. 반면 두 품종의 원두커 하여 커피추출물을 투여한 군과 군 피 및 홍국균-고체발효 원두커피 열수추출물을 투여한 각 은 체중 당 간조직 중량이 다소 증가하였으나, - 군에서는 < < < - MR는 유의적으로 감소하였다. 본 실험에서는 모든 실험군 VR-MR-BR10< 순으로 쥐의 지방조직 무게가 유 에서 절대적인 간 조직의 중량 변화가 관찰되지 않았으나, 의적으로 감소하였으며 커피추출물에 의한 지방축적 억제 고지방 식이군 쥐에서는 체중증가량이 급격히 증가하여 상 효과를 확인할 수 있었다(Tale 4). 또한 고지방 식이에서는 대적인 체중 당 간조직의 무게가 감소하는 경향을 보이는 2 부고환 지방의 지방조직 크기가 6.60 μm 로 정상 식이군의 것으로 사료된다. 1.38 μm2에 비해 약 5배 정도 증가하였으나, 커피추출물을 (A) (B) Fig. 2. Histological change of (A) liver tissue and (B) fat tissue around testicle in mice fed experimental diets for 6 weeks. The experimental groups are the same as in Tale 2.
346 성지혜 신지영 김훈 백길훈 유광원 연제영 이준수 (A) 2 ). Epididymal fat size (µm (B) Relative adipocyte size (% of ). 8 7 6 5 4 3 2 1 0 600 500 400 300 200 100 0 c c a c -MR -MR -MR -VR -VR-BR10 -ES a c -MR -MR -MR -VR -VR-BR10 -ES Fig. 3. Change of epididymal fat size (A) and relative adipocyte size (B) in mice fed experimental diets for 6 weeks. The same superscript letter are not significantly different at P<0.05 y Tukey's test. The experimental groups are the same as in Tale 2. 투여하였을경우부고환지방의크기가현저히줄어드는효과가관찰되었다 (Fig. 3). 정상식이군에비해고지방식이급여시 Fig. 2(B) 에서처럼부고환지방세포의 hypertrophy가관찰되었으며고지방식이급여후커피추출물의투여는부고환지방세포의크기를유의적으로감소시키는경향을나타냈다. 혈중지질농도와동맥경화지수및심혈관위험지수일반적으로비만은흔히고지혈증과고콜레스테롤증이동반되며식이에의한혈중중성지방과콜레스테롤이증가하는현상이나타난다고보고되어있다 (21). 본실험에서 혈중의총지방과중성지방및콜레스테롤함량을조사한결과는 Tale 5와같다. 혈청내중성지방은고지방식이에의해가장큰영향을받는데고지방식이만을섭취한 군 (80.23 mg/dl) 에비해커피추출물을투여한다섯가지실험군 [(58.27 mg/dl), (51.48 mg/ dl), -BR10(58.98 mg/dl), (59.11 mg/dl), (59.54 mg/dl)] 모두중성지방수치가유의적으로감소하였다. 혈청의총콜레스테롤함량또한비슷한경향을나타냈으며커피추출물을투여한모든실험군의콜레스테롤수준이고지방식이를급여한군에비해다소감소하여커피추출물에대한혈청의콜레스테롤침착저해능을확인할수있었다. LDL 콜레스테롤은주로동맥혈관벽에붙어동맥경화를일으키거나심장질환의원인이되는인자로혈중농도가높아질수록그위험성이커지는반면, HDL 콜레스테롤은혈액중의동맥경화를일으키는저분자콜레스테롤을제거하여간으로이동시키는역할을하는좋은콜레스테롤로알려져있다 (1). 본실험에서는혈장중 LDL 콜레스테롤의농도는정상식이를급여한 (3.67 mg/dl) 군에비해 (10.62 mg/dl) 군이유의적으로높은값을나타냈으며, 이와는대조적으로 HDL 콜레스테롤의농도는정상식이를급여한군에서는 111.11 mg/dl, 고지방식이를급여한군에서는 87.11 mg/dl로유의적으로낮은값을나타냈다. 군에서는 에비해서 LDL 콜레스테롤저하효과및 HDL 콜레스테롤상승효과를볼수없었으나, 베트남로부스타종을투여한세가지실험군모두 LDL 콜레스테롤수치가낮아지며 HDL 콜레스테롤수치가유의적으로증가하는현상을관찰할수있었다. 일반적으로베트남로부스타종은다른품종의커피보다항산화및항비만성분으로알려진 chlorogenic acid가높게함유되어있다고알려져있으며, 이 chlorogenic acid는실험동물및임상실험에서콜레스테롤을효과적으로저해한다는연구결과가많이보고되었다 (22-24). 따라서본실험결과는로부스타품종이다른품종에비해높게함유하고있는항비만성분인 chlorogenic acid에기인한다고판단되어지며더나아가홍국균의발효과정을통해강력한콜레스테롤합성억제력을가지는모나콜린류등 2차대사산물 (secondary Tale 5. Effect of hot-water extracts from various coffee eans on lipid levels of plasma in mice fed experimental diets for 6 weeks Groups 1) Triglyceride Total cholesterol LDL cholesterol HDL cholesterol -BR10 45.32±2.50 2)*** 80.23±4.83 58.27±2.53 ** 51.48±3.05 *** 58.98±2.01 ** 59.11±2.60 ** 59.54±3.83 ** 117.76±2.15 *** 197.73±5.73 179.08±5.42 * 182.50±3.93 * 179.84±5.44 * 178.85±5.21 * 175.44±8.57 * 1) See the legend of Tale 2 2) The results are means±se for 10 mice in each group * P<0.05, ** P<0.01, *** P<0.001 compared with the y Dunnett's t-test 3.67±0.11 *** 10.62±0.54 7.44±0.85 ** 7.45±0.48 *** 7.93±0.66 ** 9.99±1.05 10.23±0.75 111.11±1.15 *** 87.11±1.59 96.85±2.54 ** 96.60±1.45 *** 95.50±1.89 ** 90.61±2.47 88.72±1.93
커피의비만억제및지질저하효과 347 Tale 6. Effect of hot-water extracts from various coffee eans on atherogenic index (AI) and cardiac risk factor (CRF) of plasma in mice fed experimental diets for 6 weeks Groups 1) AI 2) CRF 3) -BR10 0.06±0.02 c4) 1.29±0.93 a 0.86±0.08 0.89±0.04 0.90±0.09 0.98±0.07 a 0.99±0.11 a 1.06±0.02 c 2.29±0.10 a 1.86±0.08 1.89±0.04 1.90±0.09 1.98±0.07 a 1.99±0.11 a 1) See the legend of Tale 2. 2) AI (atherogenic index)=(total cholesterol-hdl cholesterol)/ HDL cholesterol. 3) CRF (cardiac risk factor)=total cholesterol/ HDL cholesterol. 4) The results are means±se for 10 mice in each group. a-c Values with different superscripts in the same column are significantly different (P<0.05) etween groups y Tukey's test. metaolism) 의생산에서기인할수도있을것이라고사료된다 (25,26). 동맥경화지수와심혈관위험지수는고지방식이군이정상식이군에비하여유의적으로높아고지방식이로인하여동맥경화및심혈관위험성이크게상승한것으로나타났다 (Tale 6). 에티오피아모카시다모 G2종을투여한실험군에서는 와비교하여낮은수치를나타냈지만유의적인차이는볼수없었으며, 베트남로부스타종을투여한실험군에서는동맥경화지수와심혈관위험지수가 군보다유의적으로낮았으며 군과비슷한수치를나타냈다. 따라서본실험결과커피추출물의급여로인하여고지방식이로감소된혈중 HDL 콜레스테롤함량은증가시키고, 증가되었던 LDL 콜레스테롤함량과동맥경화지수및심혈관위험지수가감소되어진것으로보아커피추출물이동맥경화, 고지혈증등심혈관계질환의예방및개선에효과가있을것으로추정된다. 요 본연구에서는두품종의원두커피와이를 Monascus ruer 홍국균으로발효시킨원두커피열수추출물의체내지질대사개선효과와항비만효과를살펴보기위하여고지방식이를급여한쥐에커피추출물을 6주간투여한후체중, 간및부고환지방조직무게, 혈액의지질농도함량등을분석하였다. 실험결과 군에서는고지방식이로인하여체중이유의하게증가하였으나커피추출물을투여한모든실험군에서는유의적으로체중이감소하였고두품종중에티오피아모카시다모 G2종을홍국균으로발효하였을때더높은체중감소량을보였다. 혈청중성지방의농도는고지방식이군이정상식이군에비해약 2배정도증가하였으나커피추출물을투여하였을때유의적으로감소하였으며부고환지방콜레스테롤농도도유의적으로감소함을보였다. LDL 콜레스테롤저하효과및 HDL 콜레스테롤상승효 약 과는베트남로부스타종에서만관찰할수있었다. 본실험결과커피추출물이고지방식이를급여한쥐의체중, 간및지방조직의무게감소와더불어혈장및간의지질대사개선에긍정적으로작용하는유용한체내지질대사개선및항비만소재가될수있을것으로사료된다. 또한 M. ruer 홍국균의고체배양을이용한베트남산로부스타및에티오피아모카시다모 G2 발효원두커피는기능성커피음료의좋은소재가될것으로사료된다. 감사의글 본논문은 2012년도중소기업청기술혁신과제 ( 농공상융합형기술개발사업, 과제번호 SA114110) 의지원에의하여수행된것으로이에감사드립니다. REFERENCES 1. Park SJ, Jeon YJ, Kim HJ, Han JS. 2013. Anti-oesity effects of Ishige okamurae extarct in C57BL/6J mice fed high-fat diet. Korea J Food Sci Technol 45: 199-205. 2. Kim AR, Lee JJ, Lee YM, Jung HO, Lee MY. 2010. Cholesterol-lowering and anti-oesity effects of Polymnia sonchifolia Poepp. & Endl. powder in rats fed a high fat-high cholesterol diet. J Korean Soc Food Sci Nutr 39: 210-218. 3. Song YO, Lee SJ, Park HJ, Jang SH, Chung BY, Song YM, Kim GS, Cho JH. 2013. Hepatoprotective effect of Schisandra chinensis on high-fat diet-induced fatty liver in rats. Korean J Vet Serv 36: 45-52. 4. Kim ST, Hwang CH, Kim YK. 2012. The effect of natural mate tea extract on the ody weight and iochemical iomarker in high fat diet-oese (o/o) mice. Yakhak Hoeji 56: 1-8. 5. Kang ES, Hang JS, Lee CK, Seo HG. 2013. Effects of Garcinia camogia extract on the adipogenic differentiation and lipotoxicity. Korean J Food Sci Ani 33: 411-416. 6. Kim MJ, Park JE, Lee JH, Choi NR, Hong MH, Pyo YH. 2013. Antioxidant capacity and ioactive composition of a single serving size of regular coffee varieties commercially availale in Korea. Korean J Food Sci Technol 45: 299-304. 7. Vignoli JA, Bassoli DG, Benassi MT. 2011. Antioxidant activity, polyphenols, caffeine and melanoidins in solule coffee: the influence of processing conditions and raw material. Food Chem 124: 863-868. 8. Goya L, Delgado-Andrade C, Rufián-Henares JA, Bravo L, Morales FJ. 2007. Effect of coffee melanoidin on human hepatoma HepG2 cells. Protection against oxidative stress induced y tert-utylhydroperoxide. Mol Nutr Food Res 51: 536-545. 9. Higdon JV, Frei B. 2006. Coffee and health: a review of recent human research. Crit Rev Food Sci Nutr 46: 101-123. 10. Moreira DP, Monterio MC, Rieiro-Alves M, Donangelo CM, Trugo LC. 2005. Contriution of chlorogenic acids to the iron-reducing activity of coffee everages. J Agric Food Chem 53: 1399-1402. 11. Mackay DC, Rollins JW. 1989. Caffeine and caffeinism. J R Nav Med Serv 75: 65-67. 12. An JH, Mahat B, Lee BY, Park WK, Kwon KI. 2012. Evaluation of the caffeine contents in tea and coffee y HPLC and effect of caffeine on ehavior in rats. Kor J Clin
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