Korean J. Food & Nutr. Vol. 24. No. 4, 622~629 (201 THE KOREAN JOURNAL OF 한국식품영양학회지 FOOD AND NUTRITION 미강식이섬유첨가량이흰쥐의혈청지질농도, 장기능및무기질흡수율에미치는영향 진현정 이상선한양대학교식품영양학과 Effect of Rice Bran Dietary Fiber Level on Serum Lipid Concentration, Bowel Function, and Mineral Absorption in Rats Jin Hyun Jung and Sang Sun Lee Dept. of Food and Nutrition, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea Abstract This study was performed to investigate the effect of rice bran dietary fiber powder on serum lipid levels, bowel function, and mineral absorption in rats. Four weeks old male Sprague Dawley rats(sd rat) were divided into four groups : control group fed 5% cellulose as a fiber source, RB10 fed 5% of cellulose and 10% of rice bran dietary fiber powder, RB20 and RB30. The animals were fed the experimental diets for 4 weeks. Serum lipid levels were not significantly different among the groups. But, fecal total cholesterol(tc), triglycerides(tg), and high density lipoprotein cholesterol(hdl-c) excretion increased in the RB30 group. Fecal weight and fecal water content were higher in the rice bran added groups than those in the control group. Transit time was significantly shorter in the rice bran fiber-added groups than that in the control. Weight of the stomach and large intestine in the RB20 and RB30 groups were significantly greater than those in the other groups. Absorption rates of Ca, Mg, P, and Zn decreased significantly in the RB30 group compared to those in the other groups. A high amount of rice bran increased fecal lipids, including TC, TG and HDL-c. Rice bran increased fecal weight and fecal water content and shortened gastrointestinal transit time. However, a high level of rice bran diet decreased mineral absorption rates. Key words: dietary fiber, gastrointestinal transit time, serum lipid level, mineral absorption 서론식이섬유는인간의소화효소에의해가수분해되지않는식물세포의잔여물로정의되며, 지방과전분을제거한후뜨거운물에용해되는 pectin, gums, 일부 hemi-cellulose 등의수용성식이섬유 (soluble dietary fiber, SDF) 와 cellulose, lignin, 일부 hemi-cellulose 등의불용성식이섬유 (insoluble dietary fiber, IDF) 로분류할수있다 (Trowell H 1976). 불용성식이섬유에는셀룰로오스와헤미셀룰로오스가대부분이며, 셀룰라아제가분비되지않기때문에소화, 흡수되 지않고배설되며, 장의연동운동을촉진해변비를막는다. 이러한불용성식이섬유는장통과시간을감소시키고, 변무게와배설빈도를증가시키며, 대장내용물을희석시키고장내유익균의증식에도움을준다 (Cummings JH 2000). 이런효능으로발암물질이대장세포와접촉할시간을단축시켜대장암의유발을억제할수있다는연구결과도있다 (Trock 등 1990). 또한식이섬유로인해식후포만감을증진시켜체중감량효과가있다 (Slavin JL 2005), 이런식이섬유의효과가우리나라에서도인식되면서한국인의식이섬유섭취양상에대한조사도계속이루어지고있 Corresponding author: Sang Sun Lee, Dept. of Food and Nutrition, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea. Tel: +82-2- 2220-1206, Fax: +82-2-2292-1266, E-mail: leess@hanyang.ac.kr - 622 -
Vol. 24, No. 4(201 미강식이섬유가흰쥐의장기능에미치는영향 623 다. 국민영양조사를통한한국인식이섬유섭취보고에따르면 1969 년부터 1977 년사이에는평균적으로 24.9 g의높은섭취량을보였으나, 1978년부터 1986년에는 22 g, 1987년부터 1990 년까지는 17 g으로점차감소하였다 (Lee HS 1997). 반면, 1991년부터 2001년까지는 20 g으로증가되었는데, 이는식생활에서식이섬유의중요성이강조되었기때문인것으로보인다 (Lee 등 2006). 한국보건산업진흥원의보고에의하면 2005 년에는 19.84 g을섭취하고있는것으로나타났는데 (Lee 등 2005), 이는 2010 년도한국인영양섭취기준의성인남성의충분섭취량인 25 g보다는적고, 성인여성의충분섭취량인 20 g과는비슷하게섭취되고있다 (The Korean Nutrition Society 2010). 불용성식이섬유소가풍부한미강은한국인의주식인쌀이백미로도정되는과정에서배출되며, 이용은하고있지않아버려지는실정이다. 미강에는지방, 단백질, 식이섬유의함량이높아, 현재식품가공산업에서는미강유를추출하여상품화가이루어져있고, 최근에는미강에서단백질을추출하여단백질보충제를개발하고, 남은성분내에도식이섬유의함량이높아식이섬유제품을개발하고있다. 이런미강내식이섬유를이용한제품출시시저렴한가격으로소비자들이이용할수있기때문에상업적가치가높을것으로예상된다. 현재까지미강식이섬유의영향을알아본연구는 90년대의미강과미강유섭취에따른햄스터의콜레스테롤저하에관한연구 (Kahlon 등 1992) 와미강추출물이고지방식이를섭취한흰쥐의혈청과간조직지질농도에미치는영향을알아본연구들이있었다 (Ha 등 1997). 최근에는미강의단백질과식이섬유를이용한식품제조에관련한연구가많이이뤄지고있다. 하지만미강내식이섬유를추출하여장기능과무기질흡수를확인한연구는거의없었기에, 본연구에서는미강에서추출한식이섬유를이용하여식이내함량에따른혈청지질농도, 장기능과무기질흡수에미치는영향을알아보고자하였다. 재료및방법 1. 실험재료 실험동물의식이조제본연구에서사용한식이는 ( 주 ) CJ 식품연구소에서제공받은미강식이섬유분말 (CJ Riber 50) 을식이에혼합하여사용하였다. 제공받은미강식이섬유의성분은 46% 가불용성식이섬유이고, 단백질 12.4%, 지방 1.3%, 전분 24.6%, 회분 10.1% 등을함유하고있었다. 실험에사용한식이는성장기의 rat에 Table 1. Composition of diet with different level of rice bran (g/1,000 g) Ingredients Control RB10 RB20 RB30 Sample powder 0 100 200 300 Casein 200 187.6 175.2 162.8 Dextrose 132 132 132 132 Cornstarch 397.486 311.206 224.926 138.646 Sucrose 100 100 100 100 Cellulose 50 50 50 50 Soybean oil 70 68.68 67.36 66.04 t-butylhydroquinone 0.014 0.014 0.014 0.014 Salt mix #210025 35 35 35 35 Vitamin mix #310025 10 10 10 10 L-cystine 3 3 3 3 Choline bitartrate 2.5 2.5 2.5 2.5 Total weight 1,000 1,000 1,000 1,000 kcal 3,949.74 3,883.10 3,816.46 3,749.82 Control: Control diet group, RB10: 10% rice bran powder added group, RB20: 20% rice bran powder added group, RB30: 30% rice bran powder added group. 게널리사용되는식이제조법인 AIN-93G(Reeves 등 1993) 를 참고하여 Table 1 과같이조제하였다. 미강식이섬유분말의함유정도에따라나누어진 control, RB10(Rice bran 10%), RB20(Rice bran 20%), RB30(Rice bran 30%) 군의식이섬유질원으로는모두기본적으로 cellulose 가 5% 씩함유되어있어, control 은 cellulose 5% 만함유되어있고, RB10 에는 cellulose 5% 와미강식이섬유가 4.6%, RB20 에는 9.2%, RB30 에는 13.8% 의미강식이섬유가추가적으로첨가 되었다. 따라서식이내식이섬유함량은 control 이 5%, RB10 이약 10%, RB20 이약 15%, RB30 이약 20% 로함유되어있 다. 미강분말의식이섬유는 cellulose 와 hemicellulos 로불용 성식이섬유이었다. 식이제조시미강제품함유로인해초과 되는 protein 은 casein 에서, fat 은 soybean oil 에서, total starch 는 corn starch 에서동량을제거하여조정하였다. 2) 실험동물의사육 본동물실험은건국대학교동물실험윤리위원회 (IACUC) 의심의를받아건국대학교실험동물연구센터에서시행하였 다. 실험동물은 오리엔트바이오에의뢰하여출생시부터동 일한환경에서사육된생후 4 주된 Sprague-Dawley Rat(SD-rat) 수컷 40 마리를사용하였다. 실험동물은본실험에들어가기 전 7 일간적응기간을거쳤다. 이들을체중에따라 10 마리씩
624 진현정 이상선 한국식품영양학회지 4군으로나누어두마리씩 IVC-rack(Individual Ventilated Cages) 에서총 4주간사육하였으며, 식이와물은제한없이먹을수있도록하였다. 동물사육실은온도 22~24, 습도 45% 내외로유지시켰으며, lighting cycle 은 12시간주기로하였다. 식이섭취량은이틀에한번씩오전 10시부터측정하였고, 체중은주 1회오전 9시부터측정하였다. 2. 실험방법 변의수거각실험동물의변은실험기간중첫번째주와마지막주에일주일동안수거하여변중량 (wet weight) 을재고 -80 에서냉동보관하였다. 그후분석전에 80 oven에서 24시간건조시켜건중량 (dry weight) 을잰후, 무기질과지질의분석시료로이용하였다. 2) 혈액의채취실험식이섭취 4주후실험동물을 12시간절식시키고 Zoletil 40 mg / kg (Zoletil50, Virbac, France) 과 Rumpun 10 mg / kg (Rumpun 2%, Bayer, Germany) 을투여하여마취후개복하여복부대정맥에서혈액을채취하였다. 이를 3,000 rpm에서 20분간원심분리하여혈청을얻었다. 그후분석시까지 -80 에보관하였다. 3) 장통과시간 (Gastrointestinal transit time) 측정실험시작 2주경과시실험동물을 12시간절식시킨후, 한마리당각군의식이 2 g에 10% brilliant blue dye(brilliant blue R, Sigma, United States) 를 1 ml첨가하여약 1시간반동안섭취시킨후, 정상식이를제공하였다 (Kim & Lee 1995). 그후푸른색변이나오는처음시간을 transit first 로기록하고, 장통과시간 (transit time) 은 brilliant blue dye를먹인후부터마지막푸른변이나오기까지걸리는시간으로정의하였다. 4) 장의길이및무게측정실험동물을도체하여위, 소장, 대장을적출한후, 소장과대장의길이를측정하였으며, 0.9% 생리식염수로세척한후여과지로여분의수분을제거한뒤무게를측정하였다. 5) 변과식이의무기질함량측정식이섬유의무기질흡수율감소에대한 McCance & Widdowson(1942) 보고, Walker 등 (1948) 의연구, Drews 등 (1979) 의연구를통해 Ca, Mg, P, Zn을분석하였다. 마지막주에수거하 여건조시킨변 1 g을회분도가니에담아전기회화로 (Muffle furnace, lklab MF-21G, Korea) 에넣고 600 에서회화하였다. 회화된시료를방냉한후 5 ml염산 ( 염산 : 증류수 =1: 을가하여용해하였다. 그후여과지 (Toyo No.6, Japan) 로여과하고, 증류수를넣어 10 ml로맞추었다 (Park & Kang 2004). 이 10 ml중 0.5 ml를옮겨담아 50 ml로정용하여 1,000 ppm으로맞추어 ICP-AES(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrophotometer, Thermo scientific, Germany) 로 Ca, Mg, P, Zn을정량분석하였다. 실험식이중무기질함량측정은각군의식이 1 g을분변중무기질함량측정방법과동일한방법으로분석하였다. 식이 1 g 내의무기질함량과일일평균식이섭취량을이용하여무기질섭취량을추정하고, 분변 1 g 내의무기질함량과일일평균분변량을이용하여무기질배설량을추정하였다. 무기질흡수율은다음수식에의해산출하였다. 무기질흡수율 (%)=( 무기질섭취량 -무기질배설량 )/ 무기질섭취량 100 6) 혈청지질농도분석혈청지질농도는원심분리후 -80 에서보관한혈청으로 Chemistry analyzer(olympus AU400, Japan) 를이용하여, total cholesterol, triglyceride, HDL-cholesterol 과 LDL-cholesterol 을분석하였다. 7) 변내지질농도분석변의지질농도는 Folch 법을이용하여측정하였다 (Folch 등 1957). 냉동보관한변을 oven 에서 24시간건조하고, 건조한변 0.5 g을취하여 0.9% 생리식염수 1.5 ml를넣고균질화하였다. 그후 chloroform 과 methanol 을 2:1로혼합한용액 5 ml과증류수 1 ml를넣고균질화하였다. 이후 3,000 rpm에서 10분간원심분리하여하층액인 chloroform 층을얻었다. 얻은하층액을 50 oven 에서 24~72 시간건조시켰다 (Bligh & Dyer 1959). 건조시킨시료에 0.5 ml의 methanol 을넣고, water bath에서용해시켜분석하였다. 용해시킨시료의중성지방농도는 glycerol-3-phosphate oxidase- PAP 효소법을이용한분석 kit( 아산제약, 한국 ) 로 spectrophotometer 를이용하여 550 nm에서흡광도를측정하였다. 총콜레스테롤농도는콜레스테롤가수분해효소를이용하여콜레스테롤과지방산을분리시켜측정하는분석 kit( 아산제약, 한국 ) 을이용하여 500 nm에서비색정량하였고, HDL- 콜레스테롤농도는 LDL 및 VLDL 을침전시킨후남아있는 HDL 중의콜레스테롤을측정하는분석 kit( 아산제약, 한국 ) 를이용하여 500 nm에서흡광도를측정하였다.
Vol. 24, No. 4(201 미강식이섬유가흰쥐의장기능에미치는영향 625 3. 통계처리본연구의실험결과들은 SPSS(Statistical Package for Social Science 17.0) 를이용하여 α=0.05 수준에서실험군들간의유의적인차이를검증하였다. 모든측정치는실험군당평균과표준오차를계산하였고, 일원배치분산분석 (one-way analysis of variance) 을한후, Tukey s multiple range test에의하여각실험군평균치간의유의성을검정하였다. 이가나타나지않았으며, 대장의무게는 control 과 RB10 에비해 RB20 과 RB30 이유의적으로높았다 (p<0.0. 소장과대장의길이는 control 과실험군간에유의적인차이가나타나지않았다. 이는 male Wistar rat에게 fiber free, 10% cellulose, 10% alfalfa, 5% citrus pectin, 5% guar gum, 10% metamucil 을 4주간공급했을때소장의길이에는차이가나타나지않았다는 Calvert 등 (1985) 의결과와일치하였다. 결과및고찰 1. 식이섭취량, 체중증가량, 식이효율실험기간동안각군의평균일일식이섭취량, 체중증가량및식이효율은 Table 2와같다. 식이섭취량을살펴보면, control 보다미강의식이섬유가식이내 30% 첨가된 RB30 에서유의적으로높았다. Gordon 등 (1983) 의보고에의하면식이섬유질성분중수용성식이섬유가 gastric emptying rate 를늦추며, 불용성식이섬유는위에서 bulking effect 를제공하여위에서의포만감을빨리느끼게해주고, 이포만감을오랫동안지속시켜주기때문에식사량을감소시켜준다고하였다. 하지만본연구결과에서는섬유질의열량희석효과를보상하기위해실험군의식이섭취량이높게나타났다는결과 (Kim & Lee 1995) 와일치했다. 실험기간동안의체중증가량은식이섬유가첨가된군이 control 군보다유의적으로높았으며, 이결과는 Muller 등 (1983) 의연구에서 fiber free군이나 cellulose control 군에비해식품을통해불용성, 가용성식이섬유를함께공급받은군의체중이더증가하였다는결과와같았다. 식이효율은실험기간동안의체중증가량을식이섭취량으로나누어산출한값으로 control 이식이섬유가첨가된군들에비해식이효율이낮은결과를보였다. 2. 장의무게와길이실험기간동안각군의위, 소장과대장의무게와길이를체중 100 g 당으로환산한값은 Table 3과같다. 위의무게는 control 과 RB10 에비해 RB20 과 RB30 이유의적으로높았다 (p<0.00. 소장의무게는 control 과실험군간에유의적인차 3. 배변량, 변내수분함량실험기간동안각군의 1일변의중량, 변내수분함량을환산한값은 Table 3과같다. 변의중량은 control 군보다식이섬유첨가군에서식이내식이섬유함량에따라유의적으로증가하였다 (p<0.00. 이는 24 시간건조시킨건중량에서도마찬가지로증가하였으며, 변내수분함량또한미강식이섬유함량이증가할수록유의적으로증가하였다 (p<0.00. 섬유질의섭취량이부족하면, 장내용물이딱딱하게되고변의부피도적어져이를이동시키기위해서는높은장내압 (intraluminal pressures) 을요구하게된다. 이때식이섬유질은결장내용물의유연성과체적을부여하는역할을하게된다는 Bourquin 등 (1993) 의연구처럼식이섬유섭취군이 control 군보다배변량, 건중량과변내수분함량이높았다. 4. 변내지질농도실험기간동안각군의 1일변내총콜레스테롤, 중성지방, HDL- 콜레스테롤을환산한값은 Table 3과같다. 변내총콜레스테롤은 RB30 군이다른군에비해유의적으로높았고 (p<0.00, 변내중성지방의값은 RB10 군에서가장낮았으며, RB30 군에서유의적으로높았다 (p<0.00. HDL- 콜레스테롤은 control 에비해실험군이유의적으로높았다 (p<0.0. 이는일일변중량으로환산하였기에, 미강식이섬유의함유량이많을수록변중량이증가하여 RB30 에서가장높게나타난것으로보인다. Kang & Song(1997) 의연구에서식이섬유의콜레스테롤저하효과는분변으로의담즙산배설증가에의한것으로설명되고있는데, 담즙산이콜레스테롤로부터합성되는물질로서체내콜레스테롤이체외로배설되는유일 Table 2. Food intake, weight gain and food efficiency ratio of rats fed different level of rice bran dietary fiber Group Control RB10 RB20 RB30 F-value Food intake(g/day) 15.46±0.77 a2) 15.66±0.54 ab 15.62±1.14 ab 16.94±0.43 b 8.918*** Weight gain(g/day) 4.27±0.70 a 5.08±0.29 b 5.22±0.81 b 5.30±0.67 b 5.168** FER 3) 0.27±0.18 a 0.31±0.09 b 0.32±0.22 b 0.31±0.19 b 4.715** See Table 1, 2) Values are mean±se. Data were analyzed by one-way ANOVA. Values with different alphabets are significantly different among groups at the p<0.05 level by Tukey s multiple range test, 3) Food efficiency ratio=weight gain(g)/food intake(g), *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001.
626 진현정 이상선 한국식품영양학회지 Table 3. Weights and lengths of stomach and intestine, fecal weight and fecal water and lipids contents of rats fed different level of rice bran Group Control RB10 RB20 RB30 F-value Stomach weight(g/100 g B.W) 0.68±0.08 a2) 0.65±0.08 a 0.93±0.04 b 0.80±0.08 b 17.174*** Small intestine weight(g/100 g B.W) 2.15±0.12 2.14±0.02 2.19±0.23 2.03±0.22 0.159 Large intestine weight(g/100 g B.W) 2.14±0.10 a 2.06±0.23 a 2.56±0.02 b 2.70±0.11 b 6.924** Small intestine length( cm /100 g B.W) 31.50±1.19 29.06±3.15 30.91±5.74 30.27±1.57 0.242 Large intestine length( cm /100 g B.W) 6.24±0.39 5.85±0.25 6.50±0.37 6.70±0.31 0.646 Wet weight(g/day) 1.44±0.02 a 2.49±0.17 b 4.02±0.20 c 6.96±0.45 d 94.382*** Dry weight(g/day) 1.21±0.02 a 1.59±0.13 a 2.58±0.15 b 3.80±0.19 c 75.868*** Water contents(%) 15.76±0.58 a 36.69±1.13 b 36.08±1.24 b 43.59±4.55 b 30.934*** Total cholesterol( mg /day) 12.38±1.50 a 11.17±0.36 a 11.12±1.45 a 22.04±1.30 b 14.974*** Triglyceride( mg /day) 8.90±0.45 b 6.05±0.46 a 7.62±0.64 ab 12.26±0.71 c 18.738*** HDL-c( mg /day) 0.72±0.05 a 2.88±0.64 ab 5.14±1.37 bc 7.79±1.79 c 7.029** See Table 1, 2) Values are mean± SE. Data were analyzed by one-way ANOVA. Values with different alphabets are significantly different among groups at the p<0.05 level by Tukey s multiple range test, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001. 한경로이기때문이다. 이런식이섬유가담즙배설능력에미치는영향은식이섬유의종류에따라다양한결과를보여주고있다. 대다수의연구 (Kang 등 1994; Yang 등 1996) 에서수용성식이섬유는변내콜레스테롤배출이이루어지지만, 불용성식이섬유의콜레스테롤배설능력은없다고보고했다. 하지만반대로콜레스테롤저하효과가없는불용성식이섬유인 cellulose 도분변으로의담즙배설을증가시킨다는보고가있다 (Lafont 등 1985; Gallaher & Schneeman 1986; Ebihara & Schneeman 1989). 이에본연구에서는 control 에비해 RB30 에서변내총콜레스테롤과중성지방함량이유의적으로높았 으므로, 불용성식이섬유인미강식이섬유가변으로콜레스테롤을배출한다는결과를얻었다. 그에반해 HDL- 콜레스테롤또한 RB30 군에서유의적으로높았다. 5. 혈청지질농도실험기간동안각군의혈청지질의농도를환산한값은 Table 4와같다. 혈청중성지방, 총콜레스테롤, HDL 콜레스테롤과 LDL 콜레스테롤의농도는 control 과실험군간의차이가없었다. HDL-c/TC 비는 control 에비해식이내식이섬유함량에따라높아지는경향을보였다. 그리고 AI값은유의 Table 4. Serum total cholesterol, triglycerides, HDL-cholesterol, LDL-cholesterol concentrations of rats fed different level of rice bran 3) 4) 5) Group Control RB10 RB20 RB30 F-value TC( mg / dl ) 53.26± 4.13 2) 57.10± 6.42 54.59±1.18 52.81±2.75 0.168 TG( mg / dl ) 58.97±10.46 65.62±19.42 45.32±5.58 48.72±3.28 0.572 HDL-c( mg / dl ) 24.74± 1.56 30.15± 3.63 30.59±0.49 28.77±2.51 1.067 LDL-c( mg / dl ) 12.86± 2.40 15.28± 4.64 13.07±2.32 9.19±0.96 1.121 HDL-c/TC 0.55± 0.02 0.58± 0.05 0.58±0.02 0.64±0.01 3.691 AI 3) 0.87± 0.12 0.74± 0.13 0.72±0.06 0.57±0.02 2.095 Transit first 4) 10.04± 0.22 9.94± 0.21 9.91±0.27 9.33±0.31 1.664 Transit time 5) 122.20± 1.51 b 120.04± 3.22 b 102.24±0.36 a 101.06±0.17 a 39.824*** See Table 1, 2) Values are mean±se. Data were analyzed by one-way ANOVA, AI(Atherogenic index)=(total cholesterol-hdl-cholesterol)/ HDL-cholesterol, Transit first is the time of the first excretion of blue feces after ingestion of blue dye, Transit time is the period of the last excretion of blue feces after ingestion of blue dye, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001.
Vol. 24, No. 4(201 미강식이섬유가흰쥐의장기능에미치는영향 627 적인차이를보이지는않았으나, control 에비해식이섬유함량에따라낮아지는경향을보였다. 식이섬유는콜레스테롤과담즙산의흡수를감소시키고장에서의 lipoprotein 분비와간에서의 lipoprotein 생성을변화시켜혈청콜레스테롤농도에영향을주게된다는보고가있다 (Chen & Anderson 1986). 그러나 pure gel이나 gum과같은수용성식이섬유는혈청콜레스테롤농도를감소시켜주는효과가있지만 (Kay & Truswell 1977), 밀의섬유질이나 cellulose 와같은불용성식이섬유섭취시에는효과가없다는보고들도있다 (Story JA 198. 따라서불용성식이섬유인미강의섭취시에혈청콜레스테롤농도에변화가나타나지않은본연구의결과와일치했다. 6. 장통과시간실험기간동안각군의 transit first 와 transit time 을환산한값은 Table 4와같다. 푸른색변이처음나온시간인 transit first를보면, control 에비해미강식이섬유를섭취한군들이유의적이지는않지만, 수치가감소하는경향을보였고, 마지막푸른색변이나온 transit time에서는 control 과 RB10 에비해 RB20 과 RB30 군이유의적으로장통과시간이단축된것을볼수있다 (p<0.00. 이는 Begin 등 (1989) 의연구에서 SD rat에게 cellulose, guar gum 등을식이내 5% 로제공했을때 fiber free군에비해식이섬유첨가군에서장통과시간이감소했다고보고한것과같았다. 7. 무기질흡수율실험기간동안각군의 1일섭취, 배출된무기질양과흡 수율은 Table 5와같다. Control 에비해미강식이섬유의함량이높아질수록 Ca 섭취량이증가하였고, 특히 RB20 에서급격하게증가하였다. 이는미강식이섬유에 Ca이함유되어있어섭취량이증가된것으로보인다. 변내 Ca 배설량은 control, RB10 과 RB20 에비해 RB30 이유의적으로증가하였다 (p<0.00. Ca 배설량또한일일변중량을곱하여환산하였으므로, 미강식이섬유함량이높아질수록 Ca 배설량이증가했다. Ca 흡수율은 RB30 이다른군에비해유의적으로낮았다 (p<0.0. 이결과는사람에게겨에서추출한 22 g 중성세제불용성섬유소 (NDF, Neutral Detergent fiber)/day 를 29일간공급했을때 Ca 균형에는변화가없었으나, 일일 35 g으로증가시켰을때는역의 Ca 균형을보여, 흡수를저해했다는보고 (Van Dokkum 등 1982) 와일치하는경향을보였다. 또한 26 g/day 의밀겨, 옥수수겨, 콩외피를급여했을시변으로배설되는 Ca의양이증가했다는연구결과도있었다 (Dintzis 등 1985). 이에대해 Toma & Curtis(1986) 는식이섬유섭취가증가하면, 장내에서 Ca을운반하는데필수적인 Ca-binding protein complex 가저해를받기때문에 Ca의배설량이증가하는것이라고결론지었다. 또한미강식이섬유에 Mg이함유되어있어, 이로인해 control 에비해미강식이섬유가함유된군들의 Mg 섭취량이유의적으로높았으며 (p<0.00, 이는식이내식이섬유함량에따라증가되었다. Mg 배설량또한 control 에비해실험군이유의적으로높았다 (p<0.00. 실험군은많이섭취한만큼많이배설되었지만, 흡수율을살펴보았을때, control 에비해식이내식이섬유함량이높아질수록유의적으로감소함을알수있었다 (p<0.00. Gordon 등 (1983) 의연구에서도 Table 5. Intake, excretion and absorption rate of Ca, Mg, P, Zn in rats fed different level of rice bran Group Control RB10 RB20 RB30 F-value Ca intake( mg /day) 74.47±1.17 a2) 76.11±1.16 a 85.75±2.56 b 86.63± 2.07 b 11.848*** Ca excretion( mg /day) 24.53±0.36 a 22.18±1.86 a 28.78±2.99 a 42.46± 4.75 b 8.914*** Ca absorption rate(%) 66.98±0.72 b 71.33±1.97 b 66.87±2.65 b 50.28± 7.71 a 7.156** Mg intake( mg /day) 8.30±0.13 a 49.73±0.76 b 64.52±1.93 c 92.18± 2.20 d 534.748*** Mg excretion( mg /day) 2.41±0.06 a 15.33±1.02 b 34.79±2.73 c 66.06± 5.19 d 119.663*** Mg absorption rate(%) 71.25±0.93 c 69.61±1.54 c 46.55±2.91 b 27.39± 8.75 a 38.943*** P intake( mg /day) 47.00±0.74 a2) 103.8±1.59 b 173.16±5.17 c 232.50± 5.56 d 430.753*** P excretion( mg /day) 13.99±0.25 a 30.42±2.08 a 61.15±5.21 b 113.50±11.67 c 70.653*** P absorption rate(%) 70.22±0.43 b 71.12±1.51 b 65.04±2.11 b 50.37± 7.14 a 11.046*** Zn intake( mg /day) 0.70±0.01 a2) 0.71±0.01 a 0.88±0.03 b 0.95± 0.02 b 44.217*** Zn excretion( mg /day) 0.41±0.00 a 0.48±0.04 ab 0.56±0.04 b 0.88± 0.07 c 20.154*** Zn absorption rate(%) 40.87±1.09 b 33.96±4.24 b 36.86±3.53 b 7.20±11.46 a 8.392*** See Table 1, 2) Values are mean± SE. Data were analyzed by one-way ANOVA. Values with different alphabets are significantly different among groups at the p<0.05 level by Tukey s multiple range test, *p<0.05, **p<0.01, ***p<0.001.
628 진현정 이상선 한국식품영양학회지 cellulose 의수준이높을때, Mg의흡수율이감소되는것으로나타났다. 이는장내통과시간의감소로흡수부위에서의 Mg 이온의이용도가떨어졌기때문이라고 Behar(1974) 는설명했다. P의흡수율은 RB30 이다른군에비해유의적으로낮았고, 이는 Jang & Jung(1996) 의연구에서백미와밀가루의식이섬유를제공한것보다현미, 보리, 밀의식이섬유를섭취시킨군의변내배설량이유의적으로컸고, 흡수율이유의적으로낮았다는결과와일치한다. Zn의경우 control 과 RB10 에비해 RB20 과 RB30 이유의적으로섭취량이많았고 (p<0.00, 배설량도많았다. Zn의흡수율에서는 RB30 이다른군에비해유의적으로낮았다 (p<0.00. 이는 Drews 등 (1979) 이청소년에게 21일동안 cellulose 나 pectin 이첨가된식이를제공시불용성식이섬유인 cellulose 군은 Mg과 Zn의변중배설량을증가시켰다는연구와일치하였다. 따라서무기질흡수율이저하되지않기위해서는 RB20 미만으로섭취를해야할것으로생각된다. 요약및결론본연구는미강식이섬유의비율을달리하여식이에첨가하여흰쥐에게섭취시킨후혈청지질농도, 장기능과무기질흡수율에어떤영향을주는지알아보고자하였고, 결과는다음과같다. 미강에함유되어있는불용성식이섬유의식이함량에따른혈청지질농도에는유의적인차이가나타나지않았다. 변내지질배설량에서는 RB30 일때 TC, TG, HDL-c 의배출량이유의하게증가하였다 (p<0.00. 장기능측면에서는식이내미강식이섬유함유량에따라변의중량과변내수분함량이유의적으로증가하였다. 장기에서는위와대장의무게가 RB20 이상일때유의적으로증가하였고 (p<0.00, 소장과대장의길이에는영향이없었으며, 유의적으로장통과시간이빨라졌다 (p<0.00. 따라서미강식이섬유섭취시장내체류시간을단축시키며, 변의중량과변내수분함량은증가시킨다는결과를얻었다. 또한본연구에서 RB30 일때 Ca, P, Zn의흡수율이유의하게감소하였고, Mg의흡수율은 RB20 이상일때유의적으로감소하였다 (p<0.00. 본연구결과에서미강식이섬유 10~30% 를첨가한경우혈청지질농도에는영향을주지않았으며, 변내지질배설량은 30% 첨가시증가하였다. 배변기능개선효과는 RB20 에서관찰되었으며, RB30 에서는무기질의흡수율이유의적으로낮아짐이관찰되었다 (p<0.00. RB20 에서장통과시간이빨라지고, 변중량과수분함량이높아지고, 변으로의콜레스테롤배출에는유의적인결과를 나타내지않았지만, RB30 에서무기질흡수율이저하된결과를토대로흰쥐의식이섭취량을성인의평균섭취량으로환산하였을경우, 성인기준 1일약 25~30 g을섭취하였을경우유익한효과를많이볼것으로예상된다. 참고문헌 Begin F, Vachon C, Jones JD, Wood PJ, Savoie L. 1989. Effect of dietary fibers on glycemia and insulinemia and on gastrointestinal function in rats. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 67:1265-1271 Behar J. 1974. Magnesium absorption by the rat ileum and colon. American Journal of Physiology 227:334-340 Bligh EG, Dyer WJ. 1959. A rapid method of total lipid extraction and purification. Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 37:911-917 Bourquin LD, Titgemeyer EC, Fahey JG. 1993. Vegetable fiber fermentation by human fecal bacteria: cell wall polysaccharide disappearance and short-chain fatty acid production during in vitro fermentation and water-holding capacity of unfermented residues. Journal of Nutrition 123:860-869 Calvert R, Schneeman BO, Satchithanandam S, Cassidy MM, Vahouny GV. 1985. Dietary fiber and intestinal adaptation: Effects on intestinal and pancreatic digestive enzyme activities. American Journal of Clinical Nutrition 41:1249-1256 Chen WJ, Anderson JW. 1986. Hypocholesterol Effects of Soluble Fibre. pp.275-286. Plenum Press Cummings JH. 2000. Nutritional Management of Diseases of the Gut. pp.547-573. Human Nutrition and Dietetics Dintzis FR, Watson PR, Sandstead HH. 1985. Mineral contents of brans passed through the human GI tract. American Journal of Clinical Nutrition 41:901-908 Drews LM, Kies C, Fox HM. 1979. Effect of dietary fiber on copper, zinc, and magnesium utilization by adolescent boys. American Journal of Clinical Nutrition 32:1893-1897 Ebihara K, Schneeman BO. 1989. Interaction of bile acids, phospholipids, cholesterol and triglyceride with dietary fibers in the small intestine of rats. Journal of Nutrition 119: 1100-1106 Folch J, Lees M, Sloane-Stanley GH. 1957. A simple method for the isolation and purification of total lipids from animal tissues. J Biol Chem 226:497-509 Gallaher D, Schneeman BO. 1986. Intestinal interaction of bile acids, phospholipids, dietary fibers, and cholestyramine. Ame-
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