KR100968532B1 - 인지능력 증강용 혼합곡 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인지능력을 향상시키는 효과를 갖는 혼합곡 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 거대배아미멥쌀, 거대배아현미발아멥쌀, 일반현미발아찹쌀, 멥쌀흑미, 강낭콩 및 호두를 혼합하는 것을 특징으로 하는 인지능력 증강용 혼합곡 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따라 개발된 인지능력 증강용 혼합곡 조성물은 GABA 및 영양소 함량 조성이 우수하여 상기 혼합곡을 섭취할 경우, 정신적 피로도가 감소되며, 실행기능 및 언어기능이 증가되고 혈중 BDNF의 농도가 증가한다. 따라서 집중력 향상으로 인한 인지능력을 향상시킬 수 있으며, 만성질환으로 유도될 수 있는 변비를 개선할 수 있고, 또한 패스트푸드의 섭취 성향을 자연 곡물의 섭취성향으로 전환시킬 수 있는 장점을 갖는 기능성 혼합곡물 조성물로서의 사용이 기대된다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따라 개발된 인지능력 증강용 혼합곡 조성물은 GABA 및 영양소 함량 조성이 우수하여 상기 혼합곡을 섭취할 경우, 정신적 피로도가 감소되며, 실행기능 및 언어기능이 증가되고 혈중 BDNF의 농도가 증가한다. 따라서 집중력 향상으로 인한 인지능력을 향상시킬 수 있으며, 만성질환으로 유도될 수 있는 변비를 개선할 수 있고, 또한 패스트푸드의 섭취 성향을 자연 곡물의 섭취성향으로 전환시킬 수 있는 장점을 갖는 기능성 혼합곡물 조성물로서의 사용이 기대된다.
Description
본 발명은 인지능력을 향상시키는 효과를 갖는 혼합곡 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 거대배아미멥쌀, 거대배아현미발아멥쌀, 일반현미발아찹쌀, 멥쌀흑미, 강낭콩 및 호두를 혼합하는 것을 특징으로 하는 인지능력 증강용 혼합곡 조성물에 관한 것이다.
청소년기는 아동기에서 성인기로 이행되는 시기로 영아기 이후 제 2의 급성장기이기 때문에 영양소의 필요량이 증가하는 시기이다. 청소년시기의 영양상태는 성인기의 건강상태를 연결해주는 매우 중요한 역할을 한다. 최근에는 만성질병이 청소년시기부터 잠재적으로 시작하거나 이미 진행되는 양상이 증가하고 있다. 따라서 청소년들의 건강상태도 변하여 좋은 건강을 유지시킬 수 있는 식사지침을 제시하고 있는 만큼, 식사로 섭취할 수 있는 새로운 식품 개발도 절실히 요구된다.
학생들의 학업성적 향상 기대에 대한 정신적 압박과 스트레스의 증가는 기억력 및 집중력을 감소시켜 학습 능력의 부진을 가져오고 있다. 한국교육개발원 통계에 따르면 2008년 우리나라 수험생은 약 340만 명으로 조기등교, 야간학습 및 시험 등의 스트레스로 식품 섭취에 영향을 받아 영양학적 불균형이 심각하다고 보고되었다. 또한 청소년들이 섭취하는 단체학교급식은 기호에 맞는 반찬선택의 제한으로 반찬을 섭취하지 않게 되면 쉽게 영양소 불균형 및 부족 현상이 나타날 수 있는데 밥은 대부분 다 섭취하므로 혼합곡밥을 통한 1일 필요영양소 및 기능물질을 섭취하면 영양소 불균형 및 부족 현상을 예방할 수 있다. 또한 우리나라의 주요 사망 원인인 자살이 청소년에게서 증가하는 현상을 나타내고 있는데 이의 원인은 진학 등으로 인한 심한 스트레스 때문으로 발표되고 있다. 따라서 현재 청소년은 스트레스 감소를 비롯한 두뇌 능력, 학습 능력의 증진 등에 관한 관심은 우리나라 부모 및 학교 등의 높은 교육 관심도를 통해 알 수 있다.
현재, 학습능력 및 정신적 피로도 감소 등을 개선하기 위한 방법으로 약물(corticosteroid, propranolol, nerve growth factor)이나 생약제(총명탕, 귀비탕) 등을 섭취하나 이들은 단기간, 고비용이 요구되어 많은 사람이 지속적으로 섭취하기가 어렵다. 이에 따라, 일상식이를 통해 누구나 지속적으로 섭취할 수 있으며, 뇌기능 발달에 도움이 되는 식품의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
우리나라 국민이 주식으로 섭취하는 쌀은 전체 섭취 열량의 45 ~ 75%로 많은 양을 섭취하고 있다. 특히, 백미를 주로 섭취할 경우에는 영양불균형, 식후 고혈당, 체지방증가 등을 유발하여 비만, 당뇨병, 고지혈증 등 만성질병으로 이어지므로 제한하도록 권장하고 있다.
한편, 현미를 발아시킨 발아현미는 풍부한 영양소를 가지는데 지방, 단백질, 미네랄, 아미노산, 칼슘, 각종 비타민 B군이 풍부하게 들어있고, 특히 식이섬유가 풍부하며, 백미처럼 밥을 지을 수 있고 잘 씹혀지기 때문에 소화에 도움을 준다. 식이섬유가 풍부하기 때문에 과다한 영양소와 독소를 흡착하여 이를 배설시켜 주므로 콜레스테롤, 고혈압 등 모근 성인병의 예방과 치료에도 큰 도움을 주며, 성인병의 요인이 되는 비만을 막아주고 만성변비를 해소시켜 주며 콜레스테롤 수치를 정상화시켜 피를 맑게 하며 동맥경화, 고혈압, 당뇨병, 심장병 등을 예방하고 암 예방과 치료에도 많은 도움을 준다.
지금까지 혈당조절과 관련된 인조미 개발은 뽕잎쌀 [대한민국특허공개 제2000-0060498호], 쌀에 각종 혼합곡을 섞어 제조한 혼합미 [대한민국특허공개 제96-160285호], 미역을 이용한 미역쌀 [대한민국특허공개 제96-6780호] 등이 있는데, 상기 특허들은 단순히 제조한 쌀에 대한 영양, 기능물질을 분석하는 것을 연구한 상태이고, 아직까지 인지능력을 향상시키는 기능성 혼합곡을 개발하지는 못한 상태이다.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 거대배아미멥쌀, 거대배아현미발아멥쌀(젖산칼슘+글루탐산), 일반현미발아찹쌀(젖산칼슘+글루탐산), 멥쌀흑미, 강낭콩(팽화) 및 호두를 혼합하여 혼합곡 조성물을 개발하는 경우, 천연곡물의 최적의 조합으로 식미감이 좋고, 영양소가 골고루 포함되어 있으며, GABA의 함량이 높고, 인지능력을 향상시키는 데에 기여 할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 주된 목적은 천연곡물의 최적의 조합으로 식미감이 좋고, 영양소가 골고루 포함되어 있으며, GABA의 함량이 높고, 인지능력을 향상시키는 장점을 갖는 인지능력 증강용 혼합곡 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 거대배아미멥쌀, 거대배아현미발아멥쌀, 일반현미발아찹쌀, 멥쌀흑미, 강낭콩 및 호두를 혼합하여 포함하는 것을 특징으로 하는 인지능력 증강용 혼합곡 조성물을 제공한다.
상기 혼합곡은 영양소 및 기능 물질을 고려하여 벼의 눈이 일반벼의 2 ~ 4배 정도 큰 거대배아를 기본쌀로 하였다. 상기 거대배아미멥쌀은 도정 후에도 눈(배아)이 그대로 붙어있는 거대한 눈(배아)을 갖는 것으로, 백미의 도정으로 눈(배아)의 주요 영양소를 잃어버리는 문제점을 보안 하기 위해 선택하였다. 또한 특수제조방법을 이용하여 가바(GABA)함량을 최대로 증진 시킨 거대배아현미발아멥쌀과 일반현미발아찹쌀을 혼합하였다. 콩류는 영양적으로 우수한 곡물이지만 식미감이 떨어져 청소년기의 학생들이 가장 싫어하는 곡물이다. 이에 하기 표 1에서와 같이 곡물 선호도 조사를 실시하였으며, 그 결과로 식미감이 좋은 강낭콩을 선택하였다. 강낭콩은 각종 영양소 및 식이섬유가 풍부하며, GABA의 함량이 높다. 그리고 호두는 불포화지방산 및 비타민 E 등을 포함하고 있으며, 흑미는 항산화작용을 하는 플라보노이드계 색소인 안토시아닌을 함유하고 있으면서 식미감을 좋게하는 특징이 있다.
[표 1. 곡물 선호도 조사]
본 발명의 상기 혼합곡 조성물은 거대배아미멥쌀 22 ~ 44 중량%, 거대배아현미발아멥쌀 19 ~ 38 중량%, 일반현미발아찹쌀 12 ~ 24 중량%, 멥쌀흑미 2 ~ 4 중량%, 강낭콩 8 ~ 16 중량% 및 호두 3 ~ 6 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 조성비는 청소년들의 잔반 실태 조사(표 2)를 수행한 후, 그 결과로 나타난 청소년들의 혼합곡밥 기피현상에 초점을 맞추고, 영양소 및 기능물질인 GABA 함량을 최대로 높이면서 밥맛을 좋게 하는 최적의 조건을 찾는 혼합곡물 조합에 중점을 두었다.
[표 2. 혼합곡 섭취시 잔반 실태 조사]
상기 혼합곡의 조합은 혼합한 곡물들의 특징을 고려하여 선택하였다. 먼저, 거대배아미는 백미처럼 밥의 부드러운 맛에 영향을 미치고, 백미와 다르게 눈(배아)이 붙어있어 각종 영양소를 함유하고 있다. 거대배아발아현미멥쌀은 밥의 적당한 씹힘성을 있게 하고 GABA의 함량이 높으며, 발아현미찹쌀은 밥의 질기 및 감칠맛에 영향을 미치며, 또한 GABA 함량이 높다. 흑미와 팽화시킨 강낭콩은 고소한 맛과 발아현미의 나쁜 냄새를 상쇄시키며, 식이섬유, GABA 및 비타민 무기질이 다량 함유되어 있으며, 호두는 고소한 맛과 불포화지상산, 비타민 E 등을 함유하고 있다.
일반적으로 도정이 덜된 곡물일수록 기능물질 및 각종 영양소가 풍부하여 많이 섭취하면 좋다. 그러나 청소년들은 혼합곡밥을 기피하므로 청소년 대상의 각종 영양소를 고려하여 서로 다른 종류의 혼합곡 조성물(시험군 1, 2 및 3)을 조합하였다. 상기 각각의 혼합곡 조성물의 영양소 분석은 (사)한국영양학회 영양평가용 프로그램 CAN PRO 3.0을 사용하였으며, 상기 각각의 서로 다른 종류의 혼합곡 조성물 및 영양성분 분석결과를 하기 표 3 ~ 5에 나타내었다. 이후, 상기 혼합곡 조성물의 다빈도 관능검사(실시예 1)를 실시하여 그에 따른 결과로 최적의 조건을 선정하였다.
상기 영양성분 분석 및 관능검사 결과, 시험군 2의 혼합곡 조성물이 영양소를 골고루 포함하며, 관능평가의 평균점수가 높게 나타남으로 본 발명의 인지능력 증강용 혼합곡 조성물로 선정하였다. 상기 혼합곡 조성물과 대조군인 수현곡 조성물의 조성비는 하기 표 6에 나타내었다. 본 발명의 인지능력 증강용 혼합곡 조성물 이외의 대조군으로 사용한 수현곡은 임상시험 대상자(피실험자)들이 단체급식에서 섭취하고 있는 혼합곡이다.
[표 3. 시험군 1의 조성물 및 영양성분 분석결과]
[표 4. 시험군 2의 조성물 및 영양성분 분석결과]
[표 5. 시험군 3의 조성물 및 영양성분 분석결과]
[표 6. 혼합곡 조성물의 혼합비율]
본 발명의 상기 혼합곡의 조성물 중 강낭콩은 팽화기로 3 kg/cm2 ~ 5.5 kg/cm2의 압력으로 팽화시켜 6 ~ 11 %의 수분을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 구체적인 실시예에서는 4 ~ 5.5 kg/cm2, 5 ~ 6 분간 강낭콩을 팽화시켜 가공하였다.
상기의 조건으로 정선 수세 및 건조한 두류를 곡물 팽화기에서 팽화시키면 두류의 구조가 다공성 구조로 바뀌고 물과 온도의 확산이 빨라지게 되어 익는 속도가 빨라지게 된다. 따라서 혼합곡밥을 취반할 때 두류가 설익는 문제점을 개선할 수 있다. 반면, 5.5 kg/cm2 이상의 압력에서 팽화시키면 곡류의 외형이 변하게 되며, 맛, 질감 등이 현저히 떨어지는 단점이 있다.
본 발명의 상기 혼합곡 조성물 중 거대배아현미발아멥쌀 및 일반현미발아찹쌀의 발아는 젖산칼슘 및 글루탐산 용액으로 처리하여 발아시키는 것을 특징으로 한다.
상기 거대배아현미발아멥쌀 및 일반현미발아찹쌀의 발아는 바람직하게, 0.09 ~ 0.11 %의 젖산칼슘 용액 및 0.027 ~ 0.033 %의 글루탐산 용액으로 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 현미(찹쌀현미, 멥쌀현미)를 0.1 % 젖산칼슘 용액과 0.03 %(3g/10L) 글루탐산 용액으로 처리한 후, 45 ℃로 유지시키고 8 시간 동안 침지하여 발아시켰다. 이때, 침지 시, 4 시간 간격으로 침지액을 교체해주었으며, 교체 시 45 ℃의 온도를 유지시켰다.
본 발명에 있어서, 현미는 발아과정 동안 감마-아미노부티린산(γ-aminobutyric acid; GABA), inositol의 함량이 증가되며 이들 성분은 혈압강하, 뇌기능 개선, 면역력 증강 등의 효과를 지닌다. 특히 발아현미에 함유된 GABA는 뇌의 신경말단에 존재하는 글루타민산 탈탄산효소(glutamic acid decarboxylase)에 의해 글루타민산으로부터 합성되며, 이러한 GABA는 포유동물의 뇌나 척수에 존재하는 억제계의 신경전달물질로서 신경억제작용, 정신안정기능 및 뇌의 대사촉진작용을 한다.
본 발명의 상기 혼합곡 조성물은 GABA (γ-Aminobutyric acid) 함량이 0.02 내지 0.08 mg/g이고, 섭취 후 혈중 BDNF(Brain-derived neurotrophic factor) 농도가 섭취 전에 비해 증가하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명의 상기 혼합곡 조성물은 인지능력을 향상시키는 효과를 갖는다. 본 발명의 구체적인 실시예에서는 GABA의 함량이 높은 본 발명에 따라 제조된 혼합곡과 일반식을 섭취할 시 인지기능에 미치는 영향을 알아보기 위해, 고등학생(만 15세 ~ 18세)을 피시험자로 하여 혼합곡을 섭취하는 군과 일반식을 섭취하는 군으로 나눈 후 2 개월간 상기의 음식을 섭취하게 한 후 인지기능 검사를 실시하였다. 검사 수행결과, 혼합곡의 섭취가 일반식 섭취에 비해 정신적 피로도를 감소시켰으며, 실행기능 및 언어영역을 증가시켰으며, BDNF의 농도를 유의하게 증가시키는 효과가 있었다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예
1. 인지능력 증강용
혼합곡
조성물(
시험군
1, 2 및 3)의 관능평가
최적 조건의 인지능력 증강용 혼합곡 조성물을 조합하기 위해, 서로 다른 혼합곡 조성물(시험군 1, 2 및 3)의 관능평가를 수행하였다. 상기 평가는 인지능력 평가 대상자(피시험자)를 조사대상자로 선정하였으며, 조사기간은 2009 년 4 월 ~ 9 월까지 총 2회 실시하였다. 1차 관능평가는 30명, 2차 관능평가는 70명의 피시험자를 대상으로 수행되었다.
먼저, 각각의 혼합곡 조성물(시험군 1 ~ 3)에 대해 비교평가를 한 후, 높은 점수를 받은 시험군을 선정하고, 이를 대조군인 수현곡과 비교평가를 수행하였다. 평가는 5점 척도를 사용하여 맛보기 전의 항목인 겉모양, 냄새 및 색깔과 맛을 보고 난 후의 평가 항목인 밥의 질기, 씹힘성 및 전체적인 맛에 대한 정도를 1점(아주 나쁘다)부터 5점(아주 좋다)까지 측정하였다. 측정 결과의 통계처리는 평균과 표준편차를 산출하고 one-way ANOVA를 이용하여 p=0.05 유의수준에서 유의성 검증을 하여 유의성을 나타날 경우 Duncan's multiple range test로 검증하였다. 2차 관능평가에서는 t-test를 이용하여 p=0.05 유의수준에서 유의성 검증하였다. 일반사항 및 잡곡밥 섭취실태에 관한 사항은 빈도와 백분율을 산출하였다. 모든 통계분석은 SPSSWIN 통계프로그램(ver.12.0)을 이용하였다. 상기 관능평가 결과는 표 7 ~ 8에 나타내었다.
평가 결과, 시험군 1, 2 및 3간의 유의적인 차이가 나타나는 항목은 없었으나, 맛, 냄새 등의 항목과 전체 평균에서도 시험군 2가 가장 높은 점수를 받아 최종 혼합곡 조성물로 선정하였다. 2차 관능평가 결과, 겉모양, 냄새, 색 등에서는 시험군 2가 대조군(수현곡)에 비해 낮은 점수를 받았으나, 질기, 씹힘성, 맛 부분에서는 높은 점수를 받았다. 또한 먹기 전의 평가 항목 중, 겉모양, 색깔에서는 수현곡의 점수와 유의적인 차이를 보였으며, 이는 시각적으로 보이는 부분을 이미 잡곡밥에 대한 선호도가 낮은 학생들이 기존의 성향대로 잡곡 혼합비율이 높은 시험군 2의 점수를 낮게 준 것으로 사료된다. 그러나 맛을 보고 난 후의 점수는 맛을 보기 전과는 달리, 시험군 2의 점수가 더 높게 나타났다. 이는 본 발명의 혼합곡에 대한 학생들의 수용도가 기존에 먹고있는 일반 밥에 비해 떨어지지 않음을 증명한다고 볼 수 있다.
잡곡밥은 백미에 비하여 영양학적으로 우수하나 학생들에게 선호도가 낮아 섭취되지 못하고 있는 실정이다. 이러한 단점을 보완하여 학생들의 수용도도 높으면서 영양적 균형 및 기능성분의 함량을 증가시킨 잡곡밥을 개발하였다.
[표 7. 1차 관능평가 결과]
[표 8. 2차 관능평가 결과]
실시예
2. 영양성분 및 아밀로스 함량 분석
본 발명에서 제조한 인지능력 증강용 혼합곡, 대조군(수현곡), 백미 및 상기 혼합곡 조성물 각각의 영양성분 및 아밀로스 함량 분석결과는 하기 표 9 ~ 12에 나타내었다.
상기 양양성분은 AOAC 법에 준하여 실시하였다. 수분은 상압가열건조법, 조회분은 직접회화법, 조단백은 Micro-Kjeldahl법으로 측정하였다. 탄수화물의 양은 수분, 조회분, 조지방 및 조단백의 값을 밴 것을 나타낸 것이다.
또한 상기 아밀로스 함량 분석은 Williams등의 방법을 응용하여 측정하였다. 먼저 쌀가루(dry matter basis) 400 mg을 0.5 N KOH 용액 10 ml에 분산시킨 후, 증류수를 가하여 100 ml로 정용하였다. 상기 용액 중 10 ml을 취하여 0.1 N HCl 5 ml과 iodine 용액 0.5 ml을 혼합하고 증류수를 가하여 50 ml로 정용하고 실온에서 20 분 동안 방치한 후, 680 nm에서 흡광도를 측정하였다. 상기 iodine 용액은 0.2 g I2와 2.0 g KI를 100 ml 증류수에 녹여 만든 용액이다.
측정 결과, 하기 표 9에 나타낸 것과 같이, 호두를 제외한 모든 곡물들의 수분 함량은 7 %이상 이었으며, 단백질 함량은 강낭콩(팽화)이 24.15 %로 가장 높았다. 또한 지방 함량은 호두가 28.21 %로 가장 높았으며, 호두를 제외한 모든 곡물은 60 % 이상의 탄수화물을 함유함을 관찰하였다.
표 10에 나타낸 것과 같이, 팽화 처리한 강낭콩의 영향성분은 팽화 강도가 높아질수록 강낭콩의 수분 함량에서 일정한 감소를 보였으나, 이외의 성분들의 함량은 큰 차이를 나타내지 않고 비슷한 함량 결과를 나타내었다.
표 11에 나타낸 것과 같이, 쌀보리(누른 것)의 아밀로스의 함량이 30 ~ 36 %로 가장 높았으며, 호두는 아밀로스가 검출되지 않았다. 또한 본 발명에 따라 제조된 혼합곡물 중에서는 일반현미발아찹쌀의 아밀로스 함량이 1.43 %로 매우 낮은 결과를 나타내었다.
표 12에 나타낸 것과 같이, 팽화 처리한 강낭콩의 아밀로스 함량이 팽화 강도가 높아질수록 강낭콩의 아밀로스 함량이 증가하는 경향을 나타내었다.
[표 9. 영양성분 분석결과]
[표 10. 팽화 처리한 강낭콩의 영양성분 분석결과]
[표 11. 아밀로스 함량 분석결과]
[표 12. 팽화 처리한 강낭콩의 아밀로스 함량 분석결과]
실시예
3. 영양성분 함량 분석
본 발명에서 제조한 인지능력 증강용 혼합곡, 대조군(수현곡), 백미 및 상기 혼합곡 조성물 각각의 영양성분의 함량 분석결과는 하기 표 13 ~ 19에 나타내었다.
영양성분 중 무기질(Na, K, Cu, Zn, Fe, Ca, Mg)은 각각의 조성물(3 g)에 HNO3 30 ml을 첨가하여 상기 용액이 맑은 암적색이 나타날 때까지 분해하였다. 이후, 분해액을 여과용지(filter paper)(whatman No.4)로 여과하여 50 ml로 정용한 후, 원자흡광분광광도계(Solaar-M5, Thermo elemental Co., England)로 측정하였다. 무기질 P는 몰리브덴청 비색법에 따라서 분광광도계(UV-1601, Shimadzu Co., Japan)로 650 nm에서 측정하였으며, Cr은 각각의 조성물(0.5 g)을 microwaving 처리하여 25 ml로 정용한 후, ICP로 분석하였다.
유리아미노산은 각각의 조성물(1 g)에 70 % 에탄올 50 ml을 첨가하여 microwaving extractor(MARS-Xtraction, USA)로80 ℃, 15 분 동안 추출하였다. 이후, 70 % 에탄올 50 ml을 더 첨가하여 동일한 조건에서 재추출하였다. 추출된 용액은 감압농축하여 에탄올을 제거한 후, diethyl ether 20 ml을 가한 후, 분별깔때기를 이용하여 에탄올 층을 분리하였다. 농축액을 0.2 N sample dilution buffer(pH 2.2)로 용해하여 PVDF syringe filter(0.45 μm)로 여과하여 아미노산 자동분석장치(S-4300, Sykam Co., Germany)로 분석하였다.
유리당 및 유기산은 각각의 조성물(4 g)에 80 % 에탄올 20 ml을 가하여 1 시간 동안 진탕한 후, 원심분리(3000×g, 10 분)한 후, 상등액을 취하여 20 ml로 정용하였다. 이후, 상기 용액을 여과(syringe filter, 0.25 μm)한 후, 분석시료로 사용하였다. 상기 유리당 및 유기산의 분석은 액체크로마토그래피(liquid chromatography; LC)(Shimadzu system)를 이용하여 분석하였다. 유리당의 분석 조건은 RID-10A 검출기(refractive index detector), NH2P-50 4E column(4.6×250mm, Shodex Asahipak)을 사용하고, 컬럼 온도는 35 ℃, 이동상은 Acetonitrile과 Water 혼합용액(75:25(v/v)), flow rate는 1.0 ml/min 으로 하여 수행하였으며, 유기산의 분석 조건은 SPD-10A UV-VIS 검출기(210 nm), SH1821 column(8.0×300mm, Shodex Asahipak)을 사옹하고, 컬럼 온도는 50 ℃, 이동상은 5 mM H2SO4, flow rate는 1.0 ml/min 으로 하여 수행하였다.
β-글루칸(β-glucan)은 McCleary 등의 방법에 따라 측정하였다. 먼저 각각의 조성물(1 g)에 50% 에탄올 5 ml을 첨가하여 boiling water bath에서 끓인 후, vortex mixer를 이용하여 교반하였다. 이후, 50 % 에탄올 5 ml을 더 첨가한여 원심분리(1000×g, 10 분)하여 상등액을 제거하였다. 상등액을 제거한 pellet에 20 mM sodium phosphate buffer(pH 6.5) 5 ml을 첨가하여 boiling water bath에서 끓인 후, vortex mixer를 이용하여 교반하였다. 이후, 상기 용액을 40 ℃로 냉각한 후, lichenase 효소용액(0.2 ml, 10 Units)을 넣고 water bath(50 ℃, 1 시간)에서 빈응시켰다. 반응 종료 후, 증류수를 이용하여 30 ml로 정용하여 혼합한 후, 원심분리(1000×g, 10 분)하여 상등액을 취하여 β-글루칸 분석시료로 이용하였다. 상기 β-글루칸 추출물(0.1 ml)에 β-glucosidase 효소용액(0.1 ml, 2 Unit/ml, pH 4.0)을 넣고 water bath(40 ℃, 15 분)에서 반응시켰다. 이후, GOPOD(Glucose Oxidase/Peroxidase/4-Amino-antipyrine) 3 ml을 첨가하여 water bath(40 ℃, 20 분)에서 반응시킨 후, 510 nm에서 흡광도 측정하여 함량을 계산하였다. 상기 흡광도 측정시 blank는 β-glucosidase 효소용액 대신 acetate buffer용액(50 mM, pH 4.0, 0.1 ml)을 이용하였다.
표 13에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 인지능력 증강용 혼합곡의 무기질 함량이 높게 측정되는 것을 관찰할 수 있다.
표 14에 나타낸 것과 같이, 팽화강도를 5 kg/cm²로 하여 강낭콩을 팽화 처리한 경우, 모든 무기질의 함량이 매우 높게 측정되었으며, 팽화 처리한 강낭콩의 주된 무기질은 K인 것으로 나타났다.
표 15에 나타낸 것과 같이, 유리아미노산의 함량은 강낭콩(팽화)이 31.34 mg/g으로 가장 높았으며, GABA의 함량 또한 강낭콩(팽화)에서 0.126 mg/g으로 가장 높았으며, 측정 결과 강낭콩(팽화)의 주요 유리아미노산은 하이드록시프롤린(hydroxyproline)으로 함량이 13.72 mg/g으로 나타났다. 또한 GABA의 함량을 증가시키기 위해 발아 또는 젖산칼슘 및 글루탐산 용액으로 처리한 거대배아현미발아멥쌀(젖산칼슘+글루탐산)의 GABA 함량은 0.075 mg/g으로 거대배아미멥쌀(0.045 mg/g) 보다 GABA 함량이 1.7배 정도 높았다. 또한 본 발명에 따라 제조된 인지능력 증강용 혼합곡 조성물의 GABA 함량은 0.053 mg/g으로 상기 혼합곡에 대조군인 수현곡(0.008 mg/g) 보다 6배 이상 높았다. 상기 감마-아미노부티린산(γ-aminobutyric acid; GABA)은 고혈압증, 당뇨병 등 생활 습관병을 예방하거나 개선하고, 불면증, 우울증 등의 정신 안정작용과 비만 억제작용 등에 효과가 있다.
표 16에 나타낸 것과 같이, 유리당의 함량은 호두가 5.40 mg/g으로 가장 높게 나타났다. 상기 유리당은 자당, 포도당, 과당 등이 포함된 성분으로 인체에 유용한 세균증식에 필요한 성분이며, 혈당조절에 의해 피로회복에 효과가 있다.
표 17에 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따라 제조된 인지능력 증강용 혼합곡 조성물의 β-글루칸(β-glucan)의 함량은 0.24 mg/g으로 대조군인 수현곡(0.22 mg/g)보다 높으며, 상기 조성물 중에서는 거대배아미멥쌀이 0.1 mg/g으로 가장 많이 함유하고 있다. 상기 β-글루칸은 다당류의 일종이며 체내 면역기능을 활성화하는 물질로 항암효과가 있다.
표 18에 나타낸 것과 같이, 팽화 처리한 강낭콩의 β-글루칸의 함량은 팽화 강도가 높아질수록 감소하는 경향을 보였으며, 5.5 kg/cm²의 강도로 팽화된 강낭콩에서는 β-글루칸이 검출되지 않았다. 또한 비타민 B군은 일반현미발아찹쌀(젖산칼슘+글루탐산)이 5.87 mg/100g으로 가장 높았으며, 주요 비타민은 비타민 B3인 니아신(niacin)(5.44 mg/100g) 이었다. 상기 니아신은 소화기계, 피부와 신경계 기능을 도와주며, 음식을 에너지로 전환하는데 중요한 역할을 하는 영양소이다.
표 19에 나타낸 것과 같이, 총 식이섬유(total dietary fiber; TDF)는 5.47 ~ 50.59 %로 광범위하게 분포하였으며, 이중 강낭콩(팽화)이 33.83 %로 비교적 높은 함량을 보였다. 수용성식이섬유(soluble dietary fiber; SDF)의 함량은 일반현미발아찹쌀이 3.05 %로 가장 높았으며, 백미는 0.41 %로 가장 낮은 값을 나타내었다. 본 발명의 인지능력 증강용 혼합고 조성물의 식이섬유 조성은 대부분 불용성식이섬유(insoluble dietary fiber; IDF)로 이루어진 것으로 조사되었다. 또한, 강낭콩을 팽화처리할 경우, SDF(4.45 ~ 6.75 %)와 TDF(31.70 ~ 34.38)가 증가하였다. 상기 식이섬유는 물에 대한 수용성에 따라 수용성식이섬유(SDF)와 불용성식이섬유(IDF)로 나뉘며, 보통 수용성식이섬유는 혈청 콜레스테롤을 감소시키고 당 흡수를 지연시켜 혈당을 낮춰주는 작용을 하는 것으로 알려져 있으며, 불용성식이섬유는 분변량을 증가시키고 장 통과시간을 단축시켜 변비 예방 및 해소에 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 인지능력 증강용 혼합곡은 대조군인 수현곡에 비해 총 식이섬유 및 불용성식이섬유가 2 배 이상 함유되어 있으므로, 장시간 책상에 앉아 공부하는 청소년들에게 흔히 나타나는 변비에 큰 효과를 나타낼 수 있다.
[표 13. 무기질 함량 분석결과]
[표 14. 팽화 처리한 강낭콩의 무기질 함량 분석결과]
[표 15. 유리아미노산 함량 분석결과]
[표 16. 유리당 함량 분석결과]
[표 17. β-glucan 함량 분석결과]
[표 18. 팽화 처리한 강낭콩의 β-glucan 함량 분석결과]
[표 19. 식이섬유의 함량 분석결과]
실시예 3. 인지능력 임상 평가
GABA의 함량이 높은 본 발명에 따라 제조된 인지능력 증강용 혼합곡과 일반식을 섭취할 시 인지기능에 미치는 영향을 알아보기 위해, 전라북도 전주시에 위치한 모 고교의 기숙사 생활을 하고 있는 고등학생(만 15세 ~ 18세)을 피시험자로 하여 본 발명의 혼합곡을 섭취하는 군과 일반식을 섭취하는 군으로 나눈 후 2 개월(2009년 9월 ~ 2009년 12월)간 상기의 음식을 섭취하게 한 후 인지기능 검사를 실시하였다. 상기 피시험자들의 선정기준은 SCID(Structured Clinical Interview for DSN-IV)의 선별 질문 모듈을 사용하여 정신과적 질환이 없는 자, 이학적 검사, 기초 실험실 검사, 심전도 검사, 청력 검사, 및 활력증후에 없는 자를 시험자로 선정하였다.
상기 평가의 대상자들의 인구통계학적 특성은 하기 표 20과 같다. 하기 표 20에 나타낸 것과 같이, 인구학적 데이터는 기술 통계치를 표시하였고, 혼합곡을 섭취하는 군과 일반식을 섭취하는 두 군 간의 인구학적 자료는 independent t-test로 집단 간을 비교하였다. 혼합곡과 일반식 섭취 전, 후에 각 군에서 나타난 인지기능 검사의 변화는 paired t-test를 이용하여 분석하였다. 두 군 간의 비교는 각 군에서의 식이별(change value)을 서로 비교하는 end point analysis 방법(independent t-test 수행)과 사전검사를 공변량으로 설정하여 두 군의 사후검사 값을 서로 비교하는 ANCOVA를 이용하였다. 데이터 처리에 있어서 BCRS의 경우 -3 ~ +3의 결과를 음수 없이 1 ~ 7로 코딩하였으며, 놀람반응 검사(startle response test)의 경우는 시험식사 섭취 전의 값이 20 mV 이상일 경우, block Ⅰ의 trial 값이 평균 20 mV 미만일 때(저반응자(low responder)로 간주), 그리고 20 ms 이전에 20 mV 이상의 피크가 있을 때(해당 trial을 자발적인 눈 깜빡임(spontaneous eye blink)이 있는 것으로 간주) 해당 trial 또는 전체 데이터(저반응자인 경우만)를 분석에서 제외시켰다. 유의수준은 p < 0.05로 하였으며, 통계분석은 상관관계분석의 SPSS(SPSS for Windows v12.0)를 사용하였다.
[표 20. 평가 대상자의 인구통계학적 특성]
1) 인지기능에 대한 객관적 검사
1-1) CNT(Computerized Neuro-Cognitive function test)
CNT 검사는 뇌기능 검사로 감별할 수 없는 인지장애를 진단하는 것으로써 피검사자의 치료 방향을 정하는 중요한 수단이 된다. CNT 평가 내용은 숫자 외우기 검사(digit span test), 언어지속 검사(auditory continuous performance test; A-CTP), 스트룹 검사(stroop test), 언어 기억 검사(verbal learning test), 선로 잇기 검사(trail making test), 카드 분류 검사(wisconsin card sorting test; WCST), 언어 유창도 검사(verbal fluency test) 및 수지력 검사(finger tapping test)로 구성되어 있다. 숫자 외우기 검사는 주의력(attention), A-CTP는 지속 주의력(sustained attention), 스트룹 검사는 선택적 주의력(selective attention), 언어 기억 검사는 기억력, 선로 잇기 검사의 A는 주의력과 시운동속도(visuomotor speed), B는 실행능력(executive function 또는 인지적 유연성(cognitive flexibility)), WCST는 실행능력(또는 인지적 유연성), 언어 유창도 검사는 언어 능력, 그리고 수지력 검사는 motor speed를 측정하는 검사이다.
CNT 검사는 2009 년 9 월 7 ~ 15 일(시험식사 섭취 전)과 11 월 18 ~ 27 일(시험식사 섭취 후)에 오후 8시 부터 10시 까지 CNT 검사장시 2대를 이용하여 사대부고 기숙사 사감실에서 하루에 4 명씩 4 주에 걸쳐 검사를 수행하였다. CNT 검사 결과는 하기 표 21 ~ 25에 나타내었다.
표 21, 22 및 23에 나타낸 것과 같이, 혼합곡식 군과 일반식 군 모두 식단 섭취 후 주의집중, 기억력, 실행능력 및 언어능력에서 유의한 향상을 보였다. 또한 표 24 및 25에 나타낸 것과 같이, 혼합곡식 군과 일반식 군 모두 섭취 후에 섭취 전보다 기억력과 실행기능에 있어서 유의한 호전 효과가 있었으나, 두 군 간에는 20 분 뒤에 기억을 하는(delayer-20min) 검사를 제외하고는 유의한 차이가 없었다.
[표 21. 전체 대상자의 시험식단 섭취 전, 후의 CNT 결과]
[표 22. 혼합곡식 섭취 군의 시험식단 섭취 전, 후의 CNT 결과]
[표 23. 일반식 섭취 군의 시험식단 섭취 전, 후의 CNT 결과]
[표 24. 시험식단의 섭취 후에 나타난 변화의 분석 결과]
[표 25. 시험식단의 섭취 군 간 CNT의 사후검사결과 비교]
1-2) MFT(Mental fatigue test)
MFT 검사는 숫자를 계속 빼도록 하거나, 특정 단어가 컴퓨터 스크린에 나올 때 오른쪽 버튼을 누르게 하는 방식의 과제를 60 분 동안 수행하게 한 후, 정신적인 피로도를 0 점 ~ 100 점까지의 VAS(visual analogue scale)을 이용하여 답하도록 하였다. 수치가 클수록 정신적 피로도가 높은 것을 의미한다.
상기 MFT 검사는 연구원 2 명이 2009 년 9 월 7 ~ 11 일까지 사대부고 전산실을 방문하여 컴퓨터 30대에 검사프로그램 설치 및 예비검사를 수행한 후, 2009 년 9 월 13일(시험식사 섭취 전)과 2009 년 11 월 20일(시험식사 섭취 후)에 전체 피시험자를 대상으로 1 시간 30 분 동안 검사를 수행하였다. MFT 검사 결과는 하기 표 26 ~ 34에 나타내었다.
하기 표에 나타낸 것과 같이, VAS로 정신적 피로도를 측정한 결과, 혼합곡식과 일반식을 섭취하는 두 군 모두 섭취 전, 후 각각의 시점에서 MFT 검사 전, 후를 비교했을 때 피로도가 모두 유의하게 증가하였다. 그러나 섭취 전과 후를 비교하였을 때에는 두 군 간의 유의한 차이가 없었다.
또한 RVIPT와 AX-CPT로 정신적 피로도를 측정한 경우, 혼합곡식 군은 RVIPT의 반응시간이 줄어드는 경향만 있을 뿐 섭취 전, 후에 따른 변화는 관찰되지 않았다. 반면, 일반식 군은 섭취 후에 AX-CPT의 표적자극 정반응수가 유의하게 감소하였으며 누락오류수는 유의하게 증가하는 결과를 보였다.
상기의 결과는 어떤 요인에 의해 일반식 군은 쉽게 정신적 피로도가 영향을 받을 수 있지만 혼합곡식 군은 이러한 영향이 없다는 의미가 될 수 있으므로 매우 긍정적인 결과라고 해석할 수 있다. 일반식 군의 정신적 피로도 검사에 영향을 주었을 요인으로는 섭취 기간인 2달 동안 5번의 시험을 진행하였는데 마지막 시험은 섭취 후 검사의 1일 전에 있었다는 것과 섭취 후 검사 시점에서 신종인플루엔자 바이러스와 같은 외부 스트레스 요인을 들 수 있다. 반면, 섭취 전의 검사는 학생들이 비교적 편안하게 방학 기간을 쉬고 개학한지 2주가 되는 시점에서 시행되었기 때문에 나쁜 영향을 주는 요인이 없었을 것으로 추측된다. 즉 이러한 섭취 전, 후의 검사 시점에서 작용했을 수 있는 외부 요인들이 두 군 모두에 동일하게 작용하였으나 유독 일반식 군에서만 나쁜 영향을 미쳤다는 것은 본 발명의 혼합곡이 외부 스트레스 요인으로 인한 인지기능의 저하를 차단하는 효과가 있다는 것을 의미한다. 또한 일반식 군이 외부 스트레스에 의한 나쁜 영향을 받았을 가능성이 있다는 해석은 자가보고식 검사인 SACL(Stress-arousal checklist)의 각성 점수가 섭취 후 검사에서 유의하게 증가하는 것에 의해 해석 되어진다.
[표 26. 전체 대상자의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 MFT 검사 전, 후의 피로도 비교 결과]
[표 27. 혼합섭취 섭취 군의 섭취 전, 후에 따른 MFT 검사 전, 후의 피로도 비교 결과]
[표 28. 일반식 섭취 군의 섭취 전, 후에 따른 MFT 검사 전, 후의 피로도 비교 결과]
[표 29. 시험식단 섭취 군에 따른 MFT 검사 전, 후의 피로도 비교 결과]
[표 30. 전체 대상자의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 MFT 결과 비교]
[표 31. 혼합곡식 군의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 MFT 결과 비교]
[표 32. 일반식 군의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 MFT 결과 비교]
[표 33. 시험식단 섭취 후에 나타난 MFT의 변화 분석 결과]
[표 34. 시험식단의 섭취 군 간 MFT의 사후검사결과 비교]
1-3) 연합모의고사 성적
시험식사 섭취 군 간의 연합모의고사 성적을 토대로 하여, 본 발명의 혼합곡물이 시험 성적에 미치는 영향을 알아보았다. 상기 연합모의고사는 9월 및 11월에 교육과정 평가원에서 실시된 것이며, 9월의 연합모의고사는 시험식사 섭취 전에 수행한 것이며, 11월의 연합모의고사는 시험식사 섭취 2 개월 후에 수행된 것이다. 상기 수행결과는 하기 표 35 ~ 40에 나타내었다.
하기 표에 나타낸 것과 같이, 시험식단 섭취 전의 혼합곡식 군과 일반식 군 간의 기저 성적은 차이가 없으나, 시험식단 섭취 후 혼합곡식 군에서 언어영역의 점수가 유의한 향상을 보이며, 일반식 군은 수리영역의 점수에서 유의한 저하를 보였다. 그러나 성적 변화의 분석 결과 및 각각 시험식단의 섭취 후의 성적 결과를 비교해본 경우, 유의한 차이가 없었다.
상기의 결과는 본 발명에 따른 혼합곡의 섭취가 인지기능 개선에 도움을 주는 반면, 일반식의 섭취는 오히려 인지기능의 저하가 일어난다는 것을 의미한다. 특히 일반식 군에서 나타난 수리영역 점수의 유의한 저하에 대한 여러 원인이 있을 수 있겠으나, 섭취 기간 내에 있었던 5 차례의 다른 시험으로 인한 스트레스가 상당 부분 작용했을 것으로 추측해볼 수 있으며, 이는 정신적 스트레스 검사(mental stress test)에서 일반식 군이 섭취 후 검사에서 검사에 대한 피로도가 섭취 전보다 증가한 소견과 일치한다. 즉 혼합곡은 섭취 기간 내에 있었던 여러 차례의 시험으로 인한 스트레스를 차단하지만, 일반식은 이러한 효과가 없다는 것으로 해석이 가능하다.
[표 35. 전체 대상자의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 연합모의고사 성적 결과]
[표 36. 혼합곡식 군의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 연합모의고사 성적 결과]
[표 37. 일반식 군의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 연합모의고사 성적 결과]
[표 38. 시험식단 섭취 전의 연합모의고사 성적 비교]
[표 39. 시험식단 섭취 후에 나타난 연합모의고사 성적 변화의 분석 결과]
[표 40. 시험식단 섭취 군 간 연합모의고사 성적의 사후검사결과 비교]
2) 인지기능 및 스트레스 관련 자가보고식 검사
인지기능에 대한 자가보고식 검사는 단축 인지평가 척도(Brief cognitive rating scale; BCRS) 및 인지적 장점(cognitive strength)에 대한 시각적 상사 척도(Visual analogue scale; VAS)의 검사로 수행되었으며, 스트레스 관련 자가보고식 검사는 상태특성 불안척도(State-trait anxiety inventory; STAI) 및 스트레스-각성 체크리스트(Stress-arousal checklist; SACL) 검사를 수행하여 인지기능에 어떤 변화가 있는지 알아보았다.
먼저, BCRS 평가는 모두 20 항목으로 구성되어 있으며, 1 ~ 3은 주의집중력, 4 ~ 5는 즉각기억, 6 ~ 7은 단기기억, 8 ~ 9는 장기기억, 10 ~ 11은 시공간기억, 12 ~ 13은 이해력, 14 ~ 15는 언어능력(각각 단어 회상력 및 언어표현력), 16 ~ 17은 실행능력(executive function), 18 ~ 19는 인지적 참을성(인내력)(cognitive endurance), 20은 정보처리 속도를 평가하는 항목으로 구성되어 있다. 평가 해석은 양수 값이 클수록 인지기능의 증가를 나타내고, 음수 값이 클수록 인지기능의 감소를 나타내며, 0 점은 평상시의 상태를 의미한다.
VAS 평가는 인지기능을 집중력, 이해력, 기억력, 언어 표현력, 실행능력, 인내심 및 과제처리 속도로 나누어 -3 ~ +3 까지 해당되는 부분에 피실험자가 집적 표시하도록 하여 평가한다. 평가 해석은 각 항목에 대해 양수 값이 클수록 인지기능의 증가를 나타내고, 음수 값이 클수록 인지기능의 감소를 나타내며, 0 점은 평상시의 상태를 의미한다.
또한 STAL 평가는 상태-불안과 특성-불안을 함께 측정할 수 있는 간편하고 객관적인 자기 보고형의 단일 척도를 만들기 위한 목적으로 Spieiberger 등(1970)에 의해 1964 년부터 연구가 시작되어 개발된 평가방식이다. 상태-불안을 측정하는 20 개의 문항과 특성-불안을 측정하는 20 개의 문항 총 40 개의 문항으로 구성되어 있으며, 4 단계로 된 Likert 식 척도로 나타내어진다. 각 문항마다 ‘거의 그렇지 않다’는 1점, ‘가끔 그렇다’는 2점, ‘자주 그렇다’는 3점, ‘거의 언제나 그렇다’는 4점으로 채점하며, 상태-불안 하위척도에서 10 개, 특성-불안 하위척도에서 7 개의 역문항이 포함되어 있어 반대로 채점하게 된다. 개인이 얻을 수 있는 점수의 범위는 상태-불안 및 특성-불안에서 각각 20 ~ 80 점까지이며, 점수가 높을수록 불안수준이 높은 것을 의미한다.
SACL 평가는 현재 느끼고 있는 스트레스 및 각성 정도를 측정하기 위한 검사로써, 30 항목으로 구성되어 있으며, 두 가지의 하위 범위를 포함하는데 하나는 스스로 보고된 스트레스를 측정하기 위한 것(1, 2, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 18, 21, 22, 25, 27, 28)이고, 다른 하나는 스스로 보고된 각성을 측정하기 위한 것이다. 해석은 점수가 높을수록 스트레스 및 각성이 높은 상태를 의미하며 역채점 항목은 1, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 23, 29, 30 이다.
상기 4 종류(BCRS, VAS, STAI, SACL)의 검사는 연구원 4 명과 정신과 인턴 1 명의 감독아래 2009 년 9 월 6 일(시험식사 섭취 전)에 사대부고 전산실에서 임상연구일정 및 동의 설명회 후 피실험자의 전체 자가 평가척도검사를 수행하였으며, 이후 2009 년 11 월 17 일(시험식사 섭취 후)에 다시 검사를 수행하였다. 상기 4 종류의 검사 결과는 하기 표 41 ~ 45에 나타내었다.
하기 표에 나타낸 것과 같이, 혼합곡식 군과 일반식 군 모두 각각 섭취 전에 비해 섭취 후 BCRS 및 VAS 점수의 유의한 호전이 이었으며, 일반식의 경우 섭취 후에 SACL의 각성 점수가 섭취 전에 비해 유의하게 증가하였다. 또한 두 군을 비교한 결과, 실행능력 부분에 있어서 유의한 차이가 있음을 관찰할 수 있다.
상기의 결과는 일반식 군의 섭취 후에 점수가 감소하면서 생긴 결과로 보인다. 즉 자가보고 검사의 결과 또한 정신적 피로도의 결과와 마찬가지로 혼합곡이 외부 요인에 의한 인지기능에의 나쁜 영향을 차단하는 효과가 있는 반면 일반식은 이러한 효과가 없음을 의미한다.
[표 41. 전체 대상자의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 자가평가척도 검사결과]
[표 42. 혼합곡식 군의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 자가평가척도 검사결과]
[표 43. 일반식 군의 시험식단 섭취 전, 후에 따른 자가평가척도 검사결과]
[표 44. 시험식단 섭취 후에 나타난 자가평가척도의 변화 분석 결과]
[표 45. 시험식단 섭취 군 간 자가평가척도 검사의 사후검사결과 비교]
3) 인지기능의 간접적 생물학적 표지자 검사
인지기능의 간접적 생물학적 표지자 검사를 위해, 혈중 BDNF(Brain-derived neurotrophic factor) 및 S100B를 검사하였다.
S100B는 별아교세포(astroglial cell)에서 생성 되어지는 calcium-binding protein의 일종으로 급성 뇌손상(cerebral ischemia, brain trauma)이나 신경퇴화(neurodegeneration)(Alzheimer's disease)시 증가하는 것으로 알려져 있다. 최근에는 부동 스트레스(immobilization stress)에 의해서도 혈청(serum)의 수치가 증가하는 것으로 보고되면서 스트레스나 신경정신과적 장애와의 관련성이 제시되고 있다. 따라서 본 검사 대상에서 기저 값과 비교시 S100B 수치의 증가는 중추신경계의 스트레스 증가를 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 또한 상기 BDNF는 신경영양인자신경세포의 재생 및 분화에 영향을 미치는 신경영양인자(neutrophic factor)로써, 신경세포의 생존, 유지 및 성장에 있어 중요한 역할을 한다. S100B와 마찬가지로 별아교세포(astroglial cell)에서 합성되며 기억과 관련된 장기강화작용(long-term potentiation)과 시넵스 세기의 조절(regulation of synaptic strength)에 특히 관여한다. 작업 스트레스(work stress)가 있을 경우, 혈청 농도(human serum level)가 감소하는 것으로 보고되어져 있으며, 우울증에서 보이는 언어 기억 장애(verbal memory impairment)와도 양성의 상관관계(positive correlation)가 있는 것으로 보고되었다. 또한 실험동물에 부동 스트레스를 줄 때, 해마 부위의 BDNF 농도는 감소하지만 운동을 하거나 항우울제 치료에 의해 수치가 증가하는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 검사 대상에서 기저 값과 비교시 BDNF 수치의 감소는 스트레스 증가나 기억력의 감소를 의미하는 것으로 해석할 수 있다.
상기 검사는 전북대학교 병원 정신과 인턴이 공복상태에서 혈액과 소변을 채취하기 위해 2009 년 9 월 7 ~ 15일(시험식사 섭취 전), 2009 년 11 월 18 ~ 27 일(시험식사 섭취 후) 오전 6 시 30 분에 사대부고 기숙사를 방문하여 하루 평균 4 명씩 2 주에 걸쳐 수행하였다. 상기 검사 결과는 하기 표 46 ~ 48에 나타내었다.
하기 표에 나타낸 것과 같이, BDNF 및 S100B의 값은 각각의 군에 따른 섭취 전, 후 뿐만 아니라, 두 군 간의 비교에서도 유의한 차이가 없었다. 그러나 섭취 후에 나타난 변화 값을 두 군 간에 비교할 경우, 유의한 차이를 보였다. 즉 일반식 군의 BDNF 값은 음수 값이었으며, 혼합곡식 군은 양수 값으로 두 군 간의 유의한 차이가 있었다.
상기의 결과는 BDNF 값이 혼합곡식 군에서는 섭취 후에 약간 증가하는 반면 일반식 군은 오히려 감소하는 이러한 차이가 군 간 유의한 차이가 있다는 뜻으로서, 신경세포를 강화시키는 작용을 갖는 BDNF 수치도 일반식 보다는 혼합곡의 섭취가 유의한 변화를 가져온다는 것으로 해석할 수 있다.
[표 46. 섭취 군별 시험식단 섭취 전, 후의 BDNF와 S100B의 측정 결과]
[표 47. 섭취 군별 시험식단 섭취 전, 후의 BDNF와 S100B의 측정 값의 비교]
[표 48. 시험식단 섭취 군별 섭취 후의 BDNF와 S100B의 변화 분석 결과]
4) 놀람반응 검사(Startle response test)
놀람반응은 외부의 자극(청각, air puff 등)에 의한 근육과 같은 moter system에 반응이 일어나는 것을 말하는 것으로 정상인에 있어서는 전자극이 있는 후에 다시 두 번째 자극이 전달되면 두 번째 자극과 같은 크기의 자극이 단독으로 전달되었을 때보다 반응 크기가 감소되는데 이를 PPI(prepulse inhibition)이라고 한다. PPI는 인간에 있어서 감각운동관문(sensorimotor gating)의 정상적인 작동 여부를 나타내는 것으로 정신적 피로(mental fatigue), 정신분열병, 외상후 스트레스장애 등과 같은 정신과적 질환에서 결핍(정상적인 억제의 붕괴) 현상이 일어나는 것으로 보고된다. 따라서 본 실험 대상에서 PPI의 결핍 소견이 관찰된다면 이는 정상적인 감각운동(sensorimotor) 기능의 손상을 의미하며 정신적 피로 상태와 관련이 있는 것으로 해석할 수 있다.
상기 검사는 2009 년 9 월 19 ~ 20일(시험식사 섭취 전), 2009 년 11 월 21 ~ 22일(시험식사 섭취 후)까지 수험생들의 수업이 없는 주말을 이용하여 전북대학교병원 임상시험센터에 직접 방문하도록 하여 오후 9 시부터 6 시까지 하루 평균 14 명씩 4 일 동안 검사를 수행하였다. 상기 검사의 결과는 하기 표 49 ~ 53에 나타내었다.
놀람반응(Startle response)의 크기(magnitude) 및 PPI% 에 있어서 각각의 군에 따른 섭취 전, 후 뿐만 아니라, 두 군 간의 비교에서도 유의한 차이가 없었다.
[표 49. 전체 대상자의 시험식단 섭취 전, 후의 놀람반응검사 결과 비교]
[표 50. 혼합곡식 군의 시험식단 섭취 전, 후의 놀람반응검사 결과 비교]
[표 51. 일반식 군의 시험식단 섭취 전, 후의 놀람반응검사 결과 비교]
[표 52. 시험식단 섭취 후에 나타난 놀람반응검사의 변화 분석 결과]
[표 53. 시험식단 섭취 군 간 놀람반응 검사의 사후검사결과 비교]
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따라 개발된 GABA 함량이 높은 인지능력 증강용 혼합곡을 섭취할 경우, 정신적 피로도가 감소되며, 실행기능 및 언어기능이 증가되고 혈중 BDNF의 농도가 증가한다. 따라서 집중력 향상으로 인한 인지능력을 향상시킬 수 있으며, 만성질환으로 유도될 수 있는 변비를 개선할 수 있고, 또한 패스트푸드의 섭취 성향을 자연 곡물의 섭취성향으로 전환시킬 수 있는 장점을 갖는 기능성 혼합곡 조성물로서의 사용이 기대된다.
Claims (5)
- 거대배아미멥쌀 22 ~ 44 중량%, 거대배아현미발아멥쌀 19 ~ 38 중량%, 일반현미발아찹쌀 12 ~ 24 중량%, 멥쌀흑미 2 ~ 4 중량%, 강낭콩 8 ~ 16 중량% 및 호두 3 ~ 6 중량%로 이루어지고, GABA (γ-Aminobutyric acid) 함량이 0.02 내지 0.0８ mg/g인 것을 특징으로 하는, 혈중 BDNF(Brain-derived neurotrophic factor) 농도 증가용 혼합곡 조성물.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물 중 강낭콩은 팽화기로 3 kg/cm2 ~ 5.5 kg/cm2의 압력으로 팽화시켜 6 ~ 11 %의 수분을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 혈중 BDNF(Brain-derived neurotrophic factor) 농도 증가용 혼합곡 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물 중 거대배아현미발아멥쌀 및 일반현미발아찹쌀의 발아는 젖산칼슘 및 글루탐산 용액으로 처리하여 발아시키는 것을 특징으로 하는 혈중 BDNF(Brain-derived neurotrophic factor) 농도 증가용 혼합곡 조성물.
- 삭제
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