KR101726416B1 - 항당뇨 활성이 있는 cla 함유 발효유 및 이의 제조방법 - Google Patents
항당뇨 활성이 있는 cla 함유 발효유 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원유에 상업균주인 YF-L812 (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)와 표준균주인 Bifidobacterium breve KCTC 3419, 그리고 김치에서 분리한 Lactobacillus sakei subsp. LJ011를 4:3:3의 부피 비율로 모배양된 스타터 균주를 접종시켜 발효시킴으로써, 고농도로 CLA를 함유하여 항당뇨 효능을 현저히 증진시킬 수 있는 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명인 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법은 원유에 5%(v/v) 프락토올리고당을 첨가하여 혼합 원유를 제조하는 단계; 상기 혼합 원유를 85∼95℃에서 8~12분간 살균하는 단계; 상기 살균된 혼합 원유를 40~50℃로 냉각하는 단계; 상기 냉각된 혼합 원유에 0.1%(v/v) 홍화씨유를 첨가하고, 스타터 균주를 3%(v/v) 접종하여 접종 원유를 제조하는 단계; 상기 접종 원유를 40~45℃에서 최종 pH가 4.6이 되도록 8~10시간 동안 배양하여 발효유를 제조하는 단계; 상기 발효유를 동결 건조시키는 단계; 를 포함하고,
상기 스타터 균주는 YF-L812, 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419) 및 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)를 4:3:3의 부피 비율로 모배양된 것을 사용하되, 상기 YF-L812는 상업균주로, 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 델브루키 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)를 포함하고, 상기 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419)는 표준균주이며, 상기 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)는 김치에서 분리한 것을 특징으로 한다.
본 발명인 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법은 원유에 5%(v/v) 프락토올리고당을 첨가하여 혼합 원유를 제조하는 단계; 상기 혼합 원유를 85∼95℃에서 8~12분간 살균하는 단계; 상기 살균된 혼합 원유를 40~50℃로 냉각하는 단계; 상기 냉각된 혼합 원유에 0.1%(v/v) 홍화씨유를 첨가하고, 스타터 균주를 3%(v/v) 접종하여 접종 원유를 제조하는 단계; 상기 접종 원유를 40~45℃에서 최종 pH가 4.6이 되도록 8~10시간 동안 배양하여 발효유를 제조하는 단계; 상기 발효유를 동결 건조시키는 단계; 를 포함하고,
상기 스타터 균주는 YF-L812, 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419) 및 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)를 4:3:3의 부피 비율로 모배양된 것을 사용하되, 상기 YF-L812는 상업균주로, 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 델브루키 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)를 포함하고, 상기 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419)는 표준균주이며, 상기 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)는 김치에서 분리한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원유에 상업균주인 YF-L812 (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)와 표준균주인 Bifidobacterium breve KCTC 3419, 그리고 김치에서 분리한 Lactobacillus sakei subsp. LJ011를 4:3:3 부피 비율로 모배양된 스타터 균주를 접종시켜 발효시킴으로써, 고농도로 CLA를 함유하여 항당뇨 효능을 현저히 증진시킬 수 있는 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
당뇨병은 전 세계적으로 3번째로 위험한 질병으로 분리되어지고 있으며, 2010년 국내 사망원인 통계에 의하면 당뇨병으로 인한 사망률이 5위를 차지하고 있다. 이는 우리 사회가 서구와, 산업화되면서 식생활 습관과 운동부족으로 인해 비만인구의 증가로 유병률이 가파르게 증가하고 있다는 것을 보여주고 있다. 당뇨병은 췌장 β세포의 기능상실로 인한 인슐린의 절대량 부족으로 야기되는 제1형과 어떤 이유로 몸의 인슐린 저항성이 커지면서 인슐린의 작용이 원활하지 않아 정상적인 생리 기능을 수행하지 못하는 제2형으로 나눌 수 있다. 특히 바람직하지 않은 식생활과 운동부족으로 인해 발생하는 제2형 당뇨병은 성인뿐만 아니라 청소년들에게서도 심각한 상황이다.
현재 국내에서 약물치료로 인한 한계와 부작용을 극복하기 위해 이와 유사한 효능을 가지면서 안전하고 효과적인 천연소재(기능성 식품)에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 기능성 식품은 현대생활에 있어서의 편중된 식품 섭취로 의한 영양의 결핍과 불균형을 보완함과 동시에 신체 조절기능 향상을 통한 질병의 예방 등을 목표로 하고 있다. 최근에 기능성 생리활성 물질로 알려진 다기능성 지질신소재인 Conjugated linoleic acid (CLA)는 필수지방산인 linolic acid의 이성체로 생체수소첨가(biohydrogenation)에 의해 미량으로 생성된다. 최근 CLA를 이용한 연구를 보면 항암효과(유방암, 대장암, 피부암 등)를 보였으며, 항동맥경화증, 면역조절을 통한 성장촉진, 체조직 적육축적 촉진 그리고 당뇨예방 등의 효과를 보였다.
보다 구체적으로 CLA는 항암, 항비만 및 항당뇨 효과가 있다고 알려져 있고, CLA는 또한 지방세포가 분화할 때 지질 축적을 현저하게 감소시키며, 지질의 저장 및 대사를 활성화시키는 핵 수용체인 PPAR-γ의 발현을 억제한다고도 알려져 있다.
또한 CLA가 혈중 포도당 수준을 감소시켜 당뇨병 예방을 가능하게 한다고 알려져 있으나, 병용 유산균 발효로 생성된 CLA 또는 CLA 함유 발효유의 항당뇨 활성 연구는 현재 이루어지지 않은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 원유에 상업균주인 YF-L812 (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)와 표준균주인 Bifidobacterium breve KCTC 3419, 그리고 김치에서 분리한 Lactobacillus sakei subsp. LJ011를 4:3:3 부피 비율로 모배양된 스타터 균주를 접종시켜 발효시킴으로써, 고농도로 CLA를 함유하여 항당뇨 효능을 현저히 증진시킬 수 있는 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법은 원유에 5%(v/v) 프락토올리고당을 첨가하여 혼합 원유를 제조하는 단계; 상기 혼합 원유를 85∼95℃에서 8~12분간 살균하는 단계; 상기 살균된 혼합 원유를 40~50℃로 냉각하는 단계; 상기 냉각된 혼합 원유에 0.1%(v/v) 홍화씨유를 첨가하고, 스타터 균주를 3%(v/v) 접종하여 접종 원유를 제조하는 단계; 상기 접종 원유를 40~45℃에서 최종 pH가 4.6이 되도록 8~10시간 동안 배양하여 발효유를 제조하는 단계; 상기 발효유를 동결 건조시키는 단계; 를 포함하고,
상기 스타터 균주는 YF-L812, 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419) 및 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)를 4:3:3의 부피 비율로 모배양된 것을 사용하되, 상기 YF-L812는 상업균주로, 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 델브루키 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)를 포함하고, 상기 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419)는 표준균주이며, 상기 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)는 김치에서 분리한 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법은 원유에 상업균주인 YF-L812 (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)와 표준균주인 Bifidobacterium breve KCTC 3419, 그리고 김치에서 분리한 Lactobacillus sakei subsp. LJ011를 4:3:3 부피 비율로 모배양된 스타터 균주를 접종시켜 발효시킴으로써, 고농도로 CLA를 함유하여 항당뇨 효능을 현저히 증진시킬 수 있다는 효과가 있다.
보다 구체적으로 CLA가 함유된 발효유는 제2형 당뇨질환의 주요 요인으로 알려져 있는 비만에 대해 체중감소 효과를 나타내고, 혈당조절에 도움이 되며, 당 내성을 낮추는데 매우 효과적으로 작용하고, 인슐린 저항성을 감소시키고 유의성 있는 혈당 강하 효과가 있으며, HDL-콜레스테롤 농도를 증가시키고 LDL-콜레스테롤과 중성지방을 유의적으로 낮추어 이상지혈증 개선에 도움을 주고, 인슐린 농도와 렙틴의 농도를 감소시켜 렙틴과 인슐린의 저항성을 개선함으로써 제2형 당뇨 개선에 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 체중에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(**p<0.01 vs. db/db. ##p<0.01, ###p<0.001 vs. db/db. ++p<0.01, +++p<0.001 vs. db/db.)
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 공복 혈당에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(*p<0.05 vs. db/db. #p<0.05, ##<0.01, ###0.001 vs. db/db. ++p<0.01, +++p<0.001 vs. db/db.)
도 4A는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 경구 내당능에 미치는 영향을 나타내는 그래프이고, 도 4B는 인슐린 내성에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(*p<0.05 vs. db/db. **, ++<0.01 vs. db/db. ***, ###, +++p<0.001 vs. db/db.)
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 혈중 지질 농도에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(A : 총콜레스테롤, B : 중성지방, C : HDL-콜레스테롤, D : LDL-콜레스테롤), (*, +, #p<0.05 vs. db/db. ##p<0.01 vs. db/db.)
도 6A는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 혈중 인슐린 농도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이고, 도 6B는 혈중 렙틴 농도에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(*, #, + p<0.05 vs. db/db.)
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 간 지방 축적에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(A : 간조직과 혈중에서 조직학적 평가, B : 중성지방, C : 간세포 효소 ALT의 활성도, D : 간세포 효소 AST의 활성도), (*p<0.05 vs. db/db. #p<0.05, ##p<0.01 vs. db/db. +p<0.05, ++p<0.01 vs. db/db.)
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 체중에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(**p<0.01 vs. db/db. ##p<0.01, ###p<0.001 vs. db/db. ++p<0.01, +++p<0.001 vs. db/db.)
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 공복 혈당에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(*p<0.05 vs. db/db. #p<0.05, ##<0.01, ###0.001 vs. db/db. ++p<0.01, +++p<0.001 vs. db/db.)
도 4A는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 경구 내당능에 미치는 영향을 나타내는 그래프이고, 도 4B는 인슐린 내성에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(*p<0.05 vs. db/db. **, ++<0.01 vs. db/db. ***, ###, +++p<0.001 vs. db/db.)
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 혈중 지질 농도에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(A : 총콜레스테롤, B : 중성지방, C : HDL-콜레스테롤, D : LDL-콜레스테롤), (*, +, #p<0.05 vs. db/db. ##p<0.01 vs. db/db.)
도 6A는 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 혈중 인슐린 농도에 미치는 영향을 나타내는 그래프이고, 도 6B는 혈중 렙틴 농도에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(*, #, + p<0.05 vs. db/db.)
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유가 간 지방 축적에 미치는 영향을 나타내는 그래프.(A : 간조직과 혈중에서 조직학적 평가, B : 중성지방, C : 간세포 효소 ALT의 활성도, D : 간세포 효소 AST의 활성도), (*p<0.05 vs. db/db. #p<0.05, ##p<0.01 vs. db/db. +p<0.05, ++p<0.01 vs. db/db.)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명인 항당뇨 활성이 있는 CLA 함유 발효유 및 이의 제조방법은 원유에 5%(v/v) 프락토올리고당을 첨가하여 혼합 원유를 제조하는 단계(S10); 상기 혼합 원유를 85∼95℃에서 8~12분간 살균하는 단계(S20); 상기 살균된 혼합 원유를 40~50℃로 냉각하는 단계(S30); 상기 냉각된 혼합 원유에 0.1%(v/v) 홍화씨유를 첨가하고, 스타터 균주를 3%(v/v) 접종하여 접종 원유를 제조하는 단계(S40); 상기 접종 원유를 40~45℃에서 최종 pH가 4.6이 되도록 8~10시간 동안 배양하여 발효유를 제조하는 단계(S50); 상기 발효유를 동결 건조시키는 단계(S60); 를 포함한다(도 1 참고).
이때 상기 원유는 임실지역의 홀스타인 프리지안 (Holstein-Friesian)종에서 생산된 산도가 0.15%이고, pH가 6.8인 신선한 원유인 것을 특징으로 한다.
한편 상기 스타터 균주는 YF-L812, 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419) 및 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)를 4:3:3의 부피 비율로 모배양된 것을 특징으로 한다.
이때 상기 YF-L812는 상업균주로, 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 델브루키 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus )를 포함하고, 상기 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419)는 표준균주이며, 상기 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)는 김치에서 분리한 것을 특징으로 한다.
<
실시예
1>
항당뇨
활성이 있는
CLA
함유 발효유의 제조
원유에 5%(v/v) 프락토올리고당을 첨가하여 혼합 원유를 제조한다.
이때 상기 원유는 임실지역의 홀스타인 프리지안 (Holstein-Friesian)종에서 생산된 산도가 0.15%이고, pH가 6.8인 신선한 원유를 사용하였다.
상기 혼합 원유를 90℃에서 10분간 살균한다.
상기 살균된 혼합 원유를 45℃로 냉각한다.
상기 냉각된 혼합 원유에 0.1%(v/v) 홍화씨유를 첨가하고, 스타터 균주를 3%(v/v) 접종하여 접종 원유를 제조한다.
이때 상기 스타터 균주는 YF-L812, 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419) 및 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)를 4:3:3의 부피 비율로 모배양하되, 상기 YF-L812는 상업균주로, 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 델브루키 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)를 포함하고, 상기 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419)는 표준균주이며, 상기 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)는 김치에서 분리하였다.
상기 접종 원유를 42℃에서 최종 pH가 4.6이 되도록 9시간 동안 배양하여 발효유를 제조한다.
상기 발효유를 동결 건조시킨다.
<
실험예
1> 체중 및 장기에 미치는 영향
모든 실험결과는 평균 ± 표준오차 (mean ± SD)로 표시하였다. 양성대조군(db/db군)과 각 실험군간의 차이를 검정하기 위해 Student's t-test와 one-way analysis of variance(ANOVA)를 통해 실시하였다. 경구 내당능과 인슐린 내성검사는 ANOVA를 시행하고 유의성 검사는 Tukey's post hoc test를 이용하였다. 실험군들과의 유의 수준은 P 값이 0.05 미만 수준일 때를 기준으로 하였다.
상기 실시예 1에서 제조된 동결 건조된 발효유를 하기 두 실험군의 급여 농도 조건대로 사료에 섞은 뒤 사전 제작하여 사용하였다.
실험동물 및 설계는 제2형 당뇨병 모델 동물인 5주령의 수컷 C57BL/KsJ-db/db (db/db) 32마리와 control (C57BL/6) 8마리를 다물 (다물사이언스, 대전, 한국)로부터 구입하여 일주일간의 적응기간 후, 체중과 공복혈당을 측정하여 난괴법에 따라 당뇨대조군(db/db-positive control), 발효유 0.2 % 군(db/db-FM 0.2%(CLA 0.01%) 저농도), 발효유 0.6 % 군(db/db-FM 0.6%(CLA 0.03%), 고농도), 그리고 정상대조군(normal)과 양성대조군 Glimepiride (db/db-GLM 2.5mg/kg/day)으로 5군으로 나누어 총 40마리를 6주간 사육하였다. 모든 실험물질 및 양성대조물질은 비율에 맞게 사전 제작한 사료를 물과 함께 자유 급여시켰다.
사육실의 온도는 22 ± 2 ℃, 습도 50 ± 5%, 환기횟수는 15~17 회/hour, 그리고 명암은 12시간 간격으로 점등 및 소등하여 실험기간동안 일정한 조건을 유지하였다. 실험동물의 체중은 실험 시작 일에 최초 측정한 다음 매주 1회 실험 종료일까지 6주에 걸쳐 측정하였다.
혈청 채취 및 장기무게 측정은 실험동물을 실험 종료 후 조레틸(Zoletil)로 마취한 후 복대동맥에서 혈액을 채취한 후 원심분리(3000 rpm, 15 min, 4 ℃)를 하여 혈청만 분리하고 분석 전까지 -20℃에 보관하였다. 혈액 채취 후 지방조직, 간장, 비장, 신장과 심장의 무게를 측정하였다.
실험 기간에 따른 체중 변화를 보면 동일 기간 내에 당뇨대조군 db/db군은 실험개시 6주째의 체중이 29.8±2.3 g이었으나 실험종료 12주째의 체중은 51±1.9 g으로 급격하게 체중이 증가하였다. 하지만 고농도의 CLA가 함유된 발효유가 포함된 사료를 급여한 마우스들의 체중은 5주째부터 당뇨대조군과 비교하여 유의성 있는 감소를 보였다 (도 2 참고). 실험군들의 실험종료 후의 체중은 0.2% 발효유군 46.5±1.1 g , 0.6% 발효군 41.7±0.9 g로 당뇨대조군과 큰 차이를 보였다. 양성대조군은 3주째부터 당뇨대조군과 비교하여 유의성 있게 체중이 증가를 보이지 않았다.
CLA 함유 발효유가 db/db마우스의 각각의 장기 무게 변화에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해 실험 종료 12주째에 동물들을 희생시킨 후, 간, 심장, 신장, 비장 및 지방의 무게를 측정하였다. CLA 함유 발효유가 포함된 사료를 급여한 실험군 중 고농도의 0.6% 발효유군에서 간과 지방조직 무게만이 당뇨대조군 db/db군과 비교하여 유의적으로 무게 감소를 보였다 (표 1 참고). 본 연구결과는 제2형 당뇨질환의 주요 요인으로 알려져 있는 비만에 대해 CLA가 함유된 발효유가 체중감소 효과를 보여 주는 것으로 사료된다.
(표 1) 장기와 지방의 무게 측정 결과 (*, #, + p<0.05 vs. db/db.)
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실험예
2> 공복 혈당, 경구
내당능
및 인슐린 내성 변화에 미치는 영향
공복혈당 (Fasting Blood Glucose, FBG) 측정을 위해 채혈 전 12시간 동안 금식시켰으며, 매주 1회 꼬리정맥에서 채혈하였다. 공복혈당은 혈당측정기 (Acuu-Check, Roche Diagnostics Korea Co, Ltd, Seoul, Korea)를 이용하여 측정하였다. 경구 내당능 (oral Glucose Tolerance Test, OGTT) 검사는 실험 종료 5주째에 12시간 금식 시킨 후 포도당 용액 (체중 kg 당 1 g)을 경구투여 한 다음 0, 30, 60, 90, 120분 후 마우스 꼬리 정맥에서 채혈하여 혈당을 측정하였다. 인슐린 내성검사 (Insulin Tolerance Test, ITT)는 실험 종료 마지막 주에 12시간 금식 시킨 후 인슐린 용액 (체중 kg 당 1 unit)을 복강 주사한 다음 0, 30, 60, 90, 120분 후 마우스 꼬리 정맥에서 채혈 하여 혈당을 측정하였다.
식후혈당과 공복혈당은 혈당조절 정도를 나타내는 지표로 사용되고 있으며, 제2형 당뇨병에서 고혈당증은 대혈관 합병증의 위험과 깊은 연관이 있다. 특히 공복 고혈당증보다 식후 고혈당증은 대혈관 합병증에 대해 더 중요한 지표로 작용하며 제2형 당뇨병 환자 사망의 원인으로 알려져 있다. 실험 기간에 따른 혈당변화를 당뇨대조군 db/db군과 비교하여 CLA 함유 발효유가 포함된 사료의 급여가 공복 혈당에 미치는 영향을 도 3에 나타내었다. 당뇨대조군의 공복혈당은 2주째부터 실험종료 시점까지 지속적인 혈당 상승을 보인 반면, CLA 함유 발효유가 포함된 사료를 급여한 실험군 중 고농도의 0.6% 발효유군은 3주째부터 당뇨대조군과 비교하여 유의성 있는 감소를 보였다. 이 결과는 CLA 함유 발효유가 혈당조절에 있어 도움이 되는 것으로 사료 된다.
경구 내당능 검사에서 당뇨대조군를 포함하여 실험군 모두 포도당 투여 30분에 정점을 보인 후 점차 감소하였다. 경구 내당능 결과는 포도당 섭취 후 60분, 90분, 120분에서 CLA 함유 발효유가 포함된 사료를 급여한 고농도의 0.6% 발효유 실험군에서 당뇨대조군 db/db군 보다 유의성 있는 혈당의 감소를 보였다 (도 4A 참고). 또한 90분에서 고농도의 0.6% 발효유 실험군의 혈당은 포도당 투여 전 혈당 수준으로 떨어진 반면 당뇨대조군 db/db군은 120분에서도 포도당 투여 전 혈당보다 높았다. 이러한 사실로 미루어 볼 때 CLA 함유 발효유는 당 내성을 낮추는데 매우 효과적으로 작용함을 알 수가 있었다.
인슐린 내성 결과는 당뇨대조군과 비교하여 CLA 함유 발효유가 포함된 사료를 급여한 실험군에서 당뇨마우스에서의 인슐린 저항성을 감소시키고 유의성 있는 혈당 강하 효과가 있다는 것을 보여 주었다 (도 4B 참고).
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실험예
3> 혈중 지질 농도의 변화
혈중 지질농도 (Lipid profile)는 보관한 혈청을 사용하여 Total Cholesterol (TC), High Density cholesterol (HDL), Low density cholesterol (LDL) (Cell biolabs, San Diego, CA, USA) 및 Triglyceride (TG, Cayman Chemical, Ann Arbor, Michigan, USA)를 제시된 방법에 따라 처리한 다음 microplate reader (Bio Tek, Winooski, VT, USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
제2형 당뇨병에서 흔한 이상지혈증(dyslipidemia)의 특징은 혈액 내에 중성지방이 비정상적으로 증가하고 HDL-콜레스테롤이 낮아지는 것이다. HDL-콜레스테롤은 cholesterol ester화에 작용하는 lecithin-cholesterol acyltransferase의 활성을 촉진시켜 콜레스테롤 축적을 감소시키며, 혈관 내벽의 손상을 보호하는 역할을 한다. 관상동맥질환의 주된 위험요인인 LDL-콜레스테롤과는 반대로 HDL-콜레스테롤은 심혈관계 질환을 예방하는데 도움을 준다고 알려져 있다. CLA 함유 발효유의 혈중 지질 농도 변화에 대한 효과를 확인한 결과 총콜레스테롤 농도는 유의성 있는 차이를 보이지 않았으나, 고농도의 0.6% 발효유 실험군에서 당뇨대조군 db/db군과 비교하여 유의성 있는 HDL-콜레스테롤 농도의 증가와 LDL-콜레스테롤과 중성지방의 유의성 있는 감소를 보였다 (도 5 참고).
당뇨병으로 인한 인슐린 저항성 및 고인슐린증 상태에서는 지방조직에 있는 유리 지방산의 분해가 증가되는데 유리지방산의 증가는 간에서 VLDL (very low density lipoprotein)의 생합성을 증가시키고 증가된 VLDL은 LDL의 증가를 유발한다. 이와 같이 혈중 지질대사 이상은 제2형 당뇨병의 주요 이상인자들이며, 당뇨병 치료에 있어서 이상지혈증의 정상화는 중요하다. 본 연구 결과는 CLA 함유 발효유가 HDL-콜레스테롤 농도를 증가시키고 LDL-콜레스테롤과 중성지방을 유의적으로 낮추는 것으로 나타나 이상지혈증 개선에 도움을 줄 것으로 사료된다.
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실험예
4> 혈중 인슐린 및
렙틴농도의
변화
혈중 인슐린 농도는 Mouse Insulin ELISA Kit (Shibayagi, Gunma, Japan)을 사용하였고 렙틴 농도는 Mouse Leptin ELISA Kit (Crystalchem, Chicago, IL, USA)을 사용하여 제시된 방법에 따라 처리한 다음 microplate reader (Bio Tek, Winooski, VT, USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다.
제2형 당뇨질환은 인슐린 저항성과 관계있으므로 혈중 인슐린 농도 측정은 중요하다. 높은 공복 혈당을 보인 당뇨대조군은 당뇨대조군 db/db군은 정상대조군에 비해 높은 혈중 인슐린 증가를 보였으며 이에 비해 CLA 함유 발효유가 포함된 사료를 급여한 실험군은 당뇨대조군과 비교하여 혈중 인슐린의 농도가 유의성 있게 감소를 보여 인슐린 저항성 개선을 보였다. 특히 고농도의 0.6% 발효유 실험군은 당뇨대조군 db/db군 보다 50% 이상 감소를 보였다 (도 6A 참고). 이처럼 혈중 인슐린의 높은 농도는 인슐린 저항성과 인슐린 매개 포도당 흡수에 저항을 보여준다. 본 결과는 CLA 함유 발효유가 인슐린 민감성의 개선효과가 높은 것으로 확인되었다.
혈중 렙틴 농도는 정상대조군에 비해 당뇨대조군 db/db군에서 높은 증가를 보여 주었으며, 고농도의 0.6% 발효유 실험군에서 유의성 있는 감소를 보였다 (도 6B 참고). 렙틴은 지방세포에서 분비되는 호르몬으로 식욕억제와 높은 에너지 소비를 통해 체중 조절에 관여하는 인자로 알려져 초기에는 비만 치료에 효과적일 것으로 생각했으나, 이어진 많은 연구결과에서 비만 환자인 경우 렙틴 농도가 이미 높아져 있어서 렙틴 투여에 반응이 없는 렙틴 저항성이 발견되었다. 제2형 당뇨질환 모델인 db/db 마우스는 렙틴 수용체 변이를 유발시킨 모델로서 비만 환자에서 흔히 발견되는 렙틴 저항성을 나타난다. 본 연구 결과는 혈중 인슐린 농도와 렙틴 농도와의 상관관계를 보여 주고 있으며 CLA 함유 발효유가 인슐린 농도와 렙틴의 농도를 감소시켜 렙틴과 인슐린의 저항성을 개선함으로써 제2형 당뇨 개선에 효과가 있음을 보여 준다.
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실험예
5> 간 조직학적 평가, 간 조직 내 중성지방 및 간세포 효소 활성 변화
실험 종료일에 부검을 통해 적출한 간은 중성지방 분석을 위해 일부분을 70℃에서 보관하고 나머지는 10% 포르말린으로 고정하였다. 1 g의 간을 정량하여 homogenizer로 곱게 분쇄하여 지질을 추출한 후, Triglyceride (TG, Cayman Chemical, Ann Arbor, Michigan, USA)을 microplate reader (Bio Tek, Winooski, VT, USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 간조직 내 지방구의 조직학적 평가를 위해 통상방법에 따라 Hematoxylin-Eosin (H&E) 염색을 실시하였으며 200배에서 관찰 하였다.
혈중 aspartate aminotransferase (AST(GOT))와 alanine aminotransferase (ALT(GPT)) 활성은 동물전용 생화학분석기 (VETSTAT 8008 Chemistry Analyzer, IDEXX)를 이용하여 분석하였다.
간에서의 지방축적은 중성지방의 축적과 제거의 불균형으로 인해 일어난다. 높은 혈중 인슐린은 간에서 Foxa2 전사인자를 불활성화시켜 중성지방을 축적시키고 간에서 배출되는 유리지방산이 줄어들어 결과적으로 인슐린 저항성과 고인슐린혈증을 유발, 간의 지방변성을 유도한다. 본 연구에서는 CLA 함유 발효유가 지방간 억제 및 간 효소 활성에 미치는 영향을 평가하기 위해 실험 종료 후 간조직과 혈중에서 조직학적 평가와 간세포 효소 활성도를 관찰하였다 (도 7 참고). 당뇨대조군 db/db군에서는 정상대조군에 비해 많은 수의 지방구가 관찰되었으나 고농도의 0.6% 발효유 실험군에서는 당뇨대조군과 비교하여 유의적으로 지방구의 감소가 확인되었다. 또한 간 조직 내 중성지방을 측정한 결과 고농도의 0.6% 발효유 실험군에서 당뇨대조군에 비하여 유의성 있는 감소를 보여 주었다. CLA 함유 발효유가 간독성에 미치는 영향을 알아보기 위해 혈중 ALT와 AST효소 활성도를 검사한 결과 두가지 효소 모두에서 당뇨대조군과 비교하여 고농도의 0.6% 발효유 실험군에서 유의성 있는 감소를 보였다. 간세포 효소인 ALT와 AST는 세포가 파괴되거나 사멸하면 혈액 속으로 분비되어 혈액 내에서 검출되며, 고지방섭취로 인한 지방대사 이상과 지방간 등으로 인한 간의 염증이나 세포 파괴에 의해 분비된다.
한편, CLA는 항암, 항비만 및 항당뇨 효과가 있다고 알려져 있다. CLA는 또한 지방세포가 분화 할 때 지질 축적을 현저하게 감소시키며, 지질의 저장 및 대사를 활성화시키는 핵 수용체인 PPAR-γ의 발현을 억제한다고도 알려져 있다. 제2형 당뇨질환 모델동물인 db/db 마우스는 leptin 수용체의 돌연변이로 인해 다식, 비만, 고혈당, 고인슐린혈증, 인슐린 저항성 등 제2형 당뇨병의 임상적 특징을 나타낸다. 본 연구에서 당뇨대조군 db/db 마우스가 보이는 모든 임상적인 특징들이 CLA 함유 발효유를 급여한 실험군에서 유의적인 감소를 보였다. 체중 및 혈당 감소를 보였고, 경구 내당능 및 인슐린 내성 검사에서 개선 효과를 보였다. 또한 혈장 지질 농도도 유의성 있는 감소를 보였을 뿐만 아니라 혈장 인슐린과 렙틴 농도도 당뇨대조군에 비해 CLA 함유 발효유를 급여한 군에서 유의적으로 감소하였다. 간 조직 내 지방구의 억제와 중성지방 감소 그리고 간독성의 지표인 ALT, AST 효소 활성도도 유의성 있는 감소를 나타냈다. 이상의 결과를 종합해 보면 CLA 함유 발효유가 제2형 당뇨 마우스에서 체중을 감소시키고 혈중지질 대사 이상을 조절하면서 인슐린 저항성을 감소시켜 혈당을 개선시키는 것을 고려할 때 CLA 함유한 발효유는 항당뇨 효과가 우수한 식품이라 할 수 있다.
Claims (5)
- 원유에 5%(v/v) 프락토올리고당을 첨가하여 혼합 원유를 제조하는 단계(S10);
상기 혼합 원유를 85∼95℃에서 8~12분간 살균하는 단계(S20);
상기 살균된 혼합 원유를 40~50℃로 냉각하는 단계(S30);
상기 냉각된 혼합 원유에 0.1%(v/v) 홍화씨유를 첨가하고, 스타터 균주를 3%(v/v) 접종하여 접종 원유를 제조하는 단계(S40);
상기 접종 원유를 40~45℃에서 최종 pH가 4.6이 되도록 8~10시간 동안 배양하여 발효유를 제조하는 단계(S50);
상기 발효유를 동결 건조시키는 단계(S60); 를 포함하는 항당뇨 활성이 있는 CLA(Conjugated linoleic acid) 함유 발효유의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 스타터 균주는,
YF-L812, 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419) 및 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)를 4:3:3의 부피 비율로 모배양된 것을 특징으로 하는 항당뇨 활성이 있는 CLA(Conjugated linoleic acid) 함유 발효유의 제조방법.
- 제2항에 있어서,
상기 YF-L812는 상업균주로, 스트렙토코커스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) 및 락토바실러스 델브루키 불가리쿠스(Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus)를 포함하고,
상기 비피도박테리움 브레베 KCTC 3419(Bifidobacterium breve KCTC 3419)는 표준균주이며,
상기 락토바실러스 사케이 LJ011(Lactobacillus sakei subsp. LJ011)는 김치에서 분리한 것을 특징으로 하는 항당뇨 활성이 있는 CLA(Conjugated linoleic acid) 함유 발효유의 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 원유는,
산도가 0.15%이고, pH가 6.8인 것을 특징으로 하는 항당뇨 활성이 있는 CLA(Conjugated linoleic acid) 함유 발효유의 제조방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조되는 항당뇨 활성이 있는 CLA(Conjugated linoleic acid) 함유 발효유.
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