KR101857617B1 - 곡물 기저의 분획 및 프로바이오틱을 포함하는 비-발효 조성물 및 그 용도 - Google Patents

곡물 기저의 분획 및 프로바이오틱을 포함하는 비-발효 조성물 및 그 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 곡물 기저의 분획 및 하나 이상의 락토바실러스의 분리된 프로바이오틱 생균을 포함하는, 장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키는 성능을 갖는 비-발효 조성물 및 상기 비-발효 조성물의 신바이오틱으로서, 그리고 대사증후군, 궤양성 대장염, 크론병, 과민성대장 증후군 (IBS), 또는 염증성 장질환 (IBD) 치료제로서의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 비-발효 조성물은 건강한 장 점막의 유지 및/또는 향상된 장벽기능을 제공하는데 유용하다 .

Description

곡물 기저의 분획 및 프로바이오틱을 포함하는 비-발효 조성물 및 그 용도{NON-FERMENTED COMPOSITIONS COMPRISING A CEREAL BASED FRACTION AND A PROBIOTIC AND USES THEREOF}
본 발명은 장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키는 성능을 갖는 비-발효 조성물 및 상기 비-발효 조성물의 여러 가지 용도, 예를 들어 향상된 장벽기능을 제공하여 건강한 장 점막의 유지 등에 관한 것이다.
부티르산 및 글루타민은 장 건강에 중요하다. 순수한 보리의 베타-글루칸은 비교적 다량의 부티르산을 포함하고, 맥주 찌꺼기(BSG)에서 얻어지는 발아된 보리 식품은 다량의 베타-글루칸 및 글루타민을 포함하여, 궤양성 대장염을 가진 환자의 장에서 염증을 감소시키는 것으로 보고되어 있다.
최근, 식이섬유, 건강-증진 박테리아와 크론병 및 궤양성 대장염을 포함하는 염증성 장질환의 예방 사이의 관계에 대한 관심이 커지고 있다.
식이 섬유는 소장에서 소화가 잘 되지 않으므로 대장에서 미생물총에 의해 발효되어 짧은 사슬의 지방산(SCFA)과 가스 및 열을 발생시킨다. 생성되는 주요 SCFA는 아세트, 프로피온 및 부티르산이고, 발레르, 카프로, 헵타노산 및 분지된 이소부티르 및 이소발레르산도 소량 생성된다. 흡수된 SCFA는 간문맥을 통해 간으로 이송되고, 흡수되지 않은 분획은 대변으로 배출된다. 프로피온산은 포도당 합성을 위한 기질로 콜레스테롤 합성을 저해하는 것으로 알려져 있는 반면, 아세트산은 포도당 합성을 촉진하여 아세틸-CoA를 통해 콜레스테롤을 형성하는 것으로 알려져 있다. 부티르산은 대장세포의 주 에너지원이고, 대장암의 위험을 줄여주고 IBD에 이롭다고 추정된다. 최근에, 부티르산이 대사 효과가 있다는 의견도 있었다.
식이섬유 외에, 소량의 단백질도 대장에 도달한다. 이 경우 글루타민은 특별하게 관심 대상이 되는 아미노산의 하나이다. 글루타민은, 부티르산과 함께, 장 상피세포의 중요한 기질이다. 다량의 부티르산이 장에 존재하는 경우 상피 세포의 글루타민에 대한 필요성이 줄어들고, 이것이 혈중 글루타민 레벨을 높이게 된다는 점은 흥미롭다. 순환계에 글루타민 레벨이 높게 되면 면역 방어를 향상시키므로 좋은 작용을 하게 된다. 곡물-기저의 식품 들은 오랜 세월동안 사용되어 왔고, 단백질, 지방, 탄수화물을 포함하는 알 곡물은 인간의 성장과 생존에 필수적이다. 보리를 발효시키면 다량의 부티르산이 생성되는데, 이는 다량의 베타-글루칸 함량 때문이고, 발아된 보리 식품 (GBF)은 다량의 글루타민을 포함하게 된다는 것을 보여준다. GBF의 글루타민은 식이 섬유에 결합되어 대장에 도달하여, 발효되는 동안에 방출되고 대장 점막을 위한 기질이 될 수 있다. 연구에서, GBF가 사용되면, 덱스트란 설패이트 소듐 (DSS) 대장염이 유도된 쥐에서 증상 및 염증이 경감되었다. 동일한 효과를 궤양성 대장염을 가진 사람에서도 볼 수 있다.
프로바이오틱 박테리아는 적정량 투여되는 경우 숙주에 이로운 영향을 주는 생균으로 알려져 있다. 락토바실러스 및 비피더스균이 가장 자주 프로바이오틱 제품에 박테리아로 사용된다. 이들 박테리아는 이들 미생물을 기초로 한 프로바이오틱으로서 일반적으로 안전하다. 병원성이 없으므로 모든 연령대 및 면역력이 결핍된 사람에게도 사용이 가능하다. 다양한 프로바이오틱 박테리아의 섭취는 다양한 신체 및 질병 치료에 유익하다. 가장 명백한 효과는 항생제 치료 또는 로타바이러스 감염에 의한 설사에 나타난다. 또한, 프로바이오틱 박테리아 섭취로 염증성 장질환, 아토피성 피부염 및 고콜레스테롤혈증에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 이들 치료 개선에 기여하는 프로바이오틱 박테리아의 메커니즘에 대해서는 명확하지 않다. 락토바실러스 람노서스는 건강한 사람의 장에 나타나는 가장 큰 박테리아 그룹의 하나이다. 다량의 프로바이오틱 박테리아는 병원성 박테리아의 증식을 억제한다. 프리- 및 프로바이오틱을 함께 사용하면 미생물총에도 영향을 줄뿐 아니라 CA의 형성을 최적화시킨다.
WO2007036230 호는 발효된 곡물 및 비-병원성 미생물을 포함하고, 발효된 곡물은 바람직하게는 귀리인 일회용 제품을 게시하고 있다. 본 발명의 조성물은 비-발효된 것이라는 점이 WO2007036230 호와 다른 점이다.
소화관의 장벽 기능을 향상시켜 장 점막을 건강하게 지키기 위한 새로운 접근이 필요하다.
US5587314B1 EP0904784A1 WO2006088923A2
PLESSAS, S. et al "Immobilization of kefir and Lactobacillus casei on brewery spent grains for use in sourdough wheat bread making". Food Chemistry. 2007, Vol. 105, pages 187-194; section 2.2
본 발명의 목적은 몇 곡물 기저의 분획, 예를 들어 다양한 보리 분획의, 장에서 CA 형성, 혈액에서 SCFA 및 아미노산 레벨, 장내 균총(락토바실러스, 비피도박테리아, 장내균과)에 관한 프리바이오틱 제품으로서의 중요한 역할을 제공하는 것이고, 프로바이오틱 균주의 부가는 더 우수한 효과를 부여할 수 있다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 곡물 기저의 분획 및 하나 이상의 락토바실러스의 분리된 프로바이오틱 생균을 포함하는, 장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키는 성능을 갖는 비-발효 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 상기 비-발효 조성물의 신바이오틱으로서의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또, 상기 비-발효 조성물의 대사증후군, 궤양성 대장염, 크론병, 과민성대장 증후군 (IBS), 또는 염증성 장질환 (IBD)의 치료제로서의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 비-발효 조성물은 건강한 장 점막의 유지 및/또는 향상된 장벽기능을 제공하는데 유용하다 .
도 1은 전곡 보리 (WGB), 맥아 또는 맥주 찌꺼기(BSG)를 쥐에 공급한 경우, 및 L. 람노서스(Lr)를 함께 공급한 동일한 식이에서 락토바실러스(흰 막대), 비피도박테리아(검은 막대) 및 장내균과(체크무늬 막대)의 맹장 내 박테리아 수를 나타낸 것이다. 값은 평균값이고 전곡 보리 (WGB), 맥아 또는 맥주 찌꺼기(BSG), 즉 프로바이오틱을 포함하지 않은 것은, 상이한 첨자로 표기된 경우 현저하게 다른 것이다, P<0.05. 박테리아가 없는 식이를 쥐에게 공급한 경우의 평균값과 현저하게 다르다, *P<0.05.
본 발명은 하나 이상의 곡물 기저의 분획 및 하나 이상의 락토바실러스의 분리된 프로바이오틱 생균을 포함하는, 장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키는 성능을 갖는 비-발효 조성물에 관한 것이다. "장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키는 성능을 갖는"의 의미는 프로바이오틱 및 곡물 기저의 분획을 모두 갖는 비-발효 조성물이 프로바이오틱 없이 곡물 기저의 분획만 있을 때와 비교해서 장과 혈액에서 부티르산의 생성을 표 4 및 5에서와 같이 향상시킨다는 것을 의미한다. 표 4에서 장에서 부티르산의 형성은 전곡 보리는 157% (7 내지 18 μ㏖/g), 발아된 보리는 50% (12 내지 18 μ㏖/g) 그리고 맥주 찌꺼기는 33% (9 내지 12 μ㏖/g) 향상되었다.
따라서, 부티르산의 형성은 30-200%, 바람직하게는 40-180%, 더욱 바람직하게는 50-160% 향상되었다. 다른 말로 하면, 장에서 형성된 부티르산 함량은 14 - 20 μ㏖/g 또는 >14 μ㏖/g이다.
본 명세서에서 "비-발효 조성물"은 아직 미생물에 의해 소모되지 않은 조성물로 해석된다. 이것은 장에서 발효가 일어나야한다는 것을 의미한다. 장 발효 중에 생성된 유기산은 혈액 및 장에서 측정된다. 본 발명의 건조된 제품, 예를 들어 시리얼, 뮤즐리, 빵, 비스킷, 건강 바아, 또는 스프레드에서 유기산은 조성물에 존재하지 않는데, 이는 발효가 아직 일어나지 않았기 때문이다. 습윤 제품의 경우 장에 들어가기 전에 발효되는 것을 방지하기 위해 캡슐 형태로 존재할 수 있다. 발효를 막는 다른 방법은 저온 보관, 즉 조성물을 적정 온도 및 유통기한에서 냉장 또는 냉동시키는 것이다. 본 발명의 비-발효 조성물은 건조된 조성물 또는 액체 조성물일 수 있다.
표 5에서 문맥에서 형성된 부티르산 함량을 측정하였다. WGB는 133%(46 내지 107 μ㏖/L), 발아된 보리는 117%(96 내지 208 μ㏖/L), 그리고 BSG는 56% (53 내지 83 μ㏖/L) 향상되었다. 따라서, 모든 세 가지 분획에서 부티르산 함량은 >80 μ㏖/L이다.
곡물 기저의 분획은 비-발효 조성물에 40-100중량%로 존재한다. 조성물의 나머지는 신바이오틱 조성물 제제 분야에서 당업자에게 명백한 것이다.
본 발명의 결과는 곡물 기저의 분획만 사용했을 때와 비교하여 매우 예상치 않은 부티르산 생성의 향상을 가져왔고 거의 두 배가 되는 것이 관찰되었다, 표 4 및 5 참조.
본 발명의 일례에서, 조성물의 하나 이상의 곡물 기저의 분획은 전곡 곡물 분획, 예를 들어 전곡 보리, 전곡 귀리, 전곡 밀, 전곡 호밀 또는 이들의 조합이다. 본 발명의 조성물에 사용된 하나 이상의 곡물 기저의 분획은 본 발명의 조성물에 부가되기 전에 여러 가지 방법으로 가공될 수 있는데, 예를 들어 곡물 기저의 분획은 분쇄 및/또는 열처리 된 곡물 기저의 분획, 또는 압출, 발포된 곡물 기저의 분획, 또는 드럼 건조된 곡물 기저의 분획, 또는 박편으로 가공된 곡물 기저의 분획 또는 쪄서 익힌 곡물 기저의 분획이다. 본 발명의 다른 예에서, 하나 이상의 곡물 기저의 분획은 보리 분획, 귀리 분획, 밀 분획, 호밀 분획 및 이들의 조합으로 구성된 그룹에서 선택된다. 하나 이상의 곡물 기저의 분획은 부가적으로 발아될 수 있고, 본 발명의 일례에서 발아된 곡물 기저의 분획은 맥아 또는 맥주 제조 공정의 부산물인 맥주 찌꺼기(BSG)이다. 맥주를 만들 때, 첫 단계에서 보리 는 발아되고 구워진다. 맥아는 분쇄되어 물과 혼합되고 혼합물은 가열된다. BSG는 이 혼합물을 여과할 때 생기는 부산물이고 여과액은 다음 맥주 제조공정으로 넘어가게 된다. BSG는 종종 가축 사료로 사용되나, 선행 연구로부터 BSG가 인간 식품에서 프리바이오틱스로 사용가능할 수 있다는데 관심이 있어 왔다.
본 발명의 일례에서 곡물 기저의 분획은 조성물에서 적절한 크기로 사용하기 위해 분쇄되고, 하나 이상의 곡물 기저의 분획은 약 0.1 mm - 10 mm, 바람직하게는 0,5 mm 내지 5 mm 크기를 갖는다.
하나 이상의 분리된 락토바실러스 균주는 106 - 1014 CFU/일, 바람직하게는 108 - 1012 CFU/일, 더욱 바람직하게는 109 - 1011 CFU/일로 존재한다. CFU는 집락 형성 단위를 나타내고 프로바이오틱 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 일례에서 하나 이상의 분리된 프로바이오틱 생균은 락토바실러스 플란타룸, 락토바실러스 파라플란타룸, 락토바실러스 펜토서스, 락토바실러스 람노서스, 락토바실러스 파라카제이 및 락토바실러스 퍼멘툼으로 구성된 그룹에서 선택된다.
본 발명의 일례에서 하나 이상의 분리된 프로바이오틱 생균은 락토바실러스 람노서스 271 (DSM 6594)이다. 다른 예에서, 하나 이상의 프로바이오틱 생균은 락토바실러스 플란타룸 299, DSM 6595, 락토바실러스 플란타룸 299v, DSM 9843, 락토바실러스 플란타룸 HEAL 9, DSM 15312, 락토바실러스 플란타룸 HEAL 19, DSM 15313, 및 락토바실러스 플란타룸 HEAL 99, DSM 15316으로 이루어진 그룹에서 선택된다.
락토바실러스 플란타룸 299, DSM 6595, 및 락토바실러스 람노서스 271 (DSM 6594)는 1991년 7월 2일에 Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH에 기탁되어 있고, 락토바실러스 플란타룸 299v, DSM 9843는 1995년 3월 16일 Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH에 기탁되어 있고, 락토바실러스 플란타룸 HEAL 9, DSM 15312, 락토바실러스 플란타룸 HEAL 19, DSM 15313, 및 락토바실러스 플란타룸 HEAL 99, DSM 15316는 2002년 11월 27일, Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH에 기탁되어 있다. 하나 이상의 프로바이오틱은 조성물에서 냉동 건조된 성분, 오일 중의 프로바이오틱 형태로, 수용액 또는 현탁액 중의 프로바이오틱 형태로, 분무-건조된 프로바이오틱 형태로, 또는 고형 지방 상태에서 프로바이오틱 형태로 존재할 수 있다.
본 발명의 일례에서 상기 조성물은 액체 또는 고체 제형이다. 본 발명의 조성물을 제조할 때, 액체 또는 고체 상태에서, 당 업계에서 사용되는 통상의 첨가제를 사용할 수 있고 이는 당업자가 실시할 수 있는 것이다.
본 발명의 일례에서 상기 조성물은 의료용 식품, 기능성 식품, 다이어트 보조제, 영양제, 식품 또는 식품 첨가제이다. 식품 첨가제는 시리얼, 뮤즐리, 빵, 비스킷, 건강 바아, 또는 스프레드에 혼합된 분말 조성물로 또는 각각 분리된 성분으로 첨가될 수 있다. 후자의 예로는 곡물 기저의 분획을 식품, 예를 뮤즐리 등에 바르고 해당 프로바이오틱 생균을 부가하는 것이다. 곡물 기저의 분획 및 프로바이오틱 생균을 함께 사용했을 때 본 발명의 효과가 얻어진다. 이것은 조성물로서 조합이 필요한 것이 아니라 섭취 전에 각 성분들을 혼합하는 것도 가능하다는 것을 말해준다.
본 발명의 일례에서, 식품은 드링크, 음료, 요구르트, 쥬스 또는 아이스크림이다. 따라서, 본 발명의 조성물은 식품 형태로 매일 쉽게 섭취가 가능하다. 그러므로, 본 발명의 조성물의 사용에 의해 인간의 건강이 증진될 수 있다.
본 발명의 조성물은 신바이오틱으로 사용할 수 있다. 신바이오틱은 프리바이오틱과 프로바이오틱을 모두 포함하여 장의 "유익 균총"를 향상시키는 보조 식품이다.
본 발명의 또한 대사증후군, 궤양성 대장염, 크론병, 과민성 대장 증후군 (IBS), 또는 염증성 장질환 (IBD)의 치료를 위한 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 건강한 장 점막의 유지 및/또는 장 점막의 장벽 기능의 향상을 위한 조성물의 용도에 관한 것이다.
실시예
재료 및 방법
심험 재료의 조성
사용된 재료는 전곡 보리 (Viking Malt AB, Halmstad, Sweden), 맥아 및 맥주 찌꺼기(Carlsberg, Falkenberg, Sweden)였다. 전곡 보리, 맥아 및 맥주 찌꺼기는 동일한 배치의 가루에서 온 것이다. 원료를 약 1 mm 입자 크기로 분쇄하여 사용하였다. 실험에 포함된 박테리아 균주는 L. 람노서스 271 (Probi AB, Lund Sweden)였고 동결 건조되었다.
동물 및 실험 디자인
표 1에 따라 여섯 개의 시험 식이를 준비하였다. 하나의 기준 식이는 전곡 보리 (WGB)를 포함하고, 5개의 시험 식이는 전곡 보리 및 L. 람노서스 271 (WGB+Lr), 맥아, 맥아 및 L. 람노서스 271 (맥아+Lr), 맥주 찌꺼기(BSG) 또는 맥주 찌꺼기 및 L. 람노서스 271 (BSG+Lr)이다. 재료를 80 g 식이섬유/kg 식이(dwb, 건조중량 기준)로 부가하였다. 밀 전분 사용하여 건조 정도를 맞추는데, 이 형태의 전분은 완전히 소화되어 어떤 CA도 형성하지 않는 것으로 알려져 있다. 프로바이오틱 생균을 식이에 매일 포함시켜 각 쥐에 공급하는데 그 양은 2x108 집락형성단위(CFU)/d였다.
표 1은 다음 그룹을 쥐에게 급여한 시험 식이를 보여준다: L. 람노서스 (Lr)를 포함하거나 포함하지 않은, 전곡 보리 (WGB), 맥아 또는 맥주 찌꺼기(BSG)(표 1 ).
식이 성분1 WGB WGB+Lr 맥아 맥아+Lr BSG BSG+Lr
전곡 보리,2 g 519.53 519.53 0 0 0 0
맥아,4 g 0 0 661.23 661.23 0 0
맥주 찌꺼기,4 g 0 0 0 0 135.83 135.83
카제인, g 120 120 120 120 120 120
DL-메치오닌, g 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
옥수수유, g 50 50 50 50 50 50
무기질 혼합물,5 g 48 48 48 48 48 48
비타민 혼합물,6 g 8 8 8 8 8 8
염화 콜린, g 2 2 2 2 2 2
당, g 100 100 100 100 100 100
밀 전분,7 g 151.3 151.3 9.6 9.6 535.0 535.0
1식이 성분 전체 1000 g.
2Viking Malt AB(Halmstad, Sweden).
3 80 g 식이섬유/kg 식이(dwb)에 상응.
4Carlsberg(Falkenberg, Sweden).
5함유 (g/kg): 0.37 CuS04-5H20, 1.4 ZnS04-7H20, 332.1 KH2P04, 171.8 NaH2P04-2H20, 324.4 CaC03, 0.068 Kl, 57.2 MgS04, 7.7 FeS04-7H20, 3.4 MnS04-H20, 0.02 CoCI-6H20, 101.7 NaCI (Bie&amp; Berntsen A-S, R0dovre, Denmark).
6함유(g/kg): 0.62 메나디온, 2.5 염화티아민, 2.5 리보플라빈, 1.25 염화 피리독신, 6.25 칼슘 판토테네이트, 6.25 니코틴산, 0.25 폴산, 12.5 이노시톨, 1.25 p-아미노벤조산, 0.05 비오틴, 0.00375 시아노코발라민, 0.187 레티놀 팔미테이트, 0.00613 칼시페롤, 25 d-α-토코페릴 아세테이트, 941.25 옥수수 전분 (Apoteket, Malmo, Sweden).
7밀 전분 (Cerestar, Krefeld, Germany).
수컷 위스터 쥐(초기 체중, 134 ± 1 g)를 Scanbur (Sollentuna, Sweden)에서 구입하였다. 무작위로 각 7 마리 씩 여섯 그룹으로 나누어, 우리에 넣고 22℃ 실온에서 12-시간 명/암 사이클로 유지하였다. 사료 섭취를 12 g/d (dwb)로 제한하고 물은 쥐에게 무제한 공급하였다. 7일간 식이 후 5일간 실험기간을 거쳤고 분변과 남은 식이는 수집하였다. 분변 시료를 -20℃에 저장하고 냉동건조시킨 후 분쇄하여 식이섬유 분석을 시작하였다. 실험 종료시에 동물을 Hypnorm (Division of Janssen- Cilag Ltd., Janssen Pharmaceutica, Beerse, Belgium), Dormicum (F. Hoffman- La Roche AG, Basel, Switzerland) 및 멸균수 혼합물 (1 :1 :2) 0.15 ml/100g을 주사하여 마취시키고 혈액, 맹장 조직 및 내용물을 수집하였다. 혈액 시료는 정맥에서 뽑아서 두 개의 튜브에 담는데: 하나는 EDTA 포함 플라스마를 위한 것이고 하나는 혈청을 위한 것이다. 플라스마 및 혈청 시료를 15분(2500 g)간 원심분리하여 -40℃에서 저장하고 아미노산 및 SCFA를 분석하였다. 맹장 조직의 중량, 내용물, 및 pH를 직접 측정하였다. 맹장 내용물은 냉동 매질을 포함하는 하나의 멸균 튜브에 나누고 액체 질소로 바로 냉동시킨 다음 미생물총을 분석하고, 맹장 내용물의 다른 부분은 냉동시켜 -40℃에서 저장하고 CA를 분석하는데, 이것은 후장의 다른 부분에 대해서도 실시하였다.
분석
식이섬유.
원료 중의 수용성 및 불용성 식이 섬유의 양을 중량 측정법으로 측정하였다. 분리된 섬유 잔류물의 조성을 중성 당의 기체-액체 크로마토그래피 (GLC)를 사용하여 그들의 알디톨 아세테이트로 분석하고, 우론산 함량을 분광광도법으로 측정하였다. 분변 중의 섬유 단량체는 식이섬유의 사전 분리 없이 직접 특정하였다.
분변 중의 CA .
GLC 방법을 사용하여 장(맹장, 근부위 대장 및 원위부 대장) 내의 SCFA (아세트, 프로피온, 이소부티르, 부티르, 이소발레르, 발레르, 카프로, 및 헵타노산)를 분석하였다. 2-에틸 부티르산 (internal standard, 1 mM)의 희석 용액(2.5 M HCI)을 시료에 부가하여 균질화시켰다. 시료를 원심분리하여 실리카 칼럼에 주입하였다.
상용 효소 키트(Cat. Nos. 10176281035 및 1112821, 각각; Boehringer Mannheim, Mannheim, Germany)를 사용하여 숙신 및 락트산을 분광광도법으로 정량하였다. 시험 방법은 제조사에 매뉴얼대로 실시하였다.
혈청 중의 SCFA .
혈청 중의 SCFA를 GLC 방법으로 측정하였다. 물 및 2-에틸 부티르산 (내부 표준, 1mM)을 염산과 함께 시료에 부가하고, 중공 섬유를 혈청에 적셔 SCFA를 추출하였다. 추출 후, SCFA를 섬유 루멘으로부터 씻어내어 실리카 모세관 칼럼(DB-FFAP125-3237, J&amp;W Scientific, Agilent Technologies Inc., Folsom, CA USA)에 주입하였다. GC ChemStation 소프트웨어(Agilent Technologies Inc., Wilmington, DE, USA)를 사용하여 분석하였다.
플라스마에서 아미노산 함량. 술포살리실산을 플라스마 시료에 부가하고 고분자량 단백질을 침전시켜 유리 아미노산을 정제하였다. 이온-교환 크로마토그래피에 기초한 아미노산 분석기(Biochrom 30, Biochrom Ltd, Cambridge, England)를 사용하여 아미노산의 양을 정량하였다. EZChrom Elite 소프트웨어 패키지(Scientific Software Inc., Pleasanton, CA, USA)를 사용하여 분석하였다.
장관 미생물총.
맹장 시료를 해동시켜 균질화시킨 다음 일반적인 일련의 희석과정을 거쳐 적당한 희석액을 한천 플래이트에 도포하였다. Rogosa 한천 배지(Oxoid, Unipath Ltd., Basingstoke, UK)에서 혐기조건 37℃에서 72시간(락토바실러스 계수), 변성된 Wilkins-Chalgren 한천 배지(Oxoid)에서 혐기조건 37℃에서 72시간(비피도박테리아 계수), 및 violet red-bile 포도당 한천 VRBG (Oxoid)배지에서 37℃에서 24시간(장내균과 계수) 배양하여 생균 측정을 하였다. 각 플래이트에 형성된 콜로니의 수를 원 시료의 중량에 대해 계수하고 정정하였다.
계산 및 통계학적 분석
CA (μ㏖/g)의 농도는 맹장에서 얻어진 내용물을 합한 것이다(μ㏖). 소량의 사료 잔류물을 보정하기 위해 식이 섬유(4.8 g)의 완전한 섭취로 외삽하였다. 실험기간 동안 늘어난 체중은 소모된 사료 g당으로 계산하였다.
식이 섬유(Fiber), 프로바이오틱(Pro)의 효과 및 그들의 상호작용(Fiber*Pro)을 평가하기 위해 이원배치분산분석(2-way ANOVA)을 사용하였다(표 3-5 및 7). 각 평균에 대한 일원 배치분산분석(Oneway ANOVA)을 사용하여 Tukey's procedure에 의한 식이 섬유 또는 프로바이오틱 효과를 평가하였다. 오차 범위가 다른 경우, ANOVA를 하기 전에 데이터를 BoxCox-transformation으로 전환하였다. 값은 평균± SEM으로 나타내고 P 값으로 나타낸 차이가 0.05 이하인 경우 효과가 현저한 것으로 평가하였다. 모든 평가는 Minitab 통계 프로그램을 사용하여 실시하였다(Release 14).
결과
식이 섬유의 배변
식이 섬유 함량은 전곡 보리 및 맥아 (15.4 및 12.1 g/100g, dwb, 각각)에 비해, 맥주 찌꺼기가 4-5배의 식이섬유(58.2 g/100g, dwb)를 포함한다. 식이 섬유 다당류의 주요성분은 글루코즈(35-49%), 자일로즈(29-35%) 및 아라비노즈(16-22%)이다. 쥐의 장에서 전곡 보리 및 맥주 찌꺼기의 식이섬유 다당류가 맥아보다 더 발효된다(표 2). 맥아 섬유의 56%가 분변으로 배출되는 반면, 전곡 보리 및 맥주 찌꺼기는 각각 38% 및 49%가 배출된다(P<0.001 ). 주요 성분 가운데, 자일로즈는 45 ±4%로 비슷하게 발효되는 반면, 아라비노즈 및 상기의 모든 글루코즈는 다른 정도로 발효된다(P<0.01 및 P<0.001, 각각). 글루코즈-함유 중합체는 맥아에서 가장 발효가 안되고(72%가 분변으로 배출) 전곡 보리에서 가장 발효가 잘된다(36%가 분변으로 배출). Lr이 식이에 부가되는 경우, 소량의 우론산이 나타나는 것을 제외하고는 발효정도가 차이를 보이지 않았고 전곡 보리만 포함하는 식이에 비해 더 잘 발효되는 것을 알 수 있다(P=0.040).
WGB WGB WGB+Lr 맥아 맥아 맥아+Lr BSG BSG BSG+Lr
g/100g 섭취% g/100g 섭취% g/100g 섭취%
람노즈 tr1 tr1 tr1 tr1 tr1 tr1 tr1 tr1 tr1
아라비노즈 2.0 33a 35 1.7 40b 37 7.7 36a,b 36
자일로즈 3.5 43 41 2.7 49 48 12.1 45 45
만노즈 0.3 19a 18 0.2 34b 33 0.5 37b 40
갈락토즈 0.2 66a 72 0.2 68a 67 1.1 51b 54
루코즈 5.9 36a 35 2.7 72b 68 13.8 57c 58
우론산 0.3 64 56" 0.3 56 55 1.3 59 60
식이 섬유 12.2 38a 38 7.8 56b 54 36.7 49c 49
다당류
리그닌 3.2 nd nd 4.3 nd nd 21.5 nd nd
전체 15.4 nd nd 12.1 nd nd 58.2 nd nd
1tr = 미량, 0.05 g/100 g 이하.
2nd = 측정되지 않음.
사료 섭취 및 늘어난 체중
다른 그룹의 쥐들이 제공된 사료의 대부분을 섭취하였다(56.6-59.3g/5d). 이들 그룹 사이의 늘어난 체중, 맹장 내용물, 조직 무게 및 및 pH는 상당히 비슷하였다(표 3). 프로바이오틱이 부가되는 경우 차이를 볼 수 있었다. BSG (P=0.044)는 쥐의 체중이 더 늘었고, WGB (P=0.019 및 P=0.004, 각각)는 더 많은 맹장 내용물과 조직 무게를 나타낸다. WGB (P=0.011 )과 맥아 (P=0.032)에서는 낮은 장내 pH를 볼 수 있었다. 다른 제품과 비교하여 맥아를 섭취한 쥐에서 팽화 용량(bulking capacity)이 커졌다(P<0.001 ).
WGB WGB+Lr 맥아 맥아+Lr BSG BSG+Lr P-값
섬유 Pro 섬유
x
Pro
BWG 0.21 0.25 0.17 0.21 0.18 0.25* NS 0.006 NS
CC 1.8±0.1 2.3±0.1* 2.2±0.1 2.2±0.1 1.8±0.1 1.7±0.1 0.002 NS NS
CTW 0.56±0.01 0.63±0.01** 0.57±0.02 0.58±0.03 0.53±0.02 0.54±0.02 0.011 NS NS
장내 pH 7.1 6.7* 7.0 6.8* 7.1 7.0 NS 0.001 NS
BC 0.8±0.0a 0.8
±0.0		 1.0±0.0b 0.9±0.0* 0.8±0.0a 0.8±0.0 <0.001 NS NS
BWG 는 증량된 체중 g/g
CC는 맹장 내용물, g
CTW는 맹장 조직 중량, g
BC는 팽화 용량, g/삼킨 섬유g
1값은 평균± SEM, n = 7. 맥아+Lr, n = 6
2 WGB, 맥아 및 BSG, 즉 프로바이오틱을 포함하지 않은 것의 평균값, 상이한 첨자가 붙은 것은 상당히 다르다(P<0.05).
3 평균값은 박테리아가 없는 식이를 섭취한 쥐의 것과 상당히 다르다:
*P<0.05, **<0.01.
쥐의 후장에서 CA 의 형성
맥아를 먹인 쥐는 WGB를 먹인 쥐보다 더 높은 레벨과 풀의 CA를 갖는(79 대 62 μ㏖/g, P=0.027 및 173 대 116 μ㏖ , P=0.037, 각각) 반면, 두 개의 다른 보리 분획은 비슷한 맹장 레벨(62-66 μ㏖/g) 및 풀(123-173 μ㏖)의 CA를 갖는다 (표 4). 일반적으로, 프로바이오틱 생균은 다른 섬유 분획보다 개별적인 CA의 맹장내 레벨에 영향을 준다. 그러나, L. 람노서스를 포함하는 식이와 이 프로바이오틱 생균이 없는 식이의 개별적인 현저한 차이는 WGB를 먹인 쥐에서만 나타났다. 여섯 시험 식이를 먹인 쥐의 맹장에 생성된 주요 산은 아세트산 (62±3%), 그 다음이 부티르산 (1 5±4%) 및 프로피온산 (14±1 %)이었다.
WGB WGB+Lr 맥아 맥아+Lr BSG BSG+Lr P-값
섬유 Pro 섬유
x
Pro
맹장
내용물
아세트 39±1a 55±7* 49±3b 61±6 41±4a,b 51±3 NS 0.001 NS
프로피온 9±1 13±1* 11±0 13±1 9±1 11±1 0.021 <0.001 NS
부티르 7±0a 18±5* 12±1b 18±3 9±1a'b 12±2 NS 0.001 NS
락트 0.1±0.0a 0.2
±0.1		 0.3±0.1b 0.2±0.0 0.4±0.1b 0.4±0.1 0.013 NS NS
숙신 2±0 2±0 2±0 1±0 2±0 1±0 NS NS NS
기타 4±0 6±1* 5±0 5±0 5±0 5±0 NS 0.010 0.026
전체 62
±2a 		94± 13* 79
±4b 		99±10 66
±6a'b 		80±5 NS 0.001 NS
전체 풀 116±11a 228
±41* 		173
±10b 		225
±34		 123
±20a'b 		141
±6		 0.009 0.002 NS
원위부 대장
내용물
아세트 37±1 39±3 38±2 46±2* 37±5 29±2 0.004 NS 0.013
프로피온 8±0 10±1* 10±1 13±1* 8±1 7±0 <0.001 NS 0.013
부티르 6±0a 8±1 9±1b 10±1 6±1a'b 6±0 <0.001 NS NS
기타 4±0 4±0 4±0 4±0 4±0 3±0 0.044 NS NS
전체 55±1 61±4 62±3 73±4* 55±6 44±3 <0.001 NS 0.016
1값은 평균± SEM, n = 7. 맥아+Lr, n = 6. 원위부: 맥아+Lr, n = 6; WGB, BSG, n = 5.
2 WGB, 맥아 및 BSG, 즉 프로바이오틱을 포함하지 않은 것의 평균값, 상이한 첨자가 붙은 것은 상당히 다르다(P<0.05).
3 평균값은 박테리아가 없는 식이를 섭취한 쥐의 것과 상당히 다르다:
*P<0.05, **<0.01.
맹장 내 레벨은 μ㏖/g로 주어졌다.
맥아를 먹인 쥐의 아세트산의 맹장내 레벨은 WGB를 먹인 쥐보다 높았고 (P=0.035), 부티르 산(P=0.016) 및 락트산 (P=0.024)도 마찬가지이다. 또, BSG를 먹인 쥐는 락트산 레벨이 WGB 그룹보다 높았다(P=0.003). 락트산 및 숙신산을 제외한 모든 산의 레벨이 WGB 그룹에 프로바이오틱을 부가했을 때 더 높았다(P=0.011-0.033).
대장의 근부위 및 원위부에서 레벨(데이타는 게시하지 않음)은 다른 시험 식이에서 매우 비슷하였다(46-56 μ㏖/g 및 44-73 μ㏖/g, 각각). 대장 원위부에서, 섬유 분획은 일반적으로 L. 람노서스보다 CA 레벨에 더 큰 영향을 준다. 그러나, 부티르산 레벨은 시험 재료들 사이에 하나의 차이만 나타난다, 즉 WGB를 먹인 쥐가 부티르산 레벨이 맥아를 먹인 쥐보다 낮다(P=0.025). 아세트 및 프로피온산 레벨 및 총 원위부 레벨은 맥아만 먹인 쥐에 비해 맥아와 L. 람노서스를 먹인 쥐에서 높게 나타났다(P=0.02, P=0.048 및 P=0.038, 각각). WGB만 먹인 쥐보다 WGB+Lr을 먹인 쥐에서 더 높은 프로피온산 레벨을 나타냈다(P=0.047).
문맥에서 SCFA 레벨
아세트산 (976-1596 μ㏖/L), 프로피온산 (72-195 μ㏖/L) 및 부티르산 (46-208 μ㏖/L)가 문맥에서 주요 산이었다(표 5). 맥아를 먹인 쥐가 WGB(P=0.039 및 P=0.01 1, 각각) 나 BSG (P=0.020 및 P=0.032, 각각)를 먹인 쥐보다 문맥에서 프로피온산 및 부티르산 레벨이 더 높게 나타났다. 맥아+Lr를 먹인 쥐가 맥아를 먹인 그룹과 비교했을 때 문맥에서 더 높은 부티르산 레벨을 나타냈다. 부티르산 레벨의 차이는 현저하지 않고, 상당히 가까웠다(P=0.055). 문맥에서 다른 산 들(이소부티르산, 이소발레르산 및 발레르산)의 레벨은 WGB+Lr를 먹인 쥐에서 WGB만 먹인 쥐보다 높게 나타났다(P=0.040).
WGB WGB+Lr 맥아 맥아+Lr BSG BSG+Lr P-값
μ㏖/g 섬유 Pro 섬유
x
Pro
아세트 1193±95 1223±156 1175
±94		 1596
307±		 976
±35		 1185
±215		 NS NS NS
프로피온 77
±10a 		131
±24		 131
±18b 		195
±56		 72
±7a 		102
±23		 0.028 0.043 NS
부티르 46
±5a 		107
±27		 96
±14b 		208
±84		 53
±7a 		83
±22		 0.023 0.009 NS
i-부티르 15
±1a,b 		22
±3		 21
±3b 		32
±5		 13
±1a 		17
±2		 0.003 0.006 NS
i-발레르 16
±1		 25
±3* 		21
±2		 25
±3		 16
±3		 19
±2		 NS 0.016 NS
발레르 6
±1a,b 		13
±3		 11
±2b 		16
±4		 5
±1a 		8
±2		 NS 0.026 NS
기타 37
±2		 60
±9* 		53
±6		 73
±7		 35
±5		 45
±6		 0.004 0.002 NS
전체 1354
±100		 1520
±186		 1454
±130		 2071
±451		 1136
±45		 1414
±263		 NS NS NS
1값은 ± SEM, 맥아, n = 6; WGB, WGB+Lr, 맥아+Lr, BSG, n = 5; BSG+Lr, n = 4.
2 WGB, 맥아 및 BSG, 즉 프로바이오틱을 포함하지 않은 것의 평균값, 상이한 첨자가 붙은 것은 상당히 다르다(P<0.05).
3 평균값은 박테리아가 없는 식이를 섭취한 쥐의 것과 상당히 다르다:
*P<0.05.
보리 제품에서 아미노산의 조성
아미노산의 전체 양은 전곡 보리 및 맥아 (9.7 g/100 g 및 9.5 g/100 g)가 거의 동일한 반면, 맥주 찌꺼기에 포함된 양은 훨씬 많았다(24.3 g/100 g) (표 6). 보리 제품의 아미노산 패턴은 유사하여 글루탐산이 가장 많고, 그 다음이 프롤린, 로이신 및 아스파라긴산이었다.
전곡 보리 맥아 맥주 찌꺼기
아스파라긴산, % 6 7 7
트레오닌, % 3 4 4
세린, % 5 4 4
글루탐산, % 23 20 20
프롤린, % 12 11 10
글리신, % 4 4 4
알라닌, % 4 5 5
발린, % 5 6 6
시스테인, % 3 3 2
메치오닌, % 2 2 2
이소-로이신, % 4 4 4
로이신, % 7 7 8
티로신, % 3 3 4
페닐알라닌, % 5 5 6
리신, % 4 4 4
히스티딘, % 2 3 2
아르기닌, % 5 5 5
NH4, % 3 3 2
전체, g/100 g 9.7 9.5 24.3
전체 흡수, g/5 d 3.0 3.8 2.0
문맥에서 아미노산의 분포
모든 그룹에서 19 아미노산이 검출 가능하나, 아미노산은 상당한 차이를 표 7에서 보여준다. 섬유 분획이 프로바이오틱 생균이 주는 것과 유사하게 아미노산에 영향을 주지만, 동일한 아미노산에 영향을 주는 것은 아니다.
WGB WGB+Lr 맥아 맥아+Lr BSG BSG+Lr P-값
섬유 Pro 섬유
x
Pro
세린 6.3
±0.2		 5.9±0.2 6.2±0.2 6.0±0.2 7.0±0.2 6.5±0.2 NS NS
글루탐산 % 2.7±0.2 2.8
±0.1		 2.6
±0.2 		3.0
±0.3		 2.5
±0.2		 2.9
±0.1		 0.028 0.043 NS
글루타민 % 14.0
±0.4a 		11.8
±0.3** 		11.6
±0.3b 		11.4
±0.6		 12.
±0.7a b 		13.0
±0.7		 0.023 0.009 NS
티로신
%		 1.6
±0.1a 		1.6
±0.1		 1.5
±0.0a b 		1.6
±0.1		 1.3
±0.1b 		1.6
±0.1		 0.003 0.006 NS
리신
%		 11.3
±0.3a b 		10.7
±0.5		 10.4
±0.3a 		10.5
±0.3		 11.
±0.4b 		10.9 ±0.6 NS 0.016 NS
히스티딘 % 1.9
±0.2a 		2.3
±0.2		 2.3
±0.1a b 		2.3
±0.1		 2.6
±0.1		 2.1
±0.2		 NS 0.026 NS
NH4
%		 8.2
±0.3a 		10.7
±0.8* 		11.4
±0.9b 		12.5
±0.5		 8.1
±0.2a 		10.1
±1.1 		0.004 0.002 NS
전체
mmol/L		 5.0
±0.5 		5.6
±0.6 		4.8
±0.5 		4.3
±0.4 		5.5
±0.6 		5.4
±0.7		 NS NS NS
1값은 ± SEM, n = 7; 맥아, 맥아+Lr, n = 6; BSG, n = 5.
2 WGB, 맥아 및 BSG의 평균값, 즉 프로바이오틱을 포함하지 않은 것의 평균값, 상이한 첨자가 붙은 것은 상당히 다르다(P<0.05).
3 평균값은 박테리아가 없는 식이를 섭취한 쥐의 것과 상당히 다르다:
*P<0.05, **<0.01.
WGB를 먹인 쥐에서 글루타민 (P=0.01 맥아를 먹인 그룹과 비교시) 및 티로신(P=0.027 BSG를 먹인 그룹과 비교시) 함량은 높게 나타난 반면, 히스티딘 및 NH 는 세 그룹 중 가장 낮게 나타났다(P=0.01 BSG를 먹인 그룹과 비교시, 및 P=0.01 맥아 및 BSG를 각각 먹인 그룹과 비교시). 글루타민 및 티로신 함량은 BSG+Lr 그룹이 BSG 그룹보다 높게 나타났다(P=0.046 및 P=0.025, 각각). 세로닌 함량은 BSG를 먹인 주에서 다른 식이 그룹보다 높게 나타났으나, 다른 섬유 분획을 먹인 쥐들 사이에서 차이는 나타나지 않았다.
세균학
일반적으로, 비피더스균 및 장내균과의 수는 모두 섬유 분획에 의해 영향을 받고 비피더스균 수는 L. 람노서스에 의해서도 영향을 받는다(도 1 ). 맥아를 먹인 쥐의 비피더스균 수가 WGB 또는 BSG를 먹인 쥐에 비해 적고(6.3±0.2 log CFU/g 대 평균 7.0±0.1 log CFU/g, P<0.006), L. 람노서스가 WGB 식이에 부가되는 경우 비피더스균 수는 WGB만을 먹인 것에 비해 적어진다(6.3±0.2 log CFU/g 대 6.9± 0.1 log CFU/g, P=0.021). 맥아 그룹에서 장내균과 수는 WGB 그룹에 비해 현저하게 낮아지지 않고, p-값은 매우 근접한다(P=0.059).
부티르산은 장 건강에 매우 중요하며, 예를 들어 염증성 장질환 및 대장암을 감소시킨다. 이러한 효과는 상피 세포의 주 에너지원으로서의 기능과, 세포 증식 및 분화 조절에 중요한 역할에 기인한 것이다. 글루타민도 점막 상피 세포의 주 에너지원으로 알려져 있고, 장 점막을 회복 및 유지하고 장내 세균 전이를 방지한다. GBF는, 다량의 베타-글루칸과 글루타민을 포함하여, 궤양성 대장염을 가진 환자와 DSS-유도 대장염을 가진 쥐에서 상피 염증 반응을 경감시키는 것으로 보고되어 있다. 순수한 보리의 베타-글루칸은 쥐에서 비교적 다량의 부티르산을 생성하고, GBF 중의 글루타민은 보리 섬유에 결합되므로 점막에 대한 기질로 작용할 수 있다. 이 실험에서, 세 가지 다른 분획의 보리를 단독으로 또는 프로바이오틱 생균, L. 람노서스와 함께 사용하여 맥주 찌꺼기(BSG)의 프리바이오틱 제품으로서의 역할을 쥐의 장내에서 CA 형성, 혈액에서 SCFA 및 아미노산, 맹장 내 균총(락토바실러스, 장내균과)을 전곡 보리 (WGB) 및 (맥아)와 비교하고, L. 람노서스가 부가효과가 있는지 여부를 평가하였다.
맥아는 WGB와 비교했을 때, 쥐의 문맥, 원위부 대장, 맹장에서 더 많은 부티르산을 형성한다. 문맥에서 프로피온산 레벨도 더 높다. 대사효과와 관련된 부티르산과 프로피온산의 순환 레벨도 높다. 최근, 이들 산이 염증유발 마커를 조절할 수 있고 이 방법으로 대사 이상과 관련된 파라미터들에도 영향을 줄 수 있다는 것이 알려졌다. 저녁에 보리에서 많은 식이 섬유를 섭취하게 되면 후속의 일반적인 아침 식사에서 글루코즈 내성이 향상되는데, 이는 향상된 플라스마 레벨의 SCFA와 관련이 있다. WBG 및 BSG에 비해, 맥아를 먹인 쥐에서 변화된 장내 균총이 점막을 통해 SCFA의 이송을 용이하게 하는 것으로 추측된다. 이런 면에서 균총의 조성이 중요한데, 프로바이오틱 생균, L. 람노서스 271가 일반적으로 형성되는 SCFA의 레벨과 패턴에 영향을 준다는 것으로도 입증된다. 따라서, 맹장과 문맥에서 부티르산 레벨은 식이에 생균이 부가되었을 때 더 높아진다. 그룹들 사이의 개별적인 차이는 작으나, 특히 혈액에서, 부가된 프로바이오틱은 확실한 효과를 나타내어 SCFA의 레벨을 향상시키고, 표 4 및 5 (Pro)에서 전체적으로 현저하게 나타난다. 맥아 및 맥아+Lr 사이의 부티르산 차이의 p-값은 현저함에 매우 근접하고(P=0.055), 그룹에 쥐가 추가되거나 실험기간이 연장되는 경우에는 현저하게 나타날 것으로 추정된다. 프로바이오틱이 섬유소가 풍부한 식이에 첨가되기 전에 비해 혈액에서 SCFA 레벨이 높게 나타났다. 그러나, 블루베리 껍질을 먹인 이전의 실험에 비해 보리 분획을 먹인 쥐에서 특히 맹장과 문맥에서 부티르산과 프로피온산 레벨이 높게 나타났다. 향상된 발효도는 프로바이오틱에 의한 pH에도 반영되며 L. 람노서스 271을 수용한 그룹에서 낮게 나타났다. 이와 관련하여, 낮은 pH는 중요한 병원균, 예를 들어 클로스트리듐 속 세균의 성장을 저해한다고 말할 수 있고, 따라서 L. 람노서스 271은 병원균총에 대응할 수 있다.
맥아를 먹인 쥐는 장의 원위부에서 가장 높은 부티르산 레벨을 나타낸다(P<0.05 WBG와 비교시). 식이섬유는 근부위 대장뿐 아니라 원위부에도 중요한데, 이는 궤양성 대장염이나 대장암과 같은 장 질환이 이런 부위에 발생하기 때문이다. 궤양성 대장염을 가진 환자는, 베타 글루칸이 풍분한 귀리의 속 껍질을 4주간 섭취한 경우 대조군에 비해 분변에서 부티르산 레벨이 향상되었고, 이러한 처치로 증상이 호전되었다. 발아된 보리식품을 섭취한 환자에게도 비슷한 결과를 얻었다.
WGB와 비교할 때 맥아를 먹인 쥐에서 맹장 내용물 및 CA 레벨이 더 높은 것은, 섬유의 발효 정도가 더 높다는 것을 나타낸다. 그러나, 식이 섬유 다당류를 함유하는 글루코즈를 포함하는 섬유는 연구된 세 보리 분획 중 맥아에서 가장 발효가 덜 되었다. 전곡 보리 중의 섬유가 발아되는 동안 분해되어 식이 섬유 분석 중에 에탄올에 침전되지 않았다고 설명할 수 있다. 이것은 맥아를 먹인 쥐에서 식이 섬유 섭취가 사실은 다른 보리 제품에 비해 더 많았고, 그로 인해 CA 형성이 더 많았다는 것을 의미한다. 표 2에 나타낸 값은 섬유 분석, 즉, 높은 중합도를 갖는 (약 20) 다당류만을 측정한 것이고, 명확하게 낮은 발효도를 나타낸다. 그러나, 이것은 이 방법만이 가진 문제는 아니며, 모든 현재 사용되는 식이섬유 방법상의 문제이다. 발효의 계산에서 낮은 중합도의 소화되지 않는 탄수화물을 포함하는 배변이 약 36% 감소한다. BSG가 가장 발효가 되지 않는데(P<0.05 WGB와 비교시), 잘 발효되지 않는 것으로 알려진, 다당류를 함유하는 셀룰로즈가 풍부하기 때문일 것이다.
비피더스균 수는 맥아가 다른 보리 분획보다 적었다. 이 실험에서 계수된 박테리아가 전체 균총을 다 계수한 것은 아니나, 관련된 균총을 나타내는 것이다. 다른 부리 제품에 비교하여 맥아를 먹인 쥐의 대장 원위부 및 맹장에서 더 높은 레벨의 부티르산에 의해 판단되듯이, 변화된 균총은 다른 발효 경로나 변화된 분해 산물의 형성을 가져올 수 있다. 아미노산으로 측정한 전체 단백질 함량은, 맥주 찌꺼기가 맥아나 전곡보리보다 거의 세 배가 높은 반면, 단백질 조성은 세 보리 분획이 비슷하였다. 그러나, 식이에서 보리 분획의 단백질 기여도는 맥아가 가장 높았다(표 6). 그럼에도 불구하고, 문맥에서 총 아미노산 양은 차이가 없었다. 그러나, 아미노산의 분포는 차이가 있었고, WGB를 먹인 쥐가 맥아를 먹인 그룹에 비해 플라스마에서 글루타민 함량이 높았다. 이 실험에서, 발효를 위해 대장에 도달하는, 글루타민을 포함한 소화되지 않는 단백질을 전곡 보리가 함유하는지는 측정하지 않았다. 부티르산의 형성이 향상되면 글루타민의 수요를 감소시키고, 이에 의해 순환하는 글루타민 레벨이 증가하는 것으로 여겨진다. 다량의 부티르산을 생성하는 맥아는 다른 부리 분획보다 쥐의 플라스마에서 더 높은 레벨의 글루타민을 나타내지 않는데, 이는 글루타민이 어느 수준으로 대장에 도달하지 않아 그곳에서 흡수되지 않는다는 것을 나타낸다. 사실, 단백질원으로 카제인을 포함하는 블루베리 껍질도 동일한 동물을 사용한 이 실험에서 유사한 플라스마 레벨의 글루타민을 나타낸다(데이타는 게시하지 않음). 이것은 이 실험에서 사용된 보리 분획이 모두 카제인보다 글루타민의 플라스마 레벨을 향상시키지 않는다는 것을 나타낸다. 궤양성 대장염을 가진 사람과 DSS-유도된 대장염을 가진 쥐에서 GFB의 유용한 효과는 부분적으로 글루타민에 기인한 것이다.
시험 재료에서 글루타민을 분석할 때 어려움이 있었다. 산 가수분해 동안 글루타민이 글루탐산으로 전환하고, 글루탐산의 양은 따라서 글루타민의 양을 포함한다. 그러나, 단지 미량의 글루탐산만이 발아된 보리 식품에서 발견되고 결론적으로 측정된 양의 대부분은 글루타민이어야 한다. 또한, 보리의 글루타민은 식이섬유에 결합되어 장에 도달하고, 섬유 발효 후 대장 점막에 대한 기질이 되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 글루타민은 매우 파괴되기 쉬운 아미노산이고, 식이섬유에 결합되지 않은 대부분의 글루타민은 위산에 의해 분해된다. 맥아 그룹은 낮은 플라스마 레벨의 글루타민을 포함하는데, 이는 발아과정과 연관이 있을 거라는 추측이 가능하다. 상기한 바와 같이, 식이섬유가 발아 과정 중에 분해된다면, 소량의 결합된 글루타민이 생긴다.
맥아 그룹에서 암모니아 플라스마 레벨은 WGB 및 BSG를 먹인 쥐에 비해 높았다. 간문맥에서 암모니아의 기원은 복잡하나, 몇몇은 글루타민의 대사로 인한 것이다. 이것이 맥아 그룹에서 글루타민 비율이 낮은 다른 이유가 될 수도 있다. 사람에 대한 이전의 연구는 분변에서 증가된 수의 비피더스균이 분변과 혈액에서 감소된 암모니아 레벨과 관련이 있다는 것을 보여준다. 비피더스균은 성장을 위해 암모니아를 질소원으로 사용하는 것으로 알려져 있다. 맥아를 먹인 쥐는 맹장 비피더스균 수가 적고, 이는 문맥에서 발견된 더 높은 암모니아 비율을 설명할 수 있다. 암모니아는 세포에 독성이 있어, DNA 합성을 저해하고, 인간의 암을 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 맥아를 먹인 쥐에서 암모니아 레벨을 감소시키는 방법은 비피더스균을 부가하는 것이다. 이 실험에서 사용된 L. 람노서스는 감소시키지 않고 오히려 혈액에서 암모니아 레벨을 향상시켰다.
결론적으로, 본 발명에 의해 수행된 실험에서, 전곡 보리, 맥주 찌꺼기 또는 발아된 보리 형태의 보리를 프로바이오틱 생균과 함께 사용한 경우 보리 분획만 사용한 경우에 비해서 상당한 부티르산의 생성을 향상시키는 것을 표 4(장에서), 및 표 5(혈액 중에서)로부터 확인할 수 있었다. 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 혈액에서는 WGB 및 맥아에서는 두 배 이상, BSG에서 거의 두 배 향상되었다. 이들 성분을 포함하는 조성물은 부티르산의 유용성으로 인해 상업적으로 매우 유용하다. 따라서, 부티르산 외에도 혈액 및 장에서 CA의 형성이 프로바이오틱 생균 L. 람노서스가 보리 분획에 부가되면 향상된다. 유사한 곡물인 보리, 귀리 및 호밀 및 다른 곡물에서도 동일한 결과를 기대할 수 있다.

Claims (21)

  1. 하나 이상의 보리 분획 및 하나 이상의 락토바실러스 람노서스의 분리된 프로바이오틱 생균을 포함하고, 하나 이상의 보리 분획은 전곡 보리, 발아된 보리 및 맥주 찌꺼기로 구성된 그룹에서 선택되고, 조성물의 비-미생물 성분의 40중량% 이상인 것을 특징으로 하는, 장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키기 위한 비-발효 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 보리 분획은 분쇄 또는 열 처리된 보리 분획, 압출, 발포된 보리 분획, 드럼 건조된 보리 분획, 박편으로 가공된 보리 분획 또는 증숙된 보리 분획임을 특징으로 하는 비-발효 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 하나 이상의 락토바실러스 람노서스의 분리된 프로바이오틱 생균은 106 - 1014 CFU/일의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 비-발효 조성물.
  6. 보리 분획인 맥주 찌꺼기 및 하나 이상의 락토바실러스 람노서스의 분리된 프로바이오틱 생균을 포함하고, 맥주 찌꺼기는 조성물의 비-미생물 성분의 40중량% 이상이며, 하나 이상의 락토바실러스 람노서스의 분리된 프로바이오틱 생균은 106 - 1014 CFU/일의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 장 내에서 부티르산의 형성을 향상시키기 위한 건조, 비-발효 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 보리 분획의 크기는 0.1 mm - 10 mm임을 특징으로 하는 비-발효 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 분리된 프로바이오틱 생균은 락토바실러스 람노서스 271, DSM 6594임을 특징으로 하는 비-발효 조성물.

  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제1항에 있어서, 조성물의 비-미생물 성분의 50중량% 이상이 보리 분획인 것을 특징으로 하는 비-발효 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 조성물의 비-미생물 성분의 65중량% 이상이 보리 분획인 것을 특징으로 하는 비-발효 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 조성물은 보리 분획 및 106 - 1014 CFU/일의 양으로 존재하는 하나 이상의 락토바실러스 람노서스의 분리된 프로바이오틱 생균으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비-발효 조성물.
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