미강과 야채첨가식이가 흰쥐의 체내대사에 미치는 영향

Abstract

본 실험은 식이에 첨가된 야채와 미강의 조섬유가 흰쥐의 영양소 대사에 미치는 영향을 알아보기 위하여 시도 되었으며 3회에 걸쳐 다음과 같은 단계적 실험을 실시하였다. Exp.1에서는 젖뗀 albino rats를 84% medium rice group (1-MC군), 95% high rice group(1-HC군), 50% low rice group(1-LC군)과 표준군(1-St군)으로 분류하고 이들 네 섬유소 비첨가군의 각 식이 1㎏당 80g의 시금치가루(조섬유 함량 약 7.5g)와 70g의 미강(조섬유 함량 약 7.5g)을 첨가하여 여덟군을 만든 다음 14주 동안 사육하였다. Exp.2에서는 젖뗀 Sprague-Dawley종의 albino rats를 Exp.1의 1-MC군과 1-LC군의 각 식이 1㎏당 세 종류의 다른 섬유소 즉 배추 가루(VCl) 320g(조섬유 함량 약 30g), 미강(CCl) 280g(조섬유 함량 약 30g) 및 pure-cellulose(PCl) 약 30g을 첨가하여 2-MC군 및 2-LC군과 함께 여덟군을 만들고 여기에 표준군(2-St군)과 표준군에 pure-cellulose를 첨가한 2-St+PCl군을 포함시켜 10군으로 분류한 후 8주 동안 사육하였다. Exp.3에서는 성장이 끝난 adult albino rats를 Exp.1의 여덟 식이군에 각 섬유소 비첨가식이 1㎏당 160g의 시금치 가루(조섬유 함량 약 15g)와 140g의 미강(조섬유 함량 약 15g)을 첨가한 high cellulose group(HCl군)을 더하여 12군으로 분류한 후 4주 동안 사육하였으며 모든 실험에서 사료는 무제한으로 섭취시켰다. Exp.1에서는 식이의 구성 성분에 따른 저 섬유소 첨가(섬유소 비첨가식이 1㎏당 15g의 조섬유 첨가)의 영향을, Exp.2에서는 첨가된 식이 섬유소의 종류에 따른 영향의 차이를, Exp.2에서는 첨가된 식이 섬유소의 종류에 따른 영향의 차이를, Exp.3에서는 쥐의 연령과 식이 섬유소의 함량에 따라 달리 나타나는 섬유소의 영향을 알아보고저 하였다. 각각의 실험에서 첨가된 식이의 섬유소가 식이의 흡수율에 미치는 영향을 알아보기 위하여 변을 채취하였고 뇨와 변의 분석을 통하여 배설되는 열량소의 양과 지방 및 단백질의 소화흡수율을 계산하였다. 또한 식이의 섬유소가 각 열량소의 체내 대사에 미치는 영향을 알아보기 위하여 혈청의 포도당, 지방 및 체내 여러 부위의 질소와 지방함량을 측정하였으며 특히 cholesterol대사와의 관계를 알아보기 위하여 혈청 cholesterol 및 소장과 간의 cholesterol함량을 측정하였다. 또 체내 지방의 지방산 조성에 미치는 식이섬유소의 영향을 조사하기 위하여 혈청을 비롯한 간, 소장, gastrocnemius, epididymal fat pad 지방의 지방산 조성을 분석하였다. 최종적으로 골격근육의 무게, 뼈무게, 장기의 무게와 체중이 섬유소의 섭취로 어떻게 변화하는지 조사하였으며 그 결과는 요약하여 아래와 같다. 식이에 첨가된 미강과 야채 조섬유의 일차적인 효과는 변의 양을 늘리는 데 있다. 이때 초래되는 이차적인 효과, 또는 미강 및 야채에 들어 있는 다른 물질로 인하여 식이중에 들어 있는 다른 영양소의 소화흡수율이 감소되어 주로 열량원의 손실을 일으키는 듯 하였다. 특히 당의 배설량을 증가시키는 효과가 뚜렷하였다. 이러한 열량원의 손실로 인하여 체내 지방함량이 감소되었으며 특히 간과 epididymal fat pad에 저장되는 지방량이 감소하였다. 또한 야채 첨가 식이는 특히 혈청의 cholesterol농도를 감소시켰으며 미강 첨가 식이는 혈청 cholesterol농도를 오히려 증가시켰다. 그러나 이때 혈청지방 및 체내 여러 부위의 지방산 조성은 변화가 없었으며 이것은 식이에 첨가된 야채나 미강의 조섬유가 지방의 대사에 미치는 영향이 어디까지나 양적인 감소에 있음을 보여준 결과였다. 야채나 미강의 첨가로 인한 영양소의 손실로 체내 저장 지방량이 감소되었을 뿐 아니라 골격근육 및 뼈무게도 감소되어 야채나 미강 첨가 식이는 체중을 줄이는 요인이 될 수 있음을 나타냈다. 이상의 조섬유 함량이 높은 야채나 미강 첨가 식이의 영향은 섭취한 조섬유의 양, 기본 식이의 구성성분, 식이 조섬유의 형태 및 실험동물의 연령에 따라서 차이를 보였다. 즉 기본 식이의 구성성분에 따라서 고탄수화물식이나 고지방식이에 조섬유가 첨가될 때 영양소의 손실이 심하였고 특히 95% high rice group(HC군)에서의 영양소 손실량이 가장 많아서 불균형된 식이에 영양소의 손실요인이 가해졌을 때 더 심한 영향을 받았음을 보여주었다. 또한 첨가된 조섬유의 영향은 조섬유의 양과 비례하여 심해졌다. 섭취하는 조섬유의 종류에 따라서 미강 첨가 식이는 체중의 감소를 일으켜 성장의 지연을 초래하였으나 야채 첨가 식이는 체중 감소에 미치는 영향이 근소한 반면 혈청의 지방 및 cholesterol 농도를 감소시키는 효과가 컸다. Pure-cellulose 첨가식이는 체중을 오히려 증가시키는 경향을 보였고 혈청의 지방 및 cholesterol농도를 저하시켰다. 또 동물의 연령에 따른 차이도 뚜렷하여 성장기의 어린 쥐에서 성장이 끝난 쥐에 비하여 섬유소의 첨가로 인하여 초래되는 영양소의 소화흡수율의 감소가 더 컸다. 이상의 여러 결과를 종합할 때, 식이 섬유소의 영향은 기본 식이의 구성성분과 뗄 수 없는 관계를 맺고 있으므로 자연식품을 통하여 섭취하게 되는 조섬유의 적정양을 결정함에 있어서는 우선 기본 식이의 내용을 고려해야 할 것이라고 본다. 즉 우리나라의 식생활 현황조사 수치를 동물사육에 그대로 적용하여 본 MC+LCl군에서 저섬유소 첨가는 동물의 성장에 하등의 영향력을 발휘하지 않았으나 고탄수화물 식이군인 HC+LCl군에서 저섬유소 첨가로 심한 체중의 감소를 일으켰으므로 그 문제점에 유의해야 할 것 같다. 반면에 고지방 식이군인 LC+Cl군에서는 고섬유소(야채) 섭취로 표준군과 비슷한 성장을 나타냈다. 본 실험의 결과에 의하면 야채와 미강의 첨가 식이가 영양소의 대사에 영향을 미치며 특히 체내 지방의 대사에 미치는 영향이 확실한데 야채와 미강의 조섬유가 이러한 기능에 어떤 영향을 미친 것인지 확실하게 밝혀져 있지 않은 실정이다. 특히 야채의 첨가로 인하여 혈청의 지방 농도와 동시에 cholesterol농도가 현저히 감소한 반면 미강의 첨가로 인하여 간의 지방 및 cholesterol 함량은 야채 첨가 식이군보다 현저히 감소하였으나 혈청 cholesterol농도와 지방 농도가 상당히 높게 나타난 결과는 앞으로의 연구과제가 될 것이라고 본다. ; The effects of dietary cellulose to utilize the intake nutrients in the animal body were investigated by the three consecutive experiments in this study. In the first experiment, eighty weanling albino rats weighing 76.5±0.04gr. in male and 71.3±0.03gr. in female were divided into four groups, twenty rats each; high, medium, low and standard groups which contained 95%, 84% and 50% rice respectively and 72% sugar in their diets. Each group divided into two sub-groups, one supplemented cellulose, about 15g per each ㎏ diet and the other not supplemented cellulose in their diets. Dried spinach and rice bran powder in the same proportion were involved as cellulose sources. Duration of this experiment was 14 weeks. In the second experiment, ninety-eight weanling albino rats of Sprague-Dawley strain weighing 66.2±0.06gr. in male and 60.3±0.03gr. in female were divided into three groups; standard 9 rats, medium and low rice group 40 rats each. Medium and low rice group were divided into four sub-groups, 10 rats each supplemented by the cellulose from three different sources; vegetable, cereal and pure-cellulose as well as none cellulose. Standard group was divided into two different sub-groups with and without pure-cellulose in their diets. The level of supplemented cellulose in the second experiment was double amount, about 30g per each ㎏ diet as compared to the amount of first experiment. The duration of this experiment was 8 weeks. In the third experiment, one-hundred and twenty adult albino rats weighing 254.3±0.06gr. in male and 264.2±0.04gr. in female were divided into four different groups according to the level of dietary sugar and rice content as the dietary constituents of first experiment. Each experimental group was divided into three different sub-groups, low: about 15g per each ㎏ diet, high: about 30g per each ㎏ diet and none cellulose supplemented. Duration of this experiment was 4 weeks. The animals involved in three different sets of experiment were fed ad libitum. The author want to investigate the different effects of dietary cellulose supplemented at low level as compared to the none cellulose supplemented groups in the first experiment and the effects of dietary cellulose supplemented at high level in the second experiment. The effects of the age of animals and different level of dietary cellulose, high and low were observed in the third experiment. Following samples for weighing and analysis of different components were collected; feces for the measurement of weight and determination of nitrogen, glucose and lipid, urine for the determination of nitrogen and glucose content, serum for the determination of glucose, total lipid, cholesterol and fatty acids composition, internal organs such as liver for the measurement of weight and determination of nitrogen, lipid and fatty acids composition, small intestine for the determination of lipid, cholesterol and fatty acids composition, spleen, heart, kidney, adrenal, brain and sex organ for weight and nitrogen determination, skeletal muscles such as gastrocnemius for the measurement of weight and determination of lipid and fatty acids composition, soleus, EDL, biceps, plantaris and anterior tibia for the measurement of weight, epididymal fat pad for the determination of weight and patty acids composition, bones such as humerus, tibia and femur for weight and length measurement. The results were summarized as follows. The obvious effect of dietary cellulose caused to increase feces weight. Consequently apparent digestibilities of intake nutrients in the diet decreased. It was noteworthy that fecal glucose excretion was significantly affected by cellulose intake. Other nutrients such as protein in terms of fecal nitrogen and lipid excretion were a little less affected by cellulose intake than glucose excretion. Since three nutrients, protein, fat and carbohydrate serve as energy sources in the body, this results can be interpreted to be lowered in the efficiency of energy utilization out of intake from the diet. In addition to this effect, dietary cellulose also decreased serum cholesterol level. It need to be further investigated that energy loss due to dietary cellulose resulted in reduction of cholesterol as well as total lipid biosynthesis. But the fatty acids composition in serum, liver, gastrocnemius, small intestine and epididymal fat pad was unchanged by dietary cellulose. This means the effect of dietary cellulose was only to change the body fat in quantity and not in quality. The nutrients loss due to dietary cellulose resulted not only in lowering of reserved lipid, but also in reduction of skeletal muscle and bone weights which lead eventually to affect in reduction of body weight. The effect of dietary cellulose showed differently according to the amount of cellulose ingested, dietary nutrients composition, the kinds of dietary cellulose and the age of experimental animals. When the intake diet was proportionately imbalances in three different energy sources, carbohydrate, fat and protein, the cellulose intake was adversely affected in the utilization of the nutrients in the body. High in fat (30%) or rice contents (95%) of diet was adversely affected more due to cellulose addition in their diets than standard or medium rice diets(72% of sugar and 84% of rice) in this respect. The dietary cellulose from three different sources, rice bran, vegetable and pure-cellulose revealed different effects as follows; Cellulose from rice bran decreased body weight gain, increased serum cholesterol level and maintained medium level of total lipid in the serum. Cellulose from vegetable maintained medium level in body weight and decreased serum total lipid and cholesterol content. Fure-cellulose increased body weight gain and cholesterol but later effect was not as low as vegetable cellulose. Growing rats showed more sensitive effects of cellulose tolerance in the body than grown rats in every concerns of this experiment.