Spirulina 단백질의 소화율과 spirulina 첨가식이가 흰쥐의 성장 및 지질대사에 미치는 영향

Abstract

본 연구는 spirulina의 건강보조 식품으로서의 영양적 기능을 규명하기 위한 기초연구로서 spirulina 단백질의 소화율과 spirulina 첨가 식이가 흰쥐의 성장과 지질 대사에 미치는 영향을 알아보고자 수행되었다. Spirulina단백질은 양과 질이 모두 우수하다고 보고되고 있으므로 이 단백질의 생체 내 이용율을 알아보기 위하여 소화율을 측정하였다. 또한 spirulina 식이가 흰쥐의 성장과 장기발달에 미치는 영향과 현대인의 만성퇴행성 질병과 가장 관련이 많은 혈장 지질수준에 미치는 영향을 조사하였다. Spirulina 단백질의 소화율은 식이 순 단백질 함량을 8%와 12% 수준으로 하여 순 소화율(True digestibility)을 조사하였다. 비교군으로는 casein 순 단백질 8% 식이군을 포함하였다. 실험동물은 4주령된 수컷 흰쥐를 10일동안 사육한 후 단백질 소화율을 살펴보았다. 일일 질소 섭취량과 변 중의 질소량, 대사에 의한 질소 배설량(metabolic fecal nitrogen )을 가지고 spirulina 단백질의 순 소화율을 계산한 결과 8% spirulina 식이군은 88.7%, 12% spirulina 식이군은 91.6%로 spirulina 단백질의 소화율은 평균 90%를 보였다. Spirulina의 소화율을 다른 단백질 급원과 비교하기 위해 본 실험에서 측정한 8% casein 식이군의 순 소화율은 99%로 나타났다. Spirulina 첨가 식이가 흰쥐의 성장과 지질대사에 미치는 영향을 알아보기 위해 4차의 실험을 수행하였다. 식이 단백질 수준을 일정하게 고정하고 spirulina 첨가 수준을 달리한 식이로 흰쥐를 사육하여 spirulina 단백질 수준에 따른 효과를 측정한 실험1의 결과, spirulina를 2, 4, 8%로 첨가한 실험군들의 식이 섭취량, 체중 증가량 및 장기무게는 casein만을 공급한 식이군과 유의적인 차이가 없었다. 그러나 16% spirulina군의 식이 섭취량, 체중증가량 및 장기무게는 다른 실험군들보다 유의적으로 낮았다. 식이 구성에서 16% spirulina군의 단백질 급원은 90%가 spirulina로 구성되어 있었으므로 spirulina 단백질의 과잉 혹은 단독 공급에 의한 작용을 생각해 볼 수 있었다. 그러므로 식이 단백질 급원을 spirulina만으로 공급하였을 때의 효과를 알아보고자 한 실험 2에서는 8% spirulina군이 8% casein군의 식이 섭취량 및 체중증가량, 장기무게에 비해 유의적으로 낮았다. 그러나 대조군인 8% casein군과 12% spirulina군의 식이 섭취량 및 체중증가량, 장기무게에 유의적인 차이가 없었다. 고형사료에 spirulina를 2%, 10%, 20%로 첨가한 실험 3에서는 모든 실험군의 식이 섭취량, 체중변화 및 장기무게에 유의적인 차이가 없었다. 이런 결과를 보인 것은 고형사료의 단백질 함량이 24%로 높았기 때문으로 생각된다. 위의 실험들에서 spirulina 첨가 식이가 흰쥐의 혈장 지질대사에 미치는 영향을 살펴본 결과들은 각각 식이 구성의 차이에도 불구하고 유사한 경향을 나타났다. 혈장 총 지질, 총 콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, LDL-콜레스테롤 농도는 spirulina를 첨가해 주지 않은군에 비해 spirulina 첨가 식이군이 낮았다. 또한 spirulina 첨가 수준이 증가할수록 혈장 지질농도는 감소하는 경향을 보였다. 하지만 혈장 중성지질 농도는 대부분 spirulina 첨가군들이 대조군보다 유의적이지는 않지만 높은 농도를 보였다. 늙은 쥐를 이용하여 고지방 고콜레스테롤 식이에 spirulina를 첨가해준 실험 4의 혈장 지질 농도는 대조군과 spirulina군 사이에 유의적인 차이가 없었으나 spirulina 첨가군에서 콜레스테롤이 높은 경향을 보였다. 혈장 단백질 농도는 지질농도와 달리 spirulina 첨가 식이군이 높은 경향을 보였고 간의 총 지질농도는 spirulina 수준이 증가함에 따라 유의적으로 낮아지는 결과를 보여 주었다. ; This study was performed to evaluate true digestibility of spirulina protein and to assess the effects of spirulina supplementation on growth and lipid metabolism in rats. True digestibility of spirulina protein was measured by feeding diets containing either 8% or 12% spirulina protein to weanling male rats for 10 days. True protein digestibility of 8% spirulina and 12% spirulina diets were 88.7% and 91.6%, respectively. This value was higher than vegetable proteins such as beans and zein, but lower than animal proteins such as casein, egg, and beef. To investigate the effects of spirulina on growth and lipid metabolism in rats, 4 experiments were carried out. In experiment 1, effects of different levels of spirulina was examined by feeding diets containing 0, 2, 4, 8, and 16% spirulina to weanling male rats for 4weeks. Casein was added to each diet to make 10.14% protein diet. Food intake, weight gain and organ weights of all group except 16% spirulina group were not significantly different from those of casein group (0% spirulina diet group). Plasma levels of total lipid, total cholesterol, HDL-cholesterol, and LDL-cholesterol of spirulina 2%, 4%, and 8% diet groups were lower than casein diet group. Whereas, the rats fed 16% spirulina diet showed significantly lower food intake, weight gain, and organ weights than other diet groups, and significantly higher concentrations of plasma lipids. Rats fed spirulina containing diets showed lower liver total lipid concentrations than casein diet group. In experiment 2, effects of spirulina as the sole source of dietary protein was examined. Spirulina diets were fed to 4week old male rats for 8weeks. Rats fed 8% spirulina protein diet showed lower food intake, weight gain, and organ weights compared to those of 8% casein diet group. Plasma lipids concentrations were also lowest in 8% spirulina protein diet group. However, growth variables and plasma lipids of 12% spirulina diet group were not significantly different from 8% casein diet group. Plasma levels of total lipid, total cholesterol, HDL-cholesterol, and LDL-cholesterol tended to be decreased, as spirulina level in the diet was increased to 12% from 8%. When the weanling male rats were fed stock diet and stock diet supplemented with spirulina at 2%, 10%, and 20% for 3weeks(experiment 3), food intake, weight gain, organ weights, and plasma lipids were not significantly different among the 4 experimental groups. Since the stock diet contained high protein of 24%, the effect of supplemental protein from spirulina may not be seen. To investigate the effect of spirulina on plasma lipid concentration, high fat/high cholesterol diet supplemented 2% spirulina were fed to 12 month-old female rats for 4weeks(experiment 4). There was no significant difference in plasma lipid concentrations between spirulina-free diet group and 2% spirulina supplemented diet group, however, total lipid in liver was significantly lower in spirulina diet group.