증자쌀, 쌀코지, 증자콩 및 콩코지가 고지방식이로 비만유도 된 흰쥐의 항비만 및 지질대사에 미치는 영향

Abstract

Recently, the westernized diet has increased the intake of animal fat, and the prevalence of metabolic diseases such as obesity, arteriosclerosis and hypertension is increasing due to over nutrition and nutritional imbalance. Especially obesity is becoming a major social problem by causing various diseases. In this study, it was carried out to investigate the effects of gochujang raw materials, such as steamed rice, rice koji, steamed soybean and soybean koji, on anti-obesity and lipid metabolism in rats fed a high-fat diet for 8 weeks. It was also conducted to investigate major nutrients component secondary metabolites of steamed rice, rice koji, steamed soybean and soybean koji. The crude fat, crude protein, ash, and dietary fiber contents were higher in steamed soybean and soybean koji than in steamed rice and rice koji. However, the carbohydrate was higher in steamed rice and rice koji than in steamed soybean and soybean koji. The contents of total amino acids and essential amino acids were significantly higher in steamed soybean and soybean koji compared with steamed rice and rice koji. The contents of monounsaturated fatty acid contents such as palmitoleic acid and oleic acid were high in steamed rice and rice koji, whereas the contents of polyunsaturated fatty acids such as linoleic acid and linolenic acid were high in steamed soybean and soybean koji. Analysing result of secondary metabolite, flavonoid compounds including apigenin-C-glucosyl-C-carabinoside, chrysoeriol-hexoside, chrysoeriol-rutinoside, tricin-7-O-rutinoside, tricin-O-glucoside and tricin were detected in steamed rice and rice koji, whereas kaempferol was only detected in steamed soybean and soybean koji. However, the isoflavone compounds such as daidzein, glycitein, genistin, and genistein; soyasaponines including soyasaponin Ⅰ-Ⅴ were only detected in steamed soybean and soybean koji. Lysophosphatidyl compounds were significantly higher in steamed rice and rice koji compared with steamed soybean and soybean koji. In the in vivo study, the anti-obesity effects of steamed rice, rice koji, steamed soybean and soybean koji were investigated in rat fed a high-fat diet. Experimental groups were normal diet group (ND), high fat diet group (HFD), high fat diet with steamed rice group (HFD-R), high fat diet with rice koji (HFD-RK), high fat diet with steamed soybean (HFD-S), and high fat diet with soybean koji (HFD-SK). The body weight gain and FER were increased due to a high fat diet, but decreased in the group that consumed gochujang raw material groups (steamed rice, rice koji, steamed soybean and soybean koji) compared with the HFD group. Liver, epidydimal, mesenteric, retroperitoneal, perirenal and total adipose tissues weights of HFD group were more heavier than that of ND group, whereas those of groups administered gochujang raw material groups were decreased. The serum ALT, AST, ALP and LDH activities were significantly decreased in the gochujang raw materials groups compared with the HFD group. Levels of serum triglyceride (TG), total cholesterol (TC), LDL-cholesterol, atherogenic index, cardiac risk factor and leptin were decreased in gochujang raw materials groups compared with HFD group, and HDL-cholesterol levels was increased in gochujang raw materials groups compared with HFD group. Levels of total lipid, triglyceride and total cholesterol of liver and adipose tissues were decreased after the supplementation of gochujang raw meterial, compared to those in the HFD group. High fat diet induce to accumulation of lipid in liver and increase of adipocyte size, but administration of gochujang raw meterial groups were inhibited. Furthermore, the mRNA expression of ACC, FAS, G6PDH in gochujang raw meterial administered groups in liver were downregulated campared with HFD group. In gochujang raw materials, the antiobesity and hypolipidemic effects are mediated by high levels of secondary metabolites including flavonoides, insofalvone, soysaponine, and lysophophatidylcholine. Soybena koji was most effective in terms of antiobsity and li[id-lowering effects, compared the other tested gochujang raw materials. These results suggest that gochujang raw materials inhibiting lipogenesis and lipid accumulation, and was considered good effects on obesity and lipid metabolism of liver, serum and adipose tissue. |최근 생활수준 및 소득수준의 향상됨에 따른 식생활의 다양화, 편리화로 인해 곡류와 채소 위주의 식생활에서 고지방, 고칼로리 위주의 서구화된 식품섭취가 증가하였다. 이에 동물성지방 섭취가 증가하여 영양과잉 및 영양불균형이 초래되어 비만, 동맥경화증, 고혈압 및 당뇨병 등 다양한 대사성질환의 유병률이 크게 늘고 있는 추세이다. 비만은 비정상적으로 체지방이 과다하게 증가된 상태를 말한다. 이러한 비만은 지방대사와 당대사간의 불균형을 일으켜 여러 대사성질환의 원인이 된다고 알려져 있다(1). 전 세계적으로 1975년 이후 비만인구는 3배 증가하였고, 2016년에는 18세 이상 성인의 39%가 과체중이었고, 이들 중 약 3분의 1은 비만인 것으로 조사되었다(2). 비만은 성인뿐만 아니라 소아 및 청소년에서도 꾸준하게 증가하고 있어 전 연령대에서 심각성이 더해지고 있다(3). 이에 세계보건기구(World Health Organization, WHO)는 비만을 단순히 건강을 해치는 위험인자가 아닌 치료해야 할 질병으로 규정하여 ‘전 세계적인 유행성 전염병’이라 칭하였다. 우리나라의 경우 2016년 국민건강영양조사에 따르면 만 19세 이상 성인의 34.8%가 비만으로 조사되었으며(4), 비만 유병률이 꾸준히 증가하고 있어 대한보건협회 등에서도 비만을 만성질병으로 규정하여 대책을 강구하고 있는 실정이다. 비만은 에너지 과잉섭취 및 운동부족으로 인한 에너지 소비량의 감소의 결과로 체중이 증가하며 체내에 지방이 다량 축적되는 외인성 비만과(5), 갑상선 기능 저하, 부신피질 기능 항진, 약물 및 유전적 요인에 의해 발생하는 내인성 비만으로 구분된다(6). 비만은 그 자체로서도 신체건강에 악영향을 미치는 질병일 뿐만 아니라 고혈압, 고지혈증과 같은 심혈관계질환(7), 유방암, 대장암 등의 다양한 암(8), 그리고 수면장애, 우울증 등의 정신적 질환을 발생시키는 요인이 된다고 보고되어 있다(9). 이와 같이 다양한 질환의 요인이 되는 비만의 발병이 성인뿐 아니라 전 연령에서 증가하고 있어 심각한 사회적 문제를 야기할 수 있어 사회적 문제로 대두되고 있다. 비만을 해결하기 위해서는 식사 및 약물요법, 운동과 수술, 생활습관 등 다양한 차원의 접근이 필요하다(10). 발효식품은 미생물의 발효작용으로 성분이 분해되거나 새로운 성분이 합성되어 독특한 풍미를 갖게 된다. 한국은 다른 나라보다 많은 종류의 발효식품을 전통적으로 만들어 왔으며, 소비량도 매우 높다. 특히, 콩과 곡류를 이용한 발효식품인 청국장, 된장, 고추장, 간장 등이 있으며, 이들 발효식품들은 대부분 음식에 간을 할 때 가장 기본으로 사용하는 조미료들이다. 그 중 고추장은 고춧가루, 쌀가루, 메주가루(발효 콩) 및 코지를 혼합하여 발효시킨 한국의 전통 발효식품으로 캡사이신으로부터 유래된 매운맛, 전분이 분해되면서 생성되는 당 성분에 의한 단맛 및 독특한 질감 등 고유한 특성을 가지고 있다(11). 고추장은 여러 기능성물질을 함유한 콩으로 만든 메주와 쌀을 기본 원료로 제조함으로써 항암효과, 항동맥 기능 등이 있으며(12), 특히 고추장의 원료인 고추에 들어있는 매운 맛 성분인 캡사이신이 지방세포를 분해하여 에너지로 사용하므로, 지방을 제거하는 항비만 효과가 있다고 알려져 있다(13). 재래식 고추장은 찹쌀을 하룻밤 불린 후 절구에 찧어 분말로 만들고, 물은 한번 끓인 후 따뜻하게 식힌 후 엿기름을 불린다. 냄비에 엿기름을 붓고 찹쌀가루를 푼 다음 불을 끈 다음 삭히고 조린다. 여기에 고춧가루, 메줏가루를 섞고 하루 뒤 소금으로 간을 하여 고추장을 만들어 항아리에 담아 숙성시킨다(14). 메주제조는 콩과 멥쌀을 침치·중숙 시킨 후 메주를 만든다. 콩은 8-10시간, 멥쌀은 5-6시간 침지한 후 물을 제거한다. 익힌 콩과 불린 쌀을 혼합하여 시루에서 찐 후에 중숙이 끝나면 식기 전에 절구에 거칠게 찧은 다음 동그랗게 빚어 볏짚 위에서 하루정도 말린다. 겉면이 마르면 짚으로 싸서 7-8일 정도 처마에 매달거나 더운 곳에 두어 고초균이나 곰팡이가 증식하면 볕에서 말린 다음 가루로 곱게 빻는다. 고추는 씨를 제거한 다음 가루를 낸다. 고추장의 종류에 따라 전분질 원료(찹쌀, 보리, 멥쌀)를 준비하고 소금과 주원료인 고춧가루를 6%이상 첨가한 다음 26-30℃에서 3-4개월 동안 담금 숙성을 한다(15). 재래식 고추장은 지역마다 만드는 시기가 정해져 있는데 3-5월에 가장 많이 만들고, 12-2월 사이에도 만든다. 담근 이후 외부의 온도가 고추장의 발효숙성에 영향을 미치기 때문에 날씨가 비교적 춥지 않은 시기에 고추장을 담근다(16). 개량식 고추장은 효소제 담금 고추장과 코지 담금 고추장으로 나뉜다. 효소제 담금 고추장은 쌀, 밀가루 등의 전분질 원료에 물을 가한 뒤 당화효소를 넣고 3시간동안 당화공정을 거친 후 소금, 고춧가루 등을 넣고 혼합한 후 숙성과정을 거치지 않고 살균하여 포장제품화한 것이다. 코지 담금 고추장은 쌀, 밀가루, 보리 등의 전분질 원료를 증자한 다음 국균을 접종하여 2-3일 보온 시킨 후 고춧가루, 소금, 콩 등을 넣고 숙성시킨 뒤 마쇄, 살균, 포장하여 제조하는 방법이다(17). 고추장 제조 시 단백질 분해효소 및 전분질 분해효소 생성, 축적 목적으로 호화 된 전분질 원료에 코지를 접종한다. 코지란 곰팡이(Aspergillus species)의 한 종류로 고추장을 만들 때 사용되는 미생물이다. 코지는 쓰이는 목적에 따라 쌀, 보리, 밀, 콩 등을 기질로 하여 선택된 미생물을 접종 후 생육할 수 있는 조건에서 발효시킨다(18). 주로 Aspergillus oryzae를 접종시켜 효소작용과 효모의 발효작용에 의해 대사산물들이 만들어져 특유의 맛을 내는 것으로 알려져 있다(19). 코지의 사용은 품질이 일정한 제품을 만들 수 있을 뿐만 아니라 그 자체로도 항산화 및 항비만 활성 등 기능성을 가지고 있다(20). 따라서 코지와 다른 고추장 원료들이 혼합되어 발효과정을 거치면서 각종 성분들이 형성되어 기능성이 향상되는 것으로 알려졌다. 최근에 와서 건강에 관한 관심이 높아지면서 장류의 고급화, 다양화 및 건강증진 기능성에 대한 연구가 요구되고 있다. 따라서 다양한 코지를 이용하여 제조한 고추장의 체중 감소효과와 콜레스테롤 저하효과 연구 등이 보고되고 있다(21,22). CJ1354 곰팡이로 발효한 쌀 코지와 CJ14-5 세균으로 발효한 콩코지를 섞어서 제조한 발효 고추장이 다른 고추장에 비하여 체중 감소 및 혈청 지질대사 개선효과가 우수하였으며, tabasco hot sauce에 비해서도 항비만 효과가 우수한 것으로 나타났다고 보고하였다(21). 이미 고추장의 원료 중 가장 중요한 고춧가루는 항비만 효과가 이미 밝혀져 고춧가루를 제외하고 고추장 제조 원료의 많은 부분을 차지하고 있는 쌀과 콩 중 어느 것이 항비만 기능성 유래 원료인지 확인하기 위하여 본 연구를 실시하였다. 또한 발효과정 중 생성되는 대사산물의 조성 및 기능성을 알아보고자 쌀코지와 콩코지의 영양성분 및 2차 대사발효산물을 비교 분석하였다. 또한 고지방식이에 이들 증자쌀, 쌀코지, 증자콩 및 콩코지를 첨가한 고지방식이를 흰쥐에게 급여하여 8주 동안 사육한 후, 체중, 혈청 지질 농도, 간의 지질합성관련 효소의 유전자 발현, 간 조직의 지질 축적, 지방세포의 크기와 같은 비만 관련 지표에 미치는 영향을 살펴보고자 실시하였다.