유청가수분해물의 동물모델을 이용한 효능평가

유청단백질은 카제인(Casein)과 함께 유즙을 구성하는 주요 단백질로, 총 우유 단백질의 20%를 차지하며, 풍부한 아미노산 조성과 높은 생물가를 가지고 있다(Marshall K, 2004). 단백질의 기능적 · 영양적 특성을 향상시키기 위한 방안으로 효소를 이용한 단백질 가수분해 방법이 널리 사용되고 있다. 

 

유청단백질 가수분해에 의해 생성된 펩타이드나 아미노산은 체내 대사율을 증가시키고 글루카곤을 일정한 속도로 분비시켜 지방이 축적되는 것을 방지한다는 연구 결과가 보고된 바도 있다. 그러나 지금까지는 단백질의 종류나 수준에 따른 비만 감소 효과에 대한 연구가 많이 수행되었으나, 유청단백질과 그 가수분해물이 비만에 미치는 영향을 비교 검토한 연구는 미흡한 실정이다. 

 

비만은 산업화된 국가에서 가장 심각한 영양문제로 지난 20년 동안 전 세계적으로 급속히 증가하는 추세이며 세계보건기구(WHO)는 세계 성인 인구 중 약 16 억명이 과체중이며, 최소 4 억 명 이상이 비만이라고 추정하고 있다. 최근 비만 예방과 치료 및 체중 조절을 위한 식이조성 및 영양소에 대한 관심과 더불어 많은 연구들이 보고되고 있다.

 

단백질 가수분해에 의해 생성된 펩타이드는 Intact 단백질보다 작은 분자량과 2 차 구조를 가지고 있으며, 등전점 부근에서의 용해도 증가와 점도의 감소 등의 특성을 나타냄으로써 소화능력과 알레르기 반응 등에서 생리적 기능이 향상될 수 있다고 알려져 있으며 소장으로부터 더 빠르고 완벽하게 흡수되며, 혈청 지질 농도에 미치는 영향도 다르게 보고된 바 있다(Park et al, 2010).

 

본 연구의 목표는 유청단백질 및 그 가수분해물을 동물실험에 적용하여 고지방 식이로 비만유도 쥐의 체중, 혈액 및 간 조직 중의 지질에 미치는 효과를 확인하여 체중 조절 시 식이보충제로서의 활용 가능성을 평가하는 것이다. 비만이 유도된 실험동물을 이용한 수많은 비만 관련 연구 중 항 비만효과를 측정하는데 가장 많이 활용되고 있는 방법들을 다양하게 적용하여 평가를 실시하였다.

 

비만 유도를 위해 고지방식이를 급여하며 목표 연구기간 동안의 증체량, 사료섭취량, 간·지방 조직 및 혈액 분석 등을 통하여 평가를 실시하였다.

 

1) 실험동물 식이 섭취량 및 증체량 측정 결과

가) 실험동물 식이 섭취량 측정 결과

실험동물 군별 식이 섭취량 결과는 Table 16 에서 보는 바와 같다. 4주간 실험식이 섭취량 통계처리 결과 정상 대조구, 고지방+유청식이구 및 고지방+유청가수분해물식이구 간에는 유의적인 차이가 없었으며(p<0.05) 이에 비해 고지방 대조구에서는 유의적인 증가를 볼 수 있었다(p<0.05). Aoyama et al(2000)은 4 주 동안 고지방식이를 주어 비만을 유도한 비만 쥐에 분리유청단백, 분리콩단백과 이들의 가수분해물을 각각 질소원으로 포함하는 에너지 제한식이를 2 주동안 섭취 시킨 결과, 식품섭취량은 시험구 간에 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다(p<0.05). 또한 Park et al(2010)은 고지방식이를 섭취한 비만모델 흰쥐를 이용하여 유청단백질, 유청단백질 가수분 해물 및 유청 Macro-peptide fraction 을 질소 원으로 식이에 첨가하여 섭취 시 식이섭취량은 시험구 간의 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다(p<0.05).

 

나) 실험동물 증체량 측정 결과

Fig. 5.에서 보는 바와 같이 4주 후 실험동물의 체중 증가는 고지방 대조구에서 확연하게 높았으며, 고지방+유청가수분해물식이구는 나머지 시험구에 비해 낮은 체중 증가를 보였다. 정상 대조구와 고지방+유청식이구 간에는 큰 차이가 없었다. Tranberg et al(2015)은 고지방식이에 질소원으로 카제인과 유청을 섭취하게 하여 체중 감소 효능을 확인한 결과, 카제인 섭취군과 비교하였을 때 유청섭취군에서 유의적인 증체량이 감소하는 것으로 나타났다(p<0.05). 또한, (Hong et al, 2015)은 농축유청을 Lactobacillus plantarum DK211과 Lactococcus lactis로 37℃에서 10시간 발효시켜 음료로 만들어 고지방식이와 함께 투여하여 항비만 효과를 검토한 결과, 고지방식이만을 섭취한 군과 비교하여 고지방식이와 함께 유청발효음료를 섭취한 군에서 정상식이구와 비슷하게 낮은 체중증가량을 보였다.

 

2) 실험동물 혈중 지질, 혈당 및 아디포카인 분석 결과

 

가) 실험동물 혈중 지질 분석 결과

실험동물 분석 혈중 지질 결과를 보면(Table 19), 고지방+유청가수분해물식이구의 총 콜레스테롤과 저밀도 지단백 콜레스테롤의 농도는 정상 대조구보다는 높은 경향을 보이지만 고지방 대조구에 비해 유의적으로 낮은 경향을 보인다(p<0.05). 

중성지방의 농도는 고지방 대조구와 고지방+유청식이구에서 유의적으로 높았다(p<0.05). 이는 고지방 군들의 식이 내 지질 함량이 정상 대조구보다 더 많이 지질섭취량에 차이가 나기 때문으로 보인다. 그러나 고지방+유청가수분해물식이구의 중성지방 농도는 유의적으로 가장 낮은 수치를 보였는데(p<0.05), 이는 유청가수분해물 섭취가 지질 저하 효과를 나타내는 것으로 사료된다.

 

나) 실험동물 혈당 분석 결과

실험동물 혈당 분석 결과 농도는 Table 20 에 제시하였다. 12 시간 절식 후의 혈당의 농도는 정상 대조구가 가장 낮았고 고지방 대조구가 가장 높았으며 고지방+유청가수분해물식이구는 고지방 대조구 및 고지방+유청식이구에 비해 유의적으로 낮은 농도를 나타냈다(p<0.05).

 

다) 실험동물 아디포카인 분석 결과

아디포카인은 비만으로 동반되는 인슐린 저항성 및 이와 관련된 대사 이상들을 악화시키거나 지방산의 산화와 당 대사 등 생체 내 에너지대사에도 주요한 역할을 한다. 아디포카인들의 공통적인 특징은 이들의 분비가 급격한 환경의 변화보다는 보다 장기적인 항상성의 변화, 체중변화 및 인슐린 감수성의 변화 등에 반응하여 대처하도록 되어 있다는 점이다. 본 실험에서는 아디포카인 중 아디포넥틴 (Adiponectin), 레지스틴 (Resistin) 및 RBP4 (Retinol binding protein 4)를 분석하였다. 아디포넥틴은 성인의 지방세포에서 가장 많이 분비되는 사이토카인의 하나로 단백질 호르몬이며 혈중 농도는 대략 3∼30μg/mL 정도이고 비만으로 체지방량이 많아지면 혈중 농도가 낮게 나타나는 것으로 알려져 있다. 아디포넥틴은 이상지질혈증 및 염증성 지표 증가와 관련이 있으며 그 농도감소는 대사증후군 및 심혈관계 질환 발생의 독립적인 인자로 알려져 있다. 레지스틴은 비만세포에서 생산되는 호르몬의 일종이며 이는 핏속에 분비되어 인슐린의 작용을 방해함으로써 혈당이 상승하고 결국 당뇨병을 일으키는 것으로 알려져 있다. RBP4 는 최근 발견된 아디포카인의 한 종류로서 혈장과 세포 내에 여러 가지 형태로 존재하며 혈청 RBP4 의 농도를 줄이는 것이 인슐린 이용을 증가시켜 당뇨병의 위험을 줄이는 것으로 알려져 있다. Table 21에서 보는 바와 같이, 아디포넥틴의 농도는 고지방 대조구에서 가장 낮은 결과를 보였고 고지방+유청가수분해물식이구에서는 다른 대조구 및 시험구에 비해 유의적으로 높게 증가하였다(p<0.05). 아디포넥틴과 음의 상관관계를 가지는 RBP4 의 농도는 고지방 대조구에서 유의적으로 가장 높은 결과를 보였으며(p<0.05) 고지방+유청가수분해물식이구가 다른 대조구 및 시험구에 비해 유의적으로 낮았다(p<0.05). 레지스틴의 농도 역시 고지방 대조구가 유의적으로 높은 수치를 보였으며(p<0.05) 다른 대조구 및 시험구 간에는 유의적인 차이가 없었다.(p<0.05)

 

3) 실험동물 조직 중량 및 체지방량 측정 결과

가) 실험동물 조직 중량 측정 결과

간, 비장, 신장 및 고환의 조직 중량은 Table 17과 같다. 간 중량에서는 고지방+유청가수분해물식이구가 다른 대조구 및 시험구에 비해 유의적인 차이가 있었다(p<0.05). 비장 중량은 정상 대조구와 고지방+유청가수분해물식이구가 다른 대조구 및 시험구에 비해 유의적으로 낮은 결과를 보였으며(p<0.05), 신장 및 고환의 중량은 대조구 및 시험구들 간에 유의적인 차이가 없었다(p<0.05).

나) 실험동물 체지방량 측정 결과

고밀도 지단백 콜레스테롤의 농도는 고지방 대조구가 유의적으로 가장 높지만(p<0.05) 총 콜레스테롤과의 비를 분석하면 비율상 유청가수분해물식이구의 고밀도 지단백 콜레스테롤 농도가 더 높은 것을 알 수 있다.

신장 및 부고환 주변 지방 조직의 중량은 모든 시험구간에 유의적인 차이가 있었으며(p<0.05), 정상 대조구에서 가장 중량이 작게 나타났으며. 고지방 식이 군에서 가장 크게 나타났다(Table 18). 육안으로 관찰 결과, 고지방 대조구의 지방 조직 크기는 고지방+유청가수분해물식이구와 비교 시 구별이 용이할 정도로 큰 것을 확인할 수 있었다(Fig. 6).

참고문헌: 이승구(2017). 프로바이오틱스로 제조한 발효 유청 분말의 항비만 효능 평가 연구.