동맥경화증에 체다치즈가 어떤 영향을 미칠까?

최근에 혈중 cholesterol을 저하시키는 효과가 인정된 식품으로서 발효유와 젖산 박테리아가 관심의 대상이 되고 있다. 발효유내의 젖산균은 인간 및 가축의 장, 구강 및 각종 발효식품에 널리 존재하는 미생물로서 인간과 동물의 건강유지에 큰 역할을 하는 것으로 알려지고 있다. 식품으로부터 섭취되는 피토스테롤의 양은 미국의 경우 하루 평균 약 180mg, 일본인은 약 400mg으로 성인의 하루 평균 식품 섭취량의 약 0.1%를 차지한다. 시토스테롤의 하루 평균 섭취량은 약 20∼50mg 섭취되며 시토스테롤의 흡수량은 약 10% 정도이다.

 

Mattson 등(29)은 β-시토스테롤을 지방산으로 치환한 β- 시토스테롤 에스테르 화합물도 이 콜레스테롤 저하 효과를 가져온다고 보고하였다. 동물에서 합성되는 콜레스테롤과 구조적으로 유사하며 동물의 세포막에 콜레스테롤이 필수 성분인 것과 마찬가지로 식물의 세포막에서는 식물성 스테롤이 없어는 안될 필수 구성성분 중의 하나이다. 대표적인 피토스테롤(phytosterol)은 캄페스테롤(campesterol), 시티그마스테롤(stigmasterol), 스피나스테롤(spinasterol) 및 시토스테롤 등으로 분류할 수 있으며 시토스테롤은α-, β-, γ-가 존재하고 β-시토스테롤이 콜레스테롤 저하효과에 대표적인 물질이다(26).

 

시토스테롤은 옥수수, 대두, 식물유나 씨앗, 식물성 기름으로 만든 마가린, 샐러드 드레싱 등에 많이 함유되어있다.  시토 스테롤과 시토스타놀은 콜레스테롤에 메텔기 혹은 에틸기가 side-chain으로 붙어 있는 구조로서 사람의 경우 장내에서 대사되지 않아 흡수가 좋지 않다. 콜레스테롤의 경우에는 20∼80%가 장으로 흡수되는 반면, 시토스테롤을 240∼300mg 섭취 시 약 1.5∼5%만이 흡수하게 된다. 따라서 시토스테롤은 체내에서 합성되지 않고 장 관에서 흡수도 잘 일어나지 않는 특성으로 배설이 빠르기 때문에 부작용 유발이 낮아 효과적으로 혈중 콜레스테롤을 저하시킬 수 있다. 그래서 인체에 해로운 저밀도 지질단백질(LDL)콜레스테롤과의 경쟁을 통하여 인체 내 콜레스테롤 흡수대사를 저해하는 작용 기작이 이미 밝혀져 있고 또한 식품첨가물로서 FDA의 승인이 되어 있다(27, 28).

 

Mattson 등(29)은 β-시토스테롤을 지방산으로 치환한 β- 시토스테롤 에스테르 화합물도 이 콜레스테롤 저하 효과를 가져온다고 보고하였다. 이 밖에도 Gamma-linolenic acid(GLA)는 6, 9, 12 위치에 이중결합을 갖는 불포화지방산으로 체내 흡수되어 여러 생리적인 효과를 나타내고 특히 혈중 콜레스테롤 저하 효과를 나타낸다고 보고하였다(30). 키토산(chitosan), 이노시톨(inositol), 펙틴(pectin) 등도 콜레스테롤 저하 효과를 가지고 있으나 피토스테롤을 제외한 경우 그 효과나 대사 기작이 명확히 밝혀져 있지 않았다(31). 발효유 또는 젖산균 섭취에 의한 혈중 cholesterol 저하 효과에 관한 많은 연구들이 보고되고 있지만 아직까지 정확한 기작은 밝혀지지 않고 있다. 일반적으로 소장 내의 젖산균은 복합 담즙산 을 분해하여 담즙산의 재흡수를 억제하거나 장내 cholesterol의 흡수 억제, cholesterol의 동화(assimilation), 또는 cholesterol의 세포벽 흡착 등의 기능이 혈중 cholesterol 저하의 원인으로 가정하고 있다(32).

 

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현대인의 중요한 성인병인 동맥경화증은 혈중의 LDL-chole- sterol의 함량을 저하시킴으로써 치료가 가능하다고 인정되고 있으며, 특정 젖산균으로 발효된 발효유가 혈중 cholesterol 함량을 줄일 수 있다는 증거가 늘어나고 있다. 유산균은 우유 중에서 생육 시 체내 콜레스테롤 합성을 억제하는 대사물을 생성하는 것으로 알려져 있으며 Lb. acidophilus가 콜레스테롤을 분해할 수 있다고 보고하 였다. 우유와 유제품에 대하여 콜레스테롤 저하효과 등이 처음으로 보고된 것은 Mann과 Spoervy에 의해 우유 중에 cholesteremia를 감소시키는 어떤 요인이 있음을 추측하였다(33, 34). 이 밖에도 담자균 류에서 다당들이 면역강화기능 외에도 혈당 및 cholesterol 감소기능을 가진다고 보고(35)하였으며 해조류, 갑각류외피, 미강, 대두박(36), 사과쥬스 부산물 및 일부 야채류 등의 식이섬유 식품들이 혈중 지질 및 혈당강하작용의 효과가 알려지고 있다.

 

혈중 콜레스테롤의 함량을 저하시키는 방법에는 체내에서의 콜레스테롤 생합성 억제, 혈중 콜레스테롤 함량을 저하시키는 식품의 섭취, 식품으로부터의 콜레스테롤 섭취 감소, 발효유 제품의 음용 등이 알려져 있다. Phytosterol은 물, 유지에 용해되지 않은 성질을 가지고 있다. 따라서 에스테르화를 이용하여 유제품에 적용하기 쉽도록 제조하였다. 에스테르화 반응은 카르복시산과 글리콜간의 반응으로서 반응물의 혼합 몰 비율, 촉매종류 및 농도, 반응온도 등이 반응속도에 복합적인 영향을 미치게 된다. 이는 가역적 평형반응으로 에스테르의 생성효율을 높이려면 고온에서 산을 촉매로 쓰고 반응에서 생성되는 에스테르와 물을 반응계에서 제거하여야 하며 입체구조가 간단할수록 좋다. 이 에스테르화 반응은 가온, 증류 공정을 기본으로 한다(37, 38).

 

유지에서의 에스테르화 교환반응은 라아드의 개질을 위한 수단으로 유지공업에 응용된 이후, 액상 식품유지의 수소 첨가유, 야자유, 팜유 등의 단독 혹은 혼합유를 대상으로 원료영역의 확대와 아울러 유지함유제품의 품질 향상을 위해 이용되고 있다(39). Feuge 등(40)은 감압 하에서 여러 종류의 금속 촉매를 써서 땅콩 기름으로부터 비누화에 의하여 얻은 혼합 유리 지방산과 글리세린의 에스테 르화 반응을 시도하였으며, 국내에서도 신(41)과박(42)이 높은 산값을 가진 미강유에 글리세린을 첨가하여 에스테르화 반응을 시도한 것으로 보고되어 있다. 일반적으로 에스테르화 반응을 보면, 반응을 촉진하기 위해서 교반과 동시에 반응 시 생성되는 수분을 효율적으로 제거하기 위해서 감압(1∼50mmHg)을 하거나 불활성 가스를 이용하였고 반응을 촉진하기 위해서 금속 촉매를 이용하였다. 이 밖에도 알긴산을 광범위하게 이용하기 위해 암모니아, 1차 아민류, 2차 아민류 및 carboxylic acid amide를 에스테르화 시켜 알긴산의 amide를 제조한다. Noto 등(43)도 glycol alginate의 제조를 시도하여 물에 잘 녹고 pH 안정성이 높은 알긴산 유도체를 제조하였다고 보고하였다. 오늘날 콜레스테롤 저하작용이 있는 식품의 개발이 요구되고 있다.

 

그러나 혈중 콜레스테롤 저하작용을 가지고 있는 파이토스테롤(phytosterol)은 물, 유지 모두에 용해되지 않는 물리적 한계로 인해 제형화에 제한을 받아 식품소재로서 개발이 미비한 상태이므로 본 연구에서 이를 에스테르화하여 콜레스테롤이 제거된 Cheddar cheese에 적용함으로써 혈중 콜레스테롤을 제거하는 Cheddar cheese의 개발을 위하여 우선 이들의 이화학적 특성, 물성, 관능적 특성 등에 관해 알아보는 것을 목적으로 하였다.