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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.49 No.1 pp.175-188
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2015.49.1.175

Effect of Tofu Manufactured from Lipoxygenase-free Genotypes Soybean on the Fecal Lipid Level and Hepatic Antioxidant Enzyme Activity in Rat Fed a High Fat-cholesterol Diet

Soo-Jung Lee1, Soo-Jeong Oh4, Jong-Il Chung3, Sung-Hee Kim2, Nak-Ju Sung2*
1Dept. of Food Medicinal, International University of Korea, Jinju 663-759, Korea
2Dept. of Food Science and Nutrition, (Inst. of Agric. & Life Sci.), Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
3Dept. of Agronomy, (Inst. of Agric. & Life Sci.), Gyeongsang National University, Jinju 660-701, Korea
4Inst. of Hadong Green Tea, Hadong-gun, Gyeongnam 667-822, Korea
Corresponding author : Nak-Ju Sung, Tel: +82-55-772-1431, Fax: +82-55-772-1439, snakju@gnu.ac.kr
September 17, 2014 January 15, 2015 February 5, 2015

Abstract

Effects of tofu from lipoxygenase (LOX)-free genotypes were investigated on hepatic, fecal lipids contents and hepatic antioxidant enzyme activities in Sprague-Dawley rats fed a high fat-cholesterol diet for 5 weeks. Experimental groups were divided into five groups; normal, the group fed a high fat-cholesterol diet (HFC), Taekwang tofu supplemented group (HFC-T1), Gaechuck#1 tofu supplemented group (HFC-T2), and Jinyang tofu supplemented group (HFC-T3) with HFC. In vitro, activity of the cholesterol adsorption was significantly higher in the Gaechuck#1 tofu than another. The obesity index of tofu supplemented groups were not significant with control, but the obesity index of HFC-T2 was the lowest. Total lipids content in the liver of the HFC increased 5.9 times to the normal, and HFC-T2 decreased significantly compared to the HFC. Triglyceride content in the HFC-T2 and HFC-T3 decreased significantly than HFC, and total cholesterol content was significantly decreased in the tofu supplemented groups. Total lipid contents in feces increased significantly compared to the HFC, but no significant different within tofu supplemented groups. Fecal triglyceride content was the highest in the HFC-T2. Total cholesterol content was higher in the tofu supplemented groups to the HFC, but no significantly difference. Lipid peroxide content in liver tissue was significantly decreased in the HFC-T2 and HFC-T3 to HFC. DPPH radical scavenging activity of liver tissue was significantly higher in the HFC-T2, its level was similar to the normal. As hepatic antioxidant enzyme, SOD activity was higher by 1.4~2.2 times in the tofu supplemented groups to HFC, especially activity of HFC-T3 was the highest. Catalase, GSH-Px and UDPGT activities were higher significantly in the HFC-T2. We suggset that the supplementation of tofu with LOX-free genotypes may have on the positive effects in improving lipids levels and the enhancement of antioxidant enzyme activity in vivo.


Lipoxygenase 결여 콩 두부가 고지방-콜레스테롤 식이성 흰쥐의 분변 지질 함량 및 간 조직의 항산화 효소 활성에 미치는 영향

이 수정1, 오 수정4, 정 종일3, 김 성희2, 성 낙주2*
1한국국제대학교 식품의약학과
2경상대학교 식품영양학과(농업생명과학연구원)
3경상대학교 농학과(농업생명과학연구원)
4하동녹차연구소

초록

Lipoxygenase(LOX) 결여 콩으로 제조한 두부의 급이가 5주간의 고지방-콜레스테롤 식이성 흰쥐에서 간 조직과 분변 지질 함량 및 생체 내 항산화계에 미치는 영향을 평가하였다. 실험군은 정상군, 고지방 -콜레스테롤 급이군(HFC), 고지방-콜레스테롤 식이+두부 급이군(태광 두부 급이군, HFC-T1; 개척#1 두부 급이군, HFC-T2; 진양 두부 급이군, HFC-T3)으로 구분하였다. 두부의 콜레스테롤 흡착활성은 개척#1 두부가 타 시료에 비해 유의적으로 높았다. 두부 급이군의 비만지수는 대조군에 비해 통계적인 유의차는 없었으나, 개척#1 두부 급이군(HFC-T2)의 비만지수가 가장 낮았다. 간 조직의 총 지질 함량 은 정상군에 비해 대조군이 5.9배 증가되었으며, 개척#1 두부 급이군(HFC-T2)은 대조군에 비해 유의 적으로 감소되었다. 대조군에 비해 중성지방 함량은 개척#1, 진양 두부 급이군에서 유의적으로 낮았으 며, 총 콜레스테롤 함량은 두부 급이군에서 모두 유의적으로 감소되었다. 두부 급이군의 분변 중 총 지 질 함량은 대조군에 비해 유의적으로 증가되었으나, 두부의 종류에 따른 유의차는 없었다. 중성지방 함 량은 개척#1 두부 급이군에서 가장 많았고, 총 콜레스테롤의 배출량은 대조군에 비해 두부 급이군에서 다소 증가되었으나, 통계적인 유의차는 없었다. 지질과산화물 함량은 대조군에 비해 HFC-T2 및 HFC-T3군에서 유의적으로 감소되었다. DPPH 라디칼 소거활성은 HFC-T2군에서 정상군과 유사한 수 준까지 상승하였다. 간 조직에서 SOD 활성은 대조군에 비해 두부 급이군에서 1.4~2.2배 증가되었으며, HFC-T3군에서 활성이 가장 높았다. Catalase, GSH-Px 및 UDPGT 활성은 개척#1 두부 급이군에서 유의적으로 높았다. LOX 결여 콩으로 제조한 두부의 섭취는 고지방-콜레스테롤 식이에 대해 체내 지 질 수준 저하 및 항산화 활성에 긍정적인 효과를 가질 것으로 생각된다.


    Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs
    2011-0899

    I.서론

    비만이 체지방의 과다 축적에 의한 체형의 변화보 다는 대사성 질환인 지방간, 고지혈증 및 심순환기 계 질환을 초래하여 사망의 주요 원인과도 직결되므 로 이를 해소하기 위하여 다양한 방법이 권장되고 있으나, 효과적인 식품 선택에 관심이 집중되고 있 다(Jang & Jeong, 2010). 천연식물 중의 항비만 유 효물질로는 폴리페놀 화합물, 플라보노이드 및 섬유 소 등이 있는데(Jang et al., 2008), 이들 성분이 함유되어있는 식품으로 일상식사로 빈번하게 섭취하 여 체내 콜레스테롤이나 중성지방의 수준을 낮추며, 안전성이 확보된 자연식품에 대한 요구도가 증가되 고 있다.

    콩의 비발효 가공식품인 두부는 곡류 위주의 우리 나라 식생활에서 필수 아미노산이나 무기질을 보충 할 수 있으며, 열량 및 포화지방의 함량이 낮아 비 만, 당뇨 및 고지혈증 예방을 위해 권장되는 대표적 인 식품이다(Chang et al., 2012). 이는 대두에 함 유된 섬유소, 이소플라본, phytosterols, 사포닌, 레 시틴 등에 기인되며(Potter, 1995), 특히 비만의 원 인이 되는 동물성 지방 식품은 함께 섭취되는 식물 성 식품 중의 폴리페놀류나 섬유소에 결합되어 배설 되므로써 체내 지질 수준의 감소에 효과적인데, 콩 가공품은 이러한 기능에 잘 부합되는 식품으로 평가 되고 있다(Kang & Song, 1997).

    하지만 콩과 그 가공품은 특유의 향미인 콩 비린 내로 인해 식품 가공에 제한 요인이 따른다. 이들 비린내 성분은 지질의 산화, 분해, 당 및 아미노산 의 가열에 의한 반응 등에 의해 생성되며, 특히 콩 에서 linoleic acid 및 linolenic acid의 산화에 의한 휘발성 화합물의 생성 원인이 되며, 이는 식품의 가 공 시 더욱 촉진되는 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2000). 따라서 비린내가 없는 콩은 가공 공정 에서 비린내 제거를 위한 열처리 과정이 생략되므로 가공 비용 및 시간이 절감될 수 있으며, 열처리로 인한 단백질 변성, 보수성 및 영양가 손실의 방지에 도 효과적이다. Lipoxygenase(LOX)는 콩의 불포화 지방산 산화 반응에 관여하는 중요한 효소로 콩의 비린내 성분인 알콜류, 알데히드 및 케톤류를 생성 시키는 화합물로 알려져 있으며(Lee et al., 2005), 콩에는 LOX-1, LOX-2, 및 LOX-3 유형의 동위효 소가 존재한다(Axelrod et al., 1981). 또한 식물체 의 성장, 노화(Dhindsa et al., 1982), 상처나 병충 해에 대한 저항(Pfeiffer et al., 1992)이나 종실의 발아 및 퇴화(Trawatha et al., 1995)에 관여하는 물질로도 알려져 있다. 최근 LOX 결여 콩의 품질특 성(Lee et al., 2013a), 이를 이용한 간장, 두부의 품질특성 및 생리활성에 관한 연구가 보고된 바 있 는데(Hwang et al., 2012; Kim et al., 2014), LOX 결여 콩은 일반 콩에 비해 이소플라본 함량이 높으며, 총 페놀 함량 및 항산화 활성은 LOX 결여 정도에 따라 차이를 보인다는 보고도 있다(Lee et al., 2013a). LOX-2,3 및 LOX-1,2,3 결여 품종은 LOX-1,2,3이 모두 존재하는 품종과 작물학적 및 종실학적 측면에서는 차이가 없으나(Kim et al., 1997), 1년 이상 저장될 경우 발아율이 급격히 감소 되었으며(Trawatha et al., 1995), 두유, 콩나물 및 아이스크림 등의 콩 가공품의 제조 시 LOX 결여 콩 의 사용은 비린내의 감소에 효과적이었다는 보고가 있다(Kim & Hwang, 1999). 반면에 LOX 결여 콩 으로 제조한 가공품은 원료 콩의 품질특성과 유사한 패턴을 가진다고 보고되어 있으나(Kim et al., 2014), LOX 결여 콩 가공품의 체내 생리활성 측면 에서 연구는 미미한 실정이다.

    따라서, 본 연구에서는 LOX 결여 콩으로 만든 두 부의 급이가 고지방-콜레스테롤 식이성 흰쥐에서 간 조직 및 분변 중 지질 함량, 간 조직 내 항산화 효소계에 미치는 영향을 알아봄으로써 국내에서 생 산된 LOX 결여 콩을 이용한 가공품의 체내 생리활 성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.

    II.재료 및 방법

    2.1.실험재료

    두부 제조를 위한 원료 콩은 경상대학교 농학과에 서 육종하여 생산된 non-GM 콩으로, 태광 (LOX1,2,3-present), 개척#1(LOX2,3-free) 및 진 양(LOX1,2,3-free) 콩을 제공받았으며, 개척#1은 검정콩이었고, 그 외 품종은 모두 황색콩이다(Lee et al., 2013a). 두부의 제조는 전보(Kim et al., 2014)에 따랐으며, 완성된 두부는 즉시 동결건조한 후 분말화(80~100 mesh)하여 –40℃에 보관해 두고 실험에 사용하였다.

    2.2.In vitro 콜레스테롤 흡착활성

    두부 동결건조 분말은 60℃에서 3시간씩 2회 반 복하여 80% 메탄올로 추출하여 2 mg/mL로 조정한 후 콜레스테롤과의 반응력을 in vitro에서 효소법에 따라 분석하였으며, 시료 무첨가구에 대한 시료 첨 가구의 흡광도를 측정하여 콜레스테롤 흡착활성(%) 으로 나타내었다(Soh et. al., 2003).

    2.3.실험동물의 사육 및 식이 조성

    평균 체중이 90~100 g인 Sprague-Dawley계 4주령 수컷 흰쥐를 (주)샘타코(Osan, Korea)에서 분양받았으며, 실험실에서 1주간 순화시켜 난괴법 에 의해 그룹당 7마리씩 5군으로 구분하여 사육 상자에 한 마리씩 사육하였다. 실험동물은 온도 (22±2℃), 습도(50±5%) 및 명암주기(12시간; 07:00~19:00)가 자동으로 조절되는 동물사육실 (DJ1-252-2, Daejong Instrument Industry Co. Ltd., Seoul, Korea)에서 사육하였으며, 사육기간 동안 물과 식이는 자유 급이하였다. 식이 조성은 Table 1과 같이 정상군은 AIN-93G의 normal diet를 급이하였으며, 대조군(HFC)은 normal diet 에 1%의 콜레스테롤과 돈지를 첨가하여 급이하였 다. 두부 급이군은 대조군(HFC)의 식이에 대해 10%의 태광 두부, 개척#1 두부 및 진양 두부 분말 을 혼합급이하였는데, 이때 두부에 함유된 단백질, 지방 및 탄수화물 함량(Kim et al., 2014)은 태광 두부(50.6%, 27.8% 및 21.6%)를 기준으로 하여 casein, soybean oil 및 starch에서 각각 제하여 대조군 및 실험군의 총 열량을 동일하게 조정하 였다.

    5주간의 실험 사육 후 최종일에 실험동물을 16시 간 절식시킨 다음 에테르로 마취하여 간 조직을 적 출하여 생리식염수로 혈액을 씻은 다음, 액체 질소 로 급속 동결하여 –70℃에 보관하면서 실험에 사용 하였다.

    2.4.비만도 평가

    실험사육 최종일에 체중(g)과 실험동물의 코끝에 서 항문까지의 길이를 체장(cm)으로 하여 Rӧhrer 지수([weight(g)/length(cm)3]×103), Lee 지수([weight (g)1/3/length(cm)]×103), T.M. 지수(weight(g)/ length (cm)2.823×103) 및 체지방 함량((0.581×T.M. index) -22.03)을 산출하여 비만도를 평가하였다(Lee et al., 2012).

    2.5.간 조직 및 분변 중 지질 성분 분석

    간 조직 및 분변은 일정량을 취하여 chloroform: methanol 혼합액(CM, 2:1, v/v)을 가하여 tissue grinder (DAIHAN WOS01010, Wonju, Korea)로 마쇄한 후 24시간 동안 냉암소에서 지질을 추출하였 다. 추출 후 CM용액은 완전 건조시켜 진한 황산 용 액 0.2 mL를 가하여 98℃의 수조에서 10분간 반응 시켜 지질을 분해한 후 phospho-vanillin시약을 가 하여 37℃에서 15분간 반응시킨 후 540 nm에서 흡 광도를 측정하였으며, olive oil을 사용한 표준 검량 선으로부터 총 지질 함량을 계산하였다(Frings et al., 1972). 중성지방 및 총 콜레스테롤 함량은 kit (triglyceride, AM 157S-k; total cholesterol, AM 202-k, Asan pharm. Co., Seoul, Korea) 시약으 로 측정하였다.

    2.6.간 조직의 지질과산화물 함량 및 항산화 활성 측정

    1.5% KCl 용액으로 간 조직의 10% 균질액을 제 조하였으며, 지질과산화물 함량은 균질액 0.5 mL에 1% phosphoric acid 3 mL와 0.6% TBA 용액 1 mL를 가하여 잘 혼합한 후 95℃ 수욕상에서 45분 간 가열한 다음 butanol로 추출하여 531 nm에서 흡광도를 측정하였다(Uchiyama & Mihara, 1978). 1,1,3,3-tetraethoxypropane(TEP, Sigma-Aldrich Chemical Co., St. Louis, MO, USA)을 표준물질 로 사용하여 생성된 malondialdehyde(MDA) 함량을 mmol MDA/g으로 나타내었다.간 조직의 항산화 활성은 상기의 균질액 100 μL 에 pH 7.4의 100 mM tris-HCl 완충액 및 0.5 mM 의 DPPH 용액(2.5 mg% methanol 용액)을 각각 4 mL씩 가하여 37℃에서 15분간 반응시켰다. 이를 4 mL의 chloroform으로 추출하여 517 nm에서 흡광 도를 측정하였으며, 시료 첨가구와 무첨가구의 흡광 도 비(%)로 나타내었다(Lim et al., 2000).

    2.7.간 조직의 항산화 효소 활성 측정

    간 조직 2 g에 0.25 M sucrose와 1 mM EDTA를 포함하는 50 mM 인산 완충액(pH 7.4) 10 mL를 가 하여 4℃이하의 저온상태를 유지하면서 tissue grinder로 마쇄하여 10%(w/v) 균질액을 제조하였 다. 이를 1,100×g에서 10분간 원심분리하여 잔사는 완충용액 3 mL를 가하여 12,000×g에서 20분간 재 원심분리하여 mitochondria 분획물로 하였다. 상층 액은 12,000×g에서 20분간 원심분리하였으며, 이 때 상층액은 105,000×g에서 1시간 동안 초원심분 리하여 잔사는 microsome 분획물, 상층액은 cytosol 분획물로 구분하였다. 각 분획물의 단백질 함량은 Lowry et al.(1951)의 방법에 따라 bovine serum albumin(Sigma-Aldrich Chemical Co., St. Louis, MO, USA)으로 정량하였다.

    Superoxide dismutase(SOD) 활성은 간 조직의 cytosol 분획물 0.05 mL에 tris-HCl 완충액(50 mM tris + 10 mM EDTA, pH 8.6) 1.4 mL와 15 mM pyrogallol 0.05 mL를 잘 혼합하여 25℃에서 10분간 반응시켰다. 여기에 0.05 mL의 1 N HCl을 가하여 반 응을 정지시킨 다음 반응용액 중 산화된 pyrogallol의 양을 420 nm에서 흡광도로 측정하였다. SOD 유사활 성은 시료를 첨가하지 않은 반응액의 pyrogallol 자동 산화를 50% 억제하는 효소의 함량(U/mg protein)으 로 나타내었다(Marklund & Marklund, 1974).

    Catalase 활성은 0.1 mL의 mitochondria 분획 물, 10.5 mM H2O2 0.1 mL에 50 mM potassium phosphate 완충액(pH 7.0)을 가하여 총 부피를 3 mL로 하여 25℃에서 5분간 반응시켜 240 nm에서 흡광도의 변화를 측정하였다. 효소활성은 1분간 1 μM의 H2O2를 분해시키는데 소요되는 효소량(μ mol/min/mg protein)으로 나타내었다(Abei, 1974).

    Glutathione peroxidase(GSH-Px)활성은 1 mM EDTA를 함유한 100 mM phosphate 완충액(pH 7.0) 에 동량의 10 mM glutathione, 10 mM NaN3, GSSG reductase 100 unit/mL 및 NADPH 2 mM를 가하여 최종 부피를 2.5 mL로 한 후 cytosol 분획물 0.05 mL를 넣어 37℃에서 5분간 반응시키고 여기에 2.5 mM H2O2를 가한 후 340 nm에서 1분 동안의 흡 광도 변화를 측정하였다(Flohe et al., 1984).

    2.8.간 조직의 uridin-diphosphoglucuronyl transferase (UDPGT)활성 측정

    간 조직의 UDPGT 활성은 간 microsome 분획물 로 측정하였다. 기질용액은 50 mM phosphate 완 충액(pH 7.0), 15 mM UDP-glucuronic acid, 10 mM ρ-nitrophenol, 10 mM MgCl2·6H2O, 0.2% bovine albumin, 0.5% triton X-100을 혼합하여 제조하였다. 시험관에 기질용액 0.8 mL와 microsome 분획물 0.2 mL를 혼합하여 37℃에서 20분간 반응 시키고, 0.3 N HClO4 0.5 mL를 가하여 원심분리한 후 얻은 상층액 0.5 mL에 1.6 mL의 glycine 완충 액(pH 10.3)을 가하여 436 nm에서 흡광도를 측정 하였다(Reinke et al., 1986).

    2.9.통계분석

    본 실험결과는 SPSS package(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)를 이용하여 평균과 표준편차로 나타내었 으며, 통계적 유의성은 일원배치 분산분석(one-way analysis of variance)을 한 후 p <0.05수준에서 Duncan's multiple range test로 비교분석을 하였다.

    III.결과 및 고찰

    3.1.In vitro에서 두부 추출물의 콜레스테롤 흡착활성

    LOX가 결여된 non-GM콩으로 제조한 두부의 콜 레스테롤 흡착활성을 측정한 결과는 Fig. 1과 같다. 시료 무첨가구에 대해서 태광 두부 첨가 시 65.30% 의 콜레스테롤 흡착활성을 보였다. 태광 두부에 비 해 개척#1 두부는 70.21%로 유의적으로 높았으나, 진양 두부(63.93%)는 유의차를 보이지 않았다.

    두부의 콜레스테롤 저하효과는 콩 단백질에 의한 담즙산의 배설 촉진, 간 조직에서 혈중으로 VLDL의 분비 감소, LDL-수용체의 발현 증대 등에 의한 것 으로 알려져 있다(Barth & Pfeuffer, 1988). 또한 식물류의 플라보노이드 중 hydroxyl기는 효소나 단 백질과 강한 복합체를 형성하여 침전되는데, 이는 in vitro에서 지방 분해효소의 작용을 방해함으로써 항비만 활성에 관여하는 것으로 알려져 있으며 (Wang et al., 2006), 대두 식품의 체내 지질 개선 효과의 60~70%가 이소플라본에 기인된다고 보고되 어 있다(Anderson et al., 1995).

    개척#1 두부는 검정콩으로 제조한 두부로 황색콩 인 태광 두부 및 진양 두부에 비해 총 페놀 및 플라 보노이드 함량이 유의적으로 높았으며, 특히 개척#1 두부의 플라보노이드 함량은 태광 및 진양 두부의 2 배 이상이었으며, 이소플라본 함량도 플라보노이드 함량과 유사한 경향이었다(Kim et al., 2014). 따라 서 본 연구에서 개척#1 두부의 콜레스테롤 흡착활성 은 시료 중의 페놀 화합물 및 이소플라본 함량과 관 련이 있으며, 태광 및 진양 두부간에 유의차가 없는 것으로 보아 LOX 결여에 따른 차이는 작은 것으로 여겨진다.

    3.2.비만도 평가

    고지방-콜레스테롤 식이에 LOX 결여 콩으로 제 조한 두부의 분말을 혼합 급이하여 5주간 실험사육 한 후 실험동물의 체장과 체중을 이용한 비만지수를 분석한 결과는 Table 2와 같다. 흰쥐의 비만은 Rö hrer 지수 30 이상(Choi et al., 2009), Lee 지 수 300 이상(Kim & Sung, 2001), T.M. 지수 55 이상(Kim & Sung, 2001)으로 평가되는데, 본 실험 결과 Rö hrer 지수, Lee 지수 및 T.M. 지수에서 대 조군과 두부 급이군은 정상군에 비해 유의적으로 증 가되어 모두 비만으로 평가되었으며, 두부 급이군은 대조군에 비해 통계적인 유의차는 아니었으나, 다소 낮은 경향이었는데, 특히 개척#1 두부 급이군 (HFC-T2)의 비만지수가 가장 낮았다. 체지방 함량 은 정상군에 비해 대조군에서 약 2배 증가되었는데, 개척#1 및 진양 두부 급이군이 태광 두부 급이군보 다는 낮은 함량이었다.검정콩은 페놀 화합물과 이소플라본의 함량이 황 색콩보다 많아 이에 따른 생리활성도 우수한 것으로 보고되어 있으며(Myung & Hwang, 2008), 본 연구 에 사용된 개척#1 두부가 황색콩인 개척#2 두부와 비교 시 LOX 결여 정도가 동일하였음에도 불구하고 생리활성에 차이를 보인 것은 시료 중의 페놀 화합 물 및 이소플라본의 함량차에 의한 것으로 보고되어 있다(Kim et al., 2014). 고지방-콜레스테롤 식이에 홍마늘 추출물과 녹차 및 식이섬유의 혼합 급이 시 홍마늘 추출물의 단독 급이군에 비해 비만지수가 감 소되어 녹차 및 식이섬유 중의 페놀 화합물과 섬유 소에 의존적이라는 보고도 있다(Lee et al., 2012).

    본 실험 결과 5주간의 두부 급이 후 비만지수가 대조군에 비해 유의적인 차이는 아니나 다소간 감소 되었으며, HFC-T2군이 여타 실험군에 비해 낮은 것으로 보아 두부 제조를 위한 원료 콩의 성분 차이 가 주된 요인이 되며, LOX 결여 콩 두부의 지속적 인 섭취가 비만 해소에 도움이 될 것으로 예상된다.

    3.3.간 조직 및 분변 중의 지질 함량

    LOX 결여 콩으로 만든 두부를 고지방-콜레스테 롤 식이성 흰쥐에 5주간 혼합 급이한 후 간 조직 및 분변 중의 지질 함량을 분석한 결과는 Table 3과 같다. 간 조직의 총 지질 함량은 정상군에서 22.20 mg/g이었으며 대조군은 5.9배 증가된 131.00 mg/g 이었다. 태광 및 진양 두부 급이군은 대조군과 유의 차를 보이지 않았으나, 개척#1 두부 급이군(HFCT2) 은 유의적으로 감소되었다. 중성지방 함량은 대 조군에 비해 두부 급이군에서 모두 유의적으로 감소 되었는데, 특히 HFC-T2, HFC-T3군에서 각각 25.6% 및 21.4%의 감소를 보였다. 총 콜레스테롤 함량도 대조군에 비해 두부 급이군에서 유의적인 감 소를 보였으나, LOX 결여에 따른 두부에 의한 유의 차는 없었다.

    두부 분말을 5주간 급이한 후 고지방-콜레스테롤 식이성 흰쥐의 분변 중 지질 함량은 Table 4에 나 타낸 바와 같이 총 지질, 중성지방 및 총 콜레스테 롤 함량이 정상군에 비해 대조군에서 각각 2.3배, 5.1배 및 11.0배 증가되었다. 두부 급이군의 분변 중 총 지질 배출량은 대조군에 비해 유의적으로 증 가되었으나, 두부의 종류에 따른 유의차는 없었다. 중성지방 함량은 태광 및 개척#1 두부 급이군이 대 조군에 비해 유의적으로 증가되었으며, 특히 개척#1 두부 급이군의 배출량이 가장 많았고, 진양 두부 급이군(HFC-T3)은 대조군에 비해 유의차가 작았 다. 총 콜레스테롤의 배출량도 대조군에 비해 두부 급이군에서 다소 증가되었으나, 통계적인 유의차는 없었다.

    고지혈증 흰쥐에서 대두 단백질의 급이는 동물성 단백질인 카제인보다 분변 중으로 담즙산의 배출을 촉진시켜 혈중 콜레스테롤 수준을 낮추는데 효과적 이며, 간 조직의 지질 함량은 사육 2~3주보다 5~6 주에 현저한 차이를 보였다는 보고가 있다(Kim & Kim, 1984). 더욱이 이러한 효과는 콜레스테롤 식 이 급이 시 더 뚜렷해지는 것으로 보고된 바 있다 (Barth & Pfeuffer, 1988). 흰쥐에게 콜레스테롤이 첨가되지 않은 일반 식이에 노란콩과 검정콩 분말을 혼합 급이하여 7주간 사육한 결과에서, 간 조직의 총 지질과 중성지방 함량이 대조군에 비해 콩 분말 급이군에서 유의적으로 감소되었으며 분변 중의 총 지질 함량은 각각 50% 및 40% 증가, 중성지방의 배출은 대조군에 비해 각각 5배 및 6배 증가되었다 는 보고가 있다(Ko et al., 1988). 0.2%의 콜레스테 롤 식이에 두부를 혼합 급이한 실험쥐에서 간 조직 의 콜레스테롤 수준은 대조군에 비해 유의적으로 감 소되었는데(Choi & Lee, 1993), 담즙산의 배설 촉 진에 의한 혈중 LDL 농도의 감소, 체내 콜레스테롤 pool의 감소에 따른 결과로 보고되어 있다(Eklund & Sjӧblom, 1986). 즉 두부 단백질에 의한 담즙산 배설의 항진은 단백질의 소화로 형성되는 펩티드의 스테롤 결합성 촉진에 기인된다고 보고되어 있는데 (Nagata et al., 1981), 두부가 대두 단백질의 고온 고압처리에 의해 단백질 구조 변형으로 소화관 내에 서 지방과 복합물의 형성을 용이하게 하므로 체내 콜레스테롤의 저하에 효과적인 것으로 생각된다 (Kito et al., 1993).

    또한 대두 단백질의 체내 콜레스테롤 저하 효과는 대두 중 arginine/lysine(A/L)의 비가 높기 때문이 라는 보고가 있는데(Eklund & Sjӧblom, 1980), 본 연구에 사용된 콩의 A/L비는 태광콩이 1.05, 개척 #1이 1.27, 진양콩이 1.03인 것으로 볼 때(Lee et al., 2013a) 대두 단백질이 카제인보다 A/L비가 높 아 체내 콜레스테롤 저하에 효과적이었다는 Kim & Kim(1984)의 보고와 일치하는 결과였다. 따라서 고 지방-콜레스테롤 식이에 개척#1 두부 급이군은 대 조군에 비해 총 지질은 1.3배, 중성지방은 1.8배, 총 콜레스테롤은 1.3배 수준으로 배출량이 증가된 것이 식이 중의 섬유소 및 플라보노이드에 의한다는 보고 (Jang et al., 2008)와 유사한 결과라 생각되며, 두 부 급이에 따른 체내 지질 감소 효과는 두부 단백질 의 A/L비, 개척#1 두부의 페놀성 물질에 의존적인 것으로 판단된다.

    3.4.간 조직의 지질과산화물 함량 및 DPPH 라디칼 소거활성

    고지방-콜레스테롤을 급이한 흰쥐의 간 조직 중 지질과산화물 함량 및 DPPH 라디칼 소거에 의한 항산화 활성을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 지질 과산화물 함량은 정상군에 비해 대조군에서 1.7배 증가되었는데, 두부 급이군은 대조군에 비해 유의적 으로 감소되었으며, HFC-T2 및 HFC-T3군은 정상 군과 비슷한 수준이었다. 간조직의 DPPH 라디칼 소 거활성은 정상군에 비해 대조군이 유의적으로 낮았 으나, 두부 급이군은 대조군에 비해 1.3~1.5배 높았 으며, 특히 HFC-T2군은 정상군과 유사한 수준까지 증가되었다.

    고지방 식이에 의한 고지혈증 및 그 합병증의 발 병에 유리 라디칼이 관련되고 있으며, 식물류의 페 놀 화합물 중 이소플라본은 생체 내 지질과산화에 의한 malondialdehyde의 생성에 효과적인 저해제로 작용한다(Ruiz Larrea et al., 1997). 특히 이러한 반응은 혈액보다 간 조직에서 쉽게 확인되는데, 이 는 간 조직의 세포분열 속도가 느리기 때문이라고 보고되어 있다(Lelli et al., 2005). 즉, 당뇨쥐에서 genistein과 daidzein의 급이는 혈액의 지질과산화 물 생성억제에는 영향을 주지 못하였으나, 간, 심장 및 신장 조직의 지질과산화물의 생성억제에 유의적 인 효과를 보였다는 결과(Park et al., 2006)가 이 를 잘 뒷받침하고 있다. 반면에 정상군의 간 조직에 서 지질과산화물의 생성은 corn oil의 급이에 따른 불포화지방산이 지질과산화물의 생성을 촉진시킨 결 과이며, 대조군은 지질의 과다 섭취에 의한 것으로 보고되어 있다(Kim et al., 2007). 고지혈증 흰쥐에 고이소플라본 함유 콩나물의 급이 시 간 조직의 지 질과산화물 함량을 다소간 감소시켜 이소플라본이 지질과산화 억제에 효과가 있을 것이라는 보고도 있 다(Kim et al., 2007). 또한 실험 동물에 genistein 함유량이 동일한 콩, 콩나물 및 순수 genistein을 급이한 결과, 체내 소화율은 콩나물, genistein, 콩 의 순서였으며, 이소플라본의 체내 기능성 증대를 목적으로 할 경우 콩보다는 콩나물 형태의 섭취가 더 바람직하다고 보고된 바 있다(Kim et al., 2005). 또한 실험 동물에 쑥 추출물을 급이한 경우 간 조직에 카테킨 성분이 축적되어 이는 간세포 보 호와 간 기능 저하 방지에 효과적이었다는 보고도 있다(Kim et al., 1998).

    전보의 연구 결과(Kim et al., 2014), 본 연구에 사용된 두부의 이소플라본 함량은 개척#1 두부에서 가장 높았으며, 다음으로 진양 두부, 태광 두부 순 이었으며, 총 페놀 함량도 개척#1 두부에서 유의적 으로 높았다고 보고된 바 있다. 따라서 상기의 여러 보고로 볼 때 생체 내 지질과산화물의 생성억제 및 항산화 활성이 식이 중의 유효물질과 관련이 높은 데, 본 연구 결과에서도 두부 중의 페놀 함량 및 이 소플라본에 의존적인 것으로 생각되며, LOX1은 포 유동물의 LOX 기능과 유사하여 인체 내 LOX와 기 질 특이성 및 저해 활성이 유사하다는 보고로 볼 때 (Borgeat et al., 1983), LOX1의 결여는 진양 두부 의 생리활성 증가 요인이 될 것으로 짐작된다.

    3.5.간 조직의 항산화효소 활성

    간 조직의 생체 내 효소적 방어체계인 SOD, catalase 및 GSH-Px의 활성을 측정한 결과는 Table 6과 같다. 정상군에 비해 대조군의 항산화효 소 활성이 다소 낮았으나, 통계적인 유의차는 작았 다. 두부 급이군은 대조군에 비해 모두 유의적으로 증가되었는데, SOD 활성은 대조군에 비해 1.4~2.2 배 증가되었으며, 진양 두부 급이군(HFC-T3)에서 활성이 가장 높았다. Catalase 활성은 1.8~2.6배, GSH-Px 활성은 1.4~1.9배 증가되어 개척#1 두부 급이군(HFC-T2)에서 유의적으로 활성이 높았다.

    산소를 이용하는 생물체에서 SOD는 자연적으로 생성되는 superoxide의 제거에 관여하며, 이때 발생 되는 H2O2는 catalase에 의해 소거됨으로써 생체 방어가 가능해 진다(Kang et al., 1996). 또한 GSH-Px는 세포막의 지질과산화물의 연쇄반응을 차 단하는 것으로 알려져 있는데(Chance et al., 1979), 간 조직에서 catalase와 GSH-Px 활성은 양 (+)의 상관관계를 가지며 당뇨쥐에서 genistein과 daidzein 급이시 간 조직의 catalase 및 GSH-Px 활성에 동일한 양상을 보인다고 보고되어 있는데 (Park et al., 2006), 이는 본 연구 결과와 일치하 는 경향이었다. 또한 고이소플라본이 함유된 콩나물 을 급이한 고지혈증 흰쥐의 간 조직에서 catalase 및 GSH-Px 활성은 대조군에 비해 다소 증가되어 이소플라본에 의한 고지혈증 개선에 긍정적인 효과 를 기대할 수 있을 것으로 보고된 바 있다(Kim et al., 2007). 따라서 이소플라본은 유리 라디칼에 의 한 세포 증식이 감소되는 산화적 스트레스에서 세포 증식을 상승시킴으로써 항산화 활성을 발휘하는 것 으로 보고되어 있다(Lee, 2001).

    본 연구 결과 고지방-콜레스테롤 급이 흰쥐에서 LOX 결여 콩 두부의 급이군에서 체내 지질 개선 및 항산화 활성은 시료 중의 이소플라본을 비롯한 페놀 화합물(Kim et al., 2014)과 원료 중 arginine/ lysine (A/L)의 비(Lee et al., 2013a)에 따른 복합 적인 요인에 의한 것으로 생각된다.

    3.6.조직의 UDPGT 활성

    고지방-콜레스테롤을 급이한 흰쥐의 간 조직에서 UDPGT 활성을 측정한 결과는 Table 7과 같다. 정 상군에 비해 대조군의 UDPGT 활성은 유의적으로 낮았으며, 두부 급이군은 대조군에 비해 1.4~1.7배 증가되었는데, 개척#1 두부 급이군(HFC-T2)에서 가 장 높은 활성이었다.

    생체 내에서 콜레스테롤은 담즙산의 재료로써 장 으로 이동된 후 흡수되거나 분변으로 배설되는데, 이때 UDPGT는 간 마이크로좀에서 담즙 합성에 관 여하는 빌리루빈의 생성과 관련된 효소로 체내 콜레 스테롤 이용을 촉진시켜 체외 배설을 증가시키는데 관여한다(Scragg et al., 1985). 시판되는 식이섬유 의 담즙산 흡수억제 정도를 비교한 결과에서 citrus pectin이 30.4%로 구아검, 알긴산 및 apple pectin 등에 비해 훨씬 높으며, 식이섬유의 종류에 따라 담 즙산 흡수 지연에 상당한 차이를 보이는데(Lee & Lee, 1996), 콜레스테롤을 급이한 흰쥐에서 간 조직 의 콜레스테롤 수준을 감소시키기 위해 UDPGT 활 성이 증가되어 담즙 합성이 촉진되나, 식이 중 콜레 스테롤의 함량이나 식이 지방의 조성에 따라 담즙산 의 배설에는 차이를 보인다고 보고되어 있다(Lim & Kim, 1988).

    본 연구에서 고지방-콜레스테롤 식이에 대한 LOX 결여 콩 두부의 급이로 UDPGT 활성이 증가된 것은 홍마늘, 녹차 및 식이섬유소의 복합물을 급이 한 고지혈증 실험동물에서 식이 중의 식이섬유소나 페놀 화합물이 조직 중의 콜레스테롤 이용을 증가시 켰기 때문에 UDPGT 활성이 상승되었다는 보고(Lee et al., 2013b)와 유사한 결과였다. 즉, 분변 중의 지질 함량과 UDPGT활성의 관계에서 총 지질 함량 은 R2=0.92, 중성지방 함량은 R2=0.88, 총 콜레스 테롤 함량은 R2=0.55의 값으로 모든 지질 성분에서 0.5이상의 상관관계를 보여 두부의 급이는 UDPGT 활성을 증가시켜 체내 지질 배설에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알 수 있었다. 따라서 고지방-콜레스 테롤 식이에 대한 LOX 결여 콩 두부의 섭취는 체내 지질 수준의 저하에 효과적이며, 일반 콩에 비해 이 소플라본을 비롯한 페놀 화합물의 함량이 높아 생체 내 항산화계에 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

    Figure

    JALS-49-175_F1.gif

    Cholesterol adsorption activity of tofu manufactured from LOX-free genotypes soybean in vitro

    a-bMean with different superscript letter are significantly different at p<0.05 by Duncan’s multiple range test.

    Table

    Diet compositions in experimental groups (g/100 g diet)

    1)AIN-93 Vitamin mixture,
    2)AIN-93 Mineral mixture
    3)Freeze dried powder of Taekwang tofu,
    4)Freeze dried powder of Gaechuck#1 tofu,
    5)Freeze dried powder of Jinyang tofu

    Obesity index in the rats fed high fat-cholesterol by various tofu powder supplementation

    a-bValues in a column sharing the same superscript letter are not significantly different at p<0.05.
    1)Refer to the Table 1
    Values are mean±SD (n=7).

    Effect of various tofu on lipid contents in liver of rats fed high fat-cholesterol diet (mg/g wet liver tissue)

    a-dValues in a column sharing the same superscript letter are not significantly different at p<0.05.
    1)Refer to the Table 1
    Values are mean±SD (n=7).

    Effect of various tofu on lipid contents in feces of rats fed high fat-cholesterol diet (mg/g dried feces)

    a-dValues in a column sharing the same superscript letter are not significantly different at p<0.05.
    1)Refer to the Table 1
    Values are mean±SD (n=7).

    Effect of various tofu on lipid peroxides content and DPPH radical scavenging activity in liver of rats fed high fatcholesterol diet

    a-cValues in a column sharing the same superscript letter are not significantly different at p<0.05.
    1)Refer to the Table 1
    Values are mean±SD (n=7).

    Effect of various tofu on SOD, catalase and GSH-Px activities in liver of rats fed high fat-cholesterol diet

    a-dValues in a column sharing the same superscript letter are not significantly different at p<0.05.
    1)Refer to the Table 1
    Values are mean±SD (n=7).

    Effect of various tofu on UDPGT activity in liver of rats fed high fat-cholesterol diet

    a-dValues in a column sharing the same superscript letter are not significantly different at p<0.05.
    1)Refer to the Table 1
    Values are mean±SD (n=7).

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