서 언

2017년 건강통계에 따르면 고콜레스테롤혈증 유병률은 남 녀 모두 2014년 부터 지속적으로 증가하여 남자 20.0%, 여자 22.6%로 성인 5명 중 1명이 고콜레스테롤혈증 유병자이며 또 한 남자 4명 중 1명이 고중성지방혈증인 것으로 조사되었다 (국민건강영양조사 제7기 2차년도, KOSIS 국가통계포털). 고 콜레스테롤혈증이나 고중성지방혈증과 같은 이상지질혈증은 죽상동맥경화증 발생의 주요 원인이며 협심증이나 심근경색 또는 뇌졸중을 유발하는 원인이 되기도 한다. 또한 최근 한 연구에 따르면 혈중의 지질농도와 체중이 밀접한 연관이 있어 서 혈중 총콜레스테롤과 중성지방의 농도가 감소하면 체중 역 시 감소한다고 보고(Agah et al., 2013)된 바 있어 혈중 지질 농도를 정상으로 유지하는 것은 증가하고 있는 비만율 감소에 도 기여할 것이다.

메밀은 한국인이 이용하는 곡물들과 비교했을 때 아미노산 조성이 우수한 단백질을 갖고 있으며(Choi et al., 2000) 비타 민, 식이섬유, 무기질 등의 영양성분과 함께 루틴, 퀘세틴과 같 은 플라보노이드 및 폴리페놀 계통의 생리활성물질이 함유되 어 있어 혈청의 중성지방과 콜레스테롤 저하, 혈압 강하, 혈당 농도 조절과 항산화 등의 효능을 가지고 있다(Lee et al., 2000b:Kim et al., 2005:Zhang et al., 2007:Kang, 2014:Bae, 2017).

특히 메밀에 함유된 항산화 물질인 루틴은 식물성 피토케미 칼로 알려져 있는 플라보노이드 중 하나로, 생체조절작용에 대 해서는 여러 차례 보고된 바 있는데, 루틴이 첨가된 식이를 투여한 쥐의 경우 수축기 혈압이 감소하고 혈청 중성지방, 콜 레스테롤의 농도가 감소하는 결과를 나타내었다(Na, 2004:Hwang, 2008).

지금까지 보고된 바에 따라 메밀은 최근 증가하고 있는 만 성질환의 예방과 관리에 효능이 있는 것으로 생각되며 특히 국내 사망원인에 상당히 큰 비율을 차지하는 심장질환과 뇌혈 관질환의 원인인 이상지질혈증의 예방 및 완화에 기여할 것으 로 사료된다.

세계 여러 나라에서 재배되는 메밀은 일반메밀(Fagopyrum esculentum Mӧench)과 타타리메밀(Fagopyrum tataricum Gaertn)로 크게 두 종류가 있는데 우리나라에서는 일반메밀이 주로 재배되고 있으며 타타리메밀은 티벳, 중국, 네팔 등에서 재배된다. 타타리메밀은 주요 기능성 성분인 루틴 함량이 일 반메밀보다 월등히 높은 것으로 보고되면서(Park et al., 2005), 우리나라에서도 타타리메밀을 수입하여 활용하고 있다. 또한 타타리메밀은 일반메밀보다 총 페놀 및 플라보노이드 함 량 역시 2배 이상 높은 것으로 알려져 있어(Park et al., 2005) 건강 기능성에 대한 다양한 연구가 진행되고 있으나 특 유의 쓴맛으로 인해 우리나라에서는 열을 가해 볶은 후 주로 차로 이용되고 있으며 그 이외의 식품으로써 다양한 이용에는 가공 적성상 제한을 받고 있다. 반면 일반메밀은 쓴맛이 없기 때문에(Yasuda et al., 1992) 빵, 마카로니, 국수 등의 형태로 다양하게 이용되고 있으며 일반메밀의 꽃은 백색 또는 담분홍 색으로 타타리메밀의 꽃보다 크기가 크고 외관상 수려하여 최 근 경관산업과 관련된 농촌융복합산업의 자원으로 각광을 받 고 있다. 이와 같이 일반메밀은 타타리메밀보다 루틴 함량은 낮지만 우리나라의 기후조건에서 재배가 용이하고 식품으로써 다양하게 이용될 수 있어서 효용가치는 더 높다고 생각된다.

이에 본 연구에서는 최근에 증가하는 지방 섭취를 반영한 고지방식이에 에탄올(발효주정)로 추출한 일반메밀 추출물을 혼합, 흰쥐에게 급여하여 한국산 재래종 일반메밀에 함유된 기 능성 성분의 이상지질혈증 개선효과를 확인하고자 하였다.

재료 및 방법

1. 메밀의 에탄올 추출물 제조

메밀(Fagopyrum esculentum Mӧench)은 강원도 평창군 봉 평의 메밀특산단지 영농조합법인에서 구입하였다. 메밀은 정 선한 후에 분쇄기로 분쇄하고 80 mesh 표준망체를 이용하여 메밀가루로 제조하였다. 메밀가루에 40%와 70% 에탄올(발효 주정)을 각각 처리하여 환류 추출한 후 1,500 x g에서 30분 간 원심분리하여 진공농축, 동결건조 과정을 거쳐 40%에탄올 메밀추출물과 70%에탄올 메밀추출물을 각각 제조하였다.

2. 실험동물

실험동물은 5주령의 Sprague-Dawley계 수컷 쥐 32마리를 1 마리씩 사육용 steel cage에서 사육하였다. 1주일의 예비사육 기간에는 쥐 사육용 고형사료를 급여하였으며 모든 실험군들 의 체중이 일정하도록 고려하여 실험군을 8마리씩 4개군으로 나누었다. 사육기간 동안 사육실 온도는 22±2°C로 유지하였고, 명암은 12시간 주기로 자동조절 하였으며, 전체 사육 기간 동 안 사료와 물은 자유로이 섭취하도록 하였다. 섭취한 사료 양 은 매일 오전 10시에, 체중은 1주일 마다 측정하였다.

3. 실험식이

첫 1주일의 예비사육 기간 동안 실험식이는 쥐 사육용 고형 사료를 일괄적으로 섭취시켰다. 본 실험의 실험군은 정상대조 군(Normal Control, NC), 고지방대조군(High Fat Control, HFC), 고지방-40%에탄올 메밀추출물군(High Fat-40% ethanol buckwheat extract, HF-40), 고지방-70%에탄올 메밀추출물군 (High Fat-70% ethanol buckwheat extract, HF-70)인 4군으 로 나누어 군별로 식이조성에 따라 제조한 식이를 섭취시키며 4주간 사육하였다. 이 식이는 정상대조군의 경우 American Institiute Nutrition(AIN)의 식이조성(Report of AIN, 1977)에 따라 제조한 식이를 급여하였고, 고지방대조군은 옥수수기름 대신 포화지방산의 함유량이 높은 라드 12%와 콜레스테롤 1%, sodium cholate 0.25%를 섭취시켜 이상지질혈증을 유발 시켰다. 실험군은 메밀에서 40%에탄올과 70%에탄올로 추출 한 추출시료를 cellulose 대신 각각 5%씩 고지방식이에 혼합 하여 급여하였다. 실험식이의 조성은 Table 1과 같다.

4. 채혈 및 장기무게 측정

실험쥐는 사육기간을 종료하기 12시간 전에 사료를 회수하 여 공복시킨 후 해부 당일 아침에 에틸에테르를 이용하여 마 취시켰다. 항응고제가 포함된 10 ml 주사기를 이용하여 복부 대동맥에서 혈액을 채취하고 채혈한 혈액은 3,000 rpm(4°C)에 서 10분간 원심분리하여 혈장을 분리한 후 분석 전까지 -70°C 냉동고에 보관하였다. 신장, 비장은 적출하여 filter paper로 혈 액을 닦아낸 후 무게를 측정하였고, 간장은 saline 용액에서 혈액을 제거한 후 filter paper로 물기를 제거하고 총무게를 측 정하였다.

5. 혈액의 성분 측정

혈당, 중성지질, 총콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, GOT, GPT 는 아산제약의 kit로 측정하였고, 유리콜레스테롤, 유리지방산 는 효소비색법을 이용한 Wako사 kit 시약으로 측정하였다. 또 한 총콜레스테롤에서 유리콜레스테롤을 빼서 콜레스테롤에스 터를 구하였고, 분석된 혈액 수치들을 이용하여 HDL-콜레스 테롤/총콜레스테롤 비율, LDL-콜레스테롤 농도(Friedewald et al., 1972) 및 동맥경화지수(atherogenic index, AI)를 계산하였 으며, AI를 구하는 식은 (총콜레스테롤 - HDL-콜레스테롤)/ HDL-콜레스테롤로 하였다(Cheung, 1998).

6. 통계처리

본 실험을 통하여 얻은 데이터의 통계 처리는 SAS computer program으로 평균과 표준오차를 구하였고, 각 실험 군들 사이의 유의성 확인을 위하여 ANOVA로 p<0.05 수준에 서 Duncan's multiple range test를 실행하여 실험군 간의 통 계적 유의성을 검증하였다.

결과 및 고찰

1. 실험동물의 식이섭취량, 체중증가량 및 사료효율

실험동물의 사육기간 중 식이 섭취량과 체중증가량, 사료효 율은 Table 2와 같다. 일일 평균 식이섭취량은 HF-70군에서 다소 적게 나타났으나 유의적인 차이는 아니었다. 체중증가량 은 HF-40군에서 가장 높은 경향을 보였고, 사료효율은 HF-70 군에서 다소 높게 나타났으나 유의적인 차이는 아니었다.

2. 실험동물의 장기무게와 체중에 대한 백분율

실험동물의 간장, 신장, 비장의 무게와 체중에 대한 백분율 은 Table 3과 같다. 간장의 무게는 정상대조군에 비하여 고지 방대조군이 유의적으로 70% 증가하였고, 고지방대조군에 비 하여 HF-70군은 15% 유의적으로 감소하였으며 체중에 대한 백분율로 계산하였을 때에도 같은 결과를 나타내었다. 신장과 비장의 무게와 체중에 대한 백분율로 본 결과는 실험군들 간 에 유의적인 차이를 보이지 않았다.

간은 중성지방과 콜레스테롤을 합성하고 담즙으로 콜레스테 롤을 배설하며 지방산으로부터 케톤체를 생산하는 등 지질대 사에 중요한 역할을 한다(Stuart, 2003). 또한 실험동물에게 고 지방식이나 고콜레스테롤식을 섭취시킬 경우 일반적으로 간무 게는 증가하는 것으로 보고되었다(Lee & Kim, 2012:Koo et al., 2014:Lee et al., 2019). 본 연구에서 40% 및 70% 에 탄올 메밀추출물을 투여한 실험군의 간무게가 고지방대조군에 비해 낮은 것으로 미루어 볼 때 메밀 에탄올추출물은 고지방 식이에 의해 비정상적으로 증가한 간 무게를 정상화시키는데 기여하는 것으로 생각된다.

3. 혈중 GOT, GPT 및 혈당 농도

혈중 GOT, GPT 및 혈당 농도는 Table 4와 같다. 간기능 지표로 이용되는 GOT, GPT는 정상대조군에 비하여 고지방식 이를 섭취한 모든 군들에서 높게 나타났으며 특히 정상대조군 과 비교하여 고지방대조군이 유의적으로 높게 나타났다 (p<0.05). 고지방식이를 섭취한 실험군들 사이에서는 고지방- 에탄올메밀추출물을 섭취한 실험군들이 고지방대조군에 비하 여 GOT와 GPT 농도가 낮아지는 경향을 보였다. 이는 본 연 구의 고지방식이가 실험동물의 간세포 손상을 유발하였으나 메밀추출물이 이러한 간세포 손상을 다소 완화시킬 수 있음을 알 수 있었다.

혈중 포도당 농도는 Table 4와 같이 전체 실험군들 사이에 유의적인 차이를 보이지 않았으나 HF-70군의 경우 고지방대 조군 뿐만 아니라 정상대조군에 비해서도 낮은 경향을 보였다.

한편 메밀추출물이 α-amylase에 의한 전분가수분해율을 유 의하게 감소시키며(Choi et al., 2000:Lee et al., 2009) 정상 성인에게 메밀 에탄올추출물을 섭취시켰을 때 혈당지수가 유 의하게 낮아짐이 보고된 바 있었다(Lee et al., 2009). 이러한 메밀의 혈당저하 효능은 에탄올추출건조물 뿐만 아니라 물추 출건조물에서도 나타났으며 메밀의 꽃, 잎, 곡립, 줄기 등 부 위별 추출건조물에서도 모두 유의한 효과가 있는 것으로 발표 되었다(Lee et al., 2008).

4. 혈중 중성지질 및 유리지방산 농도

혈중 중성지질 및 유리지방산의 농도는 Table 5와 같다. 고 중성지방혈증은 소장에서 중성지질의 재합성과 카일로마이크 론의 분비증가, 간장에서 중성지방의 합성증가, lipoprotein lipase의 활성감소로 인해 말초조직에서의 중성지방의 제거가 감소함에 기인하는 것으로 보고된 바 있다.(Goldstein & Brown, 1975:Miller, 1978:Raul et al., 1990)

본 실험결과에서 혈중 중성지질의 농도는 정상대조군에 비 해 고지방대조군에서 유의적으로 증가하였고 고지방식으로 유 도된 혈중 중성지질 농도 상승은 에탄올메밀추출물의 첨가로 유의적으로 낮아지는 경향을 보였다(p<0.05). 특히 HF-40군의 경우 혈중 중성지방농도가 119.1 mg/dl로 고지방대조군의 136.7 mg/dl와 비교했을 때 약 12.9% 감소하였고 정상대조군 의 126.0 mg/dl에 비해서도 약 5.5% 감소하여 통계적으로 유 의하게 낮아짐이 확인되었다. HF-70군의 경우에는 124.8 mg/ dl로 HF-40군과는 유의적인 차이가 없었으며 고지방대조군에 비해서는 유의적으로 낮게 나타났고(p<0.05) 정상대조군과는 유사한 경향이었다.

한편 본 연구 결과와 유사하게 메밀성분을 함유한 타블렛 제품을 섭취한 동맥경화 유발 햄스터의 경우 혈중 중성지방 함량이 대조군에 비해 유의하게 감소하였으며(Kim et al., 2005), 메밀알곡을 발아시킨 메밀채소를 흰쥐에 섭취시킨 연 구에서도 혈청 중성지방 농도가 대조군에 비해 유의하게 감소 하였다는 보고가 있었다(Choi et al., 1994). 또한 메밀싹을 포함한 새싹혼합분말을 고지방식이와 함께 섭취한 흰쥐의 혈 청 중성지방 농도 역시 정상지방섭취군에 비해 감소하였다는 보고도 있었다(Lee et al., 2007).

혈중 유리지방산 농도는 HF-70군에서 낮아지는 것으로 나 타났으나 실험군들 간에 유의적 차이는 없었다.

5. 혈중 콜레스테롤 농도

혈중 콜레스테롤 농도는 Table 6과 같다. 총콜레스테롤 농 도는 정상대조군에 비하여 고지방식이군이 높게 나타났다. 고 지방대조군과 고지방-에탄올메밀추출군을 비교하면 유의적 차 이는 없었으나 에탄올메밀추출물을 섭취한 실험군들의 혈중 총콜레스테롤 농도는 다소 낮게 나타났다. 또한 고지방대조군 과 HF-40군은 정상대조군에 비해 유의적으로 높았으나 (p<0.05) HF-70군의 경우 고지방식이를 하였음에도 불구하고 정상식이군과 유사한 혈중 콜레스테롤 농도를 보였다.

기존 연구에 따르면 메밀단백질이 담즙산 결합능력이 있어 스테롤의 흡수를 방해하고 궁극적으로 혈중 콜레스테롤 농도 저하를 유도하기 때문이라고 보고되었다(Choi et al., 2000). 한편, 메밀싹 채소를 섭취한 실험군의 혈청콜레스테롤 농도가 대조군에 비해 낮아졌고(Choi et al., 1994) 메밀잎 추출물이 혈장 콜레스테롤 농도를 다소 낮추었음이 보고 되었다(Jung et al., 2011).

혈중 유리콜레스테롤 농도는 실험군들 사이에 유의적인 차 이를 보이지 않았으며 고지방대조군과 HF-40군은 정상대조군 에 비해 높게 나타났으나 HF-70군은 정상대조군과 유사한 경 향을 보였다.

콜레스테롤에스터 농도는 정상대조군에 비하여 고지방식이 군들에서 유의적으로 높게 나타났다(p<0.05). 또한 고지방식이 군들 간에도 유의적인 차이를 보여 고지방대조군의 혈중 콜레 스테롤에스터 농도가 125.0 mg/dl인데 비해 HF-40군은 116.9 mg/dl, HF-70군은 88.5 mg/dl로 유의하게 낮아진 결과를 보였다(p<0.05). 콜레스테롤의 에스테르화는 주로 간에서 이루 어지므로 중증의 간질환이 있는 경우 총콜레스테롤에 대한 콜 레스테롤에스터 비율이 저하되며 이는 간질환의 진단 지표로 사용되고, 또한 고콜레스테롤혈증일 때 조직에 콜레스테롤이 침착할 경우 에스테르형이 상승하는 것으로 알려져 있다(Lee et al., 2000a). 본 실험에서 고지방식이군이 정상대조군에 비 하여 콜레스테롤에스터 농도가 높은 것은 고지방식이를 섭취 한 실험동물의 간에서 콜레스테롤 대사가 원활하지 못함을 의 미한다. 이러한 고지방식이의 고콜레스테롤혈증 유발효과는 에 탄올메밀추출물에 의해 억제되며 특히 70%에탄올 메밀추출물 이 더 큰 억제효과를 나타내는 것으로 확인되었다.

LDL-콜레스테롤은 혈중 콜레스테롤의 운반형태 중 72%로 가장 많은 비중을 차지하고 동맥 혈관벽에 콜레스테롤을 침착 시켜 동맥경화 발병의 주요 위험인자로 알려져 있다(Jo & Choi, 2002). 본 연구에서 LDL-콜레스테롤 농도는 정상대조군 보다 고지방대조군과 HF-40군에서 유의적으로 높게 나타났고 고지방대조군의 130.6 mg/dl와 비교하였을 때 HF-70군에서 85.1 mg/dl로 LDL-콜레스테롤 수치가 유의적으로 낮아지는 것 으로 나타나(p<0.05) 70% 에탄올 메밀추출물이 동맥경화 예 방효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 효과는 타 타리메밀을 이용한 실험에서도 보고되었는데, 고지방식이와 타 타리메밀추출물을 혼합하여 섭취한 실험군의 혈중 총콜레스테 롤 및 LDL-콜레스테롤 농도가 고지방식이군에 비해 유의적으 로 낮은 것으로 확인되었다(Lee et al., 2017).

HDL-콜레스테롤은 항동맥경화 인자로 알려져 있으며 메밀 섭취에 따라 혈중 HDL-콜레스테롤 농도가 증가함이 보고된 바 있다. 발아메밀을 섭취한 쥐에서 혈중 HDL-콜레스테롤 농 도가 대조군에 비해 유의하게 증가하였고(Lee et al., 2000b), 대조군에 비해 혈중 HDL-콜레스테롤 농도가 낮아져 있는 LDL receptor gene knockout 마우스에게 타타리메밀싹 발효 추출물을 투여한 결과 HDL-콜레스테롤 농도가 정상대조군으 로 회귀하는 경향을 보였으며 동맥경화지수 역시 현저히 감소 하는 것으로 알려졌다(Chang et al., 2010). 또한 메밀잎 추출 물 보충이 실험쥐의 HDL-콜레스테롤 농도를 증가시킨다고 보 고되었다(Jung et al., 2011). 본 연구에서 혈중 HDL-콜레스 테롤 농도는 정상대조군보다 고지방식이군들에서 유의적으로 낮아졌고(p<0.05) 고지방식이군들 사이에서는 유의적인 차이 가 없었다.

반면에 총콜레스테롤에 대한 HDL-콜레스테롤의 비율은 Fig. 1에서와 같으며 정상대조군에서 가장 높았으며 정상대조군에 비해 고지방식이군들에서 유의적으로 낮은 것으로 나타났다 (p<0.05). 고지방식이군들 중에서는 고지방대조군의 0.07에 비 해 HF-70군이 0.12로 71% 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 즉 총콜레스테롤 대비 HDL-콜레스테롤의 비율은 고지방식이 로 인하여 낮아지지만 70%에탄올 메밀추출물이 이러한 고지 방식이의 HDL-콜레스테롤 저하효과를 억제하는 것으로 나타 났다.

실험동물의 혈중 콜레스테롤 농도를 이용하여 계산한 동맥 경화 지표인 동맥경화지수(atherogenic index)는 Fig. 2에서와 같다. 동맥경화지수는 고지방대조군과 HF-40군의 경우 정상대 조군보다 유의적으로 높았고(p<0.05), HF-70군의 경우 정상대 조군보다 높게 나타났으나 유의적이지는 않았다. 반면 고지방 대조군에 비해 HF-40군과 HF-70군의 동맥경화지수는 각각 25%, 52% 낮아지는 것으로 나타나 메밀에탄올추출물의 동맥 경화 억제효과를 확인할 수 있었으며 특히 HF-70군과는 유의 적인 차이를 나타내었다(p<0.05).

이러한 일반메밀의 에탄올추출물은 혈중 중성지방과 총콜 레스테롤, LDL-콜레스테롤을 저하시켜 혈중 지질농도를 개 선시키고 동맥경화를 억제하는 효과가 있어 최근 증가하고 있는 심장질환과 뇌혈관질환 예방에 기여할 수 있을 것으로 추측된다.

한편 Lee 등(2017)의 연구에서는 타타리메밀의 bran추출물 이 고지방식이을 섭취한 쥐의 총콜레스테롤, 중성지질, LDL- 콜레스테롤을 감소시킬 뿐만 아니라 실험종료 시 체중, 부고 환의 지방량과 지방세포의 크기를 감소시키는 항비만 효과가 있는 것으로 보고된 바 있다. 일반메밀에는 혈중 콜레스테롤 을 저하시키는 수용성식이섬유가 함유되어 있는데 이들 수용 성 식이섬유와 총식이섬유 함량이 타타리메밀보다 일반메밀에 서 높은 것으로 밝혀졌으며(Bonafaccia et al., 2003) 수용성 식이섬유는 혈중 총콜레스테롤 및 LDL-콜레스테롤 농도 저하 와 HDL-콜레스테롤 농도 증가 및 동맥경화지수의 저하 등 혈 청 지질 개선효과가 있다(Jo et al., 1993). 따라서 혈중 지질 농도 개선효과에 대한 일반메밀과 타타리메밀의 비교 연구 또 한 필요한 것으로 생각된다.

지금까지 타타리메밀과 일반메밀의 성분 차이에 관한 연구 는 주로 플라보노이드나 폴리페놀에 대해 진행되어 왔고 이들 성분은 항산화 효과, 지방합성 억제력, 혈중지질 개선효과 등 이 있는 것으로 보고되고 있다(Lee et al., 2017:Yoon et al., 2012). 타타리메밀의 주요 폴리페놀은 루틴이고 이외에도 quercitrin과 quercetin이 함유되어 있으며 주요한 항산화력을 보이는 성분은 루틴인 것으로 알려져 있다(Park et al., 2005:Morishita et al., 2007). 그러나 일반메밀의 폴리페놀은 루틴이 외에 epicatechin과 epicatechin gallate를 포함하며 항산화력은 주로 ‘unknown' 폴리페놀에 의한 것이며 epicatechin이 루틴보 다 기여도가 높은 것으로 보고된 바 있어 일반메밀의 ‘unknown' 폴리페놀에 대한 연구는 추후 더 진행되어야 할 것 으로 사료된다.

적 요

본 연구는 한국산 재래종 메밀가루를 40%, 70% 에탄올(발 효주정)로 각각 처리하여 메밀 추출물을 제조하였고 이를 동 결건조한 다음 고지방식이에 혼합하여 흰쥐에게 섭취시킨 후 나타나는 식이성 고지혈증의 개선효과를 확인하고자 하였다. 실험군은 정상대조군(NC), 고지방대조군(HFC), 고지방-40%에 탄올메밀추출물군(HF-40), 고지방-70%에탄올메밀추출물군(HF- 70) 4군으로 나누어 4주간 실험식이로 사육하였으며 실험 결 과는 다음과 같다.

본 실험에서 고지방식이를 섭취한 쥐의 이상지질혈증은 메 밀 에탄올추출물에 의해 개선되었으며 40% 에탄올 메밀추출 물보다 70% 에탄올 메밀추출물에서 더욱 많이 개선되는 것으 로 확인되었다.