바이오인

핵심내용

대체감미료“알룰로스”로 비만에서 벗어나다!
- 대체감미료를 넘어선 신개념 체중조절 식품으로 개발 기대 -

□ 미래창조과학부(장관 최양희)는 전분으로부터 얻은 대체 감미료(알룰로스)가 체중 및 체지방을 효과적으로 줄여 비만을 개선하는 항비만 기전을 세계 최초로 규명하였다고 밝혔다.
 ㅇ 전분에 효소 처리를 하여 추출한 알룰로스는 설탕의 70%에 단맛을 가지고 있으며, 칼로리는 거의 없다. 특히 포도당 이성체인 알룰로스는 소비자가 신뢰할 수 있는 천연물 유래 감미료로 상품성이 매우 높다.

□ 최명숙 교수(경북대) 연구팀은 미래창조과학부 기초연구지원사업(집단연구)과 바이오·의료기술개발사업의 지원으로 연구를 수행했으며 이 성과는 몰레큘러 뉴트리션 앤드 푸드 리서치(Molecular nutrition & food research)에 7월 9일자로 게재되었다.

논문의 주요 내용

□ 논문명, 저자정보
   - 논문명 : D-Allulose supplementation normalized the body weight and fat-pad mass in diet-induced obese mice via the regulation of lipid metabolism under isocaloric fed condition
   - 저자 정보 : 한영지(제1저자, 경북대), 최명숙(교신저자, 경북대), 공저자 6명 (한혜진, 김애향, 최지영, 조수정, 박용복, 정운주)

 □ 논문의 주요 내용

1. 연구의 필요성
 ㅇ 현대인의 식생활 패턴 변화와 부족한 신체활동은 비만을 유발하기 충분하다. 비만은 단순히 체형변화를 유도하는 것이 아니라 고혈압, 당뇨, 심혈관계 질환 등의 다양한 성인병의 주요 원인이 된다.
 ㅇ 최근 설탕 및 단순당의 섭취가 비만유도를 가속화시키는 것으로 밝혀져 현대인들은 비만을 피하기 위해 설탕의 섭취를 기피하고 단맛은 있으나 칼로리가 설탕보다 적은 대체 감미료에 대한 관심이 증가하고 있다.
 ㅇ 최근 대체감미료로써 주목받고 있는 알룰로스는 설탕 감미의 70%에 해당하는 감미를 가지고 있으며, 칼로리가 거의 없다. 알룰로스의 제2형 당뇨병 개선효과 또는 섭취 칼로리 절감에 의한 항비만 효과가 보고되었으나, 칼로리 절감기능을 배제한 알룰로스의 순수한 항비만 기능성은 규명되지 않은 상태이다.

 2. 발견 원리
 ㅇ 본 연구진은 페어피딩(Pair-feeding)*을 통해 식이비만 유도 마우스에서 알룰로스의 칼로리 절감효과를 배제한 항비만 작용 유무 여부를 검정하였다. 그 결과 알룰로스는 칼로리 절감효과를 배제하더라도 비만유도용 사료를 먹은 마우스의 체중 및 체지방량을 감소시켜 정상수준으로 유지시켜 주는 것을  확인하였다.
* 페어피딩(Pair-feeding): 짝지워 먹이기라고도 하며 동물실험에서 에너지섭취량 차이에서 생길 수 있는 시험군간의 체중감소효과를 배제하기 위해 특정시험군이 섭취한 동일 에너지양을 그 다음날 대조군에게 섭취하게 하는 방법. 이 방법을 적용하면 시험물질 복용에 의한 체중감량 효능을 정확하게 검정할 수 있음. 
 ㅇ 알룰로스는 소장세포에서 PPARα*의 유전자 발현을 감소시켜 그 하위유전자인 CD36(소장 지질**흡수 관련 인자)의 발현 감소를 유도하여 분변을 통한 지질 배설을 증가시켰다. 뿐만 아니라, 알룰로스는 지방조직에서 지방 합성은 감소시키는 반면 지방 산화는 증진시키는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 알룰로스는 식이비만 유도마우스의 체중, 체지방량 및 혈장 지질 농도를 완전 정상화 시킨다는 것을 알아냈다.
 * PPARα(피피에이알 알파): 핵 수용체의 일종으로 리간드(ligand)와 결합하여 그 활성이 조절되며, 소장 세포에서 피피에이알 알파의 활성이 증가되면  지질흡수에 관여하는 인자와 그 하위인자(CD36, FATP4, Apo48)의 발현도 증가됨.
       ** 지질: 동식물의 조직에 있는 지방, 왁스, 콜레스테롤 등의 유기화합물의 총칭

3. 연구 성과
 ㅇ 알룰로스는 전분에 효소를 처리하여 얻어야만 하는데 이는 현재 쌀 및 곡물 소재 등에서 가공 중 발생하는 부산물(과당)을 재활용 할 수 있는 장점이 있다.
 ㅇ 알룰로스의 칼로리 절감효과를 배제한 항비만 기능성을 검정한 세계 최초의 연구결과를 2015년 국내특허로 등록결정 되었고, 2016년 1월 민간 기업에 노하우 기술이전을 완료하였다.
 ㅇ 알룰로스 제품을 대량 생산할 수 있는 기술을 보유한 민간 기업과의 기술협력을 통해 인체적용시험을 진행 중이며, 알룰로스 제품을 국민 건강 증진차원에서 널리 보급될 수 있도록 사업화할 예정이다.

□ 최명숙 교수는 “알룰로스는 소장 내 지방 흡수를 방해하는 작용으로 지방의 배설량은 크게 증가시키고 체지방 산화작용도 도와줌으로써 체중과 체지방 감량 효능을 동시에 나타내는 차세대 기능성 대체감미료로 개발될 수 있을 것” 이라고 밝혔다.

상세내용

연 구 결 과 개 요

1. 연구배경
비만은 과도한 지방축적에 의해 나타나는 현상이며, 지방과다증, 이상지질혈증, 인슐린저항성 및 지방간과 같은 대사증후군과 밀접한 관련성이 있다. 비만은 에너지 과잉섭취와 신체활동 부족으로 인해 유발되게 되는데, 특히 설탕 및 단순당의 섭취는 비만유도를 가속화 시킨다. 최근 사람들은 비만을 피하기 위해 비만의 주원인으로 꼽히는 당류 특히 설탕의 섭취를 기피하고, 단맛은 있으나 칼로리가 설탕보다 적은 대체감미료에 대한 관심이 증가하고 있다.
최근 대체감미료로써 주목받고 있는 알룰로스는 설탕 감미의 70%에 해당하는 감미를 가지고 있으며 칼로리가 없고 전분에 효소를 처리하여 얻어낼 수 있다.  알룰로스는 혈당상승억제를 통한 제2형 당뇨병개선, 섭취 칼로리 절감효과를 통한 체중감량효과에 대한 보고가 있었으나, 칼로리 절감효과를 배제한 알룰로스의 순수한 항비만 기능성은 규명되지 않았다.
본 연구진은 페어피딩(Pair-feeding)을 통해 식이비만 유도 마우스에서 알룰로스의 칼로리 절감효과를 배제한 알룰로스의 항비만 기능성 검정을 실시하였다. 그 결과 알룰로스는 소장세포에서 PPARα의 유전자 발현을 감소시켜 그 하위유전자인 CD36(소장지질흡수 관련 인자)의 발현 감소를 유도하여 분변으로부터 지질 배설을 증가시켰다. 특히, 알룰로스는 지방세포에서 지방 합성은 감소시키는 반면 지방 산화는 증진시켜 식이비만 유도마우스의 체중, 체지방량 및 혈장 지질 농도를 완전 정상화 시킨다는 새로운 사실을 최초로 밝혀내었다.

2. 연구내용

본 연구진은 식이유도 비만 마우스에서 알룰로스를 페어피딩 방식으로 급여한 결과 체중감량 효능이 탁월한 것으로 나타났다. 실험 마우스에게 약 16주 동안 5%의 알룰로스를 사료와 함께 페어피딩 방식으로 급여한 결과 알룰로스를 섭취한 마우스가 그렇지 않은 마우스보다 체중이 약 25%, 전체 지방량이 약 62% 감소한 것으로 확인되었고 이는 일반정상식이를 급여한 마우스와 비슷한 수준이다.
본 연구진이 밝혀낸 알룰로스의 대사적 분자기전은 소장세포에서 PPARα의 발현을 감소시킨다는 것이다. 감소된 PPARα의 발현은 하위인자인  지방산과 콜레스테롤 흡수인자인 CD36의 발현을 감소시키고 CD36의 하위인자인 FATP4, ApoB48의 발현을 차례로 감소시켜 섭취한 지질이 체내로 흡수되는 것을 방해하고 분변으로의 지질배설을 촉진 시키는 것을 확인 하였다.
뿐만 아니라, 지방세포에서 지방산 합성 효소의 활성은 감소하고 지방산 산화효소의 활성이 증가하는 것으로 보아 알룰로스의 섭취는 체내 대사율을 증가시켜 지방을 많이 태울 것으로 예상할 수 있다.

3. 기대효과
지속적인 설탕과 과당의 섭취는 비만, 노화, 인슐린저항성, 비알코올성 지방간 및 고혈압을 초래할 수 있으며, 체내 흡수 후 AGE(advanced glycation end-product)와 같은 당화물질 생성으로 인한 혈관 독성을 나타내는 것으로 보고되고 있음. 이에 포도당의 이성체로 존재하는 알룰로스와 같은 천연물 유래 기능성 감미료는 소비자가 신뢰할 수 있는 건강기능식품 상품화 실현을 가능하게 할 것으로 기대된다.
특히, 알룰로스는 자연에 거의 존재하지 않아 전분에 효소를 처리하여 얻어야만 하는데 이는 현재 쌀 및 곡물 소재 등에서 가공 중 발생하는 부산물(과당)을 재활용 할 수 있다.
본 연구의 결과는 2015년 국내특허 및 2016년 국내특허 등록이 결정되었고, 2016년 1월 민간 기업에 노하우 기술이전이 완료되었다.
동 민간 기업은 차별화된 기술력을 바탕으로 과당을 알룰로스로 대량 전환할 수 있는 고효율의 효소를 개발하였으며 이를 바탕으로 2015년 6월 알룰로스 제품의 첫 상업화 생산을 완료하였다. 해당 민간 기업이 기존 보유한 상업화 생산기술과 본 연구결과를 결합하여 알룰로스의 인체적용시험을 본 연구팀이 진행하고 있다. 인체적용 테스트가 완료되면 알룰로스의 인체건강기능성이 재확인 되고, 국민 모두가 비만에 대한 우려 없이 안심하고 단맛을 즐길 수 있는 식품시장 환경을 조성하고 선도할 예정이다.

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