STEAM R&E 연구결과보고서

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STEAM R&E 연구결과보고서

(청소년기에 섭취하는 정크푸드의 위험성에 대한 고찰과 개선방법 탐구)

2015. 11. 17.

신송고등학교

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< 연구결과 요약서>

과 제 명 청소년기에 섭취하는 정크푸드의 위험성에 대한 고찰과 개선방법 탐구

연구목표

청소년 시기에 형성된 식습관은 평생 동안 건강을 좌지우지 할 수 있다. 그러므 로 청소년들이 즐겨 섭취하는 정크푸드의 위험성을 파악하고 이러한 위험인자 중 고염분 식이에 대한 위험성을 탐구하고 올바른 정크푸드 섭취에 대한 인식을 개선하기 위한 방안으로 시각적 효과를 주는 애플리케이션을 제작하고자 한다.

연구방법

1. 우리나라 청소년 비만발생에 영향을 주는 식품 및 영양성분 조사

2. 동물실험: 8주령이 되는 마우스(C57BL6 strain)를 11주령까지 적응시킨 후 4%인 고염분식이(High Salt Diet, HSD)와 0.1~0.5%인 정상식이(Regular Chow, RC)로 분류하여 영양을 제공하였다. 매주 체중과 식이섭취량을 측정 하고, 6주간의 식이 처리가 끝난 18주령에 마우스 전신의 지방량을 측정, 13주령에 (CLAMS : Columbus instruments, Columbus, OH, USA) 장비를 이용하여 에너지소모량과 섭취량을 측정한다. 또한 고염분식이를 공급한지 4주차인 15주령에 CODA 장비를 이용하여 혈압을 측정하고, 식이 및 음수 처리가 끝난 뒤 포도당내성검사를 하고, 그 이후에 마우스에서 채혈 후 조직을 적출하여 변화를 연구하였다.

3. 정크푸드 섭취의 인식 개선을 위한 애플리케이션 개발: 학생들의 식습관 개선과 고지방, 고염분, 액상과당에 대한 인식개선을 위해 스마트폰 애플리케이션 개발 을 위해 고등학생 2학년 대상으로 선호하는 정크푸드 음식을 설문조사하였다.

선정된 정크푸트(햄버거, 치킨, 피자, 라면)을 각각 선호하는 4개의 대표 브랜드 와 메뉴를 선정하여 각 음식에 따른 영양정보를 조사하고 이를 시각적 효과로 나타내기 위한 이모티콘을 개발, 계산을 통해 애플리케이션을 제작한다.

연구성과

1. 고염분식이에 의한 위험성

가. 고염분식이에 대한 건강상태 지표 악화: 고염분식이를 공급한지 2주차 까지는 마우스의 체중이 정상식이군과 큰 차이가 없었으나 3주차 이후 몸무게가 급격하게 감소하는 현상을 관찰하였다. 또 부검결과 간의 크기 와 근육량이 정상식이군에 비하여 50%이하로 감소하였다. 그러나 고염분 식이군의 마우스가 몸무게가 10g이 적음에도 불구하고 신장이 정상식이 군보다 50% 더 커져 있는 것을 확인하였다. 이것은 신장과 간 기능 평가 의 척도인 ALT, AST를 볼 때 고염도식이군은 만성신부전에 의한 건강 악화로 인하여 체중이 급격하게 감소한 것이라고 생각할 수 있다.

나. 동물 실험과 사람간의 차이 : 선행연구에 의하면 비만한 사람이 염분섭취량 이 많다. 그러나 동물실험 결과에서는 염분을 많이 섭취한다고 해서 체중이 증가하지 않았다. 그러므로 고염분식이 자체의 영향만 확인할 수 있었다.

다. 염분 함량이 많은 식품의 섭취 증가 : 청소년기부터 염분함량이 높은 정 크푸드에 지속적으로 노출 되게 된다면 동물 실험 결과처럼 본인도 모르 는 사이에 신장기능 저하로 인하여 건강의 위험성을 가질 수 있다.

2. 정크푸드 영양 정보에 대한 시각적 애플리케이션을 청소년들이 쉽게 접하 며, 정크푸드를 섭취할 때 건강한 선택을 할 수 있는 인식을 갖는다.

(Key words)주요어

정크푸드, 고염분식이, 신장기능 저하, 정크푸드 영양 정보 애플리케이션

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1. 서론 ··· 2

1) 연구의 필요성 ··· 2

2) 연구의 목적 ··· 2

2. 이론적 배경 ··· 3

3. 실험방법 ··· 6

1) 자료조사 ··· 6

2) 동물실험 계획 ··· 6

3) 실험원리 및 방법 ··· 7

4) 정크푸드 섭취의 인식개선을 위한 방안 개발 ··· 7

4. 실험결과 및 고찰 ··· 9

1) 실험 진행 과정 ··· 9

2) 국민건강영양조사 자료조사 결과 ··· 11

3) 고염분식이에 의한 결과 ··· 11

5. 결론 및 제언 ··· 15

1) 고염분식이에 의한 위험성 고찰 ··· 15

2) 정크푸드 섭취의 인식 개선 방안 ··· 16

3) 참고문헌 ··· 18

목 차

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1 서론

1) 연구의 필요성

가. 청소년기 식습관 실태 : 대중매체를 통한 식품의 광고, 가공식품의 범람 등 어디에서나 음 식을 쉽게 접할 수 있는 환경으로 인하여 정크 푸드(패스트푸드)에 쉽게 빠져든다. 또한 정 크푸드(패스트푸드)를 먹으면서 정신적인 불안감, 욕구불만을 해소하고 무료함을 달래는 행 위 등 신체활동량에 비하여 열량을 과잉으로 섭취한다. 주로 올바른 식습관을 형성하지 못 하여 정크푸드(패스트푸드)에 의존하는 경우가 많으며, 입시 위주의 교육에 따른 시간 부족 도 그 원인이 될 수 있다 (1).

나. 정크푸드(패스트푸드)의 위험성 : 정크푸드는 단백질, 비타민, 무기질 성분이 거의 없으나 지방, 인공첨가물이 많이 들어 있는 음식이다. 정크푸드의 영양함량을 알아보면 일일권장량 대비 에너지는 최대 53%, 지방은 최대 82%, 나트륨은 최대 54%로 더 섭취하는 꼴이 된다.

그러므로 한끼 식사를 통하여 하루 권장량을 초과하는 양을 섭취하게 된다. 즉 고지방, 고 열량, 고염분으로 인하여 비만 및 건강 악화를 초래 할 수 있다 (2).

다. 연구의 당위성 : 청소년 시기에 형성된 식습관은 평생 동안 건강을 좌지우지 할 수 있다.

그러므로 청소년들이 즐겨 섭취하는 정크푸드의 위험성을 파악하고 이러한 위험인자에 대 한 올바른 인식이 필요 하다. 더 나아가 올바른 식습관을 형성할 수 있는 인식 개선이 필 요하다.

2) 연구의 목적

동물실험을 통해 청소년 식습관에 악영향을 미치는 정크푸드(패스트푸드) 중 염분이 우리 몸에 어떤 영향을 미치는지 간접적으로 확인한다. 또한 연구결과를 토대로 어플리케이션을 개발하여 정크푸드의 영양함량에 대한 정보를 제공하고 이를 통해 청소년의 패스트 푸드 섭취에 대한 인식개선을 하여 건강한 식습관을 형성할 수 있도록 시각적 효과를 주는 애플 리케이션을 제작하고자 한다.

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2 이론적 배경

1) 정크푸드의 문제점

가. 정크푸드와 패스트푸드의 정의

정크푸드 패스트푸드

열량 이외에 단백질, 비타민, 무기질 성분이 거의 없는 음식

예 : 패스트푸드, 스낵 등

주문과 함께 곧바로 음식이 제공되는 신속성에 기인한 용어

예 : 햄버거, 피자, 후라이드 치킨 등

나. 정크푸드의 대표 식품인 패스트푸드의 세트메뉴에 의한 에너지(열량), 지방, 나트륨의 지나친 과잉섭취 문제점 지 적 :

한 끼 식사 및 비용 절감을 내세우고 있는 패스트푸드점 세트메뉴의 영양함량을 조사한 결과 일일 권장량(기준은 33%) 대비 에너지는 최대 53%, 지방은 최대 82%, 나트륨 은 최대 54%로서 대부분 한 끼 식사 필요량을 훨씬 초과 하였다(3)(표 2-1).

2) 고염분 섭취의 문제점

- 고혈압, 뇌졸중, 비만의 원인

소금 함량이 너무 많게 되어 짜게 먹 으면 고혈압. 뇌졸중 등이 올 위험이 커진다. 또한 사람이 맛있다고 느끼는 음식들은 대개 고염분 음식이다. 그러 므로 어렸을 때부터 고염분 음식에 길 들여져 성장하면 60년 이상 고염분식 이를 지속적으로 섭취 할 수 있다. 세 계보건기구(WHO)는 하루 소금 섭취량 을 나트륨 기준으로 4g 이하 섭취할 것을 권했지만 햄버거와 패스트푸드

치킨을 하나만 먹어도 하루 권장량의 3분의 1을 채우게 된다.

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3 실험 방법

1) 자료조사

가. 우리나라 청소년 비만 발생에 영향을 주는 식품 및 영양성분 조사

국립보건원에서 제공하는 국민건강영양조사 제5기(2010-2013년도) 자료를 이용하여 청소년 비만에 따라 섭취 빈도가 높은 식품이나 차이 가 나는 영양성분을 분석하여 청소년 비만 발 생에 원인이 되는 요인을 선택하였다.

(https://knhanes.cdc.go.kr)

2) 동물실험 계획

가. 실험동물 : 8주령이 되는 마우스(C57BL6 strain)를 주문 하여 실험실에 반입을 하고 11주령까지 적응시킨다. 마 우스의 경우 다양한 식이에 대한 반응을 관찰 하는 것 이 쉬워 성인병 연구에 많이 사용된다. 실험결과의 통 계적 유의성을 갖기 위해 동물 수 는 최소한인 실험군 별 11마리로 하였다.

나. 실험에 사용할 식이 선택 : 선행연구에서 정상식이와 고지방식이를 비교해 보았으 므로 고염분식이와 정상식이를 비교 해 보기로 했다. 염분이 0.1~0.5%인 정상식이 (Regular Chow, RC)와 4%인 고염분식이(High Salt Diet, HSD)를 사용하였다.

다. 사료의 공급 : 마우스가 12주령이 되었을 때 2개의 군으로 나누어 정상식이와 고염 분식이를 공급 하였다.

실험군

식이

정상식이 고염분식 마릿수 이

정상식이군 ● 11

고염분식이군 ● 11

【표3-1】 실험군 계획

라. 마우스 주령별 실험계획 : 매주 체중과 식이섭취량을 측정하고, 고염분식이를 주기 시작하는 12주령과 6주간의 식이 처리가 끝난 18주령에 마우스 전신의 지방량을 측 정한다. 13주령에 (CLAMS : Columbus instruments, Columbus, OH, USA) 장비를 이 용하여 에너지소모량과 섭취량을 측정한다. 또한 고염분식이를 공급한지 4주차인 15주령에 CODA 장비를 이용하여 혈압을 측정하였다. 6주간의 식이 및 음수 처리가 끝난 뒤 포도당내성검사를 하고, 그 이후에 마우스에서 채혈 후 조직을 적출 하였 다.(표3-2)

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대조군 정상식이군 실험군 고염분식이군

(측정항목은 O 표시)

마우스 주령 8 12 13 14 15 16 17 18 측정 항목

1. 체중측정 O O O O O O O O

2. 식이섭취량 측정 O O O O O O O

3. 체지방 측정 O

4. 에너지소모량 및 활동량 측정 O 5. 포도당 내당 검

사 O

6. 혈액과 조직 분

석 O

7. 혈압측정 O

【표3-2】 마우스 주령별 실험계획

3) 실험원리 및 방법

가. 체중 및 식이섭취량 측정 : 주 1회 마우스 측정용 저울을 사용하여 체중 및 사료량 을 정확히 측정하고, 넣어준 사료량과 남은 사료량의 차이로 식이섭취량을 계산했 다. 동물 실험에 있어서 체중과 식이섭취량을 측정하는 것은 매우 중요하므로 꼼 꼼하게 실험을 실시했다.

나. 체지방 측정 : 체지방 측정은 Mini-spec LF90이라는 장비를 이용하여 측정하였다.

이 장비는 자기장원리를 이용하여 생체 지방이 포함하고 있는 수소이온의 자성자 기장간-도메인 신호인 자유유도붕괴 데이터로부터 물과 지방간의 스핀-스핀이완시 간 의 차이를 이용하여 전신 지방량 측정값을 얻게 된다.

【그림3-1】 Minispec LF90 기기를 이용하여 마우스 비만도를 측정하는모습

다. 에너지 소비량 및 활동량 측정 : CLAMS(Comprehensive animal metabolic monitoring system) 장비를 이용하여 실시간 에너지섭취량, 활동량, 산소 소모량과 이산화탄소 생성량을 측정할 수 있다. 에너지소비량은 측정된 산소 소모량과 이산화탄소 생성 량으로부터 계산된다[에너지 소모량은 = (3.815 + 1.232 × RQ(호흡상수)) × VO2].

이렇게 측정된 값들은 체중, 체지방과 함께 에너지 균형 분석에 이용된다.

<에너지 균형>

체중 및 체지방 증가 에너지 섭취량 > 에너지 소비량(활동량 포함) 체중 및 체지방 유지 에너지 섭취량 = 에너지 소비량(활동량 포함) 체중 및 체지방 감소 에너지 섭취량 < 에너지 소비량(활동량 포함)

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【그림3-2】 에너지 소비량과 활동량 측정 장비인 CLAMS와 실제 마우스 실험 중에 촬영한 모습

라. 간과 근육의 지방과 콜레스테롤 측정 : 적출 된 간과 근육 조직에서 지방을 추출하여 효소 발색법으로 지방과 콜레스테롤을 측정한다. 지방간을 확인할 수 있다.

【그림3-3】 간 조직에서 지방량 측정과 지방량을 측정을 위하여 조직을 적출하는 모습

마. 생체 포도당대사 항상성 측정

포도당내성검사(glucose tolerance test)를 이용하여 생체 내 포도당대사의 항상성 을 측정한다. 포도당을 체중에 대비하여 같은 양으로 복강에 주입한 뒤에 각각의 정해진 시간에 맞춰서 채혈하여 혈당을 분석함으로써 신체에서 포도당의 처리능력 을 알아보고자 하는 실험이다.

분석 방법 공복 상태에서 일정량을 포도당을 주고 0, 15, 30, 60, 120, 180분 째에 채혈을 하여 혈당과 인슐린 농도 확인

분석 원리 일정량의 포도당에 의해 증가된 혈당을 조절하기 위하여 췌장에서 인슐린이 분비되고, 분 비된 인슐린에 의해 혈당이 조직으로 들어가서 얼마나 빨리 혈당이 낮아지는 확인

결과 의미 각각의 시간대별 그려지는 그래프의 패턴과 그래프의 아래면적을 계산하는 AUC 값으로 췌 장의 인슐린 분비능력과 인슐린에 의해 조직에서 혈당 처리능력(포도당 불내성)을 확인

【표4-4】 포도당 내성 검사의 방법 및 원리

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바. 혈액 지질지표, 혈당, 당화혈색소 등 기타 생화 학 지표 측정 : 자동 생화학분석기(COBAS c111), 당화혈색소분석기를 이용하여 측정하였 다. 분석 원리 및 항목은 다음과 같다. 실험동 물에서 최소 검체 50㎕의 혈액을 채취하여 중 성지방, 총콜레스테롤, HDL 콜레스테롤, LDL 콜 레스테롤, ALT, AST, 혈당, 당화혈색소를 효소

발색법 원리를 이용하여 분석한다. 【그림3-4】 포도당 내성 검사 시에 얻은 혈 액으로 혈당과 당화혈색소를 측정하는 모습

사. 혈압측정 : 설치류(랫드,마우스)의 혈압을 측정하고자 할때 간접적으로 측정가능 하 다. 설치류(랫드,마우스)의 혈압을 수축기압, 이완기압, 평균혈압으로 나 누어 값을 측정 할 수 있다. 여러 마리의 설치류 혈압 측정 시 이용한 다.

4) 패스트푸드 섭취의 인식 개선을 위한 애플리케이션 개발

가.음식항목 설문조사: 우리는 학생들의 식습관 개선과 고지방, 고염분, 액상과당에 대 한 인식개선을 위해 스마트폰 애플리케이션을 개발하고자 하였다. 애플리케이션에 들 어갈 음식항목들을 추가하기 위해서 고등학생 2학년 대상으로 선호하는 음식을 설문조 사하였다. 음식 종류는 햄버거, 치킨, 피자, 라면으로 나누었으며 각 항목 당 가장 많이 알려진 4개의 대표 브랜드의 메뉴를 설문 항목에 넣었다. 아래와 같은 설문지를 작성 하여 각각의 음식들을 대표하는 브랜드 중 가장 선호하는 메뉴 2개를 선택하게 하였 다.

패스트 푸드 선호도 조사(학생용)

학생 여러분 안녕하십니까?

본 설문은 우리학교에서 진행 중인 R&E 프로그램에 필요한 자료수집을 위해 실시하는 것이오니 솔직하고 성실한 답변 부탁드 립니다.

※ 다음 설문의 항목에서 각 브랜드별 선호 메뉴 2가지 메뉴를 선택하여 아래의 네모칸에 해당번로를 써 주십시오.

1)햄버거

맥도날드

①.빅맥

②.치즈버거

③.불고기버거

④.맥스파이시 상하이버거

⑤.쿼터파운더치즈버거

⑥.디럭스 슈림프 버거

⑦.더블불고기버거

⑧.베이컨 토마토 디럭스

롯데리아

①한우불고기버거

②.불고기버거

③.강정버거

④.새우버거

⑤.치즈버거

⑥.데리버거

⑦.치킨버거

⑧.핫크리스피버거

버거킹

①.와퍼

②.불고기와퍼

③.치즈와퍼

④.베이컨와퍼

⑤.갈릭스테이크버거

⑥.치킨버거

⑦.불고기버거

⑧.치즈버거

맘스터치

①.싸이버거

②.스파이시불고기버거

③.디럭스불고기버거

④.휠렛버거

⑤.할라피뇨버거

⑥.케이준망고버거

⑦.핫플러스통살버거

⑧.새우버거

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2)치킨

BBQ

①후라이드

②양념

③치즐링

④순살크래커(순살치킨)

⑤갈릭스

⑥스모크

굽네

①굽네 치킨

②굽네 고추바사삭

③굽네 순살

④굽네 쌀강정

⑤굽네 핫치킨

교촌

①교촌허니

②교촌오리지널

③교촌 후라이드

④교촌 레드치킨

⑤교촌 살살치킨

네네치킨

①후라이드

②양념

③스노윙 치킨

④파닭

⑤구운치킨 마일드

3)피자 4) 라면

①신라면

②삼양라면

③진라면

④너구리

⑤짜파게티

⑥참깨라면

나.설문조사 결과: 신송고등학교 2학년 학생대상으로 패스트푸드 종류별 선호하는 메뉴 를 조사한 결과

패스트푸드 항목 브랜드별 선호도 메뉴 선정

햄버거

맥도날드(빅맥,맥스파이시 상하이버거) 롯데리아(한우볼고기버거, 핫크리스피) 버거킹(와퍼 치즈와퍼) 맘스터치(싸이버거, 스파이 시불고기버거)

치킨 BBQ(후라이드, 양념), 굽네(굽네치킨, 굽네순살), 교촌(교촌 허 니, 교촌오리지널), 네네(후라이드, 스노윙)

피자

피자헛(직화불고기, 베이컨 포테이토) 미스터피자(스위트포테이 토, 포테이토 골드) 도미노(갈릭스테이크, 쉬림프) 59쌀피자(슈퍼 콤비네이션, 포테이토)

라면 신라면, 너구리

위와 같은 패스트푸드 브랜드별 메뉴를 선택하였다. 우리는 이 설문조사를 바탕으로 학 생들이 선호하는 음식에 대한 정보를 제공할 수 있도록 애플리케이션을 계획하였다. 그 리고 선정된 선호 메뉴에 대한 영양소(열량, 나트륨 함량, 지방, 당) 구성과 섭취 후 필수 운동량을 다음과 같은 계산을 통해 환산하여 애플리케이션을 구성하였다.

피자헛

①.직화불고기

②.페페로니

③.수퍼슈프림

④.콰트로

⑤.포테이토

⑥.BBQ콤보

⑦.칠리쉬림프

⑧.베이컨포테이토

미스터피자

①.페페로니

②.스위트포테이토③.갈릭 치즈

④.크림쉬림프

⑤.크런치포테이토

⑥.불고기

⑦.포테이토골드

⑧.쉬림프골드

도미노피자

①.쉬림프

②.갈릭스테이크

③.바비큐

④.포테이토

⑤.슈퍼디럭스

⑥.불고기

⑦.체다치즈

⑧.페퍼로니

59쌀피자

①.고구마피자

②.포테이토피자

③.슈퍼콤비네이션피자

④.불고기피자

⑤.페퍼로니피자

⑥.치즈피자

⑦.스위트골드피자

⑧.씨푸드피자

①신라면

②삼양라면

③진라면

④너구리

⑤짜파게티

⑥참깨라면

⑦짜왕

⑧불닭볶음면

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【표4-5】 햄버거의 영양소 함량에 따른 환산 방법

치킨, 라면, 피자도 햄버거와 같이 밥공기 하나를 300kcal, 소금 한 스푼을 15mg, 버 터 한 스푼을 5g, 각설탕 한 개를 3.4g, 운동량은 밥공기의 개수에 맞춰서 계산하였다.

소수점은 반올림하였다. 애플리케이션에서 눈에 보기 쉽게 밥공기, 소금, 각설탕, 버터, 운동량을 이모티콘으로 표현을 하였다.

4 실험 결과 및 고찰

1) 실험 진행 과정

브랜드 햄버거 열량

(kcal)

나트륨

(mg) 지방 (g) 당 (g) 운동량 (h)

맥도날드

맥스파이시 상하이버거

4 4 3 ÷3 0 0 ≒

1.5밥공기 972÷15≒64 소금스푼

5÷5≒1버터 스푼

7÷3.4≒2개

각설탕 2시간

빅맥 5 0 5 ÷3 0 0 ≒ 1.5밥공기

1 0 5 9÷ 1 5 ≒ 70소금스푼

1 2 ÷ 5 ≒ 2 버 터스푼

8÷3.4≒3개

각설탕 2시간

롯데리아

핫크리스피 버거

5 0 5 ÷3 0 0 ≒ 1.5밥공기

929÷15≒61 소금스푼

5÷3.4≒2개

각설탕 2시간

한우불고기 버거

641÷300≒2 밥공기

1 3 3 0÷ 1 5 ≒ 88소금스푼

1 3 ÷ 5 ≒ 3 버 터스푼

12÷3.4≒4개

각설탕 2시간

버거킹

와퍼 ^619÷300≒2

밥공기

809÷15≒53 소금스푼

1 3 ÷ 5 ≒ 3 버 터스푼

11÷3.4≒4개

각설탕 2시간

베이컨치즈 와퍼

7 8 0 ÷3 0 0 ≒ 2.5밥공기

1 3 6 8÷ 1 5 ≒ 91소금스푼

1 9 ÷ 5 ≒ 4 버 터스푼

8÷3.4≒3개

각설탕 3시간

맘스터치

싸이버거 4 3 8 ÷3 0 0 ≒ 1.5밥공기

766÷15≒51 소금스푼

8÷3.4≒3개

각설탕 2시간

스 파 이 시 불고기버거

299÷300≒1 밥공기

684÷15≒45 소금스푼

8÷3.4≒3개

각설탕 1시간

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일시 실험 및 강의 내용 학습내용 07.20~26

(1주)

• 연구계획과 연구배경 강의

• 실험실안전교육

• 비만과 당뇨병의 발생에 대한 이론 교육

• 실험계획 및 각각의 실험방법에 대한 이론 교육 07.27~02

(2주)

• 국민건강영양조사 자료 분석법 강의

• 국민건강영양자료 확인 방법 습득

• 엑셀 프로그램과 엑셀을 이용한 통계분석 방법 실 습(1)

08.03~09 (3주)

• 실험동물 반입(8주령)

• 마우스 건강상태 확인

• 실험동물 관리 실습 : 마우스 잡는법, 케이지 교환 방법 등

• 체중 및 사료량 측정 방법 실습 08.10~16

(4주)

• 국민건강영양조사 자료 분석

• 정크푸드 문제점에 대한 인터넷 자료 수집 08.17~23

(5주) • 장비 이론 교육 및 실습(1) • Minispec과 CLAMS 장비의 원리 및 예비실험

• 결과 입력 및 분석법 습득

08.24~30

(6주) • 장비 이론 교육 및 실습(2)

• 혈당측정기, 당화혈색소 측정기, 혈액생화학분석기 (Cobas)에 대한 원리 및 예비실험

• 결과 입력 및 분석법 습득

• 파이펫 사용법 습득 08.31~06

(7주)

• 고염분식이에 대한 실험(12주령)

• 30% 과당 음수 제조

• 체중, 식이량, 음수량, 체지방 측정

• 엑셀을 활용한 결과관리 방법 습득

09.07~13 (8주)

• 체중, 식이량, 음수량 측정

• 엑셀 프로그램과 엑셀을 이용한 통계분석 방법 실 습(2)

• CLAMS 장비를 이용한 분석

09.14~20 (9주)

• CLAMS 장비로 측정된 실시간 에너지소비량, 에너 지섭취량, 음수량, 활동량의 결과 분석 교육 및 실 습

09.21~27 (10주)

• 지금까지 결과에 대한 논의 09.28~04

(11주)

• 마우스 꼬리에서 채혈 연습

• 능숙하게 사용할 수 있도록 파이펫사용법 습득 10.05~11

(12주)

• 고염분식이에 대한

실험(17주령) • 체중, 식이량, 음수량, 체지방 측정 10.12~18

(13주)

• 마우스를 해부하여 조직적출 및 채혈연습 10.19~25

(14주)

• 체중, 식이량, 음수량, 체지방 측정

• 포도당내성검사

• 당화혈색소 분석 10.26~01

(15주) • 샘플 분석

• 조직 내 지방량 분석

• 혈액 내 지방 분석

• 결과 정리 및 결론 도출 11.02~08

(16주) • 보고서 작성 • 결과 정리

• 토론 및 보고서 작성 11.09~15

(17주) • 보고서 작성2 • 결과 정리 및 발표 준비

• 보고서 및 발표 포스터 준비

【표4-1】 실험 진행 과정

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2) 국민건강영양조사 자료조사 결과

가. 자료 선정 : 국민건강영양조사 결과 중 만 12-18세 남녀 청소년 546명 중 남학생은 297명, 여학생은 249명 이었다. 그러나 남녀에 따라 체중, 식이섭취 패턴 등이 의미있 는 차이를 나타내어 남학생만 자료 분석에 사용하였다.

나. 실험군의 선정 : 총 297명의 남학생 중 체질량지수 25 이상을 비만군으로, 25 이하를 정상군으로 정의하였을 때 정상 학생은 230명, 비만 학생은 48명 이었다(표 3).

다. 분석 결과 : 평균 만나이는 정상군과 비만군 모두 14세이었다. 정상과 비만군에서 1일 영양소의 섭취는 차이가 없었지만(결과를 포함하지 않음), 식품섭취 빈도에서 비만군 에서 패스트푸드 및 간식의 섭취빈도가 정상군에 비해 2배 이상 많았다(표 3).

라. 결론 : 우리나라 청소년에서도 패스트푸드 및 간식의 섭취빈도는 성인병의 발생에 영 향을 주는 것으로 나타났다. 그럼으로 동물실험을 통해 이들 식품에서 문제가 되고 있는 영양성분인 지방, 액상과당, 염분 중 앞선 두가지 요인은 선행연구로 진행하여 염분에 대한 효과를 알아보기 위하여 동물실험을 진행하였다.

【표 4-2】 만 12-18세 남학생에서 비만에 따른 식품섭취 빈도 및 영양소 섭취량 정상군(n=230) 비만군(n=48) 유의수준 p-value 만나이 (세) 14.5 ±1.89 14.7 ±1.99 0.497 신장 (cm) 167.7 ±0.55 170.6 ±1.10 0.031 체중 (kg) 55.5 ±0.60 78.0 ±1.26 0.001 체질량지수(BMI) (kg/m²) 19.6 ±0.14 26.7 ±1.91 0.001 식품섭취 빈도 : 24시간

물섭취 (200ml) 9.62 ±4.32 7.13 ±0.47 0.787 가정식 반찬 (건) 21.93 ±1.11 23.44 ±2.46 0.577 패스트푸드 및

간식 (건) 2.63 ±0.31 5.65 ±1.01 0.006 과일 (건) 0.40 ±0.05 0.31 ±0.09 0.463 우유 및 두유 (건) 0.08 ±0.02 0.10 ±0.04 0.703 음료 (건) 0.37 ±0.05 0.42 ±0.10 0.615 3) 고염분식이에 의한 결과 분석

가. 체중 분석

6주간 고염분식이를 공급한 결과 정상식이군보다 고염분식이군에서 체중이 10g 감소하였 다. 즉 고염분식이를 함으로써 마우스의 건강상태가 악화 되었단 것을 알 수 있었다. 고 염분사료를 먹은지 초기 2주 동안은 체중의 변화가 경향은 보였으나 큰차이는 보이지 않 았다. 하지만 3주차 에 접어들면서 크게 차이나기 시작하였다.

나. 전신의 체지방 분석 고염분식이를 시작하기 전에는 체구성성분을 두 그룹간에 차이 가 전혀 없었다. 하지만 6주간의 고염분식이를 한뒤 체구성 성분 변화가 극명 하였다. 고 염분식이를 먹음으로써 체중이 6~8g 감소 하였으며 지방, 근육 모두 감소한 것을 확인 할

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수 있었다. 즉 건강하게 체중이 감소 했다기 보다는 마우스의 건강상태가 악화되어 죽어 가고 있는 것이라고 생각한다.

다. 에너지 균형 분석

선행연구에서 비만한 사람들이 염분을 많이 섭취한다는 보고가 있었다. 염분이 비만을 일으키는 것인지 비만한 사람들이 짠음식을 많이 섭취하는 것인지 인과 관 계 파악을 위하여의 CLAMS 장비를 이용하여 실시간 에너지 섭취량과 에너지 소비 량을 분석하였다. 몸무게 차이가 벌어지기 직전인 마우스 13주령에 측정하였다. 체 중은 에너지 섭취량이 에너지 소비량 보다 많았을 때 증가한다. 고염분식이군, 정 상식이군과 비교했을 때 크게 차이가 없었다. 이는 곧 염분으로 인하여 식이량이 증가하거나 또는 염분 자체가 비만을 일으키는 것은 아니라는 것을 반증 해주는 결과이다.

【그림4-3】에너지 섭취량 및 소비량 분석

【그림4-1】체중 변화 추적 【그림4-2】체구성 성분 변화

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라. 조직 별 무게

12주령부터 6주간 고염분식이를 공급한 뒤에 조직을 적출한 것이다. 고염분식이를 한 그룹에서 3가지 종류의 근육 모두가 대조군에 비하여 50% 이상 감소하였다. 간 은 50% 무게가 줄어든 현상을 관찰하였다. 이미 몸무게가 10g 정도 벌어진 상황에 서 조직을 적출 하였기 때문에 흰색지방은 고염분식이군에서 거의 찾아 볼 수가 없 었다. 몸무게에 비하여 특이한 점은 신장이 정상식이군에 비하여 50%이상 무게가 증가하였다. 즉 이는 과다한 염분에 의하여 신장으로써의 기능을 제대로 수행하지 못하고 있을 가능성을 시사해준다.

마. 조직 내 지방량

부검시 얻은 마우스의 조직에서 지방량의 차이에 대해서 확인해 보았다. 그 결과 정상식이군에 비하여 고염분식이군에서 간 내 지방량이 감소 된 것을 확인하였으며 근육 역시 마찬가지 였다. 조직 내 지방량이 줄어들면 건강에 좋은 영향을 줄 것 같지만 현재 고염분식이군 마우스의 상태는 매우 악화된 상태이기 때문에 오히려

【그림4-4】마우스 조직별 무게

【그림4-5】조직 내 지방량 정량 분석

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바. 혈중 지질 분석

정상식이군(n=11) 고염분식이군(n=8) 유의수준 p-value 총 콜레스테롤 (mg/dL) 122.5 ±9.2 146.0 ±9.3 0.124 ALT (U/L) 24.8 ±2.6 103.9 ±46.7 0.142 AST (U/L) 67.1 ±7.8 495.3 ±122.2 0.013 혈중요소질소 (mg/dL) 17.7 ±0.8 68.5 ±6.6 0.022 중성지방 (mg/dL) 77.2 ±14.5 74.7 ±10.3 0.895

【표 4-3】고염분식이 6주간 투여 후 혈액의 지질 성분과 생화학적 인자 분석

고염분식이군에서 지질과 관련된 지표인 총콜레스테롤 중성지방은 크게 변하지 않았다. 하지만 혈중요소질소(BUN)이 상당히 높게 증가한 것을 관찰하였다. 또한 간기능 수치인 ALT, AST 역시 정상식이군에 비하여 차이가 크게 보였다. 앞서 관 찰한 신장크기가 커진 것과 함께 미루어 볼 때 고염분식이로 인하여 신장이 정상적 인 기능을 수행하지 못하였다고 본다. 결국 요소를 제대로 배출 할 수 없기 때문에 요소를 주로 대사하여 처리하는 간에 악영향이 미쳐 결국 간도 심각하게 망가진 것 으로 생각 해 볼 수 있다. 또한 요소 자체로도 독성이 있기 때문에 몸전체 기관에 악영향을 끼쳤을 것으로 생각 된다.

사. 포도당 내성 및 당화혈색소 분석

포도당 주입 후 각각의 시간대별 혈중 포도당 그래프를 보면 고염분식이군이 정 상식이군 보다 포도당을 처리하는 능력이 좋은 것처럼 보인다. 하지만 이는 마우스 에 주사하는 포도당의 양이 마우스의 몸무게 대비로 넣기 때문에 차이가 보일 수 있다. 또한 포도당을 대사하는 능력에 있어서는 크게 문제가 생기지 않았다고 생각 할 수 있다. 하지만 고염분식이군의 마우스들이 포도당 내성 검사 후 11마리 중 8 마리가 폐사 하였다. 이는 과량의 포도당을 흡수하고 배출 해야 하는데 짧은 시간 동안 초과된 포도당은 흡수 하였지만 신장을 통해 배설 하는 부분에 문제가 생기기 때문에 고염분으로 인해 신장에 무리가 있는 상황에 극심한 조건을 가했기 때문에 마우스가 폐사한 것이라고 생각한다.

【그림4-6】 포도당 내성 검사 중 혈중 포도당

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아. 혈압 측정

정상식이군(n=11) 고염분식이군(n=8) 유의수준 p-value 수축기 혈압 (mmHg) 110 ± 5.6 129.9 ± 4.7 0.043 이완기 혈압 (mmHg) 87.1 ± 7.8 98.3 ± 8.2 0.049 평균 혈압 (mmHg) 95.4 ± 4.8 118.5 ± 5.6 0.022

【표 4-3】고염분식이 3주간 투여 후 마우스 혈압 측정

고염분식이를 3주간 투여 한 후 혈압을 측정한 결과이다. 선행연구에서 밝혔듯이 현재 고염분과 고혈압은 많은 연구가 진행되고 있다. 우리 실험역시 마찬가지로 고염분에 의하여 고혈압이 유도된 것을 확인하였다

5 결론 및 제언

1) 고염분식이에 의한 건강악화

가. 고염분식이에 대한 건강상태 지표 악화: 고염분식이를 공급한지 2주차 까지는 마우 스의 체중이 정상식이군과 크게

차이가 없었다. 하지만 3주차 이 후 몸무게가 급격하게 감소하는 현상을 관찰 하였다. 또한 부검시 간의 크기가 정상식이군에 비하여 50%이하로 감소 하였으며 근육량 역시 50%이하 수준으로 감소하였 다. 또한 고염분식이군의 마우스 가 몸무게가 10g이 적음에도 불구

하고 신장이 정상식이군보다 50% 더 커져 있는 것을 확인 하였다. 혈액에서 신장의 기능을 평가할 수 있는 혈액요소질소, 간기능을 평가해 볼 수 있는 ALT, AST를 볼 때 마우스가 건강하게 살이 빠진 것이 아닌 만성신부전에 의한 전신 건강상태 악화 로 인하여 체중이 급격하게 감소한 것이라고 생각할 수 있다.

나. 동물 실험과 사람간의 차이 : 사람의 경우 앞선 선행연구에서 보면 비만한 사람이 염분섭취량이 많음을 알 수 있었다. 그러나 동물실험 결과에서는 염분을 많이 섭취 한다고 해서 체중이 증가하지 않았다. 또한 고염분식이를 공급한 초기에 에너지 섭 취량 및 에너지 소비량을 분석 했을 때 정상식이군과 크게 차이가 없는 것을 확인 하였다. 즉 이를 종합해 볼 때 사람의 경우 비만한 사람이 염분 섭취량이 많은 것

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를 많이 섭취하기 때문에 체중이 증가한 것으로 볼 수 있다. 하지만 우리의 동물 실험에서는 고염분 식이 자체의 Kcal는 정상식이와 같고 염분의 함량만 높기 때문 에 단일 위험인자에 대한 효과만 보인 것으로 유추 해 볼 수 있다. 그러므로 고지 방, 고염분, 고과당 이 3가지 모두가 다 건강에 악영향을 끼친다고 말 할 수 있다.

다. 염분 함량이 많은 식품의 섭취 증가 : 일반적으로 많은 사람들이 맛있다고 느끼는 음식들과 맛없다고 느끼는 음식들의 차이점은 무엇일까? MSG, 설탕과 같은 다른 조미료도 있을 수 있겠지만 사람은 염분이 적절히 들어가 있는 음식을 더 선호 한 다. 사찰음식이 건강에는 좋다고 하지만 처음 접하는 사람들 입에 맞지 않는 것을 생각해 보면 알 수 있다. 이렇게 청소년기부터 염분함량이 높은 정크푸드에 지속적 으로 노출 되게 된다면 동물 실험 결과처럼 젊고 건강할 때 는 건강에 아무 이상이 없을 수 있지만 본인도 모르는 사이에 신장기능 저하로 인하여 전신의 건강에 적신 호가 켜질 수 있다는 것을 명심해야 한다.

2) 패스트푸드 섭취의 인식 개선 방안

가. 애플리케이션 개발: 우리는 학생들의 식습관 및 패스트푸드에 대한 인식개선을 위 해 학생들을 대상으로 선호하는 패스트푸드 메뉴를 설문조사 한 뒤 그 결과를 바탕으 로 패스트푸드 메뉴의 정보를 제공해주는 애플리케이션을 개발하였다.

나. 애플리케이션 How much calrorie? 설명

1)메뉴: 대표적인 4가지 패스트푸드 종류 중 한 항목을 선택한다.

2)브랜드: 각 패드트푸드 종류에 해당하는 대표 브랜드를 선택할 수 있다.

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3)메뉴: 각 브랜드당 학생들이 가장 선호하는 2가지 메뉴 중 하나를 선택할 수 있다.

4)음식 정보: 각 메뉴에 해당하는 정보를 볼 수 있으며 학생들의 빠른 이해를 위해 열 량은 밥공기와 운동량, 나트륨은 소금 한 푼, 지방은 버터, 당은 각설탕으로 표시하였 다.

다. 애플리케이션의 기대효과: 애플리케이션 How much calrorie? 는 학생들의 식습관 및 패스트푸드에 대한 인식개선을 위해 학생들이 선호하는 패스트푸드의 선호 브랜드와 메뉴에 대한 영양정보를 제공해주며 각 영양정보를 아이콘으로 표현하여 시각적 효과를 부각시켰 다. 또한 이미지로 영양정보를 확인함으로써 쉽게 인식할 수 있고, 브랜드별 동일메뉴 비교 가 쉬웠다. 평소 즐겨 먹는 패스트푸드 섭취 전에 How much calrorie? 어플리케이션을 확 인함으로 선택할 때 신중한 선택과 패스트푸드에 대한 경각심을 가질 수 있게 되었다. 그리 고 패스트푸드 섭취 횟수를 줄여야 겠다는 인식을 갖게 되었다.

3) 참고문헌

(1) 박주연, 우리나라 소아의 과체중 및 비만 유병률 : 소아-청소년 코호트 연구 결과를 중심으로, 질병관리본부 연간 보고서

(2) http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2109549&cid=51038&categoryId=51038 (3) 패스트푸드의 영양함량 및 섭취실태 조사 결과-패스트푸드 세트메뉴,

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(4) Tetri LH, Basaranoglu M, Brunt EM, Yerian LM, Neuschwander-Tetri BA. Tetri LH, Basaranoglu M, Brunt EM, Yerian LM, Neuschwander-Tetri BA. Severe NAFLD with hepatic necroinflammatory changes in mice fed trans fats and a

high-fructose corn syrup equivalent. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2008 Nov;295(5):G987-95.

(5) Walker RW1, Dumke KA2, Goran MI3. Fructose content in popular beverages made with and without high-fructose corn syrup. Nutrition. 2014

Jul-Aug;30(7-8):928-35. doi: 10.1016/j.nut.2014.04.003. Epub 2014 Apr 18.

(6) Elliott SS, Keim NL, Stern JS, Teff K, Havel PJ. Fructose, weight gain, and the insulin resistance syndrome. Am J Clin Nutr. 2002;76:911–922.

(7) http://www.prnewswire.com/news-releases/411-declared-national-read-your-labels- day-by-citizens-for-health-197284841.html

(8) http://www.news.emory.edu/stories/2014/11/fructose_adolescents_sfn/index.html (9) http://www.newsis.com/ar_detail/view.html?ar_id=NISX20140919_0013179756&cID =10201&pID=10200

(10) Wolfgang MJ, et al. Regulation of hypothalamic malonyl–CoA by central glucose and leptin. Proc Natl Acad Sci USA. 2007;104:19285–19290

(11) Cha SH, Wolfgang M, Tokutake Y, Chohnan S, Lane MD. Differential effects of central fructose and glucose on hypothalamic malonyl-CoA and food intake. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Nov 4;105(44):16871-5. doi: 10.1073/pnas.0809255105.

Epub 2008 Oct 29.