Effect of Xylitol on Streptococcus mutans

(1)

123

자일리톨의 Streptococcus mutans 억제 효과

김주원

^†

서라벌대학 치위생과

Effect of Xylitol on Streptococcus mutans Joo-Won Kim

^†

Department of dental hygiene, Sorbol College, 165, Chonghyo-dong, Gyeongju-city, Gyeongbuk, Korea

Abstract To examine whether the effects of chewing gum containing xylitol are purely based on xylitol itself rather than the preventive effects on dental caries based on other constituents or factors, gargling was done using xylitol solution which was diluted in a distilled water. Then, attempts were made to perform an experiment for the bacterial activity of S.

mutans depending on the amount of xylitol. Gargling was done using solutions containing xylitol at an amount of 30, 50, 60, 70, 80 and 90% with the same methods after 48 hours. When gargling was done using a solution containing xylitol at a volume of 60% in those who experienced dental caries, the bacterial activity of S. mutans was decreased by 35% as compared with the control group. When gargling was done using a solution containing xylitol at a volume of 70%, the bacterial activity of S. mutans was decreased by 80% as compared with the control group. These results indicate that there was a significant difference between the two groups (p<0.05). Besides, similar result appeared in those who did not experience dental caries(p<0.05). Based on the above results, under the hypothesis that the effects of xylitol contained in a chewing gum were not associated with other constituents, it is presumed that the amount of xylitol at a ratio of > 70%

is effective in reducing the bacterial activity of S. mutans with no respect to experiences of dental caries. But we need an another experiment to confirm whether this result is due to xylitol's effect or not.

Key words Streptococci mutans , Xylitol, Chewing gum, Dental caries

서 론

구강에 서식하는박테리아에 의해 자당

,

^전분 ^등이 ^분

해되면서 생기는산

(acid)

으로 인한

,

치아의 법랑질이 손

상되는치아 우식증은이환율이 높은 만성 질환중 하나 이다

.

효과적인예방법으로 많은연구가이루어지고있으 나완전한자당섭취의제한이어려우므로대체물질들이 개발되고 있다

.

^개발되고 ^있는 ^당 ^{알코올로는}

xylitol, sorbitol, mannitol, maltitol, lactitol, lycasin, palatinit

등 이 있으며이 중 자일리톨은 자당과같은 정도의당도를 가지며구강내세균에의해즉시분해되지않는당알코 올로우식예방에큰효과를보인다¹⁾

.

^자당과^비슷한^맛을

내고청량감을주는천연소재감미료인자일리톨의화학 식은

C

5

H

12

O

5이며 분자량은

152.15

^이다

.

^치아 ^우식증에

대한자일리톨의효과는단기간사용시타액과치태내의

S. mutans

의감소효과를보이고²⁾장기간사용시

xylitol-

resistant mutans

^균종이 ^{나타난다는} ^보고가 ^있다^3,4)

. S.

mutans

균종은 유전적

,

혈청학적

,

생화학적 차이에 따라

S. cricetus, S. rattus, S. mutans, S. sobrinus, S. downei, S. macacae, S. ferus

등

7

개의세균으로 분류되며⁵⁾

,

이중

S. mutans, S. sobrinus

가 인간의 구강 내에서 가장 많이 발견되고

,

사람의 치아 우식증과 가장 관련이 깊으며우 식부위의 치태내에나타나는 것으로보고되고 있다⁶⁾

.

또

한

Helderman

^등은 ^{역학조사에서} ^두 ^세균 ^중

S. mutans

이

S. sobrinus

보다 치아우식부우위에서 더많이 나타난

다고 하였다⁷⁾

.

^{자일리톨을} ^이용한 ^필란드 ^{연구에서는} ^어

린이의치아우식증이

30~60%

감소하였고⁸⁾캐나다

,

타일

랜드

, French Polynesia, Belize

^에서^이루어진 ^{연구에서도}

유사한결과를보였다^9-11)

. Scheinin

등은자일리톨에대한

초기 임상연구에서 자당과자일리톨에 대한 우식치면 지 수를 비교하였고¹²⁾국내 연구에서도 자일리톨 저작에 의 한 유치 우식증 예방효과를 비교분석하였고¹³⁾

,

혼합치열

기의 어린이의 경우 하루

3

^회

,

^총

10 g

^의 ^자일리톨 ^껌을

4

개월이상꾸준히사용하였을경우치아우식효과가있 는 것으로발표했다¹⁴⁾

. Aquirre-Zero

^등과

Edgar

^등은^자

당이함유되지않는여러가지무설탕껌이타액분비를증

†

Corresponding author Tel: 054-770-3663 Fax: 054-770-3649

E-mail: [email protected]

(2)

가시키고젖산생산을감소시켜치태내의산도를중화시 킬 수 있고 구강 내 잔존 당을 감소시킴으로써 타액 내 무기이온의과포화를증가시킨다고하였다^15,16)

.

Honkala

와

Honkala

는 치아 우식증을 예방하기 위하여

모든 어린이에게 자일리톨섭취를권장하기 보다는선택 적으로 다발성 우식증을 가진 어린이

,

^구강위생 ^지수가

낮게 나타난 어린이

,

구강 건강을 소홀히 하는 어린이들 과 같이 우식 위험군에서 자일리톨을 섭취 하도록 하는 것이 합리적이라고 주장했다¹⁷⁾

.

이러한 자일리톨을 식빵 에첨가하여당뇨환자나심장병같은특별한의학적문제 가있는환자에게효과가나타는데이런저칼로리제품으 로 다이어트에 효과가 있다는 연구도 있다¹⁸⁾

.

^최근 ^식품

의약품안전청이나 보건복지가족부의

[

일반식품의 유용성 표시

,

광고 인정범위지침

]

에

“

자일리톨껌이 충치예방 효 능을 표방하려면 감미료의함량을 최소로 몇

%

^이상이어

야한다

”

는 조건을제시하였다

.

또한식품의약품안전청공

고

[

^제

2009-248

^호

]

^에^의하면

“

^껌 ^포장지에^{산화방지제}^표

시를 의무화

”

하도록 하였고

2009

년

12

월부터 껌 포장지

에껌의첨가물인산화방지제의표시가의무화되었다

.

^본

연구는자일리톨 함유의씹는껌이다른성분이나요소에 의한치아우식예방 효과가아니라

,

^순수한^자일리톨 ^만

의효능을알아보기위해증류수에희석시킨자일리톨용 액으로가글한후

,

자일리톨의함량에따라

S. mutans

활 성화에미치는영향을실험하고자하였다

.

재료 및 방법 1. 재료 및 연구계획

경주에거주하는

S

대학학생가운데최근

1

개월이내에 항생제를 복용하지 않고

,

이틀

(48

시간

)

내에 항균 양치액 이나 전문가 불소도포를 받지 않은

19

^세에서

21

^세 ^나이

의 학생중 치아 우식경험이있는 학생

7

명과 치아우식 경험이없는학생

7

^명으로^나누어 ^총

14

^명을 ^{실험군으로}

선발하였다

.

선정된

14

명에서대조군은 자일리톨함유제

품을전혀음용하거나씹지않은상태에서통속적인 양치 후 채취한 타액으로 하였고

,

비교군은 같은 학생에게서 일정한자일리톨함량의용액을가글한후채취한타액으 로 정하였다

.

실험에 사용할 자일리톨 희석 용액은 시판

되는 껌의 자일리톨 함량과 비슷한

30%, 50%, 60%,

70%, 80%, 90%

^로^만들었고 ^각각의^희석^용액^가글^실험

은 이전 실험으로 인한 영향을 최소화하기 위해

48

시간 경과후 실시하였다

.

^본^연구에^사용된

100%

^{자일리톨로}

구성된 핀란드산

(Danisco Sweteners oy, kotka, Finland)

을활용하였다

(Fig. 1).

2. 배양방법

타액속의

Streptococcus mutans

의활성을 측정하기위 하여

Dentocult

^®

SM Strip mutans Kit(Orion Diagnostica CO., P.O.Box 83, Fl-02101 Espoo, Finland)(Fig. 2)

^로^판

정하였다

.

Kit

^내

Bacitracin Tablet

^을^배양액이^담긴^용액^속에^넣

어 녹인다

. Paraffin Wax

를

1

분간측정 환자에게씹게한

후

Screening Strip

^을 ^구강^내의 ^혀 ^위에^올리고 ^입을^가

볍게다물게한다음큰힘을가하지않은상태에서 전체

Fig. 1. Xylitol 100% powder produced in Finland.

Fig. 2. Dentocult

^®

SM Strip mutans Kit (Orion Diagnostica CO., Finland)

Fig. 3. Culture medium in incubator.

(3)

면에 타액이 잘 묻도록

10

^초간 ^고정한다

.

^타액이 ^묻은

Strip

을 배양액에 꽂은 다음 마개를 조금 느슨하게 닫은

후

37

^o

C

^항온 ^{배양기에서}

48

^시간 ^{배양하였다}

.

^대조군과

비교군의타액은실험의객관성을위해식사후

2

시간경 과된시점에서채취하였고자일리톨함량이다른각각의

용액

5 ml

를입에물고

5

분간가글한후뱉게한뒤다른

음식을전혀섭취 않은상태에서

30

^분^후 ^비교군의 ^타액

을채취후 배양하였다

.

구강내 자일리톨의성분이없어

지도록

48

시간 경과 후 같은 방법으로 자일리톨

30%,

50%, 60%, 70%, 80%, 90%

^용액으로 ^가글 ^후 ^실험을^하

였다

.

실험을위한 배양액

84

개를준비한후

(Table 1),

세

균배양기에서

48

^시간^{배양하였다}

(Fig. 3).

3. Streptococcus mutans 활성도 측정(caries activ- ity test)

다음의 표준 판정표를 이용하여 우식활성도를 점수화

한다

(Fig. 4).

^{우식활성도가}

0(negative)

^이면^음성

, 1(mild)

이면경도활성도

, 2(moderate)

이면중등도활성도

, 3(severe)

이면고도활성도이다

.

4. 통계

자일리톨 함량에 따른

S. mutans

활성도의 결과

(Table

2, Fig. 5~6)

^분석은

SPSS

^의

ANOVA(analysis of variance)

로 하였고우식경험유·무에따른

S. mutans

활성도의

결과분석은분석은

Student's paired t -test

로하였다

.

결 과

각군당

7

명으로시작한실험군에서

xylitol

사용전우 식유경험자와 우식무경험자의

S. mutans

활성도 실험이 이루어 졌다

.

우식 유경험자의

S. mutans

활성도의 결과

는

7

^명^중

1

^명이

Class2

^의^중등도^활성도를 ^{나타냈으며}

6 Table 1. Specimen for Experiments

Specimen Pellets

Experienced of dental caries Inexperienced of dental caries

Control group

State of don't apply xylitol solution a b

c d e f g

a-1 b-1 c-1 d-1 e-1 f-1 g-1

14 pcs

Comparison group

30% 50% 60% 70% 80% 90% 30% 50% 60% 70% 80% 90%

84 pcs State of applying xylitol solution

A B C D E F G

A B D C E F G

A B C D E F G

A-1 B-1 C-1 D-1 E-1 F-1 G-1

A-1 B-1 D-1 C-1 E-1 F-1 G-1

A-1 B-1 C-1 D-1 E-1 F-1 G-1

A-1 B-1 D-1 C-1 E-1 F-1

total G-1 98 pcs

Fig. 4. Standards chart for screening strip.

(4)

명이

Class3

^의^고도^활성도를^보인^반면^우식^{무경험자의}

SM

^활성도의^결과는

7

^명^중

4

^명이

Class2

^의^중등도^활성

도를 나타냈으며

3

명이

Class3

의 고도활성도를 보였다

.

Class2

^는^타액

1 ml

^당

10

⁵

~10

⁶^마리의^세균수를^의미하며

Class3

는 타액

1 ml

당

10

⁶마리 이상의 세균수를 의미하

며단측검정에서유의성을보였다

(Table 3).

자일리톨 함양에 따른

SM

^활성도는 ^우식^경험과 ^관계

없이 자일리톨 함유량이

50%

이상 차이가났을 때만유

의성을보였다

(Table 4).

Table 2. Effect of xylitol solution on salivary levels of S. mutans at baseline and 24 hours follow up

Experience

dental caries of Specimen Activity of SM

Control group

Experienced

State of don't apply xylitol solution

a 3

b 3

c 2

d 3

e 3

f 3

g 3

Inexperienced

a-1 3

b-1 2

c-1 2

d-1 2

e-1 3

f-1 3

g-1 2

Comparison group

State of applying xylitol solution 30% 50% 60% 70% 80% 90%

Experienced

A 3 3 3 1 0 0

B 3 2 2 0 0 0

C 2 3 2 1 1 0

D 3 3 0 2 2 1

E 2 2 1 0 0 0

F 3 2 3 0 0 0

G 3 1 2 0 0 0

Inexperienced

A-1 3 3 3 0 0 0

B-1 2 2 2 0 0 0

C-1 2 2 2 0 0 0

D-1 3 1 0 1 0 1

E-1 3 3 1 0 0 0

F-1 3 3 3 0 0 0

G-1 3 2 1 0 0 0

Fig. 5. Comparison of S. mutans activity state between Person which do not experience caries and Person which experience caries.

Fig. 6. Comparison of S. mutans activity state of applying xylitol solution between state of don't apply xylitol solution.

Table 3. S. mutans activity's t-test analysis of experienced of dental caries between inexperienced of dental caries at state of don't apply xylitol solution

　 Experienced of

dental caries Inexperienced of dental caries

Mean 2.857143 2.428571

Dispersion 0.142857 0.285714

Number 7 7

Pearson correlation

coefficients 0.353553

Hypothesis Average

differences 0

Degree of freedom 6

P(T<=t) 0.03907 t critical value

one-tailed tests 1.94318

(5)

고 찰

치아 우식증을 일으키는원인으로는 치아 표면에생성

된 플라그

(plaque)

^를 ^들 ^수 ^있다

.

^음식물을 ^섭취할 ^때 ^입

안에 음식 찌꺼기가 남게 되는데

,

플라크를이루고 있는 세균에의해 입 안에남아있는 당분이나 전분등이 분해 되면서발생하는 산이치아면의 법랑질을용해하여손상 되면치아우식증이발생하게된다

.

자일리톨 껌을씹게되면타액의분비가촉진되고구강 내의산도의 변화가일어나며 구강내산 생성을덜 일으 키는 세균의 군락을 형성하며¹⁹⁾ 치태와 타액 내의

S. mutans

군락의정량적인 감소가나타났다고 보고되고 있

다^20,21)

.

^또한

70%

^의 ^자일리톨 ^껌을

3

^개월간 ^{사용하였을}

때

S. mutans

군락의정량적인감소가보여졌다는보고는

껌의 자일리톨 함량에 따른 효과를 보고하고 있다²²⁾

.

현 재 자일리톨은 대체당일 뿐만 아니라충치억제제로 인식 된다²³⁾

.

치아우식증을 예방하기위해알약형태의껌

,

막 대형태의껌

,

^사탕

,

^정제

,

^차가운^발포성^음료

,

^쿠키

,

^푸딩

등이 시판되고 있으며²⁴⁾

,

특히 자일리톨이 함유된 껌을 씹는경우보다

,

^높은^농도의^자일리톨 ^성분이^치면에^바

로닿게되어좋은결과를예측할수있다²⁵⁾

.

하지만 이러한

S. mutans

^군락의^감소가 ^껌의 ^다른^성

분때문인지껌의고무성분의치면쓰림때문인지는확인 할 수없으며앞으로는 자일리톨껌에

‘

^충치예방

’

^효능을

함부로 표시할수 없게 된다고 식품의약품안전청은 밝히 고 있다

.

^이는 ^{자일리톨을} ^함유한 ^껌의

‘

^충치예방

’

^효능

표시 요건을강화하는 가이드라인을 마련하는계기가될 것이며 이를 위한 객관적인 데이터를 입증하기 위해 본 실험을하게되었다

.

본연구에서우식경험자의경우에

xylitol

이

60%

함유

된 용액으로 가글하였을 때 대조군대비

35% S. mutans

활성도의 감소가있었으나

, Xylitol

이

70%

함유된용액으

로 가글하였을 때 대조군대비

80% S. mutans

활성도의

감소가있어

70%

이상일때

S. mutans

활성도에많은영

향을미친다는 것을알 수있었다

.

또한우식비경험자의

경우에도

Xylitol

^이

60%

^함유된 ^용액으로^{가글하였을}^때

대조군 대비

29% S. mutans

활성도의 감소가 있었으나

Xylitol

^이

70%

^함유된^용액으로^{가글하였을}^때^대조군^대

비

95% S. mutans

활성도의감소가 있는 것으로나타났

다

.

^이는 ^{자일리톨이} ^씹는 ^{껌으로서의} ^기능 ^뿐만 ^아니라

Table 4. S. mutans activity's ANOVA of change in xylitol content

I J I-J Standard error Sig 95% Confidence interval

Max. Min.

30%

50% 60%

70% 80%

90%

.42857*

.85714*

2.14286*

2.28571*

2.57143*

.39841 .39841 .39841 .39841 .39841

.888 .285 .000 .000 .000

-.7701 -.3415 .9442 1.0871 1.3728

1.6272 2.0558 3.3415 3.4844 3.7701

50%

30% 60%

70% 80%

90%

-.42857*

.42857*

1.71429*

1.85714*

2.14286*

.39841 .39841 .39841 .39841 .39841

.888 .888 .002 .001 .000

-1.6272 -.7701 .5156 .6585 .9442

.7701 1.6272 2.9129 3.0558 3.3415

60%

30% 50%

70% 80%

90%

-.85714*

-.42857*

1.28571*

1.42857*

1.71429*

.39841 .39841 .39841 .39841 .39841

.285 .888 .029 .012 .002

-2.0558 -1.6272 .0871 .2299 .5156

.3415 .7701 2.4844 2.6272 2.9129

70%

30% 50%

60% 80%

90%

-2.14286*

-1.71429*

-1.28571*

.14286*

.42857*

.39841 .39841 .39841 .39841 .39841

.000 .002 .029 .999 .888

-3.3415 -2.9129 -2.4844 -1.0558 -.7701

-.9442 -.5156 -.0871 1.3415 1.6272

80%

30% 50%

60% 70%

90%

-2.28571*

-1.85714*

-1.42857*

-.14286*

.28571*

.39841 .39841 .39841 .39841 .39841

.000 .001 .012 .999 .979

-3.4844 -3.0558 -2.6272 -1.3415 -.9129

-1.0871 -.6585 -.2299 1.0558 1.4844

90%

30% 50%

60% 70%

80%

-2.57143*

-2.14286*

-1.71429*

-.42857*

-.28571*

.39841 .39841 .39841 .39841 .39841

.000 .000 .002 .888 .979

-3.7701 -3.3415 -2.9129 -1.6272 -1.4844

-1.3728 -.9442 -.5156 .7701 .9129

*.<.05

(6)

가글 제품으로서도 그 기능을 할 수 있다는 것을 알 수 있었다

.

이후증류수에 희석된자일리톨용액의복용회

수가

S. mutans

의활성도에미치는영향의실험이이루어

진다면자일리톨가글의상용성에한발더나아갈수있 을것으로판단된다

.

요 약

자일리톨 함유의씹는껌이다른성분이나요소에의한 치아우식예방효과가아니라

,

^순수한^자일리톨 ^만의^효

능을 알아보기 위해 증류수에 희석시킨 자일리톨 용액으 로가글한후

,

^{자일리톨의}^함량에^따라

S. Mutans

의활성 화에미치는영향을실험하고자하였다

.

대학

1~2

학년을 대상으로 치아우식유경험자와무경험 자에게 자일리톨 용액으로

SM

^활성도를 ^조사해 ^보았다

.

대조군과비교군의타액은실험의객관성을 위해식사후

2

^시간 ^경과^된 ^시점에서^{채취하였고} ^자일리톨^함량이 ^다

른각각의용액

10 ml

를입에물고

5

분간가글한후뱉게

한 뒤다른 음식을전혀섭취 않은상태에서

30

^분 ^후 ^비

교군의타액을채취후배양하였다

.

또한구강내자일리 톨의 성분이 없어지도록

48

^시간 ^경과 ^후 ^같은 ^방법으로

자일리톨

30, 50, 60, 70, 80

^그리고

90%

^용액으로 ^가글

후실험한결과다음과같은결과를얻었다

.

1.

자일리톨용액을전혀 음용하지않은상태에서 치아

우식유·무경험자의활성도는유의성이없었다

.

2.

^치아우식^경험은^자일리톨^용액의 ^효과에^영향을^미

치지않았다

.

3.

^치아우식 ^경험자의 ^경우에 ^{자일리톨이}

60%

^함유된

용액으로가글하였을 때대조군 대비

35% S. mutans

활성도의감소가있었고

,

자일리톨이

70%

함유된용 액으로 가글하였을 때 대조군 대비

80% S. mutans

활성도의감소가 있어 두 군 사이에 유의성이 있었 다

(p<0.05).

4.

치아우식 비경험자의 경우에도 자일리톨이

60%

함 유된 용액으로 가글하였을 때 대조군 대비

29% S.

mutans

활성도의감소가있었고

,

자일리톨이

70%

함 유된 용액으로 가글하였을 때 대조군 대비

95% S.

mutans

활성도의 감소가 있어 두 군 사이에 유의성

이있었다

(p<0.05).

이상의 결과로 미루어볼 때 씹는 껌의 자일리톨 효과 는 다른 성분이 영향을 미치지 않는 다는 과정 하에서

70%

^이상의^자일리톨^함량이^치아우식^경험의 ^유·무와

관계없이

S. mutans

활성도의 감소 효과가 있는 것으로

사료된다

.

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