• 식품기술
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• 제15권3호
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• pp.84-91
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• 2002

식이 섬유질에는 여러 종류가 있고 그 종류에 따라 short chain fatty acid(SCFA)의 생산 등 생리작용도 크게 다르다. 식이 섬유질 중 수용성은 장내세균의 발효를 받아 butyrate, acetate, propionate 등의 SCFA를 생산한다. 수용성 식이 섬유질을 섭취함으로서 SCFA의 생산을 증가시키고 대장점막증식, 물.전해질 흡수 촉진, 혈류량을 증가시키는 작용 외에 면역조절 작용을 가지고 있다. 식이 섬유는 장관계 질환 중의 하나인 염증성 장질환 특히 궤양성 대장염의 치료법으로서 기대되고 있으며, 암세포 연구에서는 butyrate 가 apoptosis 유도작용과 발암유전자의 억제효과가 확인되고 있으나 역학 연구에서는 식이 섬유질에 의한 대장암 예방효과는 아직 불확실하다. 모든 유형의 식이 섬유질은 건강 식품으로서 사용되고 있으며, prebiotic으로서도 주목받고 있다. 또한 경장 영양제에도 각종의 식이 섬유질이 첨가되어 있다. 그러나 충분한 양의 비타민과 무기질을 함유한 고섬유질식과, 건강 식품으로서의 식이 섬유질을 같은 의미로 해석하기에는 여러 가지 문제가 남아 있다.

• Food Science and Biotechnology
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• 제15권1호
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• pp.51-56
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• 2006

We investigated the effects of fructooligosaccharides and chicory inulin on the profiles of cecal and fecal short-chain fatty acids (SCFAs) and fecal bile acids in rats. Thirty-six Sprague Dawley male rats weighing about 190 g were randomly divided among four treatments; control diet, control diet +6%(w/w) fructooligosaccharide (POS), control diet +6% chicory inulin oligosaccharide(CIOS), and control diet +6% chicory inulin(CI). The rats were pair-fed and experimental diets were maintained for 5 weeks. Cecal and fecal pH was significantly decreased in rats that were fed fructooligosaccharides and chicory inulin. Cecal propionate was significantly elevated in rats fed CIOS diets, and butyrate was lower in rats fed FOS and CI than control values. Cecal lactate was significantly higher in the FOS group than in the control group. The fecal excretions of acetate and total SCFA were 200-300% higher in rats that were fed fructooligosaccharides and chicory inulin than in the control group. Lactate excretion was highest in rats that were fed FOS, followed by those fed CIOS and CI. The cholic acid and total bile acid concentrations in feces were significantly lower in the rats that were fed fructooligosaccharides and chicory inulin. The deoxycholic acid concentrations in wet feces were significantly lower in the groups of rats that ate CIOS (0.186 mM), FOS (0.274 mM), and CI (0.362 mM) than in the control group (0.595 mM). Among the fructans, short-chain fructooligosaccharide was more effective at decreasing colonic pH and lactate production, but medium-chain chicory inulin oligosaccharide was more effective at increasing fecal butyrate and lowering the fecal secondary bile acid concentration.

• Nutrition Research and Practice
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• 제4권6호
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• pp.470-476
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• 2010

The resistant dextrin NUTRIOSE$^{(R)}$, developed from starch, is expected to act as a prebiotic. The aim of this study was to determine the effects of NUTRIOSE$^{(R)}$ on cecal parameters, short-chain fatty acid (SCFA) concentrations, and fecal excretion in rats. In an initial experiment, twenty-four male Fischer F344 rats were randomly assigned to one of the following four treatments for 14 days: G0 (control diet), G2.5 (control diet+2.5% of dextrin), G5 (control diet + 5% of dextrin), and G10 (control diet + 10% of dextrin). After 14 days, total cecal weight, cecal content, and cecal wall weight were significantly increased in G5 and G10 compared to G0. At the same time, cecal pH was significantly lower in G10 compared to G0. Total SCFA concentration was significantly higher in G10 than in G5, G2.5, and G0, and significantly higher in G5 than in G0. Acetate, butyrate, and propionate concentrations were significantly increased in G5 and G10 compared to the controls. In a second trial based on a similar design, eighteen male Fischer F344 rats were treated with a control diet supplemented with 5% of dextrin or 5% of fructo-oligosaccharide. The results obtained with NUTRIOSE$^{(R)}$ were similar to those obtained with the fructo-oligosaccharide. In a third experiment, two groups of 5 Fischer F344 rats were orally treated with 100 and 1,000 mg/kg NUTRIOSE$^{(R)}$, respectively, and from 18% to 25% of the dextrin was excreted in the feces. The results of these three studies show that the consumption of NUTRIOSE$^{(R)}$, by its effects on total cecal weight, cecal content, cecal wall weight, pH, and SCFA production, could induce healthy benefits since these effects are reported to be prebiotic effects.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제52권3호
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• pp.199-204
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• 2010

The objective of this study was to evaluate the effect of the different types and levels of prebiotics on intestinal microflora and fermentation products in the in vitro fermentation model. The prebiotcs used in this study were IMO (iso-malto oligosaccharide), CI (partially digested chicory-inulin), RA (raffinose) and CD (cyclodextrin). Experimental diet for growing pigs was predigested by digestive enzymes and this hydrolyzed diet was mixed with buffer solution containing 5% fresh swine feces. Then, the mixture was fermented with or without prebiotics at the concentrations of 0.5 and 1.0% for 24 h. Samples were taken at 24 h, and viable count of micoflora, gas, pH, volatile organic compounds and short-chain fatty acids were determined. The viable count of Enterobacteriaceae was significantly decreased (p<0.001) in all treatments added with prebiotics in comparison to control without prebiotics. However, the increase of lactic acid bacteria was observed in the prebiotics treatment. Gas production increased as the level of prebiotics increased. The pH values in the fermentation fluid decreased in a dose-dependent manner with increasing the concentration of prebiotics. The fermentation with prebiotics resulted in the reduction of malodorous compounds such as ammonia, hydrogen sulfide, indole and skatole. The increase in short-chain fatty acid (SCFA) production was observed in the treatments with prebiotics. In conclusion, the results of this study demonstrated that the fermentation with prebiotics was effective in reducing the formation of malodorous compounds and increasing lactic acid bacteria and SCFA. These effects depended on the concentration of prebiotics. Moreover, further study is needed to determine whether the in vitro efficacy on the reduction of malodorous compounds and increase of SCFA would also be observed in animals.

• BMB Reports
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• 제56권7호
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• pp.404-409
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• 2023

This study investigates the relationship between cancer cachexia and the gut microbiota, focusing on the influence of cancer on microbial composition. Lewis lung cancer cell allografts were used to induce cachexia in mice, and body and muscle weight changes were monitored. Fecal samples were collected for targeted metabolomic analysis for short chain fatty acids and microbiome analysis. The cachexia group exhibited lower alpha diversity and distinct beta diversity in gut microbiota, compared to the control group. Differential abundance analysis revealed higher Bifidobacterium and Romboutsia, but lower Streptococcus abundance in the cachexia group. Additionally, lower proportions of acetate and butyrate were observed in the cachexia group. The study observed that the impact of cancer cachexia on gut microbiota and their generated metabolites was significant, indicating a host-to-gut microbiota axis.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제32권3호
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• pp.427-438
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• 2015

폭염에 노출된 육용오리에서 짧은 사슬지방산(short chain fatty acid, SCFA), 혈액 프로파일 및 생산성에 관한 베타인 800 ppm 함유사료의 급여시기 별 차이를 조사하였다. 오리 (Cherry valley, Anas platyrhynchos) 240 마리를 4처리 3반복(반복 당 20마리)으로 완전임의배치 한 후 42일 간 사육하였다. 4개의 처리구는 C(베타인 무첨가 폭염 대조군), T1(베타인 800 ppm 사료 무제한 급여군), T2(베타인 800 ppm 사료 오전 05:00-10:00, 오후 17:00-20:00 제한급여군), T3(베타인 800 ppm 사료 17:00-10:00 야간 제한급여군)로 구분하였다. 42일령 체중은 T2, T1, T3 순서로 베타인 사료 급여시기 처리구가 폭염 대조군에 비해서 증가하였으나 T1, T3 사이의 유의차는 없었다. 사료요구율은 베타인을 함유하지 않은 사료의 무제한 급여 폭염 대조군이 베타인 사료의 급여시기 처리군에 비해서 높았으나 T1, T2, T3 사이의 유의차는 없었다. PLT, MPV를 제외한 적혈구 및 혈소판의 프로파일은 베타인 함유사료를 급여하는 시기에 따라서 통계적인 유의차가 인정되었다. 혈액 $K^+$를 제외한 $Na^+$, $Cl^-$은 베타인 함유사료를 오전, 오후로 구분하여 급여해준 T2가 다른 두 개의 처리군에 비해서 유의하게 높았다. 혈액 가스는 T2가 다른 두 개의 처리군에 비해서 일반적으로 높은 경향을 보였다. 총 SCFA, 초산, 프로피온산은은 T2가 다른 두 개의 처리군에 비해서 높은 경향을 보였으나 이와 반대로 뷰티르산, 이소뷰티르산, 발레르산, 이소발레르산은 일반적으로 낮았다. 이상의 결과는 폭염에 노출된 오리에서 베타인 800 ppm을 함유하는 사료의 오전 05:00-10:00, 오후 17:00-20:00 급여가 베타인의 약리학적 기작을 통한 성장능력을 개선할 수 있음을 나타낸다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권3호
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• pp.587-595
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• 2000

국내 하수처리장에 적용되는 BNR(Biological Nutrients Removal) 공정의 효율저하 원인은 유입원수의 낮은 C/N비와 탄소 (Carbon source) 부족이 가장 큰 것으로 지적되어 왔다. 탄소원의 효율적인 공급을 위해 1차 슬러지 산 발효조(Acid fermenter)를 이용하여 SCFAs(Short-Chain Fatty Acids) 생성을 유도할 수 있다. 본 연구에서는 side-stream의 산 발효조와 조합된 $A_2/O$ 프로세스를 운전하여 영양염류 제거에 미치는 영향을 연구하였다. 그 결과 산 발효조의 최대 SCFAs생성은 중온상의 SRT 4~5일에서 약 3.000mg/L(as COD), 대략 0.10~0.16 mg SCFA(as COD)/mg 1차 슬러지(as COD)로 나타났다. 또한 생성된 SCFAs의 성상비는 Acetic, Propionic, (iso)Butyric 및 (iso)Valeric이 1, 0.7, 0.5 그리고 0.6 순으로 나타났다. BNR공정의 side-stream 산 발효조 적용에 의한 영양염류 제거효율은 크게 증가하는 것으로 나타났다. T-N은 인공하수(R1)의 경우 35% 정도의 낮은 처리효율을 나타냈으나 인공 SCFA 주입(R2) 및 발효산물 투입(R3)의 경우 제거효율 74%, 76%로 크게 향상되는 것으로 나타났다. 또한 Phosphate 는 R1의 경우 45% 의 처리효율을 나타냈으나 R2, R3의 경우 73~74% 정도로 양호한 처리효율을 나타냈다. 이는 발효산물 및 SCFA 주입에 의해 혐기조에서 인의 방출 및 호기조에서 과잉섭취가 잘 이루어졌기 때문으로 R3의 경우 인의 방출율은 $0.34g\;PO_4-P/g$ COD로 기존 연구와 비교해서 유사한 것으로 나타났다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제34권3호
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• pp.351-355
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• 2005

식이섬유의 기능을 가지는 저항전분(HM: HI-MAIZE)과 저항전분에 차전자피를 포함한 탄수화물로 구성된 D-factor를 10% 가하여 제조한 식이섬유(HM-D: HI-MAIZE DIET)의 특성을 비교하기 위하여 glucose 및 bile acid 흡수저해효과 및 장내 세균에 의한 혐기적 발효산물인 단쇄지방산의 함량을 각각 비교하였다 반투막을 이용하여 glucose흡수저해효과를 측정한 결과, HM에 비하여 HM-D의 경우 glucose 저해효과가 다소 우세한 것으로 나타났으며, 투석 막을 통한 glucose 투과는 4시간 경과 시 HM은 77%와 HM-D는 68%를 보였으며, 24시간까지 연장시 glucose는 거의 전부 투과되었다. 투석 막을 이용한 bile acid 흡수저해효과는 HM시료에 비하여 D-factor가 첨가된 저항전분의 경우 bile acid 흡수저해효과가 우수함을 알 수 있었으며, 투석막을 통한 bile acid 투과는 서서히 일어났으며 24시간 경과 시 HM과 HM-D의 경우 65%와 62.3%의 bile acid 투과가 이루어 졌다. 장내 세균에 의한 단쇄지방산 생성은 HM의 경우 217.8mM, HM-D는 264.0mM로 HM-D의 경우 더 많은 양의 단쇄지방산의 생성량을 보였으며, butyric acid 생성 양은 HM-D가 32.7mM로 26.9mM생성량을 보인 HM에 비하여 높았다. 따라서 D-factor첨가에 의해 glucose와 bile acid의 흡수저해 효과가 증가하였을 뿐만 아니라 단쇄지방산의 함량과 butyric acid함량 증가를 보임에 따라 D-factor첨가에 의해 저항전분이 지니는 식이섬유의 기능이 강화되었다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제33권12호
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• pp.1975-1984
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• 2020

Objective: The study was conducted to determine the effects of body weight (BW) and fiber sources on nutrient digestibility, fiber fermentation and short chain fatty acids (SCFA) concentration in different intestinal segments of growing pigs fed high-fiber diets. Methods: Nine barrows with initial BW of 25.17±0.73 kg and 9 barrows with initial BW of 63.47±2.18 kg were allotted to a duplicate 9×2 Youden Square design with 3 dietary treatments and 2 periods. The dietary treatments were formulated with 3 different high-fiber ingredients: corn bran, sugar beet pulp, and soybean hulls, respectively. Each diet was fed to 3 barrows with different stage of BW in each period. Results: There were no differences in the apparent ileal digestibility (AID) of most nutrients between pigs at different BW stages. Pigs at 60 kg had greater (p<0.05) apparent total tract digestibility (ATTD) of total dietary fiber (TDF), soluble dietary fiber (SDF) and insoluble dietary fiber (IDF), and had greater (p<0.05) hindgut disappearance of IDF and cellulose than pigs at 25 kg. The acetate, propionate and total SCFA concentrations in ileal digesta and feces of pigs at 60 kg were greater (p<0.05) than those of pigs at 25 kg. In addition, fiber sources affected (p<0.05) the AID of gross energy (GE), organic matter (OM), ether extract (EE), crude protein, SDF and hemicellulose, the hindgut disappearance and ATTD of dietary fiber components, the lactate and propionate concentrations in ileal digesta and the butyrate, valerate and total SCFA concentrations in feces. There were interactions (p<0.05) between BW and fiber sources on the AID of GE, OM, EE, SDF, hemicellulose, the ATTD of EE, TDF, and IDF, and the hindgut disappearance of SDF and hemicellulose. Conclusion: Increasing BW mainly improved the digestibility of dietary fiber fractions, and the dietary fiber sources influenced the digestibility of almost all the dietary nutrients in growing pigs.

• 생명과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1571-1586
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• 2012

지구상에는 약 5,400여 종의 포유동물이 있고 그 중 약 1,000여 종은 풀을 뜯어 먹고 사는 초식동물이다. 초식동물 중에서 약 250여 종이 반추동물로 알려져 있다. 반추동물인 소와 양은 반추위에서 주로 발효가 일어나지만 비반추동물인 돼지와 사람은 맹장과 결장, 직장에서 주로 발효가 일어난다. 반추위 미생물의 종류와 우점도 Bacteroidetes 51%, Firmicutes 43% 존재하며, 사람의 대장미생물의 우점도Firmicutes 65%, Bacteroidetes 25%로 존재한다. 풀의 세포벽 구성성분은 미생물에 의해 분해, 발효에 의해 SCFA (short chain fatty acid)를 생성하게 되고 acetate, propionate, butyrate 생성비율은 60:25:15이다. 장내 primary butyrate transporter인 MCT1(monocarboxylatetransports-1)에 의해서 흡수된 butyrate는 SCFA receptor GPR43과 GPR41을 활성화시킨다. Butyrate는 강력한 anti-tumorigenic 기능을 가지고 있다. Butyrate는 다양한 cancer cell에 효과를 나타내며 세포내의 기능 조절에 기여하고, 암세포사멸을 유도하는 특성이 있다. Butyrate는 caspase의 활성화, HDAC (histone deacetylase) 활성을 억제하여apoptosis를 유도하고, p53 발현증가로 cell cycle arrest와 apoptosis를 유도한다. SCFA의 항 염증작용으로는 장 상피세포에서 IL-8 발현 감소, NO합성과 NF-${\kappa}B$ (nuclear factor ${\kappa}B$)의 활성을 억제하여 염증으로 인한 암 발생을 억제한다. Butyrate는 장 점막의 생리적 기능을 유지하는데 중요한 역할을 하며 IBD (inflammatory bowel disease) 치료법으로 이용되고 있다.