KR100447085B1

KR100447085B1 - 마그네슘이온, 칼슘이온 또는 철이온이 고농도로 결합된알긴산의 제조 방법

Info

Publication number: KR100447085B1
Application number: KR10-2001-0069372A
Authority: KR
Inventors: 김종성; 임훈; 임우진; 정성욱; 임수길
Original assignee: 바램제약주식회사
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2004-09-04
Also published as: KR20030037983A

Abstract

본 발명은 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법에 관한 것으로서, (A) 정제수와 분쇄한 갈조류의 혼합물을 90 내지 100℃까지 가온한 후에 Na₂CO₃를 부가하여 알칼리화하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계; (B) 상기 (A) 단계의 결과물을 50 내지 70℃로 감온한 후에 여과하여 분쇄한 갈조류를 제거하는 단계; 및 ((C) 상기 (B) 단계에 의해 제거되고 남은 여과물에 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하여 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시킨 후에 100 내지 150℃로 다시 가온하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계를 포함한다. 상술한 바와 같은 본 발명에 따라 제조되는 알긴산은 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺를 효과적으로 전달 흡수시킬 뿐만 아니라, 체내 콜레스테롤 및 중성지방 배출, 다이어트, 면역력 증강, 유해 음이온 배출, 식이섬유의 역할 등 기존의 알긴산이 가지고 있는 생리활성을 그대로 보존할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 또한 알긴산이 가지고 있는 역한 냄새가 제거되는 장점도 있다. 따라서 이 전달기작물질은 2가 양이온의 전달물질로 새로이 대두 될 수 있는 가능성을 가진 물질이다.

Description

마그네슘이온, 칼슘이온 또는 철이온이 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법{Preparing method of alginic acid which is bonded a high concentration of magnesium ion, calcium ion or iron ion}

본 발명은 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알긴산이 가지고 있는 역한 냄새가 제거되고, 또한 위 및 타기관의 영향을 받지 않고 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺를 소장까지 전달할 수 있는 운반체 역활을 하는 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법에 관한 것이다.

알긴산은 일부의 미생물(Pseudomonas sp.와Azotobacter sp.)에 의하여 생성된다고 알려져 있지만, 현재 거의 대부분은 갈조류에서 추출하여 생산하고 있으며구성당으로는 우론산이 주성분이다.

해조류 중 다시마, 미역, 곰피 및 모자반 등의 갈조류 중 갈조엽체 세포벽에 다량 함유되어 있는 알긴산은 해조류 엽록소의 탄소동화작용에 위해 생성되며, 전체의 20∼30% 정도 포함되어 있다.

알긴산은 갈조류의 종류, 채취시기, 산지 및 부위에 따라 함량에 차이가 있으며 특히 갈조류 중에서도 다시마와 미역에는 많은 양이 함유되어 있다.

알긴산은 해조다당류의 일종으로 β-D-만누론산과 α-L-글루론산이 α-1,4 결합 또는 β-1,4 결합으로 구성된 헤테로폴라사카라이드(heteropolysaccharide)로 알긴산의 물리ㆍ화학적 특성은 만누론산/글라론산 비율, 분자 폴리머 시그멘트(polymer segment)의 배열상태에 의해 결정되고, 누론산/글라론산 비율은 해조류의 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 알긴산의 함량이 높은 시기에 누론산/글라론산 비율도 높아진다.(Mizunoet al.,1983 ; Nishideet al., 1988 ; Hidekiet al., 1993)

알긴산의 추출방법, 분자량, 누론산/글라론산 비율 및 가수분해에 의한 물리적 특성의 변화에 관한 연구 결과들 중에, Haug and Larsen(1963, 1964)은 다시마의 종류별로 알긴산의 황산가수분해에 의한 우론산의 조성을 측정하였고, Haug(1967)는 다시마에서 추출한 알긴산을 Ca²⁺와 Na⁺함유 전기영동에 의한 이동도를 측정하여 우론산의 평균중합도를 구하였으며, Penman and Sanderson(1972)은 다시마와 큰 다시마에서 추출한 알긴산을 피,엠.알 스펙트로스코피(p.m.r spectroscopy)로 동질중합획분과 이중중합획분으로 분획하여 만누론산 블럭(MM-block)과 글루론산 블럭(GG-block)의 피크(peak) 면적으로 누론산/글라론산 비율을 측정하였다.

Mackieet al.(1971)은 X선 회절분석과 적외분광 분석에 의해 만누론산과 글루론산의 결정구조를 해명하였으며, Grasdalenet al.(1979)은 알긴산의 우론산 잔기의 결합구조 특성을¹H-NMR로 만누론산와 글루론산의 수소결합위치를 관측하였고, Grasdalenet al.(1977, 1981)은¹³C-NMR로 탄소결합위치를 관측하여 우론산의 조성의 차이를 규명하였다.

또한, Gacesaet al.(1983)는 HPLCdp 의한 이온교환크로마토그래피로써 만누론산와 글루론산을 분리 동정하여 알긴산의 우론산의 조성을 밝혔다.

알긴산은 산이나 열에 의하여 용이하게 저분자화가 일어나며, 조체중에서는 Ca²⁺과 Mg²⁺등의 불용성 염과 결합하여 존재하지만 알칼리처리를 행하여 나트륨과 칼륨염으로 치환하면 수용성으로 변화된다.

알긴산 중 소듐형과 프로필렌그리콜에스테르형 등은 물에 가용성으로 점성, 겔화성, 수화성, 보수성, 금속이온반응성, 결착성, 필름형성성 등과 같은 많은 특성을 가지고 있기 때문에 식품의 점증안정제 및 중량제로써 아이스크림, 빙과, 시럽, 스낵, 초콜릿밀크, 빵, 젤리, 푸딩, 잼, 어육연제품 등에 사용되고 있고, 화장품, 치약, 의약품, 방직, 제지공업, 도료, 치과재료, 고무 및 용접봉 등에도 널리 사용되고 있다.

알긴산의 생리효과에 관한 연구들은 많으며, 중금속의 체외배출작용, 이온교환반응에 의한 혈압상승억제작용, 혈중 콜레스테롤저하작용, 혈당강하작용, 정장 및 변비개선작용, 소화관점막보호작용, 장내유해미생물의 증식억제작용, 상부소화관출혈에 대한 지혈작용, 면역증강작용, 적혈구 및 혈소판응집작용, 혈중 피부린형성촉진작용, 역류성 식도염방지효과 및 유해물질배출촉진작용등의 다양한 생리적기능성을 가지고 있다.

알긴산의 중금속 체외배출작용에 대하여, 유리의 카르복실기를 가지는 알긴산은 금속이온과의 반응성을 가지고 있으며, Harrisonet al.(1996)은 랫드에 방사성의 칼슘과 스트론튬의 배설이 촉진되었는데, 이는 만누론산/글루론산 비율에 따라 달라지며 GG-block이 많을수록, 만누론산/글루론산 비율이 낮을수록 금속이온결합능이 증가하므로 써 체외배출률이 증가하게 된다. 사람에 있어서 스트론튬 흡수저해는 거의 대부분이 글루론산로 구성된 알긴산 올리고머에서 현저한 효과를 나타내었으며, 침전법과 투석법으로 알긴산의 카드뮴과 칼슘의 중금속결합능을 측정하였을 때, 만누론산/글루론산 비율이 낮을수록, 중합도가 클수록, 글루론산의 함량이 많을수록 그 결합능이 상승되었다고 하였다.

알긴산은 이온교환반응에 의한 혈압의 상승억제작용이 있는데, 36종류의 식이섬유와 나트륨과의 결합능을 조사하고 이 중에 특히, 알긴산이 용이하게 나트륨과 이온교환반응에 의해 결합함을 확인하였다.

동물실험에서도 고혈압 자연발생 랫드에 알긴산칼륨을 섭취시키면 혈압의 상승이 억제되고 뇨중으로 칼륨의 배출이 증가되며 분변중으로 나트륨의 배설이 증가되었다고 하며, Kimuraet al.(1993)은 만누론산/글루론산비율이 다른 알긴산을 조제하고 그 일차구조가 랫드와 사람에 있어서 분변으로 나트륨이 배출되는데 미치는 영향을 조사하였는데, 만누론산/글루론산비율이 낮을수록 분변증으로 나트륨의 배설량이 증가한다고 하였고, 알긴산에 의하여 혈압상승인자인 나트륨의 배설이 촉진되고 혈압강하인자인 칼륨,칼슘 및 마그네슘의 흡수가 촉진되는데, 그 기구는 카르복실기의 양이온교환반응에 의해 일어나게 되며 그 외의 이온교환반응을 일으키지 않는 식이섬유는 장내미생물이 생산하는 발효대사산물과 인슐린의 분비를 억제하는 외적인 영향에 의하여 혈압의 상승이 억제된다고 보고하였다(Armstronget al. 1977 ; Brussaardet al. 1981 : Schlamowitzet al., 1987 : 小澤 등, 1993 ; 木村등, 1993 ; Kimuraet al., 1993).

알긴산의 혈중 콜레스테롤저하작용에 관하여 많은 보고들이 발표되어 있는데, Fahrenbachet al.(1966)은 알긴산을 첨가한 고 콜레스테롤식 사료를 화이트 레그혼(white leghorn)에 섭취시켰을 때 혈장 콜레스테롤함량이 현저히 저하하였고, 고콜레스테롤혈증으로 유도된 랫드에 알긴산을 투여하면 혈청과 간장의 콜레스테롤과 총지질의 증가가 억제된다고 하였으며, 저점도보다 고점도의 알긴산에서, 저분자보다 고분자의 알긴산에서 또한, 불용성보다 수용성의 알긴산에서 그 효과가 상승된다고 하였다.

알긴산은 콜레스테롤의 생합성을 저해한다고 하며, 알긴산프로필렌글리콜에스테르는 본래의 알긴산보다 저점도를 나타내지만 에스테르화도의 증가와 함께 콜레스테롤 저하작용도 높아지고, 저분자 알긴산에서도 콜레스테롤의 체외배출에 의해 사람의 혈청 콜레스테롤의 상승이 억제된다(Watanabeet al., 1992 ; Kobayashiet al., 1997)고 하였다.

알긴산의 혈당강하작용에 관한 연구 결과들(Reddyet al., 1980 : 이, 1981 ; Fujihara and Nagumo, 1993 ; hajimeet al., 1994 ; Fujikiet al., 1994)은 많은데, 일반적으로 섭취한 당질은 알긴산에 의해 위나 소장으로의 이동속도를 지연시키며, 당질의 소화관흡수를 저해하여 혈당의 상승을 억제하고 혈중의 인슐린의 상승도 억제하게 된다고 하였다.(Trowell, 1973 ; McNeil, 1984).

알긴산의 항암효과는 MM-block의 함량이 높을수록 즉, 만누론산/글루론산 비율이 증가할수록 면역활성을 증가시켜서 강한 항암효과를 가질 뿐만 아니라, 세균감염에 대한 저항성을 높이게 되며(Fujiharaet al., 1993 ; Fujikiet al., 1994) 알긴산은 마크로파지(macrophage)의 식세포 활성(phagocytic acivity)을 증가시키며, 이는 MM-block과 GG-block의 함량이 높을수록 사이토킨(cytokine)을 생성하는 모노사이트(monocyte)를 자극하고 정상적인 마크로파지 활성(macrophage activity)을 가져 함암활성을 가지는 것으로 알려져 있다(Chiharuet al., 1991, 1992a, b ; Fujiharaet al., 1993).

또한, 모자반(Sargassum fulvellum)에서 추출한 알긴산(만누론산/글루론산비율 ; 2.84, 분자량 ; 29,000)의 Sarcoma-180 고형종양 등의 여러 종류의 종양에 대한 항종양성과 항종양효과의 작용기구에 관한 연구에서, Sarcoma-180와 Ehrlich의 복수종양에 대하여 50mg/kg의 투여량에서 ILS(increase in life span)가 각각 141%와 222%로 현저한 항종양효과를 나타내었으며, IMC 종양에 대해서도 현저한 항종양성을 나타내었는데, 알긴산의 항조양기구는 마크로파지의 활성화 및 인터페론의 유도기능작용(誘導機能作用)등에 의한 숙주개재성(宿主介在性)에 의한 것이라고 하였다.

알긴산을 섭취하면 체중의 증가속도가 저하하고(Hosodaet al., 1989 ; 久田등, 1992 ; Weaveret al., 1992, 1996 ; Takahashiet al., 1993, 1994a, b, c,1995), 특히 久田등(1992)이 랫드에 다시마분말과 laminaran 및 알긴산을 농도별로 섭취시켰을 때 20% 다시마분말, 10% 알긴산 및 10% laminaran 투여구에서 체중의 증가속도가 유의적으로 저하하였고 Ikegamiet al. (1990)은 랫드에 알긴산와 그외의 여러 종류의 난소화성 다당류를 섭취시키면 체중의 증가속도는 알긴산에서 가장 느리고 알긴산과 칼슘 알긴산보다 소듐 알긴산에서 그 감소폭이 컸으며, 체중의 증가속도와 소화효소활성 등은 식이섬유의 종류, 점도, pH 및 흡수성 등에 따라 달라진다고 하였다. (Isakssonet al., 1982 ; Ikegamiet al., 1983).

또한, 알긴산의 급여가 체중증가량과 사료효율을 유의적으로 감소시키며(최 등, 1986 ; 양 등, 1996), 부분가수분해 구아검을 랫드와 사람에게 섭취시켰을 때, 유의적으로 체중의 증가가 억제된다고 하였다(Takahashiet al., 1993, 1994a, b, c, 1995).식이섬유의 섭취에 의한 체중증가량의 저하는 점성을 가지는 식이섬유가 체내에서 수분 및 영양분들과 흡수, 결합하여 소화되지 않고 체외로 빠르게 배출되기 때문이며(久田 등, 1992 ; Takahashiet al., 1993a, b, c 1995), Ikegamiet al.(1983) 알긴산을 섭취시킨 랫드의 소장에서 소화되지 않은 성분들로 인하여 장관내용물이 증가하고 분변으로의 단백질과 지방의 배설도 증가한다고 하였다.

또한, 알긴산을 랫드에 섭취시켰을 때, 사료섭취량의 감소, 성장저해 및 체중증가량의 감소 등을 관찰하였고 분변내용물과 장관의 무게 및 분변건조중량이 증가하며, 난소화성 식이섬유의 섭취로 인하여 맹장과 그 내용물의 중량이 현저히 증가한다고 하였다. Harmuth-Hoene and Schwerdtfeger(1979), 그리고 강(1994)은 랫드에 있어서 단백질의 소화흡수나 에너지원의 소화성에 미치는 알긴산와 가수분해한 알긴산의 영향에 대하여, 사료섭취량과 체중의 증가량 및 단백질과 지질의 이용성이 감소하였으며 특히 가수분해한 알긴산에서 단백질의 이용효율이 현저히 감소하였다고 보고하였다.

알긴산은 장내유해미생물의 증식을 억제하는 효과가 있는데(Dudaet al., 1992a, b, 1994) 알긴산의 섭취에 의해 장내미생물의 균총이 개서되었으며, 산으로 저분자화한 알긴산을 7g 정도 섭취 시에 8명의 건강한 남자에 있어서 분변증의 비피더스균의 증가와 pH의 감소가 확인되었다고 하였다. 식이섬유의 분자량, 점도, 함량 및 pH 등의 특성에 따라 발효양상이 달라지며, 식이섬유 대사산물인 단쇄지방산(유기산)의 생성으로 장내의 pH를 저하시켜 유익균인 비피도박테리움(Bifidobacterium)과 락토바실러스(Lactobacillus)의 생육 최저 pH로 유지시켜 주무로써 유해미생물의 증식을 억제하고 유익균의 증식을 촉진시켜 장내미생물의 균총을 변화시키고 설사와 변비를 정상변으로 개선시켜 준다고 하였다(Hosodaet al., 1989 ; Takahashiet al., 1993a,b,c).

락토바실러스와 비피도박테리움은 젖산과 초산 등의 유기산을 다량 생성하여 유해미생물의 장관내 정착을 억제하므로 써 설사 등의 장질환을 방지하고 숙주의 면역기구를 자극하여 감염에 대한 저항력을 높여 준다.(Russell, 1979 ; Mitsuka, 1982 ; Yazawa and Tamura, 1982).

미생물의 혐기적 발효에 의해 생성되는 단쇄지방산 즉, 아세트산, 프로피온산 및 부틸산 등은 기질로 이용되는 당질의 종류에 따라 발효양상의 차이로 인하여 단쇄지방산의 조성비율이 달라지게 되며(Goodlad and Mathers, 1990 ; McIntyreetal., 1991, 1993 ; Bianchineet al., 1992), 일반적으로 식이섬유를 섭취하면 단쇄지방산 중 부틸산의 함량이 증가하고 프로피온산과 아세트산의 함량은 상대적으로 감소하게 된다고 보고되어 있다. (Adiotomereet al., 1990 ; McIntyreet al., 1991, 1993 ; Bianchiniet al., 1992 ; Takahashiet al., 1993, 1994a ; Kudaet al., 1994).

단쇄지방산의 생성은 나트륨과 수분의 흡수를 촉진하여 장내균총을 정상으로 개선시키고(Montgomeryet al.,1968 ; Verniaet al., 1988), 특히, 부틸산은 위점막세포의 에너지원으로 이용되기 때문에 (Roedinger and Moore, 1981) 위점막의 성장과 분화에 영향을 미치게 되며(Kvietys and Granger, 1981 : Van Soest, 1982 ; Sakata and Yajima, 1984), 결장암세포의 조직배양에서 부틸산은 단백질의 생합성, 호르몬의 분비, 형태적 변이세포의 전환, 정상원형질의 형성 및 세포주기의 G1에서 세포성장의 억제작용에 의하여 비정상세포분열을 억제하는데 효과가 있는 것으로 알려져 있다.(Kruh, 1982).

정상결장과 발암결장에서의 단쇄지방산의 조성비율을 조사한 결과, 발암결장보다 정상결장에서 부틸산의 함량이 발암결장보다 훨씬 높았고 (Weaveret al., 1988 ; kashtanet al., 1992)그 분변을 취하여 발효시켰을때도 부틸산의 함량은 정상결장에서 그 함량이 높았기 때문에 부틸산의 함량과 발암억제율과는 상과관계가 있을 것이라고 추정하고 있다(Clasussenet al., 1991 ; Weaveret al., 1996).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 바와 같은 알긴산이 가지고생리활성 효과를 그대로 활용하면서, 위 및 타 기관의 저해를 받지 아니하고 Mg²⁺, Ca²⁺및 Fe²⁺가 소장까지 전달되어 흡수될 수 있도록 하는 물질, 즉 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법을 제공하는 것이다. 이와 더불어 알긴산의 역한 냄새가 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 기술적 과제를 달성하기 위하여 본발명은,

(A) 정제수와 분쇄한 갈조류의 혼합물을 90 내지 100℃까지 가온한 후에 Na₂CO₃를 부가하여 알칼리화하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계;

(B) 상기 (A) 단계의 결과물을 50 내지 70℃로 감온한 후에 여과하여 분쇄한 갈조류를 제거하는 단계; 및

(C) 상기 (B) 단계에 의해 제거되고 남은 여과물에 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하여 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시킨 후에 100 내지 150℃로 다시 가온하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계를 포함하는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법을 제공한다.

상기 본 발명에 따른 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조방법은 상기 (D) 단계를 수행하기 전에 상기 (C) 단계의 결과물에 중량 평균 분자량이 약 600,000인 수용성 키토산을 0.01 내지 0.1중량%가 되도록 부가하여 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명에 따른 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법에 있어서, 상기 갈조류는 다시마, 상기 마그네슘염은 MgCO₃또는 MgCl₂, 상기 칼슘염은 CaCO₃또는 CaCl₂인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명의 제조 방법을 따르면, 갈조류에 함유되어 있는 알긴산을 추출하여 알긴산나트륨이 되게 한 후에 알긴산을 분자량이 작은 알긴산 올리고당으로 만들면서 과포화시킨 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 나트륨 이온과 교환되어 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산이 제조되는 것이다.

또한, 본 발명은 중량 평균 분자량이 약 600,000인 수용성 키토산을 부가하므로써, 알긴산의 역한 냄새를 발생시키는 알긴산의 2가 관능기에 키토산을 결합시켜 알긴산이 가지고 있는 역한 냄새가 제거된 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산이 제조되는 것이다.

이하, 본 발명에 따른 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산 제조 방법을 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 제조 방법은 먼저, 갈조류로부터 알긴산을 추출한 후에 이를 수용성인 알긴산나트륨으로 한 후에, 이어서 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하여 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시킨 다음 알긴산나트륨에서 나트륨이온을 마그네슘이온, 칼슘이온 또는 철이온으로 교환시켜 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺를 고농도로 결합시키는 과정으로 이루어진다.

또한 본 발명에 따른 제조 방법은 선택적으로 중량 평균 분자량이 약 600,000인 수용성 키토산을 부가하여 제조되는 알긴산의 역한 냄새를 제거하는 과정을 거칠 수도 있다.

먼저, 갈조류로부터의 알긴산 추출 및 알긴산나트륨을 생성시키는 과정을 설명하기로 한다.

갈조류로부터 알긴산을 추출하고, 추출된 알긴산을 수용성인 알긴산나트륨으로 하기 위해서는 소정의 용기에서 정제수와 분쇄한 갈조류를 혼합한 다음, 이 혼합물이 담긴 용기에 열을 가하여 혼합물의 온도가 90 내지 100℃까지 가온한 후에 Na₂CO₃를 부가하여 액성을 알칼리화하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계를 거치게 된다.

정제수와 분쇄한 갈조류를 혼합할 때, 이 들의 혼합비율은 특별한 제한을 받지 않으나 알긴산을 충분히 추출하기 위해서는 갈조류 중량의 약 10배 정도의 정제수를 사용하는 것이 좋으며, 또한 분쇄한 갈조류의 입자크기는 정제수와 접촉 면적이 넓을수록 추출 효율이 높아지므로 20메쉬 이하의 분말 상태인 것이 좋으나, 20내지 80메쉬 정도의 입자 크기를 갖는 것을 사용하여도 무방하다.

또한, Na₂CO₃를 부가하는 것은 액성을 알칼리화하여 알긴산을 추출하고, 이어서 추출된 알긴산에 나트륨 이온이 결합되어 가용성의 알긴산나트륨을 생성시키기 위한 것으로서, Na₂CO₃는 부가하는 양을 특별한 제한을 받지않으나, Na₂CO₃의 함유량이 전체 혼합물에 있어서 0.1 내지 2중량%인 것이 바람직하다. Na₂CO₃의 함유량이 전체 혼합물에 있어서 0.1 내지 2중량%인 것이 바람직한 이유는 보통 갈조류에는 약 30 내지 60%가 함유되어 있으며, 통상 추출가능한 양이 약 30%라고 할 때 이 추출되는 30%의 알긴산에 나트륨 이온이 붙을 수 있는 적절한 농도가 되기 때문이다.

그리고, 분쇄한 갈조류와 정제수의 혼합물을 90 내지 100℃로 가온하는 이유는 알긴산의 추출 효율을 최대로 높이기 위한 것이며, 30분 내지 10시간 정도 90 내지 100℃ 상태를 유지하는 것은 알긴산의 충분히 추출될 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법을 수행하기 위해서는 다시마, 미역, 곰피, 모자반 등과 갈조류라면 아무런 제한없이 사용가능하나, 추출된 알긴산이 가지는 생리활성이 최대로 발현되는 것은 다시마에서 추출된 알긴산인 것으로 본 발명이 속하는 분야에 널리 알려진 것으로서 본 발명에서도 역시 다시마, 특히 대한민국 동해안에서 채취되는 다시마인 것이 바람직하다.

다음으로는, 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하여 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시키는 단계를 설명하기로 한다.

우선, 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하기 전에 그 전단계로서 본 발명에서는 상기 알긴산나트륨 생성 과정을 거친 결과물을 50 내지 70℃로 감온한 후에 여과하여 분쇄한 갈조류를 제거하는 단계를 거친다.

50 내지 70℃로 감온하는 이유는 감온한 후에 다시 가온하는 것이 이후에 이루어지는 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 또는 철-EDTA의 과포화 상태에서 알긴산을 저분자량의 올리고당으로 만든데 있어서 에너지 효율적인 면에서 올리고당화가 더 빨리 진행되기 때문이다.

이어서, 여과 단계에서 제거되고 남은 여과물에 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하여 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시킨 후에 100 내지 150℃로 가온하는 단계를 거치게 된다.

여기서, 여과물의 온도를 100 내지 150℃로 다시 가온하는 이유는 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시키기 위한 것으로서, 본 발명자들에 의한 많은 실험을 통하여 결정된 온도값으로서 100℃ 미만인 경우에는 과포화상태가 달성되지 않으며, 150℃를 초과하는 경우에는 더 이상의 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA가 용해되지 않아 150℃를 초과하는 온도로 가온할 필요는 없다.

또한, 상기 마그네슘염 및 칼슘염은 특별한 제한없이 사용가능하나, 본 발명에서는 상기 마그네슘염은 MgCO₃또는 MgCl₂, 상기 칼슘염은 CaCO₃또는 CaCl₂인 것이 바람직하며, 철의 경우에는 철염을 사용하는 것보다 철-EDTA를 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 철-EDTA의 경우에 철이 2가의 양이온 형태로 인체에 흡수 면에서 상당히 우수한 물질이기 때문이다.

마지막으로, 알긴산나트륨에서 나트륨이온을 마그네슘이온, 칼슘이온 또는 철이온으로 교환시켜 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺를 고농도로 결합시켜 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고동도로 결합된 알긴산 분말을 제조하는 과정을 설명하기로 한다.

상기 과정은 상기 과포화단계에서 가온한 온도에서 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지한 후에 이 결과물을 농축 건조 한 후에 분쇄하는 단계를 통해서 수행된다.

여기서, 100 내지 150℃에서 30분 내지 10시간 유지하는 이유는 추출된 알긴산을 저분자량의 알긴산 올리고당 형태로 만들고, 나트륨이온과의 교환이 충분하게 일어날 수 있는 시간을 확보하기 위함이다.

추출된 알긴산을 저분자량의 올리고당 형태로 만드는 이유는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 소장에서 충분히 흡수시키기 위한 것으로서, 다음과 흡수 기작을 같기 때문이다.

그 첫째는 소장에서 유산균의 먹이원이 되는 알긴산 올리고당으로 인해서 알긴산 올리고당만 분해되고, 다른 고농도의 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺는 알긴 산올리고당에서 떨어져 나와 흡수되는 것이고, 그 둘째, 알긴산 올리고당의 형태로 흡수되어, 고농도의 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺가 함께 흡수되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 제조 방법은 선택적으로 상술한 바와 같은 제조과정을 거쳐 생성된 최종 결과물 중량 평균 분자량이 약 600,000인 수용성 키토산을 0.01 내지 0.1중량%가 되도록 부가하여 알긴산의 역한 냄새를 발생시키는 알긴산의 2가 관능기에 키토산을 결합시켜 알긴산이 가지고 있는 역한 냄새가 제거하는 과정을 더 거칠 수도 있다.

여기서, 사용되는 키토산의 제조 방법은 본 발명자에 의하여 출원번호 제 10-2001-19303호로 대한민국에 특허출원되어 있는데, 그 방법은 다음과 같으며, 또한 키토산의 사용량을 0.01 내지 0.1중량%로 한정한 이유는 키토산 사용량이 0.01중량% 미만인 경우에는 역한 냄새를 제거하는 효과를 달성할 수 없으며, 또한 0.1중량%를 초과하여 사용하는 경우에 키토산의 함유량이 너무 많아져 점성이 너무 높아지기 때문이다.

기존의 키토산을 염화나트륨과 아스코르빈산 혼합 수용액에 가한 다음 초음파 처리하여 고분자량으로 분획하고 수용성을 가질 수 있도록 한다.

키토산은 사슬구조를 가지는 고분자로서 최저에너지 상태에 있는 분자들을 초음파를 가하여 진동시키면 고분자들은 파동하게 되며 약간의 에너지만으로도 수용화되고 고분자로 분획될 수 있는 것이다. 상기 아스코르빈산은 키토산의 수산화작용을 돕는 기작 물질이 되고, 염화나트륨은 에너지의 파동에서 분산제 및 외부 에너지 준위가 높은 물질이기 때문에 키토산의 상대 에너지 파동을 돕는 물질이 된다.

상기 초음파 처리 단계에서는 약 20 내지 40㎑의 초음파를 약 10 내지 60분간 가하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 염화나트륨과 아스코르빈산 혼합 수용액 중에서 염화나트륨의 농도가 0.05 내지 0.15몰농도이고, 아스코르빈산의 농도가 0.05 내지 0.015몰농도인 것이 바람직하며, 또한, 상기 염화나트륨과 아스코르빈산 혼합 수용액 1ℓ에 대하여 키토산 약 100g 정도를 부가하는 것이 좋다.

이어서, 초음파 처리 결과물을 원심분리하여 상등액은 제거하고 하부에 가라앉은 것을 취하여 95%이상의 에탄올을 세척하고 이를 건조하면 중량평균분자량이 약 600,000이면서 수용성인 키토산을 얻을 수 있다.

원심분리 단계 및 에탄올 세척 단계를 거치는 이유는 초음파 처리 단계에서 키토산의 표면에 붙어 있는 불순물이나 수분 등을 제거하기 위한 것이다.

이어서, 실시예를 통하여 본 발명에 따른 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법을 상세하게 설명하기로 하며, 이 실시예에 의해 한정되는 것이 아님은 명백하다.

(실시예 1)

Mg ²⁺ 가 고농도로 결합된 알긴산의 제조

본 실시예에서는 동해안에서 자생하는 토종 다시마를 수분 10%이하로 건조한 후에 20mesh정도로 분쇄한 다음, 정제수와 분쇄한 토종 다시마를 1: 10 비율로 혼합하였다.

이어서, 상기 혼합물을 90℃ 까지 올린 후 Na₂CO₃를 혼합물 전체 중량에 대하여 0.2%가 되도록 넣어 알칼리화한 2시간 정도 유지하였다.

다음으로, 60℃로 감온한 다음 정도에서 90mesh로 여과하여 다시마를 제거한 후에 MgCO₃를 전체 중량에 대하여 8%가 되도록 혼합한 후에 110℃ 정도로 가열한 후에 2시간 정도 유지하였다.

2시간 정도가 경과한 후에 중량 평균분자량 약 600,000인 수용성 키토산을 전체 중량에 대하여 0.01%정도 혼합한 후 전체중량의 1/5이 되도록 농축한 후에 동결 건조한 후에 분쇄하여 본 발명에 따른 Mg²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조하였다.

상기 실시예 1에 따른 제조 방법에서, 온도, 시간, 다시마의 입자크기 등을 변화시켜서 토종 다시마의 사용량에 따른 추출효율,토종다시마의 입자크기와 추출시간에 따른 추출량의 변화 및 추출시간에 따른 추추량과 점도변화를 측정하여 각각을 표1, 표2 및 표3으로 나타냈다.

토종다시마에서 추출한 알긴산의 추출율

다시마(g)	추출 정제 알긴산(g)	추출효율(%)
1000	280	28
10000	3000	30

토종다시마의 입자크기와 추출시간에 따른 알긴산 추출량의 변화

추출시간	건조다시마 입자의 크기
추출시간	분말 (20메쉬이하)	0.5mm	3mm	7mm	10mm
30분	3.57	3.02	2.97	2.90	2.91
1시간	3.75	3.13	2.99	2.95	2.93
2시간	3.82	3.41	3.08	3.02	3.03
3시간	3.93	3.43	3.28	3.25	3.16
5시간	4.52	3.83	3.45	3.40	3.29
10시간	4.60	4.02	3.98	3.84	3.70

(단위: 우론산mg/ml)

추출 온도에 따른 알긴산 추출액과 점도 변화

측정항목	추 출 온 도 (。C )
측정항목	50	60	70	80	90
알긴산 추출량(mg/ml)	3.87	4.00	4.27	4.87	5.65
점도(cP)	455	350	240	225	145

(실시예 2)

Ca ²⁺ 가 고농도로 결합한 알긴산 제조

다음으로, 60℃로 감온한 다음 정도에서 90mesh로 여과하여 다시마를 제거한 후에 CaCO₃를 전체 중량에 대하여 8%가 되도록 혼합한 후에 110℃ 정도로 가열한 후에 2시간 정도 유지하였다.

2시간 정도가 경과한 후에 중량 평균분자량 약 600,000인 수용성 키토산을 전체 중량에 대하여 0.01%정도 혼합한 후 전체중량의 1/5이 되도록 농축한 후에 동결 건조한 후에 분쇄하여 본 발명에 따른 Ca²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조하였다.

(실시예 3)

Fe ²⁺ 가 고농도로 결합된 알긴산 제조

다음으로, 60℃로 감온한 다음 정도에서 90mesh로 여과하여 다시마를 제거한 후에 Fe-EDTA를 전체 중량에 대하여 8%가 되도록 혼합한 후에 110℃ 정도로 가열한 후에 2시간 정도 유지하였다.

2시간 정도가 경과한 후에 중량 평균분자량 약 600,000인 수용성 키토산을전체 중량에 대하여 0.01%정도 혼합한 후 전체중량의 1/5이 되도록 농축한 후에 동결 건조한 후에 분쇄하여 본 발명에 따른 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조하였다.

상술한 바와 같이 제조된 알긴산은 다음과 같은 기작을 통하여 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺등을 위 및 타 기관에 장애를 받지 않고 소장까지 전달한다.

본 발명에 따라 제조되는 알긴산은 Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺를 효과적으로 전달 흡수시킬 뿐만 아니라, 체내 콜레스테롤 및 중성지방 배출, 다이어트, 면역력 증강, 유해 음이온 배출, 식이섬유의 역할 등 기존의 알긴산이 가지고 있는 생리활성을 그대로 보존할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 또한 알긴산이 가지고 있는 역한 냄새가 제거되는 장점도 있다. 따라서 이 전달기작물질은 2가 양이온의 전달물질로 새로이 대두 될 수 있는 가능성을 가진 물질이다.

Claims

(A) 정제수와 분쇄한 갈조류의 혼합물을 90 내지 100℃까지 가온한 후에 Na₂CO₃를 부가하여 알칼리화하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계;

(B) 상기 (A) 단계의 결과물을 50 내지 70℃로 감온한 후에 여과하여 분쇄한 갈조류를 제거하는 단계; 및

(C) 상기 (B) 단계에 의해 제거되고 남은 여과물에 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 마그네슘-EDTA, 칼슘-EDTA 및 철-EDTA로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 부가하여 마그네슘, 칼슘 또는 철을 과포화시킨 후에 100 내지 150℃로 다시 가온하고 30분 내지 10시간 동안 가온된 상태를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법.
제 1항에 있어서,

(C') 상기 (C) 단계의 결과물에 중량 평균 분자량이 약 600,000인 수용성 키토산을 0.01 내지 0.1중량%가 되도록 부가하여 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법.
제 1항 또는 제2항에 있어서,

상기 갈조류가 다시마인 것을 특징으로 하는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 마그네슘염이 MgCO₃또는 MgCl₂인 것을 특징으로 하는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 칼슘염이 CaCO₃또는 CaCl₂인 것을 특징으로 하는 Mg²⁺, Ca²⁺또는 Fe²⁺가 고농도로 결합된 알긴산의 제조 방법.