KR100464209B1 - 헛개나무로부터 분리된 저급알콜 불용성 추출 분획 및 다당체 물질을 포함하는 운동능력 향상용 건강 식품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 헛개나무(Hovenia dulcis)의 저급 알콜 불용성 추출분획 및 이로부터 분리 정제된 다당체 물질을 포함하는, 운동, 과로, 음주, 공부, 노동, 스트레스 등으로 인한 피로해소 또는 운동 수행능력 향상 효과를 갖는 조성물에 관한 것으로서, 이 저급 알콜 불용성 추출분획 및 다당체 물질은 피로해소를 위한 건강 식품 및 스포츠 음료로서 사용될 수 있다.

Description

헛개나무로부터 분리된 저급알콜 불용성 추출 분획 및 다당체 물질을 포함하는 운동능력 향상용 건강 식품{HEALTH FOOD CONTAINING LOWER ALCOHOL INSOLUBLE EXTRACT AND A POLYSACCHARIDE THEREIN ISOLATED FROM HOVENIA DULCIS NAKAI FOR ENHANCING ATHLETIC ABILITY}
기능성 식품이란 식품성분이 갖는 생체방어, 생체리듬의 조절, 질병의 예방과 회복 등 생체조절 기능을 생체에 대하여 충분히 발휘할 수 있도록 설계되고 가공된 식품으로서(일본문부성, 일본 기능성식품 검토회. 기능성식품의 제도화에 대하여. 1990년 11월 14일), 일반적인 식품과 외관이 유사하고, 보통 식사의 일 부분으로 섭취되며, 기본적인 영양학적 역할 외에 생리학적으로 유익하고 만성질환의 위해를 감소시키는 효과가 입증된 식품을 말한다(캐나다 보건성, Therapeutic products programme and the food directorate of the health protection branch. Nutraceuticlas/functional foods and health claims on foods. www.hc-sc.gc.ca/hpbdgps/therapeut/zfiles/en.../nutra_pol_e.htm; 정해랑, kor Health promot Dis Vol. 2, No.1, 2002).
즉, 기능성 식품은 전통식품의 기본적인 성질 (맛, 향기 혹은 영양가)을 제공하면서 건강상의 이점을 부가적으로 제공하는 식품으로서 강화식품, 첨가식품, 특정성분추출식품, 천연성분식품 등으로 분류된다(미국 회계감시국 USGAO, Report to congressional committees. GAO/RCED-00-156, 2000).
국내에서도 각종 스포츠 드링크제와 기능성 식품이 개발되어 시판되고 있으며 일반인들뿐만 아니라 선수들에게도 애용되고 있는 추세이다. 이러한 음료들과 기능성 식품들은 운동수행 시 탈수에 의해 손실된 혈장과 체액의 효과적인 보충 및 이를 통한 산소 및 에너지의 적절한 공급, 대사작용의 촉진, 부산물의 원활한 제거 및 재이용 등 다양한 측면에서 그 효능이 검토되어 왔다. 현재 시판되고 있는 대부분의 음료들은 단순한 수분흡수와 전해질 공급에 주안점을 두고 있기 때문에 심한 갈증을 유발하는 운동선수나 일반인들이 상용할 때에는 오히려 전해질 균형을 저해시킬 가능성이 있으며, 이들의 이용은 단순히 갈증 해소만을 만족시켜 주기 때문에 원천적인 피로해소의 기능이 결여되어 있다고 볼 수 있다. 피로를 회복시키고 운동중 경기력을 향상시키기 위해서는 음료와 탄수화물의 섭취가 요구되고 있다(이명천 및 김종훈, 음료투여에 따른 지구력 운동후의 혈액성분 변화. 제1회 한국체육학회 생리분과 학술발표자료, 1983; 이명천, 알칼리성 이온음료 섭취에 따른 운동부하 전후 혈액과 뇨의 생화학적 비교 연구, 연세대학교 대학원 박사학위 논문, 1989; Coggan, A. R. 및 E. F. Coyle, Exerc. Sports Sci. Rev. 19 : 1∼40, 1991).
젖산 탈수소효소 (latate dehydrogenase; LDH)는 어느 조직에나 분포하는 효소로서 피루베이트와 락테이트의 가역적 전환에 촉매작용을 한다. 특히, 근육운동이나 스트레스에 의하여 조직 내에 대사활동이 증가하면 산소가 부족하게 되어 젖산은 물론 이의 분해효소인 젖산 탈수소효소의 활성이 증가하는 것으로 밝혀졌다 (Yoshida T. et al.,Eur. J. Appl. Physiol.56:7, 1987). 또한, 마우스에 구속 스트레스를 가할 경우 혈청의 젖산 탈수소효소 (LDH), 아스파르테이트 전이효소(aspartate aminotransaminase; GOT), 알라닌 전이효소 (alanine aminotransaminase; GPT)의 생화학적 수치가 올라가고 이들의 생화학적 수치가 전신피로와 관련이 큰 것으로 보고되고 있다 (Cho T. S. et al.,Yakhak Hoeji39:548, 1995; Gay R. J. et al.,Clin. Chem.14:740, 1968).
천연물로부터 인간의 질병을 예방 또는 치료할 수 있는 신물질을 찾고자 하는 시도는 과거부터 많은 과학자들의 연구 대상이 되어 왔다. 그간 이들 자원을 이용한 의약품의 개발로 현재 사용되고 있는 의약품의 50% 이상이 천연물로부터 유래된 것이고 미국의 경우 사용하는 의약품 중 30%가 식물로부터 얻어진 것으로서, 미국 FDA로부터 승인된 의약품이 120종으로 시장 규모는 약 10조 달러에 이르고 있다.
우리나라의 경우는 예로부터 한의학 이론을 바탕으로 하는 한방요법이나 민간요법 등에 의한 생약 추출물을 갈증해소 및 피로해소를 위한 목적으로 응용해 왔다. 이러한 전래의학을 근거로 지금까지 일반인에게 잘 알려진 생약 추출물의 인체 기능적 효능에 관심을 가지게 되었다(이응세, 생맥산이 스포츠 음료로서 운동수행능력과 혈액학적 변화에 미치는 영향, 경희대학교 석사학위 논문, 1989).
헛개나무의 추출물은 동물실험 결과 단백질 합성 능력 증가, 간기능 검사 항목인 GOT 및 GPT의 유의적 감소, 알코올 분해효소(ADH)의 활성을 높이고, 간 손상 보호기능의 활성이 우수한 것으로 나타남으로써 기능성 식품에 대한 인체실험의 필요성을 제안하고 있다(나천수, 헛개나무의 간보호 및 혈중알콜농도저하에 대한 생리활성, 전남대학교 대학원 박사학위 논문, 2000).
본 발명자들은 여러 종류의 천연물을 대상으로 하여 운동으로 인한 피로 회복 및 운동 수행능력의 향상에 유용한 활성이 기대되는 식물을 탐색하는 과정에서 헛개나무(Hovenia dulcisNakai)의 저급 알콜 불용성 분획 추출물 및 그로부터 분리된 다당체가 유용한 활성을 나타냄을 발견하였다.
본 발명의 목적은 헛개나무 추출 분획 및 이로부터 분리된 활성성분을 포함하고 운동으로 인한 피로해소 및 운동수행능력 향상 효과를 갖는 조성물 및 음료 조성물을 제공하는 것이다.
도 1. 헛개나무 과경, 목부, 가지, 잎, 수피 또는 뿌리로부터 메탄올 불용성 분획 및 다당체 물질의 분리도.
도 2. 과경 메탄올 불용성 분획의 용융점 및 용융 엔탈피 스펙트럼.
도 3. 과경 메탄올 불용성 분획의 MALLS 스펙트럼.
도 4. 과경 메탄올 불용성 분획의 IR 스펙트럼.
도 5. 과경 메탄올 불용성 분획의 UV 스펙트럼.
도 6. 과경 메탄올 불용성 분획의 GC 스펙트럼.
도 7. 과경 분획 3 다당체 물질의 MALLS 스펙트럼.
도 8. 과경 분획 3 다당체 물질의 IR 스펙트럼.
도 9. 과경 분획 3 다당체 물질의 NMR 스펙트럼.
도 10. 유산소성 운동 지속시간 측정실험 결과.
도 11. 최대산소 섭취량 측정실험 결과.
도 12. 무산소성 운동 평균파워 측정실험 결과
도 13. LDH(젖산 탈수소 효소) 의 혈중농도
상기 목적에 따라, 본 발명에서는 헛개나무(Hovenia dulcisNakai)를 가압 열수 추출하여 얻어진 열수 추출액에 저급알콜을 가하여 얻어지는 저급알콜 불용성 분획 또는 이로부터 분리된 다당체 물질을 약학적으로 허용되는 담체와 함께 포함하는 피로해소 및 운동수행능력 향상을 위한 조성물을 제공한다.
본 발명에서는 헛개나무의 과경, 목부, 가지, 잎, 수피 또는 뿌리 등을 이용하여 저급알콜 불용성 분획을 추출할 수 있다.
본 발명에서 헛개나무는 한국산, 일본산 및 중국산 헛개나무를 포함한다.
본 발명의 저급알콜 불용성 분획은 (1) 건조시킨 헛개나무로부터 열수 가압 추출물을 얻는 단계 및 (2) (1) 단계에서 얻은 열수 추출물에 저급알콜을 넣어 저급알콜 불용성 분획을 얻는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조할 수 있다.
제 (1) 단계에서는 헛개나무 건조물을 가압 열수 추출방법에 따라 추출하는데, 예를 들어, 음건하여 세절한 헛개나무 과경, 목부, 가지, 잎, 수피, 또는 뿌리의 부피에 대하여 약 1 내지 5배, 바람직하게는 약 3배의 물을 가하고, 약 1 내지 3기압, 바람직하게는 약 1.5 기압에 해당하는 압력으로 약 110 내지 150℃, 바람직하게는 약 120 내지 125℃에서 15분 내지 48시간, 바람직하게는 30분 내지 12시간 동안 추출한 후에, 이를 상온에서 방치하여 식힌 다음, 여과한 후, 여과액을 통상의 동결건조방법에 따라 동결건조하여 가압 열수 추출 분획을 얻을 수 있다.
제 (2) 단계에서는 상기로부터 얻어진 가압 열수 추출물을 상온에서 건조 또는 감압농축하여 이 농축물을 메탄올, 에탄올 및 부탄올 등의 저급알콜로부터 선택된 추출용매, 바람직하게는 100% 메탄올 추출용매로 3 내지 4회 추출하여 불용성 성분을 모아 저급알콜 불용성 분획을 얻는다.
상기 분리공정을 통하여 얻어진 저급알콜 불용성 분획은 겔투과 크로마토그래피법에 의한 평균 분자량이 1,330,000, 142,800, 70,540 및 102,400 피크들로 구성되고, IR(KBr, nm) 스펙트럼상에서 에테르, 페놀, 설폭시드, 비닐기 (1000-1300nm(1039)), 방향환(665, 939, 1313, 1663), 히드록시기(3435); UV 스펙트럼상에서 시클릭환의 피크(200-300nm)를 갖는 특성을 갖는다.
피로해소 및 운동능력 향상 효과를 갖는 본 발명의 다당체 물질은 상기 제법으로부터 얻은 저급알콜 분획을 이온교환수지 크로마토그래피로 분리하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
즉, 상기에서 얻은 저급알콜 불용성 분획으로부터 활성을 갖는 다당체 물질을 분리하기 위해, 저급알콜 불용성 분획을 증류수에 녹인 후, 0 내지 5몰의 염화나트륨 수용액을 농도 단계별로 이온 교환 수지 컬럼에 넣어 차례로 용출시킨 후, 투석, 농축 및 동결건조를 차례로 수행한다(도 1 참조). 이 때, 이온교환 수지는 양이온 교환수지 또는 음이온 교환수지를 사용할 수 있으며, 바람직한 양이온성 교환수지로는 AG 50W-x8, 앰버라이트(Amberlite) IR-120, 도웩스(Dowex) 50W-x8 등과 같은 강산성 양이온 교환수지; 앰버라이트(Amberlite) IRC-50, 바이오-렉스(Bio-Rex) 70, 듀올라이트(Duolite)-436 등과 같은 약산성 양이온 교환수지; 앰버라이트(Amberlite) IRA-67, 도웩스(Dowex) 3-x4A 등과 같은 약염기성 양이온 교환수지; AG 2x8, 앰버라이트(Amberlite) IRA-400, 도웩스(Dowex) 2-x8계열 등과 같은 강염기성 양이온 교환수지; 또는 CM-셀룰로오스, SE-셀룰로오스와 같은 양이온 교환수지, DEAE 셀룰로오스와 같은 음이온 교환 수지와 같은 개량된 섬유성 셀룰로오스로 이루어진 교환수지; 또는 가교 결합된 덱스트란으로 제조되는, 예를 들어, G-25 및 G-50 비드형 양이온 세파덱스형 수지, 아가로즈로 제조되는, 예를 들어, 세파로즈 CL 및 바이오겔 A 세파로즈형 수지 또는 프락토겔(Fractogels)이나 토요펄(Toyopearl) 수지와 같은 개량된 비드형 이온교환수지가 적합하며, 더욱더 바람직한 교환 수지는 약염기성 음이온 교환수지인 토요펄 DEAE 형 교환수지가 바람직하며, 더욱더 바람직한 교환 수지는 토요펄 DEAE-650C 형 교환수지이다.
본 발명의 저급알콜 불용성 분획 및 이로부터 분리된 다당체 물질은 유산소성 및 무산소성 운동 수행 능력 향상 실험들에서 피로해소 및 운동능력 향상에 있어서 유의성 있는 활성을 나타낸다. 따라서 각종 피로해소 및 운동능력 향상용 조성물로서 유용할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 헛개나무의 저급알콜 불용성 분획 및 그로부터 분리·동정된 다당체 물질을 유효성분으로 하고 약학적으로 또는 식품학적으로 허용되는 담체를 포함하는 피로해소 및 운동능력 향상용 조성물을 제공한다. 또한 상기 추출물을 포함하는 음료 조성물 및 건강보조식품을 제공한다.
이 약학조성물은 통상적으로 사용되는 부형제, 붕해제, 감미제, 활택제, 향미제 등을 추가로 포함할 수 있으며, 통상적인 방법에 의하여 정제, 캡슐제, 산제, 과립제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 액제 또는 비경구 투여용 제제와 같은 단위 투여형 또는 수회 투여용 약제학적 제제로 제형화될 수 있다.
본 발명의 상기 저급알콜 불용성 분획 또는 그로부터 분리된 다당체 물질을 함유한 약학 조성물은 목적하는 방법에 따라 비경구 투여하거나 경구 투여할 수 있으며, 하루에 유효성분으로서 체중 1kg당 0.01 내지 10g의 양을 1 내지 수회에 나누어 투여할 수 있다. 특정 환자에 대한 투여용량 수준은 환자의 체중, 연령, 성별, 건강상태, 식이, 투여시간, 투여방법, 배설율, 질환의 증증도에 따라 변화될 수 있다.
본 발명의 상기 저급알콜 불용성 분획 및 그로부터 분리된 다당체 물질은 각종 피로해소 및 운동능력 향상 등의 목적으로 식품 또는 음료에 첨가될 수 있다. 이 때, 일반적으로 본 발명의 건강 식품 조성물은 식품 또는 음료 중의 상기 저급 알콜 불용성 분획, 다당체 및/또는 다당체 혼합물을 전체 식품 중량의 0.1 내지 15중량%, 바람직하게는 1 내지 10 중량%의 양으로 가할 수 있다.
본 발명의 건강 음료 조성물은 100 m1를 기준으로 상기 저급알콜 불용성 분획 또는 그로부터 분리된 다당체 물질을 약 0.1 ∼ 15g의 비율로 포함할 수 있다. 여기에 아미노산류 0.001-5중량%, 비타민류는 0.001-2중량%, 당류 0.001-20중량%, 유기산류 0.001-10중량%, 기타생약추출물 0.001-10중량%, 천연 탄수화물 0.001-10 중량% 및 감미제, 향료 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물의 예는 모노사카라이드, 예를 들어, 포도당, 과당 등; 디사카라이드, 예를 들어 말토스, 슈크로스 등; 및 폴리사카라이드, 예를 들어 덱스트린, 시클로덱스트린 등과 같은 통상적인 당, 및 크실리톨, 소르비톨, 에리트리톨 등의 당알콜이다. 상술한 것 이외의 향미제로서 천연 향미제(타우마틴, 스테비아 추출물(예를 들어 레바우디오시드 A, 글리시르히진등), 및 합성 향미제(사카린, 아스파르탐 등)를 유리하게 사용할 수 있다.
상기 외에 본 발명의 식품 및 음료 조성물은 여러가지 영양제, 비타민, 광물(전해질), 합성 풍미제 및 천연 풍미제 등의 풍미제, 착색제 및 중진제(치즈, 초콜릿 등), 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그밖에 본 발명의 조성물들은 천연 과일 쥬스 및 과일 쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율은 그렇게 중요하진 않지만 본 발명의 조성물 100 중량부 당 0 내지 약 20 중량부의 범위에서 선택되는것이 일반적이다.
피로해소 및 운동능력 향상용 기능성 식품 개발을 위하여 본 발명의 상기 저급알콜 불용성 분획 및 다당체 물질을 첨가할 수 있는 식품으로는, 예를 들어 각종 식품류, 음료류, 껌류, 비타민 복합제, 건강보조식품류 등이 있다.
이하 본 발명을 다음과 같은 실시 예에 의하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 다음의 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이것들만으로 한정되는 것은 아니다.
참고예 1: GPC에 의한 절대 분자량의 측정
펌프(Spectra system p2000), 가드 컬럼(TSK PWH, Tosoh사), RI-감지기(Shodex SE71), SEC(Size Exclusion Chromatography) 컬럼으로서 TSK 겔 3000pw, 4000pw, 5000pw(7.8×300mm, Tosoh) 및, MALLS(다각 레이저광 산란, Dawn DSP-F, Wyatt Technology)) 검출기로 이루어진 기기 및 전개용매로서 0.02% 소듐 아지드에 0.15 M의 NaNO3되게 만든 용액을 0.5ml/분의 유속으로 흘려 보내 GPC를 실시함으로써 절대분자량을 측정하였다.
참고예 2 : 운동수행능력 향상 실험 설계 및 방법
단기간(2주) 및 장기간(7주, 12주)의 헛개나무 추출물 섭취가 운동선수의 피로해소 및 운동수행능력에 미치는 영향을 조사하였다.
(1) 실험 대상 및 기간
본 실험의 대상은 의학적으로 이상 소견이 없고 식이 통제가 가능한 고등학교 남자하키선수 26명을 대상으로 하였다. 실험기간은 4개월로 하였다. 연구대상자의 신체적 특성(체격 및 기초의학 검사: 연령, 신장, 체중, 체지방율) 등을 측정하였다(표 1 참조).
그룹 N 연령 키(cm) 몸무게(kg) 체지방(%)
실험군 13 16.5±.97 171.9±4.98 62.8±8.15 16.1±2.76
대조군 13 16.7±1.25 172.2±6.64 64.3±7.85 16.8±2.99
(2) 실험설계
가. 실험물질 섭취방법
실험군은 단기간(2주) 및 장기간(7주, 12주) 매일 1인당 3.6mg/ml의 헛개나무 추출물을 수시로 섭취케 하였다. 대조군은 물만 섭취하게 하고 실험군과 동일하게 오전, 오후 정상적으로 훈련에 참가하였다. 실험군과 대조군 모두 실험기간 중 합숙하며 동일한 식사를 하였다.
나. 측정항목 및 방법
유산소성 운동수행능력(운동지속시간, 최대산소 섭취량) 및 무산소성 운동수행능력(평균파워)을 측정하였다.
1)유산소성 운동지속시간
유산소성 운동지속시간의 측정은 재거 트레드밀(JAEGER Tradmill, Quinton사, 미국)을 이용하여 최대 산소 섭취량의 70∼75%, 즉 심박수(HR)가 140-170정도의 운동강도(중강도 이상)로 예를 들면 조깅보다는 조금 빠른 속도로 뛰는 운동강도로 30분간 트레드밀 달리기를 한 후 속도를 1분마다 20m/분씩 점증시켜 탈진할 때까지 실시하여 측정하였다.
2)유산소성 최대산소 섭취량
유산소성 최대산소 섭취량(㎖/㎏/min)은 자동호흡가스 분석기인 재거 트레드밀(JAEGER Tradmill, Quinton사, 미국)에 부착된 산소섭취측정기를 이용하여 심박수(HR)가 140-170정도의 운동강도(중강도 이상)로 예를 들면 조깅보다는 조금 빠른속도로 뛰는 운동강도로 30분간 트레드밀 달리기를 한 후 속도를 1분마다 20m/분씩 점증시켜 탈진할 때 피실험자의 호흡기에 마스크를 착용하여 최대산소 섭취량을 측정하였다.
3)무산소성 운동수행능력
무산소성 운동수행능력의 판단 기준으로 평균 파워를 측정하기 위해 자전거 에르고 미터(모나그사, 스웨덴)를 이용한 간헐적 부하운동을 탈진(all-out)될 때까지 반복적으로 지속시켰다. 인위적인 근피로를 유도시키기 위해서 운동강도는 자신의 체중(kg)에 0.075kp를 곱한 부하(개인별 상대부하=체중＊0.075kp)로 하고 90rpm의 일정한 속도로 20초간 부하운동을 실시하고 20초간 휴식(1세트)한 다음 같은 방법으로 반복적인 세트화 부하운동을 시켰다. 휴식의 형태는 자전거 에르고미터의 안장에 앉아 정적인 휴식을 하였다. 측정시스템(무산소성 파워 측정(Wingate test))의 컴퓨터 모니터 상에서 페달링 운동속도가 300 rpm 이하로 5초 이상 저하될 경우 운동을 중지시켰다. 이 때까지의 시간을 초단위로 계측해서 운동지속시간으로 결정하고, 총일량은 세트별 일량의 합으로 kpm단위로 계량하고 하기 수학식으로 체중당 평균파워를 계산하였다.
다. 자료처리 방법
사전실험에서 섭취집단과 미섭취 집단의 차이가 없는 경우 독립변인 이외의 다른 조건이 같다고 가정하고 사후 실험에서의 집단간의 차이는 독립변인의 효과로 가정할 수 있으며, 만일 사전실험에서 두 집단의 차이가 발생했을 경우 독립변인의 효과는 사전실험의 측정치를 공변인으로 투입하여 사전조건을 같도록 통계적으로 조정한 후 사후변인의 차이를 분석하는 공변량분석을 사용할 수 있다. 본 실험에서는 모든 변인에서 집단간 사전실험에서의 차이가 없었으므로 사후 1차, 2차, 3차 실험에서 집단간의 차이를 독립변인의 효과로 판정하였다. 각 변인에 대한 사전 및 사후 집단간 차이는 SPSS 통계페키지의 독립 t 검증을 사용하였고, 가설검증의 유의수준은 0.05로 하였다.
실시예 1 : 헛개나무로부터 저급 알콜 불용성 분획의 분리
경기도 포천군 소홀면 직동리 국립수목원내에서 채취하여 음건한 헛개나무 과경 1.5kg에 증류수 10ℓ를 넣고 120℃에서 3시간동안 고압(1.5 기압)하에서 열수추출을 실시하였다. 추출액을 와트만 페이퍼로 여과시켜 얻은 추출물(218.5g)을 동결 건조한 후, HPLC용 순수 메탄올 3ℓ로 1시간씩 3회 환류추출하였다. 이 추출액을 모아 4,000rpm로 10∼20분 동안 원심분리하여, 메탄올 가용 분획 152.29g(10.27%) 및 불용성 분획 65.71g(4.3%)을 얻었다.
실시예 2 : 분리물질의 특성분석 및 측정
실시예 1에서 얻은 메탄올 불용성 분획의 특성을 다음과 같이 분석하였다.
용융온도와 용융엔탈피 측정
시차주사열량기(Seiko Instruments Inc. DSC 6100)를 이용하여 측정하였으며, 알루미늄 팬에 모든 시료를 넣고 밀봉하여 10℃/분의 속도로 20℃로부터 200℃까지 가열하여 용융흡열곡선을 얻어, 용융온도 및 성분의 결정성을 측정하였다.
그 결과, 164.9℃에서 주요 피크의 용융이 시작되었고 185.3℃에서 정점을 보였다. 대략 3가지 물질의 혼합물로 구성되어 있으며, 탄수화물(용융온도 60∼100℃)과 단백질(용융온도 60∼100℃)로 사료되는 두가지 물질은 매우 미미하게 존재하는 것으로 판단된다.(도 2 참조)
메탄올 불용성 분획에서 주요 피크를 구성하는 물질은 지질과 유사한 범위에서 녹는점을 보여주고 있으나 엔탈피 값은 매우 높은 것으로 보아 지질이 아닌 고분자성 물질인 것으로 나타났다.
당쇄결합 확인실험
분리 물질의 당쇄를 확인하기 위하여 메틸화 분석을 사용하였는데, Hakomori법 [하꼬모리(Hakomori, S)의 문헌(J. Biochem. Tokyo, 55, 205∼209. 1964) 참조]과 Waeghe법 [웨게 등(Waeghe, T. J et al.)의 문헌(Carbohydr. Res., 123, 281∼304. 1983) 참조]을 사용하였다. 즉 시료(500㎍)의 메틸화 후, 에탄올을 흡착시킨 셉-팩 C18카트리지로 메틸화된 시료를 회수하였다. 메틸화 다당중에서산성당은 THF에 용해되어 있는 LiB(C2H5)3D (수퍼-듀프라이드, 1ml, 상온, 1시간, 알드리히사)으로 환원시킨 후, 다시 셉-팩 C18카트리지로 회수하였다. 이를 1.0M TFA로 121℃에서 2시간동안 가수 분해한 후에 NaBD4로 환원시켜 아세틸화 반응을 수행하였다. 부분적으로 메틸화된 알디톨 아세테이트는 GLC와 GC-EIMS로 분석하였다. 메틸화된 알디톨 아세테이트들은 이온조각과 상대용출시간으로 확인하고, 피크는 피크 면적과 FID(Flame ionization detector)의 반응 인자로 측정하였다.
겔 투과 크로마토그래피(GPC) 실험
참고예 1에 기재된 바와 같이, 메탄올 불용성 분획의 절대 분자량을 측정하기 위하여 GPC(겔 투과 크로마토그래피)를 수행한 결과, 도 3 및 표 2에서와 같이 메탄올 불용성 분획은 4개의 피크를 갖는 조성으로 이루어짐이 확인되었다.
메탄올 불용성 분획의 각 피크별 조성.
조성 피크 1 피크 2 피크 3 피크 4
평균 분자량 1,330,000 142,800 70,540 102,400
IR 스펙트럼(도 4 참조)
IR은 벡터 22 (Bruker analytische messtechnik GMBH)를 사용하여 KBr 디스크법을 사용하였다(해상도: 4.0, 소스: 구형, 속도: 6, 10.0Khz, 포획 모드: 이중 벽/전방-후방 조건).
IR(KBr, nm): 에테르, 페놀, 설폭시드, 비닐기 (1000-1300 nm(1039)), 방향환(665, 939, 1313, 1663), 히드록시기(3435).
UV 스펙트럼(도 5 참조)
UV 분광 광도계는 휴렛 패커드사 HP 8453 UV-Vis 분광계를 이용하여 메탄올 불용성 분획을 측정한 결과, 200 내지 300nm에서 시클릭환을 나타내는 최대 흡수치를 나타내었다.
실시예 3 : 피로해소 및 운동능력 향상 활성을 갖는 다당체물질의 분리
실시예 1에서 얻은 메탄올 불용성 분획으로부터 피로해소 및 운동능력 향상 활성 성분을 분리하기 위하여 상기 메탄올 불용성 분획 200mg을 정제수에 녹여 탈염 증류수로 평형화시킨 토요펄(Toyo pearlR) DEAE-650C 컬럼(4.0×30cm)에 흡착시킨 후, 0, 0.1, 0.2, 0.3, 3M NaCl 용액으로 차례로 용출시켰다. 이 용출 분획들을 분자량 1000이하 물질들을 투과시키는 투석막으로 투석한 후, 농축 및 동결 건조하여 각 분획을 각각 38mg, 64mg, 73mg, 5mg, 4mg 씩 얻었다.
실시예 4 : 분리물질의 특성 분석 및 측정
실시예 3에서 얻은 다당체 물질의 특성을 다음과 같이 분석하였다.
구성성분의 분석
실시예 3의 이온교환 컬럼 크로마토그래피에 의해 용출된 0, 0.1, 0.2, 0.3, 3M NaCl 용출분획을 각각 순서대로 분획 1 내지 5로 명명하고 이들의 총 당류 및 폴리페놀 함량을 페놀-황산법 [듀보이스, 엠 등(Dubois, M.et al.)의 문헌(Anal. Chem. 28, 350∼356. 1956) 참조]에 의해 측정하여, 표 3와 같은 결과를 얻었다.
구성성분 함 량(ppm)
분 획 1 분 획 2 분 획 3 분 획 4 분 획 5
탄수화물 248.79 231.21 122.76 51.81 2.33
폴리페놀 0 0.0245 0 0 0
상기 각 분획들의 구성당 분석을 실시하기 위해서, GC 분석[Varian CP-3800 모델 사용, 사용 조건-검출기: FID, 컬럼: SP-2380(30m×0.25mm×0.2㎛), 컬럼온도: 230℃, 주입기온도: 250℃, 검출기온도: 250℃, 이동상: 질소(1.0 ml/분)]을 실시한 결과, 표 4 및 도 6과 같이 만노즈, 글루코즈, 갈락토즈, 라마노즈, 아라비노즈, 자일로즈들로 이루어진 것으로 확인하였다. 각 구성당의 비율은 만노즈를 기준으로 나타내었다.
만노즈 글루코즈 갈락토즈 라마노즈 아라비노즈 크실로즈
분 획 1 1 6 3.1 - 1.58 -
분 획 2 1 3.29 2.04 0.32 1.93 0.26
분 획 3 1 2.51 12.53 187 13.43 -
분 획 4 1 1.13 7.81 3.64 5.86 0.75
분 획 5 1 3.95 - - 1.93 -
이 중 분획 3의 구성 성분 및 기기 분석 값은 하기에 나타낸 바와 같다.
당의 구성성분
만노즈를 1기준으로 글루코즈 2.51, 갈락토즈 12.53, 라마노즈 187, 아라비노즈 13.43로 구성.
GPC-MALLs에 의한 절대분자량
참고예 1에 기재된 방법으로 측정한 절대분자량 : 114,500(도 7 참조)
FT-IR 스펙트럼
IR(KBr, cm-1) : 3550-3450(broad, OH), 1660-1600(C=C), 1290-1420 (=CH-OH)(도 8 참조)
1 H-NMR 스펙트럼
1H-NMR( 600MHz, D2O): δ(ppm) : (4.4-4.8ppm) 당피크 (도 9 참조)
시험예 1: 헛개나무 메탄올 불용성 분획의 유산소성 운동수행능력 향상 효과
① 유산소성 운동 지속시간
실시예 1에서 제조한 헛개나무 메탄올 불용성 추출물 1,000㎖/일을 섭취시킨 실험군 13명과 미섭취한 대조군 13명의 유산소성 운동 지속시간을 참고예 2의 방법에 따라 측정하였으며, 유산소성 운동지속시간에 대한 t-테스트 결과는 표 5 및 도 10과 같다.
그룹 섭취전 2주후 7주후 12주후
실험군 32.4±1.7 33.0±2.1 34.4±1.5 33.1±4.6
대조군 33.4±2.1 32.8±2.7 32.3±2.8 31.3±6.1
단위: 분
실험군은 사전 유산소성 운동 지속시간이 평균 32.4±1.7분이고, 2주 후에는 33.0±2.1분, 7주 후에는 34.4±1.5분으로 약 2분정도 길어지다가 12주 후에는 33.1±4.6분으로 1분정도 약간 짧아진 것으로 나타났다. 반면 대조군은 사전 지구성 운동 지속시간이 33.4±2.1로 실험군보다 약간 길게 나타났으나 2주 후에는32.8±2.7분, 7주 후에는 32.3±2.8분, 12주 후에는 31.3±6.1분으로 각각 계속 짧아진 것으로 나타났다.
이는 헛개나무 추출물 섭취가 2주 후에는 변화가 나타나지 않았으나 7주 후부터 나타난 효과로 생각된다. (12주 후에 양군 모두 하강곡선을 나타낸 것은 11 주에 대회 참가로 인한 피로가 회복되지 못한 상태에서 실험을 실시했기 때문인 것으로 사료된다)
② 최대산소섭취량(VO2max)
헛개나무 추출물을 섭취한 실험군 13명과 미섭취한 대조군 13명의 최대산소섭취량(㎖/㎏/min)을 참고예 2에 따라 측정하였으며, 그 결과는 표 6 및 도 11에 나타난 바와 같다.
시간 그룹 표본수 평균±편차 t p
섭취전 실험군 13 65.7±5.23 1.63 .116
대조군 13 63.1±2.54
2주 실험군 13 57.6±4.09 1.37 .184
대조군 13 55.2±4.89
7주 실험군 13 59.8±5.18 3.22 .004
대조군 13 54.0±3.96
12주 실험군 12 60.7±4.19 2.14 .004
대조군 12 56.8±4.70
단위: ㎖/㎏/분
표 6과 도 11에 나타난 바와 같이 실험군과 대조군에서 초기 값의 차이가 나타나지 않았으며 2주 후까지도 유의한 차가 보이지 않았다. 그러나 7주 후부터는 두 집단간에 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 이는 헛개나무 추출물 섭취가 실험군의 유산소성 운동수행 능력(최대산소 섭취량) 향상에 효과적인 영향을 미친 것으로 사료된다.
시험예 2: 헛개나무 메탄올 불용성 분획의 무산소성 운동수행능력 향상 효과
일정시간동안 수행되는 무산소성 평균파워(Mean Power)를 참고예 2에 따라 측정하여 무산소성 운동 수행능력을 평가하였다. 결과는 표 7 및 도 12에 나타낸 바와 같다.
시간 그룹 표본수 평균±편차 t p
섭취전 실험군 13 6.03±.248 .56 .578
대조군 13 5.97±.311
2주 실험군 13 6.01±.235 -.90 .379
대조군 13 6.16±.563
7주 실험군 13 6.21±.215 1.78 .087
대조군 13 6.04±.280
12주 실험군 12 6.45±.236 2.59 .017
대조군 12 6.12±.370
단위: watt/kg
표 7 및 도 12에 나타난 바와 같이 실험군과 대조군의 무산소성 평균파워 변화(2주, 7주, 12주)를 살펴보면, 집단 간 사전 평균값에는 차이가 없었으나 헛개나무 추출물 처치 12주 후에 집단 간 유의한 차가 나타나 실험군에서 헛개나무 추출물이 무산소성 운동수행능력 향상에 효과가 있는 것으로 사료된다.
시험예 3: 헛개나무 메탄올 불용성 분획의 운동 후 피로해소 효과
① 유산소성 운동 지속시간
본 실험에 사용한 실험동물은 2주령의 웅성 스프라그-다우리(Sprague-Dawley) 계열로 샘타코로부터 구입하여 스테인레스 스틸 케이지에 2마리씩 넣고, 온도 20±22℃, 습도 50±10% 및 12시간 주기의 명암하에서 4주간 고형사료로 적응사육하였다. 200∼225g(6주령)의 스프라그-다우리(Sprague-Dawley)계 수컷 흰쥐 15마리를 가급적 체중을 맞추어 대조군과 실험군 1 랫트를 각각 5마리로 나누어 동물사료와 물만 자유 섭취게 하였고, 실험군 2 랫트는 실시예 1에서 제조한 헛개나무 메탄올 불용성 추출물 1,00mg/kg을 3일 동안 경구투여 시켰다. 그리고 실험군 1과 2만 케이지에 물을 넣고 20분간 자유수영으로 운동시켰다. 운동시킨 실험동물을 디에틸 에테르로 마취시킨 후 1 ml 혈액을 1회용 플라스틱용 실린지를 사용하여 심장으로부터 채혈하였다. 채열된 혈액은 30분간 실온에 방치하여 응고 시킨후 이를 3000×g에서 15분간 원심분리하여 상등액으로부터 혈청(serum)을 분리하였다. 랫트에 스트레스를 가할 경우 혈청의 젖산 탈수소효소 (LDH)의 생화학적 수치가 올라가고 이들의 생화학적 수치가 전신피로와 관련이 있다(Cho T. S. et al.,Yakhak Hoeji39:548, 1995; Gay R. J. et al.,Clin. Chem.14:740, 1968). LDH 측정기(Express plus; chiron, 미국)를 이용하여 측정한 결과는 표 8과 도 13과 같다
그 룹 LDH 측정치
대 조 군 552.2±10.6
실험군 1 921.5±27.6
실험군 2 748.5±23.3
대조군 : 헛개나무 추출물 투여하지 않고 운동도 시키지 않은 군실험군 1: 헛개나무 추출물 투여하지 않고 운동시킨 군실험군 2: 헛개나무 추출물 3일 동안 투여한 후 운동시킨 군
표 8 및 도 13에 나타난 바와 같이 실험군과 대조군의 운동 후 피로해소 정도의 차이를 살펴보면, 헛개나무 추출물을 3일 동안 투여한 후에 운동시킨 군의LDH를 측정한 결과, 헛개나무 추출물을 투여하는 군(실험군 2)은 헛개나무 추출물이 투여하지 않은 군(실험군 1)에 비해 운동 후 젖산탈수소효소(LDH)의 수치가 약 20 % 가량 낮게 나타났으므로 헛개나무 추출물이 운동 후 피로해소에 효과가 있는 것으로 사료된다.
하기에 본 발명의 약학 조성물의 제제 실시예를 예시한다.
제제예 1 [산제의 제조]
실시예 1 건조추출물 2g
유당 1g
상기의 성분을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조한다.
제제예 2 [정제의 제조]
실시예 1 건조 추출물 100 mg
옥수수전분 100 mg
유 당 100 mg
스테아린산 마그네슘 2 mg
상기의 성분을 혼합한 후 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조한다.
제제예 3 [캡슐제의 제조]
실시예 1 건조 추출물 100 mg
옥수수전분 100 mg
유 당 100 mg
스테아린산 마그네슘 2 mg
상기의 성분을 혼합한 후 통상의 젤라틴의 제조방법에 따라서 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조한다.
제제예 4 [주사제의 제조]
실시예 1 건조 추출물 100 mg
주사용 증류수 적량
pH 조절제 적량
통상의 주사제의 제조방법에 따라 활성성분을 주사용 증류수에 용해하고 pH를 약 7.5로 조절한 다음 전체를 주사용 증류수로 2ml 용량의 앰플에 충진하고 멸균시켜서 주사제를 제조한다.
또한, 본 발명의 음료 조성물의 구체적인 제조예는 다음과 같다.
제조예 1. 건강음료조성물의 제조
멸균하여 준비한 1000 ml 정제수에 실시예 1에서 추출한 헛개나무 추출물 3.6 g을 첨가한다. 여기에 구연산 1000 mg과 매실농축액 2g, 올리고당 100g, 타우린 1 g을 첨가하여 약 60분간 85℃에서 교반하면서 가열한다. 이렇게 만들어진 용액을 여과하여 멸균된 2L 용기에 취득하여 밀봉 멸균한 뒤 냉장 보관하여 본 발명의 건강음료 조성물로 제조하였다.
제조된 건강음료의 pH: 3.2, 당도: 9%
제조예 2
헛개나무 추출액 0.4g을 사이다와 같은 소프트 음료 시럽 100 ml에 용해하는것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 3
헛개나무 추출물 0.25g을 각종 스포츠 드링크(상품명: 포카리스웨트, 게토레이, 또는 파워에이드 등)100 ml에 첨가한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 4
헛개나무 추출물 0.15g을 각종 과일, 야채류, 해조류, 콩, 천연약제등의 즙 또는 그 추출 농축액(사과즙, 토마토즙, 다시마즙, 또는 인삼즙 등)을 이용하여 제조한 음료 100ml 에 첨가한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 5
헛개나무 추출물 0.5 g을 피로해소제 음료(상품명: 아스파라긴, 비젼 등) 100ml에 첨가한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 6
헛개나무 추출물 0.5 g을 알콜성 음료(상품명: 국화주, 매실주 등) 100ml에 첨가 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
헛개나무 과경의 저급알콜 불용성 분획 및 이로부터 분리된 다당체 물질은 피로해소 효과 및 운동수행능력 향상효과를 나타내므로 각종 스포츠 음료 조성물로서 유용하다.

Claims (7)

  1. 헛개나무(Hovenia dulcisNakai)를 가압 열수 추출하여 얻어진 열수 추출물의 저급알콜 불용성 분획으로서 겔투과 크로마토그래피법 (GPC)에 의한 평균 분자량이 1,330,000, 142,800, 70,540 및 102,400인 피크들로 구성되고, IR(KBr, nm) 스펙트럼상에서 에테르, 페놀, 설폭시드, 비닐기 (1000-1300nm(1039)), 방향환(665, 939, 1313, 1663), 히드록시기(3435)의 피크를 갖고, UV 스펙트럼상에서 시클릭환의 피크(200-300nm)를 갖는 분획; 또는 이로부터 분리된, 만노즈, 글루코즈, 갈락토즈, 라마노즈 및 아라비노즈를 1 : 2.51 : 12.53 : 187 : 13.43로 포함하고 GPC에 의한 절대분자량이 114,500인 다당체 물질을 식품학적으로 허용되는 첨가제와 함께 포함하는, 운동수행능력 향상을 위한 건강 식품.
  2. 제1항에 있어서,
    저급알콜이 메탄올, 에탄올 및 부탄올으로 구성되는 군으로부터 선택되는 건강 식품.
  3. 제1항에 있어서,
    다당체 물질이 저급알콜 불용성 분획을 이온교환수지 크로마토그래피로 분리하여 얻어지는 건강 식품.
  4. (삭제)
  5. 제1항에 있어서, 건강 음료 조성물인 건강 식품.
  6. 제1항에 있어서, 헛개나무 저급알콜 불용성 분획 또는 이로부터 분리된 다당체를 0.1 내지 15 중량% 함유함을 특징으로 하는 건강 식품.
  7. 제1항에 있어서, 아미노산, 비타민, 미네랄, 유기산, 당류, 천연생약추출물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 성분을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 건강 식품.
KR10-2002-0069523A 2002-11-11 2002-11-11 헛개나무로부터 분리된 저급알콜 불용성 추출 분획 및 다당체 물질을 포함하는 운동능력 향상용 건강 식품 KR100464209B1 (ko)

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