KR100500158B1

KR100500158B1 - 레반을 이용한 비만 개선 식이 조성물

Info

Publication number: KR100500158B1
Application number: KR10-2002-0049818A
Authority: KR
Inventors: 이상기; 김철호; 조여원; 강순아; 장기효; 홍경희
Original assignee: 주식회사 리얼바이오텍; 한국생명공학연구원
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2005-07-11
Also published as: KR20040017891A

Abstract

본 발명은 레반을 이용한 비만개선 식이 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레반 또는 레반 올리고당이 포유동물의 에너지대사(호흡)에 관여하여 탈공역단백질(UCP)에 의해 야기되는 탈공역호흡 내지 미토콘드리아 내막의 양성자누출을 특이적으로 증강시키는 작용과 비만개선효과(내장지방 및 복막지방의 감소)를 밝힘으로써 일상식이로 야기된 식이비만의 비만해소를 위한 치료제 수준의 다이어트 식품 및 의약품으로 사용할 수 있는 레반을 이용한 비만개선 식이 조성물에 관한 것이다.

Description

레반을 이용한 비만 개선 식이 조성물{Dietary composition including levan for prevention and treatment of obesity}

비만은 산업화된 국가에서 가장 심각한 영양문제이며 최근 비만의 발생율은 우리 나라에서도 크게 증가하고 있다. 비만의 원인은 아직 명확히 밝혀져 있지 않으나 에너지 섭취와 소비의 불균형으로 인한 체지방 축적이 그 주된 원인으로 알려져 있으며[Grundy, Am. J. Clin. Nutr. 67(suppl): s563-s572, 1998], 지방 섭취와 유전적 요인 등 복합적인 요인이 비만의 원인이 된다고 보여진다[Albu et al., Nutr. Rev. 55:150-156, 1997]. 비만은 사람뿐만 아니라, 애완 동물에서도 증가하고 있다. 비만의 심각성은 각종 성인병(동맥경화증, 당뇨병, 고혈압 등)등과도 밀접한 상관관계가 있어 문제가 되고 있다. 비만은 신체에 지방이 과다하게 축적된 상태로, 식이로 공급되는 탄수화물 또는 지방의 과잉섭취가 원인을 제공한다. 당질을 과다하게 섭취함으로써 발생하는 비만의 원인은 아직 명확하지 않지만, 음식물 중에 함유되는 당질이 소화되어 단당이 되고, 소장을 통하여 체내로 흡수되며, 혈당이 상승하여 그 자극으로 분비되는 인슐린이 지방세포에 작용해서 혈액중의 단당을 지방세포에 받아들이게 해서 지방으로 축적되는 것이다. 생체내의 잉여에너지는 우선적으로 내장지방(특히, 장관막지방)으로서 축적되고, 또한 이 내장지방은 다른 부위의 지방(특히, 피하지방)에 비교하여 쉽게 축적되고 신속하게 분해되고 소비된다. 이 내장지방은 생활습관병(성인병)의 다중 위험인자로 간주되고 있는데, 이는 백색지방조직(white adipose tissue, WAT)의 백색지방세포에서의 분비지방산이 문맥을 경유하여 직접 간장에 유입하여 인슐린저항성과 지방합성을 증강하여, 그 결과 당뇨, 고혈압, 고지혈증을 야기하여 최종적으로는 이들이 합병하여 동맥경화를 발병하는데 중요한 원인이 된다. 사람에게서 비만은 유전적인 인자와 환경적인 인자의 복합적인 영향에 의하여 발생된다고 알려져 있으나, 주된 발생기전은 에너지 섭취와 소비의 불균형으로, 에너지 소비 효율이 나쁘면 지방축적에 의하여 비만이 발생하게 되며, 이러한 체중변화의 1/3 이상은 유전적인 소인에 의하여 설명될 수 있다[Albu et al., Nutr. Rev. 55:150-156, 1997]. 최근 비만의 유전적인 소인을 분자생물학적인 방법으로 규명하고자 하는 연구가 진행되어, 설치류에서 비만의 원인이 되는 렙틴(leptin), 랩틴 수용체 및 카르복시펩티데이즈 E(carboxypeptidase E) 유전자의 변이가 발견되었고, 이러한 유전자의 상동체가 사람에게서 발견되었다. 렙틴은 ob 유전자에서 생성되는 식욕과 에너지 소비율을 조절하는 호르몬으로 백색지방조직에서 분비되며 뇌의 시상하부(hypothalamus)의 뉴로펩타이드(neuropeptide) Y의 발현을 조절함으로써 식욕과 포만 중추를 조절하여 체내 지방축적과 체중 증가를 억제하는 기능을 한다. 지방조직에서 발열반응을 통하여 에너지의 소비에 관여하는 조직은 갈색지방조직 (brown adipose tissue, BAT)으로, 갈색지방조직 미토콘드리아의 내막에 존재하는 탈공역단백질(uncoupling protein, UCP)이 적응성 열발생(adaptive thermogenesis)에 관여한다. UCP는 세포막에서 산화적 인산화 과정에 의해 발생된 양성자가 미토콘드리아에서 ATP 합성에 사용되는 것을 방해하고 열을 생산하는데 이용되도록 하여, 발열반응을 일으킴과 동시에 에너지 소비율을 증가시켜 체중조절에 관여한다. 갈색지방조직에 주로 존재하는 탈공역단백질-1(UCP-1)은 약 300개의 아미노산으로 이루어진 분자량 32 KD의 단백질로 존재한다. UCP-1은 약 100개의 아미노산으로 이루어진 도메인이 3회 반복하는 구조로 이루어져 있으며, 각 도메인에 2군데씩 총 6군데의 채널을 형성하는 막 관통부위가 있다. 따라서, UCP-1은 양성자를 수송하는 전달체로 작용하여 열을 방출하는 기능을 발현시킨다. UCP-2는 UCP-1과 59%의 염기상동성을 나타내고, 폐, 췌장, 심장, 간장, 뇌, 신장, 정소, WAT, BAT, 골격근 등, 전신조직에 광범위하게 발현되고 있으며[Fleury C. et al., Nature Genet. 269-272, 1997; Gimeno R. et al., Diabetes, 900-906, 1997], 근육에서 주로 발견되는 UCP-3등과 함께 에너지 대사를 조절하는 것으로 인정되어 있다 [Matsuda J. et al. FEBS Lett. 418:200-204, 1997; Boss O. et al. FEBS Lett. 408:39-42, 1997]. 이들 유전자와 관련하여, 영양요인에 의하여 렙틴과 UCP 유전자의 발현이 조절된다는 연구들과[Rippe C. et al., Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 279:293-300, 2000; Watson P. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 279:356-365, 2000] UCP 유전자 발현을 증가시켜 항 비만 효과를 갖는 물질들에 대한 연구들이 진행되고 있다[Oi Y. et al., J. Nutr. 129:336-342, 1999; Cha S. et al., J. Nutr. 131:2636-2642, 2001].

본 발명자들은 본 발명에 앞서 미생물유래의 레반이라는 신규 과당 폴리머를 99% 이상의 고순도로 생산하였다[대한민국 특허공고 제 176410 호 및 제 145946 호].

과당 폴리머인 레반에 관한 일반적인 특성은 다음과 같다.

과당 폴리머로는 레반과 이눌린이 알려져 있으며, 이들은 과당 잔기들의 결합방법에서 다르게 구성되어 있다. 이눌린은 베타-2,1결합으로 구성되어 있으며 중합도(degree of polymerization: DP)에 있어서 20-60으로 비교적 작은 분자량을 나타내는 저장탄수화물로서 돼지감자, 치커리, 다알리아 등에 다량 함유되어 있다. 이에 반하여, 레반은 Glu-(Fru)n(여기에서, Glu는 포도당 잔기, Fru는 과당 잔기, n은 약 10⁵의 수를 나타낸다)으로 나타내어지는 수용성 과당 폴리머로서 주로 베타-2,6결합으로 구성되어 있으며, 레반슈크라제의 과당 전이반응에 의해 설탕으로부터 생산된다. 레반슈크라제를 이용하여 레반을 제조하는 방법들은 다수 보고된 바 있는데, 예를 들어, 미국특허 제 4,879,228 호 및 국제특허 공개 제 86-4091 호에서는 대사과정에서 활동하는 미생물을 이용하여 설탕으로부터 레반을 생산하고자 한 바 있으며, 본 발명자들은 지모모나스 모빌리스(Zymomonas mobilis)와 슈도모나스 오랜티아카(Pseudomonas aurantiaca S-4380)의 레반슈크라제 유전자를 이용하여 형질전환된 대장균에서 대량발현된 재조합 레반슈크라제를 이용하여 레반을 생산한 바 있다[대한민국 특허공고 제 176410 호 및 제 145946 호; 및 대한민국 특허출원 제 2001-41532호].

체중 감량 및 고지혈증에 이눌린의 생리적 효과에 대한 연구는 보고된 것이 있으나[Delzenne N. et al., Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 11:118-121, 2001; Mortensen A. et al. Nutr. Res. 22:473-480, 2002], 레반 또는 레반 올리고당에 의한 비만 연구 및 특허는 전무한 실정이다.

이에, 본 발명자들은 비만 유전자의 발현 억제 인자를 개발하기 위하여 위의 연구를 한 결과, 천연 다당류인 레반으로 이루어진 식이를 공급시, 체지방 형성과 축적을 억제하고, 지방조직에서의 UCP 발현을 증가하는 사실을 발견하여 레반에 의한 항 비만 효과를 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 레반 또는 레반 올리고당을 함유한 비만 개선 식이 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 조성물로 이루어진 다이어트 식품 및 의약품을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 레반 또는 레반 올리고당을 함유한 비만개선 식이 조성물을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 조성물로 이루어진 다이어트 식품 및 의약품을 또 다른 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

레반은 장내 유산균을 포함한 다양한 식품미생물 및 식물에 의하여 생산되는 안전한 생체 폴리머로서 효율적으로 대장에 도달하여 장내미생물에 의하여 에너지원으로 이용된다. 레반은 산가수분해 또는 열처리로 완전하게 분해시에 과당 및 극소량의 포도당만을 생성하므로, 레반을 섭취한 동물에서 예상되는 부작용은 거의 없다. 아울러 레반은 동물의 소장에서 일부 분해되어 열량원으로 이용이 되지만, 대부분의 레반은 장에 도달하여 장내유산균에 의하여 발효되므로 동일한 중량의 단당류와 비교시 흡수되는 열량의 감소를 기대할 수 있다.

레반의 비만 예방 및 치료효과는 레반을 파우더 상태 또는 펠렛상 등의 분말상태나 물에 용해시킨 액상으로 투여시에 모두 확인된다. 액상의 레반 농도는 0.1 내지 8중량%에서, 바람직하게는 7 중량%에서 비만 예방 및 개선효과를 기대할 수 있다. 액상의 경우에는 농도 6중량%에서는 약간의 점성의 증가가 있으나, 섭취에 큰 문제가 없다. 0.1 중량% 미만일 경우 레반 첨가효과가 감소될 수 있고, 8 중량%를 초과하면 낮은 수분함유량으로 혼합이 어려워진다. 고형의 레반은 0.1 내지 20 중량%를 사용함이 바람직하다. 0.1 중량% 미만일 경우 레반 첨가효과가 감소될 수 있고, 20 중량% 초과할 경우 기호성이 떨어지기 때문이다.

고형인 레반의 경우에는 식이와 혼합하여 공급하는 경우에 흰쥐에서는 레반의 농도 10중량% 에서도 설사와 출혈 등의 뚜렷한 부작용이 관찰되지 않았다.

레반을 액상의 경구투여 및 분말상의 식이로 공급하여 쥐의 체지방 형성, 렙틴, UCP 유전자 발현 등, 에너지 대사와 관련된 변화들에 식이 레반이 미치는 영향을 관찰함으로써 효과를 확인하였다.

레반 올리고당은 레반을 열처리, 산가수분해 또는 효소법에 의하여 합성되는 물질로 레반과는 화학적인 구조는 동일하고 다만 크기가 감소된 올리고당이다. 따라서, 레반 올리고당 또한 본 발명에서 제시하는 비만 예방 및 개선 효과를 가진다. 제조되는 음식물의 형태로는 고형식품, 크림상 또는 잼상의 반 유동식품, 겔상식품, 음료 등 온갖 식품형태로 이는 캅셀제, 과립제, 정제, 드링크제 등의 형태나, 상용되고 있는 임의의 기재를 사용하여 음료류(청량음료, 주스, 커피, 홍차, 우유, 보리차, 유산균 음료), 제과류(과자, 빵, 츄잉검, 초콜릿, 아이스크림, 푸딩, 물양갱) 등을 포함한다. 상기에서 언급하였듯이, 레반 또는 레반 올리고당은 수용성이고, 다른 용액과 혼합하여도 배합상에서 어려움이 없으며, 균질성을 유지하므로 고형과 동일하게 비만개선 효과를 나타낸다.

레반 또는 레반 올리고당 이외에도 약학적으로 허용 가능한 담체 또는 부형제를 사용하여 정제, 산제, 과립, 캅셀제, 현탁액, 유화액 또는 비경구 투여용의 단위투여형 또는 수회 투여형 제제로 제형화하여 사용할 수 있다.

상기 활성분획물로 표시되는 유효성분의 유효투여량은 환자의 나이, 신체적 조건, 몸무게 등에 의해 다양화될 수 있지만, 일반적으로 1 내지 100 ㎎／㎏(몸무게)／1일 범위 내에서 투여된다. 그리고, 1일 유효투입량 범위 내에서 하루에 한번 또는 하루에 여러 번 나누어 투여한다.

이하, 본 발명은 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

참조예

(1) 시료의 제조

레반은 본 발명자들의 연구실에서 지모모나스 모빌리스를 사용하여 제조되었다(대한민국 특허공고 제 176410 호 및 제 145946호).

(2) 레반 정량법

레반용액을 0.45 ㎛ 여과막으로 여과한 다음, 여액 20 ㎕를 HPLC[System Gold, 벡크만사 제품]에 주입하여 레반함량을 정량하였다. HPLC 분석조건은 50 ℃로 유지시킨 칼럼[Ionpak KS-802, Shodex사 제품]을 이용하여 증류수를 분당 0.4 ㎖의 속도로 흘려주면서 나오는 당농도를 굴절율(refractive index)에 의해 검출하였다. 레반시료는 99.9% 이상의 과당과 미량의 포도당으로 구성되어 있으며, 분자량은 백만 이상이었다.

(3) 실험동물의 사육 및 식이

3주령 Sprague-Dawley 종 수컷 쥐를 사용하여 1주일간 적응시킨 후 실험 동물 4주령부터 6주간 고지방 식이를 공급하여 비만을 유도하였다. 비만 유도 후 10주령부터 6주간 레반 분말을 각각 0 중량%, 3 중량% , 5 중량% 함유한 식이를 공급하여 고지방 대조군, 3% 레반군, 5% 레반군으로 하였다. 정상 대조군은 4주령부터 12주의 실험 기간 동안 AIN-76A diet # 100000[Dytes사, 미국]를 공급하였고, 고지방 식이군은 지방 급원으로 우지(beef tallow)를 사용하여 AIN- 76A 고지방식이 # 100496[Dytes사, 미국]으로 총 열량의 40%를 지방으로 공급하여 사육하였다[표 1]. 각 실험군은 6마리로 하였다.

구 분	정상식이	고지방식이
카제인	200	200
메티오닌	3	3
옥수수전분	150	150
슈크로오즈	500	345
셀룰로오스	50	50
옥수수기름	50	-
우지	-	205
혼합무기질	35	35
혼합비타민	10	10
콜린 비타르테이트	2	2
지방함량 % (전체열량중)	11.7	40.0

실험동물은 한 마리씩 분리하여 사육하였고, 물과 식이는 제한 없이 공급하였다. 실험 기간 동안 식이 섭취량과 체중은 일주일에 2회 측정하였다. 식이 효율(FER)은 실험식이 공급일로부터 희생일 까지를 총 실험기간으로 하여 실험 기간 동안의 체중 증가량을 실험 기간 동안의 식이 섭취량으로 나누어 산출하였다.

(4) 시료수집 및 분석방법

1) 시료수집

실험동물을 16주령에 희생하여 혈액과 장기를 채취하였다. 갈색지방 조직(interscapular brown adipose tissue), 부고환 지방(epididymal fat), 내장 지방(visceral fat), 복막 지방(peritoneal fat), 가자미근(soleus) 근육을 분리하여 중량을 측정하였고, 추출 즉시 액체 질소로 동결하였다. 혈액은 희생 시 심장 채혈(heart puncture) 방법으로 채취한 후 3000 rpm에서 15분간 원심분리하여 혈청을 얻었으며 이들 시료는 분석시까지 -70 ℃에서 보관하였다.

2) 지방 세포 크기 측정

16 주령의 실험 동물에서 추출한 내장지방조직을 분해하여 지방 세포의 크기를 측정하였다. 지방 조직을 콜라게네이즈를 함유한 NaCl-버퍼로 37 ℃에서 1시간 동안 분해한 후 여과하여 지방 세포를 얻고, 눈금을 가진 현미경으로 지방 세포의 크기를 관찰하였다. 각 조직마다 세포 30개의 직경을 측정하여 평균값을 구하였다.

3) 혈중 지질 분석

혈청의 총 콜레스테롤 및 HDL 콜레스테롤, 중성지방의 함량을 시그마 Chemical사의 키트를 이용하여 측정하였다.

4) 혈중 렙틴 및 인슐린 함량 분석

혈청 중 렙틴 함량은 린코 렙틴 분석 키트(Linco leptin assay Kit)[Linco사, 미국]를 이용하여 방사선 면역능을 측정하였고, 인슐린 함량은 래트 인슐린 기준치(rat insulin standards)[Linco사]를 이용하여 방사선 면역능을 측정하였다.

5) 탈공역단백질 mRNA 분석

역전사효소와 PCR을 이용하여 탈공역단백질의 발현량을 측정하였다. 발열반응의 주요 담당 조직인 갈색지방조직에서 UCP-1, UCP-2, UCP-3 mRNA 발현량을 측정하였고, 지방 축적과 대사의 주요 조직인 백색지방조직의 분석을 위해 부고환 지방조직에서 UCP-2 mRNA 발현량을 측정하였으며, 체구성의 대부분을 차지하고 있는 근육의 UCP mRNA함량 측정을 위해 뒷다리 근육에서 UCP-2, UCP-3 mRNA 함량을 측정하였다.

실험동물에서 분리한 조직으로부터 RNA를 분리하고 정량하였다. 분리된 총 RNA로 부터 cDNA의 합성을 위하여 2 ㎍의 RNA를 70 ℃에서 5분간 열처리한 후 4 ℃에서 5분동안 방치하고 여기에 M-MLV[Promega사, 제품번호M1705] 200 U, dNTP(each 2.5 mM) mix 2 ㎕, RNasin[Promega사, 제품번호 N2111] 40 U, oligo (dT) 프라이머[Promega사, 제품번호 C1101] 1 ㎕를 혼합한 후 DEPC-water로 25 ㎕를 맞추어 42 ℃ 1시간, 75 ℃ 30분 조건 하에서 cDNA를 합성하였다.

합성된 cDNA로부터 UCP의 발현량을 측정하기 위하여 프라이머를 제작하였고, 비교유전자로는 β-actin을 이용하였다. 실험에 사용한 프라이머와 획득된 DNA 크기는 다음과 같다.

UCP-1 5'-프라이머: 5'-TAC CCA CAT CAG GCA ACA G-3'(서열번호 1)

3'-프라이머: 5'-TCA TTG CAC AGC TGG GTA C-3', (서열번호 2)

획득된 DNA 크기: 842 bp

UCP-2 5'-프라이머: 5 -ACA GCA GCC TGT ATT GCA G-3' (서열번호 3)

3'-프라이머: 5'-TTG TAG GCT TCG ACA GTG C-3', (서열번호 4)

획득된 DNA 크기: 428 bp

UCP-3 5'-프라이머: 5'-ACC ATG GTT GGA CTT CAG C-3' (서열번호 5)

3'-프라이머: 5'-AGT TCC CAG CGT ATC CAT G-3' (서열번호 6)

획득된 DNA 크기: 450 bp

유전자의 발현량을 측정하기 위한 PCR 조건은 다음과 같다.

Tag 중합효소[TaKaRa사] 0.125 ㎕, 10 ×PCR 버퍼 2.5 ㎕, dNTP mix 2 ㎕, 프라이머, 샘플, 증류수로 25 ㎕를 맞춘 후 94 ℃ 3분, 94 ℃ 30초, 60 ℃ 1분, 72 ℃ 1분 30초, 30회 반복한 후 94 ℃ 30초, 60 ℃ 1분, 72 ℃ 10분, 1회 PCR을 수행하였다. PCR 산물은 1.5% 아가로즈겔을 사용하여 100 V 하에서 전기 영동하여 분리한 후, 흡광도 304 nm에서 밴드를 검출하였다. 사진상의 밴드의 농담으로 유전자의 발현정도를 확인하였다.

5. 자료의 처리

각 식이군간의 차이를 one-way ANOVA에 의하여 검정하고 α=0.05 수준에서 Duncan's multiple range test를 실시하였다. 유의성은 α=0.05, α=0.01 수준에서 검정하였고, 모든 통계 분석은 SAS 프로그램을 이용하여 처리하였다. 결과는 평균(mean) ±표준편차(stnadard deviation, SD)로 표시하였다.

실시예 1: 식이 섭취, 체중 증가량 및 식이효율

정상식이로 성장된 쥐와 고지방식이로 유도된 비만쥐에서 분말상태의 지모모나스 레반이 포함된 식이를 이용하여 6주 동안 투여한 쥐의 식이 섭취량, 체중 증가량 및 식이효율 변화를 다음 표 2에 나타내었다. 식이 섭취량은 각 실험군간에 차이를 보이지 않았고, 체중 증가량과 식이효율은 정상 대조군에 비해 고지방 식이군에서 높은 경향을 보였으나 레반 식이군의 영향은 통계적 유의성을 보이지 않았다[동일행의 수치에서 공통의 부호가 붙어있지 않는 그룹간에서 유의차가 있다(p<0.05)].

구 분	사료섭취량(g/day)	체중증가량 (g/day)	식이효율
정상 대조군	21.10 ±3.18	1.33 ±0.80	0.059 ±0.034
고지방 대조군	25.13 ±3.07	2.74 ±0.46	0.109 ±0.011
5% 레반군	26.35 ±3.76	2.45 ±0.83	0.094 ±0.022
3% 레반군	24.09 ±3.87	2.39 ±1.36	0.096 ±0.053
P-value	0.1531	0.1446	0.1713

실시예2: 지방 조직의 무게

식이 지방과 레반 공급에 따른 갈색지방조직, 부고환지방, 내장 지방, 복막 지방 무게를 비교한 결과는 다음 표 3과 같으며 각 지방 조직 모두 단위 체중에 대한 조직무게로 환산하여 표시하였다. 갈색 지방 조직의 무게는 고지방 식이를 공급한 쥐에서 정상 식이를 공급한 쥐보다 증가하였고, 이러한 증가는 레반 식이공급에 의해 감소하였다. 부고환 지방 무게는 고지방 식이에 의해 증가하는 경향을 보였으나 통계적 유의성은 보이지 않았다. 고지방 식이에 의해 정상 대조군보다 2배 이상 증가한 내장 지방 무게는 레반 식이 공급에 의해 감소하였으며 이러한 효과는 3% 레반군보다 5% 레반군에서 더 크게 나타났다. 복막 지방 무게도 정상 대조군(1.28 ±0.51g/100g 체중)보다 고지방 대조군(2.78 ±0.25g/100g 체중)이 컸으며 5% 레반군(2.07 ±0.55g/100g 체중)으로 고지방 대조군보다 적었다. 본 실험 결과, 레반 함유 식이를 공급받은 쥐의 내장 지방과 복막 지방 증가가 고지방 식이만 공급한 쥐에 비해 감소하는 것을 볼 수 있어 식이 레반이 체지방 축적을 억제함을 나타내었다[동일행의 수치에서 공통의 부호가 붙어있지 않는 그룹간에서 유의차가 있다 (p<0.05)].

구 분	갈색지방조직(mg organ/100 g 체중)	부고환조직(mg organ/100 g 체중)	내장지방(mg organ/100 g 체중)	복막지방(mg organ/100 g 체중)
정상 대조군	0.89 ±0.42^c	1.66 ±0.61	1.79 ±0.81^b	1.28 ±0.51^b
고지방 대조군	1.51 ±0.49^a	2.10 ±0.44	3.68 ±1.12^a	2.78 ±0.25^a
5% 레반군	1.42 ±0.19^ab	2.24 ±0.69	2.79 ±0.71^ab	2.07 ±0.55^ab
3% 레반군	1.01 ±0.32^bc	2.27 ±0.73	3.52 ±0.71^bc	2.20 ±0.46^a
P-value	0.0329	0.4370	0.0102	0.0039

실시예 3: 지방 세포의 크기

내장 지방 조직에서 지방 세포를 분리하여 크기를 측정하였을 때 레반 함유 식이에 의한 체지방 감소와 유사한 결과를 나타내어 고지방 식이에 의해 증가한 지방 세포 크기 증가가 레반 식이군에서 감소한 것으로 다음 표 4에 나타내었다[동일행의 수치에서 공통의 부호가 붙어있지 않는 그룹간에서 유의차가 있다 (p<0.05)].

구 분	지방세포크기(um)
정상 대조군	74.8 ±14.1^c
고지방 대조군	120.3 ±28.4^a
5% 레반군	98.0 ±6.7^b
3% 레반군	100.2 ±16.8^b
P-value	0.0324

실시예 4: 혈중 지질 함량

혈중 총 콜레스테롤 함량은 실험군간 차이가 없었으나 HDL 콜레스테롤은 고지방 대조군이 정상 대조군보다 낮았고, 레반 식이군이 고지방 대조군 보다 유의적으로 증가하였다[표 5]. 혈중 트리글리세리드(중성지방)는 고지방 대조군이 139.62 ±106.32 mg/㎗로 정상 대조군의 78.49 ±11.84 mg/㎗ 에 비해 상당히 증가한 반면, 레반을 공급한 군에서는 큰 폭으로 감소하여 60.50 ±9.82 mg/㎗, 54.26 ±10.81 mg/㎗ 로 고지방 대조군의 50% 수준에도 못 미칠 뿐 아니라 오히려 정상 대조군보다 더 낮은 값을 보였다. 본 실험 결과 고지방 식이 공급 후 레반 식이는 혈중 총 콜레스테롤에는 영향을 미치지 않았으나 HDL 콜레스테롤의 증가를 가져왔고, 또한 혈중 중성지방은 레반 공급에 의해 큰 폭으로 감소하여 정상 식이를 공급한 쥐보다 더 감소하였는데, 이는 레반이 혈중 지질 개선에 탁월한 효과가 있음을 보여주었다[동일행의 수치에서 공통의 부호가 붙어있지 않는 그룹간에서 유의차가 있다 (p<0.05)].

구 분	혈장 총 콜레스테롤(mg/㎗)	혈장 HDL 콜레스테롤(mg/㎗)	혈장 트리글리세리드(mg/㎗)
정상 대조군	78.33 ±20.35	58.82 ±7.42^a	78.49±11.84^ab
고지방 대조군	72.53 ±7.51	42.86 ±3.90^b	139.62±106.32^a
5% 레반군	76.51 ±15.28	51.50 ±10.94^ab	60.50±9.82^b
3% 레반군	72.97 ±15.91	52.59 ±10.05^ab	54.26±10.81^b
P-value	0.9092	0.0647	0.0557

실시예 5: 혈중 렙틴 및 인슐린 함량

혈중 렙틴 함량은 고지방 대조군에 비해 5% 레반군에서 유의적으로 낮은 값을 보여, 5% 레반 식이에 의해 고지방 대조군(10.53 ±1.82 ng/㎖)의 50% 수준(5.24 ±2.84 ng/㎖)으로 감소하였고 거의 정상 대조군 수준으로 감소함을 나타냈다[표 6]. 혈중 인슐린 함량도 레반 식이에 의해 감소하였는데 3% 레반군에서 고지방 대조군보다 감소하였고, 5% 레반군은 정상 대조군 수준으로 감소하였다. 본 연구 결과, 레반 공급에 의해서도 혈중 인슐린이 감소하는 것으로 나타나 레반은 지질 및 에너지 대사에 관여하는 홀몬인 인슐린의 분비를 조절하는 것을 알 수 있었다. 또한, 내장 지방 축적은 인슐린 저항성 증가와 관련되는데, 본 실험 결과 레반 식이에 의해서 내장 지방 감소와 함께 혈중 인슐린 감소가 나타났다. 혈중 인슐린과 같이 혈중 렙틴도 레반 식이를 공급한 쥐에서 감소하였는데 렙틴 생성은 체지방 생성에 따라 변화하며 체지방 비율 및 지방 세포 증가와 양의 상관성을 가지고, 인슐린과 렙틴은 서로 생성을 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 실험 결과 나타난 혈중 렙틴의 감소는 레반 식이에 의하여 체지방 축적이 감소되고 혈중 인슐린의 분비가 억제된 결과에 기인하는 것으로 판명되었다. 렙틴은 비만에 대한 억제 기전으로 작용하여 에너지가 과잉 축적될 경우 렙틴 생성이 증가하여 비만의 지표로 사용될 수 있는데 이러한 관점에서 볼 때 레반 식이에 의한 혈중 렙틴 감소는 레반의 비만 개선 효과를 보여주는 증거가 되었다[동일행의 수치에서 공통의 부호가 붙어있지 않는 그룹간에서 유의차가 있다(p<0.05)].

구 분	렙틴(ng/㎖)	인슐린(ng/㎖)
정상 대조군	3.74 ±0.62^b	1.55 ±0.56^b
고지방 대조군	10.53 ±1.82^a	2.74 ±0.77^a
5% 레반군	5.24 ±2.84^b	1.60 ±0.60^b
3% 레반군	8.40 ±2.31^a	2.30 ±0.62^ab
P-value	0.0004	0.1652

실시예 6: UCP mRNA 발현

실험동물에서 분리한 갈색지방 조직, 백색 지방 조직, 뒷다리 근육의 UCP 발현량을 RT-PCR을 이용하여 측정한 결과는 도 1과 같다. 갈색지방 조직의 UCP-1, UCP-2, UCP-3 발현은 고지방 식이에 의해 유도되는 것을 볼 수 있는데, 레반 함유 식이에 의해 이러한 발현량 증가가 더 유도되었음을 보였다. 또한, 이러한 발현량 증가는 3% 레반군보다 5% 레반군에서 더 뚜렷하게 나타났다. 골격 근육의 UCP 발현량 측정을 위하여 뒷다리 근육의 UCP-2와 UCP-3을 측정한 결과 UCP-2의 발현량은 실험군 간에 큰 차이를 보이지 않았으나 UCP-3의 발현은 5% 레반 군에서 증가하였다. 부고환지방의 UCP-2 mRNA 함량은 레반 식이군에서 약간 증가하는 경향을 보였으나 그리 큰 차이는 나타내지 않았다. 골격 근육에서 특이적으로 발현되는 UCP-3의 발현은 5% 레반을 공급한 쥐에서 증가하여 레반 섭취가 에너지 소비율 증가에 상당 부분 기여할 수 있음을 나타내었다.

실시예 7: 정제의 제조

레반 88 g

Ca(유청) 5 g

Fe 0.7 g

비타민 D3(100.00 IU/g) 0.04 g

비타민 B1 0.09 g

비타민 B2 0.09 g

비타민 B6 0.09 g

녹차추출물 2 g

부형제 3.99 g

총 량 100 g

상기에서 나열된 성분들을 잘게 부숴 혼합한 후 직타법(direct tableting method)에 의해 정제를 제조하였다. 각 정제의 총량은 300 ㎎이고, 그 중 유효성분의 함량은 264 ㎎이다.

실시예 8: 음료의 제조

본 발명의 레반 10g 을 적당량의 물에 용해시킨 후에 글루코즈, 환원맥아당과 구연산, 구연산나트륨을 적당량 가하고, 방향제 물질(aromatic substance)을 첨하였다. 위의 혼합물을 골고루 잘 섞은 후 100 ㎖로 만들어 음료용 조성물을 제조하였다. 이 혼합물은 100 ℃에서 15분간 열을 가한 후에 저칼로리 음료를 만들기 위해 차가운곳에 보관하였다. 이때 타우린이나 마이오 이노시톨, 엽산, 판토텐산 등을 단독으로 혹은 함께 첨가할 수 있다.

실시예 9: 식빵의 제조

제빵반죽물의 구성은 다음과 같다. 배합비는 밀가루 100 중량부를 기준으로 다음 각각의 재료들을 배합하였고 레반은 제빵시 사용되는 급수에 대하여 최종 농도가 10 %(w/w) 되게 첨가하였다.

이스트 6 중량부

설탕 8 중량부

소금 1.8 중량부

마가린 8 중량부

전분우유 4 중량부

물 60 중량부

제빵공정은 직접반죽법에 준하여 실시하였다. 제빵 반죽물을 식빵용 틀에 넣고 오븐에서 구워낸 후 상온에서 냉각시켰다.

실시예 10: 독성시험

레반(레반올리고당)을 멸균증류수에 용해하여 이를 마우스(군당 10마리)에 각각 100 ㎎/㎏(150mg/kg)을 매일 구강투여하였으며, 2주간 계속하였다. 14일간 관찰하였으며, 비정상적인 것은 발견되지 않았으며 생화학적 비증상도 혈액에서 관찰되지 않았다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레반 또는 레반 올리고당을 함유한 식이 조성물은 내장 지방 무게와 복막 지방 무게, 지방세포의 크기를 감소시켜 체지방 축적을 억제하며, 혈중 HDL 콜레스테롤 수준을 증가시켜 지질 대사를 개선시키며, 혈중 렙틴과 인슐린 농도를 감소시켜 지방 세포 및 체지방 형성에 영향을 준다. 또한, 갈색 지방 조직의 UCP와 근육의 UCP-3 mRNA 발현량을 증가시켜 체내 에너지 소비율이 증가 효과에 따른 비만 개선 효과를 제공한다.

도 1은 정상식이로 성장된 쥐와 고지방식이로 유도된 비만쥐에서 분말상태의 레반이 포함된 식이를 이용하여 6주간 투여한 쥐의 (A)갈색지방조직, (B)골격근육, (C)백색지방조직에서의 탈공역단백질(UCP)의 mRNA 발현량 변화를 나타낸 것이다.

<110> Real BioTech Co., Ltd KOREA RESEARCH INSTITUTE OF BIOSCIENCE AND BIOTECHNOLOGY <120> Dietary composition including levan for prevention and treatment of obesity <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCP-1 5'-primer <400> 1 tacccacatc aggcaacag 19 <210> 2 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCP-1 3'-primer <400> 2 tcattgcaca gctgggtac 19 <210> 3 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCP-2 5'-primer <400> 3 acagcagcct gtattgcag 19 <210> 4 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCP-2 3'-primer <400> 4 ttgtaggctt cgacagtgc 19 <210> 5 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCP-3 5'-primer <400> 5 accatggttg gacttcagc 19 <210> 6 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> UCP-3 3'-primer <400> 6 agttcccagc gtatccatg 19

Claims

레반을 유효성분으로 함유하는 것을 특징으로 하는 비만개선 식이 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 레반은 레반 올리고당을 포함하는 것을 특징으로 하는 비만개선 식이 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 레반이 고형일 경우에는 0.1 내지 20 중량% 함유하는 것임을 특징으로 하는 비만개선 식이 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 레반이 액상일 경우에는 0.1 내지 8 중량% 함유하는 것임을 특징으로 하는 비만개선 식이 조성물.
청구항 1의 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 다이어트 식품.
삭제
청구항 1의 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 음료.
청구항 1의 조성물을 함유하는 것을 특징으로 하는 제과.