KR100518261B1 - 바실러스 폴리퍼멘티쿠스 scd 균주(kccm 10104)를유효성분으로 함유하는 생체 산화 방지용 조성물 - Google Patents
바실러스 폴리퍼멘티쿠스 scd 균주(kccm 10104)를유효성분으로 함유하는 생체 산화 방지용 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD 균주(KCCM 10104)를 유효성분으로 함유하는 생체 산화 방지용 조성물에 관한 것으로 과산화물로 인한 손상으로부터 인체를 보호하는 우수한 산화방지 효과가 있으므로 식품, 의약품, 사료 및 화장품 등의 용도로 사용될 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
Description
본 발명은 생균을 이용한 생체 산화 방지용 조성물에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD 균주(KCCM 10104)를 유효성분으로 함유하는 생체 산화 방지용 조성물에 관한 것이다.
인체 질환과 관련된 연령과 과산화물(peroxidants) 사이의 연관성에 대한 연구가 많이 보고되어 있다. 인체는 본질적으로 과산화물(peroxidants)로 인한 손상으로부터 자체적으로 방어하기 위한 항산화 시스템을 갖고 있다. 생체는 정상적인 생리상태에서는 자유라디칼의 생성계와 제거계인 항산화 방어계(antioxidant defense system) 사이가 균형을 이루고 있다.
그러나, 내인적 혹은 외인적 요인으로 인한 산화적 스트레스의 증가는 체내에서 자유라디칼이 과다 생산되거나 항산화계의 활성을 감소시키는데 이는 유리기 제거계와 생성계의 사이의 균형을 깨뜨려 생체조직에 대해 과산화적 손상을 초래한다.
이러한 독성이 강한 자유라디칼에 의한 반응의 결과로 암(cancer), 동맥경화증(atherosclerosis), 고혈압(hypertension), 기종(emphysema), 간경변(cirrhosis) 및 관절염(arthritis) 등의 여러 조직에 있어 손상을 가져온다는 보고가 있다(Rhee, S.-J. and Choi, J.-H. (2001) Effects of green tea catechin on the superoxide dismutase, glutathione peroxidase and xanthine oxidase activities of kidney in diabetic rats. Kor. Nutr. Soc. 34, 734-740).
그러므로, 조직을 과산화물로부터 보호하기 위해서 생체의 항산화 방어계를 강화시켜야 하는데, 화학적 물질의 사용은 식품의 안정성과 독성에 관한 문제가 있으므로, 식품으로부터 항산화물질을 섭취하는 것이 가장 이상적이라 할 수 있겠다.
이러한 연구의 일환으로 최근에 천연물질을 이용한 항산화 방어계 강화에 관련된 연구가 있고, 그 중에서도 특히 체내 항산화물질이 부족한 동물에서 유산균의 항산화 효과에 대해 연구가 활발히 이루어지고 있다 (Hiroe, K., Masahiro, S., Hajime, N. and Yutaka, S. (1993) Effect of antioxidative lactic acid bacteria on rats fed a diet deficient I vitamin E. J. Dairy Sci. 76, 2493-2499).
한편, 유산균은 일찍이 메치니코프로부터 많은 연구자들이 이를 이용한 유산균 체내에서 정장작용, 장내 병원성 세균의 발육저해, 비타민의 합성, 혈청 콜레스텔롤의 저하, 항암효과 등의 건강효과가 있음을 연구하여 발표하였다. 이런 유산균은 오래 전부터 우리들의 식생활과 밀접한 관계를 유지해왔으며, 최근에는 프로바이오틱 생균제로서 더 많이 이용되고 있다(Lin, M.Y. and Yen, C.L. (1999) Antioxidative ability of lactic acid bacteria. J. Agric. Food Chem. 47, 1460-1466). 그러한 프로바이오틱 생균제로서는 락토바실러스(Lactobacillus)속, 스트렙토코쿠스(Streptococcus)속, 비피도박테리움(Bifidobacterium)속, 엔테로코쿠스(Enterococcus)속, 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum), 락토바실러스 스포로제네스(Lactobacillus sporogenes), 그리고 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis) 등이 있다.
그러나, 최근 들어 바실러스속 프로바이오틱 생균에 대한 산업적인 유용성이 증대되고 있으며(Park, H.S., Lee, S.H. and Uhm, T.B. (1998) Selection of microorganisms for probiotics and their characterization. J. Food Sci. Nutr. 3, 433-440; Green, D.H., Wakeley, P.R., Page, A., Barnes, A., Baccigalupi, L., Ricca, E. and Cutting, S.M. (1999) Characterization of two Bacillus probiotics. Appl. Environ. Microbiol. 65, 4288-4291; Hoa, N.T., Baccigalupi, L., Huxham, A., Smertenko, A., Van, P.H., Ammendola, S., Ricca, E. and Cutting, S.M. (2000) Characterization of Bacillus species used for oral bacteriotherapy and bacterioprophylaxis of gastrointestinal disorders. Appl. Environ. Microbiol. 66, 5241-5247), 그 중에서도 비스루트균이라 불리는 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermentcius) SCD (KCCM 10104)는 식품용 프로바이오틱 생균제로 주목받고 있다. 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104)(소위,'비스판균'또는'비스루트균')는 20여종의 효소를 분비하여 영양소를 재활용하게 하며, 비타민 B1, B2, K를 합성하여 영양을 보급시킨다. 또한 인체의 3대 영양소인 탄수화물, 단백질, 지방 및 섬유소를 소화·흡수시키며, 병원성균들인 티프스균, 파라티프스균, 적리균, 콜레라균 등을 용균시켜 증식을 억제하는 기능을 가지고 있다. 특히, 시판중인 유산균제제나 비피더스균제제 등은 장까지 도달하기 위해서는 위산이나 여러 효소들 때문에 특별한 코팅이나 캡슐 제품 등을 생각해야 되지만, 이 비스루트균은 아포를 형성하기 때문에 장에 도달할 때까지 활성을 거의 잃지 않아 장질환의 치료에 탁월한 효과를 보이고 있다(백현동, 정민용, 정황영, 김원석, 김기태. (2002) 식품용 프로바이오틱 비스루트균의 주요 생균제 특성. 한국식품과학회지 34: 73-78).
그러나, 종래에 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104)에 항산화 기능성이 있다는 보고는 아직까지 없다.
이에 본 발명은 현재 국내에서 산업적으로 각광받고 있는 프로바이오틱 생균제인 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104)로부터 항산화 효과를 신규로 검증하고 산화방지용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD 균주(KCCM 10104)를 유효성분으로 함유하는 생체 산화 방지용 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명의 구성에 대해 더욱 상세히 설명한다.
최근 식품산업은 소득 수준의 향상과 식생활 방식의 변화로 여러 형태의 건강식품에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이며, 이에 따라 인체에 무해하며 건강 증진 기능이 있는 식품 소재를 찾기 위한 많은 연구가 진행되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 현재 의약용과 식품용으로 각광 받고 있는 프로바이오틱 생균제인 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104)의 항산화 효과를 검정하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서는 하기 실험예에 나와 있는 바와 같이 시험관 내(In vitro)에서 항산화력 대한 효과 검증으로 DPPH법과 피로가롤(pyrogallol) 이용법을 사용한다.
하기 실험예에 의하면, DHHP를 이용한 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD의 유리 라디컬 소거효과가 약 60%로 확인되는데, 다른 항산화성 물질인 페니실린 시트리눔(Penicillium citrinum) (20%), 녹차(43%), 홍삼(7.5%), 양파(45%)와 비교시 높은 결과를 나타낸다.
피로가롤(Pyrogallol) 법에 의한 SOD(superoxide dismutase) 활성 측정은 15%정도로 약하게 나타나지만, 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus)의 8%, 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)의 10%, 스트렙토코쿠스 써모필러스(Streptococcus thermophilus)의 10%, 허베(herbe)의 1.0% 활성에 비해, 상대적으로 높게 나타난 것이다.
결과적으로, 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD(KCCM 10104)의 천연 항산화력이 확인된 것이다.
따라서, 의약품, 기능성 식품, 사료 및 화장품 분야에서 천연 항산화제를 위한 기능성 소재로서 활용이 가능할 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 하기 실험예 및 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하지만 본 발명의 권리범위가 하기 실험예 및 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
한편, 하기 실험예 1 및 2에서 사용한 1,1-다이페닐-2-피시릴 하이드라질(1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl; DPPH)은 'Sigma'사 로부터 구입하여 사용하였다. 그리고 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD (KCCM 10104)는 (주)바이넥스에서 분양받은 후 3∼4회에 걸친 계대배양으로 활성화하였으며 글라이세롤 스톡(glycerol stock)법으로 -70℃에서 보존하였고, 워킹 컬쳐(working culture)는 한달에 1회씩 계대배양을 하여 사용하였다(전경동, 이광호, 김원석, 백현동. (2000) 의약용 프로바이오틱 비스판균의 미생물학적 동정. 산업미생물학회지 28: 124-127).
바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B.polyfermenticus SCD) (KCCM 10104)의 배양 배지는 TSB 배지(Difco Laboratories, Detroit, USA)를 사용하였다.
실험예 1: DPPH 법에 의한 수소공여능 조사
항산화성 물질은 자유라디칼(free radical)에 전자나 수소를 공여하여 복합체를 만들고, 1,1-다이페닐-2-피시릴 하이드라질(1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl; DPPH)은 항산화성 물질로부터 전자 수소를 받아 불가역적으로 안정한 분자를 형성하므로, 전자공여능(electron donating ability)으로부터 항산화 활성을 측정할 수 있다(Seo, Y.-H., Kim, I.-.J., Min, H.-K. and Park, S.-U. (1999) Fatty acid composition and antioxidative activity in wax corn (Zea mays L.) F1s. Kor. J. Food Sic. Technol. 31, 1415-1420).
1,1-다이페닐-2-피시릴 하이드라질(1,1-diphenyl-2-picyryl hydrazyl; DPPH)에 대한 수소공여능은 100 M DPPH 용액 (DPPH 6 mg을 100 ml 에탄올에 완전히 용해시킨 후 100 ml 증류수를 가한 액) 1000 μl 에 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD 상등액과 시료를 각각 200 μl 를 가하여 10초 동안 진탕한 후 10분간 방치한 다음, 528 nm 에서 흡광도를 측정하였다.
바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticu) SCD (KCCM 10104)배양액의 항산화력으로 DPPH 에 의한 전자공여능을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.
종류 | 라디칼 제거 효과(%) |
바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD | 57 |
페니실린 시트리눔 | 20 |
녹차 | 43 |
홍삼 | 7.5 |
양파 | 45 |
그 결과, 페니실리움 시트리눔(Penicillium citrinum), 녹차, 홍삼 및 양파에 비해, 높음을 확인하였다.
본 실험예에서 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticu) SCD (KCCM 10104) 배양액의 항산화력이 50% 이상의 활성을 나타내었기 때문에, 천연 항산화제로서의 가능성을 뚜렷이 보여주고 있는 것이다.
실험예 2: 피로가롤(Pyrogallol)법에 의한 SOD(superoxide dismutase) 활성 조사
슈퍼옥사이드 라디칼(Superoxide radical)은 호기적 대사기관에서 여러가지 생화학적 반응으로 생성되며, 주로 세포막 지질의 불포화지방산과 반응하여 지질과산화물을 생성하므로 세포손상을 초래한다고 알려져 있다.
생체는 이러한 지질과산화에 대한 반응체계로서 SOD에 의하여 슈퍼옥사이드 라디칼(superoxide radical)을 H2O2로 바꾸며, H2O2는 다시 카탈라제와 글루타치온 퍼옥시다제(glutathione peroxidase)의 작용에 의해 H2O로 환원되므로 이들 효소계의 반응에 의해서 자유 라디칼로부터 생체를 보호할 수 있다(Kim, S.-W., Lee, S.-O. and Lee, T.-H. (1991) Purification and characterization of superoxide dismutase from Aerobacter aerogenes.
Agric. Biol. Chem. 55, 101-108).
실제로 일본의 'Niwa' 등은 새로운 산화방지제를 발굴하고 임상실험을 통하여 효능을 평가하고 식품을 개발하여 상품화 하였고, 이들이 활성산소의 시발물질이라고 할 수 있는 슈퍼옥사이드 아니온(superoxide anion)을 제거함으로써 생체에 실질적으로 상해를 유발하는 하이드록실 라다칼(hydroxyl radical)과 과산화수소의 생성을 억제하여 유용한 생리활성을 나타낸다고 보고하였다.
이는 산화방지제의 일종으로 SOD와 작용 기작은 다르지만 인체 내에서의 역할이 유사하여 통상적으로 SOD 유사활성 물질이라고 불린다. 이와는 별도로 식물체를 대상으로 SOD 유사활성 물질을 탐색하고 효능을 평가하는 연구도 보고된 바 있다(Han, D.S., Kwak, J.H., Kim, S.H. and Kim, S.J. (1996) Effect of plant extracts with superoxide dismutase-like activity on survival of fruit flies under oxidative stress Kor. J. Food. Sci. Technol. 28, 865-869)
생체내의 항산화 방어기구 중 효소적 방어계 하나로서 슈퍼옥사이드 라디칼을 환원시켜서 산소독으로부터 생체를 보호하는 SOD의 활성을 피로가롤(pyrogallol)의 자동산화로 생성되는 슈퍼옥사이드 아니온 라디칼(superoxide anion radical)을 소거하는지 여부를 측정하여 조사하였다.
SOD 활성은 알칼리 상태에서 피로가롤(pyrogallol)의 자동 산화에 의한 발색을 이용한 'Marklud and Marklud'의 방법에 따라 측정하였다. Tris-HCl 버퍼(1 mM Tris/5 mM EDTA, pH 8.5) 3.0 ml에 하기 표 2에 기재된 균주의 배양액들을 각각 0.1 ml를 넣고 7.2 mM 피로가롤(pyrogallol) 0.1 ml를 가함으로서 반응을 시작시킨 다음 25℃에서 정확히 10분간 반응시킨 후, 1 N HCl 1.0 ml를 가해 반응을 정지시켜 산화된 피로가롤(pyrogallol)의 흡광도를 420 nm에서 측정하였다(표 2).
종류 | SOD 활성(%) |
바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD | 15 |
락토바실러스 아시도필러스(Latobacillus acidophilus) A (상업용 유산균) | 8 |
락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)(상업용 유산균) | 10 |
스트렙토코쿠스 써모필러스(Streptococcus thermophilus) (상업용 유산균) | 10 |
허베(Herbe) | 1 |
바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 배양액은 15%, 락토바실러스 아시도필러스(Lactobacillus acidophilus)는 8%, 락토바실러스 불가리쿠스(Lactobacillus bulgaricus)는 10%, 스트렙토코쿠스 써모필러스(Streptococcus thermophilus)는 10% 이상의 활성을 보였으며, 허베(herbe)는 1.0%의 활성을 보였다.
따라서, 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 배양액에서는 항산화력이 있다고 할 수 있으며 이를 기초로 항산화 기능성 제품을 개발할 수 있는 것이다.
실시예 1: 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(
Bacillus polyfermenticus
) SCD (KCCM 10104)를 포함하는 산화방지용 제제의 제조
바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD 균(KCCM 10104)이 함유된 산화방지용 제제는 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD 균(KCCM 10104)을 통상의 진공동결건조기에 투입하여 동결건조한다음 캡슐화시켜 제조하였다.
실시예 2: 바실러스 폴리퍼멘티쿠스( B. polyfermenticus ) SCD (KCCM 10104)를 포함하는 건조효모가공식품의 제조
아포형태로 공급된 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 14 g을 맥주효모 80 g, 솔비톨 5 g, 해조칼슘 1 g에 첨가하여 건조효모가공식품을 제조하였다.
실시예 3: 바실러스 폴리퍼멘티쿠스( B. polyfermenticus ) SCD (KCCM 10104)를 포함하는 선식의 제조
찹쌀 15 g, 보리쌀 20 g, 멥쌀 15 g, 현미 10 g, 흰콩 5 g, 수수 1 g, 조 1 g, 밀 1 g, 메밀 1 g, 옥수수 5 g, 밤 1 g, 잣 1 g, 호두 1 g, 당근 1 g, 시금치 1 g, 마 1 g, 연자육 1 g, 홍화씨 1 g, 둥글레 1 g, 다시마 2 g, 해태 1 g, 뽕잎 3 g, 누에 3 g, 동충하초 3 g을 함유하는 조성물에 아포형태로 공급된 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 5 g을 첨가하여 선식을 제조하였다.
실시예 4: 바실러스 폴리퍼멘티쿠스( B. polyfermenticus ) SCD (KCCM 10104)를 포함하는 가축사료 조성물의 제조
옥수수 45 g, 대두박 30 g, 소맥 15 g, 우지 4 g, 당밀 3 g, 인산칼슘제 2 g, 석회석 0.4 g, 소금 0.2 g, 아포형태로 공급된 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 5 g을 혼합하여 가축 사료용 조성물을 제조하였다.
실시예 5: 바실러스 폴리퍼멘티쿠스( B. polyfermenticus ) SCD (KCCM 10104)를 포함하는 머드팩용 분말의 제조
(주)머드퀸에서 구입한 천연머드 분말 95g에 아포형태로 공급된 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 5 g을 혼합하여 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(B. polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 함유 머드팩용 천연머드 분말 조성물을 제조하였다.
이상 발명의 상세한 설명에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명, 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD (KCCM 10104) 생균을 유효성분으로 함유하는 조성물은 과산화물로 인한 손상으로부터 인체를 보호하는 우수한 산화방지 효과가 있으므로 식품, 의약, 사료 및 화장품 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (1)
- 바실러스 폴리퍼멘티쿠스(Bacillus polyfermenticus) SCD 균주(KCCM 10104)를 유효성분으로 함유하는 항산화 조성물.
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