KR100589115B1

KR100589115B1 - 로타바이러스 감염 억제 유산균 발효물 제조방법 및 그 용도

Info

Publication number: KR100589115B1
Application number: KR1020020088309A
Authority: KR
Inventors: 이경수; 김동현; 김상욱
Original assignee: 주식회사 바름인
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2006-06-12
Also published as: CN100577035C; WO2004057981A1; CN1731937A; KR20040061999A; AU2003288768A1

Abstract

본 발명은 로타바이러스(rotavirus) 감염을 억제할 수 있는 맥아 또는 표고버섯의 유산균 발효물을 제조하는 것에 관한 것으로, 맥아 또는 표고버섯 추출물과 이들 추출물을 유산균으로 발효시키면 설사의 원인 바이러스인 로타바이러스에 효과가 있는 것을 만들 수 있다는 것을 큰 특징으로 하고 있다. 또한 이들 추출물이나 발효물은 이유식, 분유, 유아식, 선식, 기능성 식품에 로타바이러스의 감염을 억제시킬 수 있는 소재로도 이용할 수 있다.

로타바이러스 감염억제, 유산균, 맥아, 표고버섯, 발효물

Description

로타바이러스 감염 억제 유산균 발효물 제조방법 및 그 용도{Method for manufacturing Products fermented by lactic acid bacteria preventing rotavirus infection and Use thereof}

본 발명은 맥아 추출물을 열수 추출한 추출물과 이들 추출물을 이용하여 유산균으로 발효한 발효물을 이용하여 로타바이러스 억제 효과가 있는 추출물 및 발효물을 제조하는 것으로, 보다 상세하게는 맥아에 약 10배의 물을 가하여 가열하면서 열수로 추출하고, 이 맥아 추출물에 유산균을 이식하여 35 ∼ 38℃에서 24시간 유산균으로 발효시켜 얻어지는 유산균 맥아 발효물에 관한 것으로 로타바이러스 억제 효과가 있다.

맥아란 보리를 싹 틔워 건조시킨 것으로 "엿기름", "엿길금"이라고도 하며, 고추장이나 쌈장을 제조하는 데 쓰이기도 하고, 맥주의 원료로 사용되기도 한다. 맥아 제조시 싹의 길이는 자기 몸의 1.5배 정도가 가장 알맞는 길이로 알려져 있다. 맥아에는 소화 효소가 풍부한 것으로 알려져 있어, 옛부터 한방에서 소화, 건위제로 소화불량의 증상에 사용하여 왔다.

로타바이러스(Rotavirus)는 레오비리대(Reoviridae)과에 속하며 개발도상국이나 저개발국에서 급성소아장염 유발원인 중 가장 중요한 요인으로 알려져 있다. 로타바이러스는 항원적으로 서로 다른 6군 (A-F)으로 구성되어 있다. A, B, C군의 로타바이러스는 사람과 동물 모두에게서 나타나고 D, E, F군은 동물에서만 발견된다. 혈청별로 구분되는 군은 서로 공동의 또는 교차되는 항원을 가지고 있는데, 이들 중 A군은 로타바이러스의 존재가 처음 보고된 이후 가장 많이 연구되어 성격 규명이 잘 되어 있고, 사람에게서 분리된 균주들의 대부분을 차지하고 있다. 로타바이러스는 소아 및 소, 말, 돼지, 원숭이등의 어린동물에서 급성설사 및 장염을 일으키는 주된 원인체로 알려져 있다. 유아와 어린이들에게 산발적으로 발생하는 설사질환으로 세계보건기구의 통계자료에 의하면 지구상의 5세 이하의 어린이들 중 설사증으로 사망하는 숫자가 매년 500만명에 달하며 이들 중 20%에 해당하는 100만여명이 로타바이러스로 인한 설사증으로 사망하고 있다고 한다. 미국에서 유아설사의 35-50%는 로타바이러스에서 기인하며 개발도상국에서 문제는 더 심각하여 6 - 11개월 사이의 유아에서 약 10번 정도의 로타바이러스 기인성 설사가 발생한다고 알려져 있으며 90%의 유아가 24개월 이전에 로타바이러스 항체(antibody)를 보유하는 것으로 알려져 있다. 우리나라 서울 지역의 소아설사군을 대상으로 12개월동안 12종류 이상의 설사 유발 원인체들을 조사한 연구보고에 의하면 로타바이러스가 설사군의 47%에서 검출되어 가장 높은 출현빈도를 나타내었으며, 세계보건기구의 통계치인 20%의 두배를 웃도는 수치이다.

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로타바이러스는 분변에서 경구의 경로로 감염되며 만 2세이하의 어린 유아에게서 전염성 급성 설사증의 원인이 되는 데 이런 감염상태는 흔히 유아성 위장관염, 또는 급성 위장관염으로 불린다. 로타바이러스에 의한 급성위장염은 발열, 구토, 설사, 호흡기증상 등의 임상증상을 동반하며 우리나라를 비롯한 온대지방에서는 늦가을부터 초겨울사이에 대부분 발생하여 이 기간 소아 설사증 환자의 70-80%를 차지한다.바이러스는 증상이 나타난 후 약 8일에 분변으로 대량 배설되며 분변 g당 10¹¹개의 바이러스가 발견되며 6개월에서 2세의 유아가 가장 잘 감염되고 감염시 탈수와 대사적 산생성(metabolic acidosis)이 발생한다. 설사가 나타나는 것은 로타바이러스감염으로 장관 점막세포의 흡수기능에 장애가 생기기 때문으로 알려져 있다. 바이러스가 소장의 융모세포에 감염되고 이들 세포의 세포질에서 증식하여 수송기전에 장애를 일으킨다. 손상된 세포는 장관으로 떨어지고 다량의 바이러스를 방출해서 분변에서 바이러스가 발견된다. 로타바이러스에 의한 설사는 손상된 세포가 흡수능이 없는 미숙한 크립트 세포(crypt cell)로 대체됨으로써 발생하는 나트륨(sodium), 포도당의 흡수 기능 손상에서 기인한 것이다.

그래서 로타바이러스에 대한 백신을 개발하여 사용하였으나 부작용으로 인해 사용이 중지되어 적당히 사용할 수 있는 약물이 없다. 따라서 로타바이러스 감염을 억제할 수 있는 물질의 개발이 시급하다.

유산균은 크게 락토바실러스속, 비피도박테리움속, 스트렙토코코스속으로 분류하는 데, 연령에 따른 장내 유산균의 변화를 보면 생후 3 ∼ 4일이 되면 비피도박테리움(Bifidobacterium)이 나타나고, 5일째가 되면 가장 우세한 균이 된다. 또한 이유기가 끝나면 혐기성균과 비피도박테리움이 우세하며, 다른 유산균인 락토바실러스(Lactobacillus) 등은 훨씬 적다. 노인에 가까워 지면 장내 세균의 균형도 노화하여 우세하던 비피도박테리움의 세력이 약화되어, 락토바실러스 균이 비피도박테리움의 세력보다 많아진다. 따라서 노령화 될수록 비피도박테리움균을 복용하면 유아기나 청장년층의 장내균총과 유사하게 조성할 수 있을 것이다. 한국형 유산균인 비피도박테리움 브레이브(Bifidobacterium breve) K-110(KCCM-10097)의 큰 특징은 대장암, 방광암, 복수암을 치료하는 효과가 있고(한국특허 제 0232639호, J. Microbiol. Biotechnol. 9(3), 368(1999)), 위궤양의 원인균인 헬리코박터 파일로리(helicobactor pylori)의 성장을 억제하므로 위궤양 예방 효과를 갖고 있어, 위질환을 치료하는 데 사용 할 수 있다(J. Microbiol. Biotechnol. 10(4), 532(2000)). 일반적으로 유산균의 생리활성은 유해균의 증식 억제, 유당 불내성의 완화, 혈청 콜레스테롤의 저하작용, 항암작용, 면역작용, 설사 및 변비의 개선, 비타민 합성 등을 들 수 있다. 비피도박테리아는 생후 3 ∼ 4일경부터 나타나기 시작하여 5일경에 가장 우세균으로 성장하여, 기존에 존재하던 이콜리(E. coli)나, 다른 유산균인 락토바실러스, 스트렙토코커스(Sterptococcus) 등은 100분의 1로 감소한다. 이는 모유속에만 존재하는 비피도박테리아의 증식을 촉진하는 인자때문으로 여겨지고 있어, 다른 유산균인 락토바실러스보다 비피도박테리아가 장내 균총중에서 가장 중요한 균임을 알 수 있다.

종래의 기술로는 유산균을 이용하여 요구르트 같은 유산발효 제품을 만드는 데 집중하여 왔으며, 이들 기술은 대부분 우유에 유산균을 접종하고 탈지분유를 첨가하여 유산균을 증식시킨 유산균 음료를 만드는 것이 보편화 된 방법이다. 우유 이외에 곡류를 이용한 유산균 음료나 젖산을 생산하기 위한 기술을 살펴보면 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum)를 이용하여 채소와 한약재 유래의 젖산발효음료(한국공개특허 2000-0055832)와 쌀눈음료(한국특허출원 1996-042486), 곡립형태의 쌀을 이용한 젖산발효 제품 제조 방법(한국공개특허 92-16030), 곡분 이용 액상 젖산 발효 제품의 제조 방법(한국공개특허 97-14592), 콩 유래 성분을 이용한 젖산의 생산 방법(한국특허출원 10-1999-0017375), 락토바실러스 아시도필러스 균주를 이용한 유산균 원말의 생산(한국특허 148340), 위장내 헬리코박터 피로리 감염균의 증식 억제 유산균에 관한 특허(한국공개특허 2002-0072486, 한국공개특허 2002-0061040, 한국공개특허 2002-0045496), 중금속 흡착능이 높은 유산균주 및 그를 이용한 제품(한국공개특허 2000-0065010), 유산균 발효를 이용한 대사성 골질환 예방 및 개선 식품 소재(한국공개특허 2002-0048959) 등이 있을 뿐 로타바이러스에 효과가 있는 유산균에 대한 연구나 특허는 거의 없다고 할 수 있다. 버섯을 이용한 유산균 발효물에 대한 특허는 버섯 분말 또는 버섯 추출물을 포함하는 유산균 배지, 상기 배지를 이용한 버섯 유산발효 조성물(한국공개특허 2002-0085159)가 있으나, 이 특허에서는 유산균 배지를 탈지분유, 버섯분말(표고, 영지, 느타리), 올리고당, 텍스트린으로 구성하고 있는 배지를 이용하여 발효시키는 것으 로 본 발명의 내용인 맥아 또는 표고버섯 추출물 및 분말 자체를 이용하는 것과는 많은 차이가 있다.

본 발명에서는 한국형 유산균인 비피도박테리움 브레이브 K-110(KCCM-10097)과 시중에서 판매하고 있는 유산균인 비피도박테리움 롱검(B. longum) KCTC3215, 비피도박테리움 브레이브(B. breve) JCM1192, 비티도박테리움 인판티스(B. infantis) JCM7007을 사용하여 맥아를 발효하여, 설사의 원인 바이러스인 로타바이러스에 효과가 있는 발효물을 제조했다는 것이 큰 특징이다. 또한 이들 발효물은 이유식이나 분유의 소재, 유아식의 소재로 사용할 수 있으며, 기능성 식품의 소재로도 이용할 수 있다.

본 발명의 목적은 맥아에 물을 가하여 열수 추출하는 로타바이러스 감염 억제 효과가 있는 추출물 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 맥아 추출물 혹은 맥아 그 자체에 유산균을 이식하여 발효시켜 로타바이러스 감염 억제 효과가 있는 유산균 발효물 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 로타바이러스 감염 억제에 효과가 있는 맥아와 이들 유산균 발효물을 소재로 함유하는 이유식이나 분유, 유아식, 선식과 생식, 기능성 식품을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 맥아에 10배수의 물을 가하여 가열하면서 열수 추출하여 로타바이러스 감염 억제 효과가 있는 추출물을 제조하는데 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 맥아 혹은 맥아 그 자체에 유산균을 이식하여 35-38℃에서 24시간 발효시켜 로타바이러스 감염 억제 효과가 있는 유산균 발효물을 제조하는데 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 로타바이러스 감염 억제에 효과가 있는 맥아와 이들 유산균 발효물을 소재로 이용한 이유식이나 분유, 유아식, 선식과 생식, 기능성 식품에 관한 것이다.

본 발명의 구체적인 실시예는 다음과 같으며, 본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 본 발명의 영역에 해당하는 것이므로 첨부된 특허청구범위에 의하여 그 권리범위가 명확해 질 것이다.

실시예 1. 맥아 추출물의 제조

맥아에 10배의 물을 가하여 가열하면서 열수로 추출하였다. 이 조작을 2회 반복하여 실시하였다. 이 상등액을 농축하여 로타바이러스 억제 효과 시료로 사용하였다.

실시 예 2 "비티도박테리움 브레이브 K-110(KCCM-10097), 비피도박테리움 롱검(B. longum) KCTC3215, 비피도박테리움 브레이브(B. breve) JCM1192 및 비피도박테리움인판티스(B. infantis) JCM7007"을 이용한 맥아 발효물의 제조

실시 예 1의 맥아에 유산균을 ml당 10⁸개가 되도록 이식하여 35 ∼ 38^oC에서 24시간 발효시켜 유산균 발효액을 시료로 사용하였다.

실시 예 3. MA-104 세포(cell)의 배양

MA-104 세포(cell)는 10% FBS, 1% 항생물질-항진균제 혼합액 (antibiotics-antimycotics)와 3.5g/L 중탄산나트륨(sodium bicarbonate)를 첨가한 디엠이엠 배지(DMEM, Dulbecco's modified eagle's medium)을 사용하여 배양하였다. 세포(cell)가 플라스크(flask)에 약 80%쯤 증식하였을 때 0.25% 트립신(trypsin)으로 처리한 후 세포(cell)를 떼어내어 계대 배양하였으며, 세포의 배양은 5% 이산화탄소(CO₂) 가스로 포화된 CO₂ 항온기(incubator)를 사용하였다.

실시 예 4. 로타바이러스 보관액(stock solution)의 제조

조직 배양 플라스크(Tissue culture flask (25cm²)에 2x10⁶의 MA-104 세포(cell)을 분주하여 1시간동안 37℃의 CO₂ 항온기에서 부착시킨 후 배지를 걷어내고 에프비에스(FBS)를 포함하지 않은 세척한 디엠이엠배지(washing DMEM medium)로 2회 세포(cell) 표면을 세척하였다. 그리고 와바이러스(Wa virus)액 400㎕에 트립신(trypsin) 100㎍/ml을 함유한 전염 디엠이엠배지(infection DMEM medium) 20㎕를 가해서 37℃에서 30분간 활성화(activation)시킨 바이러스(virus)액을 세포l 표면에 잘 펴고 37℃에서 1시간 동안 감염시킨 후 걷어내고 에프비에스(FBS)를 함유 하지 않고 5㎍/ml의 트립신(trypsin)을 함유하는 전염 디엠이엠배지(infection DMEM medium) 5ml을 가하여 37℃, CO₂ 항온기에서 5일간 배양하였다. 배양 후 사이토파틱 효과(cytopathic effect, CPE)를 확인하였고, 냉동하고 빠르게 녹이는 과정을 3회 반복하여 세포의 세포막을 완전히 깨뜨리고 4℃, 5000rpm에서 20분간 원심분리하여 바이러스액인 상등액을 취해 -70℃에서 냉동보관하여 사용하였다.

실시 예 5. 유산균 및 발효물의 로타바이러스 감염억제효과의 측정

MA-104 세포(cell)를 0.25% 트립신(trypsin)으로 처리하여 플라스크(flask)에서 떼어내고 세척한 디엠이엠배지(washing DMEM medium)로 2회 세척한 후 세포(cell)수를 3x10⁵개로 맞추었고 실시 예 4의 방법으로 제조한 와바이러스(Wa virus)액은 보관액(stock solution)을 전염디엠이엠 배지(infection DMEM medium)로 500배 희석하였다. 96well에 0.4mg/ml로 농도를 맞춘 맥아 또는 표고버섯 추출물(실시예 1)과 맥아 또는 표고버섯 발효물(실시 예 2) 50㎕, 와바이러스(Wa virus) 희석액 50㎕와 3x10⁵cell/ml인 MA-104 세포(cell) 100㎕를 깔고 37℃의 CO₂ 항온기(incubator)에서 5일간 배양한 후 사이토파틱 효과(cytopathic effect (CPE))를 관찰하여 로타바이러스 감염에 대한 억제활성을 측정하였다. 유산균의 로타바이러스 감염 억제 효과에 대한 결과는 표 1에 나타낸 것처럼 시판중인 유산균인 비피도박테리움 롱검(bifidobacterium longum) KCT3215, 비피도박테리움 브레이 브(bifidobacterium breve) JCM1192, 비피도박테리움 인판티스(bifidobacterium infantis) JCM7007보다 비피도 박테리움 브레이브(bifidobacterium breve) K-110이 가장 우수한 효과를 나타냈다.

비티도박테리움 브레이브 K-110(KCCM-10097), 비피도박테리움 롱검(B. longum) KCTC3215, 비피도박테리움 브레이브(B. breve) JCM1192 및 비피도박테리움인판티스(B. infantis) JCM7007의 로타바이러스 감염억제효과

유산균	사람 감염 Wa로타바이러스 50% 감염억제농도(mg/ml)	동물감염 SA11로타바이러스 50% 감염억제효과
B. longum KCTC3215	>0.1	>0.1
B. breve JCM1192	>0.1	>0.1
B. infantis JCM7007	>0.1	>0.1
B. breve K-110(KCCM-10097)	0.074	0.072

실시 예 1의 맥아 추출물의 제조에서 언급한 방법으로 맥아 열수 추출물과 실시 예 2의 맥아 추출물에 유산균을 ml당 10⁸개가 되도록 이식하여 35 ∼ 38^oC에서 24시간 발효시켜 유산균 발효액의 항로타바이러스 효과를 측정한 결과 표 2에서 처럼 항로타바이러스 효과를 나타내었다. 이 맥아와 표고버섯을 로타바이러스 효과가 가장 좋았던 비피도박테리움 브레이브(bifidobacterium breve) K-110 유산균주를 이용하여 발효시켜 만든 발효액은 맥아 단독 또는 유산균 단독 보다 더 우수한 로타바이러스 감염억제효과를 나타냈다. 표에 나타내지 않았지만 락토바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophillus), 락토바실러스 불가리쿠스(L. bulgaricus), 락토바실러스 카제이(L. casei), 비피도박테리움 인판티스(B. infantis), 비피도박테리움 롱검(B. longum) 등은 이들 보다 효과가 낮았다.

비티도박테리움 브레이브 K-110(KCCM-10097)으로 발효된 유산균발효물의 로타바이러스 감염억제효과

시료	사람 감염 Wa 로타바이러스 50% 감염 억제 농도 (mg/ml)	동물 감염 SA11 로타바이러스 50% 감염 억제 효과
맥아	0.08	0.09
맥아발효물	0.05	0.04
표고버섯	0.12	0.11
표고버섯발효물	0.06	0.05

이 유산균들의 감염억제효과를 유산균이 생산하는 세포벽성분과 세포질 성분을 감염억제효과 측정시 최종농도 0.1 mg/ml로 하여 비교한 결과는 표 3에 나타낸 것처럼 유산균 세포벽 성분보다는 세포질 성분이 효과가 우수하였다. 이러한 결과는 유산균이 생균 혹은 사균 이라도 물이나 유기용매로 추출할 수 있는 세포질 성분을 사용할 수 있다는 것이다.

비티도박테리움 브레이브 K-110(KCCM-10097), 비피도박테리움 롱검(B. longum) KCTC3215, 비피도박테리움 브레이브(B. breve) JCM1192 및 비피도박테리움인판티스(B. infantis) JCM7007의 와(Wa) 로타바이러스 감염억제효과

유산균	저해율 (%)
유산균	세포질분획	세포벽분획
B. longum KCTC3215	14.3	28.6
B. breve JCM1192	28.6	14.3
B. infantis JCM7007	14.4	14.3
B. breve K-110(KCCM-10097)	85.7	28.6

이러한 유산균 또는 유산균 발효액은 로타바이러스의 감염을 예방하거나 로타바이러스성 설사의 치료에 도움이 될 것이라고 생각되며 로타바이러스성 설사가 이유기에 발생하는 것을 감안한다면 이 발효건조물을 이유식에 첨가하여 섭취함에 의해 이유기설사의 50%에 달하는 로타바이러스성 설사를 예방할 수 있을 것이 다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전술한 기술 구성으로 인하여 맥아 추출물과 이들 추출물을 유산균으로 발효시키면 설사의 원인 바이러스인 로타바이러스의 감염 억제 효과가 있는 소재와 제품을 만들 수 있고, 또한 이들 발효물은 이유식이나 분유의 소재, 유아식의 소재, 선식과 생식의 소재로 사용할 수 있으며, 기능성 식품의 소재로도 이용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

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맥아 또는 포고버섯 중 어느하나에 10배수의 물을 가하여 가열하면서 열수 추출하여 추출물을 얻고, 그 추출물에 유산균(비티도박테리움 브레이브 K-110)을 이식하여 35-38℃에서 24시간 발효시키는 것을 특징으로 하는 로타바이러스 감염 억제 유산균 발효물 제조방법.
제2항의 제조방법에 따라 제조된 유산균 발효물을 함유하는 기능성 식품.