상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 다랑어류의 뼈로부터 회화처리한 골분에 유기산을 몰 기준으로 1: 3∼5로 혼합하여 제조한 유기산칼슘과 골격기능 호전용 한약재를 수전하여 수득한 추출액 또는 상기 추출액을 동결건조한 분말로 이루어진 골다공증 개선 및 예방용 조성물을 제공한다.
또 다른 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 상기 조성물을 함유한 식품을 제공한다.
더 나아가, 본 발명은 상기 조성물을 유효성분으로 하는 골성장 촉진 및 골다공증 개선 및 예방용 건강보조식품를 제공한다.
본 발명에 사용되는 상기 다랑어류는 참다랑어, 가다랑어, 황다랑어, 날개다랑어, 눈다랑어를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 참다랑어를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 어골분은 120 내지 200 메쉬 체에 통과시킨 균일한 골분을 사용하는데, 이는 120 메쉬 이상으로 입자가 작게되면 물에 대한 가용성 (solubilization)과 유기산과 반응시, 칼슘의 흡수율이 높아지기 때문이다. 그러나, 200메쉬 이상의 지나친 작은 입자는 상기 효율성에 비해 처리비용이 많이 드는 단점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 칼슘 보급원은 다랑어의 뼈를 회화처리한 어골분에
유기산을 혼합하여 제조한 유기산 칼슘을 사용하는 데, 이때 상기 어골분과 유기산의 몰비를 1:3∼5로 혼합하여 제조하고, 바람직하게는 1: 3으로 사용한다. 이는 상기 유기산 농도에서 상기 골분 내 칼슘의 가용성과 흡수성이 가장 높게 나타나기 때문이다.
이때, 상기 유기산은 사과산(maltic acid), 구연산(citric acid), 젖산(lactic acid), 아세트산(acetic acid)을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 구연산을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 구연산이 칼슘에 대한 가용성과 칼슘의 흡수율이 다른 유기산에 비해 상대적으로 높기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 여성 용도의 한약재 한첩은 숙지황 20 내지 28중량부, 당귀 12 내지 20중량부, 구기자 8 내지 16중량부, 두충 8 내지 16중량부, 우슬 4 내지 12중량부, 육계 4 내지 12 중량부, 속단 4 내지 12 중량부, 감초 2 내지 6 중량부, 산사자 4 내지 8중량부로 이루어진 한약재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 사용되는 남성 용도의 한약재 한첩은 숙지황 12 내지 20중량부, 토사자 12 내지 20중량부, 상지(桑枝) 8 내지 16중량부, 우슬 8 내지 16중량부, 백복령 8 내지 16중량부, 인삼 8 내지 16중량부, 두충 8 내지 16중량부, 녹용 2 내지 6중량부, 구판(龜板) 2 내지 6중량부, 사인(砂仁) 2 내지 6중량부로 이루어진 한약재를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 한약재는 물에 수전(水煎)하고 걸러서 획득한 액기스 추출액 또는 상기 추출액을 감압증류하여 사용하거나, 이를 동결건조하여 분말화 시켜 사용한다.
이때, 본 발명에 따른 조성물은 한사람당 1일 복용량으로서, 순수 칼슘 복용량이 300∼700㎎정도가 되게 하기위해, 유기산 칼슘은 0.9∼2.5g으로 하고 상기 한약재 추출액 150∼500cc에 유기산 칼슘을 혼합하거나, 상기 추출액으로 부터 동결건조시킨 분말 35∼40g을 혼합하고, 이를 2회 이상 먹기 편한 양으로 나누어 경구투여하게 한다.
그리고, 구연산을 사용한 경우에는, 1일 순수 칼슘복용량을 투여하기 위해, 구연산 칼슘 0.9∼2.1g으로 하는데, 이는 순수 칼슘이 구연산 칼슘에서 약 30∼33%를 차지하고 있기 때문이다.
그러나, 실제 복용량은 환자의 연령, 성별, 체중 및 환자의 중증도 등의 여러 관련 인자에 비추어 결정되어야 하는 것으로 이해되어야 하며, 따라서 상기 투여량은 어떠한 면으로든 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 복용량을 기준으로, 본 발명의 조성물을 기본식이소재(其本食餌素材)로 포함하는 식품을 제공하는 데, 상기 식품은 식육가공품, 어육제품, 두부, 묵, 죽, 라면이나 국수 등의 면류, 간장, 된장, 고추장, 혼합장 등의 조미식품, 소스, 과자, 발효유나 치즈 등의 유가공품, 김치나 짱아찌 등의 절임식품, 과실, 채소, 두유, 발효음료 등의 음료수의 식품일 수 있다. 특히, 본 발명의 조성물은 주로 노약자에 사용될 수 있으므로, 특히 두부, 젤리, 묵, 음료수 등에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조성물은 식품의약안정청의 통상적인 약제학제 제제로의 제 형화 기준 또는 건강보조식품의 제형 기준에 의거하여 제형화하여 이용할 수 있으며, 경구투여용으로 과립, 환, 정제, 앰플, 액상 등의 형태로 제조할 수 있다. 이들 제제는 약제학적으로 허용되는 통상의 담체인 부형제, 결합제, 활탁제, 가용화제, 현탁화제, 보존제, 증량제 등을 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하자면 다음과 같다.
본 발명의 골분은 수산가공잔사물인 다랑어 골분을 사용함으로써, 가격이 50%이하 저렴하고, 환경오염도 방지할 수 있는 장점이 있다.
먼저, 본 발명의 골분은, 폐기된 다랑어 뼈를 깨끗이 수세하여 이물질을 제거한 다음, 80∼100℃에서 1시간을 삶아 뼈에 달라붙은 육질을 완전히 제거하여 건조하고, 이를 900℃에서 30분동안 회화처리한 후 체에 통과시킨 것을 사용한다. 이는 900℃ 이하의 온도에서는 처리시간이 길어지고, 그 이상의 온도에서는 원하는 성분이 변성되거나 제조 효율이 떨어지기 때문이다.
상기 다랑어의 어골분은 인골조직과 유사하게 인산과 칼슘의 비율이 1:0.62∼0.63으로 구성된다.
그리고, 상기 어골분이 함유한 수산화인산칼슘[Ca5(PO4)3)OH]과 구연산 용액을 1: 3∼5의 몰비로 혼합하여 구연산 칼슘을 제조한다.
이는 어골분과 구연산의 몰비가 1:1 내지 1:3까지는 흡수율이 증가하다가 1:3 이후에는 증가폭이 둔화되어 1:4와 1:5로 혼합하면 흡수율이 최고치까지 올라가기 때문이다.
상기 완성된 칼슘 보급원인 구연산 칼슘에 골격기능 호전용 한약재 추출물을 혼합하는데, 상기 한약재 추출물은 사람의 신장을 보익(補益)하고 혈을 잘 통하게하여, 칼슘을 흡수를 용이하게 하고 골수의 생성을 원활하게 하여 골격기능을 호전시켜주는 역할을 한다.
상기 골격기능을 호전시키는 한약재로는 숙지황, 두충, 우슬, 당귀, 구기자, 육계(肉桂), 속단, 감초, 산사자, 토사자, 상지, 백복령, 인삼, 녹용, 구판주자, 사인 등을 사용한다.
상기 한약재는 종래의 골다공증 예방 치료용 조성물이 식품으로서 사용하기 곤란한 재료를 배제하여, 식품 첨가물로도 사용할 수 있다.
그리고, 남성과 여성의 골다공증 발생요인이 다르기 때문에, 상기 한약재에서 여성 용도의 한약재에는 숙지황, 두충, 우슬, 토사자, 상지, 백복령, 인삼, 녹용, 구판주자, 사인을 선택하여 사용하고, 남성 용도의 한약재에는 숙지황, 두충, 우슬, 당귀, 구기자, 육계, 속단, 감초, 산사자를 선택하여 사용한다.
이때, 사용되는 한약재는 전처리 과정을 거쳐 사용하게되는데, 약재마다 그 특성에 따라 처리방법이 다른데, 이들의 전처리방법은 본 발명의 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 자명한 방법이다.
본 발명에서 사용되는 숙지황은 사인주(砂仁酒)에 삶았다가 말려서 사용하는 숙지황사인법제(이시진, 본초강목)를 따르는 데, 종래 숙지황은 삶았다 말리기를 3번 내지 5번 정도하는 데 반해 본 발명에 사용되는 숙지황은 9번을 하여 사용하는 것을 특징으로 한다. 이를 숙지황 구증(九烝)이라고 하는데, 이는 니체(기름이 막 힌)한 성질을 제거하여 소화장애를 일으키지 않기때문이다.
또한, 두충은 일반적으로 껍질에 붙어 있는 점성(粘性)의 흰 실이 없어질때까지 뜨거운 철판에서서 물을 부어가며 볶아 만든 두충거사(杜沖去絲)를 사용한다.
우슬과 토사자는 술을 타가면서 철판에서 볶아 처리한 우슬주초(牛膝酒炒)와 토사자주초를 사용한다.
구판(거북이 등껍질)은 술을 얹으면서 불에 굽는 전처리과정을 거친 구판주자(龜板酒炙)를 사용하고, 감초는 구운 감초구(甘草灸)를 사용한다.
나머지 약재는 통상의 약재상태인 것을 그대로 사용한다.
이와 같이, 준비된 한약재를 상술한 바와 같이 여성과 남성 용도에 따라 한약재를 선택하여 준비하여 수전하는데, 이때, 준비된 한약재와 물의 비율을 무게를 기준으로 약 1: 5∼10정도로 하여 수전하는 데, 물의 양이 1/10∼1/5배로 줄어들때까지 다린다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
[실시예]
[실시예 1] 칼슘 보급원 제조
1. 참다랑어 골분 제조
적출된 참다랑어뼈를 깨끗이 수세하고, 뼈에 붙은 고기를 완전히 제거하기 위해 80℃에서 1시간 삶고 발라내고, 이를 건조하였다. 그런다음, 회화로에 넣고 900℃에서 30분간 회화처리(calcination)하고, 골분은 120 메쉬의 체에 통과시켜 입자를 균일하게 하였다.
2. 유기산 칼슘 제조
상기 실시예 1-1의 골분[Ca5(PO4)3(OH), 분자량 502]에 유기산 4종(사과산, 구연산, 젖산, 아세트산)을 하기 표 1과 같이 농도를 달리하여 유기산 칼슘을 제조하였다.
몰비는 골분의 몰(mol)수는 분자량 502를 기준으로 첨가한 질량으로 측정한 것을 일정한 농도의 유기산 수용액에 첨가하였는데, 하기 표 1에 나타내었다.
그런다음, 종류 및 농도 차이에 따른 칼슘의 가용성과 흡수율을 측정하였으며, 측정 결과는 하기 표 2와 같이 나타났다.
유기산 용액에 포화상태가 될때까지 골분을 충분히 용해시키고, 여과한 다음, 그 여과액을 ICP(Atomsacan 25, TJA)로 사용하여 유기산 용액에 용해된 칼슘의 양을 측정하였다.
칼슘의 흡수율은 하기 식 1으로 구하였다.
[식 1]
이의 결과, 구연산 용액을 사용하여 유기산 칼슘을 제조하였을 경우, 칼슘의 가용성과 흡슈율이 가장 우수하였으며, 본 발명에서 사용하는 유기산 중에서 구연산이 가장 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
3. 구연산 칼슘의 제조
본 발명에서 사용하는 구연산 칼슘은 골분의 수산화인산칼슘과 구연산 용액 의 몰비가 1:3인 조건에서 제조한 구연산 칼슘을 사용하였다.
1M의 구연산 용액 60㎖에 골분 10g를 첨가하고 전체 부피를 1ℓ로 하여 완전히 용해시키고, 이를 여과를 한 다음, 상기 여과액을 건조하여 구연산 칼슘 분말을 완성하였다(이때, 순수 칼슘의 비율은 33%이다.).
[실시예 2] 여성 대상 골다공증 개선 및 예방용 조성물
숙지황구증 24g, 당귀 16g, 구기자 12g, 두충거사 12g, 우슬주초 8g, 육계 8g, 속단 8g, 감초구 4g, 산사자 6g으로 이루어진 것을 한첩으로 하고, 두첩을 각각 천에 싸고, 정수 1,000cc가 들어있는 약탕기에 넣은 다음, 120℃, 1.5기압의 조건에서 3시간 동안 수전하여 약재를 추출하였다.
그런다음, 상기 한약재의 추출액을 500cc로 만들고, 이를 원심분리하여 침전물을 제거한 다음, 상기 실시예 1에서 제조한 구연산 칼슘 4.5g을 넣고 용해시켜 여성 대상 골다공증 개선 및 예방용 조성물을 완성하였다.
그리고, 상기와 같은 방법으로 농축한 한악재 추출액 500cc를 감압농축하여 150cc를 만들고, 이를 동결건조하여 분말화시킨 다음, 상기 실시예 1에서 제조한 구연산 칼슘 4.5g을 넣고 혼합하여 여성 대상 골다공증 개선 및 예방용 분말 조성물을 완성하였다.
[실시예 3] 남성 대상 골다공증 개선 및 예방용 조성물
숙지황구증 16g, 토사자주초 16g, 상지 12g, 우슬주초 8g, 백복령 8g, 인삼 8g, 두충거사 8g, 녹용 4g, 구판주자 4g, 사인 4g으로 이루어진 것을 한첩으로 하고, 상기 실시예 2의 방법에 따라 본 발명의 액상 조성물과 분말 조성물을 완성하 였다.
[실시예 4] 액상 제품 제조
1. 여성 대상
상기 실시예 2에 따라 완성된 조성물을 회전 진공 증발기(rotary vacuum evaporator)에서 150cc로 감압농축한 다음 이를 간편히 복용할 수 있게 70cc 용량의 일회용 용기에 담고 밀봉하였다.
2. 남성 대상
상기 실시예 3에 따라 완성된 조성물을 회전 진공 증발기에서 150cc로 감압농축한 다음 이를 간편히 복용할 수 있게 70cc 용량의 일회용 용기에 담고 밀봉하였다.
[실시예 5] 분말 제품 제조
상기 실시예 2와 3에서 추출된 500cc의 한약재 추출액을 각각 회전 진공 증발기에서 150cc로 감압농축한 다음, 이를 동결건조하여 각각 약 40g과 36g의 분말을 수득하였다. 그러다음, 상기 실시예 1에서 제조한 구연산 칼슘 4.5g을 넣고 골고루 혼합하였다.
[실시예 6] 양갱 제조
본 발명에서는 노인들이 먹기 쉬운 식품으로 양갱이를 선정하여 제조하였다.
양갱이 제조시에는 한약재 추출액을 상기 실시예 2 또는 3에서와 달리 200cc로 감압농축하여 퓨레상태로 농축하고, 여기에 구연산 칼슘 4.5g을 혼합하여 원료퓨레를 준비하였다.
그리고, 한천액 2,400g에 말티톨 400g을 넣고 끓인 다음,흑두죽(黑豆粥, 검은팥앙금) 1,000g을 넣어 고루 혼합하였다. 여기에 상기 준비된 원료 퓨레 250g 정도를 넣고 설탕 대신 물엿을 적당량 첨가하였으며, 일정시간을 가열하면서 농축하였다. 그리고, 이를 25㎝ ×20㎝ ×1.5㎝ 크기의 틀에 부어서 성형하여 양갱을 제조하였다.
이때, 양갱이도 여성 용도와 남성 용도를 나눠서 각각 제조하였다.
[실험예]
본 발명에 의한 조성물이 골에 미치는 영향을 알아보기 위해, 지원자 11명과 실험동물을 대상으로 임상 실험을 실시하였다.
혈액으로는 혈중칼슘과 오스테오칼신(osteocalcin)의 양을 측정하고, 동물실험에 한해 대퇴골의 강도측정과 요추의 골밀도 측정을 수행하였다.
오스테오칼신은 골에서 비콜라겐성 단백질로 조골세포에 의해 주로 합성되며, 칼슘과 결합하여, 뼈의 합성에 관여함으로써, 골형성지표로 활용되고 있다.
1. 임상실험
현재 병원에서는 골다공증치료를 받고 있지는 않지만, 골다공증상이 경미하거나 또는 요추 골밀도 검사에 의해 골다공증 진단을 받은 적이 있는 지원자 11명(남자 6명, 여자 5명)을 대상으로 하였다. 이들의 연령은 45세부터 63세였다.
우선, 상기 실시예 2와 3에서 제조한 500cc의 액상 조성물에서 1회 용량을 70cc(구연산칼슘 약 700㎎)로 하여 하루 2회를 복용하게 하였으며, 실험기간은 2003년 2월 27일부터 2003년 4월30일까지 수행하였다. 이때, 지원자들은 어떤 약물 이나 녹즙을 포함한 건강음료, 혹은 녹차나 커피, 주류, 흡연 등을 못하게 하였다.
그리고, 혈액을 채취하고, 성별과 기간별로 오스테오칼신의 양을 측정하였고, 그 결과를 표 3, 4와 도 1에 나타내었다.
표3은 남성의 오스테오칼신의 변화를 기간별로 측정한 것을 나타낸 것이고, 표4는 여성의 오스테오칼신의 변화를 기간별로 측정한 것을 나타낸 것이다.
|
2월27일 |
4월30일 |
김○희 |
17.26 |
13.66 |
노○근 |
23.06 |
20.44 |
박○종 |
21.55 |
19.04 |
박○만 |
14.48 |
8.22 |
최○호 |
15.20 |
16.12 |
평균 |
18.31 |
15.50 |
|
2월14일 |
4월14일 |
5월14일 |
박○영 |
5.02 |
5.72 |
6.48 |
박○연 |
16.53 |
14.33 |
21.22 |
전○자 |
8.26 |
11.52 |
13.96 |
김○숙 |
25.64 |
26.46 |
31.16 |
정○숙 |
11.31 |
13.26 |
12.13 |
이○란 |
11.72 |
12.09 |
11.56 |
평균 |
13.08 |
13.89 |
16.08 |
이의 결과, 본 발명의 조성물은 사람에 대한 임상실험에서 골재 형성을 촉진하는 것을 알 수 가 있었다.
2. 동물실험
실험동물은 대한바이오링크에서 공급받은 8주령 180g 전후의 자성 Sprague Dawley계 흰쥐를 사용하였다. 이때, 실험에 사용하기 위하여 일정한 노화단계에 이르도록 할 필요가 있기때문에 총 6개월간을 실험실 환경(22±1℃, 50±5%)에서 사육하였다.
상기 흰쥐의 골다공증 유발을 위해 난소를 적출한 쥐를 대상으로 칼슘 흡수의 촉진성을 평가하였다. 그리고, 이를 비교하기 위해서 대조군(개복수술+난소적출)과 위장수술군(개복수술), 정상군(비수술군)을 나누었다. 이때, 수술군(실험군)은 칼슘 복용이외에 본 발명의 여성 용도의 한약재와 남성 용도의 한약재를 추가하여 복용시키고, 이를 나누었다.
수술군은 체중이 294±16.9g에 이른 흰쥐에 케타민(ketamine)과 룸푼(rumpun)을 1:1로 혼합한 다음, 30㎎/㎏의 용량을 복강주사하여 전신마취하고, 제모(除毛)와 소독(포비돈)을 실시한 후, 양측 난소를 적출하였으며, 수술 후 카나마이신을 복강내에 주사하여 감염을 예방하였다.
그런다음, 상기 실시예 1의 구연산 칼슘과 상기 실시예 2와 3을 동결 건조한 한약재의 분말을 8주동안 각각 흰쥐의 무게 100g당 7㎎과 50㎎을 증류수에 녹여 하루에 한번 경구 투여하였다. 이때, 동물의 스트레스를 줄이기 위하여 매일 오전 10시경에 투여하였다.
2-1. 혈액 채취
흰쥐를 에테르로 마취한 후, 심장 천자하여 전혈을 약 10㎖채혈한 후, 상온에서 약 30분간 방치하였다. 혈액이 응고된 뒤 2500rpm에서 15분간 원심분리하여 상층부의 혈청을 피펫으로 분리하고 검체로 사용하였다.
도2의 결과, 본 발명의 조성물에 의하여 오스테오칼신의 양이 증가함을 알 수가 있었다.
2-2. 대퇴골의 강도 측정
대퇴골 시료를 추출한 다음, 연조직을 제거하고 -20℃온도 환경에서 냉동 보관하였다. 시료의 건조도를 맞추기 위해 5일을 경과한 후 대퇴골의 강도를 만능강도시험기(Universal testing machine, Instron 1011, USA)로 측정하였다. 헤드의 직경 13㎜와 높이 13㎜인 원기둥을 사용하였으며, 최대하중이 가해질때 시료의 변형률은 2㎜/분로 하였고, 최대응력은 단위 면적당 가해지는 최대하중을 측정하였으며, 단위는 MPa(1MPa=1N/㎣)로 하였다.
도 3과 같이, 대퇴골 경부에서 측정한 강도는 정상군이 6.08±0.376이고 위장수술군(Sham)이 4.80±0.294이며, 대조군은 4.10±0.339이고 여성 한약재 추가 복용군은 4.30±0.607, 남성 한약재 추가 복용군은 4.70±0.531(p<0.05)으로 나타나 대조군보다 골 강도가 증가한 것을 알 수가 있었다.
2-3. 요추의 골밀도 측정
혈약채취를 마친 흰쥐를 희생시킨 후 척추 전체를 채취하고 연부조직을 외과용 칼과 가위로 제거한 후, DEXA(dual energy X-ray absorptionmetry, Lunar Piximus #51039)를 이용하여 골무기질 농도(bone mineral density, BMD)를 측정하였다. 측정부위를 선택할 때에는 1번 요추체 상단부터 6번 요추체 중간선까지를 선택하였으며, 측정결과는 자동계산된 수치이다.
도 4와 같이, 요추의 평균 골밀도는 정상군에서는 0.203±0.0148이고, 위장수술군은 0.199±0.0097, 대조군에서는 0.171±0.0029였고, 상기 여성 한약재군은 0.176±0.0086, 상기 남성 한약재군은 0.176±0.0045(p<0.02)로 나타나, 대조군보다 약간 골밀도가 증가함을 알 수가 있었다.