KR100692560B1

KR100692560B1 - 항비만용 아밀라제 저해제 및 용도

Info

Publication number: KR100692560B1
Application number: KR1020040045604A
Authority: KR
Inventors: 한대석; 김영언; 김인호; 이창호; 홍석산; 성기승; 정경아
Original assignee: 한국식품연구원
Priority date: 2004-06-18
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2007-03-13
Also published as: KR20050120302A

Abstract

본 발명은 아밀라제의 작용을 저해시켜 탄수화물의 체내 흡수를 억제시키는 원리에 의해 비만을 방지할 수 있는 항비만용 아밀라제 저해제에 관한 것이다. 보다 상세하게는 곡류 및/또는 허브류 중에서 아밀라제의 저해활성이 높은 밀가루, 강낭콩, 복분자, 녹차, 계피, 빈랑, 호장, 마황 중에서 추출한 추출물을 포함하는 아밀라제 저해제에 관한 것이다.

본 발명은 상기에서 언급한 비만의 예방을 위해 탄수화물 소화효소인 아밀라제의 활성을 억제시킴으로써 탄수화물의 체내 흡수를 감소시키는 원리에 의해 비만을 방지할 수 있는 항비만용 아밀라제 저해제의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 항비만용 아밀라제 저해제는 단순 비만의 치유를 목표로 하여 식욕을 만족시키되, 소화효소의 작용을 억제함으로써 과도한 영양성분이 체내로 흡수되는 것을 감소시켜 비만을 억제시킬 수 있다.

본 발명의 항비만용 아밀라제 저해제는 곡류 추출물, 허브류 추출물 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

Description

항비만용 아밀라제 저해제 및 용도{Amylase Inhibitor for Anti-obesity and Use}

도 1은 계피추출물의 인체 유래의 아밀라제에 대한 저해 효과를 나타낸 그림이다.

도 2는 탄닌의 인간 유래의 아밀라제에 대한 저해 효과를 나타낸 그림이다.

비만은 5D(disfigurement, discomfort, disability, disease, death)의 위험이 있으며, 여러 가지 합병증을 유발하고 결국 사망의 원인이 되므로 가능하면 예 방하고 치료하여야 한다.

비만인은 여러 가지 증상으로 생산성이 낮아지며 지체부자유한 상태가 되므로 삶의 질에도 악영향을 미치며 비용/효과 면에서도 이롭지 못하다. 국민영양조사 결과에 따르면 우리나라 국민의 27.3%가 BMI가 25 이상인 비만인으로 판정 받고 있으며 향후 5년 내에 40%까지 증가할 전망이라고 한다. 비만은 그 자체로도 문제이지만 당뇨, 고지혈증, 고혈압, 혈관순환기계 질병 등 성인병으로 이어지는 각종 합병증을 유발하기 때문에 더욱 더 커다란 문제라서 한국의사협회는 비만을 질병으로 분류하고 이를 치료해야 할 대상으로 명시하고 있다.

비만은 부유한 나라 또는 선진국일수록 문제가 더 심각하며, 전세계 대부분 인류의 문제이기 때문에 이 질병의 치료를 위한 의약품의 개발에 전세계 선진국이 앞장서 연구를 수행한 결과 약품으로 개발되어 일부 판매되고 있다. 현재 전세계 비만치료의약품 시장은 13억 달러에 이르고 있으며 향후 10년 내에 80억 달러 규모로 확대되리라고 예측되고 있다.

한편, 비만인은 자신의 신체에 대한 사회적인 편견, 불평등을 느끼며, 일부 여성들은 부끄럽다고 느끼기 때문에 불안이나 우울증, 적응장애, 인격장애, 히스테리 등을 나타내기도 한다. 이들은 사회적으로 열등감을 느끼며 체중 감량에 대해 스스로 조절 능력이 결여되어 있다는 점에 대해서 죄책감을 갖기도 한다. 즉, 외모를 중시하는 현재의 추세에서 날씬해지려는 사람들의 요구를 반영하여 비만억제 또는 체중 감량이 외모관리산업의 하나로 자리 매김 하면서 관련 산업의 규모가 급증하고 있다. 비만이란 문제의 심각성에 비추어 지금까지 전세계적으로 수 없이 많은 연구비, 연구인력 및 시간이 투입되어 식사, 운동, 행동수정 요법을 중심으로 다양한 방안이 제시되었지만 그 실패율이 95%에 달하고 있으므로 아직까지도 속시원한 해결책은 없다고 판단된다.

따라서 기존의 연구를 개선한다거나 새로운 해결책을 제시할 수 있는 새로운 연구가 필요하다고 생각된다. 만약 비만 문제의 해결에 지엽적이든 근본적이든 새로운 방안이 제시된다면 이는 해당 개인의 건강한 삶의 질 향상뿐만 아니라 산업적, 사회적 파급효과가 매우 클 것으로 판단된다.

비만은 유전, 대사, 정신, 환경, 사회, 경제적 요인이 복합적으로 작용하여 발생하지만 물리적으로는 섭취한 에너지가 소비한 에너지보다 많아서 나머지가 체내에 축적된 결과이다. 이를 원발성 비만 또는 단순성 비만이라고 한다. 한편, 증후성 비만이라 하는 이차성 비만은 유전성비만(선천성이상증후군), 내분비성비만, 시상하부성비만, 약물에 기인한 비만이 원인으로 이는 명백한 이유가 있다는 점이 원발성 비만과 다르다. 이 모든 결과는 체중의 증가로 나타나는데 단순한 체중의 과다를 비만이라 하기보다는 신체의 지방조직이 과하게 축적된 상태를 비만이라고 한다.

따라서 본 발명은 우선 우리나라 비만인의 문제를 해결할 수 있는 방안을 목표로 하고 탄수화물의 흡수를 억제하는 원리를 이용하고자 하였다.

본 발명은 음식의 소화율을 낮추는 방법으로 소화효소 저해제를 탐색하여 대량으로 추출하고, 저해제에의 작용방식을 연구하며, 소화억제에 따른 부작용으로 나타날 수 있는 즉, 소화불량을 최소화 할 수 있는 저해제 처리농도를 결정하는 연 구를 통하여 식품 및 약품으로 적용하는 데 있다.

한편 본 발명과 관련된 종래기술로는 한국특허공개 1991-18037호(아밀라제 저해제에 의한 비만의 치료 및 그 예방법)는 아밀라제 저해제가 폴리사카라이드 및 단백질로서 경구투여시 타액 및 췌액의 아밀라제 활성을 저해하여 아밀로스의 소화흡수를 감소시키는 것이고, 한국특허공개 2004-11804호(천연추출물을 이용한 아밀라제에 대한 저해제의 생산방법 및 이를 이용한 식이 탄수화물의 흡수 억제용 조성물)는 육계 및 박하 추출물을 이용한 탄수화물 흡수 억제용 조성물에 관한 것으로 본 발명과는 기술적 구성이 다른 것들이다. 더욱이 본 발명은 소화효소로서 인체 유래의 효소를 대상으로 저해제 작용을 발명하였기 때문에 기존의 미생물, 식물체, 돼지와 설치류(쥐)에서 유래한 소화효소를 대상으로 한 발명과 근본적으로 차이가 있다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항비만용 아밀라제 저해제는 곡류 추출물, 허브류 추출물 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함한다.

본 발명에서 다양한 곡류에 대해서 아밀라제 저해에 대한 활성을 측정한바, 본 발명의 목적인 아밀라제 활성을 저해시킬 수 있는 곡류는 밀가루 또는 강낭콩을 사용할 수 있다.

본 발명에서 다양한 허브류에 대해서 아밀라제 저해에 대한 활성을 측정한바, 본 발명의 목적인 아밀라제 활성을 저해시킬 수 있는 허브류는 복분자, 호장근, 마황, 빈랑, 계피, 또는 녹차를 사용할 수 있다.

본 발명의 항비만용 아밀라제는 곡류 추출물과 허브류 추출물을 혼합하여 제공될 수 있다. 이때 곡류 추출물과 허브류 추출물은 중량 대비 1:9∼9:1의 비로 혼합하여 제공될 수 있다.

본 발명에서 곡류추출물 또는 허브류 추출물은 종래 물이나 유기용매를 이용한 추출법을 이용하여 추출물을 얻을 수 있으며 이들을 추출시 어떠한 한정된 조건이 있는 것은 아니다. 본 발명에서 곡류 또는 허브류의 추출방법의 일예로서 곡류 또는 허브류에 정제수 또는 에탄올을 1 : 5∼20중량부를 넣고 4℃∼50℃에서 24∼48 시간 동안 교반하면서 추출한 후, 여과하고 감압농축하여 추출물을 얻을 수 있다.

한편 본 발명의 곡류추출물 또는 허브류 추출물은 이를 건조하여 분말화 할 수 있다. 이때 곡류추출물 또는 허브류 추출물의 건조방법은 종래 자연건조, 열풍 건조, 원적외선 건조 및 동결건조와 같은 일반적인 건조방법을 이용하여 건조할 수 있다. 본 발명에서 이러한 건조조건은 당업자가 적의 선택하여 실시할 수 있을 정도면 족하기 때문에 이하 본 발명에서 이러한 건조조건에 대한 내용은 생략하기로 한다.

본 발명의 항비만용 아밀라제 저해제에 있어서, 필수 구성성분으로서 곡류 추출물, 허브류 추출물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 추출물의 함량은 0.1∼10wt% 포함될 수 있다. 본 발명의 항비만용 아밀라제 저해제에 있어서, 곡류 추출물, 허브류 추출물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 추출물의 함량이 0.1wt% 미만이면 아밀라제 활성 억제가 미미하고, 곡류 추출물, 허브류 추출물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 추출물의 함량이 10wt% 초과하면 아밀라제 활성 억제에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없다. 따라서 본 발명의 항비만용 아밀라제 저해제에서 곡류 추출물, 허브류 추출물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 추출물의 함량은 0.1∼10wt% 포함되는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 항비만용 아밀라제 저해제를 포함하는 항비만용 식품 또는 항비만용 약품을 포함한다.

본 발명의 항비만용 식품이나 또는 항비만용 약품은 항비만용 아밀라제 저해제를 필수 구성성분으로 하고, 기타 부형제를 포함하는 부재료를 첨가하도록 하여 항비만용 식품이나 또는 항비만용 약품으로 제공될 수 있다. 이때 부형제를 포함하는 부재료는 식품학적 또는 약제학적으로 허용되는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 부형제의 일예로서 유당, 글루코만난, 폴리사카라 이드 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용하여 항비만용 아밀라제 저해제를 항비만용 식품이나 또는 항비만용 약품으로 제공할 수 있다. 이때 항비만용 식품이나 또는 항비만용 약품은 정제 또는 캡슐로 제형화 할 수 있다.

본 발명에서 아밀라제는 α-아밀라제, β-아밀라제, 글루코아밀라제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함한다.

이하 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 일예일뿐 이들에 의해 본원발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 아밀라제 저해제 시료의 추출(저해활성 분석용)

효소활성 저해율 측정용 시료로는 밀가루, 보리쌀, 메밀가루, 호밀가루, 강낭콩, 날콩가루, 쌀눈 분말, 복분자, 루이보스티, 녹차 등 10 여종을 시중에서 구입하였다. 이 중 보리쌀과 강낭콩은 알곡의 형태로 구입하여 분쇄기로 분쇄한 후 40메쉬(mesh) 체로 쳐서 시료로 사용하였다.

추출 방법은 각 시료와 물을 1:5의 비율로 혼합한 후 실온에서 120 rpm의 속도로 24시간 동안 교반하면서 추출한 후, 4℃에서 10,000 rpm의 속도로 원심분리 하여 상등액을 취하여 분석시까지 -20℃에서 보관하였다.

<실시예 2> 곡류 및 차류, 한약제로부터 인체유래 소화효소 아밀라제 저해제 탐색

감자에서 추출한 가용성 전분 1g을 0.0067M 염화나트륨(NaCl)을 함유한 0.02M 인산완충용액(pH 6.9) 100ml에 첨가한 후 가열하여 전분 기질용액을 제조하였다.

DNS(3,5-dinitrosalycylic acid) 1g을 2N 수산화나트륨(NaOH) 20ml와 정제수 50ml의 혼합액에 용해시키고, 로셀염(Rochelle salt) 30g을 첨가한 후 부피를 100ml로 조절하였다.

시험관(15ml)에 상기 전분기질용액 1ml를 첨가하고 아밀라제 용액을 첨가하였다. 온도 20℃가 유지되는 항온기에서 3분간 반응시킨 후 DNS 2ml를 첨가하고 회전형 혼합기(vortex mixer)로 혼합하였다. 끓는물에서 5분간 반응시키고 즉시 흐르는 물에서 냉각시킨 후 정제수 20ml를 첨가하고 550nm에서 흡광도를 측정하였다.

포도당을 이용하여 표준곡선을 작성하여 효소활성을 계산하였다. α-아밀라제 1 unit는 전분으로부터 말토스 1mg을 유리하는 효소의 양으로 정의하였다.

식물체 추출물의 저해활성을 측정하기 위하여 아밀라제(human pancrease, 28 unit/mg solid, Sigma)를 상기의 인산완충용액에 용해시키고(25 ㎍/mL) 저해제로서 식물체 추출물을 농도별로 첨가한 후 효소 활성 분석 과정을 따라 반응시켰다. 저해제 활성은 저해제를 첨가하지 않은 때의 효소 활성을 100으로 하여 저해제 존재시 효소활성을 상대적인 수치로 표시하였다. 식물체 추출물의 아밀라제 저해활성은 동물(돼지)과 인체의 췌장에서 유래한 2 종류의 효소를 대상으로 분석하였다.

표 1에 나타낸 바와 같이 식물체 추출물을 첨가하지 않고 측정한 돼지 유래의 효소 활성을 기준(100%)으로 정하고 추출물 첨가시 효소의 활성을 상대적으로 표시했을 때 선정한 시료는 모두 아밀라제를 저해하였다. 이는 기 보고된 문헌을 기준으로 저해제가 함유된 원료만을 선별하였기 때문에 실험 대상 원료 모두가 저해활성을 나타낸 것으로 생각된다. 또한 모든 추출물이 정비례 관계를 나타내지는 않았지만, 저해제 첨가량이 증가할수록 모두 아밀라제 저해활성이 높아진 점으로 미루어 볼 때(잔여활성(Remaining activity)은 낮아짐) 이들은 어떤 인위적인 요인에 의해 저해활성을 나타낸 것이 아니라 이들 모두가 저해제임이 명확하다고 판단되었다. 그리고 저해제 첨가량이 1%일 때는 강남콩을 제외하고 나머지 6종의 식물체 추출물은 아밀라제 활성을 거의 완전히 저해하였기 때문에 첨가량을 높이면 돼지의 소화기관 내에서도 탄수화물가수분해효소의 작용을 완전히 억제하여 탄수화물의 소화와 흡수를 필요한 수준으로 조절할 수 있다고 판단되었다.

표 1. 곡류 및 차류 추출물 농도에 따른 아밀라제의 잔여활성

추출물	잔여 활성(%)
추출물	0.25%	0.5%	1.0%
밀가루(Wheat flour)	26.8	15.7	0.4
보리(Barley)	24.5	13.5	2.5
메밀(Buckwheat)	35.1	25.0	0.3
호밀	34.4	21.8	1.9
녹차(Green tea)	34.1	23.6	0.3
강낭콩(Kidney bean)	64.1	43.2	15.1
복분자	30.1	19.9	3.6

한편, 동일한 추출물이 인체(췌장) 유래의 아밀라제 활성에 미치는 영향을 분석한 결과는 표 2에 나타냈다. 인체 유래 아밀라제의 저해 실험에서는 시판되는 효소의 가격 문제로 농도별로 분석하는데 제약이 있어 돼지 유래 효소 실험에서 저해 활성이 가장 높았던 1% 농도에서 시료를 첨가하여 저해 활성을 분석하였다. 밀가루와 호밀 추출물의 저해 활성이 높았으며, 강낭콩과 복분자 추출물은 아밀라제 활성을 완전히 저해하였다. 돼지 유래의 경우와는 다르게 보리와 메밀 추출물은 인체 유래의 아밀라제에는 저해 활성이 거의 나타나지 않았다. 보리 추출물은 활성을 증가시키는 양상을 보였는데 본 연구에 사용한 시료가 조추출물(crude extract)이기 때문에 보리의 아밀라제가 혼입된 결과일 수도 있고, 보리의 탄수화물이 혼입되어 기질 함량이 높아진데 기인할 수도 있으며, 혹시 보리에 아밀라제 상승제(activator)가 함유되었기 때문으로 판단된다. 본 연구의 결과로 밀가루, 강남콩, 복분자 추출물은 첨가량만 높이면 인체의 소화기관 내에서도 탄수화물가수분해효소의 작용을 완전히 억제하여 사람이 섭취한 음식물 중 탄수화물의 소화와 흡수를 필요한 수준으로 조절할 수 있다고 판단되었다.

표 2. 곡류 및 차류 추출물 저해제의 잔여활성

추출물	잔여활성(%)
밀가루(Wheat flour)	2.7
보리(Barley)	131.2
메밀(Buckwheat)	87.7
Rye(Secale cereale)	11.6
녹차(Green tea)	59.4
강낭콩(Kidney bean)
Rubus coreanus

표 1과 2에 나타난 바와 같이 아밀라제의 저해제를 확인하였으나 이들의 구성 물질은 거의 모두가 단백질이라는 점에서 이들의 활용에 제약이 있다고 판단된다. 즉, 이들은 체중감량용 소화효소 저해제로 사용할 수는 있지만 이미 알려진 물질이기 때문에 신규성이 떨어지며 특히, 저해제의 구성성분이 단백질이므로 체중 감소의 목적으로 섭취했을 때 소화기관에서 분비된 단백질가수분해효소에 의해 분해되며, 따라서 저해제로서의 작용이 급격히 감소할 가능성이 높다고 판단된다. 결 국 보다 저분자 물질이면서 소화기관에서 분해되지 않는 물질을 새로이 발굴할 필요성이 있어 이번에는 한약재를 중심으로 저해제를 탐색하였다.

표 3에 10 종의 한약재 추출물이 인체 유래의 아밀라제 활성에 미치는 영향을 분석한 결과 향부자, 동규자 등 6종은 효소의 활성을 오히려 증가시키는 현상을 나타냈으나, 호장근, 계피, 빈랑이 아밀라제 저해 활성이 높았고 특히, 마황은 5.7 mg/ml 농도에서 효소활성을 완전히 저해하였다. 본 발명의 내용 중 식용이 목적인 경우 차후의 동물실험과 인체실험에는 식품위생법상 가공식품 원료로 사용이 허가된 계피 추출물을 대표적인 예로 IC₅₀값을 구하였다. 선정된 계피 추출물을 대상으로 첨가량별로 아밀라제 저해량을 분석한 결과는 표 4에 나타냈고, 이 결과로부터 아밀라제에 대한 계피 추출물의 IC₅₀값을 계산한 결과는 0.0043%(도 1)이었다.

표 3. 한약재 추출물이 아밀라제 활성에 미치는 영향(5.7 mg/mL)

추출물	잔여 활성(%)
Epimedii herba(음양곽)	566.5
Malvae semen(동규자)	780.5
Cyperi rhizoma(향부자)	866.7
Amomi semen(사인)	59.5
Polygoni cuspidati radix(호장근)
Aralia elata(두릅)	209.0
Cinnamomi cortex(계피)	10.8
Eucomiae folium(두충엽)	186.0
Arecae pericarpium(빈랑)	18.0
Ephedrae herba(마황)

표 4. 계피의 에탄올 추출물 농도에 따른 아밀라제의 잔여활성

계피 추출물(%)	잔여 활성(%)
0.0005	91.85
0.005	29.92
0.05	10.60
0.3	4.8
0.5	2.8

수종의 약용식물체에서 아밀라제 저해제가 발견됨에 따라 이들에게 공통으로 함유되었을 것으로 추정되는 물질인 탄닌(tannin)을 대상으로 첨가량별로 α-아밀라제(돼지 췌장 유래) 저해 활성을 분석하면 표 5에 나타낸 바와 같이 비록 정비례 관계는 아니지만 첨가량이 높을수록 저해활성이 높아졌다. 즉, 탄닌은 아밀라제의 저해제로 활용할 가치가 높다고 판단되었고 표 5의 결과(도 2에 도시)를 계산한 IC₅₀값은 0.13%였다. 이는 인체 유래의 아밀라제에도 저해작용이 있을 가능성이 높다고 판단하여 탄닌농도 0.1%에서 인체 유래 아밀라제의 저해활성을 분석한 결과 이 효소의 활성이 완전히 저해되었음을 표 6에서와 같이 알 수 있다. 비록 탄닌이 아밀라제를 저해하는 물질을 전부 대표할 수는 없지만 향후 비만 억제용 식품을 개발할 때 일단, 품질균일화를 위한 지표물질로 활용할 가치가 있다고 판단된다.

표 5. 탄닌이 돼지췌장 유래 아밀라제 활성에 미치는 영향

탄닌(%)	잔여 활성(%)
0.01	95.6
0.1	62.3
0.5	22.0
1.0	8.3

표 6. 탄닌이 인체 유래 아밀라제의 활성에 미치는 영향

탄닌(％)	잔여활성(％)
0.1

<실시예 3> 아밀라제 저해제의 추출

상기와 같은 탐색과정을 통해서 밝혀진 바와 같이 아밀라제의 저해를 측정하는 데 있어 곡류 추출물은 방해인자가 함유될 우려가 있으므로 곡류보다는 허브류가 동물실험과 인체실험에 적용하는 데 있어 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있고 품질관리의 지표로 설정하는 데 유리하다고 판단되어 허브류 중에서 녹차와 한약제 를 대상으로 이들의 추출물을 얻었다.

가. 녹차 추출물

①녹차 60kg에 음용수 1,200L를 첨가하고 상온에서 120rpm으로 교반하면서 24시간 동안 추출하고 거즈로 녹차 잎을 분리한다.

②기공 크기(Pore size)가 5㎛인 여과 필터로 여과하여 청징한 여과액을 얻는다.

③900L의 추출액을 감압농축 하고 건조하여 분말을 얻는다.

나. 한약재 추출물

①한약재 180kg에 에탄올(GR급95-95.5%) 1,200L를 첨가하고, 50℃에서 48시간 동안 교반하면서 추출한다.

②추출액을 조여과 한 다음, 감압농축 하고 농축물은 동결건조 하여 분말을 얻는다.

<시험예 1> 아밀라제 저해제의 안전성 연구

아밀라제 저해제인 계피 추출물을 500mg/kgBW, 1,000mg/kgBW, 1,500mg/kgBW를 투여한 처리군을 각각 GT500군, GT1000군, GT1500군으로 약칭하였다. 계피 추출물을 증류수 용해시켜 쥐(rat)에 1일 1회 2ml를 투여하고 14일간 사육하면서 체중 변화, 사료섭취량, 식이효율(feed efficiency ratio, FER)을 계산한 결과는 표 6에 나타냈다. 사료는 평균 14.86∼15.99g을 섭취하였고, 체중은 평균 -1.04∼1.15g이 변하였고, 이를 근거로 계산한 FER은 -0.08∼0.05 범위에서 변하였다. 이들은 대조 군(Control)과 각 처리군 및 처리군 사이에도 유의성이 있는 차이가 없어 일단 계피 농축액 투여는 rat의 생리에 별다른 부작용을 나타내지 않는 것으로 판단된다. 다만, 9주령의 rat는 일반적으로 체중이 증가하는 시기인데 본 실험에서 대조군 역시 체중이 거의 변하지 않은 이유는 경구투여에 따른 스트레스와 변을 채취할 때 대사 cage의 바닥이 편하지 않은데서 받은 스트레스 때문이라고 생각되었다.

표 6. 아밀라제 저해제 경구투여시 영향

계피 추출물	체중(g)	체중변화 (14 days)	사료섭취량 (g/day)	FER
대조군	324.55 ±7.18^a	0.02 ±1.25^a	15.99 ±1.28^a	0.00 ±0.08^a
GT500	322.55 ±3.18^a	-1.04 ±1.32^a	14.86 ±1.70^a	-0.08 ±0.10^a
GT1000	323.27 ±6.04^a	0.28 ±1.38^a	16.47 ±2.05^a	0.01 ±0.08^a
GT1500	321.31 ±7.98^a	1.15 ±2.31^a	15.29 ±2.68^a	0.05 ±0.16^a

계피 추출물의 부작용 또는 안전성과 관련한 각종 인자를 분석하고자 rat에 14일간 투여한 후 그 결과를 표 7 내지 12에 기재하였다. 표 7에는 계피 추출물을 14일간 투여한 rat의 간 무게를 나타냈는데 대조군의 간 무게는 체중 100g당 평균 2.59g이었고, 처리군은 2.65∼2.79g으로 GT500군과 GT1000군은 대조군과 차이가 없었으나 GT1500군만 대조군보다 유의성 있게 중량이 높았고 처리군 간에는 차이가 없었다.

간에 함유된 총콜레스테롤(total cholesterol, TC) 함량과 총트리글리세리드(total triglyceride, TG) 함량을 표 8에 나타냈다. TC의 경우 GT500군은 대조군과 차이가 없었으나 GT1000군과 GT1500군은 대조군 보다 유의성 있게 낮았으며, 처리군 간에는 차이가 없었다. TC는 정상적인 범위에서 크게 벗어나지 않음으로 계피 투여에 의해 특이한 현상이 나타나지 않음으로 안전성에 별 문제가 없다고 생각된 다. 간의 TG는 일관성이 없게 나타났지만, 특이한 현상도 발견할 수 없어 중요한 의미를 부여할 수 없었다.

표 7. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여가 흰쥐의 간 무게에 미치는 영향

계피 추출물	간 무게(g)
대조군	2.59 ±0.15^a
GT500	2.65 ±0.13^ab
GT1000	2.71 ±0.11^ab
GT1500	2.79 ±0.14^b

- BW 100g당 중량임

표 8. 아밀라제 저해제의 경구투여가 흰쥐의 간 지표에 미치는 영향

계피 추출물	TC(mg/g liver)	TG(mg/g liver)
대조군	2.82 ±0.11^b	7.78 ±1.13^ab
GT500	2.72 ±0.20^ab	7.10 ±0.61^a
GT1000	2.61 ±0.11^a	8.20 ±0.40^b
GT1500	2.59 ±0.12^a	6.83 ±0.95^a

Rat의 혈액을 채취하여 HCT와 Hb 함량을 분석한 결과(표 9) 대조군의 HCT는 48.33%였고, 처리군은 48.11∼50.00%를 나타내 대조군과 처리군 및 처리군 간에도 차이가 없었다. 혈액 내 Hb는 모든 실험군에서 15.41∼16.16으로 대조군과 처리군 및 처리군 간에도 차이가 없었다. 전혈의 HCT와 Hb를 기준으로 판단하면 모두 정상적인 범위내이므로 본 연구에서 투여한 계피 추출물 양은 안전성에 문제가 없다고 생각한다.

표 9. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여가 흰쥐의 혈액 지표에 미치는 영향

계피 추출물	HCT(%)	Hb(g/dL)
대조군	48.33 ±2.42^a	15.75 ±0.65^a
GT500	50.00 ±3.07^a	16.16 ±1.08^a
GT1000	47.38 ±1.06^a	15.41 ±0.49^a
GT1500	48.11 ±2.09^a	15.51 ±0.69^a

Rat의 혈청 내 TC, TG, HDL-C, FFA 함량을 분석하여 표 10에 나타내었다. TC는 일정한 경향이 없이 GT1000군과 GT1500군이 높게 나타났으나 GT1500군만이 대조군과 유의적인 차이가 있었다. 그러나, 이 수준의 TC 변화는 부작용을 유발하였다고 판정할 정도는 아니었다. TG 역시 계피 투여량과는 상관없이 일정한 경향을 나타내지 않았으며 GT1000군이 가장 높았다. 고밀도지단백(HDL-C)은 계피 투여량에 따라 높아지는 경향을 보였지만 GT1500군만이 대조군과 유의적인 차이를 나타냈다. FFA는 GT1000군이 가장 높았으나 대조군과 차이가 없었다.

표 10. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여가 흰쥐의 혈장 지표에 미치는 영향

계피 추출물	TC(mg/dL)	TG(mg/dL)	HDL-C(mg/dL)	FFA(meq/L)
대조군	93.67 ±7.03^ab	39.14 ±9.99^a	22.20 ±4.15^a	606.60 ±69.26^ab
GT500	88.89 ±9.35^a	43.50 ±8.82^ab	24.83 ±4.45^ab	550.00 ±57.35^a
GT1000	100.38 ±7.13^bc	58.25 ±16.37^b	25.25 ±2.38^ab	650.50 ±44.38^a
GT1500	107.86 ±13.20^c	53.75 ±17.19^ab	28.83 ±3.82^b	557.00 ±16.89^b

혈청내에서 간 기능의 지표인 SGOT, SGPT 수치와 포도당 및 요산 함량을 분석하여 표 11에 나타내었다. SGOT는 68.86∼74.20 범위에서 변하였으나 대조군과 처리군 및 처리군 간에도 유의적인 차이가 나타나지 않았다. SGPT와 독성물질인 요산 역시 대조군과 처리군 및 처리군 간에도 유의적인 차이가 나타나지 않았다. 포 도당은 GT1500군이 가장 높았고 GT1000군이 가장 낮았는데, 대조군과 처리군이 일정한 경향을 나타내지 않아 정확한 해석은 어렵다고 생각되나 유의적인 차이가 있는 경우도 포도당 농도에 큰 차이는 없어 이 역시 모두 정상적인 범위라 판단되었고 결론적으로 본 연구에서 투여한 계피 추출물 양은 rat에 특별한 부작용을 유발하지 않는다고 판정하였다.

표 11. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여가 흰쥐의 혈장 지표에 미치는 영향

계피 추출물	SGOT (U/L)	SGPT (U/L)	Glucose (mg/dL)	Uric acid (mg/dL)
대조군	70.13 ±9.30^a	36.43 ±5.00^a	164.50 ±10.82^a	2.13 ±0.35^a
GT500	68.86 ±10.37^a	33.75 ±3.86^a	173.60 ±9.21^ab	1.93 ±0.26^a
GT1000	72.88 ±10.99^a	35.43 ±2.82^a	162.33 ±9.58^a	2.03 ±0.47^a
GT1500	74.20 ±7.94^a	36.50 ±4.04^a	178.71 ±6.47^b	2.01 ±0.28^a

한편, 실험 종료 4일 전부터 종료일까지 변을 수거하여 건조한 후 지방, 단백질, 회분을 분석한 결과를 표 12에 나타내었다. 회분 함량은 모든 실험군에서 차이가 없었다. 지방은 대조군이 2.27%로 처리군에 비해 특이하게 높게 나타났다. 단백질 함량은 대조군이 가장 낮고 GT500군이 그 다음이었으며, GT1000군과 GT1500군은 차이가 없었다. 변의 성분을 기준으로 하면 아밀라제 투여는 지방의 흡수를 저해하여 변의 지방 함량을 높이고, 단백질 흡수를 촉진하여 변의 단백질 함량이 낮게 나타나는 부수적인 효과를 보였다.

표 12. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)를 경구투여한 흰쥐 배설물의 지방, 단백질, 회분의 조성

계피 추출물	지방(%)	단백질(%)	회분(%)
대조군	2.27 ±0.30^c	15.94 ±0.45^a	22.56 ±1.70^a
GT500	1.87 ±0.17^b	16.91 ±1.63^b	22.14 ±1.45^a
GT1000	1.91 ±0.19^b	20.66 ±1.04^c	21.03 ±1.30^a
GT1500	1.27 ±0.28^a	20.58 ±0.96^c	20.43 ±2.18^a

아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여시 14일간의 체중, 증체량, 식이급여의 변화를 실험결과를 토대로 다음의 표 13 내지 16에 나타냈다.

표 13. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여시 체중 변화(2주 경과)

계피 추출물	0 days	7 days	10 days	14 days
대조군	324.55 ±7.18^a	342.08 ±8.66^a	333.91 ±21.54^a	324.87 ±21.20^a
GT500	322.55 ±3.18^a	332.05 ±18.58^a	322.57 ±20.82^a	307.95 ±20.25^a
GT1000	323.27 ±6.04^a	333.60 ±11.45^a	332.67 ±22.85^a	327.10 ±19.41^a
GT1500	321.31 ±7.98^a	339.12 ±20.57^a	332.28 ±32.99^a	337.36 ±29.01^a

표 14. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여시 증체량 변화

계피 추출물	0∼7 days	7∼10 days	10∼14 days	0∼14 days
대조군	2.50 ±1.78^a	-2.72 ±4.94^a	-2.26 ±3.81^a	0.02 ±1.25^a
GT500	1.36 ±2.31^a	-3.16 ±2.25^a	-3.65 ±1.11^a	-1.04 ±1.32^a
GT1000	1.48 ±2.28^a	-0.31 ±9.07^a	-1.39 ±4.14^a	0.28 ±1.38^a
GT1500	2.55 ±2.84^a	-2.28 ±5.73^a	1.27 ±3.33^a	1.15 ±2.31^a

표 15. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여시 식이급여 변화

계피 추출물	0∼7 days	7∼10 days	10∼14 days	0∼14 days
대조군	18.64 ±0.14^b	16.43 ±2.07^a	11.02 ±3.99^a	15.99 ±1.28^a
GT500	18.04 ±0.25^b	13.67 ±6.45^a	10.18 ±1.59^a	14.86 ±1.70^a
GT1000	17.85 ±1.51^b	19.28 ±2.73^a	11.96 ±3.97^a	16.47 ±2.05^a
GT1500	16.18 ±1.45^a	15.16 ±6.80^a	13.82 ±4.99^a	15.29 ±2.68^a

표 16. 아밀라제 저해제(cinnamon extract)의 경구투여시 식이효율(FER) 변화

계피 추출물	0∼7 days	7∼10 days	10∼14 days	0∼14 days
대조군	0.14 ±0.09^a	-0.16 ±0.31^a	-0.29 ±0.49^a	0.00 ±0.08^a
GT500	0.07 ±0.13^a	-0.39 ±0.47^a	-0.37 ±0.13^a	-0.08 ±0.10^a
GT1000	0.08 ±0.13^a	-0.03 ±0.54^a	-0.18 ±0.41^a	0.01 ±0.08^a
GT1500	0.16 ±0.18^a	-0.36 ±0.68^a	0.06 ±0.18^a	0.05 ±0.16^a

* GT500 = 500mg/kgBW, GT1000 = 1000mg/kgBW, GT1500 = 1500 mg/kgBW

<시험예 2> 동물의 안전성 사육시험

가. 사료의 조제

In vitro 실험에서의 결과를 토대로 선정된 녹차와 계피 추출물 분말을 일반고형배합사료에 각기 2.5%, 5%, 그리고 10%가 되도록 첨가하여 사료를 조제하였다.

나. 사육 조건

실험동물을 사용한 1차 실험에서는 9주령의 수컷 Sprague-Dawley 흰쥐 32마리를 구입하여 고형배합사료(주, 삼양유지사료)로 1주일간 예비사육한 후에 녹차와 계피 추출물의 첨가량에 따라 각각 네 군(n=8)으로 분류하였다. 즉 첫 번째 실험에서는 대조군, 녹차 2.5% 첨가군, 녹차 5% 첨가군, 녹차 10% 첨가군으로 분류하여 10일간 사육하였다. 녹차 또는 계피 추출물 보충사료 및 식수는 자유롭게 먹을 수 있도록 공급하였고, 동물사육실의 환경은 온도 23 ±1℃, 습도 50 ±5%, 12-hour light-dark cycle을 유지하였다.

실험동물을 사용한 2차 실험에서는 녹차와 계피 추출물을 물에 용해시켜 경구투여 한 점이 1차 실험과 차이가 있었다. 이때 녹차 또는 계피추출물 투여량은 500mg/kg, 1,000mg/kg, 1,500mg/kg body weight였고, 14일간 사육하였다. 장기 적 출 또는 혈액을 채취하기 전 12시간 전부터는 결식시켰다.

다. 분석

실험 시작 전과 후 체중의 변화를 측정하였고, 실험 종료 3∼4 일 전에는 대사 cage로 옮겨 변을 수거하고, 건조시킨 후 변으로 배설되는 탄수화물, 지방, 단백질 함량을 분석(식품공전)하여 부작용 여부를 판정하였다. 혈청 포도당, 총콜레스테롤, 중성지방, 고밀도 및 저밀도 지단백질, 유리 지방산, 인슐린, 헤모글로빈, 헤마토크릿트치, SGOT, SGPT 등은 상업용 분석 Kit(Sigma-Aldrich Chem. Co., St. Louis, MO, USA)를 이용하여 각각 분석하였다.

이상의 연구결과로부터 대두, 밀 등 문헌에 보고된 아밀라제 저해제를 함유한 식물체 추출물을 대상으로 인체 유래의 소화효소에 대한 저해 작용을 분석한 결과 강낭콩과 복분자는 아밀라제에 높은 저해 활성을 나타냈다. 이들이 인체의 소화효소에 저해 활성을 나타낸다는 점은 새로운 사실로서 체중 감량용 소재로 이용할 가치가 있다고 판단되었다. 그러나, 이들은 주로 단백질로 이루어진 기 알려진 물질로 활용의 독점성을 확보할 수 없는 문제가 있다. 비교적 분자량이 작고 식품 소재로 활용하기에 안정성 등이 높은 저해제를 탐색하기 위하여 음양곽 등 10 종의 약용식물 추출물을 대상으로 저해 활성을 분석한 결과 호장근, 마황, 계피의 아밀라제 저해 활성이 높게 나타났으며 이중 동물실험과 추후 인체시험에 사용할 원료로는 식품가공 원료로 허용돼 있는 계피를 선정하였다.

인체 유래의 아밀라제에 대한 계피 추출물의 IC₅₀값은 0.0043%였으며, 식물 체 추출물은 품질관리의 지표가 없기 때문에 식물체에 함유되어 있는 대표적인 물질로 탄닌(tannin)과 카테킨(catechin)이 효소 활성에 미치는 영향을 분석한 결과 이들은 모두 0.1% 농도에서 각각 아밀라제를 거의 완전히 저해할 수 있었다.

한편, 소화효소 저해제의 원료로 선정한 녹차와 계피 농축액의 안전성을 평가하기 위해 SD rat 체중 1Kg당 농축액을 500mg, 1,000mg, 1,500mg씩 경구투여 하고 체중, 간 등 물리적 요소와 혈액 등의 안전성 지표를 분석하였다. 체중과 간 중량은 정상 범위에 있었고 전혈의 HCT와 Hb도 정상이었다. 혈청의 TC, TG, HDL-C, FFA는 대조군과와 처리군 간에 일부 유의적인 차이가 있지만, 전반적으로 부작용이 나타난 수준은 아니었다. 간 기능을 알 수 있는 지표인 혈청의 SGOT, SGPT 및 독성 물질인 요산 역시 대조군과 처리군 간에 차이가 없었기 때문에, 결론적으로 본 실험에 사용된 첨가량 범위에서는 녹차와 계피 농축액이 부작용을 나타내지 않는다고 판단하였다.

<적용예 1∼8>

이상의 결과로부터 아밀라제 저해 활성이 높게 나타난 곡류 및 허브류 중에서 밀가루, 강낭콩, 복분자, 호장근, 마황, 계피, 녹차, 탄닌 등의 추출물 중에서 선택된 어느 하나의 성분 0.1wt% 내지 10wt%와 부형제로 유당, 글루코만난, 폴리사카라이드 중에서 선택된 어느 하나의 성분 90wt% 내지 99.9wt%를 혼합하여 공지의 방법대로 표 17과 같이 휴대와 복용이 간편한 정제(tablet) 및 캡슐로 제조하였다.

표 17. 추출물의 적용예

구 분	추 출 물 첨 가 량(wt%)
구 분	①	②	③	④	⑤	⑥
적용예 1(밀가루)	0.1	0.5	1.0	3.0	5.0	10
적용예 2(강낭콩)	0.5	1.0	3.0	5.0	8.0	10
적용예 3(복분자)	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	1.0
적용예 4(호장근)	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
적용예 5(마 황)	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
적용예 6(계 피)	0.5	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
적용예 7(녹 차)	1.0	3.0	5.0	7.0	9.0	10
적용예 8(탄 닌)	0.1	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0

상기의 적용예 1, 2, 3은 부형제로 유당을 사용하여 정제로 제조하였고, 적용예 4, 5, 6은 부형제로 글루코만난을 사용하여 캡슐로 제조하였으며, 적용예 7, 8은 폴리사카라이드를 사용하여 캡슐로 제조하였다.

상기 표 17에서 각각의 적용예에 대한 ① 내지 ⑥ 수치는 각각의 적용예에 함유된 저해제 추출물 함량이며, 나머지 함량은 부형제의 함량을 나타낸다(일예로 적용예 2의 ①은 강낭콩 추출물 0.5중량%, 부형제로 유당 95.5중량%을 함유하는 정제를 의미한다).

본 발명을 통하여 밀가루, 강남콩, 복분자 추출물은 첨가량만 높이면 인체의 소화기관 내에서도 탄수화물 가수분해효소의 작용을 완전히 억제하여 사람이 섭취한 음식물 중 탄수화물의 소화와 흡수를 필요한 수준으로 조절할 수 있다. 또한 약용식물 추출물을 대상으로 저해 활성을 분석한 결과 호장근, 마황, 계피, 탄닌의 아밀라제 저해 활성이 높게 나타났으므로 이들의 추출물을 가공식품에 첨가하거나, 추출물에 부형제를 혼합하여 정제나 캡슐로 제조하면 비만방지용 식품 또는 약품으로 제공할 수 있다.

Claims

복분자 또는 호장근의 물 또는 에탄올 추출물을 함유하는 항비만용 아밀라제 저해제.
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