KR100838939B1 - 생리활성작용을 갖는 신규물질, 그의 제조방법 및 용도 - Google Patents

생리활성작용을 갖는 신규물질, 그의 제조방법 및 용도 Download PDF

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Abstract

식(Ⅰ)
Figure 112002032909212-pct00015
(식 중, Sug는 글루코스 잔기 또는 2개 이상의 글루코스 단위로 이루어지는 당쇄이다.)로 표시되는 이소말톨을 아글리콘으로서 포함하는 신규 배당체, 상기 배당체를 포함하는 사람 세포의 사이토카인 유도능 향상작용 등을 갖는 생리활성물질, 그의 제조방법, 및 그의 물질을 함유하는 식품, 의약품 및 사료.
생리활성작용, 신규물질, 제조방법, 용도

Description

생리활성작용을 갖는 신규물질, 그의 제조방법 및 용도{NOVEL SUBSTANCE HAVING PHYSIOLOGICAL ACTIVITY, PROCESS FOR PRODUCING THE SAME, AND USE}
본 발명은 신규 배당체 화합물, 이것을 유효성분으로서 함유하는 생리활성물질, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이소말톨을 아글리콘으로서 포함하는 배당체(글리코시드), 이 글리코시드를 유효성분으로서 함유하는 생리활성물질, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.
담자균의 배양물은 면역증강·부활, 마크로파지(macrophage)활성화 등의 BRM(Biological Response Modifiers; 생물 응답 수식물질)으로서의 성질을 갖는 것이 알려져 있다.
본 발명자들도 담자균(바시디오마이세테스(Basidiomycetes)에 속하는 균)의 배양물을 이용한 사람 단핵구 세포의 인터페론-감마(IFN-γ), 인터로이킨12(IL-12)등의 사이토카인 생산능 회복제에 관한 특허출원을 행하였다(일본국 특허출원 평성11-283223호).
이와 같은 담자균의 배양물에 포함되어 있는 생리활성작용에 대해서는, 「수 용성 리그닌」(일본국 특허공보 평성6-88909호), 「다당 및 제아틴 관련물질을 주로 하는 사이토카이닌계 활성물질의 복합체」(일본국 특허공보 소화62-36009호), 신규 다당체물질(일본국 특허공개 평성8-259602호)등에 의한 개시가 있다. 이들 출원에 나타낸 바와 같이, 담자균 배양물은 복수 타입의 생리활성물질을 포함한다고 생각되지만, 어떤 타입의 생리활성물질도 기기분석, 특히 분광학적 방법(핵자기공명 등을 포함한다.)으로 명백하게 존재의 여부를 확인할 수 있는 정도로는, 그 구조가 특정되어 있지 않다.
또, 종래의 방법에서는, 식물조직 원료를 사용하고 있어서 배양물은 다종 다양한 유기물을 포함하며, 게다가 목적 화합물의 구조에 관한 정보가 빈약하기 때문에, 칼럼 크로마토그래피 등의 분리수단을 사용해도, 기기분석에 의해 목적 물질을 포함하는 분획을 식별하는 것은 곤란하였으며, 따라서, 생리활성작용이 우수한 성분을 효율적으로 분리하여 제조하는 것이 곤란하였다.
본 발명의 과제는, 본 출원인이 다년간 착안해 온 담자균 배양물에 포함되어 있는 생리활성작용을 초래하는 성분 중에서 주요물질의 구조를 밝히고, 그 물질을 효율적으로 생산할 수 있는 조건 등을 명확히 하는 것, 및 그 물질의 생리활성작용을 이용한 식품, 의약품 및 사료 등의 용도를 제공하는데 있다.
본 발명자들은 상기 과제의 해결을 도모하기 위해 검토를 계속한 결과, 종래 행해지고 있던 식물조직 원료를 포함하는 배지 중에서의 담자균 배양법과는 달리, 미리 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응시켰을 때, 생리활성작용 효과가 증대된 물질이 얻어지는 것을 발견하고, 또 그 물질을 동정(同定)하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하의 생리활성작용을 갖는 신규물질, 그의 제조방법 및 용도에 관한 것이다.
1. 식(Ⅰ) :
Figure 112002032909212-pct00001
(식 중, Sug는 글루코스 잔기 또는 2개 이상의 글루코스 단위로 이루어지는 당쇄(糖鎖)이다.)로 표시되는 이소말톨을 아글리콘으로서 포함하는 배당체.
2. 식(Ⅱ) :
Figure 112002032909212-pct00002

(식 중, n은 0 또는 1 이상의 정수이다.)로 표시되는, 상기 제 1항에 기재된 배당체.
3. n이 1~20인, 상기 제 2항에 기재된 배당체.
4. 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응시킨 후, 칼럼 크로마토그래피에 의해서 분리되는, 상기 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 배당체.
5. 상기 식(Ⅱ)에 있어서 n이 0인 식(Ⅲ) :
Figure 112002032909212-pct00003
으로 표시되는 1-O-(2-아세틸푸란-3-yl)-α-D-글루코피라노시드.
6. 상기 제 1항 또는 제 2항에 기재된 배당체를 유효성분으로서 함유하는 생리활성물질.
7. 생리활성작용이, 사람 세포의 사이토카인 유도능을 증대시키는 작용인, 상기 제 6항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질.
8. 사이토카인이 종양제포 괴사(壞死)인자(TNF-α)인, 상기 제 7항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질.
9. 사이토카인이 인터페론-감마(IFN-γ)인, 상기 제 7항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질.
10. 사이토카인이 인터로이킨-2(IL-2)인, 상기 제 7항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질.
11. 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응 시킨 후, 분리하는 것을 특징으로 하는 식(Ⅰ) :
Figure 112002032909212-pct00004
(식 중의 기호의 의미는 상기 제 1항의 기재와 동일)로 표시되고, 생리활성작용을 갖는 배당체의 제조방법.
12. 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응시킨 후, (1)1H-NMR스펙트럼으로 메틸케톤의 메틸 수소에서 유래하는 피크, AB시스템의 특징적인 2,3-디(di)치환 푸란고리의 4,5위치의 수소에서 유래하는 피크를 나타내고, (2)13C-NMR스펙트럼으로 글루코피라노스에서 유래하는 6개의 피크 및 이소말톨에서 유래하는 6개의 피크를 나타내는 성분을 지표로, 칼럼 크로마토그래피에 의해 분리하는 상기 제 10항에 기재된 식(Ⅰ)로 표시되고, 생리활성작용을 갖는 배당체의 제조방법.
13. 상기 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질을 함유하는 식품.
14. 상기 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질을 함유하는 의약품.
15. 상기 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질을 함유하는 사료.
도 1은 본 발명 물질A(일반식(Ⅲ)의 화합물), 본 발명 물질B(일반식(Ⅰ)의 화합물) 및 본 발명에 의한 조(粗)생성물(CR)을 투여한 후의 비장세포 배양상청(上淸)중의 TNF-α농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명 물질A(일반식(Ⅲ)의 화합물), 본 발명 물질B(일반식(Ⅰ)의 화합물) 및 본 발명에 의한 조생성물을 투여한 후의 비장세포 배양상청 중의 IFN- α농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명 물질A(일반식(Ⅲ)의 화합물), 본 발명 물질B(일반식(Ⅰ)의 화합물) 및 본 발명에 의한 조생성물(CR)을 투여한 후의 비장세포 배양상청 중의 IL-2농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명 물질A(일반식(Ⅲ)의 화합물), 본 발명 물질B(일반식(Ⅰ)의 화합물) 및 본 발명에 의한 조생성물(CR)을 투여한 후의 마크로파지 배양상청 중의 TNF-α농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명 물질A(일반식(Ⅲ)의 화합물), 본 발명 물질B(일반식(Ⅰ)의 화합물) 및 본 발명에 의한 조생성물(CR)을 투여한 후의 마크로파지 배양상청 중의 IFN-γ농도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
(A) 배당체 화합물
본 발명의 배당체 화합물은, 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액(이하, "미당추출·효소반응액"(rice bran extracts solution-enzyme reaction mixture)으로 약기(略記)한다.)을 반응시킨 후, 칼럼 크로마토그래피에 의해 분리하는 방법(상세한 사항은 후술한다.)으로 얻어지는, 식(Ⅰ) :
Figure 112002032909212-pct00005
으로 표시되는 이소말톨을 아글리콘으로서 포함하는 신규 배당체이다. 상기 식 중, Sug는 글루코스 잔기 또는 2개 이상의 글루코스 단위로 이루어지는 당쇄이다.
이소말톨은 식:
Figure 112002032909212-pct00006
으로 표시되고, 향료성분으로 이용되는 물질이다.
이소말톨을 아글리콘으로 하는 배당체에 대해서는, 갈락토시드(당부분이 갈락토스인 배당체)에 대해 언급한 예가 있으나(J. Bartulin et. Al., J. Heterocycle Chem,. 29, 1017(1992),"Syntheses of 2-Acetyl-3-hydroxy-1-n-propylpyrrole from Isomaltol and 1-n-Alkyl-3-hydroxy-2-methyl-4-pyridones from Maltol"), 이소말톨을 아글리콘으로서 포함하는 글루코시드(당부분이 글루코스 단위로 이루어지는 배당체)는 종래에는 보고되지 않았으며, 그 기능도 물론 알려져 있지 않다.
Sug가 2 이상의 글루코스 단위를 포함하는 경우, 당쇄 길이는 특히 한정되지는 않으나, 본 발명의 방법에 의하면, n이 1~20개인 글루코스 단위의 혼합물로서 반응생성 고형분 중에 약 10% 포함되어 있다. 당쇄(Sug)는, α(1→6)결합이나 그 밖의 결합을 일부 포함해도 좋고, 부분적으로 분기쇄(branched chain)를 가져도 좋으나, 주로 α(1→4)결합으로 연결된 직쇄상의 당쇄이다.
신규 배당체 화합물의 전형적인 구조는, 식(Ⅱ) :
Figure 112002032909212-pct00007
(식 중, n은 0 또는 1 이상의 정수)로 표시된다.
예를들어, 1개의 글루코스 단위를 포함하는 화합물인, 상기 식(Ⅱ)에 있어서 n이 0인 식(Ⅲ) :
Figure 112002032909212-pct00008
으로 표시되는 신규한 1-O-(2-아세틸푸란-3-yl)-α-D-글루코피라노시드는, 본 발명의 방법으로 분리하는 이외에, 화학적 합성에 의해 조제할 수 있다.
(B) 생리활성물질
상기한 본 발명의 신규 배당체 화합물은 우수한 생리활성작용을 갖는다.
생리활성작용으로서는, 면역증강·부활, 마크로파지 활성화 등의 성질을 들 수 있으며, 특히, 사람 세포의 사이토카인 유도능의 향상이 포함된다.
본 발명의 생리활성물질에 의해 유도되는 사이토카인의 예로서는, 종양세포 괴사인자(TNF-α), 인터페론-감마(IFN-γ), 인터로이킨-2(IL-2)등을 들 수 있으나 이것으로 한정되는 것은 아니다.
종양세포 괴사인자(Tumor Necrosis Factor)TNF-α는, 종양세포를 살상하는 작용을 갖는 단백질로, 감염, 부상 또는 면역적 유발에 반응하여, 전신 및 국소적으로 생산되는 사이토카인이다. 인터페론(IFN)은 바이러스나 핵산 등의 자극을 받아서 생산되는, 세포외에서 분비되는 항바이러스 단백질로, 항바이러스 작용뿐만 아니라, 항종양작용이나 면역계의 활성화 등의 다양한 활성을 나타내는 것이 알려져 있다. IFN-γ는 T세포 등에 의해 생산된다. 인터로이킨-2(IL-2)는 종양의 축소·소실 등의 효과를 갖는다.
(C) 제조 및 분리방법
상술한 바와 같이 생리활성작용을 갖는, 상기 식(Ⅰ)로 표시되는 화합물은, 종래 보고되지 않은 신규한 물질이지만, 본 발명자들은, 이것이 담자균 배양액, 또는 미당추출·효소반응액 중에는 존재하지 않고, 또 미당을 배양의 시작부터 배지 에 첨가하여 배양해도 생성되지 않으며, 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액을 반응시킨 액 중에서만 생성된다는 것을 확인하였다.
종래, 식물조직 원료를 포함하는 배지 중에서의 담자균 배양은 행해져 왔지만, 미리 담자균을 배양하여 얻은 배양액과 미당추출·효소반응액을 반응시킴으로써 높은 생리활성작용을 갖는 물질이 얻어지는 것은 예상 밖의 일이다.
(C-1) 담자균 배양액
본 발명의 생리활성물질의 제조 방법에서 사용되는 담자균 배양액은, 담자균을 그의 생육에 적합한 액체 배지로 배양한 배양액이다.
액체 배지의 탄소원의 예로서는 포도당(glucose), 자당(sucrose), 말토오스, 사카로스, 상백당, 흑당, 당밀, 폐당밀, 맥아 엑기스 등을 들 수 있다.
질소원의 예로서는, 고기 엑기스, 펩톤, 글루텐밀, 대두분, 건조효모, 효모 엑기스, 황산 암모늄, 주석산 암모늄염, 요소 등을 들 수 있다. 그 밖에, 필요에 따라서, 나트륨염, 마그네슘염, 망간염, 철염, 칼슘염, 인산염 등의 무기염류나 이노시톨, 비타민B1 염산염, L-아스파라긴과 비오틴 등의 비타민류를 첨가해도 좋다.
바람직한 액체배지의 조성은 배양할 담자균의 균종에 따라서 다르지만, 예를들어, 맥아 엑기스(1~5%), 효모 엑기스(0.1~0.5%), 주석산 암모늄(0.1~0.4%)등을 포함하는 배지를 들 수 있다.
본 발명에서 이용하는 담자균의 예로는, 추이균(Lentinus edodes), 마슈룸(Agaricus bisporus), 마이타께(Grifola frondosa), 나메코(Phoriota nameko), 히라타께(Pleurotus ostreatus), 에노키다께(Flammulina velutipes ), 망 넨타께(Ganoderma lucidum), 키꾸라게(Auricularia auricura), 고후끼살노코시카께(Ganoderma applanalum), 카우라타께(Coriolus lucidum), 쵸레이마이타께(Grifola umbellate), 스에히로타께(Shizophyllum commune), 후쿠로타께(Volvariella volvaceae) 등을 들 수 있으나, 특히 바람직한 것은, 추이균(Lentinus edodes) 및 마이타께(Grifola frondosa)이다.
배양은, 통상의 중온(中溫)균의 통기배양에 준해서, pH2~6으로, 10~45℃, 바람직하게는 15~30℃의 온도에서 행한다. 배양시간은 균의 양이나 배지의 종류에 따라서 다르지만, 통상 4~20일간, 바람직하게는 6~12일간 정도이다.
배양 후는, 고액분리하고 액체성분을 다음의 미당추출·효소반응액과의 반응에 사용한다.
(C-2) 미당추출액·효소반응액
미당추출액은, 미당을 상응하는 양 이상(예를들어, 2~10배)의 뜨거운 물속에서 교반처리하여 추출한 수용액이다. 이 때, 105~130℃ 정도의 가압한 뜨거운 물을 사용하는 것이 바람직하다. 다음에, 효소제를 가하여 반응시킨 후, 디캔터(decanter)등에 의해 고액분리하여 미당추출액·효소반응액을 얻는다.
효소제로서는, α-아밀라제, 셀룰라제, 펙티나제 등의 탄수화물 가수분해효소를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다. 프로테아제 등의 단백질 분해효소 등을 병용해도 좋다. 또, 효소반응은 효소활성이 손상되지 않는 조건하, 즉 40℃이상 90℃미만, 바람직하게는 40~70℃에서, 1~24시간 정도, 바람직하게는 3~12시간 정도 행해진다.
(C-3) 담자균 배양액과 미당추출액·효소반응액의 반응
담자균 배양액과 미당추출·효소반응액의 반응은, 바람직하게는 40℃이상 90℃미만, 보다 바람직하게는 40~70℃에서 행한다. 통상은 양자를 혼합하여 8~24시간 반응시킨다. 다음에 액 전체를 가압하에 예를들어 120℃이상으로 가열하여 액중의 효소 등을 불활성화시키고, 필요에 따라서 분리 정제한다.
분리정제 방법은 특히 한정되지 않으며 각종의 분리방법을 적용할 수 있다.
종래의 담자균 유래 생리활성물질에 있어서, 칼럼의 구성과 용출액의 선택 등은, 목적 화합물의 구조에 관한 데이터가 빈약하기 때문에, 여러 의미로의 해석이 가능한 정색(呈色)반응(color reaction)이나 판정에 시간이 걸리는 생물학적 검사를 거쳐 시행 착오적으로 결정되어 왔었으나, 본 발명에서는 목적으로 하는 생리활성물질의 구조가 판명되어 있기 때문에, 구조식에 의거하여 친수성, 분자량, 기타의 성질로부터 칼럼 구성과 용출액의 선택이 용이하게 행해진다. 또, 이하의 분광학적 특징을 지표로서 목적 분획(fraction)을 신속히 식별할 수 있다.
(1)1H-NMR 스펙트럼이 메틸케톤의 메틸 수소에서 유래하는 피크, 2,3-디치환 푸란고리의 4,5위치의 수소에서 유래하는 AB시스템 피크를 나타낸다.
(2)13C-NMR 스펙트럼이 글루코피라노스에서 유래하는 6개의 피크 및 이소말톨에서 유래하는 6개의 피크를 나타낸다.
메틸케톤의 메틸수소에서 유래하는 피크는 δ2.48(3H, s)근방에서 발견된다. 2,3-디치환 푸란고리의 4,5위치의 수소에서 유래하는 피크는 δ6.78 및 7.67 근방의 AB시스템으로서 확인되었다(어느 것이나 중수소화 메탄올 중에서의 값).
그 밖에, 3000~3700㎝-1(히드록실기), 1660㎝-1(공역(共役)카보닐기), 1584㎝-1(이중결합)에서 유래하는 적외흡수 등을 참조해도 좋다.
(E) 용도
본 발명의 생리활성물질은, 종래, 식용으로 공급되어 왔던 안전한 원료(미당추출액 및 식용균의 담자균 배양액)를 사용하고 있으며, 독성을 갖는 부(副)생물이 혼재할 가능성이 극히 낮다. 따라서, 그 자체를 건강식품, 의약품, 또는 강화식품 첨가물, 사료 등으로서 폭넓게 사용할 수 있다.
이들의 용도, 예를들어 건강식품으로서 사용하는데에는 상기 (C-3)의 공정에서 얻어진 생리활성물질을 목적에 따라서 농축, 정제한다. 본 발명의 생리활성물질은 비교적 열에 안정적이지만, 농축이나 건조에는 동결건조를 이용하는 것이 바람직하다. 필요에 따라, 식품용 첨가제, 부형제(賦形劑)를 사용하여 제제화한다.
의약품은 사람용 의약 및 동물용 의약을 포함한다. 본 발명물을 의약으로서 투여할 경우, 상기 식(Ⅰ)의 생리활성물질은, 그대로, 또는 의약적으로 허용되는 무독성이면서 불활성인 담체에 첨가된 의약 조성물로 한다. 담체로서는, 고형(固形), 반고형 또는 액상의 희석제, 충진제 및 그 밖의 처방용 조제(助劑) 등이 사용된다.
의약품은 정맥내 투여, 경구투여, 조직내 투여, 국소투여(경피투여 등) 또는 경직장(經直腸)적으로 투여할 수 있다. 제형은 이들 투여방법에 적합한 형상으로 하면 된다.
사료로서는, 소, 돼지, 닭, 양 등의 가축·가금(家禽)사료, 어류나 갑각류 등의 수산양식업용의 사료, 개 고양이 등의 애완용 사료를 들 수 있다.
최근, 축산업계에서 문제가 되고 있는 항생물질의 과다 사용으로 인한 문제를 경감하는 효과도 기대할 수 있다. 상기 생리활성물질은 단독으로 경구투여해도 좋으나, 각종 당질이나 단백질, 지방질, 섬유질, 비타민류, 미네랄류 등과 함께, 산제(散劑) 또는 펠렛(pellet)형상의 사료로서 이용하는 것이 바람직하다. 지방질이나 섬유질의 종류는 특히 한정되지 않으며, 생선, 육골분, 대두박(大豆粕), 알팔파(alfalfa)밀, 밀기울 등 사료로서 사용 가능한 것이면 어느 것을 사용해도 좋다.
<발명을 실시하기 위한 최적의 형태>
이하, 제조예 및 생리활성 시험결과를 나타낸 본 발명의 생리활성물질에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
생리활성 시험은 생후 6주령, 수컷인 C57/BL6 마우스로, 1g/㎏의 시료를 1주간에 걸쳐서 강제 경구투여하고, 그 후 동물을 희생사시켜서 비장 및 복강 침윤세포(PEC)를 채취하고, 각각 배양을 행해서 TNF-α, IFN-γ, IL-2를 측정하였다.
a) 비장세포의 배양
채취한 마우스 비장을 DMEM 배지에서 균질화(homogenize)하고, 이어서 4℃로 원심분리(1000rpm, 5분)하고, 그 중에서 적혈구 제거의 목적으로 ACK용해 버퍼를 가해서 가온(37℃, 3분)한 후, 원심분리(1000rpm, 5분)하였다. 모아진 비장세포에 최종농도 10㎍/㎖의 ConA를 가해서 마이크로 플레이트에서 배양하고, 15시간 후에 배양상청을 채취하여 TNF-α, IFN-γ, IL-2를 측정하였다.
b) PEC 배양
생리식염수를 사용하여 마우스 복강으로부터 채취한 PEC(복강 침윤세포)를 원심분리(1000rpm, 10분)하여 수집한 세포를 마크로파지로 사용하고, 여기에 최종농도100ng/㎖가 되도록 LPS(lipopolysaccharide; 리포폴리사카라이드)를 가하여 배양하고, 4시간 후의 배양상청 중의 TNF-α, IFN-γ, IL-2를 측정하였다.
또, a), b) 모두, 사이토카인 측정용 키트(화광순약(和光純藥)(주))를 사용하였다.
실시예 1 :생리활성물질의 확인
하기 조성의 맥아 엑기스(2%), 효모 엑기스(0.25%), 주석산 암모늄(0.2%)을 포함하는 액체 배지에서, 추이균(Lentinus edodes)을 24℃ 10일간 통기 배양하여 담자균 배양액을 조제하였다.
또, 미당을 5배(질량)의 물에 분산하여 액온 120℃에서 20분 교반하여 추출한 후, α-아밀라제, 펙티나제로 이루어진 효소제를 가해서 60℃에서 120분간 반응시키고, 디캔터에 의해 고액분리하고 액상부분을 회수하여 미당추출·효소반응액을 조제하였다.
담자균 배양액 및 미당추출·효소반응액은, 생리활성을 나타내지 않았다.
한편, 상기의 조작에 의해 얻은 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액을 혼합하고, 60℃에서 20시간 교반하여 반응시키고, 이어서 액 전체를 120℃ 이상으로 20분간 가열하여 액중의 효소 등을 불활성화시키고, 반응액을 농축하여, 얻어진 농축액 80㎖(수분 75%)를, 물(H2O)로 용출 후, 약 500㎖용량의 다이아이온HP-20칼럼을 통해서 메탄올로 용출한 결과, 용출액에서 생리활성이 관찰되었기 때문에, 이 조작을 2번 반복하여 갈색의 분획(5.6g)을 얻었다.
또, 이 분획에 대해서, 각종 크로마토그래피에 의해 생리활성 성분의 탐색을 시험하고, 실리카겔 크로마토그래피(머크사제품, 키젤, 125-400메쉬, 50g)를 수행하며, 계속해서 ODS계 역상 겔 칼럼 크로마토그래피(약 100㎖용량)를 수행하여, 백색분말상의 생리활성 성분(40㎎)을 얻었다.
얻어진 물질의 물성은 다음과 같았다.
(ⅰ) 질량분석(2차이온 질량분석(SIMS))
부(負:negative)이온화 측정에 있어서 m/z:287, 정(正:positive)이온화 측정에 있어서 m/z:289에서 각각 분자 이온피크를 나타냄으로써, 본 화합물의 분자량은 288임이 표시되었다. 또한, 상기 결과를 이들 양 이온피크의 고분해능 질량 분석결과와 합치면, 분자식이 C12H16O8(불포화도 5)라고 추정된다.
(ⅱ) IR 스펙트럼
3000~3700㎝-1에서 히드록실기, 1600㎝-1에서 공역 카보닐기, 1584㎝-1에서, 이중결합에서 유래하는 흡수가 확인되었다.
(ⅲ) 1H-NMR 스펙트럼(중수소화 메탄올 중, 270㎒)
δ2.48(3H, s)에서 메틸케톤, δ3.4-5.6에서 α-D-글루코피라노스 고리에서 유래하는 스펙트럼, δ6.78 및 7.67에서 결합정수 1.9㎐의 AB 시스템에서 유래하는 피크가 확인되었다.
(ⅳ) 13C-NMR 스펙트럼(중수소화 메탄올 중, 67.5㎒, DEPT 측정법)
12개의 시그널이 확인되고, α-D-글루코피라노스 고리에서 유래하는 6개의 시그널군 이외에, δ27.4(1급), δ105.9 및 139.3(각 3급), δ148.5, 154.3, 및 187.4(각 4급)에서 6개의 아글리콘 부분에서 유래하는 시그널이 확인되었다.
1H-NMR에 있어서의 낮은 자장의 AB시스템은 그 결합정수 1.9㎐로부터 2,3-디치환 푸란고리의 4,5위치의 수소 시그널에서 특징적이다. 분자식의 불포화도 5는, 피라노스 고리 1개, 이중결합 2개, 카보닐기 1개, 및 푸란 고리 1개에 대응한다. 이들 정보에 의거하여, 얻어진 물질은 하기식
Figure 112002032909212-pct00009
으로 표시되는, 신규물질[1-O-(2-아세틸푸란-3-yl)-α-D-글루코피라노시드, 이하, 「물질A」라 약기한다.]임이 확인되었다.
물질A의 생성과정의 확인:
이상과 같이 하여, 담자균 배양액, 미당추출·효소반응액, 양자의 반응액 등에 존재하는 물질A의 성쇠(rise and fall)를 추적한 결과, 담자균 배양액과 미당추 출·효소반응액과의 반응액 중에서만 물질A가 생성되는 것을 확인하였다. 담자균 배양액, 미당추출·효소반응액 중에는 물질A가 전혀 존재하지 않으며, 물질A는 양자의 반응에 의해서 비로소 생성되는 것이 판명되었다.
실시예 2 :물질A의 화학합성
문헌 (J. Bartulin et. Al., J. Heterocycle Chem,. 29, 1017(1992),"Syntheses of 2-Acetyl-3-hydroxy-1-n-propylpyrrole from Isomaltol and 1-n-Alkyl-3-hydroxy-2-methyl-4-pyridones from Maltol")에 기재되어 있는, 락토오스(유당)를 출발물질로 하여 갈락토실이소말톨을 화학 유도하고 있는 반응예에 따라, 락토오스를 말토오스로 치환하여 물질A를 화학유도하였다.
(a) 화학유도반응
말토오스·1수화물 3.60g(0.01mol)을 50㎖ 용량의 가지형 플라스크에 달아서 넣고, 무수 에탄올을 3.0㎖ 가하고, 교반자를 넣어서 격렬하게 교반, 분산시킨다. 이 때, 말토오스·1수화물의 용해되지 않은 부분이 무수 에탄올 중에서 편재되지 (localization) 않고 전체적으로 균일하게 교반·분산되어 있는 상태를 유지한다. 격렬하게 교반하면서, 피페리딘 1.0㎖를 가하여 균일하게 혼합한 후, 메스 피펫을 이용하여, 0.44㎖의 아세트산을 약 15분에 걸쳐서 서서히 적하한다. 78℃로 조절한 실리콘 오일욕 중에서, 수류 냉각관을 붙인 가지형 플라스크를 넣고 반응시킨다. 플라스크 내에 열이 골고루 퍼지고, 부분적으로 비등하기 시작하면 트리에틸아민 약 0.5㎖를 가한다. 플라스크의 설치 후, 열에 의해 말토오스·1수화물이 용해하기 시작함과 동시에, 용액이 황색에서 갈색으로 변화해 간다. 약 12시간 후, 같은 용량의 트리에틸아민을 가해서 염기성을 유지한다. 24시간 후, 플라스크를 환류장치로부터 꺼내고 플라스크의 온도를 실온으로 돌리고서 정제조작으로 이동한다. 이 때, 반응물의 성상은 농갈색의 타르상 물질이었다.
반응물에 대해 형광제 삽입 실리카겔로 조제한 TLC분석[클로로포름·메탄올·물(65:25:4혼합액)](머크사, Kieselgel60F254)을 수행한 결과, 물질A와 같은 Rf값(약 0.5)에서 주(主)파장 254㎚의 자외선 조사에 의해 흡수를 갖는 스폿이 관찰되었다. 아니스 알데히드 황산발색 시액을 분무 가열하면 스폿이 황색, 나아가서는 농청색으로 변색되었다.
(b) 정제
(b-1) LH-20겔에 의한 조(粗)정제
미리 필요용량의 LH-20겔을 메탄올·물(1:2)을 통과시켜서 평형화해 두고, 최소량의 동일 용매와 혼합된 반응 혼합물을 충진하였다. 동일 용매로 전개, 분화하여 목적 화합물을 포함하는 분획을 합하였다. 얻어진 분획을 증류, 건조고화시켜 갈색의 오일형상 물질을 얻었다(0.49g).
(b-2) 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제
시료의 20~30배 중량에 상당하는 200메쉬 정도의 실리카겔로 제작한 칼럼에 시료를 충진하고, 전개하였다. 수포화 아세트산에틸·메탄올(3:1), 추가로 클로로포름·메탄올·수(水)혼합액((클로로포름·메탄올 4:1)에 포화량의 물을 첨가)으로 다시 크로마토그래피를 행하고, 정제된 분획을 증류, 건조고화시켜 담황색 수지상 물질을 얻었다(0.49g).
(b-3) 결정화
담황색 수지상 물질을 메탄올로 결정화시켜 무색의 바늘형상 결정을 얻었다(0.37g).
이와 같이 하여 얻은 물질은 물질A와 동일한 크로마토그래피의 거동, 및 NMR 스펙트럼을 보였다.
실시예 3
물질A가, 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액과의 반응액 중에서 발견됨으로써, 담자균 배양물 중의 생리활성 물질은, 환원 말단측에 이소말톨 구조를 갖는 각종 당쇄 길이의 글루코시드로 이루어질 가능성이 고려되었다.
여기에서, 실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액을 조제하고, 60℃에서 20시간 교반하여 반응시키고, 이어서 액 전체를 120℃ 이상으로 20분간 가열하여 액중의 효소 등을 불활성화시킨 후, 아래의 분광학적 특징을 지표로 하여, 보다 고분자량의 유효성분을 탐색하였다.
(a) 1H-NMR 스펙트럼이 메틸케톤의 메틸수소에서 유래하는 피크, 2,3-디치환 푸란고리의 4,5위치의 수소에서 유래하는 AB시스템 피크를 나타낸다.
(b) 13C-NMR 스펙트럼이 글루코피라노스에서 유래하는 6개의 피크 및 이소말톨에서 유래하는 6개의 피크를 나타낸다.
즉, 상기 농축액 80㎖(고형분으로서 20g)를 칼럼 크로마토그래피(다이아이온HP-20, 용량:약 500㎖)에 충진한 후, 물 1.5L로 용출하 고, 용출액을 진공 건조함으로써, 18g의 분말을 얻었다. 이 분획을 45㎖의 물에 용해하고, 원심관 2개에 22.5㎖씩 나누어 각각 교반하면서 4배용량의 에탄올 90㎖를 천천히 적하하고, 3000rpm으로 10분간 원심분리하여, 얻어진 상청을 합해서 농축하고, 동결건조하여 분말(12g)을 얻었다. 이 분말을 물 50㎖에 용해하고 칼럼 크로마토그래피(다우엑스 50W-X8(H+형))로 정제하고, 얻어진 수(水)용출부분 10.8g을 추가로 칼럼 크로마토그래피(앰버라이트IRA-400(CO3 2-형))로 정제하여 농축하고 동결 건조하여 수(水)용출분말 8.64g을 얻고, 이것을 추가로 칼럼 크로마토그래피(세파덱스G-15)에 의해 정제하여 상기 (a) 및 (b)를 만족하는 성분 2.16g을 얻었다.
얻어진 물질의 특성은, 이하에 나타내는 바와 같다.
(ⅰ) 1H-NMR 스펙트럼(중수(重水) 중, 270㎒)
푸란고리 상의 AB시스템에서 유래한다고 생각되는, 미약하고 폭넓은 프로톤(proton)시그널이 δ6.85 및 7.35에서 검출되었다.
(ⅱ) 13C-NMR 스펙트럼(중수 중)
이소말톨에서 유래한다고 생각되는, 미약한 시그널이 δ26(-C(0)CH3), 111(C-4), 141(C-3), 145(C--5), 188(C-(0)-)에서 확인되었다.
이것에 의해, 얻어진 물질은 하기식:
Figure 112002032909212-pct00010
을 갖는 것으로 추정된다.
이 물질(이하, 「물질B」라고 한다.)은, 이소말톨과 올리고당(중합도가 다른 D-글루코스 분자로 이루어진다)과의 화합물의 혼합물(상기 일반식 (Ⅱ)에서, n=2~20)이며, 미리 작성한 검량선으로부터 구한 평균 분자량은 850이었다. 올리고당은 α-1, 4글리코시드 결합의 글루코스 분자로 이루어지는 것이 주체이지만, α-1, 6결합이나 그 밖의 결합의 것도 일부 포함된다고 생각된다.
물질B에 대해서도 실시예 1(2)와 마찬가지로, 담자균 배양액, 미당추출·효소반응액, 양자의 반응액 등에 존재하는 물질의 성쇠를 추적한 결과, 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액과의 반응액 중에서 물질B가 생성되는 것을 확인하였다. 담자균 배양액, 미당추출·효소반응액 각각에는 물질B가 전혀 존재하지 않으며, 양자의 반응에 의해서 비로소 생성되는 것이 확인되었다. 또, 후술하는 실시예 3에 나타낸 바와 같이, 물질B에 대해서도 생리활성이 확인되었다.
실시예 4
실시예 1에서 얻은 물질A와 실시예 3에서 얻은 물질B의 생리활성작용을 비교하였다.
물질A, 물질B 및 조(粗)농축물을 투여한 후의 비장세포 배양상청 중의 사이토카인(TNF-α, IFN-γ 및 IL-2)농도를 측정한 결과를 도 1~도 3에 나타내고, 마크로파지 배양상청 중의 사이토카인(TNF-α 및 IFN-γ)농도를 도 5~6에 나타낸다. 이 결과, 물질A는 현저한 사이토카인 유도능을 나타내고, 물질B는 IFN-γ의 유도능에서는 조(粗)농축물에 비해 보다 우수한 효과를 나타냈다.
또, 마크로파지에 대해서는 물질A에서 강한 사이토카인 유도가 확인되었다.
본 발명에 의해, 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액과의 반응액을 농축, 건조·고화하여 얻어지는 분말 중에 약 10% 포함되는 생리활성물질이 강한 성분은 이소말톨을 아글리콘으로 하는 글루코시드의 구조를 갖는 일련의 화합물인 것이 판명되었다. 이 화합물은 분광학적 특징을 지표로서 칼럼 크로마토그래피 등의 관용 수단에 의해서 고순도로 정제하는 것이 가능하다.
따라서, 종래의 식물 조직원료를 이용하는 담자균 배양물 유래 생리활성물질의 제조법과 비교하여, 협잡물을 포함하지 않는 생리활성물질을 얻는 것이 가능하며, 식품, 사료 및 의약품으로서 유용하다.
본 발명의 생리활성물질인 배당체는, 담자균 배양액 중에는 함유되지 않고, 또 미당추출액과 효소를 반응시킨 것만으로는 생성되지 않으며, 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액의 양자의 반응이 불가결하다.
이로부터, 물질A는 담자균을 원료로 한 건강식품, 의약품 등의 제법 및 제조관리 상의 지표성분으로서도 사용할 수 있다. 즉, 물질A가 검출된 경우에는, 그 제품의 제조에 담자균 배양액과 미당추출·효소반응액과의 반응이 이용되고 있는 것을 추정할 수 있다. 또, 물질A의 생성량 등은 담자균의 배양방법·조건, 미당추출·효소반응액의 조제조건(사용효소의 종류, 효소반응의 조건 등), 양자의 반응조건 등에 의해서 변화되지만, 물질A를 지표로 하여 본 발명의 생리활성작용을 갖는 신규물질의 제조관리를 행할 수 있다.

Claims (15)

  1. 하기 식(Ⅰ)로 표시되는 이소말톨을 아글리콘으로서 포함하는 배당체.
    Figure 112007069848118-pct00011
    식 중, Sug는 2개 이상의 글루코스 단위로 이루어지는 당쇄(糖鎖)이다.
  2. 제 1항에 있어서, 하기 식(Ⅱ)로 표시되는 배당체.
    Figure 112007069848118-pct00012
    식 중, n은 1 내지 20의 정수이다.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응시킨 후, 칼럼 크로마토그래피에 의해서 분리되는 배당체.
  5. 삭제
  6. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 배당체를 유효성분으로서 함유하는 생리활성물질.
  7. 제 6항에 있어서, 생리활성작용이, 사람 세포의 사이토카인 유도능을 증대시키는 작용인 생리활성작용을 갖는 물질.
  8. 제 7항에 있어서, 사이토카인이 종양제포 괴사(壞死)인자(TNF-α)인 생리활성작용을 갖는 물질.
  9. 제 7항에 있어서, 사이토카인이 인터페론-감마(IFN-γ)인 생리활성작용을 갖는 물질.
  10. 제 7항에 있어서, 사이토카인이 인터로이킨-2(IL-2)인 생리활성작용을 갖는 물질.
  11. 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응시킨 후, 분리하는 것을 특징으로 하는 하기 식(Ⅰ)로 표시되고, 생리활성작용을 갖는 배당체의 제조방법.
    Figure 112002032909212-pct00014
    식 중, 기호의 의미는 제 1항의 기재와 동일하다.
  12. 담자균을 배양하여 얻은 배양액과, 미당추출액과 효소의 반응액을 반응시킨 후, (1)1H-NMR스펙트럼으로 메틸케톤의 메틸 수소에서 유래하는 피크, AB시스템의 특징적인 2,3-디(di)치환 푸란고리의 4,5위치의 수소에서 유래하는 피크를 나타내고, (2)13C-NMR스펙트럼으로 글루코피라노스에서 유래하는 6개의 피크 및 이소말톨에서 유래하는 6개의 피크를 나타내는 성분을 지표로, 칼럼 크로마토그래피에 의해 분리하는, 제 1항에 기재된 식(Ⅰ)로 표시되고 생리활성작용을 갖는 배당체의 제조방법.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질을 함유하는 식품.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 물질을 함유하는 항종양제.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 생리활성작용을 갖는 물질을 함유하는 사료.
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